СПОСОБ МОНИТОРИНГА СИГНАЛОВ СПУТНИКОВЫХ И РАДИОРЕЛЕЙНЫХ ЛИНИЙ СВЯЗИ
METHOD FOR MONITORING OF SIGNALS FROM SATELLITE AND RADIO RELAY COMMUNICATION LINES

Способ относится к области радиотехники и цифровой техники и может быть использован при приеме, демодуляции, разуплотнении и каналовыделении различных сигналов с временным уплотнением.
Необходимость передачи больших объемов информации привела к созданию разветвленных спутниковых и радиорелейных линий связи со сложными преобразованиями цифровых потоков на передающей стороне и различными видами модуляции: рекомендации МККТТ G732, G733, G741, G746, G747, G751, G752, G754 и другие с фазовыми видами модуляции 2ФМ, 4ФМ, 4ФМС, 8ФМ, КАМ16, КАМ32 и т.д. [Л.С.Левин, М.А.Плоткин «Цифровые способы передачи информации», М., «Радио и связь», 1990 - 1; Дж.Спилкер «Цифровая спутниковая связь», Москва, связь, 1979 г. - 2].
Для каждого сигнала (системы связи) как правило разрабатывается своя специальная аппаратура приема, демодуляции и обработки по обобщенному способу, при котором:
- сигнал принимают и преобразуют в промежуточную частоту;
- сигнал демодулируют - превращают в цифровой поток;
- из цифрового потока селектируют сигналы синхронизации на интервале периодичности цифрового потока;
- ведут подсчет числа тактовых импульсов с момента выделения синхросигнала;
- по результатам подсчета формируют стробы на каждую составляющую часть цифрового потока (служебные биты, биты информационных потоков, команды управления стаффингом, биты стаффинга);
- выделяют тактовые импульсы каждой из составляющих частей цифрового потока;
- тактовыми сигналами выделенных составных частей селектируют информацию из суммарного цифрового потока.
Недостатком такого способа является его детерминированность для каждого вида уплотнения и сложность аппаратурной реализации.
По такому способу построена отечественная аппаратура для сигналов импульсно-кодовой манипуляции ИКМ-30, ИКМ-120, ИКМ-480, ИКМ-1920, а также зарубежная аппаратура.
В [Р.В.Емельянов и др. Патент №2207730 от 27.06.2003 г. «Способ приема, демодуляции и обработки сигналов спутниковых и радиорелейных линий связи» - 3] предложен способ, взятый за прототип и обеспечивающий адаптацию аппаратуры к различным видам уплотнения.
Согласно этому способу, как и в аналоге:
- сигнал принимают;
- преобразуют в промежуточную частоту;
- сигнал демодулируют;
- превращают в цифровой поток, сопровождаемый тактовыми импульсами;
- из цифрового потока селектируют сигналы синхронизации на интервале периодичности цифрового потока (сигналы кадровой, суперкадровой или сверхкадровой синхронизации);
- синтезируют модель цифрового потока (сигнала);
- заносят модель цифрового потока в оперативную память;
- по сигналу синхронизации синхронно с цифровым потоком считывают заранее записанную модель цифрового потока из оперативного запоминающего устройства (ОЗУ);
- формируют тактовые сигналы соответствующих частей цифрового потока;
- выделяемыми тактовыми сигналами селектируют информационные части составляющих цифрового потока.
Недостатком способа-прототипа является малая пропускная способность аппаратуры, изготовленной по этому способу в силу необходимости большого количества каналовыделяющих устройств и их сложности при обработке стандартных телефонных каналов и каналов, уплотненных по рекомендациям V21…V34.
Так для ИКМ-30 необходимо 30 каналовыделяющих устройств, для ИКМ-120 - 120 каналовыделяющих устройств.
Это диктует требования создания способа и изготовления аппаратуры, обеспечивающих массовое обслуживание каналов, пусть даже и в квазиреальном времени.
Для достижения указанной цели предлагается способ мониторинга сигналов спутниковых и радиорелейных линий связи, при котором сигнал принимают, преобразуют в промежуточную частоту, демодулируют, преобразуют в цифровой поток, из цифрового потока селектируют сигналы кадровой, суперкадровой, сверхкадровой синхронизации на интервале периодичности цифрового потока, синтезируют модель цифрового потока, заносят модель цифрового потока в оперативную память, по сигналу синхронизации синхронно с цифровым потоком считывают заранее записанную модель цифрового потока из оперативного запоминающего устройства, формируют тактовые сигналы составляющих частей цифрового потока, выделенными тактовыми сигналами селектируют информационные части составляющих цифрового потока.
Согласно изобретению, в процессе селекции интересующей канальной информации цифрового потока обрабатывают информацию канала индивидуальной или общей сигнализации и записывают ее и информацию всего цифрового потока на жесткий магнитный диск персональной электронно-вычислительной машины с привязкой к кадрам, после чего по мере освобождения каналовыделяющих устройств извлекают информацию цифрового потока с жесткого магнитного диска и по целеуказаниям записанного ранее канала сигнализации в квазиреальном времени селектируют другие интересующие каналы, а также производят селекцию других каналов программными методами с использованием электронно-вычислительной машины на скорости ее максимального быстродействия, таким образом обеспечивая массовое обслуживание цифровых потоков I уровня иерархического уплотнения.
Подобное решение в литературе не описано, поэтому способ соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.
На фиг.1 приведен укрупненный алгоритм по предлагаемому способу.
На фиг.2 приведена структурная схема устройства, реализующего данный способ.
По предлагаемому способу выполняют следующую последовательность операций (фиг.1):
- сигнал принимают;
- преобразуют в промежуточную частоту;
- демодулируют;
- преобразуют в цифровой поток;
- из цифрового потока селектируют сигналы кадровой, суперкадровой, сверхкадровой синхронизации на интервале периодичности цифрового потока;
- синтезируют модель цифрового потока;
- заносят модель цифрового потока в оперативную память;
- по сигналу синхронизации синхронно с цифровым потоком считывают ранее записанную модель цифрового потока из оперативного запоминающего устройства (ОЗУ);
- формируют тактовые сигналы составляющих частей цифрового потока;
- выделенными тактовыми сигналами селектируют информационные части составляющих цифрового потока;
- в процессе селекции интересующей канальной информации цифрового потока обрабатывают информацию канала индивидуальной или общей сигнализации и записывают ее и информацию всего цифрового потока на жесткий магнитный диск персональной электронно-вычислительной машины с привязкой к кадрам;
- по мере освобождения каналовыделяющих устройств извлекают информацию цифрового потока с жесткого магнитного диска и по целеуказаниям записанного ранее канала сигнализации в квазиреальном времени селектируют другие интересующие каналы, а также производят селекцию других каналов программными методами с использованием электронно-вычислительной машины на скорости ее максимального быстродействия, таким образом обеспечивая массовое обслуживание цифровых потоков I уровня иерархического уплотнения.
1
N
1
N
1
N
В состав устройства, реализующего предлагаемый способ (фиг.2), входят последовательно соединенные антенна 1, высокочастотный тракт 2, радиоприемное устройство (РПУ) 3, демодулирующее устройство 4, селектор синхросигнала 5, ОЗУ со схемами записи и чтения 6, регенератор тактов 7, регенератор информации 8, каналовыделяющее устройство канала управления 9, а также каналовыделяющие устройства (КВУ) информационных каналов 10…10, а также ПЭВМ модели сигнала 11 и обработки каналов в квазиреальном времени и блоки задержки 12, 13. Выходы демодулятора 4 подключены к устройству ввода/вывода 14, введенного в состав ПЭВМ 11, как в прототипе, а выход каналовыделяющего устройства канала сигнализации 9 подключен ко вторым входам каналовыделяющих устройств информационных каналов 10…10 и ко вторым входам устройства ввода/вывода 14, выводы информации и тактовой частоты демодулятора 4 через элементы задержки 12 и 13 подключены ко вторым входам регенераторов 8 и 7 соответственно. Выход устройства ввода/вывода 14 подключен ко вторым входам каналовыделяющих устройств 10…10.
Устройство работает следующим образом.
Антенна 1 наводится на интересующий объект. Сигнал селектируется и усиливается в высокочастотном тракте 2 и подается на РПУ 3, где сигнал преобразуется в промежуточную частоту 70 или 140 МГц. Далее сигнал демодулируется в демодуляторе 4 и полученный цифровой поток через устройство ввода 14 записывается на жесткий магнитный диск ПЭВМ 11, в которой по соответствующим программам анализа определяются параметры сигнала (кадровые, суперкадровые синхросигналы, наличие и тип помехоустойчивого кода, наличие и тип скремблера, наличие и тип кода Рида-Соломона, наличие и тип стаффинга, местоположение служебных каналов, канала сигнализации и абонентских каналов), т.е. формируется модель сигнала. По модели сигнала в демодуляторе 4 осуществляется помехоустойчивое декодирование, дескремблирование, деперемежение, декодирование кодов Рида-Соломона, если такие преобразования присутствуют в сигнале. По этим же данным кадровый синхронизатор 5 выделяет синхросигналы, по которым модель сигнала, записанная ранее в ОЗУ 6, считывается синхронно с кадровыми синхросигналами, регенерированными тактовыми импульсами регенератора 7 канала сигнализации стробируется (селектируется) информация канала сигнализации 8 и подается на каналовыделяющее устройство канала управления сигнализацией 9, где информация обрабатывается, т.е. выявляется, кто с кем вступает в связь и какие канальные интервалы выделяются абонентам. По этим данным имеющиеся в наличии КВУ настраиваются на интересующие абоненты и одновременно информация канала управления сигнализацией 9 и вся информация после демодулятора 4 пишется на ЖМД ПЭВМ 11. Имеющийся объем памяти ЖМД в современных ПЭВМ от 50-140 Гбайт позволяет записывать цифровой поток на скорости 2,048 Мбит/с после демодулятора 4 в течение времени более суток. Так суточная запись цифрового потока 2,048 Мбит/с (первого уровня иерархического уплотнения) составит объем
V=2,048 Мбит/с×60×60×24=176947,2 Мбит=
=22118,4 Мбайт=22,118 Гбайт
т.е. на ЖМД емкостью = 50 Гбайт можно непрерывно записывать цифровой поток на скорости 2,048 Мбит/с в течение двух суток.
1
N
1
N
По мере освобождения КВУ 10…10, они назначаются на обработку информации записанной на ЖМД ПЭВМ 11. Информация извлекается из ПЭВМ 11 и по целеуказаниям индивидуального или общего канала сигнализации производится обработка канальной информации в свободных КВУ 10…10.
Параллельно обработку зарегистрированной информации осуществляют также программно в ПЭВМ 11, опять же по целеуказаниям индивидуального или общего канала сигнализации, с быстродействием ПЭВМ 11.
1
N
Таким образом, использование свободных КВУ 10…10 и программных методов обработки позволит в квазиреальном времени обеспечить мониторинг практически всех каналов.