МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ИМИТАТОР КВ-КАНАЛА

Предлагаемое устройство относится к области техники радиосвязи и предназначено для проведения лабораторных испытаний, исследования характеристик модемов, методов модуляции и кодирования, канальных протоколов передачи данных и способов их технической реализации для систем коротковолновой (KB) радиосвязи.
Существуют известные имитаторы KB канала:
1. Giler Т.С., Pries М., On the design of a voiceband HF replay channel simulator, Eighth International Conference on HF Radio Systems and Techniques (IEE Conf. Publ. No.474), Guildford, UK, 2000.
2. Willink, T.J., Davies, N.C., Clarke, J. and Jorgenson, M.B., Validation of HF channel simulators, IEE colloquium on frequency selection and management techniques for HF communications, London, UK, 7-8 February 1996.
3. Патент ЕР 0940931 Method for emulating multipath fading radio channels от 08.09.1999, МПК H04B 7/01; H04B 17/00; H04B 7/01.
Имитатор, представленный в [1], для своей работы требует предварительной записи и обработки тестового сигнала, прошедшего через реальный KB канал, что не позволяет моделировать произвольные условия прохождения сигнала. Имитаторы, описанные в [2, 3], построены на основе классической стационарной узкополосной модели Ваттерсона, а в качестве помех использующие только аддитивный белый гауссовский шум (АБГШ).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является имитатор, построенный на основе классической модели Ваттерсона, представленный в W.N. Furman and J.W. Nieto, Understanding HF channel simulator requirements in order to reduce HF modem performance measurement variability, Nordic HF Conference, Sweden, 2001, принятый за прототип.
На фиг.1 представлена блок-схема прототипа, где обозначено:
1 - блок имитации канала (БИК);
2 - сумматор;
3 - генератор аддитивных помех (ГАП);
x(t) - входной сигнал имитатора;
(t) - сигнал, прошедший через канал;
w(t) - аддитивные помехи;
z(t) - выходной сигнал имитатора.
Устройство-прототип содержит последовательно соединенные БИК 1 и сумматор 2, а также ГАП 3, выход которого соединен со вторым входом сумматора 2, выход которого является выходом устройства, а вход БИК 1 является входом устройства.
Устройство-прототип работает следующим образом.
На вход имитатора поступает входной сигнал x(t), который в БИК подвергается искажениям согласно модели Ваттерсона. К полученному при этом сигналу (t) добавляются аддитивные помехи w(t), сгенерированные ГАП 3, а затем полученный сигнал z(t)=(t)+w(t) с сумматора 2 подается на выход имитатора канала.
Данный имитатор обладает рядом следующих недостатков.
1) Прототип является одноканальным, т.е. имеет возможность имитировать радиоканал лишь в одном направлении, что позволяет исследовать лишь симплексный режим связи двух модемов.
2) Прототип для искажения сигнала использует стандартные аддитивные помехи, такие как АБГШ, импульсные, тональные помехи, однако в реальном KB канале присутствует большое число помех другой природы, не описываемых какой-либо моделью, например, станционные, преднамеренные.
Целью заявленной полезной модели является расширение возможностей по добавлению к полезному сигналу различных помех, а также расширение возможностей по организации различных режимов связи.
Технический результат достигается тем, что многоканальный имитатор KB канала, содержащий в каждом канале блок имитации канала, выход которого соединен с входом сумматора, генератор аддитивных помех, выход которого соединен с другим входом сумматора, отличается тем, что с целью расширения возможностей по организации различных (других, кроме симплексного режима) режимов связи, расширения возможностей по добавлению различных (других) помех к полезному сигналу, содержит 1+n каналов, где n равняется одному или более каналам, дополнительный сумматор в каждом канале, имеющий входы для подачи сигналов с сумматора своего канала, с входа другого канала и с выхода сумматора другого канала.
На фиг.2 приведена блок-схема двухканального KB имитатора, где обозначены:
1 - первый блок имитации канала (БИК 1);
2 - сумматор первого канала;
3 - первый генератор аддитивных помех (ГАП 1);
4 - дополнительный сумматор первого канала;.
1.1 - второй блок имитации канала (БИК 2);
2.1 - сумматор второго канала;
3.1 - второй генератор аддитивных помех (ГАП 2);
4.1 - дополнительный сумматор второго канала;
1
2
(t), (t) - сигналы, прошедшие, соответственно, через первый и второй канал;
1
2
w(t), w(t) - аддитивные помехи для первого и второго канала;
1
2
y(t), y(t) - сигналы имитатора, после добавления аддитивных помех;
1
2
z(t), z(t) - первый и второй выходные сигналы имитатора.
На фиг.2 представлен двухканальный вариант, однако нет никаких принципиальных затруднений распространить изложенные идеи на любое количество каналов.
На фиг.2 первый канал заявленного устройства содержит последовательно соединенные: первый БИК 1, сумматор 2, дополнительный сумматор 4, а также ГАП 3, подающий аддитивные помехи на второй вход сумматора 2. Второй канал содержит последовательно соединенные: второй БИК 1.1, сумматор 2.1, дополнительный сумматор 4.1, а также ГАП 3.1, подающий аддитивные помехи на второй вход сумматора 2.1. Причем, дополнительный сумматор 4 первого канала содержит входы для подачи сигналов с выхода сумматора 2 первого канала, со входа второго канала и с выхода сумматора 2.1 второго канала, а дополнительный сумматор 4.1 второго канала содержит входы для подачи сигналов с выхода сумматора 2.1 второго канала, со входа первого канала и с выхода сумматора 2 первого канала. Входами устройства являются входы первого БИК 1 и второго БИК 2, а выходами - выходы дополнительного сумматора 4 и дополнительного сумматора 4.1.
Заявленное устройство работает аналогично прототипу, но наличие второго канала позволяет помимо симплексного режима связи двух модемов (фиг.3) организовать и другие режимы:
- дуплексную связь двух модемов - фиг.4;
- разнесенный прием в симплексном режиме - фиг 5.
Наличие третьего канала позволяет дополнительно организовать режим связи:
- разнесенный прием в дуплексном режиме - фиг.6.
Наличие четвертого канала позволяет дополнительно организовать режим связи:
- двухсторонний разнесенный прием в дуплексном режиме - фиг.7. Кроме того, введение дополнительных сумматоров (для первого канала -
4, для второго - 4.1), предназначенных для добавления к сигналу данного канала сигналов со входов и выходов других каналов, еще более расширяет возможности по организации различных режимов связи.
В частности, добавление к сигналу одного канала сигналов со входов. других каналов позволяет, помимо помех, обеспечиваемых ГАП, добавлять к сигналу любые другие помехи, подаваемые в соседние каналы.
Добавление к сигналу одного канала сигналов с выходов других каналов позволяет организовать сетевой режим работы модемов. Двух каналов достаточно для организации полносвязной сети трех модемов (фиг.8). При этом необходимо наличие трех идентичных имитаторов каналов.
Введением новых блоков в имитатор KB канала с разными вариантами подключения и достигается технический результат: расширяются возможности по организации различных режимов связи и увеличиваются возможности по добавлению различных помех к полезному сигналу.