АППАРАТУРНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ МЕРЫ

Переход к цифровой связи в KB диапазоне

В начале 80-х годов в печати появились сообщения, свидетельствующие о возрождении интереса к цифровой KB радиосвязи [3, 4, 9—11). Этот интерес был вызван прежде всего тем, что в отличие от аналоговых сигналов цифровые сигналы позволяют значительно увеличить среднюю мощность передатчиков, а следовательно, повысить соотношение сигнал-помеха в точке приема, т. е. улучшить помехоустойчивость систем радиосвязи. Преимуществом цифровой радиосвязи является также отсутствие накоплений помех при ретрансляции в результате регенерации сигналов на линии связи, повышение надежности аппаратуры и возможность использования для обработки сигналов микропроцессорных устройств и ЭВМ. В то же время специалистами отмечаются ограниченные возможности применения цифровых методов передачи в KB диапазоне из-за специфических условий распространения радиоволн в этом диапазоне. Эта ограниченность проявляется прежде всего в предельно достижимых скоростях передачи дискретных сигналов, обусловленных многолучевостью и большим ослаблением энергии радиоволны на трассах радиосвязи. Так, прием телеграфных сигналов сопровождается краевыми искажениями единичного сигнала [9], что ограничивает максимально допустимую скорость телеграфирования, поскольку приводит к росту частости ошибок. При использовании одноканальной телеграфии с частотной или разностнофазовой манипуляцией скорость передачи обычно не превышает 150...200 Бод. Дальнейшее повышение скорости передачи может быть достигнуто либо соответствующим выбором частот, на которых исключено многолучевое распространение радиоволн, либо подавлением дополнительных лучей, либо использованием многочастотных модемов. В таких модемах информация передается в полосе стандартного телефонного канала на нескольких частотах с применением частотной или многократной фазовой или разностно-фазовой манипуляции. Последнее направление рассматривается специалистами как наиболее перспективное и достаточно хорошо разработанное. Так. в системе Kineplex используется 20 несущих с шагом 100 Гц и скоростью передачи 75 Бод на каждой несущей. Это позволяет обеспечить в полосе шириной 2 кГц общую скорость передачи информации 3 кбит/с. Лучшие результаты получены в системе Andeft. реализующей изменение разности фаз двух колебаний, передаваемых на разных несущих. При этом используется четырехкратная разностно-фазо-вая манипуляция с числом несущих, равным 66 (одна из них используется для синхронизации и одна — для передачи опорного колебания) и с интервалом между несущими 40 Гц. Для приема используется 62-канальный приемник, в каждом канале которого имеются корреляторы и фазовые детекторы.

Известно, что в обычных каналах тональной частоты для увеличения помехоустойчивости применяются устройства, использующие специальные коды, позволяющие не только обнаружить ошибки в принятых комбинациях, но и исправить их. Однако применение таких устройств в KB каналах из-за высокой вероятности появления ошибок большой кратности оказывается малоэффективным. Тем не менее применение специальных кодов в каналах с селективными за-мираниями приводит к достаточно хорошим результатам. Так, д [2) сообщается о применяемых в США KB модемах, которые могут обеспечить скорость передачи 3600 бит/с в канале с полосой 3 кГц с помощью 18 тонов. Причем 2400 бит/с используются для передачи оперативной информации. а 1200 бит/с — для обнаружения и коррекции ошибок. Здесь же сообщается, что в рамках выполнения программ “План НАТО по улучшению KB связи”, “Форма” и “Обзор сигнала-ИЬ предполагается значительно увеличить скорость передачи в цифровых KB каналах и довести ее до 16 кбит/с.

В [10] приводится Описание, технические характеристики и внешний вид системы Echotel (ФРГ), предназначенной для передачи цифровой информации в KB каналах.

Интенсивно ведутся также исследования по совершенствованию существующих систем радиосвязи путем введения цифровой обработки при приеме обычных сигналов. По мнению некоторых исследователей это в определенной степени способствует повышению качества KB радиосвязи. Широкое внедрение методов цифровой обработки сигналов (ЦОС) в системах связи обусловлено тем, что за счет изменения программы один и тот же процессор используется для выполнения различных функций по обработке принимаемого сигнала. При ЦОС снимается ограничение на виды обработки, свойственные аналоговой технике, и обеспечивается реализация любых формально описываемых преобразований сигналов. С помощью ЦОС могут быть осуществлены все известные в технике связи операции над сигналами: модуляция, демодуляция, генерация специальных функций, кодирование, декодирование, фильтрация, оценивание параметров и т. п. Считается, что повышение эффективности цифровой обработки сигналов предполагает объединение программного и схемотехнического подходов [12— 14]. При этом программный подход заключается в разработке новых алгоритмов обработки дискретных сигналов и реализуется в архитектуре вычислительных средств, а схемотехнический — в параметрах и архитектуре специализированных, заказных и полузаказных БИС. Создание специализированных ИС по обработке сигналов сделали возможным разработку цифровых приемников. В середине июня 1984 г. на 38-й ежегодной выставке, сопровождающей конференцию Ассоциации вооруженных сил по связи и электронному оборудованию, отделением Collins Defense Communication фирмы Rockwell International Corporation был представлен новый приемник HF-2050. Этот приемник является одним из первых, доведенных до стадии серийного производства, в котором используется цифровая обработка сигнала для выполнения функций демодуляции на промежуточной частоте и автоматической регулировки усиления. Частотный диапазон приемника 0,5-.30 МГц. Возможна предварительная установка 30 заранее подготовленных частот и, при необходимости. автоматическое сканирование по всем этим частотам или по их части. Время настройки менее 50 мс [14]. Классические для промежуточной частоты функции преобразования и фильтрации реализуются в зависимости от заказываемого варианта приемника четырьмя или пятью специализированными микропроцессорами. Операции выполняются над сигналами в цифровой форме, полученными в АЦП, преобразующего аналоговый сигнал в цифровую форму на промежуточной частоте 3 МГц со скоростью 12-10^е отсчет/с. После обработки цифровой сигнал превращается в аналоговый (звуковой) с помощью ЦАП, работающего с частотой преобразования 16-10³ отсчет/с. При этом блок ПЧ насчитывает 2000 компонент вместо 3500, входящих в состав сравнимого с ним по своим характеристикам полностью аналогового приемника, т. е. число комплектующих элементов сократилось более чем на 40 %. Это позволило уменьшить площадь плат и габаритные размеры приемника примерно на 30%. По утверждению представителей формы цифровые фильтры уменьшают временные искажения сигнала в 10 раз по сравнению с электромеханическими или кварцевыми фильтрами, на которых построены обычные приемники. Отмечается также, что возможность программной перестройки полосы пропускания фильтров может оказаться весьма важным преимуществом для военных линий радиосвязи, нуждающихся в средствах противодействия преднамеренным помехам.

Часть 2 >>