МОБИЛЬНАЯ УЗЛОВАЯ СТАНЦИЯ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ ДЛЯ СОВМЕСТНОЙ РАБОТЫ В СТАНДАРТАХ "FULL MESH" TDMA И QPSK

Мобильная узловая станция спутниковой связи (ССС) для совместной работы в стандартах “Full Mesh” TDMA [1] и QPSK [2] предназначена для обеспечения телефонной связи, передачи данных в сетях спутниковой связи в интересах сбора и обработки большого количества информации от удаленных источников (УИ) и взаимодействия с пунктом управления (ПУ).
Областью применения и преимущественной областью использования полезной модели являются спутниковые системы связи, обеспечивающие возможность совместного приема больших объемов радиолокационной информации (РЛИ) и передачи обработанной РЛИ на ПУ, причем объем обработанной РЛИ значительно меньше, чем принимаемой от источников. Для указанных требований обычно используются 2 ССС - одна в стандарте Full Mesh TDMA, вторая для передачи обработанной РЛИ на ПУ в стандарте QPSK.
Имеются радиолокационные комплексы (РЛК), в которых необходимо получать большой объем РЛИ от УИ и, совместно, передавать обработанную РЛИ существенно меньшего объема на ПУ. При этом на ПУ требуется осуществить взаимодействие с ССС в других стандартах, например QPSK [2]. Применение разных стандартов обусловлено тем, что стандарт Full Mesh TDMA является относительно новым, а ССС со стандартом QPSK, принятые на вооружение с середины 70-х годов, являются штатными для подразделений связи войск противовоздушной обороны (ПВО) и широко распространены. Их эксплуатация будет продолжаться и в дальнейшей перспективе до 15-20 лет.
1
2
1
2
В настоящее время в войсках ПВО в основном используются мобильные спутниковые станции связи с одной несущей частотой, например узловая станция Р-439-УС [3] и оконечная станция Р-439-МС [3]. При использовании станций с многостанционным доступом с частотным разделением информационного ресурса (МДЧР) [4] каждому абоненту выделяются отдельные взаимосвязанные частоты для передачи и приема данных. То есть на каждую оконечную станцию спутниковой связи (ОССС) идет привязка одной пары частот, связанной с узловой станцией спутниковой связи (УССС), например, пара частот на передачу и на прием. Принцип работы таких станций заключается в том, что передача информации с УССС через ретранслятор космического аппарата (РТР КА) на OCCC и ОССС осуществляется с помощью взаимосвязанных пар частот (f, f):
1
f - для передачи данных с УССС на РТР КА;
2
1
2
f - для передачи данных с РТР КА на ОССС, ОССС.
1
2
3
5
4
6
При передаче информации от OCCC ОССС через РТР КА на УССС используются другие взаимосвязанные пары частот (f, f и f, f):
3
4
1
2
f, f - для передачи данных с ОССС, ОССС на РТР КА, соответственно;
5
6
1
2
f, f - для передачи данных с РТР КА на УССС (от ОССС, ОССС).
1
2
После передачи информации на УССС от OCCC и ОССС происходит обработка полученной информации электронной вычислительной машиной (ЭВМ) и последующая ее передача на вышестоящий пункт управления (ВПУ). Принцип работы МДЧР основан на разделении пар приемников и передатчиков по частотам, т.е. каждой паре выделяется часть спектра на все время соединения. Преимуществами данных РЛС системы является независимость частотных каналов, не требующих синхронизации или централизованного распределения времени. Недостатком является большой расход частотного ресурса, следовательно, количество приемных трактов на УССС равно количеству направлений связи.
УССС, применяемые в системах многостанционного доступа с частотно-временным разделением информационного ресурса (МДЧВР) используют частотное и временное разделение одновременно. При передаче данных с УССС на РТР КА используется частотное разделение, а при приеме с РТР КА на каждую ОССС используется временное разделение, т.е. одна группа частот. Организация связи с МДЧВР для одной УССС и двух ОССС следующая:
1
f - с УССС на РТРКА;
3
4
1
2
f, f - с ОССС, ОССС на РТР КА, соответственно;
7
1
2
f - с РТР КА на УССС, ОССС, ОССС.
Использование ССС данной системы позволяет уменьшить количество приемных трактов на УССС. Недостатком является необходимость использования для обработки информации сложной и дорогостоящей бортовой аппаратуры на РТР КА.
Ближайшим аналогом (прототипом) предлагаемой полезной модели является УССС с системой “Full Mesh” TDMA, в которой в узловой станции Р-794-3, использующей полносвязанную сеть “Full Mesh” TDMA, разрешается взаимодействовать с оконечными станциями, например, Р-794-2С-2, напрямую. Для передачи информации в любом направлении используется единый канал множественного доступа TDMA, что обеспечивает предельную эффективность его загрузки. В полносвязанной сети нет центральной станции, и функцию управления берет на себя одна из действующих станций сети.
Прототип состоит из последовательно соединенных антенны, приемника, спутникового маршрутизатора, ЭВМ и передатчика, выход которого соединен с антенной.
Принцип работы прототипа следующий. На приемник через антенну поступает РЛИ с оконечных станций. После этого информация через спутниковый маршрутизатор передается на ЭВМ, где происходит обработка РЛИ и объем ее уменьшается в несколько раз за счет перекрытия зон обнаружения источников и применения формализованных кодограмм в протоколах обмена РЛИ. Затем обработанная информация через передатчик и антенну передается на другую ССС, где информация передается на ПУ. Недостатком такой станции является то, что для обеспечения встречной работы узловой станции Р-794-3 и ПУ необходима как минимум еще одна ССС, предназначенная для выдачи обработанной РЛИ на ПУ.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является возможность обмена большими объемами информации с удаленными источниками, а также возможность совместного приема и передачи обработанной РЛИ на ПУ без использования дополнительной ССС.
Указанный технический результат достигается тем, что в известную УССС, содержащую антенну, приемник, передатчик, спутниковый маршрутизатор [5] и ЭВМ, где выход антенны соединен со входом приемника, а вход - с выходом передатчика, дополнительно введены делитель, сумматор, широкополосный усилитель мощности и спутниковый модем ЛД700 [4], соединенные определенным образом.
При этом ЭВМ имеет возможость преобразования входной РЛИ стандарта “Full Mesh” TDMA в выходную информацию стандарта QPSK и наоборот.
На фигуре показана структурная схема предлагаемого устройства, в состав которого входят: антенна 1, приемник 2, делитель 3, спутниковые маршрутизатор 4 и модем ЛД700 6, ЭВМ 5, сумматор 9, усилитель мощности 8 и передатчик 7.
Выход антенны 1 через приемник 2 соединен с делителем 3, первый и второй выходы которого соединены, соответственно, со входами спутниковых маршрутизатора 4 и модема 6, выходы которых соединены, соответственно, с первым и вторым входами сумматора 9. Выход сумматора 9 соединен последовательно через усилитель мощности 8 и передатчик 7 со входом антенны 1, а первый и второй входы-выходы ЭВМ 5 соединены со входами-выходами, соответственно, спутниковых маршрутизатора 4 и модема 6.
Станция работает следующим образом. На приемник 2 УССС через антенну 1 поступает РЛИ от удаленных источников на одной несущей частоте в стандарте “Full Mesh” TDMA, а также совместно - информация от ПУ на другой несущей частоте в стандарте QPSK. Далее РЛИ разделяется в делителе 3 на две части по частоте. РЛИ от источников с первого выхода делителя 3 в стандарте “Full Mesh” TDMA передается на спутниковый маршрутизатор 4 и через его вход-выход попадает на первый вход-выход ЭВМ 5, где обрабатывается и преобразуется в стандарт QPSK. Эта информация через второй вход-выход ЭВМ подается на спутниковый модем 6 и далее поступает на второй вход сумматора 9, на первый вход которого поступает информация от ПУ со второго выхода делителя 3, прошедшая через спутниковый модем 6, ЭВМ 5 (по второму входу-выходу), где она обрабатывается и преобразуется в стандарт “Full Mesh” TDMA, и через спутниковый маршрутизатор 4.
Сумматор 9 объединяет всю информацию в один сигнал, после чего РЛИ, пройдя через усилитель мощности 8, поступает через передатчик 9 и антенну 1 на ПУ в стандарте QPSK и на оконечные станции в стандарте “Full Mesh” TDMA на разных несущих частотах.
Преимуществами предлагаемой полезной модели являются:
- возможность получения больших объемов информации от удаленных источников на УССС с рациональным использованием частотного ресурса;
- совместный прием и передача на УССС на разных несущих частотах, в разных режимах, с удаленными источниками, с одной стороны, и ПУ - с другой, без использования дополнительной ССС;
- обеспечение высокой эффективности загрузки асимметричных по пропускной способности каналов при передаче и приеме информации, с помощью технологии “Full Mesh” TDMA.
Таким образом, введение в УССС, содержащую антенну, приемник, передатчик, спутниковый маршрутизатор и ЭВМ, широкополосного усилителя мощности, делителя, сумматора и спутникового модема ЛД 700, соединенных указанным выше образом, и использование ЭВМ, имеющей возможность преобразования входной РЛИ стандарта “Full Mesh” TDMA в выходную информацию стандарта QPSK и наоборот, позволило осуществить обмен большими объемами информации с удаленными источниками, а также обеспечить совместный прием и передачу обработанной РЛИ на ПУ без использования дополнительной ССС.
Литература:
1 http://www.tssonline.ru/articles2/Oborandteh/rossiiskii-vsat [30 мая 2014 г.];
2 http://www.dsplib.ru/QPSK.html [30 мая 2014 г.]:
3. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Скляр Бернард, вып. 2 исп. Издательский дом “Вильяме” 2003;
4 http://russianarmy.mybb.ru [30 мая 2014 г.]:
5 http://satinet.info/sputnikovyi-modem-eastar-uhp-1000/ [30 мая 2014 г.].