Патент на изобретение №2224375
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СИСТЕМА ПРИЕМА, ДЕМОДУЛЯЦИИ И ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ I-IV УРОВНЕЙ ИЕРАРХИЧЕСКОГО УПЛОТНЕНИЯ
(57) Реферат: Изобретение относится к области радиотехники и цифровой техники и может быть использовано в средствах связи для приема, демодуляции и обработки широкого класса сигналов на скоростях передачи информации до 270 Мбит/с. Предлагаемая система содержит последовательно соединенные антенну с приводом и системой наведения, фильтр приема, малошумящий усилитель, предварительный усилитель высокой частоты, делитель мощности; k радиоприемных устройств (k – преобразование аналоговых сигналов в цифровую форму (ИКМ, дельта-модуляция); – поэтапное формирование групповых потоков с использованием выравнивания скоростей (положительный, отрицательный, двухсторонний стаффинг); – формирование кадров, суперкадров, сверхкадров с введением в их состав сосредоточенных или рассредоточенных синхропризнаков различной разрядности; – аддитивное или мультипликативное скремблирование; – использование систематических и несистематических сверточных кодов; – дифференциальное кодирование; – перемежение (интерливинг); – использование кодов Рида-Соломона; – использование фазовой модуляции различной кратности (2ФМ, 4ФМ, 4ФМС, 8ФМ, 16КАМ, 32КАМ, 64КАМ); – использование различных манипуляционных кодов. В каждой системе связи могут использоваться различные преобразования сигналов, отдельные преобразования могут отсутствовать. Это привело к многообразию систем связи с использованием различных рекомендаций МККТТ, таких как G751-753, G707, G732-G739, G763, G766, G746, IESS-309, IESS-308, G742-G747, G711, G726, G721, ДТХ240, NCM 501 и др. Как правило, каждая система связи использует определенную последовательность преобразований на передающей стороне и обратную последовательность преобразований на приемной стороне. Поэтому под каждую систему связи разрабатывается и изготавливается конкретная аппаратура, использующая конкретные схемно-технические решения. Систему приема, демодуляции и обработки можно разделить на подсистему электромагнитного доступа (антенны, малошумящие усилители (МШУ), преобразователи, радиоприемные устройства (РПУ), делители мощности) и на подсистему информационного доступа (демодуляторы, помехоустойчивые декодеры, дескремблеры, дифференциальные декодеры, демультиплексоры, канальные демодуляторы). Подсистема электромагнитного доступа наиболее консервативна и наименее подвержена изменениям, а подсистема информационного доступа постоянно усовершенствуется как по видам преобразований, так и по структуре преобразований. Система приема, демодуляции и обработки [1, стр.83], принятая за прототип, как правило, содержит в своем составе последовательно соединенные антенну с приводом, фильтр приема, МШУ, предварительный усилитель высокой частоты (УВЧ), делитель мощности, набор n радиоприемных устройств (РПУ), коммутатор по промежуточной частоте и n канальных модемов, каждый из которых содержит демодулирующее устройство [1, стр.180-192] и набор демультиплексоров I-IV уровня с блоками асихронного сопряжения [2, стр.57]. Недостатком такой системы является ее детерминированность, т.е. возможность приема, демодуляции и обработки только тех сигналов, которые используются в данной системе связи, и невозможность работы с сигналами других систем связи, а также избыточность РПУ, т.к. на каждый сигнал задействуется одно РПУ с оптимальной фильтрацией и одно демодулирующее устройство. Целью изобретения было создание многофункциональной системы приема, демодуляции и обработки сигналов I-IV уровня иерархического уплотнения на скорости передачи информации до 270 Мбит/с с возможностью работы с широким классом сигналов, возможностью адаптации программными методами к изменяющейся сигнальной среде, а также сокращение состава устройств системы. Для достижения указанной цели предлагается система приема, демодуляции и обработки сигналов I-IV уровней иерархии, содержащая последовательно соединенные антенну с приводом и системой наведения, фильтр приема, МШУ, предварительный УВЧ, делитель мощности, набор к-РПУ, коммутатор по промежуточной частоте и n-канальных модемов, каждый из которых содержит демодулирующее устройство, обеспечивающее настройку на сигнал в полосе 72 МГц и цифровую фильтрацию, коррекцию амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) и группового времени запаздывания (ГВЗ) и набор демультиплексоров IV-I уровня иерархического уплотнения, на оперативных запоминающих устройствах (ОЗУ), с блоками асинхронного сопряжения, в которую дополнительно введена персональная электронно-вычислительная машина (ПЭВМ) с монитором и клавиатурой, выходы которой подключены к управляющим входам всех входящих в систему устройств. Вместо n радиоприемных устройств (как в прототипе) с фильтрацией и коррекцией АЧХ и ГВЗ по каждому сигналу включено К радиоприемных устройств (К 70 Мбит/с в подканале)Предлагаемое построение системы обеспечивает: – обзор панорамы контролируемых сигналов на мониторе ПЭВМ; – настройку системы на любой сигнал в диапазоне контролируемых частот; – демодуляцию, помехоустойчивое декодирование широкого класса сигналов за счет многофункциональности демодулирующего устройства; – демультиплексирование и выделение канальной информации различных систем уплотнения за счет использования ОЗУ; – сокращение количества РПУ за счет возможности перестройки демодулирующих устройств в полосе частот одного РПУ ( F=72 МГц). Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемой системы из литературы неизвестны, поэтому она соответствует критерию новизны и изобретательского уровня.
На фиг. 1 приведена укрупненная функциональная схема предлагаемой системы.
На фиг.2 приведена укрупненная функциональная схема демодулирующего устройства.
На фиг. 3 приведена укрупненная функциональная схема демультиплексоров I-III уровней.
На фиг.4 приведена укрупненная функциональная схема демультиплексора IV уровня.
Система содержит (фиг.1) последовательно соединенные антенну с приводом 1 и системой наведения, фильтр приема 2, МШУ 3, предварительный УВЧ 4, делитель мощности 5, набор k РПУ 61…6k, коммутатор по промежуточной частоте (ПЧ) 7, набор n демодулирующих устройств 81…8n, набор n демультиплексоров сигналов IV уровня уплотнения 91…9n, набор m демультиплексоров сигналов III уровня уплотнения 101…10m, набор l демультиплексоров II уровня 111,… 11l, набор р демультиплексоров I уровня уплотнения 121…12р и ПЭВМ 13 с клавиатурой 14 и монитором 15, выход которой подключен ко вторым входам всех входящих в систему устройств 1…12р. Выходы демультиплексоров 121…12р являются выходами системы.
Устройства подсистемы электромагнитного доступа (антенна 1 с приводом и системой наведения, фильтр приема 2, малошумящий усилитель 3, предварительный усилитель высокой частоты 4, делитель мощности 5, коммутатор по ПЧ 7) выполнены по типовым схемам, как в прототипе.
Устройства информационного доступа выполнены с учетом адаптации к изменяющейся внешней сигнальной среде.
РПУ 6 выполнен по типовой схеме с двойным преобразованием частоты, но с использованием только одного фильтра полосой 72 МГц.
Демодулирующее устройство 8 (фиг.2) выполнено по схеме Костаса [1, стр. 91] и содержит синфазный и квадратурный каналы демодуляции, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные фазовый детектор (ФД) 16, 17, ФНЧ 18, 19, АЦП 20, 21, цифровой цильтр 22, 23, цифровой корректор АЧХ и ГВЗ 24, 25, а также фазовращатель на 90o 26, выход которого подключен ко входу ФД 17, к другим входам ФД 16, 17 подключен выход входного усилителя 27, вход которого является входом ПЧ.
К выходам цифровых корректоров АЧХ и ГВЗ 24, 25 подключены первые и вторые входы помехоустойчивого декодера НСК 28, схемы восстановления несущей частоты 29, схемы восстановления тактовой частоты 30 и схемы АРУ 31, выход которой подключен ко второму входу усилителя 27. Выход схемы 29 через синтезатор восстановления несущей частоты 32 соединен со входами ФД 16 и фазовращателя 26, а выход схемы 30 – со входом синтезатора тактовой частоты 33, выход которого подключен к элементам 20, 21, 22, 23, 24, 25 и 28. Выходы декодера 28 подключены к последовательно соединенным дифференциальному декодеру 34 и дескремблеру 35, декодеру систематических сверточных кодов 36, деперемежителю 37, декодеру кодов Рида-Соломона 38, информационный выход и выход тактовой частоты которого являются выходами демодулирующего устройства.
Демультиплексоры III уровня 101…10m, II уровня 111…11l и I уровня 121. . . 12р (фиг.3) выполнены по способу обработки цифровых потоков [патент 2122291 от 20.11.98 г.] и содержат, как и в прототипе [2, стр.57], последовательно соединенные приемник синхросигнала 39, входы которого являются информационным входом и входом тактовой частоты демультиплексора, генераторное оборудование 40, блок асинхронного сопряжения 41 и канальный распределитель 42, второй вход которого соединен с информационным входом приемника 39. Однако генераторное оборудование 40 выполнено с использованием перепрограммируемых ОЗУ, в которые заносится модель обрабатываемого сигнала из памяти ПЭВМ 13 (фиг. 1) для селекции тактовыми импульсами из ОЗУ сигналов составляющих цифровых потоков (служебные биты, биты компонентных потоков, биты команд стаффинга, биты стаффинга, биты синхросигнала). Выходы блока 41 являются выходами информации 1-го компонентного потока и сопровождающей тактовой частоты, а выходы блока 40 являются выходами служебных бит, компонентных потоков и команд стаффинга системы.
Демультиплексоры IV уровня 91. . .9n (фиг.4) выполнены аналогично демультиплексорам I-III уровней, но для обеспечения быстродействия до 270 МГц обработка ведется по 4-м каналам и скоростью 70 МГц в каждом канале.
Каждый демультиплексор содержит последовательно соединенные приемник синхросигнала 43 на 4 информационных входа, генераторное оборудование 44, блоки асинхронного сопряжения 451…45ч и канальный распределитель 46 на 4-е направления, входы которого соединены со входами приемника синхросигнала 43. Выходы канального распределителя 46 подключены ко вторым входам соответствующих блоков асинхронного сопряжения 451…45ч, выходы которых подключены к объединителю потоков 47.
Система работает следующим образом.
Принимаемый антеной 1 сигнал проходит через фильтр приема 2 и МШУ 3. Далее усиливается в предварительном УВЧ 4 и через делитель мощности 5 поступает на входы к РПУ 61…6k (k– обзор панорамы контролируемых сигналов на экране монитора; – настройка каждого канала системы на любой сигнал в диапазоне контролируемых частот; – демодуляция и декодирование широкого класса сигналов за счет многофункциональности демодулирующего устройства и устройств демультиплексирования; – демультиплексирование и выделение канальной информации сигналов различных систем уплотнения за счет использования перепрограммируемого ОЗУ; – сокращение количества РПУ с n до к РПУ с приемом и фильтрацией сигнала полосой 72 МГц, за счет возможности настройки демодулятора на любой сигнал в полосе 72 МГц; – сокращен состав системы, уменьшены вес и габариты, повышена надежность системы; – возможность оперативной настройки на любой сигнал в любой системе связи за счет многообразия функций в каждом из входящих в систему устройств; – возможность адаптации системы к изменяющейся сигнальной среде программными средствами. Система обработки одновременно двух сигналов (за исключением антенны, фильтров приема, малошумящего усилителя и предварительного усилителя высокой частоты) выполнена в конструктиве Евроблок (21-слойный крейт) и работает под управлением ПЭВМ типа Pentium (внешней или встроенной в крейт). Система изготовлена, испытана с положительными результатами. Литература 1. Дж.Спилкор. Цифровая спутниковая связь, М.: Связь, 1979 г. 2. Л.С.Левин, М.А.Плоткин. Цифровые системы передачи информации, М.: Радио и связь, 1982 г. Формула изобретения 1. Многофункциональная система приема, демодуляции и обработки сигналов I-IV уровней иерархического уплотнения, содержащая последовательно соединенные антенну с приводом и системой наведения, фильтр приема, малошумящий усилитель, предварительный усилитель высокой частоты, делитель мощности, а также К-радиоприемных устройств и коммутатор по промежуточной частоте, отличающаяся тем, что в ее состав введена персональная электронно-вычислительная машина (ПЭВМ) с монитором и клавиатурой, выходы которой подключены к управляющим входам всех входящих в систему устройств, а сигнал с предварительного усилителя через делитель мощности поступает на входы К-радиоприемных устройств, далее на коммутатор по промежуточной частоте и с него на n демодулирующих устройств, цифровые потоки с демодулирующих устройств поступают на n-демультиплексоров IV уровня иерархического уплотнения, в каждом из которых происходит выделение цифровых потоков III-го уровня, которые поступают на демультиплексоры III-го уровня иерархического уплотнения, где происходит выделение цифровых потоков II-го уровня, которые поступают на демультиплексоры II-го уровня иерархического уплотнения, где происходит выделение цифровых потоков I-го уровня, которые поступаю на демультиплексоры I-го уровня иерархического уплотнения, в которых происходит выделение канальной информации, количество радиоприемных устройств, демодулирующих устройств и демультиплексоров I-IV уровней иерархического уплотнения выбирается с учетом возможности адаптации системы программными методами к изменяющейся сигнальной среде, при этом K РИСУНКИ
PC4A – Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение
(73) Патентообладатель(и):
(73) Патентообладатель:
(73) Патентообладатель:
Дата и номер государственной регистрации перехода исключительного права: 22.10.2009 № РД0055994
Извещение опубликовано: 10.12.2009 БИ: 34/2009
|
||||||||||||||||||||||||||

70 Мбит/с в подканале)
F=72 МГц). Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемой системы из литературы неизвестны, поэтому она соответствует критерию новизны и изобретательского уровня.
На фиг. 1 приведена укрупненная функциональная схема предлагаемой системы.
На фиг.2 приведена укрупненная функциональная схема демодулирующего устройства.
На фиг. 3 приведена укрупненная функциональная схема демультиплексоров I-III уровней.
На фиг.4 приведена укрупненная функциональная схема демультиплексора IV уровня.
Система содержит (фиг.1) последовательно соединенные антенну с приводом 1 и системой наведения, фильтр приема 2, МШУ 3, предварительный УВЧ 4, делитель мощности 5, набор k РПУ 61…6k, коммутатор по промежуточной частоте (ПЧ) 7, набор n демодулирующих устройств 81…8n, набор n демультиплексоров сигналов IV уровня уплотнения 91…9n, набор m демультиплексоров сигналов III уровня уплотнения 101…10m, набор l демультиплексоров II уровня 111,… 11l, набор р демультиплексоров I уровня уплотнения 121…12р и ПЭВМ 13 с клавиатурой 14 и монитором 15, выход которой подключен ко вторым входам всех входящих в систему устройств 1…12р. Выходы демультиплексоров 121…12р являются выходами системы.
Устройства подсистемы электромагнитного доступа (антенна 1 с приводом и системой наведения, фильтр приема 2, малошумящий усилитель 3, предварительный усилитель высокой частоты 4, делитель мощности 5, коммутатор по ПЧ 7) выполнены по типовым схемам, как в прототипе.
Устройства информационного доступа выполнены с учетом адаптации к изменяющейся внешней сигнальной среде.
РПУ 6 выполнен по типовой схеме с двойным преобразованием частоты, но с использованием только одного фильтра полосой 72 МГц.
Демодулирующее устройство 8 (фиг.2) выполнено по схеме Костаса [1, стр. 91] и содержит синфазный и квадратурный каналы демодуляции, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные фазовый детектор (ФД) 16, 17, ФНЧ 18, 19, АЦП 20, 21, цифровой цильтр 22, 23, цифровой корректор АЧХ и ГВЗ 24, 25, а также фазовращатель на 90o 26, выход которого подключен ко входу ФД 17, к другим входам ФД 16, 17 подключен выход входного усилителя 27, вход которого является входом ПЧ.
К выходам цифровых корректоров АЧХ и ГВЗ 24, 25 подключены первые и вторые входы помехоустойчивого декодера НСК 28, схемы восстановления несущей частоты 29, схемы восстановления тактовой частоты 30 и схемы АРУ 31, выход которой подключен ко второму входу усилителя 27. Выход схемы 29 через синтезатор восстановления несущей частоты 32 соединен со входами ФД 16 и фазовращателя 26, а выход схемы 30 – со входом синтезатора тактовой частоты 33, выход которого подключен к элементам 20, 21, 22, 23, 24, 25 и 28. Выходы декодера 28 подключены к последовательно соединенным дифференциальному декодеру 34 и дескремблеру 35, декодеру систематических сверточных кодов 36, деперемежителю 37, декодеру кодов Рида-Соломона 38, информационный выход и выход тактовой частоты которого являются выходами демодулирующего устройства.
Демультиплексоры III уровня 101…10m, II уровня 111…11l и I уровня 121. . . 12р (фиг.3) выполнены по способу обработки цифровых потоков [патент 2122291 от 20.11.98 г.] и содержат, как и в прототипе [2, стр.57], последовательно соединенные приемник синхросигнала 39, входы которого являются информационным входом и входом тактовой частоты демультиплексора, генераторное оборудование 40, блок асинхронного сопряжения 41 и канальный распределитель 42, второй вход которого соединен с информационным входом приемника 39. Однако генераторное оборудование 40 выполнено с использованием перепрограммируемых ОЗУ, в которые заносится модель обрабатываемого сигнала из памяти ПЭВМ 13 (фиг. 1) для селекции тактовыми импульсами из ОЗУ сигналов составляющих цифровых потоков (служебные биты, биты компонентных потоков, биты команд стаффинга, биты стаффинга, биты синхросигнала). Выходы блока 41 являются выходами информации 1-го компонентного потока и сопровождающей тактовой частоты, а выходы блока 40 являются выходами служебных бит, компонентных потоков и команд стаффинга системы.
Демультиплексоры IV уровня 91. . .9n (фиг.4) выполнены аналогично демультиплексорам I-III уровней, но для обеспечения быстродействия до 270 МГц обработка ведется по 4-м каналам и скоростью