патент
№ RU 2683598
МПК H04B7/26

Способ повышения помехоустойчивости передачи данных в ведомственной системе связи коротковолнового диапазона

Авторы:
Шадрин Борис Григорьевич Дворянчиков Виталий Алексеевич Зачатейский Дмитрий Евгеньевич
Все (9)
Номер заявки
2018100690
Дата подачи заявки
10.01.2018
Опубликовано
29.03.2019
Страна
RU
Дата приоритета
21.02.2024
Номер приоритета
Страна приоритета
Как управлять
интеллектуальной собственностью
Иллюстрации 
2
Реферат

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано при разработке или модернизации ведомственных систем (ВСС) коротковолновой (KB) радиосвязи. В способе повышения помехоустойчивости обеспечивается передача данных по KB радиоканалу по соответствующему высокоэнергетическому азимутальному радионаправлению, а также передача радиограмм с ограниченной мощностью передаваемого сигнала, что обеспечивает расширение функциональных возможностей ВСС. Повышение помехоустойчивости передачи данных от каждой приемопередающей радиостанции (PC) в адрес центрального узла радиосвязи по соответствующему низкоэнергетическому радионаправлению достигается без увеличения максимальной мощности. В качестве KB приемопередающей радиостанции может быть использована носимая или возимая KB приемопередающая радиостанция. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула изобретения

1. Способ повышения помехоустойчивости передачи данных в ведомственной системе связи (ВСС) коротковолнового (КВ) диапазона, состоящей из N однотипных узлов радиосвязи (УРС), в соответствии с которым при ведении прямой симплексной КВ радиосвязи между каждыми двумя УРС, один из которых УРС1 с условным порядковым номером 1 является центральным, а другой УРСj с условным порядковым номером j=2, 3, …, N является периферийным, по соответствующему азимутальному радионаправлению, условно обозначаемому как УРС1↔УРСj или УРСj↔УРС1, на соответствующей этому радионаправлению оптимальной рабочей частоте (ОРЧ), условно обозначаемой как ОРЧ(1↔j) или ОРЧ(j↔1), где знак ↔ обозначает симметричность радионаправления при передаче радиосигнала как в направлении от УРС1 к УРCj (УРС1→УРСj), так и в обратном направлении - от УРСj к УРС1 (УРСj→РС1), с использованием одного и того же значения ОРЧ, на УРС, передающем двоичную информацию, производят ее кодирование помехоустойчивым кодом и с использованием на радиопередающем центре (РПдЦ) УРС передатчика, подключаемого к передающей антенне, диаграмма направленности которой соответствует условиям распространения радиоволн на азимутальном радионаправлении, производят излучение радиосигнала на ОРЧ с необходимой мощностью и скоростью передачи информации, а на УРС, принимающем информацию, производят пространственную селекцию отраженного от ионосферы переданного радиосигнала его радиоприемным центром (РПмЦ), одна из выбранных для приема диаграмм направленностей которого соответствует условиям распространения радиоволн на азимутальном радионаправлении, после чего принимаемый сигнал подвергают дальнейшей фильтрации, демодуляции и декодированию с обнаружением и исправлением ошибочно принятых двоичных символов, при этом во всех УРС ВСС непрерывно и синхронно формируют одни и те же последовательности тактовых, цикловых и кадровых импульсов, последовательности тактовых импульсов определяют моменты следования соответствующих тактовых интервалов ΔTi длительностью ΔT каждый, последовательности цикловых импульсов определяют моменты следования соответствующих цикловых интервалов ΔТцr, каждый длительностью , где i=1, 2, …, N, определяет порядковый номер временного положения каждого тактового интервала в каждом цикловом интервале, последовательности кадровых импульсов определяют моменты следования соответствующих кадровых интервалов, каждый длительностью , где r=1, 2, …, L, определяет порядковый номер временного положения каждого циклового интервала в каждом кадровом интервале, в пределах которого параметры технических средств всех УРС ВСС, устанавливаемые в соответствии с частотным расписанием, сохраняют постоянными, синфазное формирование всеми УРС последовательностей тактовых, цикловых и кадровых импульсов обеспечивают за счет приема каждым УРС радиосигналов единого точного времени, при этом в каждом цикловом интервале ΔТцr от каждого УРСi с порядковым номером i, совпадающим с порядковым номером тактового интервала ΔTi, возможно передать только один пакет данных в виде радиограммы (РГ) фиксированной длительности ТРГ<ΔТ/2, адресованной получателю УРСj с порядковым номером j=2, 3, …, N при j≠i, по соответствующему одному из N-1 азимутальных радионаправлений прямой радиосвязи, причем во времени начало излучения РГ от УРСi совмещают с началом соответствующего тактового интервала ΔTi, при этом на каждом другом УРСk с порядковым номером k=2, 3, …, N при k≠i, к≠j производят прием переданной ГР с идентификацией ее адресной части и, если РГ адресована другому УРС-УРСj, то производят ее ретрансляцию в адрес получателя в пределах этого же тактового интервала ΔTi по соответствующему радионаправлению прямой радиосвязи УРСk↔УРСj на соответствующей ОРЧ(k↔j) при условии, что процент ошибочно принятых двоичных символов в принятой РГ не превышает установленной пороговой величины, по результатам приема на различных частотах в электронную память YPCj кроме образца РГ, принятого по основному азимутальному радионаправлению (УРСi↔УРСj), записывают и Q других образцов РГ, где Q ≤ N-2, принятых по соответствующим другим Q радионаправлениям от ретранслирующих УРС, после чего из всех Q+1 образцов РГ, принятых на УРСj, выбирают в качестве принятой радиограммы один из образцов РГ, в котором не обнаружено ошибок, при этом, если во всех Q+1 образцах РГ обнаружены ошибки и величина Q является четным числом, то все образцы радиограмм совмещают во времени и получают результирующую РГ методом поэлементного дискретного сложения всех образцов РГ, которую считают в качестве принятой РГ, если процент ошибочно принятых символов в ней меньше установленной пороговой величины, при этом, если величина Q является нечетным числом, то результирующую РГ получают аналогичным образом, но с исключением из процесса поэлементного дискретного сложения образцов РГ одного из Q+1 образцов РГ с наибольшим количеством ошибочно принятых символов, для осуществления адаптации параметров каждого УРС по используемой рабочей частоте, скорости передачи информации, мощности излучения, а также пространственной ориентации диаграмм направленностей РПмЦ и ПРдЦ УРС в зависимости от условий распространения радиоволн при работе по каждому из N-1 азимутальных радионаправлений УРСi↔УРСj на центральном УРС проводят сеанс оперативного зондирования ионосферы во второй половине каждого кадрового интервала Тк параллельно с основной его работой по передаче и приему РГ, в процессе которого для каждого азимутального радионаправления УРСi↔УРСj из общего количества М=N(N-1)/2 возможных радионаправлений ВСС прямой радиосвязи между каждыми двумя УРС с различными порядковыми номерами назначают одно значение ОРЧ(i↔j) в пределах от 0,7 до 0,9 от значения максимально применимой частоты (МПЧ) радионаправления, отличающегося от значения ОРЧ, назначаемого для любого другого радионаправления, а также определяют величину каждого из N-1 значений угла прихода радиосигнала, отраженного от ионосферы, в точку приема с координатами местоположения УРСi при передаче радиосигнала от УРСj на соответствующей одной из N-1 ОРЧ, назначаемых для УРСj для соответствующих N-1 азимутальных радионаправлений, и величину каждого из N-1 значений угла прихода радиосигнала в точку приема с координатами местоположения УРСj при передаче радиосигнала от УРСi на соответствующей одной из N-1 ОРЧ, назначаемых для УРСi для соответствующих N-1 азимутальных радионаправлений, и формируют частотное расписание на последующий кадровый интервал Тк работы ВСС с указанием для каждого из двух УРС, взаимодействующих по соответствующему азимутальному радионаправлению, данных об одном значении ОРЧ, N-1 значениях угла прихода радиоволн, мощности излучения, а также данных о единых для всех УРС виде предаваемого или принимаемого сигнала и скорости передачи информации, которые доводят центральным УРС до каждого периферийного УРС в конце каждого интервала Тк путем передачи технологических радиограмм описанным выше способом, при этом в начальный интервал времени каждого кадрового интервала Тк, соответствующего длительности первого тактового интервала ΔT1 первого циклового интервала Тц1, определяющего начало каждого кадрового интервала, передачу РГ от УРС1 не производят, в этот тактовый интервал на каждом УРС для каждого из N-1 азимутальных радионаправлений в соответствии с данными частотного расписания, полученными в конце предыдущего кадрового интервала, производят необходимые коммутации и изменение настройки соответствующих приемных и передающих технических средств и формирование его РПмЦ N-1 диаграмм направленностей, пространственное направление максимума каждой из которых соответствует направлению прихода радиосигнала, передаваемого от взаимодействующего по этому радионаправлению УРС на соответствующей одной из N-1 ОРЧ, назначенным для работы этого УРС по соответствующим азимутальным радионаправлениям, с началом следующего второго тактового интервала ΔТ2 первого циклового интервала Тц1 каждого кадрового интервала Тк работа ВСС осуществляется в соответствии с приведенным выше способом с параметрами каждого УРС ВСС, адаптированными к условиям распространения радиоволн по каждому азимутальному радионаправлению, отличающийся тем, что передачу каждой радиограммы принятой в ВСС структуры от УРС1 в адрес любой из Z дополнительно вводимых в состав ВСС КВ приемопередающих радиостанций (PCz) с условным порядковым номером z=1, 2, …, Z, осуществляют по соответствующему высокоэнергетическому азимутальному радионаправлению прямой радиосвязи, условно обозначаемому как УРС1→PCz, с требуемой мощностью передаваемого сигнала и на соответствующей этому радионаправлению одной из Z дополнительно назначаемых оптимальных рабочих частот передачи-приема, условно обозначаемой как ОРЧ(1→PCz) или ОРЧ(PCz→1), приведенным выше способом в любой интервал времени длительностью ТРГ, свободный от передачи УРС1 других РГ, при этом перед началом работы ВСС каждую радиостанцию PCz устанавливают в исходное состояние - ждущий режим приема радиограмм на соответствующей ОРЧ(1→PCz), при котором принимаемый сигнал подвергается фильтрации, демодуляции и декодированию с обнаружением и исправлением ошибочно принятых двоичных символов для представления принятой РГ получателю сообщений - мобильному радиоабоненту, передачу каждой радиограммы принятой в ВСС структуры от любой из Z PCz в адрес УРС1 осуществляют в любой интервал времени длительностью ТРГ по соответствующему низкоэнергетическому азимутальному радионаправлению прямой радиосвязи с максимально допустимой для PCz мощностью передаваемого сигнала и условно обозначаемому как PCz→УРС1 на соответствующей этому радионаправлению ОРЧ(PCz→1), причем интервал времени между следующими друг за другом излучениями радиограмм каждой PCz должен быть не менее величины Тз=2⋅ΔТ, каждую PCz после передачи каждой РГ устанавливают в исходное состояние, при этом на РПмЦ УРС1 и РПмЦ каждого периферийного УРСj с порядковым номером j=2, 3, …, N производят прием передаваемой каждой PCz РГ на соответствующей ОРЧ(PCz→1), по соответствующему одному из Z низкоэнергетических азимутальных радионаправлений прямой радиосвязи PCz→УРС1 и PCz→УРСj при z=1, 2, …, Z описанным выше способом, обеспечивая пространственную селекцию каждого принимаемого сигнала, его демодуляцию и декодирование с обнаружением и исправлением ошибочно принятых двоичных символов, и каждым УРСj производят ретрансляцию принятой РГ в адрес УРС1 в начале одного из тактовых интервалов ΔTi с порядковым номером i=1, 2, …, N, формируемых УРСj, следующего во времени за предыдущим тактовым интервалом, в пределах которого РГ длительностью ТРГ принята полностью или частично, по соответствующему азимутальному радионаправлению прямой радиосвязи УРСj↔УРС1 на соответствующей ОРЧ(j↔1), при условии, что процент ошибочно принятых двоичных символов в принятой УРСj РГ не превышает установленной пороговой величины, по результатам приема на различных частотах в электронную память УРС1 кроме образца РГ, принятого по основному низкоэнергетическому азимутальному радионаправлению прямой радиосвязи PCz→УРС1, записывают и G других образцов РГ, где G ≤ N-1, принятых от ретранслирующих периферийных УРС по соответствующим G азимутальным радионаправлениям прямой радиосвязи, после чего из всех G+1 образцов РГ, принятых на УРС1, выбирают в качестве принятой радиограммы один из образцов РГ, в котором процент ошибочно принятых двоичных символов не превышает установленной пороговой величины, при этом, если в каждом из G+1 образцах РГ процент ошибочно принятых двоичных символов больше пороговой величины и величина G является четным числом, то все образцы радиограмм совмещают во времени и получают результирующую РГ методом поэлементного дискретного сложения всех образцов РГ, которую считают в качестве принятой РГ, если процент ошибочно притых символов в ней не превышает пороговой величины, если величина G является нечетным числом, то результирующую РГ получают аналогичным образом, но с исключением из процесса поэлементного дискретного сложения образцов РГ одного из G+1 образцов РГ с наибольшим количеством ошибочно принятых символов.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при проведении сеанса оперативного зондирования ионосферы для каждого высокоэнергетического азимутального радионаправления УРС1→PCz при z=1, 2, …, Z и противоположного ему низкоэнергетического азимутального радионаправления PCz→УРС1 дополнительно назначают одно значение ОРЧ(1→PCz) или ОРЧ(PCz→1) в пределах от 0,7 до 0,9 от значения МПЧ, отличающегося от значения ОРЧ, назначаемого для любого другого радионаправления и дополнительно определяют необходимую величину мощности излучения РПдЦ УРС1 для передачи РГ с требуемой достоверностью в адрес каждой PCz с соответствующими координатами местоположения PCz по каждому высокоэнергетическому азимутальному радионаправлению прямой радиосвязи УРС1→PCz, кроме того, для каждого низкоэнергетического азимутального радионаправления прямой радиосвязи PCz→УРС1 дополнительно определяют значение угла прихода радиосигнала, передаваемого PCz и отраженного от ионосферы, в точку приема с координатами местоположения УРС1, а также для каждого низкоэнергетического азимутального радионаправления прямой радиосвязи PCz→УРСj дополнительно определяют значение угла прихода радиосигнала, передаваемого PCz и отраженного от ионосферы, в точку приема с координатами местоположения УРСj, после чего в частотное расписание ВСС вводят дополнительные данные, которые совместно с другими вышеприведенными данными доводят центральным УРС до каждого периферийного УРСj описанным выше способом, кроме того, дополнительно формируют фрагмент частотного расписания ВСС с указанием необходимых для работы каждой PCz данных, который центральным УРС доводят до каждой PCz приведенным выше способом, по полученным в конце каждого кадрового интервала Тк дополнительным данным частотного расписания ВСС, предназначенного для работы каждого периферийного УРСj, и данным дополнительно сформированного фрагмента частотного расписания ВСС, предназначенного для работы каждой PCz, проводят дополнительные коммутации и изменения настройки соответствующих приемных и передающих технических средств каждого из УРС и каждой из Z дополнительно введенных в состав ВСС PCz, кроме того, дополнительно на РПмЦ УРС1 формируют Z диаграмм направленностей, пространственное направление максимума каждой из которых соответствует направлению прихода радиосигнала, передаваемого PCz и отраженного от ионосферы, по низкоэнергетическому азимутальному радионаправлению прямой радиосвязи PCz→УРС1 на ОРЧ(PCz→1), а также дополнительно на РПмЦ каждого периферийного УРСj формируют Z диаграмм направленностей, пространственное направление максимума каждой из которых соответствует направлению прихода радиосигнала, передаваемого PCz и отраженного от ионосферы, по низкоэнергетическому азимутальному радионаправлению прямой радиосвязи PCz→УРСj на ОРЧ(PCz→1).
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве КВ приемопередающей радиостанции может быть использована носимая КВ приемопередающая радиостанция.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве КВ приемопередающей радиостанции может быть использована возимая КВ приемопередающая радиостанция.

Описание

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано при разработке или модернизации ведомственных систем коротковолновой (KB) радиосвязи.

Известен способ повышения помехоустойчивости передачи данных путем увеличения на входе радиоприемного устройства соотношения мощностей сигнала Рс и помехи Рп, которое определяется величиной h2 [1], с. 170:

h2=(Pc/Pп)FFT,

где (Рсп)F - отношение мощностей сигнала и помехи на входе радиоприемного устройства в полосе частот F; Т - длительность элемента передаваемого сигнала.

Таким образом, повышение помехоустойчивости передачи данных обеспечивают либо увеличением мощности передаваемого сигнала, для чего увеличивают мощность излучения радиопередающего устройства, либо увеличивают длительность элемента сигнала за счет снижения скорости передачи данных.

Известен способ повышения помехоустойчивости передачи данных с использованием методов разнесенного приема [1], с. 398-402 (пространственное разнесение (антенн), частотное разнесение (несущих сигнала), разнесение по времени - повторная передача элементов или фрагментов сигнала).

Общим для всех методов разнесения является то, что принимают не один сигнал, смешанный с помехой, а несколько «образцов» этого сигнала с различными реализациями помехи, причем, чем больше образцов сигнала или ветвей разнесения, тем больше возможность для статистического различения переданных сигналов путем анализа принятых образцов, что и обеспечивает повышение помехоустойчивости при разнесенном приеме.

Для реализации методов разнесения требуется либо увеличивать количество радиооборудования и площади для его размещения (пространственное разнесение), либо увеличивать полосу частот, занимаемую сигналом (частотное разнесение), либо снижать пропускную способность радиолинии (разнесение по времени).

Известен способ повышения помехоустойчивости передачи данных путем помехоустойчивого кодирования [1], с. 125-135, который основан на том, что в передаваемые данные (последовательность двоичных символов) вводят избыточные символы, с помощью которых в зависимости от величины избыточности производят либо обнаружение ошибок в принимаемом сигнале, появляющиеся в условиях воздействия помех, либо обнаружение и исправление ошибок.

Любой корректирующий код не увеличивает количества информации, содержащейся в принятом сигнале, а только позволяет «очистить» ее от ошибочно принятых символов ценой снижения пропускной способности радиолинии [1].

Известен способ повышения помехоустойчивости передачи данных за счет использования результатов диагностики параметров радиолиний и прогнозирования условий распространения радиоволн [2; 3].

Основным недостатком KB связи, как известно, является сильная зависимость характеристик радиоканалов от состояния среды распространения - ионосферы Земли и, следовательно, изменчивость параметров радиолиний в зависимости от времени суток, сезона, уровня солнечной активности. Учет этих зависимостей для более точного определения максимально применимой частоты (МПЧ) и наименьшей применимой частоты (НПЧ) для своевременной смены оптимальной рабочей частоты (ОРЧ) при ведении радиосвязи на конкретной радиолинии позволяет повысить помехоустойчивость связи.

Ионосферный прогноз условно разделяют на три типа [2]:

- долгосрочный (понимается прогноз спокойного состояния ионосферы на несколько месяцев вперед);

- краткосрочный (имеет дело с отклонениями параметров ионосферы от спокойного уровня и дается на период от нескольких часов до нескольких суток);

- оперативный прогноз (понимается временная экстраполяция параметров на период от несколько минут до нескольких часов вперед).

Наиболее достоверным и позволяющим существенно повысить надежность связи (по отношению к долгосрочному и краткосрочному прогнозированию) за счет выбора ОРЧ, является оперативное прогнозирование по результатам оперативного зондирования ионосферы, проводимого перед началом сеанса связи, например, с использованием сигналов линейной частотной модуляции (ЛЧМ) [4].

Такой способ повышения помехоустойчивости передачи данных совместим с любым другим методом повышения эффективности радиолинии. Ограничением использования результатов оперативного прогнозирования могут являться либо невозможность получения оперативных данных об ОРЧ перед началом каждого сеанса связи от специализированных ионосферных станций, либо отсутствие собственного ионозонда в составе радиооборудования радиолинии.

Известен способ повышения помехоустойчивости передачи данных за счет использования помехоустойчивых видов радиосигналов, например, широкополосных сигналов (ШПС) и сигналов с программной перестройкой рабочих частот (ППРЧ) [5].

При использовании ШПС последовательно выполняют операции расширения и сжатия спектра информационного (полезного) сигнала. Излучаемый сигнал формируют с помощью какого-либо метода широкополосной модуляции, например, ФМ ПСП, сжатие спектра на приемной стороне производят путем его корреляционной обработки с совпадающим по форме опорным сигналом. В результате спектр полезного сигнала трансформируется в исходную полосу частот, а спектр любого другого сигнала, в том числе и преднамеренной помехи, расширяется, что дает возможность повысить соотношение сигнал/помеха после фильтрации результата корреляционной обработки. Однако это приводит и к снижению пропускной способности радиолинии.

При использовании радиосигналов с ППРЧ рабочую частоту меняют скачкообразно по псевдослучайному закону в процессе передачи одного сообщения, что затрудняет противодействующей стороне постановку прицельных помех. Однако повышение помехоустойчивости радиолиний за счет применения ППРЧ требует обеспечения точной синхронизации приемных и передающих технических средств радиолинии и приводит к ухудшению показателей электромагнитной совместимости (ЭМС) средств радиосвязи, а следовательно, к ухудшению помехоустойчивости других радиолиний [5].

Известен способ повышения помехоустойчивости передачи данных за счет использования методов адаптации радиолиний по группе параметров [5; 6], который предполагает максимально возможное приспособление к множеству сигнально-помеховых ситуаций. При этом управляемыми могут быть частота, излучаемая мощность, скорость передачи, вид модуляции, способ кодирования.

Использование методов адаптации предполагает оценку сигнально-помеховой обстановки, на основании которой осуществляют выбор управляемого параметра радиолинии и его необходимого значения. Поэтому в составе радиооборудования радиолинии должны быть устройства, позволяющие оценивать сигнально-помеховую обстановку.

Известен способ повышения помехоустойчивости передачи данных с применением компенсации (подавления) радиопомех в принимаемом сигнале [7]. Компенсацию радиопомех можно рассматривать как разновидность задачи оптимальной фильтрации. Для осуществления компенсации радиопомех в компенсаторе используют дополнительное напряжение, которое поступает от одного или нескольких источников радиопомех, проходит через адаптивные фильтры, а затем вычитается из напряжения, представляющего смесь сигнала и помехи. В результате такого преобразования помехи в основном канале уменьшаются или подавляются полностью.

Степень компенсации помех в условиях KB радиоканала (непрерывного изменения амплитуд и фаз несущих колебаний сигнала и помех) существенно зависит от точности установки амплитуды и фазы компенсационного напряжения.

Известен способ повышения помехоустойчивости передачи данных с использованием удаленных КВ-ретрансляторов [8]. Сущность способа состоит в том, что радиотрассы протяженностью 2000-3000 км являются наиболее благоприятными для KB радиосвязи (один скачёк), поскольку требуется минимальная мощность изучения передатчика для обеспечения требуемой надежности связи. Поэтому связь между KB радиоабонентами осуществляют не непосредственно, а через вынесенный ретранслятор. В этом случае один ретранслятор способен обслуживать радиоабонентов в кольце с внутренним радиусом 2000 км и внешним радиусом 3000 км.

Устанавливая на территории РФ несколько удаленных друг от друга КВ-ретрансляторов с дополнительными KB радиоприемными центрами, взаимодействующими с соответствующими ретрансляторами, можно реализовать сеть KB радиосвязи на довольно обширной территории [8].

Однако реализация такой помехоустойчивой КВ-радиосети требует больших финансовых затрат, кроме того, требуется отдельное финансирование на круглосуточное и круглогодичное обслуживание и проведение ремонтно-восстановительных работ специальных КВ-ретрансляторов и радиоприемных центров.

Известен способ повышения помехоустойчивости передачи данных путем организации так называемой лавинной KB радиосвязи, разработанный фирмой Harris (США) [9]. Характерной особенностью данного способа по сравнению с известными («каждый с каждым» или через ретранслятор) является отсутствие необходимого учета условий распространения радиоволн между отдельными радиостанциями в зоне. Повышение помехоустойчивости связи достигается однократным повторением передаваемых сообщений всеми радиостанциями, принявшими их. Общее число повторений определяется числом радиостанций в зоне и осуществляется так, чтобы обеспечивалась требуемая вероятность безошибочного приема для любой радиостанции в этой зоне.

Рассмотрим основные недостатки данного способа организации связи.

1 Поскольку данный способ не учитывает условия распространения KB радиоволн, т.е. для связи между радиостанциями оптимальные рабочие частоты (ОРЧ) по результатам оперативного зондирования ионосферы не используются, то радиосвязь на назначаемых частотах не может быть устойчивой в разные интервалы времени суток и года ввиду существенных суточных изменений МПЧ и углов прихода в точку приема радиолучей на радиотрассах различной протяженности для реальных географических условий [10].

2 При работе в условиях интенсивных ионосферных возмущений (в условиях Арктики) такая связь не пригодна.

Известен способ повышения помехоустойчивости передачи данных в ведомственной системе связи KB диапазона между береговым многоканальным приемопередающим узлом радиосвязи (УРС) и приемопередающим радиооборудованием каждого из морских судов за счет использования на радиоприемном и радиопередающем центрах УРС систем направленных приемных Аij и передающих Bij KB антенн, диаграммы направленности которых ориентируют по соответствующим секторам обслуживания, где могут находиться морские суда [11].

Способ заключается в том, что для обеспечения прямой радиосвязи (без ретрансляции) с любым из судов, который может находиться в море в одном из n секторов обслуживания (с центром, где развернут береговой УРС), например, с номером j (j=1, 2, …, N), производят подбор направленных полноразмерных антенн и их ориентирование на местности (при развертывании УРС) таким образом, чтобы направление в азимутальной плоскости максимумов диаграмм направленностей j-ой группы приемных и передающих антенн, предназначенных для обеспечения связи различной дальности и при работе в различных (i-ых) поддиапазонах частот (в пределах общего KB диапазона), совпадало с направлением биссектрисы j-ro сектора обслуживания, где может находиться j-ая группа судов.

Повышение помехоустойчивости передачи информации при изменении условий распространения радиоволн обеспечивают за счет выбора одной из приемных и одной из передающих антенн УРС перед началом каждого сеанса связи путем выполнения необходимой коммутации высокочастотных сигналов, при котором достигается определенная степень согласованности характеристик направленности выбранных передающий и приемной антенн с динамическими параметрами радиотрасс [10].

Недостатками такого способа повышения помехоустойчивости связи являются:

- большие площади, требуемые для развертывания большого количества полноразмерных приемных и передающих антенн;

- значительная стоимость и трудоемкость сооружения, обслуживания и ремонта систем направленных полноразмерных антенн;

- энергетические потери, возникающие из-за недостаточной степени согласованности характеристик направленности полноразмерных передающих и приемных антенн с динамическими параметрами радиотрасс различной протяженности в условиях изменяющихся геофизических условий, оценка которых приведена в [10], и из которых следует необходимость коммутации на входы соответствующих передающих антенн передатчиков различной мощности.

Известен способ повышения помехоустойчивости передачи данных в ведомственной системе (ВСС) KB диапазона, состоящей из N однотипных KB приемопередающих узлов радиосвязи (УРС), приведенный в работе [12].

Этот способ комплексный и включает в себя несколько совместимых друг с другом известных способов повышения помехоустойчивости передачи данных, в соответствии с которым при ведении прямой симплексной радиосвязи между каждыми двумя УРС, один из которых УРС1 с условным порядковым номером 1 является центральным, а другой УРСj с условным порядковым номером j=2, 3, …, N, является периферийным, по соответствующему азимутальному радионаправлению, условно обозначаемому как УРС1↔УРСj или УРСj↔УРС1, на соответствующей этому радионаправлению оптимальной рабочей частоте (ОРЧ), условно обозначаемой как ОРЧ(1↔j) или ОРЧ(j↔1), где знак ↔ обозначает симметричность радионаправления при передачи радиосигнала как в направлении от УРС1 к УРСj (УРС1→УРСj), так и в обратном направлении - от УРСj к УРС1 (УРСj→УРС1), с использованием одного и того же значения ОРЧ, на УРС, передающем двоичную информацию, производят ее кодирование помехоустойчивым кодом и с использованием передатчика, подключаемого к передающей антенне, диаграмма направленности которой соответствует условиям распространения радиоволн на азимутальном радионаправлении, производят излучение радиосигнала на ОРЧ с необходимой мощностью и скоростью передачи информации, а на УРС, принимающим информацию, производят пространственную селекцию отраженного от ионосферы переданного радиосигнала его радиоприемным центром (РПмЦ), одна из выбранных для приема диаграмм направленностей которого соответствует условиям распространения радиоволн на азимутальном радионаправлении, после чего принимаемый сигнал подвергают дальнейшей фильтрации, демодуляции и декодированию с обнаружением и исправлением ошибочно принятым двоичных символов, при этом для осуществления адаптации параметров каждого УРС по используемой рабочей частоте, скорости передачи информации и мощности излучения, а также пространственной ориентации диаграммы направленности РПмЦ и диаграммы направленности предающей антенны в зависимости от условий распространения радиоволн при работе по каждому из N-1 азимутальных радионаправлений УРС1↔УРСj на центральном УРС проводят оперативные сеансы зондирования ионосферы, по результатам каждого сеанса составляют частотное расписание работы ВСС на последующий выбранный интервал времени работы ВСС с указанием необходимых данных для изменения настройки технических средств каждого УРС.

Недостатком описанного способа является то, что данная ВСС, состоящая из N однотипных УРС, предназначена для обеспечения KB симплексной радиосвязи по основным N-1 азимутальным радионаправлениям между центральным УРС1 и любым из N-1 периферийных УРСj с определенной помехоустойчивостью и не предназначена для работы всех УРС в режиме KB радиосети, когда реализуется принцип связи «каждый с каждым». Между отдельными периферийными УРС в составе ВСС прямая радиосвязь возможна при соответствующей ориентации диаграмм направленности их радиоприемных и радиопередающих центров, а также при наличии передатчиков требуемой мощности. Однако помехоустойчивость передачи данных между отдельными периферийными УРС будет недостаточна при увеличении скорости передачи данных.

Недостаточна помехоустойчивость передачи данных и по основным N-1 азимутальным радионаправлениям при увеличении скорости передачи данных без увеличения мощности имеющихся в каждом УРС KB передающих технических средств, что особенно актуально при необходимости передачи каждым из УРС в назначаемый интервал времени необходимого объема данных.

Недостатком является и то, что при одновременном приеме и передаче сигналов по нескольким частотным каналам, что имеет место при одновременном проведении одним из УРС, назначенным центральным, прямых симплексных радиосвязей с несколькими периферийными УРС по соответствующим азимутальным радионаправлениям, ухудшаются условия электромагнитной совместимости KB приемных и передающих технических средств центрального УРС, что требует их пространственного разнесения, а соответственно, и увеличения площади для развертывания центрального УРС.

Из известных наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ повышения помехоустойчивости передачи данных в ведомственной системе связи (ВСС) коротковолнового (KB) диапазона, состоящей из N однотипных KB приемопередающих узлов радиосвязи (УРС), который приведенный в работе [13].

Этот способ также комплексный и включает в себя несколько совместимых друг с другом известных способов повышения помехоустойчивости передачи данных, в соответствии с которым при ведении прямой симплексной радиосвязи между каждыми двумя УРС, один из которых УРС1 с условным порядковым номером 1 является центральным, а другой УРСj, с условным порядковым номером j=2, 3, …, N является периферийным, по соответствующему азимутальному радионаправлению, условно обозначаемому как УРС1↔УРСj или УРСj↔УРС1, на соответствующей этому радионаправлению оптимальной рабочей частоте (ОРЧ), условно обозначаемой как ОРЧ(1↔j) или ОРЧ(j↔1), где знак (обозначает симметричность радионаправления при передаче радиосигнала как в направлении от УРС1 к УРСj (УРС1→УРСj), так и в обратном направлении - от УРСj к УРС1 (УРСj→УРС1), с использованием одного и того же значения ОРЧ, на УРС, передающим двоичную информацию, производят ее кодирование помехоустойчивым кодом и с использованием на его радиопередающем центре (РПдЦ) УРС передатчика, подключаемого к передающей антенне, диаграмма направленности которой соответствует условиям распространения радиоволн на азимутальном радионаправлении, производят излучение радиосигнала на ОРЧ с необходимой мощностью и скоростью передачи информации, а на УРС, принимающем информацию, производят пространственную селекцию отраженного от ионосферы переданного радиосигнала его радиоприемным центром (РПмЦ), одна из выбранных для приема диаграмм направленностей которого соответствует условиям распространения радиоволн на азимутальном радионаправлении, после чего принимаемый сигнал подвергают дальнейшей фильтрации, демодуляции и декодированию с обнаружением и исправлением ошибочно принятых двоичных символов, при этом во всех УРС ВСС непрерывно и синхронно формируют одни и те же последовательности тактовых, цикловых и кадровых импульсов, последовательности тактовых импульсов определяют моменты следования соответствующих тактовых интервалов ΔТi длительностью ΔТ каждый, последовательности цикловых импульсов определяют моменты следования соответствующих цикловых интервалов ΔТцr, каждый длительностью , где i=1, 2, …, N, определяет порядковый номер временного положения каждого тактового интервала в каждом цикловом интервале, последовательности кадровых импульсов, определяют моменты следования соответствующих кадровых интервалов, каждый длительностью , где r=1, 2, …, L, определяет порядковый номер временного положения каждого циклового интервала в каждом кадровом интервале, в пределах которого параметры технических средств всех УРС ВСС, устанавливаемые в соответствии с частотным расписанием, сохраняют постоянными, синфазное формирование всеми УРС последовательностей тактовых, цикловых и кадровых импульсов обеспечивают за счет приема каждым УРС радиосигналов единого точного времени, при этом в каждом цикловом интервале ΔТцr от каждого УРСi с порядковым номером i, совпадающим с порядковый номером тактового интервала ΔТi, возможно передать только один пакет данных в виде радиограммы (РГ) фиксированной длительности ТРГ<ΔТ/2, адресованной получателю УРСj с порядковым номером j=2, 3, …, N при j≠i, по соответствующему одному из N-1 азимутальных радионаправлений прямой радиосвязи, причем во времени начало излучения РГ от УРСi совмещают с началом соответствующего тактового интервала ΔТi, при этом на каждом другом УРСk с порядковым номером k=2, 3, …, N при k≠i, k≠j производят прием переданной ГР с идентификацией ее адресной части и, если РГ адресована другому УРС - УРСj, то производят ее ретрансляцию в адрес получателя в пределах этого же тактового интервала ΔТi по соответствующему радионаправлению прямой радиосвязи УРСk↔УРСj на соответствующей ОРЧ(k↔j) при условии, что процент ошибочно принятых двоичных символов в принятой РГ не превышает установленной пороговой величины, по результатам приема на различных частотах в электронную память УРСj кроме образца РГ, принятого по основному азимутальному радионаправлению (УРСi↔УРСj), записывают и Q других образцов РГ, где Q≤N-2, принятых по соответствующим другим Q радионаправлениям от ретранслирующих УРС, после чего из всех Q+1 образцов РГ, принятых на УРСj, выбирают в качестве принятой радиограммы один из образцов РГ, в котором не обнаружено ошибок, при этом, если во всех Q+1 образцах РГ обнаружены ошибки и величина Q является четным числом, то все образцы радиограмм совмещают во времени и получают результирующую РГ методом поэлементного дискретного сложения всех образцов РГ, которую считают в качестве принятой РГ, если величина Q является нечетным числом, то результирующую РГ получают аналогичным образом, но с исключением из процесса поэлементного дискретного сложения образцов РГ одного из Q+1 образцов РГ с наибольшим количеством ошибочно принятых символов.

При этом для осуществления адаптации каждого УРС по используемой рабочей частоте, скорости передачи информации, мощности излучения, а также пространственной ориентации диаграмм направленностей РПмЦ и ПРдЦ УРС в зависимости от условий распространения радиоволн при работе по каждому из N-1 азимутальных радионаправлений УРСi↔УРСj на центральном УРС проводят сеанс оперативного зондирования ионосферы во второй половине каждого кадрового интервала Тк параллельно с основной его работой по передачи и приему РГ, в процессе которого для каждого азимутального радионаправления УРСi↔УРСj из общего количества М=N(N-1)/2 возможных радионаправлений ВСС прямой радиосвязи между каждыми двумя УРС с различными порядковыми номерами назначают одно значение ОРЧ(i↔j) в пределах от 0,7 до 0,9 от значения максимально применимой частоты (МПЧ) радионаправления, отличающегося от значения ОРЧ, назначаемого для любого другого радионаправления, а также определяют величину каждого из N-1 значений угла прихода радиосигнала, отраженного от ионосферы, в точку приема с координатами местоположения УРСi при передаче радиосигнала от УРСj на соответствующей одной из N-1 ОРЧ, назначаемых для УРСj для соответствующих N-1 азимутальных радионаправлений и величину каждого из N-1 значений угла прихода радиосигнала в точку приема с координатами местоположения УРСj при передаче радиосигнала от УРСi на соответствующей одной из N-1 ОРЧ, назначаемых для УРСi для соответствующих N-1 азимутальных радионаправлений, и формируют частотное расписание на последующий кадровый интервал Тк работы ВСС с указанием для каждого из двух УРС, взаимодействующих по соответствующему азимутальному радионаправлению, данных об одном значении ОРЧ, N-1 значениях угла прихода радиоволн, мощности излучения, а также данных о единых для всех УРС виде предаваемого или принимаемого сигнала и скорости передачи информации, которые доводят центральным УРС до каждого периферийного УРС в конце каждого интервала Тк путем передачи технологических радиограмм, описанным выше способом, при этом в начальный интервал времени каждого кадрового интервала Тк, соответствующего длительности первого тактового интервала ΔТ1 первого циклового интервала Тц1, определяющего начало каждого кадрового интервала, передачу РГ от УРС1 не производят, в этот тактовый интервал на каждом УРС для каждого из N-1 азимутальных радионаправлений в соответствии с данными частотного расписания, полученными в конце предыдущего кадрового интервала, производят необходимые коммутации и изменение настройки соответствующих приемных и передающих технических средств и формирование его РПмЦ N-1 диаграмм направленностей, пространственное направление максимума каждой из которых соответствует направлению прихода радиосигнала, передаваемого от взаимодействующего по этому радионаправлению УРС на соответствующей одной из N-1 ОРЧ, назначенным для работы этого УРС по соответствующим азимутальным радионаправлениям, с началом следующего второго тактового интервала ΔТ2 первого циклового интервала Тц1 каждого кадрового интервала Тк работа ВСС осуществляется в соответствии с приведенным выше способом с параметрами каждого УРС ВСС, адаптированными к условиям распространения радиоволн по каждому азимутальному радионаправлению.

Недостатком выше приведенного прототипа является то, что данный способ обеспечивает повышение помехоустойчивости передачи данных по KB радиоканалу только между любыми двумя идентичными УРС с различными порядковыми номерами в составе ВСС и не предусматривает обмен данными с вводимыми в состав ВСС дополнительными приемопередающими KB радиостанциями. В качестве таких радиостанций могут использоваться носимые и (или) возимые KB радиостанции с мощностью излучения от 5 Вт до 150 Вт [14], которыми могут быть оснащены мобильные радиоабоненты, например, наряды пограничников, патрулирующих труднодоступные участки государственной границы РФ [15] или группы геологов, проводящих работы в таежных районах, удаленных от населенных пунктов, и др.

В этих случаях возникает задача передачи данных по KB радиоканалу в виде радиограмм принятой в ВСС структуры от какого либо УРС ВСС, например, назначенного центральным - УРС1, в адрес любой из Z дополнительно вводимых в состав ВСС носимых и (или) возимых KB приемопередающих радиостанций (PCz) с порядковым номером z=1, 2, …, Z, по соответствующему высокоэнергетическому азимутальному радионаправлению, с требуемой мощностью передаваемого сигнала от УРС1 и условно обозначаемому как УРС1→PCz, на соответствующей этому радионаправлению одной из Z дополнительно назначаемых оптимальных рабочих частот передачи-приема, условно обозначаемой как ОРЧ(1→PCz) или ОРЧ(PCz→1), а также передачу радиограмм в обратном направлении от любого из Z PCz в адрес УРС1 по низкоэнергетическому азимутальному радионаправлению, с максимально допустимой мощностью передаваемого сигнала соответствующего PCz и условно обозначаемому как PCz→УРС1, на соответствующей этому радионаправлению дополнительной ОРЧ(PCz→1).

В данном случае каждое из Z таких радионаправлений двухстороннего взаимодействия между УРС1 и PCz можно назвать асимметричным [16; 17], которое заключается в том, что при передачи РГ от PCz к УРС1 излучается сигнал относительно малой мощности, соответственно это радионаправление PCz→УРС1 можно назвать низкоэнергетическим. При передачи РГ от УРС1 к PCz излучается сигнал намного большей мощности, поэтому это радионаправление УРС1→PCz можно назвать высокоэнергетическим. Здесь как и ранее азимут радионаправления определяют относительно координат местоположения рассматриваемого УРС. Например, в качестве носимых KB приемопередающих радиостанций (РС) моут использоваться:

- радиостанция типа «Северок-КМП» МКСН.464511.032 ТУ с выходной пиковой мощностью не менее 8 Вт [18];

- радиостанция типа Р-610-1 УИЯД.464511.019 ТУ с номинальной мощностью 20 Вт [19];

- радиостанция типа Р-610-3 УИЯД.464511.020 ТУ с номинальной мощностью 60 Вт [20].

Радиостанции мощностью излучения выше 60 Вт можно отнести к возимым радиостанциям, которые могут устанавливаться на мобильных объектах.

При этом градации мощности излучения радиопередающего центра каждого УРС в составе ВСС могут составлять, например, 500 Вт, 1 кВт, 2 кВт, 4 кВт и более [12]. Передача данных на таких асимметричных радионаправлениях (радиолиниях) рассмотрена в работах [17], [21].

Требуемая помехоустойчивость передачи РГ от УРС1 в адрес каждой PCz может быть достигнута выбором требуемой мощности излучения РПдУ УРС1 по соответствующему азимутальному высокоэнергетическому радионаправлению УРС1→PCz.

Помехоустойчивость передачи РГ по каждому низкоэнергетическому радионаправлению прямой радиосвязи PCz→УРС1 определяется в основном эффективностью фазированной антенной решетки РПмЦ УРС1, поскольку мощность излучения каждой PCz сравнительно мала. Кроме того, эффективность используемых в радиостанциях малогабаритных антенн довольно низкая и в некоторых случаях помехоустойчивость может оказаться недостаточной, особенно при повышении скорости передачи данных.

Задачами, на решение которых направлено предлагаемое изобретение являются:

- расширение функциональных возможностей ВСС путем обеспечения передачи данных по KB радиоканалу в виде радиограмм принятой в ВСС структуры от какого либо УРС ВСС, например, назначенного центральным - УРС1, в адрес любой из Z вводимых в состав ВСС KB радиостанций (PCz) с порядковым номером z=1, 2, …, Z, по соответствующему высокоэнергетическому азимутальному радионаправлению, с требуемой мощностью передаваемого сигнала от УРС1 и условно обозначаемому как УРС1→PCz, на соответствующей этому радионаправлению одной из Z дополнительно назначаемых оптимальных рабочих частот передачи-приема, условно обозначаемой как ОРЧ(1→PCz) или ОРЧ(PCz→1), а также передачу радиограмм от любого из Z PCz с максимально допустимой на PCz мощностью передаваемого сигнала в адрес УРС1 по соответствующему низкоэнергетическому азимутальному радионаправлению, условно обозначаемому как PCz→УРС1, на соответствующей этому радионаправлению ОРЧ(PCz→1);

- повышение помехоустойчивости передачи данных от каждой PCz с порядковым номером z в адрес УРС1 по соответствующему низкоэнергетическому радионаправлению PCz→УРС1 на соответствующей ОРЧ(PCz→1) без увеличения максимальной мощности излучения PCz по сравнением с традиционным способом прямой радиосвязи по соответствующему низкоэнергетическому радионаправлению PCz→УРС1.

Решение поставленных задач достигается тем, что в известном способе повышения помехоустойчивости передачи данных в ведомственной системе связи (ВСС) коротковолнового (KB) диапазона, состоящей из N однотипных узлов радиосвязи (УРС), в соответствии с которым при ведении прямой симплексной KB радиосвязи между каждыми двумя УРС, один из которых УРС1 с условным порядковым номером 1 является центральным, а другой УРСj с условным порядковым номером j=2, 3, …, N является периферийным, по соответствующему азимутальному радионаправлению, условно обозначаемому как УРС1↔УРСj или УРСj↔УРС1, на соответствующей этому радионаправлению оптимальной рабочей частоте (ОРЧ), условно обозначаемой как ОРЧ(1↔j) или ОРЧ(j↔1), где знак ↔ обозначает симметричность радионаправления при передаче радиосигнала как в направлении от УРС1 к УРСj (УРС1→УРСj), так и в обратном направлении - от УРСj к УРС1 (УРСj→РС1), с использованием одного и того же значения ОРЧ, на УРС, передающем двоичную информацию, производят ее кодирование помехоустойчивым кодом и с использованием на радиопередающем центре (РПдЦ) УРС передатчика, подключаемого к передающей антенне, диаграмма направленности которой соответствует условиям распространения радиоволн на азимутальном радионаправлении, производят излучение радиосигнала на ОРЧ с необходимой мощностью и скоростью передачи информации, а на УРС, принимающем информацию, производят пространственную селекцию отраженного от ионосферы переданного радиосигнала его радиоприемным центром (РПмЦ), одна из выбранных для приема диаграмм направленностей которого соответствует условиям распространения радиоволн на азимутальном радионаправлении, после чего принимаемый сигнал подвергают дальнейшей фильтрации, демодуляции и декодированию с обнаружением и исправлением ошибочно принятых двоичных символов, при этом во всех УРС ВСС непрерывно и синхронно формируют одни и те же последовательности тактовых, цикловых и кадровых импульсов, последовательности тактовых импульсов определяют моменты следования соответствующих тактовых интервалов ΔТi длительностью ΔТ каждый, последовательности цикловых импульсов, определяют моменты следования соответствующих цикловых интервалов ΔТцr, каждый длительностью , где i=1, 2, …, N, определяет порядковый номер временного положения каждого тактового интервала в каждом цикловом интервале, последовательности кадровых импульсов определяют моменты следования соответствующих кадровых интервалов, каждый длительностью , где r=1, 2, …, L, определяет порядковый номер временного положения каждого циклового интервала в каждом кадровом интервале, в пределах которого параметры технических средств всех УРС ВСС, устанавливаемые в соответствии с частотным расписанием, сохраняют постоянными, синфазное формирование всеми УРС последовательностей тактовых, цикловых и кадровых импульсов обеспечивают за счет приема каждым УРС радиосигналов единого точного времени, при этом в каждом цикловом интервале ΔТцr от каждого УРСi с порядковым номером i, совпадающим с порядковый номером тактового интервала ΔТi, возможно передать только один пакет данных в виде радиограммы (РГ) фиксированной длительности ТРГ<ΔТ/2, адресованной получателю УРСj с порядковым номером j=2, 3, …, N при j≠i, по соответствующему одному из N-1 азимутальных радионаправлений прямой радиосвязи, причем во времени начало излучения РГ от УРСi совмещают с началом соответствующего тактового интервала ΔТi, при этом на каждом другом УРСk с порядковым номером k=2, 3, …, N при k≠i, k≠j производят прием переданной ГР с идентификацией ее адресной части и, если РГ адресована другому УРС - УРСj, то производят ее ретрансляцию в адрес получателя в пределах этого же тактового интервала ΔТi по соответствующему радионаправлению прямой радиосвязи УРСk↔УРСj на соответствующей ОРЧ(k↔j) при условии, что процент ошибочно принятых двоичных символов в принятой РГ не превышает установленной пороговой величины, по результатам приема на различных частотах в электронную память УРСj кроме образца РГ, принятого по основному азимутальному радионаправлению (УРСi↔УРСj), записывают и Q других образцов РГ, где Q≤N-2, принятых по соответствующим другим Q радионаправлениям от ретранслирующих УРС, после чего из всех Q+1 образцов РГ, принятых на УРСj, выбирают в качестве принятой радиограммы один из образцов РГ, в котором не обнаружено ошибок, при этом, если во всех Q+1 образцах РГ обнаружены ошибки и величина Q является четным числом, то все образцы радиограмм совмещают во времени и получают результирующую РГ методом поэлементного дискретного сложения всех образцов РГ, которую считают в качестве принятой РГ, если процент ошибок в ней меньше установленной пороговой величины, при этом, если величина Q является нечетным числом, то результирующую РГ получают аналогичным образом, но с исключением из процесса поэлементного дискретного сложения образцов РГ одного из Q+1 образцов РГ с наибольшим количеством ошибочно принятых символов.

Для осуществления адаптации параметров каждого УРС по используемой рабочей частоте, скорости передачи информации, мощности излучения, а также пространственной ориентации диаграмм направленностей РПмЦ и ПРдЦ УРС в зависимости от условий распространения радиоволн при работе по каждому из N-1 азимутальных радионаправлений УРСi↔УРСj на центральном УРС проводят сеанс оперативного зондирования ионосферы во второй половине каждого кадрового интервала Тк параллельно с основной его работой по передачи и приему РГ, в процессе которого для каждого азимутального радионаправления УРСi↔УРСj из общего количества М=N(N-1)/2 возможных радионаправлений ВСС прямой радиосвязи между каждыми двумя УРС с различными порядковыми номерами назначают одно значение ОРЧ(i↔j) в пределах от 0,7 до 0,9 от значения максимально применимой частоты (МПЧ) радионаправления, отличающегося от значения ОРЧ, назначаемого для любого другого радионаправления, а также определяют величину каждого из N-1 значений угла прихода радиосигнала, отраженного от ионосферы, в точку приема с координатами местоположения УРСi при передаче радиосигнала от УРСj на соответствующей одной из N-1 ОРЧ, назначаемых для УРСj для соответствующих N-1 азимутальных радионаправлений и величину каждого из N-1 значений угла прихода радиосигнала в точку приема с координатами местоположения УРСj при передаче радиосигнала от УРСi на соответствующей одной из N-1 ОРЧ, назначаемых для УРСi для соответствующих N-1 азимутальных радионаправлений, и формируют частотное расписание на последующий кадровый интервал Тк работы ВСС с указанием для каждого из двух УРС, взаимодействующих по соответствующему азимутальному радионаправлению, данных об одном значении ОРЧ, N-1 значениях угла прихода радиоволн, мощности излучения, а также данных о единых для всех УРС виде предаваемого или принимаемого сигнала и скорости передачи информации, которые доводят центральным УРС до каждого периферийного УРС в конце каждого интервала Тк путем передачи технологических радиограмм, описанным выше способом, при этом в начальный интервал времени каждого кадрового интервала Тк, соответствующего длительности первого тактового интервала ΔТ1 первого циклового интервала Tu1, определяющего начало каждого кадрового интервала, передачу РГ от УРС1 не производят, в этот тактовый интервал на каждом УРС для каждого из N-1 азимутальных радионаправлений в соответствии с данными частотного расписания, полученными в конце предыдущего кадрового интервала, производят необходимые коммутации и изменение настройки соответствующих приемных и передающих технических средств и формирование его РПмЦ N-1 диаграмм направленностей, пространственное направление максимума каждой из которых соответствует направлению прихода радиосигнала, передаваемого от взаимодействующего по этому радионаправлению УРС на соответствующей одной из N-1 ОРЧ, назначенным для работы этого УРС по соответствующим азимутальным радионаправлениям, с началом следующего второго тактового интервала ΔТ2 первого циклового интервала Tu1 каждого кадрового интервала Тк работа ВСС осуществляется в соответствии с приведенным выше способом с параметрами каждого УРС ВСС, адаптированными к условиям распространения радиоволн по каждому азимутальному радионаправлению.

Передачу каждой радиограммы принятой в ВСС структуры от УРС1 в адрес любой из Z дополнительно вводимых в состав ВСС KB приемопередающих радиостанций (PCz) с условным порядковым номером z=1, 2, …, Z, осуществляют по соответствующему высокоэнергетическому азимутальному радионаправлению прямой радиосвязи, условно обозначаемому как УРС1→PCz, с требуемой мощностью передаваемого сигнала и на соответствующей этому радионаправлению одной из Z дополнительно назначаемых оптимальных рабочих частот передачи-приема, условно обозначаемой как ОРЧ(1→PCz) или ОРЧ(PCz→1), приведенным выше способом в любой интервал времени длительностью ТРГ, свободный от передачи УРС1 других РГ, при этом перед началом работы ВСС каждую радиостанцию PCz устанавливают в исходное состояние - ждущий режим приема радиограмм на соответствующей ОРЧ(1→PCz), при котором принимаемый сигнал повергается фильтрации, демодуляции и декодированию с обнаружением и исправлением ошибочно принятых двоичных символов для представления принятой РГ получателю сообщений -мобильному радиоабоненту.

Передачу каждой радиограммы принятой в ВСС структуры от любой из Z PCz в адрес УРС1 осуществляют в любой интервал времени длительностью ТРГ по соответствующему низкоэнергетическому азимутальному радионаправлению прямой радиосвязи с максимально допустимой для PCz мощностью передаваемого сигнала и условно обозначаемому как PCz→УРС1 на соответствующей этому радионаправлению ОРЧ(PCz→1), причем интервал времени между следующими друг за другом излучениями радиограмм каждой PCz должен быть не менее величины Т3=2⋅ΔТ, каждую PCz после передачи каждой РГ устанавливают в исходное состояние, при этом на РПмЦ УРС1 и РПмЦ каждого периферийного УРСj с порядковым номером j=2, 3, …, N производят прием передаваемой каждой PCz РГ на соответствующей ОРЧ(PCz→1) по соответствующему одному из Z низкоэнергетических азимутальных радионаправлений прямой радиосвязи PCz→УРС1 и PCz→УРСj при z=1, 2, …, Z описанным выше способом, обеспечивая пространственную селекцию каждого принимаемого сигнала, его демодуляцию и декодирование с обнаружением и исправлением ошибочно принятых двоичных символов, и каждым УРСj производят ретрансляцию принятой РГ в адрес УРС1 в начале одного из тактовых интервалов ΔТi с порядковым номером i=1, 2, …, N, формируемых УРСj, следующего во времени за предыдущим тактовым интервалом, в пределах которого РГ длительностью ТРГ принята полностью или частично, по соответствующему азимутальному радионаправлению прямой радиосвязи УРСj↔УРС1 на соответствующей ОРЧ(j↔1), при условии, что процент ошибочно принятых двоичных символов в принятой УРСj РГ не превышает установленной пороговой величины, по результатам приема на различных частотах в электронную память УРС1 кроме образца РГ, принятого по основному низкоэнергетическому азимутальному радионаправлению прямой радиосвязи PCz→УРС1, записывают и G других образцов РГ, где G≤N-1, принятых от ретранслирующих периферийных УРС по соответствующим G азимутальным радионаправлениям прямой радиосвязи, после чего из всех G+1 образцов РГ, принятых на УРС1, выбирают в качестве принятой радиограммы один из образцов РГ, в котором процент ошибочно принятых двоичных символов не превышает установленной пороговой величины, при этом, если в каждом из G+1 образцах РГ процент ошибочно принятых двоичных символов больше пороговой величины и величина G является четным числом, то все образцы радиограмм совмещают во времени и получают результирующую РГ методом поэлементного дискретного сложения всех образцов РГ, которую считают в качестве принятой РГ, если процент ошибочно притых символов в ней не превышает пороговой величины, если величина G является нечетным числом, то результирующую РГ получают аналогичным образом, но с исключением из процесса поэлементного дискретного сложения образцов РГ одного из G+1 образцов РГ с наибольшим количеством ошибочно принятых символов.

При проведении сеанса оперативного зондирования ионосферы для каждого высокоэнергетического азимутального радионаправления УРС1→PCz при z=1, 2, …, Z и противоположного ему низкоэнергетического азимутального радионаправления PCz→УРС1 дополнительно назначают одно значение ОРЧ(1→PCz) или ОРЧ(PCz→1) в пределах от 0,7 до 0,9 от значения МПЧ, отличающегося от значения ОРЧ, назначаемого для любого другого радионаправления и дополнительно определяют необходимую величину мощности излучения РПдЦ УРС1 для передачи РГ с требуемой достоверностью в адрес каждой PCz с соответствующими координатами местоположения PCz по каждому высокоэнергетическому азимутальному радионаправлению прямой радиосвязи УРС1→PCz.

Кроме того, для каждого низкоэнергетического азимутального радионаправления прямой радиосвязи PCz→УРС1 дополнительно определяют значение угла прихода радиосигнала, передаваемого PCz и отраженного от ионосферы, в точку приема с координатами местоположения УРС1, а также для каждого низкоэнергетического азимутального радионаправления прямой радиосвязи PCz→УРСj дополнительно определяют значение угла прихода радиосигнала, передаваемого PCz и отраженного от ионосферы, в точку приема с координатами местоположения УРСj, после чего в частотное расписание ВСС вводят дополнительные данные, которые совместно с другими вышеприведенными данными доводят центральным УРС до каждого периферийного УРСj описанным выше способом.

Дополнительно формируют фрагмент частотного расписания ВСС с указанием необходимых для работы каждой PCz данных, который центральным УРС доводят до каждой PCz приведенным выше способом.

По полученным в конце каждого кадрового интервала Тк дополнительным данным частотного расписания ВСС, предназначенного для каждого периферийного УРСj, и данным дополнительно сформированного фрагмента частотного расписания ВСС, предназначенного для каждой PCz, проводят дополнительные коммутации и изменения настройки соответствующих приемных и передающих технических средств каждого из УРС и каждой из Z дополнительно введенных в состав ВСС PCz.

Кроме того, дополнительно на РПмЦ УРС1 формируют Z диаграмм направленностей, пространственное направление максимума каждой из которых соответствует направлению прихода радиосигнала, передаваемого PCz и отраженного от ионосферы, по низкоэнергетическому азимутальному радионаправлению прямой радиосвязи PCz→УРС1 на ОРЧ(PCz→1), а также дополнительно на РПмЦ каждого периферийного УРСj формируют Z диаграмм направленностей, пространственное направление максимума каждой из которых соответствует направлению прихода радиосигнала, передаваемого PCz и отраженного от ионосферы, по низкоэнергетическому азимутальному радионаправлению прямой радиосвязи PCz→УРСj на ОРЧ(PCz→1).

В качестве KB приемопередающей радиостанции может быть использована носимая KB приемопередающая радиостанция, кроме того, в качестве KB приемопередающей радиостанции может быть использована возимая KB приемопередающая радиостанция.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что введение существенных отличительных признаков составляет новизну и позволяет, как будет показано ниже, решить поставленные задачи.

Рассмотрим эффективность предлагаемого изобретения на примере функционирования ВСС, состоящей из N=5 однотипных УРС и Z=3 приемопередающих KB радиостанций (РС).

Структура полнодоступного взаимодействия по KB радиоканалу пяти узлов радиосвязи как между собой (УРС1, …, УРС5), так и с тремя приемопередающими радиостанциями (PC1, РС2, РС3) приведена на фиг. 1.

На фиг. 1 местоположение каждого УРС, состоящего из радиоприемного центра (РПмЦ), формирующего требуемое количество диаграмм направленностей и радиопередающего центра (РПдЦ) с комплектом коммутируемых передающих антенн, условно изображено в виде круга, располагаемого в пределах условного региона, в котором развернута ВСС.

Условное местоположение каждой носимой и (или) возимой радиостанции (PC1, РС2, РС3) на фиг. 1 изображено в виде круга меньшего диаметра (по сравнению с УРС), внутри которого условно изображена в азимутальной (горизонтальной) плоскости диаграмма направленности приемопередающей антенны радиостанции.

Направления прямых симплексных KB радиосвязей по соответствующим азимутальным радионаправлениям УРСi↔УРСj или УРСj↔УРСi (i=1, 2, 3, 4, 5, j=2, 3, 4, 5 при j≠i) на оптимальных рабочих частотах F1, F2, …, F10 (ОРЧ(i↔j) или ОРЧ(j↔i)) между различными парами УРС показаны пунктирными линиями. Такими же линиями показаны радионаправления взаимодействия (низкоэнергетические и высокоэнергетические) каждой из трех радиостанций (PCz) с УРС1, УРС2, УРС3 на оптимальных рабочих частотах F11, F12, F13 (ОРЧ(1→CPz) или ОРЧ(PCz→1)). Радионаправления взаимодействия каждой из этих трех радиостанций с УРС4 и УРС5 не показаны с целью упрощения фиг. 1.

Условное изображение в азимутальной (горизонтальной) плоскости формируемых на РПмЦ каждого УРС требуемого количества D=N-1+Z диаграмм направленностей, соответствующих азимутальным радионаправлениям прямой радиосвязи на соответствующих ОРЧ согласно частотного расписания показано в виде секторов (соответствующего круга), ориентированных в системе азимутальных координат на соответствующие радионаправления, причем с целью упрощения фиг. 1 требуемое количество D диаграмм направленностей показано только для УРС1, УРС2 и УРС3.

Условное изображение этих же D диаграмм направленностей в угломестной (вертикальной) плоскости, формируемых выбранными для примера УРС1, УРС5, УРС4, приведено на фиг. 1 в виде «веера» из D диаграмм направленностей в угломестных координатах.

Каждый приемопередающий УРС ВСС KB диапазона предполагает возможность формирования его РПмЦ требуемого количества диаграмм направленностей, ориентируемых в пространстве необходимым образом. Например, в аналоговых РПмЦ формирование диаграмм направленностей обеспечивается антенно-приемным комплексом (АПК) на базе аналоговой фазированной антенной решетки (ФАР). Такие АПК, использующие антенные решетки, состоящие из определенного количества однотипных антенных элементов, размещаемых определенным образом на площадках ограниченных размеров, а также аналоговые устройства фазирования сигналов антенных элементов для формирования требуемого количества диаграмм направленностей и коммутационно-распределительные устройства, обеспечивающие подключение к соответствующим приемным трактам РПмЦ радиосигналов АПК, отселектированных по заранее известным пространственным направлениям прихода сигналов на антенную решетку, выпускаются промышленностью [22].

Наиболее совершенными по функциональным возможностям являются цифровые РПмЦ, в которых также, как и в аналоговых антенно-приемных комплексах, используются антенные решетки, состоящие из антенных элементов, но в отличии от аналоговых АПК, формирование диаграмм направленностей и управление направлением в пространстве максимума каждой их них для обеспечения эффективного приема радиосигналов с различных пространственных направлений, осуществляют с использованием цифровых методов обработки сигналов.

Такой цифровой РПмЦ в составе KB УРС, приведен в [23] или [24], при этом каждый УРС является многоканальным, т.е. может обеспечить прием и передачу данных одновременно по требуемому количеству независимых частотных каналов приема и передачи информации. Цифровой РПмЦ позволяет формировать любое необходимое количество диаграмм направленностей с требуемой ориентацией в пространстве направлений их максимумов, что необходимо для повышения помехоустойчивости за счет осуществления в каждом УРС пространственной селекции полезных радиосигналов, приходящих с различных пространственных направлений.

Кроме того, в составе РПдЦ каждого такого УРС ВСС предполагается наличие определенного количества предающих антенн, каждая из которых ориентирована на местности таким образом, что пространственное направление максимума ее диаграммы направленности позволяет передавать сигналы определенному количеству других УРС ВСС, находящихся в секторе обслуживания (соответствующем ширине диаграммы направленности в азимутальной плоскости) этой антенны. При этом на вход каждой из предающих антенн могут коммутироваться выходные уровни передающих модулей различной мощности.

С использованием N УРС, каждый из которых реализован в соответствии со структурой, приведенной в [23] или [24], возможно организовать ВСС любой конфигурации (с любым территориальным размещением УРС в пределах какого либо региона), которая, в свою очередь, позволяет реализовать предлагаемое изобретение.

Центральным можно считать любой из УРС ВСС, приведенной на фиг. 1, которому присвоен условный порядковый номером 1 - УРС1. Дополнительными функциями, возлагаемые на центральный УРС1, являются функции по проведению сеансов оперативного зондирования ионосферы и по обмене данными (в виде радиограмм) с каждой из Z KB радиостанций (носимыми и (или) возимыми), входящими в состав ВСС.

Функцию по проведению сеансов оперативного зондирования ионосферы можно реализовать как с использованием имеющихся технических средств УРС1, построенного в соответствии со структурой приведенной в [23] или [24] с разработкой для него специального программного обеспечения (СПО), управляющего проведением сеансов зондирования, так и с использованием промышленно выпускаемого KB радиозонда при сопряжении его с УРС1 по информационным цепям с разработкой СПО взаимодействия для обеспечения автоматического проведения сеансов зондирования и составления частотного расписания на каждый кадровый интервал работы ВСС.

Обмен данными с дополнительно вводимыми в состав ВСС носимыми и (или) возимыми KB радиостанциями, которыми оснащаются мобильные радиоабоненты, может осуществляться за счет использования не задействованных (свободных) частотных каналов приема каждого многоканального приемного тракта в составе каждого УРС [23; 24] для формирования дополнительных Z диаграмм направленностей, максимумы которых можно ориентировать в пространстве по соответствующим дополнительным радионаправлениям.

На чертежах фиг. 2 приведены временные диаграммы управляющих импульсных последовательностей, формируемых каждым УРС при работе в составе ВСС, приведенной на фиг. 1, а также временные диаграммы передаваемых и принимаемых радиосигналов УРС и отдельных РС, поясняющие суть способа.

Работа ВСС в соответствии с предлагаемым изобретением должна осуществляться в едином для всех УРС времени, что обеспечивается аппаратурой определения координат местоположения и меток точного времени, входящей в состав каждого УРС [23; 24], путем синхронизации их внутренних часов (таймеров электронных вычислительных машин (ЭВМ), на базе которых должны быть выполнены основные узлы УРС [23; 24]) по сигналам единого точного времени глобальных навигационных систем связи типа GPS/ГЛОНАС.

Во всех УРС ВСС непрерывно и синхронно формируют одни и те же последовательности тактовых, цикловых и кадровых импульсов.

Последовательность тактовых импульсов (ТИ), приведенная на фиг. 2а, определяет моменты следования соответствующих тактовых интервалов ΔТi (фиг. 2в) длительностью ΔТ каждый.

Последовательность цикловых импульсов (ЦИ), приведенная на фиг. 2б, определяют моменты следования соответствующих цикловых интервалов ΔТцr (фиг. 2в), каждый длительностью , где i=1, 2, 3, 4, 5, определяет порядковый номер временного положения каждого тактового интервала в каждом цикловом интервале.

Последовательность кадровых импульсов (на фиг. 2 не приведена), определяет моменты следования соответствующих кадровых интервалов, каждый длительностью , где r=1, 2, …, L, определяет порядковый номер временного положения каждого циклового интервала в каждом кадровом интервале, в пределах которого параметры технических средств всех УРС ВСС, устанавливаемые в соответствии с частотным расписанием, сохраняют постоянными.

Синфазное формирование всеми УРС последовательностей тактовых, цикловых и кадровых импульсов обеспечивают за счет приема каждым УРС радиосигналов единого точного времени.

В общем случае для ВСС с любым количеством N УРС в его составе в каждом цикловом интервале ΔТцr от каждого УРСi с порядковым номером i=1, 2, …, N, совпадающим с порядковый номером тактового интервала ΔТi, возможно передать только один пакет данных в виде радиограммы (РГ) фиксированной длительности ТРГ<ΔТ/2, адресованной получателю УРСj с порядковым номером j=2, 3, …, N при j≠i, по соответствующему одному из N-1 азимутальных радионаправлений прямой радиосвязи.

Начало излучения РГ от УРСi совмещают во времени с началом соответствующего тактового интервала ΔТi. На каждом другом УРСk с порядковым номером k=2, 3, …, N при k≠i, k≠j, производят прием переданной РГ с идентификацией ее адресной части и, если РГ адресована другому УРС - получателю УРСj, то производят ее ретрансляцию (переизлучение) в адрес получателя в пределах этого же тактового интервала ΔТi по соответствующему радионаправлению прямой радиосвязи УРСk↔УРСj на соответствующей ОРЧ(k↔j) при условии, что достоверность принятой РГ (процент ошибочно принятых двоичных символов) не превышает установленной пороговой величины.

По результатам приема радиосигналов с различных азимутальных радионаправлений, содержащих одну и ту же информацию, в электронную память УРСj кроме образца РГ, принятого по основному азимутальному радионаправлению (УРСi↔УРСj), записывают и Q других образцов РГ, где Q≤N-2, принятых по соответствующим другим Q радионаправлениям от ретранслирующих УРС. Величина Q определяет количество ретранслирующих УРС, которые приняли РГ с требуемой достоверностью по соответствующим азимутальным радионаправлениям, переданную по KB радиоканалу отправителем информации (УРСi).

В УРСj из всех Q+1 принятых образцов РГ выбирают в качестве принятой радиограммы один из образцов РГ, в котором не обнаружено ошибок. При этом, если во всех Q+1 образцах РГ обнаружены ошибки и величина Q является четным числом, то все образцы радиограмм совмещают во времени и получают методом поэлементного дискретного сложения всех образцов РГ результирующую РГ с более высокой достоверностью [1], с. 437, которую считают в качестве принятой РГ, если процент ошибок в ней не превышает пороговой вличины.

Если величина Q является нечетным числом, то результирующую РГ получают аналогичным образом, но с исключением из процесса поэлементного дискретного сложения образцов РГ одного из Q+1 образцов РГ с наибольшим количеством ошибок.

Квитанцию о доставке РГ передают в обратном направлении от получателя РГ (УРСj) к отправителю РГ (УРСi) аналогичным образом - в начале соответствущего временного интервала ΔТj. При этом совместно с квитанцией при необходимости возможна передача основной информации.

Таким образом, передача квитанций, как и передача основной информации, производится с повышенной достоверностью.

Общее количество М азимутальных радионаправлений УРСi↔УРСj ВСС, состоящей из любого количества N УРС, можно определить в виде:

Соответственно, для обеспечения работы ВСС на каждом временном интервале ΔТк необходимо назначать М оптимальных рабочих частот-по одной ОРЧ на каждое радионаправление УРСi↔УРСj, т.е. для каждых УРСi и УРСj. Например, по радионаправлению УРС1↔УРС2 (фиг. 1), на каждом интервале ΔТк необходимо назначать соответствующее значение ОРЧ(1↔2), определяемое по результатам зондирования ионосферы в предыдущем интервале ΔТк. Из [10] следует, что для обеспечения оптимальной (с энергетической точки зрения) радиосвязи, в РПмЦ УРС1 и в РПмЦ УРС2 необходимо сформировать соответствующие диаграммы направленностей таким образом, чтобы в азимутальной (горизонтальной) плоскости направления максимумов диаграмм были встречными и соответствовали азимутальному радионаправлению УРС1↔УРС2, а в угломестной (вертикальной) плоскости угол возвышения направления максимума диаграммы направленности каждого УРС должен совпадать с углом прихода радиоволн, отраженных от ионосферы, при симплексной радиосвязи этих УРС.

В соответствии с предлагаемым изобретением требуется также, чтобы каждый УРСi имел возможность принимать сигналы от взаимодействующего по радионаправлению УРСj не только на ОРЧ(i↔j) этого радионаправления (УРСj→УРСi или обозначаемого как УРСi↔УРСj или УРСj↔УРСi), но и на всех других N-2 рабочих частотах, назначаемых для УРСj в качестве оптимальных для работы с другими N-2 УРС по соответствующим другим радионаправлениям.

Из этого следует, например, что УРС1 по данному радионаправлению (УРС1↔УРС2) должен иметь возможность принимать сигналы от УРС2 при передаче им радиограмм по всем возможным радионаправлениям:

- УРС2→УРС1 на ОРЧ(2↔1);

- УРС2→УРС3 на ОРЧ(2↔3);

- УРС2→УРС4 на ОРЧ(2↔4);

- УРС2→УРС5 на ОРЧ(2↔5).

В свою очередь, УРС2 по данному радионаправлению (УРС1↔УРС2) должен иметь возможность принимать сигналы от УРС1 при передачи им радиограмм по радионаправлениям:

- УРС1→УРС2 на ОРЧ(1↔2);

- УРС1→УРС3 на ОРЧ(1↔3);

- УРС1→УРС4 на ОРЧ(1↔4);

- УРС1→УРС5 на ОРЧ(1↔5).

При этом для обеспечения наиболее помехоустойчивого приема сигналов по данному азимутальному радионаправлению, на УРС1 для каждой рабочей частоты приема (ОРЧ(2↔3), ОРЧ(2↔4), ОРЧ(2↔5)), отличной от оптимальной для данного радионаправления - ОРЧ(2↔1), должна быть сформирована соответствующая диаграмма направленности, в азимутальной плоскости аналогичная диаграмме направленности для приема сигналов на ОРЧ(2↔1), описанной выше, а в угломестной плоскости - может отличаться от описанной выше значением угла возвышения направления ее максимума, который должен совпадать со значением угла прихода радиоволн на соответствующей рабочей частоте.

Аналогичным образом должны формироваться встречные диаграммы направленности на УРС2 для приема сигналов от УРС 1 на рабочих частотах ОРЧ(1↔3), ОРЧ(1↔4), ОРЧ(1↔5).

Кроме того, аналогично должен быть сформирован на УРС1 «веер» из N-1 диаграмм направленностей для приема радиограмм по каждому другому азимутальному радионаправлению: УРС1↔УРС3, УРС1↔УРС4, УРС1↔УРС5, а на УРС2 - «веер» из N-1 диаграмм направленностей для приема сигналов по каждой из остальных радиотрасс: УРС2↔УРС3, УРС2↔УРС4, УРС2↔УРС5.

Для обеспечения полнодоступного взаимодействия УРС1, УРС2, …, УРС5 между собой в составе ВСС, без учета их взаимодействия с PC1, РС2, РС3 (фиг. 1) требуется, чтобы и на каждом из других УРС (УРС3, УРС4, УРС5) также должен быть сформирован аналогичным образом «веер» из N-1 диаграмм направленностей по каждому из N-1 азимутальных радионаправлений.

Рассмотрим работу ВСС при обмене данными УРС1 с любой из радиостанций PC1, РС2, РС3 в составе ВСС.

Передачу радиограмм принятой в ВСС структуры от УРС1 в адрес любой из Z KB приемопередающих радиостанций (PCz) с условным порядковым номером z=1, 2, …, Z осуществляют по соответствующему высокоэнергетическому азимутальному радионаправлению, условно обозначаемому как УРС1→PCz, с требуемой расчетной мощностью передаваемого сигнала на соответствующей этому радионаправлению одной из Z дополнительно назначаемых оптимальных рабочих частот передачи-приема, условно обозначаемой как ОРЧ(1→Cz) или ОРЧ(PCz→1), приведенным выше способом.

Этот способ заключается в том, что на УРС1, передающим двоичную информацию (РГ), производят ее кодирование помехоустойчивым кодом и с использованием на РПдЦ УРС1 передатчика, подключаемого к передающей антенне, диаграмма направленности которой соответствует условиям распространения радиоволн на азимутальном радионаправлении УРС1→PCz, производят излучение радиосигнала на ОРЧ(1→Cz) с необходимой мощностью и скоростью передачи информации.

Передача радиограмм может производиться в интервалы времени, свободные от передачи УРС1 других РГ. При этом перед началом работы ВСС каждую радиостанцию PCz с порядковым номером z устанавливают в исходное состояние - ждущий режим приема радиограмм на соответствующей ОРЧ(1→PCz), при котором принимаемый сигнал повергается фильтрации, демодуляции и декодированию с обнаружением и исправлением ошибочно принятых двоичных символов для представления принятой РГ получателю сообщений - мобильному радиоабоненту.

Передачу радиограмм принятой в ВСС структуры от любой из Z PCz в адрес УРС1 осуществляют в произвольные интервалы времени по соответствующему низкоэнергетическому азимутальному радионаправлению с максимально допустимой на PCz мощностью передаваемого сигнала и условно обозначаемому как PCz→УРС1 на соответствующей этому радионаправлению ОРЧ(PCz→1), при условии, что интервал времени между соседними излучениями радиограмм каждой PCz должен быть не менее величины Т3=2⋅ΔТ.

Каждую PCz после передачи каждой РГ устанавливают в исходное состояние. При этом на РПмЦ УРС 1 и РПмЦ каждого периферийного УРСj с порядковым номером j=2, 3, …, N производят прием передаваемой каждой PCz РГ на соответствующей ОРЧ(PCz→1), по соответствующему одному из Z низкоэнергетических азимутальных радионаправлений прямой радиосвязи PCz→УРС1 и PCz→УРСj при z=1, 2, …, Z описанным выше способом, обеспечивая пространственную селекцию каждого принимаемого сигнала, его демодуляцию и декодирование с обнаружением и исправлением ошибочно принятых двоичных символов, и каждым УРСj производят ретрансляцию принятой РГ в адрес УРС1 в начале одного из тактовых интервалов ΔТi с порядковым номером i=1, 2, …, N, формируемых УРСj, следующего во времени за предыдущим тактовым интервалом, в пределах которого РГ длительностью ТРГ принята полностью или частично, по соответствующему азимутальному радионаправлению прямой радиосвязи УРСj↔УРС1 на соответствующей ОРЧ(j↔1), при условии, что процент ошибочно принятых двоичных символов в принятой УРСj РГ не превышает установленной пороговой величины, по результатам приема на различных частотах в электронную память УРС1 кроме образца РГ, принятого по основному низкоэнергетическому азимутальному радионаправлению прямой радиосвязи PCz→УРС1, записывают и G других образцов РГ, где G≤N-1, принятых от ретранслирующих периферийных УРС по соответствующим G азимутальным радионаправлениям прямой радиосвязи, после чего из всех G+1 образцов РГ, принятых на УРС1, выбирают в качестве принятой радиограммы один из образцов РГ, в котором процент ошибочно принятых двоичных символов не превышает установленной пороговой величины, при этом, если в каждом из G+1 образцах РГ процент ошибочно принятых двоичных символов больше пороговой величины и величина G является четным числом, то все образцы радиограмм совмещают во времени и получают результирующую РГ методом поэлементного дискретного сложения всех образцов РГ, которую считают в качестве принятой РГ, если процент ошибочно притых символов в ней не превышает пороговой величины, если величина G является нечетным числом, то результирующую РГ получают аналогичным образом, но с исключением из процесса поэлементного дискретного сложения образцов РГ одного из G+1 образцов РГ с наибольшим количеством ошибочно принятых символов.

Сеанс оперативного зондирования ионосферы на центральном УРС1 проводят во второй половине каждого кадрового интервала Тк параллельно с основной его работой по передаче и приему РГ.

В процессе проведения сеанса зондирования для каждого азимутального радионаправления УРСi↔УРСj из общего количества М возможных радионаправлений ВСС прямой радиосвязи между каждыми двумя УРС с различными порядковыми номерами назначают одно значение ОРЧ(i↔j) в пределах от 0,7 до 0,9 от значения максимально применимой частоты (МПЧ) радионаправления [2], отличающегося от значения ОРЧ, назначаемого для любого другого радионаправления.

Кроме того, определяют величину каждого из N-1 значений угла прихода радиосигнала, отраженного от ионосферы, в точку приема с координатами местоположения УРСi при передаче радиосигнала от УРСj на соответствующей одной из N-1 ОРЧ, назначаемых для УРСj для соответствующих N-1 азимутальных радионаправлений [25-28].

Определяют также и величину каждого из N-1 значений угла прихода радиосигнала в точку приема с координатами местоположения УРСj при передачи радиосигнала от УРСi на соответствующей одной из N-1 ОРЧ, назначаемых для УРСi для соответствующих N-1 азимутальных радионаправлений [25-28].

При проведении сеанса оперативного зондирования ионосферы для каждого высокоэнергетического азимутального радионаправления УРС1→PCz при z=1, 2, …, Z и противоположного ему низкоэнергетического азимутального радионаправления PCz→УРС1 дополнительно назначают одно значение ОРЧ(1→PCz) или ОРЧ(PCz→1) в пределах от 0,7 до 0,9 от значения МПЧ, отличающегося от значения ОРЧ, назначаемого для любого другого радионаправления и дополнительно определяют необходимую величину мощности излучения РПдЦ УРС1 для передачи РГ с требуемой достоверностью в адрес каждой PCz с соответствующими координатами местоположения PCz по каждому высокоэнергетическому азимутальному радионаправлению прямой радиосвязи УРС1→PCz.

Кроме того, для каждого низкоэнергетического азимутального радионаправления прямой радиосвязи PCz→УРС1 дополнительно определяют значение угла прихода радиосигнала, передаваемого PCz и отраженного от ионосферы, в точку приема с координатами местоположения УРС1, а также для каждого низкоэнергетического азимутального радионаправления прямой радиосвязи PCz→УРСj дополнительно определяют значение угла прихода радиосигнала, передаваемого PCz и отраженного от ионосферы, в точку приема с координатами местоположения УРСj, после чего в частотное расписание ВСС вводят дополнительные данные, которые совместно с другими вышеприведенными данными доводят центральным УРС до каждого периферийного УРСj описанным выше способом.

Дополнительно формируют фрагмент частотного расписания ВСС с указанием необходимых для работы каждой PCz данных, который центральным УРС доводят до каждой PCz приведенным выше способом.

Для обеспечения адаптации работы технических средств УРС и РС ВСС к условиям распространения радиоволн по каждому радионаправлению в начальный интервал времени каждого кадрового интервала Тк, соответствующего длительности первого тактового интервала ΔТ1 первого циклового интервала Тц1 передачу РГ от УРС1 не производят. В этот тактовый интервал по полученным данным частотного расписания ВСС, предназначенного для работы УРС1 и каждого периферийного УРСj, и данным дополнительно сформированного фрагмента частотного расписания ВСС, предназначенного для работы каждой PCz, проводят необходимые коммутации и изменения настройки соответствующих приемных и передающих технических средств каждого из УРС и каждой из Z дополнительно введенных в состав ВСС PCz.

На РПмЦ каждого УРС формируют N-1 диаграмм направленностей, пространственное направление максимума каждой из которых соответствует направлению прихода радиосигнала, передаваемого от взаимодействующего по этому радионаправлению УРС на соответствующей одной из N-1 ОРЧ, назначенным для работы этого УРС по соответствующим азимутальным радионаправлениям.

Кроме того, на РПмЦ УРС1 формируют Z диаграмм направленностей, пространственное направление максимума каждой из которых соответствует направлению прихода радиосигнала, передаваемого PCz и отраженного от ионосферы, по низкоэнергетическому азимутальному радионаправлению прямой радиосвязи PCz→УРС1 на ОРЧ(PCz→1). На РПмЦ каждого периферийного УРСj дополнительно формируют Z диаграмм направленностей, пространственное направление максимума каждой из которых соответствует направлению прихода радиосигнала, передаваемого PCz и отраженного от ионосферы, по низкоэнергетическому азимутальному радионаправлению прямой радиосвязи PCz→УРСj на ОРЧ(PCz→1).

Для более детального пояснения сути предлагаемого способа на примере работы приведенной на фиг. 1 ВСС, на фиг. 2 представлены условные изображения во времени огибающих радиосигналов (радиограмм - РГ), излучаемых радиопередающим центром (РПдЦ) и принимаемых радиоприемным центром (РПмЦ) каждого УРС. С целью упрощения представления работы ВСС во времени передаваемые РГ изображены в положительной области оси абсцисс, а принимаемые РГ - в отрицательной области оси абсцисс.

На фиг. 2 использованы следующие обозначения:

- ΔТ1 (ΔТ2, ΔТ3, ΔТ4, ΔТ5) - тактовый интервал длительностью ΔТ, соответствующий 1-му (2-му, 3-му, 4-му, 5-му) временному положению в каждом цикловом интервале длительностью ΔТц=ΔТ⋅N=ΔТ⋅5;

- Тц1ц2, Тц3, …) - цикловой интервал с порядковым номером 1, 2, 3, …, L;

- ТРГ - длительность передаваемого (принимаемого) радиосигнала (РГ);

- τp(i→j) - время, необходимое радиосигналу для преодоления расстояния от УРСi до УРСj;

- τзр - задержка момента начала переизлучения (ретрансляции) радиосигнала УРС (любым) относительно момента окончания его приема, соответствующая времени обработки принимаемой РГ в УРС.

Непрерывное формирование тактовых, цикловых и кадровых последовательностей импульсов и интервалов в каждом УРС может осуществляться программно в формирователе сигналов управления УРС [23; 24], в качестве которого должна использоваться ЭВМ.

Для обеспечения синфазной работы программных счетчиков всех УРС могут использоваться, как отмечалось выше, радиосигналы точного времени (для одновременной установки счетчиков в нулевое состояние) аппаратуры определения координат местоположения и меток точного времени УРС.

На фиг. 2 приведен пример работы ВСС, когда в первом цикловом интервале Tui центральным УРС1 в соответствующий ему временной интервал ΔТi передается радиограмма (РГ) длительностью ТРГ (фиг. 2в), адресованная периферийному УРС4 (фиг. 2е). При этом периферийный УРС2 принимает РГ (фиг. 2г) с задержкой во времени равной τp(1→2) (время, необходимое радиосигналу для преодоления расстояния от УРС1 к УРС2) и переизлучает (ретранслирует) откорректированную РГ в адрес получателя РГ (УРС4) через время τзр (задержка во времени момента начала переизлучения радиосигнала относительно момента окончания его приема, соответствующая времени обработки принимаемой РГ в УРС2).

Аналогичным образом производится прием РГ и переизлучение в адрес УРС4 откорректированных образцов РГ от УРС3 (фиг. 2д) и УРС5 (фиг. 2ё) с учетом соответствующих величин τp(1→3) и τp(1→5).

Получатель РГ (УРС4) производит прием РГ, переданной как по основному радионаправлению УРС1→УРС4 от центрального УРС1 (принятый образец РГ, задержанный относительно момента начала излучения РГ на величину τp(1→4), изображен на фиг. 2г сплошной жирной линией), так и по остальным прямым радионаправлениям от соответствующих периферийных УРС (УРС2, УРС3, УРС5), используемых на временном интервале ΔТ1 в качестве ретрансляторов РГ, переданной УРС1 (принятые образцы радиограмм, задержанные во времени на соответствующие величины: τp(2→4), τp(3→4), τp(5→4), приведены на фиг. 2г для наглядности тонкими пунктирными и сплошной линиями с различными уровнями).

На фиг. 2 приведен пример, когда в отдельные тактовые интервалы времени ΔТi, передача радиограмм соответствующими УРСi не производится (нет необходимости): в первом цикловом интервале Тц1 УРС2 не излучает РГ в соответствующий ему тактовый интервал ΔТ2, УРС3 - в соответствующий ему тактовый интервал ΔТ3. Аналогичные ситуации, когда нет необходимости передавать радиограммы в отдельные тактовые интервала ΔТi, приведены на фиг. 2 при работе ВСС во втором цикловом интервале Тц2 (ΔТ1, ΔТ2, ΔТ4, ΔТ5) и начале циклового интервала Тц3.

В тактовый интервал ΔТ4 первого циклового интервала Тц1 производится передача получателем РГ- УРС4 (фиг. 2е) радиограммы-квитанции в адрес отправителя исходной РГ - УРС1 (фиг. 2в).

В тактовый интервал ΔТ5 первого Tu1 производится передача РГ УРС5 (фиг. 2ё) в адрес УРС3 (фиг. 2д). Передача радиограммы-квитанции в обратном направлении - от УРС3 (фиг. 2д) в адрес УРС5 (фиг. 2ё) производится, в отличии от предыдущего случая, в следующем цикловом интервале Тц2.

Кроме того, на фиг. 2 в, г, д, е, ё показан результат приема каждым УРС 1-й радиограммы (отмечена цифрой 1), переданной РС1 в адрес УРС1, а также 2-й радиограммы (отмечена цифрой 2), переданной РС2 в адрес УРС1. Радиограммы переданы в произвольные интервалы времени:

- прием 1-й РГ во времени соответствует второй половине первого тактового интервала ΔТ1 и первой половине последующего тактового интервала ΔТ2 первого циклового интервала Тц1 (принята частично в пределах тактового нтервала ΔТ2);

- прием 2-й РГ во времени соответствует второй половине третьего тактового интервала ΔТ3 второго циклового интервала Тц2 (принята полностью в пределах тактового интервала ΔТ3);

Ретрансляцию 1-й РГ, адресованной УРС1, производят посредством УРС2, УРС3, УРС4, УРС5 в следующем тактовом интервале ΔТ3 первого циклового интервала Тц1.

Ретрансляцию 2-й РГ, адресованной УРС1, производят посредством УРС2, УРС3, УРС4, УРС5 в следующем тактовом интервале ΔТ4 второго циклового интервала Тц2. На фиг. 2 в обозначения задержек τp(i→j) при ретрансляции РГ УРС2, УРС3, УРС4, УРС5 в адрес УРС1 выполнены аналогично вышеприведенным.

Таким образом, передачу радиограмм принятой в ВСС структуры от любой из Z PCz в адрес УРС1 можно осуществляют в произвольные интервалы времени по соответствующему низкоэнергетическому азимутальному радионаправлению с допустимой для PCz мощностью передаваемого сигнала и условно обозначаемому как PCz→УРС1 на соответствующей этому радионаправлению дополнительной ОРЧ(PCz→1), при условии, что интервал времени между соседними излучениями радиограмм каждой PCz, должен быть не менее величины Т3=2⋅ΔТ для исключения одновременного приема в пределах одного тактового интервала длительностью ΔТ более одной РГ.

Из фиг. 2 видно, что длительность тактового интервала ΔТ необходимо выбирать с учетом обеспечения приема и передачи РГ ретранслирующим УРСj, для которого время τp(i→j), необходимое радиосигналу для преодоления расстояния от УРСi до УРСj является максимальным (τp max).

В общем случае этот интервал можно выбирать из соотношения

Длительность каждой радиограммы ТРГ (сек.), передаваемой любым УРС должна быть одной и той же величины, которую выбирают исходя из необходимого максимального объема предаваемых данных, как при передаче основной дискретной информации, так и при передаче технологической информации в виде данных частотного расписания.

При использовании для передачи радиограмм простых сигналов [1] (например, частотной телеграфии - ЧТ, или относительной фазовой телеграфии - ОФТ) со скоростью передачи V=1/Тэ (бит/с), где Тэ - длительность передаваемого элемента сигнала, объем передаваемых данных, содержащихся в одной радиограмме, равен В=ТРГ⋅V (бит). Или длительность радиограммы, определяемая количеством двоичных элементов В (бит) передаваемого сигнала, можно записать в виде

При использовании методов уплотнения сигналов [1], когда одному элементу передаваемого сигнала соответствует k бит передаваемой информации, где k - кратность уплотнения, например, при частотном уплотнении, когда передаваемый поток данных распределяется на k параллельных частотных каналов [28] выражение (3) можно записать в виде

где Тэ - длительность элемента сигнала в каждом частотном канале при условии передачи информации простыми сигналами.

Если в каждом частотном канале используются сложные сигналы, например, многократной относительной фазовой телеграфии (МОФТ) с кратностью уплотнения m [1], то выражение (4) при использовании в УРС ВСС сигналов с частотным уплотнением, в том числе с ортогонально-частотным разделением - типа OFDM [29], для высокоскоростной передачи информации по KB радиоканалу связи, то выражение (4) примет вид

Выражение (5) позволяет определить длительность РГ исходя из требуемого объема данных, передаваемыми как простыми, так и сложными (с использованием методов уплотнения) сигналами. Например, при использовании простых сигналов (m=1) без частотного уплотнения (k=1), выражение (5) принимает вид (3).

С учетом (5) выражение (2) по выбору минимальной длительности временного интервала передачи и приема РГ можно представить в виде

Длительность циклового интервала, как указывалось выше, определяется количеством N УРС в составе ВСС, т.е. Тц=N⋅ΔТ. Однако возможно увеличение циклового интервала, например, путем добавления R резервных временных интервалов ΔТ для обеспечения возможности наращивания ВСС при введении новых Z УРС, либо предоставления отдельным УРС дополнительных временных интервалов для передачи радиограмм с большей интенсивностью по отношению к другим УРС. В общем случае этот интервал можно определить в виде

Рассмотрим один из примеров выбора длительности интервалов ΔТ и Тц для ВСС (фиг. 1), в которой для передачи РГ каждый УРС может излучать многочастотный сигнал с частотным уплотнением канальных сигналов со следующими характеристиками [30]:

- число каналов - 20;

- вид модуляции - ДОФТ (двукратная относительная фазовая телеграфия);

- длительность элемента сигнала в каналах - 8,33 мс;

- скорость передачи в каналах - 240 бит/с;

- скорость передачи общая - 4800 бит/с.

Из характеристик сигнала следует, что k=20, m=2. При выбранном объеме РГ В=104 бит (двоичных элементов) и для случая, когда τp max=4 мс (4⋅10-3 с) можно определить:

1) ΔТ≥2⋅104⋅4⋅10-3⋅8,33⋅10-3+2⋅4⋅10-3=0,6744 (с), выбираем ΔТ=1с - путем округления до ближайшего целого числа секунд, что обеспечит синхронизацию каждого УРС с помощью секундных меток с выхода соответствующей приемной аппаратуры определения координат и меток точного времени (радиоприемник сигналов глобальной навигационной системы GPS/ГЛОНАСС).

2) ΔТ4=ΔТ⋅N=5 (с).

Длительность кадрового интервала ΔТц=L⋅ΔТц (в цикловых интервалах или часах) выбирается на основе данных об интервале стационарности состояния ионосферы над территорией региона, где развернута ВСС и может быть определена теоретически или экспериментально, в процессе опытной эксплуатации развернутой ВСС путем сравнения эффективности работы ВСС при различных значениях величины ΔТк, например, при ΔТп=1 час; 0,5 час; 0,25. час.

Произведем количественную оценку повышения помехоустойчивости передачи данных по KB радиоканалу предлагаемого изобретения на примере ВВС, приведенной на фиг. 1.

Количественная оценка повышения помехоустойчивости передачи данных между каждыми двумя УРС ВСС с различными порядковыми номерами приведена в [13]. Поэтому рассмотрим другой положительный эффект, который можно назвать сопутствующим при расширения функциональных возможностей ВСС - повышение помехоустойчивости передачи данных по каждому из Z низкоэнергетических радионаправлений PCz→УРС1.

Сравнение помехоустойчивости передачи данных будем проводить по величине вероятности правильного приема РГ получателем информации - УРС1, при двух вариантах передачи РГ:

Вариант №1. Передача РГ от любого PCz с порядковым номером z в адрес УРС1 по низкоэнергетическому радионаправлению прямой радиосвязи PCz→УРС1 производится при определенных условиях связи без участия в работе других УРС (УРС2, УРС3, УРС4, УРС5) ВСС.

Вариант №2. Передача РГ от любого PCz с порядковым номером z в адрес УРС1 по низкоэнергетическому радионаправлению прямой радиосвязи PCz→УРС1 производится при тех же условиях связи, но с участием в работе всех N УРС ВСС.

1. Рассмотрим передачу РГ по варианту №1 (традиционный способ прямой радиосвязи).

Пусть требуется передать РГ от РС1 в адрес УРС1 (фиг. 1) по низкоэнергетическому азимутальному радионаправлению прямой радиосвязи РС1→УРС1 на ОРЧ (РС1→1), обозначенной F11 на фиг. 1. При этом примем следующие исходные данные:

1.1 Обьем РГ - В=500 бит.

1.2 Допустимый процент ошибочно принятых бит в РГ, при котором РГ считается правильно принятой любым частотным каналом приема УРС1 - не более 1%.

1.3 Для передачи РГ используется двоичный код с обнаружением ошибок.

Требуется определить вероятность правильного приема РГ РП1 одним из частотных каналом приема РПмЦ УРС1 (условно назовем его первым частотным каналом приема) с центральной частотой F11(ОРЧ (PC1→1)) при различных значениях вероятности ошибки демодулированной двоичной последовательности. Здесь под каждым частотным каналом приема любого УРС понимается комплекс технических средств приема и цифровой обработки сигналов в составе многоканального РПмЦ УРС, обеспечивающих цифровое формирование диаграммы направленности, максимум которой ориентирован в пространстве в направлении прихода сигнала от PCz, фильтрацию принимаемых сигналов на ОРЧ(PCz→1) с преобразованием их в цифровую форму, а также демодуляцию и декодирование с обнаружением и исправлениеим ошибочно принятых символов[5; 12].

Поскольку РГ считается принятой с заданным качеством, т.е. при условии, что процент ошибочно принятых бит в РГ объемом В=500 бит не превышает критического значения ошибок К=5, то величину РП1 можно определить по биноминальной формуле [31]:

Здесь - вероятность ошибки демодулированной двоичной последовательности первого частотного канала приема РПмЦ УРС1, величина которой определяется выбором структуры и скорости передачи сигнала, используемого для передачи РГ радиостанцией РС1, а также мощностью излучения сигнала. Эти параметры определяют требуемую величину h2≥PcTэ2 - соотношение средней энергии элемента сигнала к спектральной плотности помехи на входе демодулятора первого частотного канала приема РПмЦ УРС1, при которой вероятность ошибки не должна превышать выбранной допустимой величины, например, .

С учетом принятых значений: В=500, K≤5, минимальная величина вероятности правильного приема РГ при наихудших допустимых условиях связи (при которых будем считать, что ), определяемая по формуле (8), в данном случае будет равна РП1min=0,616.

2. Рассмотрим теперь передачу РГ по варианту №2 (в соответствии с предлагаемым изобретением).

Пусть РС1 передает эту же РГ в адрес УРС1 при тех же условиях передачи РГ, приведенных выше, но с использованием в работе всех N УРС.

При этом вероятность правильного приема РГ первым частотным каналом приема РПмЦ УРС1 (при К≤5, ) по основному радионаправлению прямой радиосвязи РС1→УРС1 на F11(ОРЧ(PC1→1)) также будет определяться формулой (8). Поскольку режимы работы технических средств РС1 и УРС1 и условия связи не изменяются, то минимальная величина вероятности правильного приема РГ при наихудших допустимых условиях связи (при которых будем считать, что ), определяемая по формуле (8), в данном случае также будет равна РП1min=0,616.

Однако, в этом случае, кроме основного образца РГ, принятого первым частотным каналом приема (ЧКП) УРС1, в электронную память УРС1 будут записаны и дополнительные образцы РГ, принятые вторым, третьим, четвертым и пятым ЧКП УРС1 от следующих ретранслирующих УРС:

- 2-й ЧКП - от УРС2 по радионаправлению УРС2→УРС1 на ОРЧ(2↔1);

- 3-й ЧКП - от УРС3 по радионаправлению УРС3→УРС1 на ОРЧ(3↔1);

- 4-й ЧКП - от УРС4 по радионаправлению УРС4→УРС1 на ОРЧ(4↔1);

- 5-й ЧКП - от УРС5 по радионаправлению УРС5→УРС1 на ОРЧ(5↔1).

При этом пригодность для ретрансляции принимаемой от PC1 РГ на каждом ретранслирующем УРС оценивается по такому же принципу, как и на УРС1 оценивается достоверность приема РГ от РС1, т.е. РГ ретранслируется, если процент ошибок в принятой РГ не более 1%.

Вероятность того, что РГ, переданная PC1 на F11(ОРЧ(РС1→1)), будет ретранслирована УРС2 в адрес УРС 1 будет определяться аналогично формуле (8):

где - вероятность ошибки демодулированной двоичной последовательности частотного канала приема УРС2, принимающего РГ от РС1.

Аналогичным образом определяются вероятности РР3, РР4 и PР5 ретрансляции РГ УРС3, УРС4 и УРС5 в адрес УРС1 при соответствующих вероятностях , и PР5 ошибки демодулированных двоичных последовательностех соответствующих частотных каналов приема УРС3, УРС4 и УРС5.

При этом вероятность РПР2 правильного приема вторым частотным каналом приема УРС1 РГ, ретранслируемой УРС2, будет определяться произведением вероятности PР2 и вероятности PП2 того, что после приема ретранслированной РГ вторым частотным каналом приема количество ошибок в РГ не превысит 1%. С учетом выражений (8) и (9) эта вероятность определится в виде произведения вероятностей [31]:

где - вероятность ошибки демодулированной двоичной последовательности второго частотного канала приема УРС1.

Аналогичным образом определяется вероятность РПР3 правильного приема РГ третьим частотным каналом приема УРС1, ретранслируемой УРС3, вероятность РПР4 правильного приема РГ четвертым частотным каналом приема УРС1, ретранслируемой УРС4 и вероятность РПР5 правильного приема РГ пятым частотным каналом приема УРС1, ретранслируемой УРС5:

где - вероятность ошибки демодулированной двоичной последовательности третьего частотного канала приема УРС1;

где - вероятность ошибки демодулированной двоичной последовательности четвертого частотного канала приема УРС 1.

где - вероятность ошибки демодулированной двоичной последовательности пятого частотного канала приема УРС1.

При этом вероятность того, что хотя бы один образец РГ будет принят УРС 1 правильно, будет равна [31]:

где PП1 PПРiПР2, РПР3, РПР4, РПР5) определяются по формулам (8), (10), …, (13) соответственно.

С учетом вышеизложенного минимальная величина вероятности РП при наихудших допустимых условиях связи (), определяемая по формуле (14), в данном случае будет равна Р'Пmin=0,968.

Если учесть, что в соответствии с предложенным способом возможен прием РГ с заданным качеством после поэлементного дискретного сложения нечетного количества копий ГР, в каждой из которых количество ошибок превышает величину К, то результирующая вероятность правильного приема РГ Рпрез будет несколько выше Рп, т.е. РПрезПДС при (РПДС)<1, где РДС - вероятность правильного приема РГ при дискретном сложении копий РГ, в каждой из которых количество ошибок превышает пороговую величину К.

Вероятностные характеристики дискретного сложения при разнесенном приеме рассмотрены в [1], однако приведенные выше сравнительные оценки вероятностей правильного приема РГ убедительно показывают преимущество в повышении помехоустойчивости передачи данных при реализации варианта №2 (реализующего предлагаемый способ повышения помехоустойчивости) по сравнению с вариантом №1 (при работе на одном радионаправлении прямой радиосвязи PCz→УРС1): Р'Пmin> РП1min.

В заключении следует отметить, что использование предлагаемого способа повышения помехоустойчивости передачи данных в ВСС KB диапазона по отношению к известным способам позволяет достичь следующих преимуществ:

1. Расширить функциональные возможности ВСС путем обеспечения передачи данных по KB радиоканалу в виде радиограмм принятой в ВСС структуры от какого либо УРС ВСС, например, назначенного центральным - УРС1, в адрес любой из Z вводимых в состав ВСС KB радиостанций (PCz) с порядковым номером z=1, 2, 3, …, Z, по соответствующему высокоэнергетическому азимутальному радионаправлению, с требуемой мощностью передаваемого сигнала от УРС1 и условно обозначаемому как УРС1→PCz, на соответствующей этому радионаправлению одной из Z дополнительно назначаемых оптимальных рабочих частот передачи-приема, условно обозначаемой как ОРЧ(1→PCz) или ОРЧ(PCz→1), а также передачу радиограмм от любого из Z PCz в адрес УРС1 по соответствующему низкоэнергетическому азимутальному радионаправлению, с максимально допустимой для PCz мощностью передаваемого сигнала от соответствующего PCz и условно обозначаемому как PCz→УРС1, на соответствующей этому радионаправлению дополнительной ОРЧ(PCz→1) передачи- приема.

2. Повысить помехоустойчивость передачи данных от каждой PCz с порядковым номером z в адрес УРС1 по соответствующему низкоэнергетическому радионаправлению PCz→УРС1 на соответствующей ОРЧ(PCz→1) приема-передачи без увеличения максимальной мощности излучения PCz по сравнению с традиционным способом прямой радиосвязи каждой PCz по соответствующему низкоэнергетическому радионаправлению PCz→УРС 1.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ:

1. Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений.- М.: Советское радио, изд. 2-е, переработанное, дополненное, 1970. - 728 с.

2. Зачатейский Д.Е, Шадрин Б.Г. О точности краткосрочного прогнозирования условий распространения KB радиоволн на основе модели ионосферы IRI // Техника радиосвязи / Омский НИИ приборостроения. - 2006. - Вып. 11. С. 29-39.

3. Зачатейский Д.Е, Шадрин Б.Г. Выбор оптимальных рабочих частот на коротроволновых радиолиниях // Техника радиосвязи / Омский НИИ приборостроения. - 2007. - Вып. 12. С. 50- 63.

4. Свешников Ю.К., Лобачева С.Ю., Мухаметова А.А., Васенина А.А. Методика ЛЧМ зондирования // Техника радиосвязи / Омский НИИ приборостроения. - 2007. - Вып. 14. С. 24- 31.

5. Березовский В.А., Дулькейт И.В., Савицкий O.K. Современная декаметровая радиосвязь: оборудование, системы и комплексы / Под ред. В.А. Березовского. - М.: Радиотехника. 2011. - 444 с.

6. Лузан Ю.С., Хмырова Н.П. Адаптивная радиосвязь в ДКМ диапазоне частот. Современное состояние и тенденции развития // Техника радиосвязи / Омский НИИ приборостроения. - 2008. - Вып. 13. С. 3-24.

7. Венскаускас К.К., Венскаускас Э.К., Венскаускас Г.К. Повышение помехозащищенности радиоприема на судах посредством адаптивной компенсации помех // Ведомственные корпоративные сети и системы. 2007. №2, С. 116-142.

8. Березовский В.А., Фомин В.В., Хазан В.Л. Сеть коротковолновой автоматической радиосвязи для систем мониторинга территориально рассредоточенных объектов // Успехи современной радиоэлектроники. 2010. №12, С. 3-16.

9. Комарович В.Ф., Романенко В.Г. KB радиосвязь. Состояние и направления развития // Зарубежная радиоэлекроника. 1990. №12, С. 3-16.

10. Будяк B.C., Кисмерешкин В.П., Варфоломеев А.А., Карасева О.В. Оценка энергетических потерь коротковолновых радиолиний // Омский научный вестник. 2010. №3, С. 258-263.

11. Автоматизированная радиосвязь с судами / Под редакцией К.А. Семенова. - Л.: Судостроение, 1989. - 336 с.

12. Зачатейский Д.Е, Шадрин Б.Г. Оптимизация состава основных технических средств многоканальных узлов коротковолновой радиосвязи при их разработке и модернизации // Успехи современной радиоэлектроники. 2011. №11, С. 37- 42.

13. Патент №2565768, Россия, МПК Н04В 7/02. Способ повышения помехоустойчивости передачи данных по коротковолновому радиоканалу в ведомостной системе связи / Шадрин Б.Г., Зачатейский Д.Е./ Опубл.: 20.10.2015. Бюл. №29.

14. ГОСТ 22579-86. Радиостанции с однополосной модуляцией сухопутной подвижной службы. Типы, основные параметры, технические требования и методы измерений.

15. Зачатейский Д.Е, Шадрин Б.Г. Оценка характеристик радиосредств ведомственной системы связи для обеспечения работы на коротких радиопиниях малой дальности// Техника радиосвязи / Омский НИИ приборостроения. 2013. - Вып. 1, С. 13- 24.

16. Будяк B.C., Кисмерешкин В.П., Лиль О.В., Варфоломеев А.А. Динамика характеристик направленности антенн коротковолновых систем связи // Антенны. 2012. - Вып. 1, С. 3-8.

17. Хазан В.Л. Система декаметровой мобильной автоматической радиосвязи «МАРС» // Техника радиосвязи / Омский НИИ приборостроения. 1998. - Вып. 1, С. 59-66.

18. Технические условия МКСН.464511.032 ТУ. Радиостанция коротковолновая «Северок-КМП». - Сарапул, 2008. - 282 с.

19. Технические условия УИЯД.464511.019 ТУ. Унифицированная аварийно-связная KB радиостанция модульного типа Р-610-1. - Омск, 2011 - 104 с.

20. Технические условия УИЯД.464511.020 ТУ. Унифицированная аварийно-связная KB радиостанция модульного типа Р-610-3. - Омск, 2011. - 104 с.

21. Соколов В.В., Пелехатый М.И. Теоретические основы построения систем передачи дискретной информации. М.: Изд-во Министерства обороны СССР. 1979.

22. Радиоприемные фазированные антенные решетки и антенно-коммутационные системы. [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL - http://www.sktbr.ru.

23. Патент №2428792, Россия, МПК Н04В 7/00 (2006.01). Автоматизированный радиоузел коротковолновой связи / Березовский В.А., Селиванов О.А., Дулькейт И.В., Шадрин Б.Г., Будяк B.C. / Опубл.: 10.09.2011. Бюл. №25.

24. Патент №2475958, Россия, МПК Н04В 7/00 (2006.01), Н04В 15/02 (2006.01). Автоматизированная приемопередающая система коротковолновой связи / Дулькейт И.В., Шадрин Б.Г., Будяк B.C., Ворфоломеев А.А. / Опубл.: 20.02.2013. Бюл. №5.

25. Шлионский Ш.Г. Инструкция по расчету коротковолновых линий радиосвязи. М.: ИЗМИРАН., 1961 г., 126 с.

26. Иванов В.А., Иванов Д.В., Рябова Н.В. Зондирование ионосферы и декаметровых каналов связи сложными сигналами // Вестник Марийского государственного технического университета, 2010 г., №1 (8). - С. 3-37.

27. Страница «Review of HF propagation analysis & prediction programs» сайта LUXORION - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http//www.astorosurf.com/luxorion/qsl-review-propagation-sofrware-dos.htm

28. Барабашов Б.Г., Анишин М.М. Программный комплекс прогнозирования траекторных и энергетических характеристик радиоканалов диапазона 2-30 МГц «Трасса» (часть 1) // «Техника радиосвязи», 2013 г., вып. 1 (19), С. 25-34.

29. Киселев A.M., Манохин В.В, Рыжов Н.Ю., Шаталова Г.В. Способ реализации высокоскоростного параллельного модема // Техника радиосвязи / Омский НИИ приборостроения. - 2006. - Вып. 11. С. 5-15.

30. Аппаратура передачи дискретной информации / Под ред. A.M. Заездного и Ю.Б. Окунева. - М.: Связь. 1970. - 150 с.

31. Вентцель Е.С. Теория вероятностей.- М.: Наука, 1969. - 576 с.

Как компенсировать расходы
на инновационную разработку
Похожие патенты