Высокоскоростная многоканальная система передачи данных кв-диапазона

Изобретение относится к технике радиосвязи и может использоваться в системах связи в коротковолновом (KB) диапазоне. Технический результат состоит в повышении скорости обмена данными, в обеспечении автоматической адаптации к изменяющимся условиям радиосвязи, в обеспечении работы в многоканальном режиме. Для этого система передачи данных предназначена для работы в диапазоне частот от 1,5 до 30,0 МГц для передачи информации: четырьмя автономными каналами номинальной мощностью 500 Вт на 4 антенны; четырьмя автономными каналами на две или одну общую антенну; на одной частоте со сложением мощностей двух или четырех каналов в одной антенне с номинальной суммарной выходной мощностью соответственно 1 кВт и 2 кВт; для приема информации по восьми каналам приема и формирования данных панорамного обзора рабочего диапазона частот; для обмена цифровыми данными (файлами) на скоростях до 9,6 кбит/с в каждом канале (от одного до восьми каналов на верхней и нижней боковых полосах). 2 ил.

 

Изобретение относится к технике радиосвязи и предназначено для обеспечения передачи и приема информации в КВ диапазоне в традиционных телефонных и телеграфных режимах, а также для высокоскоростного асинхронного обмена массивами цифровых данных (с технической скоростью до 76,8 кбит/с) с одновременной работой от одного до четырех каналов передачи в верхней и нижней боковых полосах в классе излучения J3E и до восьми каналов приема с автоматической адаптацией по частотам, уровням мощности, скоростям работы с использованием алгоритма динамического перераспределения пакетов и для обеспечения возможности управления и контроля состояния системы, доставки в нее и получения от нее подлежащей передаче информации из одного или нескольких удаленных терминалов через скоростную локальную информационную сеть по интерфейсу Ethernet.

Известны передающая система КВ диапазона [1] и радиопередающая система КВ диапазона [2], которые, к сожалению, не имеют в своем функционале обеспечения радиоприема, а также не имеют в своем составе модулей, способных обеспечить высокоскоростной радиообмен массивами цифровых данных. Кроме того, в системе [2] нет возможности обеспечения многоканальной работы на передачу или обеспечения сложения мощностей.

В качестве наиболее близкого устройства (прототипа) выбран универсальный коротковолновый приемопередатчик [3], поскольку в нем совмещены функции радиопередачи и радиоприема, а также имеется возможность компьютерного панорамного контроля окружающей обстановки в эфире. Универсальный коротковолновый приемопередатчик обеспечивает всеволновую работу на любой частоте от 1,5 МГц до 30 МГц в телеграфном режиме, в режиме с одной боковой полосой частот, на прием и на передачу, а также на прием в режиме с амплитудной модуляцией и при этом обеспечивает повышенную помехоустойчивость приема за счет того, что позволяет вести синхронный прием станций с амплитудной модуляцией и обеспечивает возможность раздельного приема верхней или нижней боковых полос сигнала с амплитудной модуляцией в наименьшей степени пораженных помехами. Кроме того, он обеспечивает цифровое отображение частоты настройки на встроенном индикаторе, за счет чего обеспечивается удобство (простота) настройки приемопередатчика на рабочую частоту.

Однако, поскольку в универсальном приемопередатчике используется одна антенна и производится переключение на нее либо передатчика, либо приемника, то отсутствует возможность одновременной работы на прием и передачу. Кроме того, в нем нет возможности обеспечения многоканальной работы на передачу или обеспечения сложения мощностей и также он не имеет в своем составе модулей, способных обеспечить высокоскоростной радиообмен массивами цифровых данных. Еще одним его недостатком является отсутствие возможности дистанционного управления и двухстороннего обмена цифровыми данными через скоростную локальную информационную сеть по интерфейсу Ethernet с несколькими удаленными терминалами.

Целью предлагаемого изобретения является повышение скорости обмена данными в сетях и системах коротковолновой связи (с технической скоростью до 76,8 кбит/с), обеспечение автоматической адаптации к изменяющимся условиям радиосвязи по командам от оператора с местного пульта управления или дистанционно с комплекса связи (адаптация по мощности, адаптация по частоте, адаптация по классу излучения), обеспечение работы в многоканальном режиме, в режиме сложения мощностей, в том числе в пространстве.

Для достижения поставленной цели предлагается использовать высокоскоростную многоканальную систему передачи данных КВ диапазона, которая содержит многоканальное цифровое радиоприемное устройство, блок управления с пультом местного управления, блок возбудительного устройства, 4 блока усилителей мощности, блок сложения и коммутации, при этом многоканальное цифровое радиоприемное устройство подключено через модуль интерфейса входного к отдельной приемной антенне, а высокочастотный выход модуля интерфейса входного подключен к модулю аналого-цифрового преобразователя, с выхода которого в цифровом виде сигналы до восьми независимых каналов и данные панорамного обзора рабочего диапазона частот поступают через двунаправленную линию на модуль цифрового интерфейса связи, к которому для управления и контроля подключен двунаправленной линией модуль интерфейса входного, а в блок управления ВМСПД введены два соединенных между собой сетевых коммутатора, 4 модуля обработки, и 5 модулей сопряжения, которые соединены с многоканальным цифровым радиоприемным устройством и ЭВМ для информационного и управляющего взаимодействия в единую локальную высокоскоростную сеть Ethernet, а ЭВМ по сети Ethernet подключена по основной и резервной линиям дистанционного управления к автоматизированному рабочему месту автоматизированного комплекса связи, а входящие в состав ЭВМ LCD-экран с сенсорной панелью и USB-интерфейс выведены на переднюю панель пульта местного управления, в состав которого входит плата микроконтроллера с фильтром и усилителем низкой частоты (УНЧ), к которой подключены встроенный громкоговоритель, микротелефонная гарнитура или телеграфный ключ, а также клавиатура, используемая как датчик кода Морзе при работе с пульта местного управления в открытом телеграфном режиме, на которые (от которых) аналоговые телефонные и телеграфные сигналы через плату микроконтроллера с УНЧ поступают на модуль (от модуля) сопряжения 5, который для управления и контроля связан по интерфейсу RS-485 с платами микроконтроллеров пульта местного управления и блока сложения и коммутации, а от 4-х модулей обработки 8 аналоговых телефонных линий (4 верхней боковой полосы и 4 нижней боковой полосы) поступают на четырех трактовое возбудительное устройство, причем, 4 из них коммутируются через 4 модуля сопряжения, с которых также подаются 4 аналоговых телеграфных линии на возбудительное устройство, с которого по 4-м высокочастотным линиям сформированные сигналы поступают на 4 блока усилителей мощности, которые для управления и контроля соединены по интерфейсам RS-485 с 4-мя модулями сопряжения и по интерфейсу CAN с платой микроконтроллера возбудительного устройства, также каждый блок усилителей мощности имеет интерфейс RS-485 для управления и контроля согласующими устройствами, а высокочастотные выходы 4-х блоков усилителей мощности подключены на входы 4-х переключателей блока сложения и коммутации, которые коммутируют далее высокочастотные сигналы либо через переключатели на 4 передающие антенны через согласующие устройства, либо для сложения в 2-х блоках сложения мощностей, откуда сложенные от 4-х усилителей мощности высокочастотные сигналы либо поступают через переключатели на 2 передающие антенны, либо на 3-й блок сложения мощностей, с которого через переключатель сложенный высокочастотный сигнал от 4-х усилителей мощности поступает на одну передающую антенну.

На фиг. 1 представлена структурная схема высокоскоростной многоканальной системы передачи данных и взаимодействия ее частей в единой сборочной стойке.

Обозначения, приведенные на фигуре 1:

1 - многоканальное цифровое радиоприемное устройство (МЦРПУ);

2 - модуль интерфейса входного (МИВ);

3 - модуль аналого-цифрового преобразователя (МАЦП);

4 - модуль цифрового интерфейса связи (МЦИС);

5 - блок управления (БУ);

6 - сетевой коммутатор (СК);

7 - модуль обработки (МО);

8 - электронно-вычислительная машина (ЭВМ);

9 - пульт местного управления (ПМУ);

10 - LCD экран с сенсорной панелью;

11 - USB-интерфейс (USB);

12 - плата микроконтроллера ПМУ с усилителем низкой частоты (ПМК с УНЧ);

13 - модуль сопряжения (МС);

14 - возбудительное устройство (ВУ);

15 - плата микроконтроллера возбудительного устройства (ПМК);

16 - блок усилителя мощности (БУМ);

17 - блок сложения и коммутации (БСК);

18 - плата микроконтроллера возбудительного устройства (ПМК);

19 - блок сложения мощностей (БСМ);

20 - согласующее устройство (СУ);

ТЛФ - телефония;

ТЛГ - телеграфия;

Вх - вход;

Вых - выход;

АКС - автоматизированный комплекс связи;

ДУ1 - основная сеть дистанционного управления и информационного взаимодействия АКС и ВМСПД;

ДУ2 - резервная сеть дистанционного управления и информационного взаимодействия АКС и ВМСПД.

Основная техническая сущность предлагаемого изобретения имеет три стороны.

Первая сторона состоит в возможности обеспечения системой, собранной в одной единой стойке, одновременной работы на прием до 8 независимых каналов и на передачу до 4 независимых каналов с многокритериальной адаптацией к изменяющимся условиям радиосвязи по командам от оператора с местного пульта или с автоматизированного рабочего места (АРМ) автоматизированного комплекса связи в части многоканальности, изменения уровней мощности в отдельных каналах с шагом 10%, сложения мощностей 2-х или 4-х усилителей мощности в одном канале, сложения мощностей 4-х усилителей мощности в двух каналах, синфазного сложения мощностей до 4-х каналов через разные антенны в пространстве, использования и смены частот и классов излучения в целях обеспечения работы в помехо- и разведзащищенных режимах и обеспечения передачи и приема информации в зависимости от канала распространения в ионосфере.

Вторая сторона изобретения состоит в наличии в ВМСПД распределенной системы управления, контроля, отображения состояния и информационного взаимодействия, которая работает на базе ЭВМ, преобразователей, микроконтроллеров и датчиков, объединена между блоками, модулями и платами по цифровым интерфейсам или аналоговым связям и выполняет следующие системные функции:

- управление оператором с местного пульта управления или дистанционно с автоматизированного рабочего места автоматизированного комплекса связи;

- обмен информацией между блоками ВМСПД;

- обмен информацией между ВМСПД и автоматизированным комплексом связи;

- хранение информации в памяти;

- контроль состояния блоков ВМСПД;

- выполнение алгоритма функционирования ВМСПД в заданных режимах работы.

Третья сторона изобретения состоит в возможности обеспечения системой высокоскоростного асинхронного обмена массивами цифровых данных с одновременной работой от одного до восьми каналов приема и от одного до четырех каналов передачи в верхней и нижней боковых полосах, что таким образом обеспечивает возможность передачи до восьми каналов цифровых данных (с технической скоростью до 76,8 кбит/с) с автоматической адаптацией по частотам, уровням мощности, скоростям работы с использованием алгоритма динамического перераспределения пакетов.

В заявленной первой стороне изобретения для обеспечения многоканального радиоприема в состав ВМСПД введено автоматизированное многоканальное цифровое радиоприемное устройство. При этом в отличие от универсального коротковолнового приемопередатчика [3] радиоприем обеспечивается постоянно за счет подключения к отдельной приемной антенне. МЦРПУ предназначено для цифровой обработки и выделения узкополосных частотных каналов из широкополосного сигнала в диапазоне частот 1,5-30 МГц и обеспечивает возможность одновременной и независимой работы до 8-ми каналов приема. МЦРПУ обеспечивает прием сигналов различных классов излучений в KB диапазоне и возможность отображения спектра в виде панорамы, с целью оценки электромагнитной обстановки среды в реальном времени.

МЦРПУ 1 состоит из трех основных блоков (фиг. 1): модуль интерфейса входного 2, модуль аналого-цифрового преобразователя 3 и модуль цифрового интерфейса связи 4. Сигнал высокочастотного (ВЧ) диапазона от приемной антенны поступает на вход модуля интерфейса входного, в котором осуществляется предварительная обработка входного аналогового сигнала. Модуль интерфейса входного 2 предназначен для защиты МЦРПУ 1 от неблагоприятных электрических воздействий по ВЧ входу. Также в модуле 2 реализовано усиление аттенюации входного сигнала и аналоговая фильтрация. Далее, ВЧ сигнал поступает на модуль АЦП 3, где оцифровывается четырьмя микросхемами АЦП, после чего производится предварительная обработка и распараллеливание оцифрованного сигнала. Модуль АЦП содержит восемь узкополосных цифровых понижающих конвертеров, осуществляющих частотную селекцию канала на заданных частотах и с заданными параметрами по командам, которые поступают из блока управления в соответствии с установками, произведенными на АРМ АКС или на пульте местного управления 9 ВМСПД. Также в модуле АЦП 3 содержится один широкополосный цифровой понижающий конвертер, предназначенный для формирования данных панорамного обзора, посредством последовательной перестройки по всему рабочему диапазону частот, полоса сигнала и шаг перестройки 500 кГц. Сформированные пакеты данных преобразуются в один цифровой поток и посредством сетевого интерфейса передаются в модуль ЦИС 4. Модуль ЦИС является основным модулем управления МЦРПУ. Принятые от модуля АЦП 3 данные попадают в контроллер с операционной системой Linux и запущенным специализированным программным обеспечением ЭВМ 8, с которым взаимодействует по интерфейсу Ethernet в блоке управления 5. Из модуля ЦИС 4 передача данных происходит по интерфейсу Ethernet в блок управления 5 через сетевой коммутатор 6₂ на ЭВМ 8. Далее, если требуется передавать информацию от трактов МЦРПУ 1 на устройства воспроизведения, находящиеся во внешней сети Ethernet потребителям АКС, то необходимо указать параметры данных устройств на пульте местного управления 9 с помощью встроенного LCD-экрана с сенсорной панелью 10 или на АРМ АКС. К таким параметрам относятся IP-адрес и порт. Также имеется возможность для прослушивания на стойке ВМСПД демодулированной информации в телеграфном или телефонном режимах, принятой с эфира одним из трактов МЦРПУ 1. Для этого, требуемый тракт МЦРПУ подключается с помощью интерфейсов блока управления 5 на ПМУ 9 через сетевой коммутатор 62 и 61 к модулю сопряжения 13₅, где ТЛФ и ТЛГ сигналы из цифрового вида преобразуются в аналоговый. Далее эти сигналы поступают на пульт местного управления 9, где на плате микроконтроллера с усилителем низкой частоты 12 низкочастотным фильтром осуществляется выделение полезного сигнала и ограничение шумовой полосы, после чего усиленный усилителем низкой частоты сигнал подается на наушники микротелефонной гарнитуры или на встроенный в ПМУ 9 динамик.

Для обеспечения многоканальной радиопередачи до 4-х каналов одновременно в ВМСПД введены четырех трактовое возбудительное устройство 14 и четыре блока усилителей мощности 16₁-16₄, а с помощью панели подключения к ВМСПД подключаются 4 антенно-фидерных тракта с передающими антеннами. При этом на панели подключения имеются розетки для подключения линий управления согласующими устройствами 20 по интерфейсу RS-485.

Для обеспечения сложения мощностей блоков усилителей мощности 16₁-16₄ в разных сочетаниях в ВМСПД введен блок сложения и коммутации 17, состоящий из платы микроконтроллера 18, трех блоков сложения мощностей 19 и девяти переключателей (фиг. 1). Блок сложения и коммутации 17 предназначен для обеспечения взаимной электрической развязки подключенных к его входам блоков усилителей мощности 16₁-16₄ и сложения выходных мощностей 4-х блоков усилителей мощности номинальной мощностью 500 Вт, в одной антенне, либо сложения мощностей одной или двух пар блоков усилителей мощности, соответственно, в одной или двух антеннах, а также обеспечения режима автономной работы каждого из 4-х блоков усилителей мощности на свою антенну или общую антенну.

В блоке сложения и коммутации обеспечиваются следующие варианты коммутации входных и выходных ВЧ сигналов:

- 4-х канальная работа (коммутация Входа 1 на Выход 1, Входа 2 на Выход 2, Входа 3 на Выход 3, Входа 4 на Выход 4);

- 3-х канальная работа (коммутация Входов 1 и 2 к Выходу 2, коммутация Входа 3 к Выходу 3 и Входа 4 к Выходу 4);

- 3-х канальная работа (коммутация Входов 3 и 4 к Выходу 3, коммутация Входа 1 к Выходу 1 и Входа 2 к Выходу 2);

- 2-х канальная работа (коммутация Входов 1 и 2 к Выходу 2, а Входов 3 и 4 к Выходу 3);

- одноканальная работа (коммутация Входов 1, 2, 3 и 4 к Выходу 4).

Общее количество вариантов различных коммутаций составляет 14.

Максимальная номинальная выходная мощность блока сложения и коммутации при работе четырех блоков усилителей мощности в одном канале на 3-ем выходе - 2000 Вт. К данному выходу должна быть подключена антенна, вмещающая такую мощность.

Система управления, контроля, отображения состояния и информационного взаимодействия ВМСПД, как заявленная вторая сторона изобретения, имеет многоуровневую структуру построения.

Для обеспечения управления, контроля и отображения состояния в состав ВМСПД введен блок управления 5 (фиг. 1), содержащий ЭВМ 8 с комплектами дисплея и сенсорного экрана 10, на основе которых реализован пульт местного управления 9.

Дистанционное управление ВМСПД от АКС реализовано на основе использования цифровых стыков взаимодействия по основному ДУ1 и резервному ДУ2 интерфейсам Ethernet через ЭВМ 8, для чего было разработано специальное программное обеспечение и протокол информационно-технического сопряжения ВМСПД с системой дистанционного управления (СДУ).

Дистанционное управление от АКС по стыку Ethernet позволяет обеспечить:

- управление ВМСПД (установка параметров каналов, изменение режимов работы и другие установки);

- управление МЦРПУ (установка в трактах частоты, классов излучения и другие установки);

- передачу демодулированной информации от МЦРПУ в АКС;

- передачу от АКС в изделие речевой и телеграфной информации, предназначенной для передачи в эфир;

- передачу файлов из АКС в ВМСПД для последующей передачи в эфир;

- передачу от ВМСПД в АКС принятых из эфира файлов.

ЭВМ 8, ПМУ 9 и СДУ составляют первый уровень системы управления, контроля, отображения состояния и информационного взаимодействия ВМСПД.

Для организации второго уровня системы управления, контроля, отображения состояния и информационного взаимодействия ВМСПД в блок управления 5 введены сетевые коммутаторы 6₁ и 6₂ и 5 модулей сопряжения 13₁-13₅. На этом уровне обеспечение информационного, управляющего и контролирующего взаимодействия организовано через сетевые коммутаторы 6₁ и 6₂ по интерфейсу Ethernet между ЭВМ 8 с одной стороны и многоканальным цифровым радиоприемным устройством 1, модулями обработки 7₁-7₄ и модулями сопряжения 13₁-13₅ с другой стороны.

На следующем уровне управление и информационное взаимодействие организовано по цифровым интерфейсам RS-485 и аналоговым связям. Для управления и контроля во всех блоках ВМСПД имеются контроллеры, к которым подключены цифровые интерфейсы RS-485, RS-232, CAN, а также различные датчики и управляемые элементы для контроля и управления.

4 модуля сопряжения 13₁-13₄ в соответствии с полученными через сетевые коммутаторы 6₁ и 6₂ по интерфейсу Ethernet от ЭВМ 8 командами обеспечивают с помощью микроконтроллеров управление и контроль работы по интерфейсам RS-485 блоками усилителей мощности 16₁-16₄ (фиг. 1). Пятый модуль сопряжения 13₅ обеспечивает с помощью микроконтроллеров управление и контроль работоспособности блока сложения и коммутации 17 с помощью платы микроконтроллера 18 в соответствии с полученными командами через сетевые коммутаторы 6₁ и 6₂ по интерфейсу Ethernet от ЭВМ 8 при дистанционном управлении от АКС и при местном управлении от пульта местного управления 9 по интерфейсу RS-485.

Для информационного взаимодействия модули сопряжения 13₁-13₅ с целью обеспечения работы ВМСПД в радиоприемных и радиопередающих трактах выполняют следующие функции (фиг. 1):

- преобразование в модулях сопряжения 13₁-13₄ ТЛФ и ТЛГ информационных цифровых сигналов, полученных от АКС через ЭВМ 8 и сетевые коммутаторы 6₁ и 6₂ в аналоговые ТЛФ и ТЛГ информационные сигналы и их передачу в четырехтрактовое возбудительное устройство 14;

- преобразование в модуле сопряжения 13₅ ТЛФ и ТЛГ информационных цифровых сигналов, полученных от МЦРПУ 1 через ЭВМ 8 и сетевые коммутаторы 6₁ и 6₂ в аналоговые ТЛФ и ТЛГ информационные сигналы и их передачу на головные телефоны или встроенный динамик ПМУ 9 через плату микроконтроллеров с УНЧ 12;

- преобразование ТЛФ и ТЛГ информационных аналоговых сигналов в модуле сопряжения 13₅, полученных с ПМУ 9 от микротелефонной гарнитуры, ключа или клавиатуры через плату микроконтроллеров с УНЧ 12 в цифровой вид и передачу их через сетевой коммутатор 6₁ в зависимости от канала передачи, установленного на ПМУ 9 в один из 4-х модулей сопряжения 13₁ -13₄ с дальнейшим преобразованием цифровых сигналов в ТЛФ и ТЛГ информационные аналоговые и отправку их на возбудительное устройство 14;

- коммутацию телефонных информационных сигналов верхней боковой полосы в аналоговом виде, сформированных в модулях обработки 7₁-7₄, на четырех трактовое возбудительное устройство 14.

На этом же уровне информационного взаимодействия телефонные информационные сигналы нижней боковой полосы в аналоговом виде, сформированные в модулях обработки 7₁-7₄, подаются на четырех трактовое возбудительное устройство 14.

Далее, сформированные в четырех трактовом возбудительном устройстве 14 ВЧ сигналы подаются для усиления в блоки усилителей мощности 16₁-16₄, откуда усиленные ВЧ сигналы поступают через блок сложения и коммутации 17 в передающие антенны в соответствии с режимами сложения и коммутации, установленными оператором на пульте местного управления 9 или на автоматизированном рабочем месте АКС по управляющим сигналам от микроконтроллера 18, на который они приходят через модуль сопряжения 13₅ по стыку RS-485.

На следующем уровне системы управления и контроля по интерфейсам CAN и обратным токовым петлям через микроконтроллеры в блоках усиления мощности 16₁-16₄ осуществляется управление и контроль работы четырех трактового возбудительного устройства 14 с помощью платы микроконтроллера 15. Также по интерфейсам RS-485 через микроконтроллеры в блоках усиления мощности 16₁-16₄ осуществляется управление и контроль настройкой согласующих устройств 20 с помощью микроконтроллеров и датчиков, установленных в них.

Соответственно, сигналы контроля, сформированные с помощью различных датчиков и микроконтроллеров в блоках, модулях и на платах ВМСПД направляются по соответствующим уровням системы управления и контроля в обратном направлении в ЭВМ 8 и АКС.

В блоках усилителей мощности 16₁-16₄ на основе датчиков и микроконтроллеров реализована система цифровой регулировки усиления, которая «анализирует» информацию от датчиков электрического режима и параметров антенны на рабочей частоте и по результатам «анализа» формирует управляющий сигнал для регулировки усиления, по которому устанавливается оптимальный режим работы блоков усиления мощности на реальную нагрузку, определяемую параметрами передающей антенны и рассогласованием входа блока сложения и коммутации 17.

Для реализации третьей стороны изобретения, которая состоит в возможности обеспечения системой высокоскоростного асинхронного обмена массивами цифровых данных с одновременной работой от одного до восьми каналов приема и от одного до четырех каналов передачи в верхней и нижней боковых полосах в классе излучения J3E, в ВМСПД введены 4 модуля обработки 7₁-7₄ (фиг. 1), основные функции которых заключаются:

- при радиопередаче данных - в преобразовании информации, содержащейся в передаваемых файлах, которые хранятся в памяти ЭВМ 8, из цифровой формы в аналоговую форму, совместимую с входом возбудительного устройства 14;

- при радиоприеме данных - в преобразовании аналоговой информации полученной из эфира в цифровые данные и передачи их в ЭВМ 8 для формирования принятых файлов.

В модулях обработки 7₁-7₄ в качестве аналогового используется однотональный сигнал с последовательной модуляцией. Модуляционная скорость - 2800 символов/сек. Занимаемая полоса сигнала составляет 3,1 кГц (300-3400 кГц) при работе в режиме однополосной телефонии и 2×3,1 кГц при работе в режиме двухполосной телефонии. Для реализации различных скоростей (режимов) передачи данных применяется несколько видов сигнально-кодовых конструкций: фазовая модуляция с числом сигнальных точек 2, 4 и 8 (ФМ2, ФМ4, ФМ8) и квадратурная амплитудная модуляция с числом сигнальных точек 16, 32 и 64 (КАМ16, КАМ32, КАМ64). В комбинации с несколькими видами помехоустойчивого кодирования и различной символьной структурой, это позволяет реализовать следующие скорости передачи данных: от 1200 до 9600 бит/сек (с шагом 1200 бит/сек). Таким образом, общая суммарная максимальная скорость передачи с избыточной информацией (кодирование, перемежение) в четырех каналах в верхней и нижней боковых полосах может достигать 76800 бит/сек.

В сочетании с технологией цифровой обработки сигнала в алгоритмах работы модулей обработки применяются перемежение, блочное и сверточное кодирование для борьбы с искажениями, вносимыми ионосферным каналом из-за специфики распространения радиосигнала на коротких волнах. При этом обеспечивается полная кодонезависимость.

В каждом модуле обработки реализован алгоритм автоматического вхождения в связь, оценки качества радиоканала и выбора оптимальных частот для передачи и приема.

Предназначенный для передачи файл делится в ЭВМ 8 (фиг. 1) на пакеты и далее через сетевой коммутатор 6₂ пакеты поступают в модули обработки 7₁-7₄ для формирования аналоговых сигналов, их кодирования и модулирования. Сформированные низкочастотные сигналы однополосной телефонии (от 1 до 8, в зависимости от установок произведенных оператором на пульте местного управления 9 или на АРМ АКС) подаются на возбудительное устройство 14. Причем, сигналы нижней боковой полосы подаются напрямую от модулей обработки 7₁-7₄ на возбудительное устройство 14, а сигналы верхней боковой полосы от модулей обработки на возбудительное устройство коммутируются через модули сопряжения 13¹-13₄ по тем же линиям, которые используются модулями сопряжения для работы в традиционных каналах, когда на возбудительное устройство подаются аналоговые телефонные однополосные сигналы, сформированные в модулях сопряжения 13₁-13₄ после их получения от АКС и цифро-аналогового преобразования. Далее сформированные высокочастотные сигналы из возбудительного устройства 14 поступают для усиления в блоки усиления мощности 16₁-16₄ и усиленные сигналы через блок сложения и коммутации 17 поступают для излучения в передающие антенны.

Передача или прием цифровых данных с помощью модулей обработки осуществляется в режиме симплекса или полудуплекса, соответственно на разных частотах или на одной частоте. Сколько задействовано для передачи цифровых данных однополосных телефонных каналов (от 1 до 8), столько же каналов автоматически включается и на прием для обеспечения квитанционного обмена служебной информацией, после чего производится их настройка на требуемые частоты. Остальные параметры трактов радиоприема устанавливаются автоматически такие же, как и на передачу.

После установления радиосвязи между передающей и приемной стороной в каждом назначенном радиоканале передачи цифровых данных поочередно передаются пакеты информации, сформированные в ЭВМ 8. После передачи каждого пакета, от приемной стороны должна поступить квитанция о приеме пакета. Тогда передается следующий пакет данных, пока не будет передан весь файл и сформирован в ЭВМ 8 на приемной стороне, о чем на передающую сторону поступает квитанция. После этого на передающей стороне ЭВМ 8 организует передачу следующего файла, стоящего в очереди в соответствии с приоритетом, до тех пор, пока не будут переданы все файлы.

На приемной стороне оцифрованные данные от МЦРПУ 1 поступают через сетевой коммутатор 6₂ в ЭВМ 8, где по определенным признакам распределяются и передаются в соответствующие модули обработки 7₁-7₄ через сетевой коммутатор 6₂. В модулях обработки оцифрованные МЦРПУ 1 сигналы преобразуются в аналоговые информационные ТЛФ сигналы, после чего демодулируются и декодируются и в пакетном виде передаются в ЭВМ 8, где из пакетов формируются файлы.

Для ускорения передачи пакетов цифровых данных, в ЭВМ 8 постоянно производится «анализ» скоростей работы радиоканалов передачи и на основе этого производится адаптация по использованию частотного ресурса, мощностей работы радиопередающих трактов и применяется алгоритм динамического перераспределения пакетов.

Суть данного алгоритма заключается в следующем (фиг. 2). Суммарная скорость V_Σ передачи данных в идеальной системе без перераспределения потоков информации равна скорости самого медленного из каналов V_min, умноженной на число каналов N:

Суммарная скорость V_Σ передачи данных в идеальной системе с перераспределением потоков информации равна сумме скоростей всех каналов (фиг. 2):

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют в известных источниках информации, что указывает на соответствие заявленного способа условию патентоспособности «новизна».

Источники информации

1. Патент на полезную модель RU 120299 U1 «Передающая система КВ диапазона», ОАО «ОНИИП», 2012.

2. Патент на полезную модель RU 141242 U1 «Радиопередающая система КВ диапазона», ОАО «ОНИИП», 2014.

3. Патент на полезную модель RU 200677 U1 «Универсальный коротковолновый приемопередатчик», ОАО «ЦНПО «Ленинец», 2020.

Высокоскоростная многоканальная система передачи данных KB-диапазона, содержащая последовательно соединенные антенну, радиоприемное устройство, блок управления с пультом местного управления, блок возбудительного устройства, выходы которого соединены с блоками усилителей мощности, и блок сложения и коммутации, отличающаяся тем, что радиоприемное устройство выполнено в виде многоканального цифрового радиоприемного устройства, включающего модуль интерфейса входного, высокочастотный выход которого через модуль аналого-цифрового преобразователя по двунаправленной линии соединен с модулем цифрового интерфейса связи, к которому для управления и контроля подключен двунаправленной линией модуль интерфейса входного, а блок управления выполнен в виде соединенных между собой по сети Ethernet двух сетевых коммутаторов, к первому из которых подключены пять модулей сопряжения, а ко второму - многоканальное цифровое радиоприемное устройство через модуль цифрового интерфейса связи, выходы второго сетевого коммутатора соединены с блоком из четырех модулей обработки, и ЭВМ, которая по сети Ethernet подключена по основной и резервной линиям дистанционного управления к автоматизированному рабочему месту автоматизированного комплекса связи, включающей LCD-экран с сенсорной панелью и USB-интерфейс, которые выведены на переднюю панель пульта местного управления, в состав которого входит плата микроконтроллера с усилителем низкой частоты, к которой подключены встроенный громкоговоритель, микротелефонная гарнитура или телеграфный ключ, а также клавиатура, используемая как датчик кода Морзе при работе с пульта местного управления в открытом телеграфном режиме, при этом плата микроконтроллера с усилителем низкой частоты соединена с пятым модулем сопряжения, который для управления и контроля связан по интерфейсу RS-485 с платами микроконтроллеров пульта местного управления и блока сложения и коммутации, а четыре модуля обработки восьми аналоговых телефонных линий соединены с четырехтрактовым возбудительным устройством, причем четыре из них коммутируются через четыре модуля сопряжения, которые посредством четырех аналоговых телеграфных линий соединены с возбудительным устройством, выходы которого по четырем высокочастотным линиям соединены с входами четырех блоков усилителей мощности, которые соединены по интерфейсам RS-485 с четырьмя модулями сопряжения и по интерфейсу CAN с платой микроконтроллера возбудительного устройства, причем каждый блок усилителей мощности включает интерфейс RS-485 для управления и контроля согласующими устройствами, а высокочастотные выходы блоков усилителей мощности подключены к входам четырех переключателей блока сложения и коммутации, соединенным с передающими антеннами через согласующие устройства и блоки сложения мощностей.