МНОГОКАНАЛЬНАЯ РАДИОСТАНЦИЯ

Предлагаемая полезная модель относится к области радиосвязи и может быть использована для передачи речевой информации по цифровым каналам связи.
Известно «Устройство радиосвязи» по патенту на изобретение Японии №3037663 от 1988 г, выполняющее прием и передачу сигналов и контролирующее опознавательный код другой станции путем сравнения между собой позиционно-измерительной информации. Однако, данное устройство обладает низкой технологичностью.
Известна также «Радиостанция для системы радиосвязи с аналоговым и цифровым режимами» по патенту на изобретение США №6049722 от 2001 г., содержащая блок управления уровнем сигнала в зависимости от режима. Недостатком данной радиостанции является ее сложность.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является радиостанция Р-168-0,5 У, разработанная Воронежским НИИ связи (изделие «Акведук» ИТНЯ.464511.029) и выпускаемая отечественной промышленностью, принятая за прототип.
На фиг.1 представлена схема устройства - прототипа, где обозначено:
1 - антенна;
2 - пульт подготовки данных (ПД);
3 - коммутатор;
4 - фотоприемник;
5 - пульт управления;
6 - передатчик;
7 - микроэлектронная вычислительная машина (микро-ЭВМ);
8 - приемник;
9 - блок засекречивания речи;
10 - аналогово-цифровой преобразователь (АЦП);
11 - цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП);
12 - микрофон;
13 - головной телефон. Устройство - прототип содержит последовательно соединенные антенну 1, коммутатор 3 и приемник 8, выход которого соединен с первым одиночным входом блока засекречивания речи 9, второй выход которого через цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 11 соединен с головным телефоном 13, который является выходом устройства. Микрофон 12, который является входом устройства, через аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 10 соединен со вторым одиночным входом блока засекречивания речи 9, первый выход которого через передатчик б соединен со вторым входом коммутатора 3, третий вход которого соединен с первым одиночным выходом микроэлектронной вычислительной машины (микроЭВМ) 7, вторая группа выходов которой шиной соединена с группой входов передатчика 6, а третья группа выходов микро-ЭВМ 7 шиной соединена с группой входов приемника 8. Группа выходов пульта управления 5 шиной соединена с первой группой входов микро-ЭВМ 7, первая группа выходов которой шиной соединена с группой входов блока засекречивания речи 9. Кроме того, устройство - прототип содержит пульт подготовки данных (ПД) 2 и фотоприемник 4, группа выходов которого шиной соединена со второй группой входов микро-ЭВМ 7, второй одиночный выход которой соединен со вторым входом АЦП 10.
Устройство - прототип работает следующим образом. Вначале осуществляется подготовительный этап. На этом этапе с помощью отдельного пункта подготовки данных (ПД) 2 производится запись в память микро-ЭВМ 7 исходных данных для работы радиостанции: несущих частот (номеров каналов), ключей засекречивания речи, частот тональных вызовов и так далее. Для этого оператор нажимает на пульте ПД 2 соответствующие кнопки, и сигналы этих данных передаются с пульта ПД 2 с помощью инфракрасного излучения на фотоприемник 4. Фотоприемник 4 принимает инфракрасные сигналы, преобразует их в электрические и через
шину подает их на вторую группу входов микро-ЭВМ 7, где они записываются в память. На этом подготовительный этап заканчивается, и пульт ПД 2 в дальнейшем при работе радиостанции не используется.
После подготовительного этапа наступает основной этап работы.
Режимы работы устройства-прототипа (передача, прием, номер канала и т.д.) задаются с помощью пульта управления 5.
В режиме передачи оператор набирает на пульте управления 5 номер канала и другие данные, при этом управляющие сигналы с пульта управления 5 через шину поступают на первую группу входов микро-ЭВМ 7, которая под действием этих сигналов подключает передатчик 6 с помощью коммутатора 3 к антенне 1 и вырабатывает соответствующие коды управления передатчиком 6 и блоком засекречивания речи 9. Код управления с микро-ЭВМ 7 устанавливает в передатчике 6 определенную несущую частоту, соответствующую выбранному номеру канала, а в блоке засекречивания речи 9 - определенный ключ засекречивания.
Передаваемый речевой аналоговый сигнал с микрофона 12 поступает на АЦП 10, где преобразуется с помощью тактовых импульсов, подающихся со второго одиночного выхода микро-ЭВМ 7, в цифровую форму. Цифровой сигнал с выхода АЦП 10 поступает затем на второй одиночный вход блока засекречивания речи 9, где происходит его засекречивание методом наложения на информационный цифровой сигнал другого цифрового сигнала (маски) в виде псевдослучайной последовательности, формируемой внутри блока засекречивания речи 9. Это осуществляется путем побитного сложения двух сигналов «по модулю два». Засекреченный цифровой сигнал с первого выхода блока засекречивания речи 9 подается на одиночный вход передатчика 6, где осуществляется его модуляция на несущей частоте, после чего модулированный цифровой сигнал через коммутатор 3 поступает с помощью антенны 1 в канал связи.
Кроме того, в режиме передачи можно с помощью тонального сигнала «Вызов» осуществить вызов на связь определенного абонента. Это делается
следующим образом. Оператор нажимает на пульте управления 5 кнопку «Вызов». С пульта управления 5 управляющие сигналы через шину поступают на первую группу входов микро-ЭВМ 7, которая вырабатывает соответствующий код управления передатчиком 6, то есть формирует определенную частоту тонального вызова. Сигнал тонального вызова с выхода передатчика 6 на несущей частоте подается через коммутатор 3 с помощью антенны 1 в канал связи.
В режиме приема управляющие сигналы с пульта управления 5 через шину поступают на первую группу входов микро-ЭВМ 7, которая подключает с помощью коммутатора 3 приемник 8 к антенне 1 и вырабатывает коды управления приемником 8 и блоком засекречивания речи 9.
Принимаемый цифровой засекреченный сигнал из канала связи подается с антенны 1 через коммутатор 3 на одиночный вход приемника 8, где производится его обработка и детектирование. Затем продетектированный сигнал с выхода приемника 8 поступает на первый одиночный вход блока засекречивания речи 9. Здесь осуществляется его рассекречивание (операция обратная засекречиванию). Это производится путем снятия с засекреченного цифрового сигнала маски, наложенной на него другой радиостанцией. Для этого принятый цифровой засекреченный сигнал складывается побитно «по модулю два» с сигналом в виде псевдослучайной последовательности, формируемым внутри блока засекречивания речи 9. Затем рассекреченный цифровой сигнал со второго выхода блока засекречивания речи 9 подается на ЦАП 11, который преобразует его в аналоговую форму, и далее поступает на головной телефон 13.
Недостатком устройства - прототипа является низкая пропускная способность.
Для устранения указанного недостатка в многоканальную радиостанцию, содержащую последовательно соединенные антенну,
коммутатор, приемник и блок засекречивания речи; последовательно соединенные микрофон, являющийся первым входом устройства, и аналого-цифровой преобразователь; последовательно соединенные цифро-аналоговый преобразователь и головной телефон, который является первым выходом устройства; пульт подготовки данных, фотоприемник, пульт управления, передатчик и первую микроэлектронную вычислительную машину; при этом, группа выходов пульта управления шиной соединена с первой группой входов первой микроэлектронной вычислительной машины, первая группа выходов которой шиной соединена с группой входов блока засекречивания речи, первый выход которого соединен с одиночным входом передатчика, выход которого соединен со вторым входом коммутатора, третий вход которого соединен с первым одиночным выходом первой микроэлектронной вычислительной машины, второй одиночный выход которой соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя; группа выходов фотоприемника шиной соединена со второй группой входов первой микроэлектронной вычислительной машины, вторая группа выходов которой шиной соединена с группой входов передатчика, а третья группа выходов первой микроэлектронной вычислительной машины шиной соединена с группой входов приемника, введены вторая и третья микроэлектронные вычислительные машины, причем выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым одиночным входом второй микроэлектронной вычислительной машины, со второго по пятый одиночные входы которой являются соответствующими входами устройства; четвертая группа выходов первой микроэлектронной вычислительной машины шиной соединена с группой входов второй микроэлектронной вычислительной машины, выход которой соединен со вторым одиночным входом блока засекречивания речи, второй выход которого соединен с одиночным входом третьей микроэлектронной вычислительной машины, первый выход которой соединен с входом цифро-аналогового преобразователя; пятая группа выходов первой микроэлектронной вычислительной машины шиной
соединена с группой входов третьей микроэлектронной вычислительной машины, со второго по пятый выходы которой являются соответствующими выходами устройства.
На фиг.2 представлена функциональная схема предлагаемой полезной модели, где обозначено:
1 - антенна;
2 - пульт подготовки данных (ПД);
3 - коммутатор;
4 - фотоприемник;
5 - пульт управления;
6 - передатчик;
7 - первая микроэлектронная вычислительная машина (микро-ЭВМ);
8 - приемник;
9 - блок засекречивания речи;
10 - аналогово-цифровой преобразователь (АЦП);
11 - цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП);
12 - микрофон;
13 - головной телефон;
14 - вторая микроэлектронная вычислительная машина (микро-ЭВМ);
15 - третья микроэлектронная вычислительная машина (микро-ЭВМ). Предлагаемая полезная модель содержит последовательно соединенные антенну 1, коммутатор 3 и приемник 8, выход которого соединен с первым одиночным входом блока засекречивания речи 9, второй выход которого соединен с одиночным входом третьей микроэлектронной вычислительной машины (микро-ЭВМ) 15, первый выход которой через цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 11 соединен с головным телефоном 13, который является первым выходом устройства. Со второго по пятый выходы третьей микро-ЭВМ 15 являются соответствующими выходами устройства. Микрофон 12, являющийся входом устройства, через аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 10 соединен с первым
одиночным входом второй микро-ЭВМ 14, со второго по пятый одиночные входы которой являются соответствующими входами устройства. Группа выходов пульта управления 5 шиной соединена с первой группой входов первой микро-ЭВМ 7, первая группа выходов которой шиной соединена с группой входов блока засекречивания речи 9, первый выход которого через передатчик 6 соединен со вторым входом коммутатора 3, третий вход которого соединен с первым одиночным выходом первой микро-ЭВМ 7, вторая группа выходов которой шиной соединена с группой входов передатчика 6, а третья группа выходов первой микро-ЭВМ 7 шиной соединена с группой входов приемника 8. Кроме того, устройство содержит пульт подготовки данных (ПД) 2 и фотоприемник 4, группа выходов которого шиной соединена со второй группой входов первой микро-ЭВМ 7, второй одиночный выход которой соединен со вторым входом АЦП 10. Пятая группа выходов первой микро-ЭВМ 7 шиной соединена с группой входов третьей микро-ЭВМ 15, а четвертая группа выходов первой микроЭВМ 7 шиной соединена с группой входов второй микро-ЭВМ 14, выход которой соединен со вторым одиночным входом блока засекречивания речи 9.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Вначале осуществляется подготовительный этап. На этом этапе с помощью отдельного пункта подготовки данных (ПД) 2 производится запись в память первой микро-ЭВМ 7 исходных данных для работы радиостанции: несущих частот (номеров каналов), ключей засекречивания речи, частот тональных вызовов и так далее. Для этого оператор нажимает на пульте ПД 2 соответствующие кнопки и сигналы этих данных передаются с пульта ПД 2 с помощью инфракрасного излучения на фотоприемник 4. Фотоприемник 4 принимает инфракрасные сигналы, преобразует их в электрические и через шину подает их на вторую группу входов первой микро-ЭВМ 7, где они записываются в память. На этом подготовительный этап заканчивается, и пульт ПД 2 в дальнейшем при работе радиостанции не используется.
После подготовительного этапа наступает основной этап работы. Режимы работы устройства (передача, прием, номер канала и т.д.) задаются с помощью пульта управления 5.
В режиме передачи оператор набирает на пульте управления 5 номер канала и другие данные, при этом управляющие сигналы с пульта управления 5 через шину поступают на первую группу входов первой микроЭВМ 7, которая под действием этих сигналов подключает передатчик 6 с помощью коммутатора 3 к антенне 1 и вырабатывает соответствующие коды управления передатчиком 6 и блоком засекречивания речи 9. Со второй группы выходов первой микро-ЭВМ 7 на группу входов передатчика 6 шиной подается код управления, который устанавливает в передатчике 6 определенную несущую частоту, соответствующую выбранному номеру канала. С первой группы выходов первой микро-ЭВМ 7 на группу входов блока засекречивания речи 9 шиной подается код управления, который устанавливает в блоке засекречивания речи 9 определенный ключ засекречивания.
Передаваемый речевой аналоговый сигнал с микрофона 12 поступает на АЦП 10, где преобразуется с помощью тактовых импульсов, подающихся со второго одиночного выхода первой микро-ЭВМ 7, в цифровую форму. Цифровой сигнал с выхода АЦП 10 подается затем на первый одиночный вход второй микро-ЭВМ 14, выполняющей функции пакетатора. Под действием управляющих сигналов, подаваемых с четвертой группы выходов первой микро-ЭВМ 7, во второй микро-ЭВМ 14 происходит «сжатие» информации и формирование пакета первого канала.
Одновременно на второй, третий, четвертый и пятый одиночные входы второй микро-ЭВМ 14 может подаваться информация от других цифровых источников (аппаратуры передачи данных, микро-ЭВМ, «оцифрованной» речи). Во второй микро-ЭВМ 14 каждый цифровой поток подвергается «сжатию», в результате чего формируется объединенный пакетированный
поток данных, в котором «сжатая» информация по каждому входу занимает строго определенное место (канал).
Объединенный (пятиканальный) цифровой сигнал с выхода второй микро-ЭВМ 14 подается на второй одиночный вход блока засекречивания речи 9, где происходит его засекречивание методом наложения на информационный цифровой сигнал другого цифрового сигнала (маски) в виде псевдослучайной последовательности, формируемой внутри блока засекречивания речи 9. Это осуществляется путем побитного сложения двух сигналов «по модулю два». Засекреченный цифровой сигнал с первого выхода блока засекречивания речи 9 подается на одиночный вход передатчика 6, где осуществляется его модуляция на несущей частоте, после чего модулированный цифровой сигнал через коммутатор 3 поступает с помощью антенны 1 в канал связи.
Кроме того, в режиме передачи можно с помощью тонального сигнала «Вызов» осуществить вызов на связь определенного абонента. Это делается следующим образом. Оператор нажимает на пульте управления 5 кнопку «Вызов». С пульта управления 5 управляющие сигналы через шину поступают на первую группу выходов первой микро-ЭВМ 7, которая вырабатывает соответствующий код управления передатчиком 6, то есть формирует определенную частоту тонального вызова. Сигнал тонального вызова с выхода передатчика 6 на несущей частоте подается через коммутатор 3 с помощью антенны 1 в канал связи.
В режиме приема управляющие сигналы с пульта управления 5 через шину поступают на первую группу входов первой микро-ЭВМ 7, которая подключает с помощью коммутатора 3 приемник 8 к антенне 1 и вырабатывает код управления приемником 8, который с третьей группы выходов первой микро-ЭВМ 7 шиной подается на группу входов приемника 8. С первой группы выходов первой микро-ЭВМ 7 на группу входов блока засекречивания речи 9 с помощью шины подается код управления, который устанавливает определенный ключ рассекречивания.
Принимаемый объединенный цифровой сигнал из канала связи подается с антенны 1 через коммутатор 3 на одиночный вход приемника 8, где производится его обработка и детектирование. Затем продетектированный сигнал с выхода приемника 8 поступает на первый одиночный вход блока засекречивания речи 9. Здесь осуществляется его рассекречивание (операция обратная засекречиванию). Это производится путем снятия с засекреченного цифрового сигнала маски, наложенной на него другой радиостанцией. Для этого принятый цифровой засекреченный сигнал складывается побитно «по модулю два» с сигналом в виде псевдослучайной последовательности, формируемым внутри блока засекречивания речи 9. Затем рассекреченный объединенный цифровой сигнал со второго выхода блока засекречивания речи 9 подается на одиночный вход третьей микро-ЭВМ 15, выполняющей функции депакетатора, где под действием управляющих сигналов, подаваемых с пятой группы выходов первой микро-ЭВМ 7, происходит депакетирование цифровой информации каждого из пяти каналов. С первого выхода третьей микро-ЭВМ 15 непрерывный цифровой сигнал подается на ЦАП 11, который преобразует его в аналоговую форму, и далее поступает на головной телефон 13 оператору. Одновременно со второго, третьего, четвертого и пятого выходов третьей микро-ЭВМ 15 депакетированная цифровая информация подается другим потребителям (аппаратура передачи данных, микро-ЭВМ, ЦАП и т.д.).
Предлагаемое устройство реализуется на базе блоков и микросхем, известных из технической литературы. Например, вторую 14 и третью 15 микро-ЭВМ можно выполнить на микропроцессорах ADSP 2185.
Техническая эффективность предлагаемого устройства, в сравнении с прототипом, заключается в том, что оно обладает более высокой пропускной способностью. Это объясняется следующим.
Устройство-прототип при работе на фиксированной частоте позволяет передавать информацию только от одного источника. Для организации сетей
передачи данных потребовалось бы несколько радиосредств и частотных каналов, что, с одной стороны, дорого, а с другой - не всегда возможно.
Предлагаемое полезная модель позволяет с помощью одного радиосредства организовать несколько (в данном случае - 5) независимых сетей на одном частотном канале за счет уплотнения сигнала во временной области.