СПОСОБ ЧАСТОТНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ, СОВМЕЩЕННЫЙ С ПРОЦЕССОМ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
METHOD FOR FREQUENCY SOUNDING, COMBINED WITH DATA TRANSFER PROCESS

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в дуплексных и полудуплексных асинхронных системах передачи данных с каналом обратной связи.
Передача данных по каналам с быстро изменяющимися параметрами (например, по коротковолновому радиоканалу) требует постоянного контроля за состоянием канала и своевременного реагирования на изменения сигнально-помеховой обстановки. Таким образом, требуется постоянно в режиме реального времени подстраивать параметры системы передачи данных под текущие условия распространения сигнала.
Существует множество способов подстройки параметров системы передачи данных - изменение вида и параметров модуляции, изменение энергетических характеристик передачи, изменение вида и параметров кодовой конструкции. Одним из важных способов является также изменение частоты передачи [1].
KB радиоканал является каналом с быстро изменяющимися параметрами и частота, полученная на этапе предварительного зондирования, может перестать быть наилучшей или даже вообще проходимой уже в процессе передачи данных. В большинстве из существующих на сегодняшний день KB системах связи зондирование в процессе ведения связи не производится, что может привести к значительному снижению скорости передачи данных и, возможно, обрыву связи. В некоторых системах связи для проведения зондирования прерывается процесс передачи данных [2]. Следовательно, для дальнейшей передачи данных после зондирования необходимо решить ряд задач, необходимых для вхождения в связь, таких как обнаружение сигнала, подстройка по частотному сдвигу, установление тактовой и цикловой синхронизации. Зондирование и последующее вхождение в связь требуют значительных временных затрат и, как следствие, снижают информационную скорость передачи данных.
Известен способ активного контроля рабочих частот, патент РФ №2447579 от 10.04.2012. Способ активного контроля рабочих частот, состоящий в определении пригодности резервной частоты на замену рабочей, при этом сообщение на рабочей частоте передается полностью, за исключением последнего информационного пакета, а последний пакет каждого сообщения передают на одной из резервных частот, при этом на приемной стороне по числу исправленных корректирующим кодом ошибок определяется степень пригодности данной резервной частоты на смену рабочей, и, таким образом, резервные частоты расставляются в вариационный ряд, определяющий приоритеты в использовании частот.
Недостатком данного способа является то, что получение оценок о качестве резервных часто возможно лишь по окончании передачи сообщения, которое может быть достаточно большим, а, следовательно, информация о качестве может устаревать.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ частотного зондирования, совмещенный с процессом передачи данных, патент РФ №2477925 от 20.03.2013. Способ частотного зондирования, совмещенный с процессом передачи данных, осуществляющий постоянный контроль за состоянием канала и своевременное реагирование на изменение сигнально-помеховой обстановки, заключающийся в том, что процесс передачи информации на выбранной частоте перемежается с передачей отдельных информационных блоков на других выделенных частотах, при этом на зондируемых частотах передаются не заранее известные на приемной стороне тестовые блоки, не несущие информационной нагрузки, а обычные информационные блоки, закрытые помехоустойчивым кодом и циклической контрольной суммой CRC, то есть на оптимальной частоте, выбранной для передачи информации в текущих сигнально-помеховых условиях и имеющей порядковый номер m, передают первые k-1 информационных блоков, затем источник информации и приемник информации синхронно меняют передающую и приемную частоты соответственно на частоту с номером m+1, на которой передают информационный блок с номером k, затем система передачи данных возвращается на свою оптимальную частоту m и передает на ней следующую группу блоков с k+1 по 2k-1, а для передачи информационного блока с номером 2k система переходит на частоту m+2 и так далее; после декодирования полученных информационных блоков производится проверка по CRC, при обнаружении искажения информационного блока по каналу обратной связи запрашивают повторную передачу этого блока, если же проверка по CRC не выявила искажения принятого информационного блока, то производится подсчет количества исправленных помехоустойчивым кодом ошибок, результаты этого подсчета являются количественным показателем степени пригодности зондируемой частоты и на их основе производят ранжирование резервных частот по степени пригодности для ведения связи, таким образом, после передачи n⋅k информационных блоков, где n - количество резервных частот, резервные частоты будут полностью отранжированы и в случае ухудшения сигнально-помеховых условий на текущей рабочей частоте, система передачи данных переходит на резервную частоту, наилучшую по результатам зондирования, периодичность частотного зондирования определяется количеством информационных блоков k, передаваемых на основной частоте, и задается исходя из длины интервалов замираний радиоканала и количества выделенных частот.
Недостатком прототипа является то, что в случае большого количества выделенных частот при периодическом зондировании каждой из них информация о полученных ранее оценках качества частот будет устаревать. Это приведет к тому, что переход на «лучшую» частоту из ранжированных резервных может быть не оптимальным т.к. сигнально-помеховая обстановка на этой частоте к данному моменту времени ухудшилась, а новая оценка о качестве частоты еще не получена.
Целью изобретения является оперативный контроль за состоянием выделенного частотного ресурса с набором и поддержанием элитной группы частот из выделенного частотного ресурса, не снижающий информационной скорости передачи данных.
Поставленная цель достигается тем, что способ частотного зондирования с набором и поддержанием элитной группы, совмещенный с процессом передачи данных, осуществляющий постоянный контроль за состоянием канала и своевременное реагирование на изменение сигнально-помеховой обстановки, заключающийся в том, что процесс передачи информации на выбранной частоте перемежается с передачей отдельных информационных блоков на других выделенных частотах, при этом на зондируемых частотах передаются не заранее известные на приемной стороне тестовые блоки, не несущие информационной нагрузки, а информационные блоки заданной длины, при этом из всех выделенных N частот набирают элитную группу из n частот, причем n<N, сигнально-помеховые условия или качество которых не хуже заранее выбранного порогового значения, причем частоты элитной группы отранжированы по качеству, при этом набор и поддержание элитной группу осуществляют путем периодического зондирования таким образом, что на оптимальной частоте, выбранной для передачи информации в текущих сигнально-помеховых условиях и имеющей порядковый номер m, передают первые k-1 информационных блоков, затем источник информации и приемник информации синхронно меняют передающую и приемную частоты соответственно на частоту с номером m+1, на которой передают информационный блок с номером k, затем система передачи данных возвращается на свою оптимальную частоту m и передает на ней следующую группу блоков с k+1 по 2k-1, а для передачи информационного блока с номером 2k система переходит на частоту m+2 и так далее пока не будет набрана элитная группа из n частот, после чего осуществляют периодическое зондирование только выбранной элитной группы из n частот, в случае, если при получении очередной оценки для некоторой частоты из элитной группы из n частот ее сигнально-помеховые условия или качество стали хуже порогового значения, то осуществляют периодическое зондирование группы из п частот, среди которых частоты элитной группы из оставшихся n-1 частот и одна частота-кандидат из оставшихся N-n выделенных частот, при этом, если сигнально-помеховые условия или качество этой частоты хуже порогового значения, то при следующем зондировании группы из n частот, среди которых частоты элитной группы из оставшихся n-1 частот выбирают другую частоту-кандидат из оставшихся N-n-1 выделенных частот и так далее пока не будет найдена новая частота, сигнально-помеховые условия или качество которой будут не хуже порогового значения, после чего эту частоту включают в элитную группу, после чего осуществляют периодическое зондирование только выбранной элитной группы из n частот, в случае ухудшения сигнально-помеховых условий на текущей рабочей частоте, система передачи данных переходит на лучшую по результатам зондирования частоту из состава элитной группы из n частот.
Функционирование такой системы может быть описано с помощью частотно-временной диаграммы, представленной на Фиг. 1.
Периодическое зондирование осуществляют следующим образом. Пусть оптимальная частота в текущих сигнально-помеховых условиях, выбранная для передачи, имеет номер m. Тогда первые k-1 информационных блоков передают на этой частоте. Далее источник и приемник информации синхронно меняют свои передающую и приемную частоты соответственно на частоту с номером m+1, на которой передают информационный блок с номером k. Затем система передачи данных возвращается на свою оптимальную частоту т, на которой передают следующую группу информационных блоков (с k+1 по 2k-1). Для передачи информационного блока с номером 2k система переходит на частоту m+2 и так далее.
При этом необходимо отметить, что на зондируемых частотах передаются не заранее известные на приемной стороне тестовые блоки, не несущие информационной нагрузки, а информационные блоки заданной длины.
При этом для каждого информационного блока в пределах его длины осуществляют оценку сигнально-помеховых условий или качества соответствующей частоты. Для получения этих оценок могут быть использованы, например: Способ определения вероятности ошибки на бит по флуктуациям фазы информационных сигналов [патент РФ №2526283 от 20.06.2014]; Способ оценивания отношения сигнал/шум при использовании сигналов с фазовой модуляцией [патент РФ №2548032 от 10.04.2015]; Устройство оценки вероятности ошибки на бит по результатам анализа искаженных кодовых слов [патент РФ №148377 от 10.12.2014] и др. Если сигнально-помеховые условия или качество частоты с номером m+1 (m+2, m+3 и т.д.) не хуже заранее выбранного порогового значения, то значение этой частоты запоминают. В результате чего набирают элитную группу из n частот, причем частоты элитной группы отранжированы по качеству. При этом n<N, где N - количество выделенных частот.
После того как элитная группа набрана осуществляют поддержание элитной группы. Для этого осуществляют периодическое зондирование только частот элитной группы.
Если сигнально-помеховые условия или качество одной из частот элитной группы становятся хуже порогового значения осуществляют поиск новой частоты для элитной групп, для чего осуществляют периодическое зондирование группы из n частот, среди которых частоты элитной группы из оставшихся n-1 частот и одна частота-кандидат из оставшихся N-n выделенных частот. Если сигнально-помеховые условия или качество этой частоты (частоты-кандидата) хуже порогового значения, то при следующем зондировании группы из n частот, среди которых частоты элитной группы из оставшихся n-1 частот выбирают другую частоту-кандидат из оставшихся N-n-1 выделенных частот и так далее пока не будет найдена новая частота, сигнально-помеховые условия или качество которой будут не хуже порогового значения, после чего эту частоту включают в элитную группу. После этого снова осуществляют периодическое зондирование только частот выбранной элитной группы из n частот.
В случае ухудшения сигнально-помеховых условий на текущей рабочей частоте, система передачи данных переходит на лучшую по результатам зондирования частоту из состава элитной группы из n частот. При этом осуществляют поиск новой частоты для элитной группы.
Техническим результатом является - повышение надежности системы передачи данных за счет контроля за состоянием выделенного частотного ресурса, не снижающего информационной скорости передачи данных, при чем для наличия актуальных оценок качества частот из выделенного частотного ресурса набирают и поддерживают элитную группу частот.
Список источников
1. Гладанов Б.Б. Краткосрочное прогнозирование и надежность коротковолновой связи // Электросвязь, 2000, №10.
2. Комарович В.Ф., Сосунов В.Н. Случайные радиопомехи и надежность KB связи. М.: Связь, 1977.