Устройство автоматического поиска каналов радиосвязи

 

Изобретение относится к области техники радиосвязи абонентов войсковых мобильных пунктов управления. Также оно может быть использовано в народнохозяйственной аппаратуре. Технический результат - повышение точности и сокращение времени выбора узкополосного и широкополосного сигналов радиосвязи при наличии коррелированных с сигналом помех. Достигается тем, что в устройство автоматического поиска каналов радиосвязи, содержащее последовательно соединенные формирователь эталонного сигнала, ключ, приемный блок, блок управления и анализатор эталонного сигнала, выход и второй вход которого соединены с входом и вторым выходом формирователя эталонного сигнала, второй и третий входы которого соединены соответственно с вторыми выходами приемного блока и блока управления, третий выход которого подключен к другому входу ключа, а четвертый выход через коммутатор подключен к приемному блоку, причем третий выход анализатора эталонного сигнала подключен к другому входу блока управления, а третий выход приемного блока подключен к третьему входу анализатора эталонного сигнала, дополнительно введены последовательно соединенные блок выделения узкополосных каналов, блок выбора оптимального канала и блок выбора оптимальной формы сигнала, а также блок оценки шумоподобного сигнала (ШПС) и блок управления параметрами эталонного сигнала, причем четвертые выходы приемного блока подключены к входам блока выделения узкополосных каналов, второй выход которого через блок оценки ШПС подключен к четвертому входу формирователя эталонного сигнала и второму входу блока выбора оптимальной формы сигнала, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с третьим выходом анализатора эталонного сигнала и четвертым выходом блока управления, пятый выход которого через блок управления параметрами эталонного сигнала подключен к пятому входу формирователя эталонного сигнала. 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области техники радиосвязи абонентов войсковых мобильных пунктов управления. А также оно может быть использовано в народнохозяйственной аппаратуре.

Известны технические решения по построению устройств выбора канала радиосвязи, основывающиеся на сравнении уровня помех на выходе приемника с некоторым пороговым значением, характеризующим качество радиосвязи в радиоканале. К ним можно отнести, например, устройство по №362497.

Известное устройство обладает низкой точностью оценки помеховых условий приема, причем возможны такие ситуации помех в радиоканалах, при которых будет выбран худший радиоканал.

Возможность ненадежной работы этого устройства объясняется тем, что в нем при выборе канала радиосвязи не учитывается вид ожидаемых полезных радиосигналов.

В другом известном устройстве, принятом в качестве прототипа, в процессе измерения помех используется эталонный сигнал, являющийся копией кодограммы собственного адреса. Результат прохождения эталонного сигнала на фоне помех через приемное устройство и является оценкой качества канала.

Однако перечисленные аналоги не могут быть использованы для выбора канала радиосвязи в адаптивных системах связи, использующих узкополосные и широкополосные сигналы в зависимости от характеристик помех в радиоканалах, так как не обеспечивают выбора оптимального (по форме и задержке) широкополосного сигнала.

С целью более четкого отражения сущности работы устройства-прототипа на фиг.1 приведена его укрупненная блок-схема, в которой менее существенные признаки объединены в общие блоки, более ярко выражающие основной смысл работы показанного на фиг.1 устройства. Так, например, основная задача блоков 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 11, 12, 13 прототипа, состоит в том, чтобы обеспечивать в определенные моменты времени необходимые коммутации в формирователе эталонных сигналов 15 и блоке выбора помех наименее надежного элемента кодограммы 14. Причем обилие указанных блоков существенно усложняет задачу составления формулы нового предложения и делает ее очень громоздкой. Авторы считают целесообразным перечисленную совокупность блоков объединить в один блок и назвать его "логическое устройство управления поиском".

Также, без потери сущности работы устройства, авторы считают целесообразным объединить блоки 15, 16 и 10, 33, 34, 35 в устройстве-прототипе и изменить некоторые названия блоков.

Устройство на фиг.1 содержит следующие блоки:

1 - управляемый по амплитуде формирователь эталонного сигнала,

2 - ключ,

3 - приемник,

4 - коммутатор частот,

5 - анализатор эталонного сигнала,

6 - логическое устройство управления поиском.

Устройство-прототип работает следующим образом. При поступлении команды в логическое устройство 6 на начало поиска (вход ТИ) последнее подключает выход управляемого эталонного генератора 1 к радиочастотному входу первого преобразователя частоты приемника 3 с помощью ключа 2. На фоне помех, поступающих в приемник 3 с выхода антенны, эталонный сигнал детектируется и поступает в анализатор эталонного сигнала 5.

Далее в анализаторе 5 осуществляется выделение эталонного сигнала из шума и оценка отношения эталонного сигнала к шуму в течение предварительного времени анализа, меньшего, чем основное. Моменты начала и окончания предварительного анализа задаются логическим устройством 6. Если измеренное отношение сигнала к шуму не превышает некоторого порогового значения, логическое устройство 6 выдает команду на продолжение анализа в течение основного времени. Результат оценки в конце периода основного анализа сравнивается с порогом, соответствующим заданному качеству канала.

Если порог превышен, то логическое устройство 6 с помощью коммутатора 4 переводит приемник 3 в следующий радиоканал. В противном случае логическое устройство 6 изменяет вид эталонного сигнала на инверсный в блоке 1 и соответствующим образом изменяет тракт выделения эталонного сигнала в анализаторе 5. Описанная 2-этапная процедура анализа продолжается, но уже для выделенного инверсного эталонного сигнала.

Сам процесс измерения отношения сигнала к шуму в радиоканале сводится к установлению минимально необходимого уровня эталонного радиосигнала на входе приемника 3, достаточного для обеспечения заданного отношения сигнала к шуму на его выходе. При этом в зависимости от текущего значения сигнал/шум блок 5 изменяет выходной уровень управляемого по уровню эталонного генератора 1. Установившееся значение величины минимально необходимого уровня эталонного сигнала и является оценкой качества радиоканала.

Как следует из описания работы, устройство-прототип также не может обеспечить удовлетворительную оценку качества приема широкополосного сигнала, занимающего одновременно группу узкополосных каналов. Можно было бы произвести грубую оценку качества приема ШПС с помощью усреднения значений оценок отдельных узкополосных каналов в требуемой полосе ШПС. При этом использование устройства-прототипа в неизмененном виде может обеспечить удовлетворительную точность измерений качества широкополосного канала только при таких помехах, функция взаимной корреляции которых с эталонным сигналом постоянна во времени. В случае же помех, функция взаимной корреляции которых с эталонным сигналом зависит от момента начала излучения сигнала, выбор оптимального канала радиосвязи может оказаться недостоверным. Так, например, если эталонный сигнал имеет вид фазоманипулированной по псевдослучайному закону последовательности, а помеха - фазоманипулированное напряжение другой структуры, то функция взаимной корреляции во времени может иметь периодический гребенчатый характер. При этом оценка качества канала, полученная в один момент времени включения эталонного сигнала, будет отличаться от оценки качества, полученной в другой момент включения. Для получения достаточно достоверной оценки качества широкополосного канала необходимо последовательно во времени сдвигать эталонный сигнал по задержке, а затем результаты измерений, полученные на ансамбле задержек, усреднить.

Кроме сказанного, последовательная во времени процедура получения набора оценок из требуемого числа узкополосных каналов, необходимая для грубой (косвенной) оценки качества приема ШПС и лучшего из узкополосных каналов, требует продолжительного времени выбора.

Целью настоящего предложения является устранение указанных недостатков, т.е. повышение точности и сокращение времени выбора узкополосного и широкополосного сигналов радиосвязи при наличии коррелированных с сигналом помех.

Предпосылки к совмещению указанных противоречивых требований в предлагаемом устройстве созданы использованием приемника широкополосных сигналов в качестве сканирующего. При этом гребенка узкополосных фильтров блока защиты от сосредоточенных помех приемника ШПС используется для параллельного анализа группы узкополосных каналов в полосе ШПС (блок оценки узкополосных каналов 7) и выбора лучшего узкополосного сигнала (с помощью схемы выбора лучшего узкополосного канала 9). Для сокращения времени выбора уровня эталонного сигнала (предварительной установки аттенюатора) введен формирователь грубой оценки качества ШПС 8.

Инвариантность во времени полученных оценок качества широкополосных сигналов и выбор оптимальной структуры сигнала при действующих помехах обеспечиваются вновь введенными блоками управления задержкой эталонного сигнала 11, управления формой эталонного сигнала 12 и выбора лучшей формы сигнала 10.

Блок-схема предложения показана на фиг.2.

Она содержит следующие блоки:

1 - управляемый по амплитуде формирователь эталонного сигнала,

2 - ключ,

3 - приемное устройство ШПС,

4 - коммутатор частот,

5 - анализатор эталонного сигнала,

6 - логическое устройство управления поиском,

7 - блок оценки качества узкополосных каналов,

8 - формирователь грубой оценки ШПС,

9 - схема выбора лучшего узкополосного канала,

10 - блок выбора лучшей формы сигнала,

11 - блок управления задержкой эталонного сигнала,

12 - блок управления формой эталонного сигнала.

Блок-схема, изображенная на фиг.2, имеет последовательно соединенные управляемый по амплитуде формирователь эталонного сигнала 1, ключ 2 и сканирующий приемник ШПС 3, один из выходов которого подключен ко входу формирователя эталонного сигнала 1, анализатор эталонного сигнала 5, соединенный своими входами и выходами с формирователем эталонного сигнала 1 и логическим устройством управления поиском 6, один из выходов которого соединен со входом формирователя сигнала 1, другой - с управляющим входом ключа 2, а третий выход через коммутатор частот 4 подключен ко входам приемника 3, выходы которого соединены со входами анализатора 5 и логического устройства управления поиском 6, блоки управления задержки 11 и формой 12 эталонного сигнала, входы которых соединены с соответствующими выходами логического устройства управления поиском 6, а их выходы соединены с дополнительными входами управляемого по амплитуде формирователя эталонного сигнала 1, к третьему дополнительному входу которого подключен выход формирователя грубой оценки ШПС 8, вход которого соединен с выходом блока оценки качества узкополосных каналов 7, сигнальные входы которого соединены с выходами гребенки узкополосных фильтров блока защиты приемника 3, а выходы соединены со входами схемы выбора лучшего узкополосного канала 9, оставшийся вход которой соединен с выходом формирователя эталонного сигнала 1, а выход соединен с одним из входов блока выбора лучшей формы сигнала 10, остальные входы которого соединены с соответствующими выходами логического устройства управления поиском 6, анализатора эталонного сигнала 5 и формирователя оценки качества ШПС канала 8.

Устройство, показанное на фиг.2, работает следующим образом. При поступлении команды о начале анализа в блоке оценки узкополосных каналов 7 параллельно формируются аналоговые видеосигналы, характеризующие уровни помех в отдельных парциальных участках в полосе широкополосного сигнала. Полученные оценки качества узкополосных каналов поступают в схему выбора лучшего узкополосного канала 9, из которой номер лучшей частоты и оценки качества приема узкополосного сигнала вводится в блок выбора лучшей формы сигнала 10.

Одновременно с этим, полученные сигналы в блоке 7 оценки качества узкополосных каналов, усредняются по полосе широкополосного сигнала в формирователе грубой оценки ШПС 8, выходное напряжение которого осуществляет предварительную настройку уровня эталонного сигнала в блоке 1. Далее производится уточнение требуемого уровня эталонного по результату его выделения на выходе приемника 3 в блоке 5. При этом для каждой конкретной формы ШПС, задаваемой блоком 12, производится 2В (где В - база сигнала) измерений взаимной корреляционной функции помехи и ШПС. Т.е. последовательно устанавливается 2В градаций задержек начала цикла структуры ШПС, на каждой из которых определяется минимально необходимый уровень эталонного сигнала для требуемой достоверности приема. При каждом конкретном значении задержки, задаваемом блоком 11, оценка канала по эталонному сигналу производится в полном соответствии с работой устройства-прототипа. После накопления значений оценок качества (значений коэффициентов аттенюации) по всем 2В временным задержкам производится их усреднение в блоке выбора лучшей формы сигнала 10. Средний уровень эталонного сигнала по всем 2В результатам измерений и является точной оценкой качества приема ШПС заданной формы.

После окончания оценки качества приема ШПС одной формы переходят с помощью блока 12 на измерение помех следующей формы ШПС, а полученное значение оценки запоминается в блоке выбора лучшей формы сигнала 10. После окончания анализа всех форм ШПС в блоке 10 осуществляется выбор значения частоты лучшего узкополосного или формы широкополосного сигнала в результате взаимного сравнения их оценок качества.

Таким образом, как это следует из описания работы устройства, поставленные цели в предложении достигаются.

Формула изобретения

Устройство автоматического поиска каналов радиосвязи, содержащее последовательно соединенные формирователь эталонного сигнала, ключ, приемный блок, блок управления и анализатор эталонного сигнала, выход и второй вход которого соединены с входом и вторым выходом формирователя эталонного сигнала, второй и третий входы которого соединены соответственно с вторыми выходами приемного блока и блока управления, третий выход которого подключен к другому входу ключа, а четвертый выход через коммутатор подключен к приемному блоку, причем третий выход анализатора эталонного сигнала подключен к другому входу блока управления, а третий выход приемного блока подключен к третьему входу анализатора эталонного сигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности поиска, введены последовательно соединенные блок выделения узкополосных каналов, блок выбора оптимального канала и блок выбора оптимальной формы сигнала, а также блок оценки шумоподобного сигнала (ШПС) и блок управления параметрами эталонного сигнала, причем четвертые выходы приемного блока подключены к входам блока выделения узкополосных каналов, второй выход которого через блок оценки ШПС подключен к четвертому входу формирователя эталонного сигнала и второму входу блока выбора оптимальной формы сигнала, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с третьим выходом анализатора эталонного сигнала и четвертым выходом блока управления, пятый выход которого через блок управления параметрами эталонного сигнала подключен к пятому входу формирователя эталонного сигнала.

РИСУНКИ