способ передачи информации

Формула изобретения

Способ передачи информации, основанный на разделении каналов связи по частоте, при котором для каждого канала связи выделяют полосу частот f, в которой передают аналоговую речевую информацию с использованием узкополосного частотного метода модуляции, отличающийся тем, что в заданной полосе частот f в каждом частотном канале одновременно с узкополосным речевым сигналом передают низкоскоростную цифровую информацию, сигнал которой формируют за счет фазовой манипуляции входного цифрового сигнала по псевдослучайному закону, несущую частоту сформированного фазоманипулированного цифрового сигнала выбирают равной средней частоте спектра узкополосного речевого сигнала, а тактовую частоту его F_т выбирают в соответствии с соотношением F_т= f/2, при этом оба сигнала, узкополосный речевой и фазоманипулированный цифровой, суммируют и обрабатывают в общих линейных трактах передачи и приема, а при приеме осуществляют раздельную демодуляцию сигналов, при этом демодуляцию фазоманипулированного цифрового сигнала выполняют после его корреляционной обработки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области радиотехники и может найти применение в системах связи тактических звеньев управления.

Известен способ передачи информации в радиосетях, основанный на использовании абонентами сети общей полосы частот и кодовом разделении каналов, реализованный в системе связи "Qualcomm" (USA, "Qualcomm", may, 1992 г. ), а также способ сотовой телефонной связи, основанный на использовании сигналов с расширенным спектром для организации речевой связи между подвижными и стационарными телефонными станциями, описанный в патенте ЕВП 0484918 Н 04 В 7/26.

Недостатком приведенных способов является большой уровень взаимных помех при большом динамическом диапазоне уровней сигналов абонентов, а также сложность аппаратурной реализации.

Известен способ временного разделения каналов передачи, используемый в "Общеевропейской цифровой сотовой системе связи" (GSM), описанный в статье Громакова Ю. А. и Журавлева В.И. "Формирование и обработка сигналов в системах связи с подвижными объектами (журнал "Экспресс-информация", серия "Передача информации" под ред. Бенедиктова М.Д., Москва, 1994 г., 28, недостатком которого является низкая помехоустойчивость и скрытность передаваемых сообщений.

Известен способ разделения каналов связи по частоте, описанный в монографии Ратынского М. В. "Основы сотовой связи" под ред. Зимина Д.Е., Москва, "Радио и связь", 2000 г., стр.69.

Данный способ основан на выделении каждому пользователю своей полосы частот f (частотного канала) и передаче по каждому выделенному каналу аналоговой информации.

Недостатком данного способа является низкая помехоустойчивость и скрытность передаваемых сообщений.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ передачи информации в радиосетях с однотипными радиостанциями, описанный в техническом описании на радиостанцию Р-159 ("Радиостанция Р-159. Техническое описание и инструкция по эксплуатации").

Способ-прототип основан на частотном разделении каналов, при котором при передаче аналоговым речевым сигналом модулируют гармоническое колебание, модулированный узкополосный сигнал после преобразования и усиления на промежуточных и выходной частотах излучают в выделенной для каждого канала полосе частот f, при приеме после фильтрации и усиления на входной и промежуточной частотах осуществляют демодуляцию принятого сигнала.

Недостатком прототипа является низкая помехоустойчивость и скрытность передачи информации, а также малый объем передаваемых сообщений.

Указанный недостаток устраняется за счет того, что в способе передачи информации, основанном на разделении каналов связи по частоте, при котором для каждого канала связи выделяют полосу частот f, в которой передают аналоговую речевую информацию с использованием узкополосного частотного метода модуляции в единой полосе частот f, в каждом частотном канале одновременно с узкополосным речевым сигналом передают низкоскоростную цифровую информацию, сигнал которой формируют за счет ее фазовой манипуляции по псевдослучайному закону, несущую частоту сформированного фазоманипулированного цифрового сигнала выбирают равной средней частоте спектра узкополосного речевого сигнала, а тактовую частоту его F_т выбирают в соответствии с соотношением F_т= f/2, при этом оба сигнала, узкополосный речевой и широкополосный фазоманипулированный цифровой суммируют и обрабатывают в общих линейных трактах передачи и приема, а при приеме осуществляют раздельную демодуляцию сигналов. При этом демодуляцию широкополосного фазоманипулированного сигнала выполняют после его корреляционной обработки.

Предлагаемый способ основан на частотном разделении каналов при передаче информации в радиосетях с однотипными радиостанциями, при котором для каждого канала связи (радионаправления) выделяют полосу частот f, в которой одновременно с аналоговой речевой информацией, передаваемой с использованием узкололосного частотного метода модуляции в полосе f частотного канала передают низкоскоростную цифровую информацию сигнал которой формируют за счет фазовой манипуляции входного цифрового сигнала, причем несущую частоту сформированного фазоманипулированного цифрового сигнала выбирают равной средней частоте спектра узкополосного сигнала, модулированного по частоте аналоговой речевой информацией.

Значение тактовой частоты (F_т) псевдослучайной последовательности, используемой при формировании и приеме широкополосного фазоманипулированного сигнала, выбирают равными F_т=f/2, при передаче и приеме обрабатывают фазоманипулированный цифровой и узкополосный речевой сигналы в общих линейных трактах, и раздельную их обработку осуществляют при демодуляции, при этом демодуляцию фазоманипулированного цифрового сигнала выполняют после его корреляционной обработки.

Предлагаемый способ основан на следующей последовательности действий над сигналом.

На передающем конце радиолинии одновременно с аналоговым речевым сообщением, передаваемым с использованием узкополосного (частотного) метода модуляции, формируют фазоманипулированный цифровой сигнал, которой формируют за счет фазовой манипуляции входного сигнала, который суммируют с узкополосным сигналом, а затем суммарный сигнал обрабатывают одновременно в линейных трактах передатчика и приемника.

При формировании фазоманипулированного цифрового сигнала, его несущую выбирают равной средней частоте спектра узкополосного сигнала, модулированного по частоте аналоговой речевой информацией.

Тактовую частоту фазоманипулированного цифрового (F_т) сигнала выбирают равной

F_т=F_м/2=f/2,

где F_м - ширина спектра узкополосного речевого сигнала.

Оба сигнала, широкополосный цифровой и узкополосный речевой, ширина спектра которых одинакова и равна f, усиливают одновременно при передаче и приеме на промежуточных выходных и входных частотах их раздельную обработку осуществляют при их модуляции и демодуляции, которую для фазоманипулированного цифрового сигнала выполняют после его корреляционной обработки.

Пример аппаратурной реализации предлагаемого способа приведен на чертеже, где обозначено:

1 - микрофонный усилитель;

2 - частотный модулятор;

3 - сумматор;

4 - возбудитель;

5 - усилитель мощности;

6 - передающая антенна;

7 - первый синтезатор частот;

8 - формирователь широкополосного фазоманипулированного сигнала;

9 - приемная антенна;

10 - усилитель высокой частоты;

11 - тракт промежуточных частот;

12 - частотный дискриминатор;

13 - приемник широкополосного фазоманипулированного сигнала;

14 - второй синтезатор частот.

Предлагаемое устройство содержит первый синтезатор частот 7, а также последовательно соединенные микрофонный усилитель 1 и частотный модулятор 2, выход которого присоединен к первому входу сумматора 3, выход которого соединен к последовательно соединенным возбудителю 4, усилителю мощности 5 и передающей антенне 6, первый выход первого синтезатора частот 7 присоединен к опорному входу частотного модулятора 2, а второй и третий выходы синтезатора частот 7 присоединены ко второму и третьему опорным входам возбудителя 4 соответственно; входы микрофонного усилителя 1 и формирователя фазоманипулированного цифрового сигнала 8 являются первым и вторым входами устройства, причем выход блока 8 присоединен ко второму входу сумматора 3; приемная антенна 9 через усилитель высокой частоты 10 присоединен к первому, сигнальному входу тракта промежуточной частоты 11, второй и третий опорные входы которого соединены с первым и вторым выходами синтезатора частот 14 соответственно, а выход тракта промежуточной частоты 11 соединен со входом частотного дискриминатора 12 и входом приемника фазоманипулированного цифрового сигнала 13, выходы которых являются выходами устройства.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом.

На передающем конце радиолинии на первый вход передатчика подается речевой сигнал, который после усиления в блоке 1 подается на блок 2, где модулирует по частоте гармоническое колебание, поступающее с выхода блока 7 на опорный вход блока 2. Сформированный узкополосный речевой сигнал, имеющий ширину спектра (F_чм), равную выделенной для данного канала полосе f, с выхода блока 2 подается на первый вход блока 3.

На второй вход передающей части устройства подается цифровой сигнал, который поступает на вход блока 8, где формируется фазоманипулированный цифровой сигнал, несущая частота которого (f_н) выбирается равной средней частоте f_о узкополосного речевого сигнала, а тактовая частота f_т, используемая при формировании фазоманипулированного цифрового сигнала, выбирается в соответствии с соотношением

F_т=F_чм/2=f/2,

фазоманипулированный цифровой сигнал с выхода блока 8 подаем на второй вход блока 3, где он суммируется с узкополосным речевым сигналом, поступающим на первый вход блока 3 с выхода блока 2. Суммарнный сигнал подаем на первый сигнальный вход блока 4, на второй и третий опорные входы которого подаются гармонические колебания со второго и третьего выходов блока 7 соответственно, обеспечивающие преобразование суммарного сигнала на промежуточную и выходную частота. С выхода блока 4 суммарной сигнал через блок 5, где он усиливается по мощности, поступает на передающую антенну 6.

На приемном конце радиолинии высокочастотный суммарный сигнал с выхода приемной антенны 9 подается на блок 10, где он фильтруется и усиливается. С выхода блока 10 суммарный сигнал подается на первый, сигнальный вход блока 11, на второй и третий опорным входы которого подаются гармонические колебания от блока 14.

В блоке 11 осуществляется преобразование сигнала сначала на первую, а затем на вторую промежуточные частоты, при этом на каждой из промежуточных частот производится усиление и фильтрация сигнала.

С выхода блока 11 сигнал, представляющий собой смесь фазоманипулированного цифрового и узкополосного речевого сигналов подается на входы блоков 12 и 13.

В блоке 12 выделяется аналоговая речевая информация, при этом фазоманипулированный цифровой сигнал не оказывает мешающего влияния на блок 12, так как блок 12 реагирует только на частоту.

Узкополосный речевой сигнал подавляется в блоке 13 в Б раз, то есть его влиянием на прием информации в блоке 13 можно пренебречь.

В блоке 13 осуществляется вхождение в синхронизм с фазоманипулированным цифровым сигналом, его корреляционная обработка и демодуляция. При этом в приемнике 13 за счет корреляционной обработки обеспечивается подавление узкополосного речевого сигнала в Б раз, где Б - база фазоманипулированного цифрового сигнала, за счет чего практически исключается влияние речевого сигнала на прием цифрового сигнала.

Блоки 8 и 13 представляют собой типовые передатчик и приемник фазоманипулированных цифровых сигналов и могут быть выполнены, например, так, как это сделано в а.с. 300946 Н 03 С 3/40.

Способ-прототип основана частотном разделении каналов, когда каждой радиолинии выделяется своя полоса частот f, в которой передается аналоговая речевая информация с использованием узкополосного (частотного) метода модуляции, при этом не обеспечивается скрытность и помехоустойчивость передачи сообщений.

Предлагаемый способ обеспечивает одновременную передачу аналоговой и цифровой информации в выделенной для данного канала полосе частот f, при этом цифровая информация передается сигналом, который формируется за счет фазовой манипуляции входного цифрового сигнала, помехоустойчивость и скрытность которого определяется его базой (Б), которая в данном случае определяется соотношением Б= f/F_ц, где F_ц - ширина спектра передаваемого цифрового сигнала, определяемая скоростью передачи информации.

Чем ниже скорость передаваемой цифровой информации, тем больше Б.

Пусть f=10 кГц, F_ц=10 Гц, тогда Б=1000.

Таким образом предлагаемый способ обеспечивает увеличение объема передаваемой информации и возможность помехоустойчивой и скрытной передачи сообщений в соответствии с реализуемой базой фазоманипулированного цифрового сигнала.

Кроме того, одновременная передача узкополосного речевого сигнала и фазоманипулированного цифрового сигнала обеспечивает маскирование речевых сообщений.