Способ передачи и приема дискретных сообщений в комплексе декаметровой радиосвязи
METHOD OF TRANSMITTING AND RECEIVING DISCRETE MESSAGES IN COMPLEX OF DECAMETRIC RADIO COMMUNICATION

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано в ведомственных системах связи декаметрового диапазона, использующих сигналы с угловой манипуляцией и предназначенных для формирования, передачи и приема адресных дискретных сообщений, ограниченных по длительности - радиограмм (РГ), с требуемыми вероятностными характеристиками правильного и ложного обнаружения РГ.
Известен способ передачи и приема дискретных сообщений в комплексе декаметровой радиосвязи с многоканальной (параллельной) передачей двоичных последовательностей, в соответствии с которым в передающем комплекте двоичное сообщение от источника сообщений кодируют в кодере помехоустойчивым кодом и подают на N-канальный модулятор, с выхода которого многочастотный сигнал излучают в эфир с помощью радиопередающего устройства (РПдУ) и передающей антенны, а в приемном комплекте сигнал принимают с помощью приемной антенны и радиоприемного устройства (РПУ), с выхода которого отфильтрованный и преобразованный сигнал подают на вход N-канального демодулятора, после чего демодулированный сигнал декодируют в декодере и представляют приемнику сообщений [1].
При этом способе поток данных после кодирования со скоростью V (бит/с) распределяют в N-канальный модуляторе на N параллельных подканалов со скоростью V/N (бит/с) в каждом подканале с формированием соответствующих N манипулированных поднесущих частот группового сигнала, излучаемого с помощью РПдУ и передающей антенны в эфир. При этом длительность передаваемого двоичного элемента сигнала Т в каждом подканале становится в N раз больше исходной.
Однако этот способ передачи и приема дискретных сообщений в комплексе декаметровой радиосвязи имеет следующие недостатки:
Передаваемый многочастотный сигнал характеризуется большой величиной пикфактора, что не позволяет использовать РПдУ с максимальной мощностью излучения из-за необходимости ограничения уровня многочастотного сигнала на входе РПдУ во избежание нелинейных искажений в выходом сигнале [2], [3].
По отношению к одноканальному способу декаметровой радиосвязи с одноканальной (последовательной) передачей данных, при котором величина пикфактора излучаемого одночастотного сигнала соизмерима с единицей, использование приведенного выше способа в отличии от одноканального способа не позволяет достичь требуемой дальности связи с использованием РПдУ средней или малой мощности, что в отдельных случаях является недопустимым при передачи коротких сообщений, например, для передачи команд управления объектом на требуемые расстояния.
Известен способ передачи и приема дискретных сообщений в комплексе декаметровой радиосвязи с испытательным импульсом и предсказанием (СИИП) с одноканальной (последовательной) передачей дискретных сообщений [2], в соответствии с которым в передающем комплекте исходное двоичное сообщение кодируют помехоустойчивым кодом в кодере и подают в одноканальный модулятор, с выхода которого модулированный сигнал подают в РПдУ и излучают в эфир с помощью передающей антенны, а в приемном комплекте сигнал принимают с помощью приемной антенны и РПУ, с выхода которого отфильтрованный и преобразованный сигнал подают на вход одноканального демодулятора, после чего демодулированный сигнал декодируют в декодере и получают исходное сообщение. При передаче испытательных импульсов и потока данных со скоростью V(бит/с) манипулируют в одноканальном модуляторе одну несущую частоту.
При приеме этих сигналов в одноканальном демодуляторе производится обратная операция восстановления переданных сигналов.
Однако этот способ передачи и приема дискретных сообщений в комплексе декаметровой радиосвязи имеет следующие недостатки:
1. Данный способ требует реализации сложного алгоритма формирования передаваемых сигналов и обработки принимаемых сигналов, который позволяет преодолевать последствия межсимвольной интерференции при повышении скорости передачи данных. Однако это приводит к снижению помехоустойчивости приема из-за уменьшения энергии передаваемого элемента сигнала длительностью Т [3] и ухудшению характеристик электромагнитной совместимости передающих и приемных технических средств комплекса радиосвязи из-за расширения спектра передаваемого сигнала за счет передачи дополнительных испытательных импульсов.
2. Расширение спектра передаваемого сигнала требует соответствующего увеличения ширины полосы пропускания при приеме этого сигнала, что дополнительно снижает помехоустойчивость приема из-за возрастания вероятности попадания в более широкую полосу приема спектральных составляющих станционных или прицельных радиопомех.
3. Реализация данного способа при передачи коротких сообщений не эффективна из-за невозможности требуемой оценки реакции радиоканала при передачи испытательных импульсов.
Из известных способов передачи и приема дискретных сообщений в комплексах декаметровой радиосвязи наиболее близким по сущности решаемых задач и большинству совпадающих существенных признаков является способ передачи и приема дискретных сообщений в комплексе декаметровой радиосвязи с одноканальной (последовательной) передачей дискретных сообщений, в соответствии с которым в передающем комплекте с помощью кодирующего устройства, в качестве которого может использоваться персональный компьютер (ПК), исходное сообщение с электронного носителя или набираемого с клавиатуры ПК кодируют помехоустойчивым кодом программным способом, добавляют к ему необходимую служебную двоичную информацию и подают в одноканальный модулятор, с выхода которого модулированный сигнал излучают в эфир с помощью РПдУ и передающей антенны, а в приемном комплекте отраженный от ионосферы сигнал принимают с помощью приемной антенны и РПУ, с выхода которого отфильтрованный и преобразованный сигнал подают на вход одноканального демодулятора, после чего демодулированный сигнал с помощью декодирующего устройства, в качестве которого также могут использовать ПК, декодируют программным способом и получают исходное сообщение на экране дисплея ПК, или на электронном носителе или в распечатанном на принтере виде [4], с. 107.
Согласно этому способу передачи и приема дискретных сообщений поток данных с выхода кодирующего устройства со скоростью V(бит/с) манипулирует в одноканальном модуляторе одну несущую частоту. В зависимости от кратности уплотнения k [3], с. 573, модулятор может формировать сигналы с угловой манипуляцией, такие как, например, сигналы однократной относительной фазовой телеграфии (ОФТ) или сигналы частотной телеграфии (ЧТ) со скоростью передачи V=1/T (бит/с) при k=1 и при выбранной длительности элемента сигнала Т, сигналы двукратной ОФТ (ДОФТ) или двойной частотной телеграфии (ДЧТ) с удвоенной скоростью передачи V=2/Т (бит/с) при k=2 и т.д.
При приеме этих сигналов в одноканальном демодуляторе производится обратная операция восстановления двоичной последовательности.
В качестве кодирующего устройства здесь может использоваться ПК, который одновременно может являться источником сообщений путем набора исходного передаваемого текста сообщения с клавиатуры ПК или ввода исходной информации с электронного носителя. При адресной передачи набранного сообщения в виде РГ, его кодируют выбранным помехоустойчивым кодом в ПК программным способом, после чего к закодированной двоичной информационной последовательности (ИП), состоящей из Z информационных символов (закодированное сообщение), добавляют программным или иным способом следующие друг за другом служебные последовательности [5]:
1) служебную последовательность точек (СПТ) - меандр, состоящую из К двоичных символов, передаваемую в начале РГ для вхождения в синхронизм приемного устройства тактовой синхронизации;
2) служебную фазирующую последовательность (СФП) фазирующую кодовую комбинацию двоичных символов, состоящую из Q символов, которая позволяет однозначно определить позиции информационных символов;
3) служебную адресную последовательность (САП) - адресную кодовую комбинацию двоичных символов, состоящую из R символов и содержащую информацию об адресе радиоабонента, которому посылается радиограмма.
В отдельных случаях при формировании сигнала цифрового избирательного вызова (ЦИВ) передается и другая служебная информация [5].
Сформированная таким образом модулирующая двоичная последовательность адресной РГ через модуль последовательного интерфейса в составе ПК, например, по телеграфному стыку С1-ТГ с выхода ПК с выбранной скоростью передачи - не более 600 (бит/с) для исключения межсимвольной интерференции при передачи по декаметровому радиоканалу [1], подается на вход модулятора, например, для формирования наиболее помехоустойчивого сигнала ОФТ [3], который далее усиливается по мощности в РПдУ и излучается в эфир с помощью передающей антенны.
В качестве декодера и получателя сообщения здесь также может использоваться ПК, где производится обратная операция - восстановление исходного текста сообщения с отображением на экране монитора ПК или электроном носителе декодированного исходного сообщения при условии, что декодер обнаружит свой адрес в служебной последовательности РГ на выходе демодулятора.
К недостаткам такого способа передачи и приема дискретных сообщений в комплексе декаметровой радиосвязи можно отнести следующее:
1. При использовании для передачи сообщений сигналов ОФТ происходит сдваивание ошибочно принятых символов на выходе демодулятора, что снижает помехоустойчивость приема в два раза (по вероятности ошибки) по отношению к приему сигналов идеальной фазовой телеграфии (ФТ) - при отсутствии негативных факторов -«обратной работы» при спонтанном изменении фазы несущего колебания [3]. Сдвоенные ошибки в равной степени поражают как закодированный в кодере основной текст РГ - ИП, так и служебную информации - СФП и САП, от вероятности правильного приема которой существенно зависит величина вероятности неприема (пропуска) РГ в целом.
2. Обнаружение в приемном комплекте своего адреса - САП, в демодулированной последовательности двоичных символов производится известным в технической литературе классическим методом - с помощью дискретного опознавателя искомой адресной кодовой комбинации двоичных символов, т.е. дешифратора кодовой комбинации [5], [6]. На выходе такого дискретного опознавателя появляется отклик -лог. «1», когда в демодулированной последовательности обнаружена группа следующих друг за другом двоичных символов, полностью соответствующих адресной комбинации символов в составе РГ, переданной передающим комплектом. Однако в этом случае с увеличением количества символов в адресной комбинации символов с целью уменьшения вероятности ложного обнаружения РГ, существенно возрастает вероятность ее пропуска из-за появления хотя бы одного ошибочно приятого символа в адресной кодовой комбинации.
3. В приемном комплекте отсутствует устройство обнаружения излучаемого сигнала, распознаваемого по виду манипуляции, скорости следования символов, характерных признаков - точек, а также СФП. С помощью этого устройства можно ограничить по длительности интервалы времени поиска адресной РГ в выходном сигнале демодулятора. При отсутствии такого устройства производится непрерывный поиск РГ, в том числе, и в интервалах времени между передачей очередных РГ, когда на выходе демодулятора имеет место хаотическое чередование символов «1» и «0» вследствие действия на входе РПУ напряжения шумов различного происхождения. Это приводит к частым ложным обнаружениям РГ из-за увеличения вероятности набора на выходе демодулятора комбинации символов, аналогичной адресной кодовой комбинации символов.
Задачами, на решение которых направлено настоящее изобретение -способ передачи и приема дискретных сообщений в комплексе декаметровой радиосвязи, являются:
1) повышение помехоустойчивости приема основной информации -ИП, радиограммы, передаваемой сигналами ОФТ, путем сокращения количества сдвоенных ошибок в независимых сообщениях, содержащихся в каждой радиограмме - СФП, САП, ИП;
2) повышение вероятности правильного обнаружения САП РГ;
3) уменьшение вероятности ложного обнаружения САП РГ.
Решение поставленных задач достигается тем, что в известном способе передачи и приема дискретных сообщений в комплексе декаметровой радиосвязи в соответствии с которым в передающем комплекте комплекса с помощью кодирующего устройства, в качестве которого используют персональный компьютер (ПК), формируют модулирующую двоичную последовательность дискретного сообщения -радиограммы (РГ), содержащей в начале РГ служебную последовательность точек (СПТ) - меандр, длительностью К двоичных символов, следующую за ней во времени служебную фазирующую последовательность (СФП) длительностью Q символов, и информационную последовательность (ИП) длительностью Z символов - результат кодирования исходного сообщения от источника сообщений, выходной сигнал модулятора усиливают по мощности в радиопередающем устройстве и излучают РГ в эфир с помощью передающей антенны, а в приемном комплекте комплекса отраженный от ионосферы радиосигнал принимают с помощью приемной антенны и радиоприемного устройства, отфильтрованный и преобразованный выходной сигнал которого демодулируют в демодуляторе, а в декодирующем устройстве, в качестве которого используют ПК, двоичную последовательность РГ декодируют и исходное сообщение представляют получателю сообщений, дополнительно в передающий комплект вводят устройство формирования радиограмм (УФР), в котором завершают формирование модулирующей двоичной последовательности РГ путем равномерного введения R символов служебной адресной последовательности (САП) среди Q символов СФП и следующей за ней частью ИП, состоящей из L<Z информационных символов, для этого последовательность с выхода кодирующего устройства с выбранной скоростью подают на вход УФР, в котором эту последовательность одновременно подают на вход устройства тактовой синхронизации (УТС), информационный вход М-разрядного регистра сдвига с количеством разрядов M=L+Q с порядковыми номерами m=1, 2, …, М, соответствующими порядку следования разрядов - от старшего (выходного) разряда - при m=1, к младшему (входному) разряду - при m=М, и на информационный вход N-разрядного регистра сдвига с количеством разрядов N=L+Q+R с порядковыми номерами n=1, 2, …,N с аналогичным порядком следования разрядов, при этом для последовательного продвижения дискретной информации (ДИ) с выхода кодирующего устройства по разрядам регистров сдвига последовательность тактовых импульсов с выхода УТС подают на тактовый вход М-разрядного регистра сдвига, а на тактовый вход М-разрядного регистра сдвига - через элемент задержки, при этом перед формированием модулирующей последовательности РГ в каждый разряд R-разрядного регистра хранения с порядковыми номерами разрядов r=1, 2, …, R, соответствующих порядку следования во времени символов САП, записывают соответствующий символов САП, кроме того, информационные входы перезаписи ДИ двух крайних разрядов Поразрядного регистра сдвига с порядковыми номерами n=1,N соединяют с выходами соответствующих двух крайних разрядов R-разрядного регистра хранения с порядковыми номерами r=1, R, выходы остальных разрядов R-разрядного регистра хранения с порядковыми номерами r=2, 3, …, (R-1) соединяют с информационными входами перезаписи ДИ соответствующих разрядов N-разрядного регистра сдвига с порядковыми номерами n=(2+Х), (3+2Х), …, [(R-1)+(R-2)X], где X - наибольшее целое число, которое выбирают из условия Х<(N-R+1)/(R-2), информационные входы перезаписи ДИ остальных М разрядов этого регистра сдвига, следующих в порядке увеличения их порядковых номеров, соединяют с соответствующими выходами разрядов М-разрядного регистра сдвига с порядковыми номерами, следующих в таком же порядке, при этом, если при поступлении очередного i-го тактового импульса с выхода УТС происходит заполнение Q символами СФП и следующими за ними L символами ИП с выхода кодирующего устройства последних М разрядов N-разрядного регистра сдвига и всех разрядов М-разрядного регистра сдвига, выход каждого из первых Q разрядов которого с порядковыми номерами m=1, 2, …,Q дополнительно подключают к соответствующему входу дешифратора, то с помощью дешифратора производят обнаружение СФП и по его выходному сигналу формируют импульс посредством формирователя импульса, который подают на импульсный вход перезаписи ДИ в разрядах N-разрядного регистра сдвига, в результате осуществляют перезапись в разрядах этого регистра сдвига ДИ с выходов разрядов М-разрядного регистра
сдвига и с выходов разрядов R-разрядного регистра хранения, после чего с поступлением очередного (i+1)-го тактового импульса с выхода УТС с информационного выхода N-разрядного регистра сдвига на выход УФР и далее - на вход модулятора, подают поэлементно без нарушения синхронного следования символов с ранее переданными символами начальной части РГ - СПТ, следующую за ней сформированную манипулирующую последовательность оставшейся части радиограммы с равномерным распределением R символов САП среди Q символов СФП и L символов последующей ИП.
Кроме того, в приемный комплект комплекса декаметровой радиосвязи дополнительно вводят устройство обнаружения и преобразования радиограмм (УОПР), на вход которого подают демодулированную двоичную последовательность с выхода демодулятора, и которую в УОПР одновременно подают на входы дополнительного УТС и анализатора сигнала, а также на информационные входы дополнительных М-разрядного и N-разрядного регистров сдвига, аналогичных регистрам сдвига УФР передающего комплекта, при этом для последовательного продвижения ДИ с выхода демодулятора по разрядам регистров сдвига последовательность тактовых импульсов с выхода дополнительного УТС одновременно подают на тактовые входы дополнительных М-разрядного и N-разрядного регистров сдвига, и на тактовые входы анализатора сигнала и ограничителя интервала поиска, при обнаружении РГ анализатором сигнала по характерным признакам: наличие СПТ в начале РГ и последующей СФП, прореженной символами САП, временное местоположение которых среди символов СФП известно, выходной сигнал анализатора сигнала подают на первый вход ограничителя интервала поиска, с помощью которого формируют разрешающий логический уровень «1» и с первого его выхода подают на управляющий вход сумматора, длительность разрешающего логического уровня устанавливают не более D<N+K/2 тактовых интервалов (ТИ) дополнительного УТС, в пределах которых осуществляют поиск в дополнительном N-разрядном регистре сдвига последовательности подобной САП по максимальному количеству совпадающих символов, при отсутствии такого уровня, разрешающего поиск, противоположный логический уровень «0» на управляющем входе сумматора обеспечивает сброс и удержание в нулевом состоянии сумматора, на R одноразрядных входов которого подают логические уровни с выходов соответствующих элементов равнозначности, выходы двух крайних разрядов дополнительного N-разрядного регистра сдвига с порядковыми номерами n=1, N соединяют с первыми входами соответствующих элементов равнозначности, вторые входы которых соединяют с выходами соответствующих двух крайних разрядов дополнительного R-разрядного регистра хранения, аналогичного регистру хранения УФР передающего комплекта, с порядковыми номерами разрядов r=1, R, остальные выходы разрядов дополнительного R-разрядного регистра хранения с порядковыми номерами r=2, 3, …, (R-1) соединяют с вторыми входами других соответствующих элементов равнозначности, первые входы которых соединяют с соответствующими выходами разрядов дополнительного N-разрядного регистра сдвига с порядковыми номерами n=(2+X), (3+2X), …, [(R-1)+(R-2)X], выходы остальных М разрядов этого регистра сдвига, следующих в порядке увеличения их порядковых номеров, соединяют с информационными входами перезаписи ДИ соответствующих разрядов дополнительного М-разрядного регистра сдвига с порядковыми номерами, следующими в порядке их увеличения, информационный выход которого соединяют с первым входом элемента И, выход которого, является выходом УОПР, а второй вход элемента И соединяют с вторым выходом ограничителя интервала поиска, таким образом, с момента обнаружения РГ начинают поиск своей (для данного радиоабонента) САП, для этого при каждом сдвиге входной последовательности в дополнительном N-разрядном регистре сдвига производят посимвольное сравнение в каждом из R элементах равнозначности на двух его входах - символа на выходе соответствующего разряда дополнительного N-разрядого регистра сдвига и символа на выходе соответствующего разряда дополнительного R-разрядного регистра хранения, в котором записан соответствующий символ САП аналогично R-разрядному регистру хранения УФР передающего комплекта, при этом на выходах отдельных элементов равнозначности появляются логические символы «0» - при несовпадении сравниваемых символов, либо логические символы «1» - при их совпадении, при этом в каждом тактовом интервале с помощью сумматора производят суммирование единичных откликов на выходах элементов равнозначности, причем в начале первого ТИ с момента появления разрешающего уровня «1» на первом выходе ограничителя интервала поиска, по его переднему фронту с помощью первого дополнительного формирователя импульса формируют импульс, который через первый вход элемента ИЛИ подают на импульсный вход перезаписи ДИ в ячейки памяти ОЗУ, обеспечивая запись в ячейки памяти ОЗУ числа ноль в двоичном коде, поступающего в начале первого ТИ с выходов сумматора, далее, в пределах этого же ТИ на выходы сумматора поступит первый результат суммирования единичных откликов на выходах элементов равнозначности, который, поступая на вторые входы второго блока сравнения, сравнивается с числом ноль на первых его входах - с выходов ОЗУ, поскольку результат суммирования в первом и в любом другом ТИ будет с большой вероятностью больше нуля при равновероятном появлении символов «1» и «0» на любых позициях принимаемой двоичной последовательности, то на выходе второго блока сравнения появится перепад напряжения - логический уровень «1», который через второй вход элемента ИЛИ, подают на импульсный вход перезаписи ДИ в ячейках памяти ОЗУ, обеспечивая запись числа с выходов сумматора в ячейки памяти ОЗУ, а соответственно, и равенство сравниваемых чисел на входах второго блока сравнения и на его выходе снова появится логический уровень «0», в следующем втором ТИ, когда входная последовательность продвинулась на один разряд в дополнительных М-разрядном и N-разрядном регистрах сдвига в направлении их первых разрядов, снова начинают производить суммирование с помощью сумматора единичных откликов на выходах элементов равнозначности при сравнении в них другой последовательности символов на выходах тех же разрядов N-разрядного регистра сдвига, при этом, если результат суммирования единичных откликов стал больше, чем записан в ОЗУ в предыдущем ТИ, то больший результат перезаписывают в ОЗУ вместо прежнего и с выходов ОЗУ новое число в двоичном коде подают на первые входы первого блока сравнения, на вторые входы которого подают пороговое число в двоичном коде с выходов датчика порогового числа, в общем случае, если в рассматриваемом i-ом ТИ максимальное перезаписанное в ОЗУ число меньше порогового числа, то считают, что адресная последовательность не обнаружена в этом ТИ, и переходят к ее поиску на следующем (i+1)-ом ТИ, при этом, если при очередном сдвиге последовательности на (i+1)-ом ТИ результат суммирования единичных откликов на выходах элементов равнозначности станет больше всех предыдущих результатов суммирования, который перезаписывают в ОЗУ, и будет больше порогового числа с выходов датчика порогового числа, что означает обнаружение своей САП, то на выходе первого блока сравнения формируют логический уровень «1», по переднему фронту которого формируют импульс с помощью второго дополнительного формирователя импульса, который подают на импульсный вход перезаписи ДИ в разрядах дополнительного М-разрядного регистра сдвига, в результате в разряды этого регистра сдвига переписываются символы ИП и символы СФП обнаруженной РГ (без символов САП) от соответствующих разрядов дополнительного N-разрядного регистра сдвига, одновременно импульс с выхода второго дополнительного формирователя импульса подают на второй вход ограничителя интервала поиска, и на втором его выходе формируют другой разрешающий логический уровень «1», длительность которого (в ТИ) равна длительности принимаемой РГ (без учета количества символов СПТ), этот уровень, подают на второй вход элемента И, при этом с приходом последующих тактовых импульсов содержимое дополнительного М-разрядного регистра сдвига, представляющего собой первую начальную часть принятой РГ без символов СПТ, с информационного выхода этого регистра сдвига поэлементно подают на выход УОПР через первый вход элемента И и далее - на вход декодирующего устройства, последующая вторая часть принятой РГ состоит только из символов ИП и поступает на информационный вход дополнительного М-разрядного регистра сдвига и далее, продвигаясь по разрядам этого регистра сдвига, - на вход декодирующего устройства, вслед за первой частью РГ без нарушения синхронного следования двоичных символов, по окончании поступления РГ в декодирующее устройство элемент И, выполняющий роль элемента запрета, «запирается» логическим уровнем «0» с второго выхода ограничителя интервала поиска.
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 комплекса декаметровой радиосвязи, схема электрическая структурная которого приведена на фигуре при L=8, Q=4, М=12 R=7, N=19, Х=2, R<Z. Соседние разряды регистров сдвига и хранения условно разделены пунктирными линиями. С целью наглядности и упрощения изображения электрических связей входы и выходы разрядов регистров сдвига и хранения обозначены направлениями стрелок электрических соединений.
Комплекс декаметровой радиосвязи содержит передающий комплект 1, содержащий кодирующее устройство 2, в качестве которого используется персональный компьютер (ПК), с помощью которого формируют модулирующую двоичную последовательность дискретного сообщения - радиограммы (РГ), а также последовательно соединенные, модулятор 3, радиопередающее устройство 4 и передающую антенну 5, а также приемный комплект 6, содержащий последовательно соединенные приемную антенну 7, радиоприемное устройство 8 и демодулятор 9, а также декодирующее устройство 10, в качестве которого используется ПК.
Кроме того, передающий комплект содержит устройство формирования радиограмм (УФР) 11, вход и выход которого соединены соответственно с выходом кодирующего устройства 2 и с входом модулятора 3. УФР 11 содержит М-разрядный регистр сдвига 12, в котором количество разрядов равно М=Q+L=12 с порядковыми номерами m=1, 2,…, 12, соответствующими порядку следования разрядов - от старшего (выходного) разряда - при m=1, к младшему (входному) разряду - при m=12, N-разрядный регистр сдвига 13, в котором количество разрядов равно N=Q+L+R=19 с порядковыми номерами n=1. 2, …, 19, соответствующими порядку следования разрядов -от старшего разряда к младшему при Q<R<L, где R-количество символов в САП, R-разрядный регистр хранения 14, в котором количество разрядов равно R=7 с порядковыми номерами разрядов r=1, 2, …, 7, соответствующими порядку следования символов САП, а также УТС 15, вход которого, являющийся входом УФР 11, объединен с информационными входами М-разрядного регистра сдвига 12 и N-разрядного регистра сдвига 13, соответствующих информационным входам первых разрядов этих регистров сдвига. Выход УТС 15 соединен с тактовым входом N-разрядного регистра сдвига 13 и через элемент задержки 16 соединен с тактовым входом М-разрядного регистра сдвига 12, информационные входы перезаписи дискретной информации (ДИ) двух крайних разрядов N-разрядного регистра сдвига 13 с порядковыми номерами n=1,19 соединены с выходами соответствующих двух крайних разрядов R-разрядного регистра хранения 14 с порядковыми номерами r=1,7. Выходы остальных разрядов R-разрядного регистра хранения 14 с порядковыми номерами r=2,3,...,6 соединены с информационными входами перезаписи ДИ соответствующих разрядов N-разрядного регистра сдвига 13 с порядковыми номерами n=(2+X), (3+2X), …, [(R-1)+(R-2)X]=4, 7, …,16, где Х- наибольшее целое число, выбираемое из условия X<(N-R+1)/(R-2), что выполняется при Х=2. Информационные входы перезаписи ДИ остальных М разрядов N-разрядного регистра сдвига 13, следующих в порядке увеличения их порядковых номеров, соединены с соответствующими выходами разрядов М-разрядного регистра сдвига 12 с порядковыми номерами, следующих в таком же порядке, при этом выход каждого из Q первых разрядов М-разрядного регистра сдвига 12 с порядковыми номерами m=1,2,3,4 дополнительно соединен с соответствующим входом дешифратора 17, выход которого через формирователь импульса 18 соединен с импульсным входом перезаписи ДИ в разряды N-разрядного регистра сдвига 13, информационный выход которого, соответствующий информационному выходу его первого разряда, является выходом УФР 11.
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
7
1
1
2
6
1
1
Кроме того, приемный комплект 6 содержит устройство обнаружения и преобразования радиограмм (УОПР) 19, вход и выход которого соединены соответственно с выходом демодулятора 9 и входом декодирующего устройства 10. УОПР 19 содержит дополнительный Поразрядный регистр сдвига 12, дополнительный N-разрядный регистр сдвига 13, дополнительный R-разрядный регистр хранения 14, аналогичные соответствующим регистрам сдвига 12, 13 и хранения 14 из состава УФР 11 передающего комплекта 1, а также дополнительное УТС 15, вход которого, являющийся входом УОПР 19, объединен с информационными входами анализатора сигнала 20, дополнительного М-разрядного регистра сдвига 12 и дополнительного N-разрядного регистра сдвига 131, выход дополнительного УТС 15 соединен с тактовым входом анализатора сигнала 20, с тактовым входом ограничителя интервала поиска 21, с тактовым входом дополнительного N-разрядного регистра сдвига 13 и тактовым входом дополнительного М-разрядного регистра сдвига 12, выход анализатора сигнала 20 соединен с первым входом ограничителя интервала поиска 21, первый выход которого соединен с управляющим входом сумматора 22 и через первый дополнительный формирователь импульса 18 соединен с первым входом элемента ИЛИ 23, выход которого соединен с импульсным входом перезаписи ДИ оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 24, выходы которого объединены с соответствующими первыми входами первого блока сравнения 25 и с соответствующими первыми входами второго блока сравнения 25, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 23, вторые входы второго блока сравнения 25 объединены с соответствующими информационными входами перезаписи ДИ в ячейки памяти ОЗУ 23 и с соответствующими выходами сумматора 22, вторые входы первого блока сравнения 25 соединены с соответствующими выходами датчика порогового числа 26, а выход первого блока сравнения 25 через второй дополнительный формирователь импульса I82 соединен с вторым входом ограничителя интервала поиска 21 и с импульсным входом перезаписи ДИ в разрядах дополнительного М-разрядного регистра сдвига 12, выходы двух крайних разрядов дополнительного Поразрядного регистра сдвига 13 с порядковыми номерами n=1,19 соединены с первыми входами соответствующих элементов равнозначности (27, 27) вторые входы которых соединены с выходами соответствующих двух крайних разрядов дополнительного R-разрядного регистра хранения 14 с порядковыми номерами r=1,7, выходы остальных разрядов R-разрядного регистра хранения 14 с порядковыми номерами r=2, 3, …, 6 соединены с вторыми входами других соответствующих элементов равнозначности (27, …, 27), первые входы которых соединены с выходами соответствующих разрядов дополнительного N-разрядного регистра сдвига 13 с порядковыми номерами n=(2+X), (3+2X), …, [(R-1)+(R-2)X]=4, 7, …, 16, выходы остальных М разрядов этого регистра сдвига, следующих в порядке увеличения их порядковых номеров, соединены с информационными входами перезаписи ДИ соответствующих разрядов дополнительного М-разрядного регистра сдвига 12 с порядковыми номерами, следующими в порядке их увеличения, информационный выход которого соединен с первым входом элемента И 28, выход которого является выходом УОПР 19, а второй вход элемента И 28 соединен с вторым выходом ограничителя интервала поиска 21.
Комплекс декаметровой радиосвязи функционирует следующим образом. В передающем комплекте 1 исходное сообщение или информационный текст радиограммы (РГ), набираемый с клавиатуры персонального компьютера (ПК), используемого в качестве кодирующего устройства 2, кодируется помехоустойчивым кодом [3] с помощью специальной программы, установленной в ПК. При этом количество символов информационной последовательности (ИП) после кодирования исходного текста (сообщения) радиограммы становится равным Z символов.
1
Далее в кодирующем устройстве - ПК 2 к следующему во времени первому информационному двоичному символу из ИП закодированного двоичного сообщения добавляется СФП длительностью Q символов. Кроме того, впереди (во времени) СФП добавляется также СПТ - меандр, длительностью К символов, необходимых для вхождения в синхронизм дополнительного устройства тактовой синхронизации (УТС) 15 [5] в приемном комплекте 6 комплекса.
Сформированная таким способом модулирующая последовательность подается с выхода кодирующего устройства - ПК, с помощью модуля последовательного интерфейса в составе ПК, например, по стыку С1-ТГ с необходимой скоростью на вход УФР 11. Подобные ПК типа «Багет», укомплектованные модулями последовательных интерфейсов различных типов выпускаются КБ «Корунд» г. Москва.
Задачей УФР 11 является окончательное формирование модулирующей двоичной последовательности РГ путем равномерного введения среди символов СФП из Q символов и следующей за ней закодированной ИП из L<Z информационных символов,
составляющих основную часть закодированного сообщения или закодированного сообщения в целом.
Для этого в УФР 11 входная последовательность с выхода кодирующего устройства 2 подается в устройство тактовой синхронизации (УТС) 15 и на информационный вход М-разрядного регистра сдвига 12, в котором количество М=Q+L=4+8=12 разрядов с порядковыми номерами m=1, 2, …, 12, соответствующими
порядку следования разрядов - от старшего (выходного) разряда - при m=1, к младшему (входному) разряду - при m=12, и равно количеству Q символов СФП и L символов ИП в двоичной последовательности на выходе кодирующего устройства 2 без учета следующей впереди во времени СПТ - меандра.
Информационный вход М-разрядого регистра сдвига 12 и любого другого регистра сдвига это фактически информационный вход последнего (входного) разряда регистра сдвига. Соответственно информационным выходом любого регистра сдвига является выход первого (выходного) разряда регистра сдвига. Информационный вход и информационный выход регистра сдвига развязаны соответственно от информационного входа перезаписи ДИ последнего разряда и выхода первого разряда этого регистра сдвига с помощью необходимых логических элементов.
Одновременно входная последовательность подается на информационный вход N-разрядного регистра сдвига 13, в котором количество N=Q+L+R=19 разрядов с порядковыми номерами n=1. 2, …, 19, соответствующими порядку следования разрядов - от старшего разряда к младшему при Q<R<L, где R равно количеству двоичных символов САП, вводимых в этом регистре сдвига 13 равномерно среди М двоичных символов последовательности на выходе кодирующего устройства.
Быстродействующее УТС 15 [7] (в условиях работы без помех) при поступлении нескольких точек в начале следования СПТ входит в синхронизм и обеспечивает с каждым тактовым импульсом на его выходе последовательное продвижение двоичных символов последовательности с выхода кодирующего устройства 2 по разрядам N-разрядного регистра сдвига 13. С некоторой небольшой задержкой, определяемой элементом задержки 16, эти же символы последовательно продвигаются по разрядам М-разрядного регистра сдвига 12. Небольшая задержка тактовых импульсов необходима для исключения сбоев при записи ДИ с выходов разрядов М-разрядного регистра в разряды N-разрядного регистра сдвига. Элемент задержки 16 может быть выполнен, например, с использованием четного количества последовательно соединенных элементов НЕ [8].
Двоичные символы адресной последовательности для конкретного радиоабонента записываются для хранения в разряды R-разрядного регистра хранения 14 заранее - до формирования манипулирующей последовательности РГ. При передачи РГ другому радиоабоненту, производят замену адресной последовательности.
Выходы разрядов R-разрядного регистра хранения 14 соединены с информационными входами перезаписи ДИ соответствующих разрядов N-разрядного регистра сдвига 13, а информационные входы перезаписи ДИ остальных М разрядов N-разрядного регистра сдвига 13, соединены с соответствующими выходами разрядов М-разрядного регистра сдвига 12. Порядковые номера соединяемых разрядов указанных регистров 12,13 и 14 по входам и выходам приведены выше. При этом, когда при поступлении очередного тактового импульса с выхода УТС 15 произойдет заполнение М символами СФП и следующей за ней частью ИП с выхода кодирующего устройства 2 всех разрядов М-разрядного регистра сдвига 12 (без учета ранее прошедших через М-разрядный регистр сдвига символов СПТ) и последних М разрядов N-разрядного регистра сдвига 13, сработает дешифратор 17 на комбинацию из Q=4 символов СФП. В результате импульс с выхода формирователя импульса 18 обеспечит перезапись в разрядах N-разрядного регистра сдвига 13 логических уровней с выходов разрядов М-разрядного регистра сдвига 12 и с выходов разрядов R-разрядного регистра хранения 14. Надежность перезаписи ДИ в разряды регистра сдвига 13 обеспечивается, как было отмечено выше, элементом задержки 16. При поступлении последующих тактовых импульсов с выхода УТС 15, с информационного выхода N-разрядного регистра сдвига 13 на выход УФР 11 и далее - на вход модулятора 3, будет продвигаться поэлементно требуемая манипулирующая последовательность радиограммы с равномерным распределением R символов адресной последовательности среди Q символов СФП и L<Z символов последующей закодированной ИП. При этом скорость следования символов на выходе УФР 11 не изменяется.
Если требуется передавать РГ сигналами ОФТ, то в модуляторе 3 входная двоичная последовательность подвергается перекодированию [3] с целью введения относительности и подается на фазовый модулятор. В радиопередающем устройстве 4 сигнал усиливается по мощности и с помощью передающей антенны 5 РГ излучается в эфир.
1
1
1
1
В приемном комплекте 6 производится прием РГ с помощью приемной антенны 7 и радиоприемного устройства 8, с выхода которого отфильтрованный от помех сигнал демодулируется в демодуляторе 9 и подается на вход УОПР 19. В этом устройстве демодулированный сигнал поступает на входы дополнительного УТС 15 и анализатора сигнала 20, а также на информационные входы дополнительных М-разрядного и N-разрядного регистров сдвига 12 и 13, в которых двоичная последовательность, которая начинается, как указано выше, с СПТ, под воздействием тактовых импульсов с выхода УТС 15 продвигается последовательно по разрядам этих регистров сдвига.
Задачей анализатора сигнала 20 является обнаружение радиограмм по характерным для них признакам: наличие СПТ в начале РГ и последующей СФП, прореженной символами САП, временное местоположение которых среди символов фазирующей последовательности известно. Анализатор сигнала 20 может быть выполнен, например, на основе регистра сдвига и дешифратора СФП и фрагмента меандра.
1
1
1
1
7
1
1
1
1
1
7
1
1
1
7
1
1
7
1
1
1
2
1
При обнаружении РГ, выходной сигнал анализатора сигнала 20 подается на первый вход ограничителя интервала поиска 21, с помощью которого формируют разрешающий логический уровень «1» и с первого его выхода подают на управляющий вход сумматора. Длительность разрешающего логического уровня устанавливают не более D тактовых интервалов (ТИ) дополнительного УТС 15, в пределах которых осуществляют поиск в дополнительном N-разрядном регистре сдвига 13 последовательности подобной САП по максимальному количеству совпадающих символов. Учитывая, что количество двоичных символов К в СПТ существенно больше, чем в СФП, и что при плохих условиях связи возможен ложный набор символов СФП, предпочтительно величину D выбирать из условия: D<N+K/2. При отсутствии такого уровня, разрешающего поиск, противоположный логический уровень «0» на управляющем входе сумматора обеспечивает сброс и удержание в нулевом состоянии сумматора, на R одноразрядных входов которого подают логические уровни с выходов соответствующих элементов равнозначности. Выходы двух крайних разрядов дополнительного N-разрядного регистра сдвига 13 с порядковыми номерами n=1,19 соединяют с первыми входами соответствующих элементов равнозначности 27, 27, вторые входы которых соединяют с выходами соответствующих двух крайних разрядов дополнительного R-разрядного регистра хранения 14, аналогичного R-разрядному регистру хранения УФР передающего комплекта, с порядковыми номерами разрядов r=1,7, остальные выходы разрядов дополнительного R-разрядного регистра хранения 14 с порядковыми номерами r=2, 3,…, 6 соединяют с вторыми входами других соответствующих элементов равнозначности, первые входы которых соединяют с соответствующими выходами разрядов дополнительного N-разрядного регистра сдвига с порядковыми номерами n=4, 7, …, 16, выходы остальных 12 разрядов этого регистра сдвига, следующих в порядке увеличения их порядковых номеров, соединяют с информационными входами перезаписи ДИ соответствующих разрядов дополнительного М-разрядного регистра сдвига 12 с порядковыми номерами, следующими в порядке их увеличения, информационный выход которого соединяют с первым входом элемента И 28, выход которого, является выходом УОПР 19, а второй вход элемента И 28 соединяют с вторым выходом ограничителя интервала поиска 22, таким образом, с момента обнаружения РГ начинают поиск своей (для данного радиоабонента) САП, для этого при каждом сдвиге входной последовательности в дополнительном N-разрядном регистре сдвига 13 производят посимвольное сравнение в каждом из 7 элементах равнозначности 27 … 27 на двух его входах - символа на выходе соответствующего разряда дополнительного N-разрядного регистра сдвига 13 и символа на выходе соответствующего разряда дополнительного R-разрядного регистра хранения 14. При этом на выходах отдельных элементов равнозначности будут появляться логические символы «0» - при несовпадении сравниваемых символов, либо логические символы «1» - при их совпадении. При этом в каждом тактовом интервале с помощью сумматора 22 [8] производят суммирование единичных откликов на выходах элементов равнозначности 27 … 27. В начале первого ТИ с момента появления разрешающего уровня «1» на первом выходе ограничителя интервала поиска 21, по его переднему фронту с помощью первого дополнительного формирователя импульса 18 формируют импульс, который через первый вход элемента ИЛИ 21 подают на импульсный вход перезаписи ДИ в ячейки памяти ОЗУ 24, обеспечивая запись в ячейки памяти ОЗУ 24 числа ноль в двоичном коде, поступающего в начале первого ТИ с выходов сумматора 22. Далее в пределах этого же ТИ на выходы сумматора 22 поступит первый результат суммирования единичных откликов на выходах элементов равнозначности 27 … 27, который, поступая на вторые входы второго блока сравнения 25, сравнивается с числом ноль на первых его входах - с выходов ОЗУ 24. Поскольку результат суммирования в первом и в любом другом ТИ будет с большой вероятностью больше нуля при равновероятном появлении символов «1» и «0» на любых позициях принимаемой двоичной последовательности, то на выходе второго блока сравнения 25 появится перепад напряжения - логический уровень «1», который через второй вход элемента ИЛИ 21, подают на импульсный вход перезаписи ДИ в ячейках памяти ОЗУ 24, обеспечивая запись числа с выходов сумматора 22 в ячейки памяти ОЗУ 24, обеспечивая равенство сравниваемых чисел на входах второго блока сравнения 25 и на его выходе снова появится логический уровень «0». В следующем втором ТИ, когда входная последовательность продвинулась на один разряд в дополнительных М-разрядном и N-разрядном регистрах сдвига в направлении их первых разрядов, снова начинают производить суммирование с помощью сумматора 22 единичных откликов на выходах элементов равнозначности при анализе другой последовательности символов в N-разрядном регистре сдвига и распределенных среди других символов также, как и символы адресной последовательности. При этом, если результат суммирования единичных откликов стал больше, чем записан в ОЗУ 24 в предыдущем ТИ, то больший результат перезаписывают в ОЗУ вместо прежнего и с выходов ОЗУ новое число в двоичном коде подается на первые входы первого блока сравнения 25, на вторые входы которого подается пороговое число в двоичном коде с выходов датчика порогового числа 26. В общем случае, если в рассматриваемом i-ом ТИ максимальное перезаписанное в ОЗУ 24 число меньше порогового числа, то считают, что адресная последовательность не обнаружена в этом ТИ, и переходят к ее поиску на следующем (i+1)-ом ТИ. При этом, если при очередном сдвиге последовательности на (i+1)-ом ТИ результат суммирования единичных откликов на выходах элементов равнозначности станет больше всех предыдущих результатов суммирования, который перезаписывают в ОЗУ, и будет больше порогового числа с выходов датчика порогового числа 26, что означает обнаружение своей САП, то на выходе первого блока сравнения 26 формируют логический уровень «1», по переднему фронту которого формируют импульс с помощью второго дополнительного формирователя импульса 18, который подают на импульсный вход перезаписи ДИ в разрядах дополнительного М-разрядного регистра сдвига, в результате в разряды этого регистра сдвига переписываются символы ИП и символы СФП обнаруженной РГ (без символов САП) от соответствующих разрядов дополнительного N-разрядного регистра сдвига 13.
1
Одновременно импульс с выхода второго дополнительного формирователя импульса 182 подают на второй вход ограничителя интервала поиска 21, и на втором его выходе формируют другой разрешающий логический уровень «1», длительность которого (в ТИ) равна длительности принимаемой РГ (без учета количества символов СПТ). Этот уровень подают на второй вход элемента И 28, при этом с приходом последующих тактовых импульсов содержимое дополнительного М-разрядного регистра сдвига 12, представляющего собой первую начальную часть принимаемой РГ, состоящую из символов СФП и ИП без символов СПТ и САП, с информационного выхода этого регистра сдвига поэлементно подают на выход УОПР через первый вход элемента И 28 и далее - на вход декодирующего устройства 10. Последующая вторая часть принимаемой РГ состоит только из символов ИП и поступает на информационный вход дополнительного М-разрядного регистра сдвига с и далее - на вход декодирующего устройства 10 вслед за первой частью РГ без нарушения синхронного следования двоичных символов. По окончании поступления РГ в декодирующее устройство 10 элемент И 28, выполняющий роль элемента запрета, «запирается» логическим уровнем «0» с второго выхода ограничителя интервала поиска 21, что существенно уменьшает величину вероятности ложного обнаружения РГ.
Рассмотрим совокупность событий, благоприятствующих обнаружению САП в общем потоке принимаемой двоичной информации. Правильное обнаружение САП будет иметь место тогда, когда первый и последний символы САП с порядковыми номерами r=1, R располагаются в первом и последнем разрядах N-разрядного регистра сдвига с порядковыми номерами n=1,N, при этом количество правильно принятых символов должно достигать некого порогового числа i. Обозначив через P(П=i) вероятность того, что по окончании анализа D последовательностей, от одной из них будет подсчитано i истинных «единичных» откликов, а от любой другой - меньшее число откликов. Выпишем эти вероятности правильного обнаружения САП при подсчете от одной из последовательностей ровно 1, 2, …, i, …, R «единичных» откликов:
П
П
ОШ
ОШ
Л
R
1
7
i
Здесь Р- вероятность приема символа САП Р=1-Р (Р - вероятность ошибки символа САП); Р - вероятность появления ложного символа САП на любой из D-1 анализируемых позиций интервала анализа D ТИ; C - число сочетаний из R элементов по i (здесь предполагается, что искажение символов САП, а также появление ложных символов АПС в D-1 анализируемых последовательностей на выходах элементов равнозначности 27, …, 27 не зависят от порядкового номера последовательности). Выражения в квадратных скобках в формулах (1) представляют собой вероятности того, что по окончании анализа D последовательностей от любой из D-1 последовательностей, не являющейся искомой, поступит менее 1, 2, …, i, …, R ложных символов САП. Обозначим эти вероятности в общем виде через P(Л<i), т.е.
D-1
Соответственно значение величины [P(Л<i)] будет представлять собой вероятность того, что по окончании анализа D последовательностей не от одной из них, кроме искомой САП не поступит более i-1 ложных символов САП. Таким образом, общее выражение для P(П=i) можно представить в виде
Поскольку рассматриваемые события, вероятность появления каждого из которых определяется формулой (3), являются взаимно независимыми, то полная вероятность правильного обнаружения искомой АП будет равна
Если максимальное число «единичных» откликов ограничено пороговым числом i=F, то вероятность правильного обнаружения САП считается тогда, когда от одной из анализируемых D последовательностей накоплено откликов более, чем число F. Эту вероятность применительно к предлагаемому способу можно представить с учетом (2) и (3) в виде
Найдем теперь точное выражение для определения вероятности ложного обнаружения САП с учетом того, что анализ начинается после сброса сумматора 22 в нулевое состояние. Поскольку анализ последовательностей на соответствие САП в N-разрядом регистре сдвига 131 производится последовательно во времени, то ложное обнаружение САП может произойти при анализе первой последовательности с момента обнаружения РГ, либо второй, и т.д., вплоть до D-1 последовательности, если при анализе предыдущих последовательностей ложного обнаружения САП не произошло Выпишем эти вероятности ложного обнаружения САП при суммировании i «единичных» откликов.
В этом случае ложное обнаружение САП может произойти только тогда, когда от одной из D-1 анализируемых последовательностей, не являющейся искомой, поступит «единичных» откликов больше, чем от любой другой последовательности.
Обозначим через P(Л=i) вероятность того, что по окончании анализа D последовательностей, от одной из них будет подсчитано i ложных «единичных» откликов, а от любой другой - меньшее число откликов. Выпишем эти вероятности ложного обнаружения САП при подсчете от одной из последовательностей ровно 1, 2, …, i, …, R «единичных» откликов:
Здесь выражения в левых квадратных скобках каждой из формул представляют собой вероятности того, что по окончании анализа в любой из D-1 анализируемых последовательностей, выявлено менее 1, 2, …, i, …, R «единичных» откликов. Эти вероятности ранее были представлены в виде (2). Выражения в правых квадратных скобках каждой из формул (6) представляют собой вероятности того, что по окончании анализа D последовательностей от истинной САП не поступит более i-1 «единичных» откликов. По аналогии с (2) обозначим эти вероятности в общем виде через P(П<i), т.е.
С учетом (7) общее выражение для P(Л<i) будет иметь вид
Полую вероятность ложного обнаружения АП по аналогии с (4) можно записать в виде
Если максимальное число «единичных» откликов ограничено пороговым числом i=F, то вероятность ложного обнаружения САП считается тогда, когда от одной из анализируемых последовательностей накоплено откликов более, чем число F. Эту вероятность можно представить с учетом (2) и (3) в виде
Здесь предполагается, что в соответствии с оптимальным алгоритмом поиска САП на основе максимума апостериорной вероятности, решение о выборе искомой САП принимается по окончании анализа D последовательностей. В предлагаемом комплексе (фиг. 1) ложное обнаружение САП может произойти при анализе той последовательности, от которой потупит максимальное число «единичных» откликов, превышающих пороговое число F. Количество анализируемых двоичных последовательностей, благоприятствующих рассматриваемому событию равно D-1. Соответственно вероятность ложного обнаружения САП будет определяться выражением (10) без учета последнего сомножителя:
Рассмотрим вероятностные характеристики известных способов передачи и приема радиограмм, реализация которых выполнена в виде известных комплексов связи. Традиционно обнаружение САП производится с помощью дешифратора или дискретного опознавателя [6] адресной кодовой комбинации символов.
1
Воспользовавшись теоремой умножения вероятностей [10] определим вероятность правильного обнаружения САП при дешифрировании комбинации из R истинных символов САП в одном из тактовых интервалов (ТИ) при последовательном продвижении принятой РГ в регистре сдвига 13:
1
1
ПО
Пусть поиск САП в известном комплексе производится путем, например, анализа в N-разрядом регистре сдвига 13 принимаемой РГ с использованием дешифратора кодовой комбинации из R следующих подряд символов. Для этого R входов дешифратора подключены к выходам соответствующих R первых разрядов регистра сдвига 13. При последовательном продвижении РГ в разрядах регистра сдвига, течении D ТИ, как и в предлагаемом комплексе, будем производить поиск САП. Определим вероятность того, что на последнем D-ом ТИ САП будет обнаружена в виде отклика на выходе дешифратора Искомая вероятность Р будет равна произведению двух независимых событий: отсутствие откликов дешифратора при каждом сдвиге дискретной информации в течении первых D-1 тактовых импульсов на тактовом входе регистра сдвига с момента начала поиска и появление отклика при последнем D-ом сдвиге информации. С учетом (12) можно записать:
Л
Здесь приято, что при последовательном продвижении двоичной последовательности РГ по разрядам регистра сдвига появление ложного символа САП на любой временной позиции РГ, контролируемой дешифратором, кроме истинного временного положения каждого символа САП, когда регистрируют обнаружение САП, равновероятно и равно Р=0,5.
Л
Вероятность Р ложного обнаружения САП с учетом вышеизложенного можно представить в следующем виде:
На самом деле в известных комплексах связи количество сдвигов принимаемого двоичного сигнала в гипотетическом регистре сдвига, R разрядов которого контролируются дешифратором непрерывной САП, равно не D, как в предлагаемом комплексе, а много больше, например, S, т,е, S>>D, поскольку интервал поиска САП не оговорен, в том числе и в паузах между принимаемыми РГ. Соответственно и выражение (14) примет вид:
Л
ЛО
Сравнивая выражения (11) при Р=0,5 и (15), очевидно, что P(Л>F)<Р, т.е. вероятность ложного обнаружения САП при реализации предлагаемого изобретения меньше вероятности ложного обнаружения САП прототипа.
Л
В соответствии с формулой (5) вероятность правильного обнаружения САП при использовании предлагаемого способа передачи и приема дискретных сообщений в комплексе декаметровой радиосвязи при Р=0,5 и при том же количестве D анализируемых последовательностей будет иметь вид:
П
Для наглядного сравнения формул (13) и (5) примем R=4, Р=0,9, F=2, тогда
Каждое из выражений (17) и (18) состоит из двух сомножителей, не производя конечных вычислений, чтобы было видно, чем отличается каждый из сомножителей сравниваемых формул, получим:
ПО
ПО
Соответственно и выполняется неравенство P(П>F)>Р, т.е. предложенный способ передачи и приема дискретных сообщений в комплексе декаметровой радиосвязи превосходит известный способ по достигаемой вероятности правильного обнаружения РГ. В действительности величина P(П>F) будет еще больше превосходить величину Р, поскольку количество D анализируемых двоичных последовательностей при поиске САП не контролируется и может быть много больше ограниченного интервала анализа D≤N+K/2 (ТИ), выбираемого при реализации предложенного способа.
В заключении следует отметить, что реализация предлагаемого изобретения - способа передачи и приема дискретных сообщений в комплексе декаметровой радиосвязи при сравнении его с реализацией известного способа- прототипа, формирующего РГ традиционным способом, когда сначала передаются служебная последовательность точек (СПТ), затем передается непрерывная служебная фазирующая последовательность (СФП) символов (фазирующая кодовая комбинация символов), после которой передается непрерывная служебная адресная последовательность (САП) символов (адресная кодовая комбинация символов), затем - закодированная информационная последовательность (ИП) символов (закодированное сообщение), а при приеме РГ традиционным способом производится обнаружение фазирующей кодовой комбинации и распознавание своей адресной кодовой комбинации с помощью соответствующих дешифраторов (дискретных опознавателей) сгруппированных комбинаций правильно принятых символов [4], [5], [6], позволяет достичь следующих преимуществ при работе сравниваемых комплексов в одинаковых условиях радиосвязи (при одинаковых методах модуляции, скоростях передачи радиограмм и при одинаковых значениях вероятности ошибочного приема символов радиограмм):
1. При использовании для передачи радиограмм сигналов относительной фазовой телеграфии (ОФТ), происходит сдваивание ошибок вне зависимости от способов демодуляции принимаемых сигналов [3], [9].
Согласно предлагаемому способу декаметровой радиосвязи при формировании РГ символы служебной адресной последовательности (САП) равномерно распределяют среди символов служебной фазирующей и закодированной информационной последовательностями. Соотношение символов трех категорий, несущих разную информацию, характеризуется величиной X - количество служебных или информационных символов через которые следует один символ служебой адресной последовательности. Соответственно при реализации предлагаемого способа декаметровой радиосвязи достигается уменьшение количества ошибочно принятых служебных фазирующих и информационных символов в принятой РГ за счет уменьшения количества сдвоенных ошибок, когда сдвоенные ошибки поражают соседние символы из различных категорий:
1) символ служебный фазирующей последовательности и символ служебный адресной последовательности;
2) символ закодированной информационной последовательности и символ служебный адресной последовательности.
При этом последовательность служебных адресных символов перед декодированием РГ исключается.
2. Предложенный способ передачи и приема дискретных сообщений в комплексе декаметровой радиосвязи превосходит известный способ по достигаемой вероятности правильного обнаружения РГ при одном и том же количестве R символов в САП.
3. Предлагаемый способ передачи и приема дискретных сообщений обеспечивает уменьшение количества ошибочно приятых символов САП при воздействии импульсных помех при любых методах модуляции и соответствующей демодуляции принимаемых РГ. Поскольку в соответствии с предлагаемым способом R символов САП в отличии от традиционного способа равномерно распределены среди других символов РГ, то при воздействии импульсных помех в сгруппированной (непрерывной) САП символов искажается большее количество символов, чем в распределенной САП.
Кроме того, при традиционном способе обнаружения своего адреса (с помощью дешифратора) происходит пропуск РГ, если искажен хотя бы один символ искомой последовательности. В распределенной последовательности для правильного ее обнаружения с требуемой вероятностью допускается принять несколько символов искаженными при биномиальном их распределении среди правильно принятых остальных символов адресной последовательности [10].
Для уменьшения вероятности ложного обнаружения своего адреса, необходимо при использовании известного способа увеличивать количество символов в непрерывной САП. Однако это приведет к еще меньшей вероятности правильного обнаружения РГ и возрастанию вероятности пропуска РГ.
При использовании предлагаемого способа стало возможным достичь оптимизации указанных вероятностей путем увеличения символов распределенной АП и выбором допустимого количества искаженных символов при обнаружении своего адреса с требуемой вероятностью правильного обнаружения РГ.
4. В соответствии с предлагаемым способом введение ограничения на количество D анализируемых двоичных последовательностей при поиске САП, позволяет существенно уменьшить вероятность ложного обнаружения САП и исключить ложное декодирование в интервалах времени между приемом соседних РГ.
Источники информации
1. Киселев A.M., Махотин В.В., Рыжов Н.Ю., Шаталова Г.В. Способ реализации высокоскоростного параллельного модема // Техника радиосвязи. 2006. Вып. 11. С. 5-15.
2. Кловский Д. Д., Николаев Б.И. Инженерная реализация радиотехнических схем (в системах передачи дискретных сообщений в условиях межсимвольной интерференции). М.: Связь. 1975. 200 с.
3. Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. М.: Советское радио. 1970. 728 с.
4. Кловский Д.Д. Теория передачи сигналов. Учебник для вузов. М.: Связь. 1973. 376 с.
5. Автоматизированная радиосвязь с судами /Под ред. К.А.Семенова.- Л.: Судостроение, 1989 (Б-ка судового инженера-связиста).-336 с.
6. Колтунов М.Н., Коновалов Г.В., Лангуров З.И. Синхронизация по циклам в цифровых системах связи. - М.: Связь, 1980. - 152 с.
7. А.с. 1062879 А (СССР). Устройство для фазовой синхронизации/ Б.Г. Шадрин, Я.З. Ягуд. - Опубл. в Б.И., 1983, №47.
8. Соловьев Г.Н. Арифметические устройства ЭВМ. - М.: Энергия, 1978.-176.
9. Назаров В.И. Прием сигналов относительной фазовой телеграфии с вращающейся фазой.- «Электросвязь», 1964, №11, с. 9.
10. Вентцель Е.С.Теория вероятностей. - М.: Наука, 1969. - 576 с.