ЦИФРОВАЯ РАДИОРЕЛЕЙНАЯ СТАНЦИЯ

Полезная модель относится к технике связи и может использоваться в радиорелейных линиях для установления и ведения связи между корреспондентами.
Известно устройство наведения антенн ретранслятора, в котором имеются средства ориентации и навигации (см. RU 2368076 С2, 20.09.2006).
Известное решение не может использоваться в радиорелейных линиях, использующих очень узкие лучи, формируемые антеннами.
Наиболее близким аналогом является корабельный многофункциональный комплекс пакетной связи, в котором имеются средства радиорелейных линий связи, комплекс содержит вычислительный комплекс управления информационно-управляющей системы, который осуществляет автоматизацию процессов управления соединений в сетях связи, оценку и выбор радиоканалов, формирование и контроль состояния трактов связи (RU 66134 U1, 27.08.2006).
В известном комплексе достаточно низкая точность установления связи, обусловленная сложностью настройки антенн, формирующих довольно узкие лучи.
Технический результат состоит в уменьшении времени развертывания радиорелейных станций за счет автоматизированной юстировки антенн радиорелейных станций на основе показаний компаса электронного и расчета азимутов; увеличении устойчивости радиорелейной станции к естественным и преднамеренным помехам за счет использования для передачи информации по радиоэфиру двух диапазонов частот, за счет использования ручного и автоматического режимов переключения стволов, за счет использования режима адаптивной мощности.
Для обеспечения технического результата предложена цифровая радиорелейная станция, которая содержит антенно-фидерное устройство, соединенное с антенно-поворотным устройством и с приемопередатчиком, а также цифровой модем, соединенный с приемопередатчиком и с блоком управления, подключенным к антенно-поворотному устройству, при этом приемопередатчик выполнен в виде приемопередатчиков верхнего и нижнего поддиапазонов высокой частоты, антенно-фидерное устройство выполнено в виде антенн верхнего и нижнего поддиапазонов высокой частоты, в антенно-поворотное устройство введено устройство автоматизированной дистанционной юстировки с электронным компасом, предназначенное для юстировки антенн по азимуту и передачи в цифровой модем значения азимута с электронного компаса, цифровой модем выполнен с возможностью приема значения азимута и передачи сигналов отклонения положения антенн верхнего и нижнего поддиапазонов высоких частот от линии юстировки на блок управления, коммутации приемо-передатчиков верхнего и нижнего поддиапазонов высокой частоты и постепенного увеличения их выходной мощности до установления синхронизации между радиорелейными станциями, при этом в цифровой модем встроен измеритель вероятности ошибки, выполненный с возможностью сравнения фиксированной вероятности ошибки с допустимой вероятностью, и регулирования выходной мощности приемопередатчиков, цифровой модем выполнен с возможностью оценки параметров канала связи по соотношению сигнал/помеха в верхнем и нижнем поддиапазоне высоких частот пилотных сигналов, и информационным параметрам принимаемого сигнала, основанным на циклическом избыточном коде.
Цифровой модем в приемном тракте дополнительно содержит последовательно соединенные блок оценки отношения сигнал/шум, помехоустойчивый декодер и вычислитель контрольной суммы избыточного кода (CRC).
На фиг.1 представлена структурная схема радиорелейных станций.
На фиг.2 представлена часть приемного тракта модема, вычисляющая информационные параметры.
Каждая радиорелейная станция, содержит антенно-фидерное устройство (АФУ) 1, соединенное с антенно-поворотным устройством 2 и с приемо-передатчиком 3, а также цифровой модем 4, соединенный с приемопередатчиком 3 и с блоком управления 5, подключенным к антенно-поворотному устройству 2, при этом приемопередатчик 3 выполнен в виде приемопередатчиков верхнего и нижнего поддиапазонов высокой частоты, антенно-фидерное устройство 1 выполнено в виде антенн верхнего и нижнего поддиапазонов высокой частоты, в антенно-поворотное устройство введено устройство автоматизированной дистанционной юстировки 6 с электронным компасом 7, предназначенное для юстировки антенн по азимуту и передачи в цифровой модем 4 значения азимута с электронного компаса 7, в цифровой модем 4 встроен измеритель 8 вероятности ошибки, выполненный с возможностью сравнения фиксированной вероятности ошибки с допустимой вероятностью и регулирования выходной мощности приемопередатчиков 3, оператор следит за станцией посредством автоматизированного рабочего места (АРМ) 9, цифровой модем 4 включает помехоустойчивый кодер 10, блок отношения сигнал/шум 11 и вычислитель контрольной суммы циклического избыточного кода (cyclic redundancy code) CRC.
Цифровой модем 4 предназначен для преобразования входного цифрового потока (потока Е1 или Ethernet) в выходной сигнал промежуточной частоты (ПЧ) и для преобразования входного ПЧ сигнала в выходной цифровой поток. Цифровой модем 4 соединяется с приемопередатчиком 3 верхнего диапазона частот двумя кабелями промежуточной частоты. Цифровой модем 4 соединяется с приемопередатчиком 3 нижнего диапазона частот двумя кабелями промежуточной частоты.
Приемопередатчик верхнего поддиапазона работает в верхнем поддиапазоне высоких частот и предназначен для преобразования входного ПЧ сигнала в высокочастотный (ВЧ) сигнал, для усиления ВЧ сигнала и для излучения ВЧ сигнала в эфир через антенну верхнего диапазона частот, а также для приема с антенны верхнего диапазона частот ВЧ сигнала, его усиления и преобразования в ПЧ сигнал. Приемопередатчик верхнего диапазона частот соединяется с антенной верхнего диапазона частот коаксиальным кабелем.
Приемопередатчик нижнего поддиапазона высоких частот работает в нижнем поддиапазоне высоких частот и предназначен для преобразования входного ПЧ сигнала в высокочастотный (ВЧ) сигнал, для усиления ВЧ сигнала и для излучения ВЧ сигнала в эфир через антенну нижнего диапазона частот АФУ 1, а также для приема с антенны нижнего диапазона частот ВЧ сигнала, его усиления и преобразования в ПЧ сигнал. Приемопередатчик нижнего поддиапазона частот соединяется с антенной нижнего диапазона частот АФУ 1 коаксиальным кабелем.
Устройство автоматизированной дистанционной юстировки (УАДЮ) предназначено для автоматизированной юстировки антенн верхнего и нижнего поддиапазона частот по азимуту, а также для передачи в цифровой модем 4 значения азимута с электронного компаса 7, подключенного к блоку управления 5. Блок управления 5 принимает показания от компаса 7 и передает их на цифровой модем 4; блок управления 5 принимает команды от цифрового модема 4, на поворот антенно-поворотного устройства 2. Антенно-поворотное устройство 2 осуществляет поворот закрепленных на нем антенн верхнего и нижнего поддиапазонов высоких частот АФУ 1. Компас 7 закреплен на УАДЮ таким образом, что он всегда сонаправлен с положением антенн верхнего и нижнего поддиапазонов высоких частот. Компас 7 представляет собой датчик магнитного поля, который передает на блок управления 5 отклонение положения антенн верхнего и нижнего диапазонов частот от направления на север. Устройство автоматизированной дистанционной юстировки соединяется с цифровым модемом 4 с помощью кабеля управления.
Антенна верхнего диапазона частот предназначена для излучения в эфир ВЧ сигналов с приемопередатчика верхнего диапазона частот, для приема ВЧ сигналов и передачу их на приемопередатчик верхнего диапазона частот.
Антенна нижнего диапазона частот предназначена для излучения в эфир ВЧ сигналов с приемопередатчика нижнего диапазона частот, для приема ВЧ сигналов и передачу их на приемопередатчик нижнего диапазона частот.
Юстировка антенн верхнего и нижнего диапазонов частот осуществляется по критериям: а) лучшего качества связи; б) на основании показаний электронного компаса 7 и географических координат расположения двух радиорелейных станций и используется в радиорелейной станции для уменьшения времени на ее развертывание в полевых условиях, когда оператору каждой из радиорелейных станций неизвестен азимут на другую радиорелейную станцию.
Компас 7 определяет азимут направления антенн верхнего и нижнего поддиапазонов высоких частот, входящих в состав радиорелейной станции. Оператор посредством автоматизированного рабочего места (АРМ) 9 входит в связь с другой радиорелейной станцией (станцией-корреспондентом) и должен направить антенны верхнего и нижнего поддиапазонов высоких частот своей радиорелейной станции на радиорелейную станцию-корреспондента. Для этого в составе цифрового модема 4 станции предусмотрена возможность вычисления собственного азимута и азимута корреспондента на основании географических координат двух станций. После вычисления азимутов в цифровом модеме 4, вычисленное значение азимута сравнивается с показанием компаса 7. Разница в показаниях обрабатывается в цифровом модеме 4 и он посылает блоку управления 5 команду на поворот антенно-поворотного устройства 2. В процессе поворота антенно-поворотного устройства 2 на цифровой модем 4 непрерывно поступают показания компаса 7, и как только показания компаса 7 совпадают с вычисленным значением азимута, цифровой модем 4 посылает команду на остановку антенно-поворотного устройства 2. На этом автоматизированная юстировка антенны на основании показаний компаса электронного и географических координат расположения двух радиорелейных станций заканчивается. Данная юстировка является грубой.
Для точного направления антенн по критерию лучшего качества связи используют встроенный в цифровой модем измеритель 8 вероятности ошибок на интервале. Оператор АРМ 9 радиорелейной станции юстирует антенну в ручном режиме, используя программное обеспечение, с помощью которого цифровой модем 4 посылает команды на поворот антенно-поворотного устройства 2. При этом оператор фиксирует на АРМ 9 изменения вероятности ошибки на интервале. Таким образом, точная юстировка антенн осуществляется в ручном режиме, на основании показаний измерителя 9 вероятности ошибки на интервале, входящего в состав цифрового модема 4.
Адаптивное регулирование мощности передатчика приемопередатчиков 3 в зависимости от помеховой обстановки (т.н. «режим адаптивной мощности») используется для обеспечения разведзащищенности, т.е. защищенности от обнаружения присутствия станции в эфире.
Радиорелейная станция выходит в эфир с минимальной выходной мощностью приемопередатчиков 3 верхнего (нижнего) поддиапазонов высоких частот. Если после заданного периода времени Т1 не происходит синхронизации со станцией-корреспондентом, выходная мощность приемопередатчиков 3 верхнего (нижнего) поддиапазонов высоких частот увеличивается на заданную величину Δ1. Процесс повторяется до тех пор, пока не произойдет синхронизация со станцией-корреспондентом. После синхронизации, обе радиорелейный станции, образующие радиорелейный интервал, обмениваются информацией об уровне сигнала, принимаемого каждой станцией. После чего каждая станция увеличивает выходную мощность приемопередатчика 3 верхнего (нижнего) поддиапазона высоких частот на величину Δ1 (для одной станции) и Δ2 (для другой станции). Величины Δ1 и Δ2 определяются как разница между требуемым уровнем принимаемого сигнала и фактическим уровнем принимаемого сигнала.
Далее в процессе работы радиорелейного интервала цифровой модем 4, входящий в состав каждой из станций использует встроенный измеритель 8 вероятности ошибки на интервале для оценки качества связи. Цифровой модем 4 фиксирует значение вероятности ошибки каждые Т2 секунд. Если зафиксированное значение вероятности ошибки на интервале превышает минимально допустимый уровень (что может быть вызвано ухудшением помеховой обстановки в эфире цифровой модем 4 посылает команду в приемопередатчик 3 верхнего (нижнего) поддиапазона частот на повышение выходной мощности на величину Δ3, которая зависит от зафиксированного значения вероятности ошибки. Аналогично, если зафиксированное значение вероятности ошибки на интервале меньше максимально требуемого уровня (что может быть вызвано улучшением помеховой обстановки в эфире), цифровой модем 4 посылает команду в приемопередатчик 3 на понижение выходной мощности Δ4, которая зависит от зафиксированного значения вероятности ошибки.
Поддержка синхронизации, постоянный мониторинг и оценка параметров канала связи, передача служебной информации (телеметрии) может осуществляться в двух поддиапазонах одновременно на пилотных сигналах, но прием-передача полезной информации происходит только в одном поддиапазоне высоких частот. Одновременно с приемом-передачей данных радиорелейная станция осуществляет постоянную оценку параметров канала связи по выделенным пилотным сигналам, не использующимся для приема-передачи полезной информации. Период следования пилотных сигналов фиксированный. Пилотные сигналы передаются в обоих поддиапазонах высоких частот, поэтому цифровой модем 4 имеет информацию о состоянии радиоканала и о качестве связи в обоих поддиапазонах частот. На основе этих данных цифровой модем 4 определяет поддиапазон с наилучшим качеством и использует его для приема-передачи полезной информации.
Цифровая радиорелейная станция имеет следующие режимы работы:
- ручной выбор одного из двух поддиапазонов высоких частот;
- адаптивный выбор одного из двух поддиапазонов высоких частот;
- адаптивный выбор одного из двух поддиапазонов высоких частот при режиме адаптивной мощности.
Оптимальный режим работы радиорелейной станции настраивается оператором в зависимости от условий работы станции и требований к тактике использования станции.
Дополнительно оценивают качество канала связи по энергетическим и информационным параметрам принимаемого сигнала, для этого на каждом этапе качество канала оценивается на основе вычисляемых энергетических и информационных параметров принимаемого сигнала. На первом этапе делается первичная (грубая) оценка, основанная на вычислении отношения сигнал/шум (энергетический параметр).
На втором этапе осуществляется уточненная оценка, основанная на вычислении синдромов, вычисляемых в помехоустойчивом кодере 10 цифрового модема 4.
На третьем этапе делается точная оценка, основанная на вычислении контрольной суммы, основанной на циклическом избыточном коде.
Таким образом, в части приемного тракта цифрового модема (фиг.2), состоящего из блока оценки отношения сигнал/шум 11, помехоустойчивого декодера 10 и вычислителя 12 контрольной суммы циклического избыточного кода (CRC), осуществляется три этапа оценки качества канала, причем: точность оценки увеличивается на каждом этапе; результаты грубой и уточненной оценки используются в цифровом модеме 4 связи сразу после их получения, вследствие чего увеличивается быстродействие системы.