RU2230434C2 - Ground stations communication device - Google Patents

Abstract

FIELD: communications engineering; data exchange between base station and peripheral stations. SUBSTANCE: newly introduced in base station are control unit and recording unit, and installed between base station and peripheral stations are transmitting stations whose quantity depends on number of peripheral stations, each incorporating two modems interconnected by means of channels with repeaters and regenerators. EFFECT: enhanced reliability, improved signal quality, enlarged functional capabilities. 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к системам связи и предназначено для организации обмена данными между центральной станцией и удаленными от нее периферийными станциями.The invention relates to communication systems and is intended for organizing data exchange between a central station and peripheral stations remote from it.

Известны системы радиосвязи, центральная станция которых, как правило, включает приемник с приемной антенной, демодулятор, блок формирования ответа, модулятор, передатчик с передающей антенной, а также блок вычитания, блок разделения каналов, коммутатор, блок ввода-вывода сигналов запроса и переключатель n приемопередающих станций, которые в свою очередь состоят из приемной антенны, приемника, демодулятора, блока выдачи данных, буферного регистра, модулятора, передатчика и передающей антенны, дешифратора, линии задержки, генератора псевдошумовых сигналов, кодера, дополнительного модулятора и дополнительного передатчика [1, 2, 3].Radio communication systems are known, the central station of which, as a rule, includes a receiver with a receiving antenna, a demodulator, a response generating unit, a modulator, a transmitter with a transmitting antenna, as well as a subtraction unit, a channel separation unit, a switch, a request signal input / output unit and a switch n transceiver stations, which in turn consist of a receiving antenna, receiver, demodulator, data output unit, buffer register, modulator, transmitter and transmitting antenna, decoder, delay line, pseudo generator noise signals, encoder, additional modulator and additional transmitter [1, 2, 3].

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство связи наземных станций, содержащее периферийные станции, ретранслятор и центральную станцию. Как периферийная, так и центральная станция содержит блок уплотнения, передатчик, дуплексор, приемник и блок разуплотнения. Кроме того, центральная станция содержит блок распределения каналов по приоритетам, блок измерения качества сигнала, блок ранжирования (БР), блок выбора (БВ) канала, шифратор, блок формирования служебного сигнала, регистр адресов и блок памяти (БП) приоритетов, а каждая периферийная станция содержит блок выделения служебного сигнала, дешифратор и блок управления частотой. На центральной станции измеряемое качество сигнала в каналах всех периферийных станций подается в БР, где производится ранжирование каналов, т.е. составление списка номеров каналов с последовательно ухудшающимися условиями связи, а в БВ лучшим каналам ставится в соответствие важнейшая из всех периферийных станций по списку из БП. Эта станция включается в работу и передает информацию по выбранному лучшему каналу. Переключение важнейшей периферийной станции на более высококачественный канал позволяет повысить достоверность передачи информации [4].Closest to the claimed device is a communication device of ground stations containing peripheral stations, a repeater and a central station. Both the peripheral and the central stations comprise a sealing unit, a transmitter, a duplexer, a receiver and a decompression unit. In addition, the central station contains a priority distribution channel unit, a signal quality measuring unit, a ranking unit (BR), a channel selection (BV) unit, an encoder, a service signal generating unit, an address register and a priority memory unit (BP), and each peripheral the station contains a signal extraction unit, a decoder and a frequency control unit. At the central station, the measured signal quality in the channels of all peripheral stations is supplied to the BR, where the channels are ranked, i.e. making a list of channel numbers with progressively worse communication conditions, and in BV the best channels are assigned the most important of all peripheral stations according to the list from the BP. This station is included in the work and transmits information on the selected best channel. Switching the most important peripheral station to a higher-quality channel allows to increase the reliability of information transmission [4].

К недостаткам устройства связи наземных станций, выбранного в качестве прототипа, можно отнести следующее.The disadvantages of the communication device of ground stations, selected as a prototype, include the following.

Оценка качества приема по качеству сигнала, например по значению шума или отношению сигнал/шум, не всегда является оптимальной. Например, в сетях авиационной связи все радиоканалы связи считаются равноценными. В некоторых случаях при приеме аварийного сигнала с воздушного судна (ВС), терпящего бедствие, радиоканал связи с меньшим отношением сигнал/шум считается более важным, чем соседний канал с большим отношением сигнал/шум.Evaluation of reception quality by signal quality, for example, by noise value or signal-to-noise ratio, is not always optimal. For example, in aeronautical communication networks, all radio communication channels are considered equivalent. In some cases, when receiving an alarm from an aircraft in distress, a radio channel with a lower signal to noise ratio is considered more important than an adjacent channel with a higher signal to noise ratio.

Условия распространения радиоволн при изменении метеоусловий и местоположения ВС могут постоянно меняться, поэтому характеристики радиоканалов связи также будут изменяться, что может привести к хаотическому переключению радиоканалов связи и к потере части информации.The propagation conditions of radio waves with changing weather conditions and the location of the aircraft can constantly change, so the characteristics of the radio channels will also change, which can lead to chaotic switching of the radio channels and the loss of some information.

Ретрансляторы на определенных рабочих частотах могут вносить помехи в каналы радиосвязи. Поэтому в некоторых случаях, например в радиоцентрах Единой системы организации воздушного движения (ЕС ОрВД) Российской Федерации, стараются минимизировать число излучающих радиоэлектронных средств, в том числе ретрансляторов и радиорелейных линий связи, заменяя их проводными и волоконно-оптическими.Repeaters at certain operating frequencies can interfere with radio channels. Therefore, in some cases, for example, in the radio centers of the Unified Air Traffic Management System (EU Air Traffic Management System) of the Russian Federation, they try to minimize the number of emitting radio-electronic means, including repeaters and radio-relay communication lines, replacing them with wire and fiber-optic ones.

Основной технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является устранение недостатков прототипа, а также расширение функциональных возможностей системы в части обеспечения регулярного получения информации о состоянии всех объектов управления периферийных станций, дистанционного управления и контроля удаленных объектов.The main technical problem to be solved by the claimed invention is aimed at eliminating the disadvantages of the prototype, as well as expanding the functionality of the system in terms of providing regular information about the status of all control objects of peripheral stations, remote control and monitoring of remote objects.

Это достигается тем, что в устройстве связи наземных станций, содержащем центральную и несколько периферийных станций, причем центральная станция содержит соединенные последовательно устройство уплотнения, блок измерения качества сигнала, блок ранжирования, блок выбора канала, шифратор, блок формирования служебного сигнала, блок распределения каналов и блок разуплотнения, а также регистр адресов, вход которого соединен с выходом блока выбора каналов, а выход - со вторым входом блока распределения каналов, а каждая периферийная станция содержит соединенные последовательно блок выделения служебного сигнала, дешифратор и блок управления, а также блок уплотнения, центральная станция содержит также соединенные между собой дополнительный блок управления и блок регистрации, причем второй вход блока регистрации подключен к выходу блока ранжирования, а выход дополнительного блока управления соединен со вторым входом блока выбора каналов, а между центральной и периферийной станциями введены системы передачи данных в количестве, равном числу периферийных станций, каждая из которых состоит из двух модемов, соединенных между собой каналом связи с ретрансляторами или регенераторами; причем вход модема на стороне центральной станции соединен с одним из выходов блока разуплотнения, а его выход - с соответствующим входом блока уплотнения центральной станции, вход модема на стороне периферийной станции соединен с выходом блока уплотнения периферийной станции, а его выход - с входом блока выделения служебного сигнала.This is achieved by the fact that in the communication device of ground stations, comprising a central and several peripheral stations, the central station comprising in series a compaction device, a signal quality measuring unit, a ranking unit, a channel selection unit, an encoder, an overhead signal generating unit, a channel allocation unit, and a decompression unit, as well as an address register, the input of which is connected to the output of the channel selection block, and the output is connected to the second input of the channel distribution block, and each peripheral station comprises a service signal extraction unit, a decoder and a control unit, as well as a sealing unit, connected in series, the central station also contains an additional control unit and a registration unit interconnected, the second input of the registration unit being connected to the output of the ranking unit, and the output of the additional control unit being connected to the second input of the channel selection block, and between the central and peripheral stations data transmission systems are introduced in an amount equal to the number of peripheral stations, each which consists of two modems, interconnected by a communication channel with repeaters or regenerators; moreover, the input of the modem on the side of the central station is connected to one of the outputs of the decompression unit, and its output is connected to the corresponding input of the sealing unit of the central station, the input of the modem on the side of the peripheral station is connected to the output of the sealing unit of the peripheral station, and its output is to the input of the service allocation unit signal.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства связи наземных станций.The drawing shows a structural diagram of the proposed communication device of ground stations.

Устройство связи наземных станций содержит несколько периферийных станций 1, 2 и соответствующие системы 3 передачи данных (СПД), центральную станцию 4, блок 5 уплотнения, дополнительный блок 6 управления, блок 7 регистрации, модуляторы - демодуляторы (модемы) 8, блок 9 разуплотнения, блок 10 распределения каналов, блок 11 измерения качества сигнала, блок 12 ранжирования, блок 13 выбора канала, шифратор 14, блок 15 формирования служебного сигнала, регистр 16 адресов, канал 17 связи с ретранслятором или регенератором, блок 18 выделения служебного сигнала, дешифратор 19, первый блок 20 управления.The communication device of ground stations contains several peripheral stations 1, 2 and the corresponding data transmission system 3 (SPD), a central station 4, a sealing unit 5, an additional control unit 6, a recording unit 7, modulators - demodulators (modems) 8, a decompression unit 9, channel distribution unit 10, signal quality measuring unit 11, ranking unit 12, channel selection unit 13, encoder 14, service signal generating unit 15, address register 16, communication channel 17 with a relay or regenerator, service signal allocation unit 18, d encoder 19, the first control unit 20.

Устройство связи наземных станций функционирует следующим образом.The communication device of ground stations operates as follows.

Основным объектом в устройстве является центральная станция 4, с которой управляющие воздействия через соответствующие СПД 3 передаются на периферийные станции 1, 2, выходные сигналы которых поступают на объект управления, не показанный на чертеже. С выхода объекта управления снимаются сигналы, характеризующие его состояние, и через соответствующие периферийные станции 1, 2 и СПД 3 передаются на центральную станцию для отображения.The main object in the device is the central station 4, with which control actions are transmitted through the corresponding SPD 3 to peripheral stations 1, 2, the output signals of which are sent to the control object, not shown in the drawing. From the output of the control object, signals characterizing its state are taken, and through the corresponding peripheral stations 1, 2 and SPD 3 are transmitted to the central station for display.

Рассмотрим работу устройства более подробно. Оператор центральной станции 4 наблюдает за состоянием объектов управления, подключенных к соответствующим периферийным станциям 1, 2 по текущим данным, выводимым на экран блока 7 регистрации при выработке соответствующей команды с дополнительного блока 6 управления. При необходимости изменения режимов работы одного из объектов управления со второго блока 2 управления на блок 13 выбора канала поступает сообщение, которое преобразуется в шифраторе 14 и блоке 15 формирования служебного сигнала к виду, необходимому для блока 10 распределения каналов. Одновременно со второго выхода шифратора 14 данные о выбранном канале (периферийной станции) поступают на регистр 16 адресов, в котором каждому из каналов ставится в соответствие код, необходимый для управления блоком 10 распределения каналов. Затем в блоке 9 разуплотнения сообщение направляется на вход модема 8 СПД 3, подключенной к выбранной периферийной станции. Пройдя канал 17 связи с ретранслятором или регенератором, модем 8, сообщения поступают на блок 18 выделения служебного сигнала, где выбираются данные, предназначенные данной периферийной станции 1 (2). Выделенное сообщение преобразуется в дешифраторе 19 и первом блоке 20 управления и поступает на объект управления, не указанный на чертеже. В качестве объекта управления могут быть использованы, например, радиостанции, РЛС или другие радиоэлектронные средства. В соответствии с принятой командой на объекте управления происходят изменения режимов работы или его структуры. Эти изменения в виде параллельного формата данных через блок 5 уплотнения соответствующей периферийной станции 1 (2), СПД 3 поступают на вход блока 5 уплотнения центральной станции 4. Затем после оценки состояния СПД 3 в блоке 11 измерения качества сигнала квитанции и донесения о режимах работы объекта управления поступают через блок 12 ранжирования на вход блока 7 регистрации для отображения в удобном для оператора виде. В блоке 12 ранжирования осуществляется расстановка полученных данных в зависимости от их важности. Наиболее приоритетные сообщения, например характеризующие аварийную ситуацию на объекте управления, отображаются на блоке 7 регистрации с использованием визуальной или звуковой сигнализации для привлечения внимания оператора. При отсутствии приоритетных, например, аварийных сообщений и управляющих воздействий с дополнительного блока 6 управления данные с блока 12 ранжирования непрерывно с заданным темпом обновляются в блоке 7 регистрации и могут быть выведены для отображения. Приоритетные сообщения, квитанции и донесения о состоянии объекта управления по запросу с дополнительного блока 6 управления автоматически с помощью блока 12 ранжирования выводятся на экран блока регистрации. В регистре 16 адресов хранится весь список периферийных станций 1, 2. В блоке 10 распределения каналов информационное сообщение с блока 15 объединяется с адресным сообщением блока 16. В блоке 9 цифровое сообщение преобразуется к выбранному формату данных в соответствии с протоколом сопряжения станций 1, 2, 4 и СПД 3.Consider the operation of the device in more detail. The operator of the central station 4 monitors the status of the control objects connected to the corresponding peripheral stations 1, 2 according to the current data displayed on the screen of the registration unit 7 when the corresponding command is generated from the additional control unit 6. If it is necessary to change the operating modes of one of the control objects from the second control unit 2, a message is received to the channel selection unit 13, which is converted in the encoder 14 and the service signal generating unit 15 to the form necessary for the channel allocation unit 10. At the same time, from the second output of the encoder 14, data on the selected channel (peripheral station) is sent to the address register 16, in which each channel is assigned a code necessary to control the channel allocation unit 10. Then, in block 9 decompression message is sent to the input of the modem 8 SPD 3 connected to the selected peripheral station. Having passed the communication channel 17 with the repeater or regenerator, modem 8, the messages are sent to the service signal extraction unit 18, where the data intended for this peripheral station 1 (2) is selected. The highlighted message is converted in the decoder 19 and the first control unit 20 and arrives at the control object not shown in the drawing. As the control object can be used, for example, radios, radar or other electronic means. In accordance with the adopted command, changes in the operating modes or its structure occur at the control object. These changes in the form of a parallel data format through the compaction unit 5 of the corresponding peripheral station 1 (2), SPD 3 are fed to the input of the compaction unit 5 of the central station 4. Then, after evaluating the state of the SPD 3 in the unit 11 for measuring the quality of the receipt signal and reporting on the operation modes of the object controls are received through the ranking unit 12 to the input of the registration unit 7 for display in a form convenient for the operator. In block 12 ranking is the arrangement of the received data depending on their importance. The most priority messages, for example, characterizing an emergency at the control object, are displayed on the registration unit 7 using visual or audible alarms to attract the attention of the operator. In the absence of priority, for example, alarm messages and control actions from the additional control unit 6, the data from the ranking unit 12 are continuously updated at a predetermined rate in the registration unit 7 and can be displayed. Priority messages, receipts and reports on the state of the control object upon request from the additional control unit 6 are automatically displayed using the ranking unit 12 on the screen of the registration unit. In the address register 16 the entire list of peripheral stations 1, 2 is stored. In the channel allocation block 10, the information message from block 15 is combined with the address message of block 16. In block 9, the digital message is converted to the selected data format in accordance with the interface protocol of stations 1, 2, 4 and SPD 3.

Таким образом, на центральной станции и в автоматическом режиме имеется информация о состоянии всех удаленных объектов управления, периферийных станций, СПД и появляется возможность дистанционного управления и контроля удаленных объектов. Это подтверждает расширение функциональных возможностей предложенного устройства по сравнению с аналогами.Thus, at the central station and in automatic mode, there is information on the status of all remote control objects, peripheral stations, SPD, and there is the possibility of remote control and monitoring of remote objects. This confirms the expansion of the functionality of the proposed device in comparison with analogues.

ЛитератураLiterature

1. А.с. №1411985, Н 04 В 7/26,1986.1. A.S. No. 1411985, H 04 B 7 / 26.1986.

2. А.с. №1401626, Н 04 В 7/26,1986.2. A.S. No. 1401626, H 04 B 7 / 26.1986.

3. Патент РФ №2050695, Н 04 В 7/26,1995.3. RF patent No. 2050695, N 04 B 7 / 26.1995.

4. А.с. №1555881, Н 04 В 7/24, 1988 (прототип).4. A.S. No. 1555881, H 04 B 7/24, 1988 (prototype).

Claims (1)

Устройство связи наземных станций, содержащее центральную и несколько периферийных станций, причем центральная станция содержит соединенные последовательно устройство уплотнения, блок измерения качества сигнала, блок ранжирования, блок выбора канала, шифратор, блок формирования служебного сигнала, блок распределения каналов и блок разуплотнения, а также регистр адресов, вход которого соединен с выходом блока выбора каналов, а выход - со вторым входом блока распределения каналов, а каждая периферийная станция содержит соединенные последовательно блок выделения служебного сигнала, дешифратор и блок управления, а также блок уплотнения, отличающееся тем, что центральная станция содержит соединенные между собой дополнительный блок управления и блок регистрации, причем второй вход блока регистрации подключен к выходу блока ранжирования, а выход дополнительного блока управления соединен со вторым входом блока выбора каналов, а между центральной и периферийной станциями введены системы передачи данных в количестве, равном числу периферийных станций, каждая из которых состоит из двух модемов, соединенных между собой каналом связи с ретрансляторами или регенераторами, причем вход модема на стороне центральной станции соединен с одним из выходов блока разуплотнения, а его выход - с соответствующим входом блока уплотнения центральной станции, вход модема на стороне периферийной станции соединен с выходом блока уплотнения периферийной станции, а его выход - со входом блока выделения служебного сигнала.A communication device for ground stations comprising a central and several peripheral stations, the central station comprising in series a compaction device, a signal quality measuring unit, a ranking unit, a channel selection unit, an encoder, an overhead signal generating unit, a channel allocation unit and a decompression unit, as well as a register addresses, the input of which is connected to the output of the channel selection block, and the output - to the second input of the channel distribution block, and each peripheral station contains connected last of course, the service signal extraction unit, the decoder and the control unit, as well as the sealing unit, characterized in that the central station comprises an additional control unit and a registration unit interconnected, the second input of the registration unit being connected to the output of the ranking unit and the output of the additional control unit being connected with the second input of the channel selection block, and between the central and peripheral stations, data transmission systems were introduced in an amount equal to the number of peripheral stations, each of which consists of two modems connected to each other by a communication channel with repeaters or regenerators, with the modem input on the side of the central station connected to one of the outputs of the decompression unit, and its output connected to the corresponding input of the sealing unit of the central station, the modem input on the side of the peripheral station connected to the output of the peripheral station compaction unit, and its output, with the input of the service signal extraction unit.