СИСТЕМА РАДИОСВЯЗИ
RADIO COMMUNICATION SYSTEM

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано в системах передачи информации по сетям связи между удаленными корреспондентами с использованием ретрансляторов.
Известны системы радиосвязи, содержащие несколько приемопередающих радиостанций, образующих сеть радиосвязи. В такой сети после установления радиосвязи передача информации между двумя взаимодействующими корреспондентами осуществляется путем подключения к радиоканалам оконечных устройств телефонной, телеграфной связи и передачи данных [1].
Однако для увеличения дальности прямой радиосвязи необходимо повышать мощности используемых радиостанций, что в свою очередь влечет за собой увеличение массогабаритных характеристик радиостанций и приводит к ограничению использования таких средств, особенно в подвижных объектах, имеющих ограниченные объемы для размещения средств связи.
Одним из направлений решения задачи увеличения дальности прямой радиосвязи является использование ретрансляторов, посредством которых при малых мощностях используемых радиостанций можно получить значительные дальности радиосвязи.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является система радиосвязи, описанная в [2].
Известная система радиосвязи содержит две наземные станции и ретранслятор, включающие в свой состав передатчики, приемники, приемопередающие антенны и согласующие устройства.
Основным недостатком такой системы радиосвязи является потребность в широкой полосе частот для средств радиосвязи ретранслятора.
Целью изобретения является повышение пропускной способности системы радиосвязи при одновременном сокращении полосы частот передачи ретранслятора.
Поставленная цель достигается тем, что в системе радиосвязи, содержащей две наземные радиостанции и ретранслятор, причем каждая наземная радиостанция содержит модулятор, передатчик, фильтр развязки, приемопередающую антенну, приемник, демодулятор и блок сложения по модулю два, при этом выход модулятора через передатчик подключен к первому входу фильтра развязки, выход которого соединен со входом приемопередающей антенны, выход которой соединен со вторым входом фильтра развязки, второй выход которого соединен со входом приемника, выход которого соединен со входом демодулятора, выход которого подключен к первому входу блока сложения по модулю два, выход которого является информационным выходом наземной радиостанции, второй вход блока сложения по модулю два соединен со входом модулятора, который является информационным входом наземной радиостанции, а первый и второй установочные входы блока сложения по модулю два являются соответственно первым и вторым установочными входами наземной радиостанции; ретранслятор содержит приемопередающую антенну, фильтр развязки, первый и второй приемники, первый и второй демодуляторы, модулятор, передатчик и блок сложения по модулю два, при этом выход приемопередающей антенны соединен с первым входом фильтра развязки, первый выход которого соединен со входом первого приемника, выход которого соединен со входом первого демодулятора, выход которого соединен с первым входом блока сложения по модулю два, второй вход которого соединен с выходом второго демодулятора, вход которого соединен с выходом второго приемника, вход которого подключен ко второму выходу фильтра развязки, выход блока сложения по модулю два соединен со входом модулятора, выход которого соединен со входом передатчика, выход которого соединен со вторым входом фильтра развязки, третий выход которого соединен со входом приемопередающей антенны, при этом первый и второй установочные входы блока сложения по модулю два являются соответственно первым и вторым установочными входами ретранслятора.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемая система радиосвязи отличается наличием новых блоков и их выполнением, что способствовало достижению поставленной цели, а именно сокращению потребности в частотах для организации сети радиосвязи между взаимодействующими корреспондентами при одновременном повышении пропускной способности радиолинии.
Таким образом, заявляемая система радиосвязи соответствует критерию изобретения "новизна". Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что вновь введенные в предлагаемую систему радиосвязи блоки реализуемы, хорошо известны специалистам в данной области техники и дополнительного творчества, учитывая приведенные ниже пояснения, для их воспроизведения не требуется.
Данное решение существенно отличается от известных решений в данной области техники. Заявляемое решение явным образом не следует из уровня техники и имеет изобретательский уровень.
Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".
Заявляемое решение может быть реализовано с использованием существующих аппаратуры, приборов и устройств, используемых в электрорадиотехнике и вычислительной технике, и является промышленно применимым.
На фиг.1 изображена структурная схема системы радиосвязи, а на фиг.2, 3 и 4 приведены структурные электрические схемы блока сложения по модулю два соответственно первой наземной радиостанции, ретранслятора и второй наземной радиостанции системы радиосвязи.
Система радиосвязи содержит (фиг.1) первую 1 наземную радиостанцию, ретранслятор 2 и вторую 3 наземную радиостанцию; первая 1 наземная радиостанция содержит модулятор 4, передатчик 5, фильтр 6 развязки, приемопередающую антенну 7, приемник 8, демодулятор 9 и блок 10 сложения по модулю два; ретранслятор 2 содержит приемопередающую антенну 11, фильтр 12 развязки, первый 13 приемник, первый 14 демодулятор, второй 15 приемник, второй 16 демодулятор, модулятор 17, передатчик 18 и блок 19 сложения по модулю два; вторая 3 наземная радиостанция содержит модулятор 20, передатчик 21, фильтр 22 развязки, приемопередающую антенну 23, приемник 24, демодулятор 25 и блок 26 сложения по модулю два.
Блок 10 сложения по модулю два (фиг.2) первой 1 наземной радиостанции содержит первый 27 регистр, первый 28 ключ, второй 29 ключ, первый 30 дешифратор, сумматор 31 по модулю два, второй 32 регистр, третий 33 ключ, четвертый 34 ключ, второй 35 дешифратор, одновибратор 36, первый элемент ИЛИ 37, второй элемент ИЛИ 38, элемент И 39, первый 40 триггер, второй 41 триггер и ГТИ 42.
Блок 19 сложения по модулю два (фиг.3) ретранслятора 2 содержит первый 43 регистр, первый 44 ключ, второй 45 ключ, первый 46 дешифратор, сумматор 47 по модулю два, второй 48 регистр, третий 49 ключ, четвертый 50 ключ, второй 51 дешифратор, одновибратор 52, первый элемент ИЛИ 53, второй элемент ИЛИ 54, элемент И 55, первый 56 триггер, второй 57 триггер и ГТИ 58.
Блок 26 сложения по модулю два (фиг.4) второй 3 наземной радиостанции содержит первый 59 регистр, первый 60 ключ, второй 61 ключ, первый 62 дешифратор, сумматор 63 по модулю два, второй 64 регистр, третий 65 ключ, четвертый 66 ключ, второй 67 дешифратор, одновибратор 68, первый элемент ИЛИ 69, второй элемент ИЛИ 70, элемент И 71, первый 72 триггер, второй 73 триггер и ГТИ 74.
Выход модулятора 4 первой наземной радиостанции 1 (фиг.1) через передатчик 5 подключен к первому входу фильтра 6 развязки, первый выход которого соединен со входом приемопередающей антенны 7, выход которой соединен со вторым входом фильтра 6 развязки, второй выход которого соединен со входом приемника 8, выход которого соединен со входом демодулятора 9, выход которого подключен к первому входу блока 10 по модулю два, второй вход которого соединен со входом модулятора 4, вход которого является входом первой наземной радиостанции 1, информационным выходом которой является выход блока 10 сложения по модулю два, первый и второй установочные входы которого являются соответственно первым и вторым установочными входами первой 1 наземной радиостанции.
Приемопередающая антенна 7 первой наземной радиостанции 1 по эфиру связана с приемопередающей антенной 11 ретранслятора 2, выход которой соединен с первым входом фильтра 12 развязки, первый выход которого подключен ко входу первого приемника 13, выход которого соединен со входом первого демодулятора 14, выход которого подключен к первому входу блока 19 сложения по модулю два, второй вход которого соединен с выходом второго демодулятора 16, вход которого соединен с выходом второго приемника 15, вход которого подключен ко второму выходу фильтра 12 развязки. Выход блока 19 сложения по модулю два соединен со входом модулятора 17, выход которого соединен со входом передатчика 18, выход которого соединен со вторым входом фильтра 12 развязки, третий выход которого подключен ко входу приемопередающей антенны 11.
Приемопередающая антенна 11 ретранслятора 2 по эфиру связана с приемопередающей антенной 23 второй наземной радиостанции 3, выход которой соединен с первым входом фильтра 22 развязки, вход которого соединен с выходом передатчика 21, вход которого соединен с выходом модулятора 20, выход фильтра 22 развязки подключен к входу приемника 24, выход которого соединен с входом демодулятора 25, выход которого подключен к первому входу блока 26 сложения по модулю два, второй вход которого соединен со входом модулятора 20, вход которого является входом второй наземной радиостанции 3, информационным выходом которой является выход блока 26 сложения по модулю два, первый и второй установочные входы которого являются соответственно первым и вторым установочными входами второй 3 наземной радиостанции.
Первые выходы первого 27 и второго 32 регистров блока 10 сложения по модулю два первой 1 наземной радиостанции подключены к информационным входам соответственно первого 28 и третьего 33 ключей, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам сумматора по модулю два, тактовый вход которого соединен с выходом ГТИ 42, выходы второго 29 и четвертого 34 ключей соединены с тактовыми входами соответственно первого 27 и второго 32 регистров, К параллельных выходов которых подключены к соответствующим входам соответственно первого 30 и второго 35 дешифраторов, выходы первого 30 и второго 35 дешифраторов подключены к входам «Сброс» соответственно первого 40 и второго 41 триггеров, выход ГТИ 42 подключен к сигнальным входам второго 29 и четвертого 34 ключей, выходы первого 37 и второго 38 элементов ИЛИ подключены к единичным входам соответственно первого 40 и второго 41 триггеров, прямые выходы первого 40 и второго 41 триггеров подключены к управляющим входам соответственно второго 29 и четвертого 34 ключей, а инверсные выходы первого 40 и второго 41 триггеров подключены соответственно к первому и второму входам элемента И 39, выход которого подключен к входу одновибратора 36 и к первым входам первого 37 и второго 38 элемента ИЛИ, выход одновибратора 36 подключен к управляющим входам первого 28 и третьего 33 ключей, при этом информационные входы первого 27 и второго 32 регистров являются соответственно первым и вторым входами блока 10 сложения по модулю два, установочными входами которого являются вторые входы первого 37 и второго 38 элементов ИЛИ.
Первые выходы первого 43 и второго 48 регистров блока 19 сложения по модулю два ретранслятора 2 подключены к информационным входам соответственно первого 44 и третьего 49 ключей, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам сумматора 47 по модулю два, тактовый вход которого соединен с выходом ГТИ 58, выходы второго 45 и четвертого 50 ключей соединены с тактовыми входами соответственно первого 43 и второго 48 регистров, К параллельных выходов которых подключены к соответствующим входам соответственно первого 46 и второго 51 дешифраторов, выходы первого 46 и второго 51 дешифраторов подключены к входам «Сброс» соответственно первого 56 и второго 57 триггеров, выход ГТИ 58 подключен к сигнальным входам второго 45 и четвертого 50 ключей, выходы первого 53 и второго 54 элементов ИЛИ подключены к единичным входам соответственно первого 56 и второго 57 триггеров, прямые выходы первого 56 и второго 57 триггеров подключены к управляющим входам соответственно второго 45 и четвертого 50 ключей, а инверсные выходы первого 56 и второго 57 триггеров подключены соответственно к первому и второму входам элемента И 55, выход которого подключен к входу одновибратора 52 и к первым входам первого 53 и второго 54 элемента ИЛИ, выход одновибратора 52 подключен к управляющим входам первого 44 и третьего 49 ключей, при этом информационные входы первого 43 и второго 48 регистров являются соответственно первым и вторым входами блока 19 сложения по модулю два, установочными входами которого являются вторые входы первого 53 и второго 54 элементов ИЛИ.
Первые выходы первого 59 и второго 64 регистров блока 26 сложения по модулю два второй наземной радиостанции 3 подключены к информационным входам соответственно первого 60 и третьего 65 ключей, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам сумматора 63 по модулю два, тактовый вход которого соединен с выходом ГТИ 74, выходы второго 61 и четвертого 66 ключей соединены с тактовыми входами соответственно первого 59 и второго 64 регистров, К параллельных выходов которых подключены к соответствующим входам соответственно первого 62 и второго 67 дешифраторов, выходы первого 62 и второго 67 дешифраторов подключены к входам «Сброс» соответственно первого 72 и второго 73 триггеров, выход ГТИ 74 подключен к сигнальным входам второго 61 и четвертого 66 ключей, выходы первого 69 и второго 70 элементов ИЛИ подключены к единичным входам соответственно первого 72 и второго 73 триггеров, прямые выходы первого 72 и второго 73 триггеров подключены к управляющим входам соответственно второго 61 и четвертого 66 ключей, а инверсные выходы первого 72 и второго 73 триггеров подключены соответственно к первому и второму входам элемента И 71, выход которого подключен к входу одновибратора 68 и к первым входам первого 69 и второго 70 элемента ИЛИ, выход одновибратора 68 подключен к управляющим входам первого 60 и третьего 65 ключей, при этом информационные входы первого 59 и второго 64 регистров являются соответственно первым и вторым входами блока 26 сложения по модулю два, установочными входами которого являются вторые входы первого 69 и второго 70 элементов ИЛИ.
Система радиосвязи работает следующим образом.
В общем случае при организации радиосвязи передача и прием информации между первой наземной радиостанцией 1 и второй наземной радиостанцией 3 осуществляется по известным принципам. При этом радиостанция 1 преобразует поступающую на нее от оконечной аппаратуры потребителя информацию в высокочастотный сигнал, который она с помощью приемопередающей антенны 7 излучает в направлении ретранслятора 2. Ретранслятор 2 принимает этот сигнал, усиливает его и переизлучает в сторону радиостанции 3, которая принимает его, преобразует в низкочастотный сигнал и выдает потребителю.
Ретранслятор 2 используется для повышения энергетики линии связи. Приемопередающая антенна 11 ретранслятора 2 отслеживает направление как на радиостанцию 1, так и на радиостанцию 3, передает принимаемый им высокочастотный сигнал в приемники 13 и 15, которые понижают частоту сигнала до промежуточной, усиливает его и передают на входы демодуляторов 14 и 16. С выхода демодуляторов 14 и 16 сигналы поступают на блок 19 сложения по модулю два и с выхода передаются на вход модулятора 17, который осуществляет модуляцию поступившей информации и выдает на вход передатчика 18, который преобразует его в высокочастотный сигнал и усиливает с помощью усилителя мощности.
После усилителя мощности передатчика 18 сигнал через фильтр развязки 12 поступает на приемопередающую антенну 11, которая излучает его в эфир в направлении радиостанции 3, в которой антенна 23 отслеживает направление на ретранслятор 2, принимает сигнал и передает его на вход приемника 24, в котором сигнал усиливается, преобразуется демодулятором 25 в низкочастотный сигнал и через блок 26 сложения по модулю два выдается на выход радиостанции 3 к потребителю информации.
Блок 19 сложения по модулю два на ретрансляторе 2 осуществляет суммирование по модулю два пакетов информации, приходящих от двух абонентов, модуляцию несущей полученным сигналом и передачу его на наземные радиостанции.
Каждая наземная радиостанция демодулирует принятый сигнал и осуществляет суммирование по модулю два своего (опорного) пакета с принятым пакетом, в результате чего выделяется информация от вызывающего абонента.
Передача информации в виде пакетов информационных сигналов осуществляется следующим образом.
Перед началом сеанса связи между наземными радиостанциями 1 и 3 через ретранслятор 2, на входы запуска всех блоков 10, 19 и 26 сложения по модулю два подаются импульсы, подготавливающие эти блоки к последующей работе. С началом сеанса связи на информационных входах обоих наземных радиостанций 1 и 3 появляются пакеты информационных сигналов, предназначенные для передачи на противоположные стороны (на станции 3 и 1 соответственно). Пакеты запоминаются в соответствующих блоках 10 и 26 сложения по модулю два и одновременно модулируются в модуляторах 4 и 20, передаются через передатчики 5 и 21, антенны 7 и 23 соответственно на частотах, условно названных Ф1 и Ф2, в ретранслятор 2, где сигналы пакета от радиостанции 1 и 3 воспринимаются приемниками 13 и 15 ретранслятора 2, демодулируются в демодуляторах 14 и 16, а затем складываются в блоке 19 сложения друг с другом по модулю два. Полученный в результате сложения пакет модулируется в модуляторе 17 и передается через передатчик 18 и антенну 11 на частоте Ф3 в наземные радиостанции 1 и 3.
В обеих радиостанциях 1 и 3 сигналы суммирующего пакета воспринимаются соответственно приемниками 8 и 24, демодулируются в демодуляторах 9 и 25, складываются по модулю два в блоках 10 и 26 сложения с пакетами информационных сигналов, запомненные ранее в этих блоках 10 и 26. Полученный в результате сложения пакет является пакетом информационных сигналов от противоположной станции, соответственно 3 и 1, на информационные выходы которых они и поступают.
Блоки 10 (19 и 26) сложения пакетов работают следующим образом.
В исходном состоянии на входы запуска подается импульс, устанавливающий триггеры 40 и 41 (56 и 57, 72 и 73) в состояния, при которых тактовые ключи 29 и 34 (45 и 50, 61 и 66) открыты и через них в регистры 27 и 32 (43 и 48, 59 и 64) поступают тактовые импульсы от ГТИ 42 (58, 74). Ключи 28 и 33 (44 и 49, 60 и 65) сложения под воздействием нулевого потенциала, поступающего на их управляющие входы с выхода закрытого элемента И 39 через одновибратор 36, переключают свои информационные входы на вторые выходы, соединенные с общим проводом.
С началом работы в регистры 27 и 32 (43 и 48, 59 и 64) записываются пакеты информационных сигналов. При записи в последних разрядах этих регистров кодов начала пакета срабатывают дешифраторы 30 и 35 (46 и 51, 62 и 67), на выходах которых появляются сигналы, перебрасывающие триггеры 40 и 41 (56 и 57, 72 и 73). В результате этого тактовые ключи 29 и 34 (45 и 50, 61 и 66) закрываются, а на входы элемента И 39 поступают единичные потенциалы. Если перебросится только один триггер 40 (41) (аналогично 56 (57), 72 (73)), то элемент И 39 (55, 71) остается закрытым, при перебрасывании обоих триггеров, что означает заполнение регистров 27 и 32 (43 и 48, 59 и 64) пакетами информационных сигналов, элемент И 39 (55, 71) открывается, сигнал с его выхода вновь перебрасывает триггеры 40 (41) (аналогично 56 (57), 72 (73)) в исходное состояние и запускает одновибратор 36 (52, 68). Единичный потенциал с выхода последнего настраивает ключи 28 и 33 (44 и 49, 60 и 65) сложения в состояния переключения своих информационных входов на выходы, соединенные с входами сумматора 31 (47, 63) по модулю два. Под воздействием тактовых импульсов информационные сигналы, продвигаясь через разряды регистров 27 и 32 (43 и 48, 59 и 64), поступают в сумматор 31 (47, 63), складываются в нем по модулю два и поступают на выход блока 10 (19, 26) сложения.
Длительность единичного потенциала на выходе одновибратора 36 (52, 68) выбирается необходимой для того, чтобы в сумматоре 31 (47, 63) по модулю два успели бы сложиться все сигналы пакетов из регистров 27 и 32 (43 и 48, 59 и 64), после чего ключи 28 и 33 (44 и 49, 60 и 65) сложения закрываются и устройство переходит в исходное состояние, готовое к приему новых пакетов информационных сигналов.
Техническая эффективность предлагаемой системы радиосвязи заключается в повышении пропускной способности радиолинии, организуемой между двумя потребителями (абонентами), при одновременном сокращении количества частот, выделяемых на ретрансляторе для ведения дуплексной радиосвязи.
Повышение пропускной способности достигается за счет того, что в предлагаемой системе радиосвязи исключаются затраты времени на передачу информации о готовности связи от одной наземной радиостанции к другой, поскольку эту функцию выполняет ретранслятор.
Расчеты показали, что при организации прямой дуплексной связи непосредственно между радиостанциями 1 и 3 необходимо не менее пяти частот, в то время как при использовании ретранслятора требуется всего три частоты, то есть получаем выигрыш в частотах примерно в 1,5 раза.
Источники информации
1. Системы радиосвязи / Под ред. Н.И.Калашникова. - М.: Радио и связь, 1988, с.184-188, рис.6.2.
2. RU 2277299 C1, 27.05.2006