УСТРОЙСТВО РЕТРАНСЛЯЦИИ ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ
APPARATUS FOR RELAYING DISCRETE SIGNALS

Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано для организации цифровой связи в системах автоматизированного обмена данными.
Известно двухканальное устройство ретрансляции дискретных сигналов, содержащее первый блок приема, выход которого подключен к объединенным первому входу первого блока оценки и входу первого решающего блока, второй блок приема, выход которого подключен к объединенным первому входу второго блока оценки и входу второго решающего блока, блок сравнения и первый и второй блоки передачи [1].
Однако известное устройство не обладает необходимой помехоустойчивостью.
Наиболее близким из аналогов является двухканальное устройство ретрансляции дискретных сигналов, которое и принято за прототип [2]. В известном двухканальном устройстве ретрансляции дискретных сигналов, содержащем первый блок приема, выход которого подключен к объединенным первому входу первого блока оценки и входу первого решающего блока, второй блок приема, выход которого подключен к объединенным первому входу второго блока оценки и входу второго решающего блока, блок сравнения и первый и второй блоки передачи, первый и второй элементы И, и первый и второй элементы запрета, при этом первые выходы первого и второго решающих блоков подключены ко вторым входам соответственно первого и второго блоков оценки, выходы которых соответственно через первый и второй элементы И подключены к управляющим входам соответственно первого и второго элементов запрета, выходы которых подключены ко входам соответственно первого и второго блоков передачи, а вторые выходы первого и второго решающих блоков подключены соответственно к сигнальному входу первого элемента запрета, объединенному с первым входом блока сравнения, и к сигнальному входу второго элемента запрета, объединенному со вторым входом блока сравнения, выход которого подключен к объединенным вторым входам первого и второго элементов И.
Устройство работает следующим образом. В каждом канале информационные сигналы прямоугольной формы с выхода блока приема поступают на вход решающего блока и блока оценки. Исправленные по длительности двоичные сигналы с выхода решающего блока поступают на один из входов блока оценки и на один из входов блока сравнения, на второй вход которого поступают исправленные по длительности двоичные сигналы с выхода решающего блока второго канала. Принятые на вход блока двоичные сигналы сравниваются и в случаях их равенства на выходе блока сравнения сигнал ошибки отсутствует «0», в противном случае на вход элемента И выдается сигнал ошибки «1». Одновременно управляющий сигнал с выхода блока оценки, который осуществляет оценку надежности принятого сигнала в соответствии с принятым критерием (по уровню принятого сигнала, по зоне устойчивого приема, количества дроблений, и т.д.), поступает на другой вход элемента И, выход которого является управляющим входом элемента запрета информационного выхода блока приема на вход блока передачи. Так, например, если сигнал, переданный на разнесенных частотах, принят на входе каждого канала приема правильно, то на выходе блока сравнения и блока оценки сигнал ошибки отсутствует, и элемент И не выдает на вход элемента запрета сигнал блокировки информационного выхода блока приема на вход блока передачи.
Если в любом из каналов разнесения сигнал принят неправильно, то выходе блока сравнения и блока оценки данного канала появится сигнал ошибки и с выхода элемента И на вход элемента запрета поступит сигнал блокировки выхода блока приема данного канала на вход блока передачи. Если же в результате воздействия помех в обоих канала сигнал искажен до такой степени, что блок оценки принимает решение о наличии ошибки, на его выходе появляется «1», но в блоке сравнения определено, что в обоих каналах сигнал одинаков, то на выходе блока сравнения будет «0», и в каждом канале сигнал с выхода решающего блока через элемент запрета, на управляющий вход которого будет подан «0» с элемента И, будет подан на вход передачи.
Однако прототипу присущи следующие недостатки.
1. Низкая надежность устройства из-за отсутствия резервирования узлов.
2. Устройство рассчитано всего лишь на 2 канала, а во многих практических случаях требуется больше каналов ретрансляции.
3. При выходе из строя блока приема первого канала и блока передачи второго канала устройство будет не работоспособно.
4. При приеме недостоверных сообщений, отдельные фрагменты которых совпадают, на выходе блоков передачи в эти моменты формируются радиосигналы.
Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение функциональных возможностей устройства в части повышения аппаратной надежности, увеличения числа каналов ретрансляции дискретных сигналов.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройство ретрансляции дискретных сигналов, содержащее m каналов, каждый из которых состоит из блока приема, подключенного одновременно к входам блока оценки и решающего блока, причем первый выход решающего блока соединен со вторым входом блока оценки, блок передачи, введены вычислительный блок, m элементов задержки, m мультиплексоров, причем выход блока оценки первого канала через первый элемент задержки подключен к первым входам m мультиплексоров, выход блока оценки второго канала через второй элемент задержки подключен к вторым входам мультиплексоров, и т.д., выход блока оценки m-канала через m-й элемент задержки подключен к m-ым входам m мультиплексоров, выходы каждого решающего блока соединены с соответствующим m входом вычислительного блока, m выходов которого подключены к соответствующим управляющим входам m мультиплексоров, первая группа m входов-выходов вычислительного блока подключена к соответствующим входам-выходам каждого из m блоков приема, вторая группа m входов-выходов вычислительного блока подключена к соответствующим входам-выходам каждого из m блоков передачи.
На чертеже приведена структурная схема заявляемого устройства и введены обозначения:
1 - блок приема;
2 - решающий блок;
3 - блок оценки;
4 - элемент задержки;
5 - вычислительный блок;
6 - мультиплексор;
7 - блок передачи.
Устройство работает следующим образом. Радиосигналы с выхода антенны, входящей в состав блока 1 приема, преобразуются в нем в аналоговые видеосигналы, поступают одновременно на входы блока 3 оценки и решающего блока 2. По известному типу принятого видеосигнала в решающем блоке 2 после преобразования, с помощью аналого-цифрового преобразования (АЦП) в дискретную форму, осуществляются следующие операции: после анализа величины отношения сигнал/шум формируется напряжение порога для блока 3 оценки в соответствии с заданным критерием, например, максимального правдоподобия, Неймана-Пирсона и т.п. Если по форме видеосигнала блоком 3 оценки обнаруживается помеха или величина отношения сигнал/шум меньше заданной, то с вычислительного блока 5 выдается команда запрета прохождения через соответствующий мультиплексор 6 на блок 7 передачи.
В блоке 3 оценки осуществляются следующие операции: преобразование видеосигналов в дискретные, например, с помощью известного устройства с изменяемым напряжением порога, оценка и восстановление формы принятого сигнала, измененного, например, из-за его дробления, обнаружения помехи, измерение величины отношения сигнал/шум, формирование сообщения на вычислительный блок 5 для формирования команды запрета на прохождение дискретного сигнала на соответствующий мультиплексор 6. При приеме достоверной информации с выхода блока 3 оценки дискретные сигналы через элемент 4 задержки, мультиплексор 6 поступают на блок 7 передачи, где преобразуются в радиосигналы, усиливаются и с помощью передающей антенны, входящей в состав блока 7, излучаются в пространство.
При выходе из строя одного из узлов 1 или 7 канала, ретранслирующего приоритетную (наиболее важную) информацию, сведения об этом поступают через соответствующую связь в первой или второй группе из m входов/выходов вычислительного блока 5, например, с встроенной системы контроля блоков 1 и 7 [3, 4]. В этом случае для ретрансляции приоритетной информации с помощью вычислительного блока 5 и его связей переключается канал «горячего» резерва. Если такого канала нет, то переключается для работы с новыми характеристиками канал с менее важной информацией. Возможен вариант, когда вышел из строя блок 1 i-го канала (i≤m) и блок 7 j-го канала (j≤m). Тогда с помощью вычислительного блока 5 и его связей с блоками 1,7 и 6 организуется трафик между j-м блоком 1 и i-м блоком 7 и т.д. Такие операции позволяют повысить аппаратную надежность, особенно необслуживаемых устройств ретрансляции, и достоверность передачи дискретной информации.
В общем случае мультиплексор 6 с помощью управляющих сигналов вычислительного блока 5 может подключить выходной сигнал блока 3 оценки любого из m каналов к входу выбранного работоспособного блока 7 передачи.
Для повышения надежности устройства вычислительный блок, например, может содержать несколько процессоров, дублирующих работу друг друга. Время задержки в элементе 4 выбирается таким, чтобы оно превышало время проведения самой длительной процедуры по обработке дискретных сигналов в вычислительном блоке 5.
Узлы 1, 2, 3, 7 - общие с прототипом. Вычислительный блок 5 может быть выполнен на ЭВМ Багет-01, а узлы 2, 3, 4, 6 программно с помощью соответствующих дополнительных модулей к этой ЭВМ.
Заявляемое устройство по сравнению с аналогами имеет следующие преимущества:
- повышается аппаратная надежность;
- увеличивается число каналов ретрансляции, количество которых ограничивается лишь потребляемой мощностью и массогабаритными характеристиками (для бортовых устройств).
На момент подачи заявки разработаны документация, алгоритмы функционирования и соответствующее программное обеспечение.
ЛИТЕРАТУРА
1. Андронов И.С. и др. Передача дискретных сообщений по параллельным каналам. M., «Советское радио», 1971, с.337-338.
2. Авторское свидетельство №720745 M. кл. Н04В 7/02, Н04L 1/02, 1980 (прототип).
3. Б.И.Кузьмин «Сети и системы цифровой электросвязи», часть 1 «Концепция ИКАО CNS/ATM. Москва - Санкт-Петербург: - ОАО «НИИЭР», 1999. - 206 с.
4. В.В.Бочкарев, Г.А.Крыжановский, Н.Н.Сухих. Автоматизированное управление движением авиационного транспорта. M.: - Транспорт, 1999. 319 с.