Способ управления скоростью и дальностью передачи в радиомодеме адаптивной радиолинии передачи потоков дискретной информации
METHOD FOR CONTROLING TRANSMISSION SPEED AND RANGE IN RADIO MODEM OF ADAPTIVE RADIO LINE FOR TRANSMITTING DISCRETE INFORMATION FLOWS

Предлагаемый способ относится к технике радиосвязи при передаче массивов информации в цифровом формате.
В число задач, решаемых при передаче информации по радиоканалу, обычно входят задачи повышения скорости передачи и повышения дальности действия радиопередатчика при неизменном энергопотреблении. Одним из способов является адаптивная перестройка параметров радиолинии в зависимости от параметров принимаемого/передаваемого сигнала, условий распространения и иных факторов, т.е. адаптация к условиям обеспечения работы радиолинии.
В патенте [1] для передачи информации в цифровом формате предлагается изменять форму импульса как огибающую, так и частоту заполнения, что позволяет реализовать максимальную скорость передачи. В способе, изложенном в патенте [2], адаптация к условиям распространения состоит в том, что передаваемый сигнал аппроксимируется полиномом, моделируются ошибки при приеме, а затем форма полинома адаптируется таким образом, чтобы ошибки при приеме были минимальными.
Наиболее близким по функциональным характеристикам к предлагаемому техническому решению на скорость и дальность передачи цифрового сигнала по радиолинии является способ по патенту [3], который принят за прототип.
В патенте [3] реализуется способ независимой частотной адаптации по каждому субканалу многочастотного группового сигнала. Применение данного способа позволяет устранить перерывы связи во время переключения частот субканалов, пораженных помехами, и тем самым снизить плотность потока смен фиксированных частот передачи. За счет этого удается повысить пропускную способность радиолинии. Для реализации данного способа в состав частотно-адаптивной радиолинии, содержащей приемник, передатчик, радиометрический блок, блоки модуляторов и демодуляторов, блоки кодирования и декодирования команд, блоки опорных частот приема и передачи, блок формирования манипуляционного кода, дополнительно введены блоки коммутации опорных частот передачи и приема.
При появлении помех в каком-либо субканале в патенте [3] предлагается использовать соседний субканал без помех. Тем самым будет сохранена средняя скорость в общем канале передачи информации.
Однако недостатком способа-прототипа является то, что при сохранении средней скорости передачи информации в линии существенно снижается дальность передачи, т.к. несущая частота остается прежняя. При повышенном соотношении сигнал/помеха (с/п) канал связи полностью исчезнет.
Задачей изобретения является улучшение качества связи радиомодема адаптивной радиолинии передачи потоков дискретной информации.
Технический результат изобретения заключается в том, что предложенный способ позволяет, варьируя частотой передачи в зависимости от условий связи в канале, обеспечивать оптимальную скорость и дальность связи. Действительно, если повысить частоту, можно увеличить скорость передачи, при понижении частоты уменьшается поглощение в среде распространения и, соответственно, увеличивается дальность передачи сигнала.
Для обеспечения указанного технического результата в способ управления скоростью и дальностью передачи в радиомодеме адаптивной радиолинии передачи потоков дискретной информации, состоящем в оперативном изменении параметров передаваемых потоков информации с помощью модулятора/демодулятора, введены новые признаки, а именно:
- в первоначальном состоянии параметры радиолинии настраивают на минимальную скорость передачи и наиболее низкую частоту рабочего диапазона;
- при возникновении связи с удаленным приемопередатчиком определяют пороговое отношение сигнал/помеха;
- в зависимости от уровня с/п переводят радиолинию на более высокую скорость передачи или на более высокую частоту передачи информации, изменяя настройки модулятора/демодулятора, при этом производят непрерывный обмен характеристиками качества приема информации между корреспондентами.
Достижение технического результата состоит в том, что в предлагаемом способе в процессе сеанса связи имеется возможность перехода на пониженную/повышенную несущую частоту, но при этом скорость передачи в канале будет меньше/больше. На пониженной несущей частоте скорость передачи будет низкая, но при этом дальность передачи будет максимально возможная, т.к. на низкой несущей затухание в атмосфере минимально, но при этом развить большую скорость в канале при малом соотношении с/п затруднительно. В то же время на большой несущей частоте, дальность связи будет меньше, но при этом имеется возможность существенного (в несколько десятков раз) увеличения скорости передачи в канале.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1, на которой приведена функциональная схема радиомодема адаптивной радиолинии передачи потоков дискретной информации, реализующая предложенный способ.
Устройство, реализующее заявленный способ (фиг. 1), содержит микроконтроллер - 1, программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС) 2, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 3, радиочастотный (РЧ) модулятор 4, РЧ усилитель излучения 5, синтезатор несущей частоты передачи 6, РЧ коммутатор 7, РЧ усилитель приема 8, РЧ демодулятор 9, аналого-цифровой преобразователь 10, синтезатор несущей частоты приема 11.
Микроконтроллер 1 задает параметры работы каждого элемента в схеме, контролирует их параметры работы, принимает и отправляет данные в РЧ тракт (блоки 4-11) непосредственно и через ПЛИС 2, анализирует работу канала связи и задает параметры и логику работы всего устройства. Остальные элементы системы работают в своих узкоспециализированных функциях.
Реализацию способа целесообразно продемонстрировать на примере работы модема (фиг. 1).
В режиме излучения массив данных поступает в микроконтроллер 1, микроконтроллер задает несущую частоту в синтезаторе 6, а также передает данные в зависимости от своей программы в ПЛИС 2, которая преобразует данные и передает на ЦАП 3. Данные с ЦАП в аналоговой форме поступают на РЧ-модулятор 4, где модулируют несущую частоту. Далее промодулированный сигнал усиливается в РЧ-усилителе излучения 5 и через РЧ коммутатор 7 поступает в антенно-фидерное устройство (АФУ).
В режиме приема микроконтроллер 1 задает несущую частоту синтезатору несущей частоты приема 11. РЧ сигнал поступает из АФУ через РЧ коммутатор 7, который защищает приемный тракт от мощности РЧ усилителя 5, в РЧ усилитель приема 8. РЧ демодулятор 9 переносит сигнал с несущей частоты в рабочую область частотного диапазона АЦП 10. АЦП оцифровывает сигнал, и цифровые данные передаются в ПЛИС 2, которая декодирует сигнал в зависимости от типа модуляции. Цифровые данные поступают в микроконтроллер 1, которые он передает пользователю.
При отсутствии связи радиомодемы каждого корреспондента настроены на заранее запрограммированную, низкую несущую частоту и низкую скорость передачи. Только после успешной взаимной цифровой связи (с квитанциями) между двумя корреспондентами и установлении отношения сигнал/помеха, достаточным для повышения скорости передачи данных, радиомодемы корреспондентов синхронно повышают несущую частоту и скорость передачи данных. Стартовые параметры установления связи (несущая и скорость передачи), а также промежуточные (количество допустимых частотных диапазонов и допустимая скорость передачи) задаются пользователем в зависимости от условий эксплуатации радиомодемов.
Источники информации
1. Пат. РФ №2255422. Устройство радиоканала связи для передачи и приема цифровой информации. МПК H04B 7/00. Заявл. 15.10.2003, опубл. 27.06.2005.
2. Пат. РФ №2446558. Способ дифференциальной импульсно-кодовой модуляции-демодуляции сигналов. МПК H03M 3/00. Заявл. 31.01.2011, опубл. 27.03.2012.
3. Пат. РФ №2142200. Частотно-адаптивная радиолиния для передачи сред нескоростных потоков дискретной информации. МПК H04B 7/005, H04L 7/00. Заявл. 26.05.1998, опубл. 27.11.1999.