RU2742107C2 - Method of transmitting digital signals over satellite communication channels and a system for realizing said signals - Google Patents
Method of transmitting digital signals over satellite communication channels and a system for realizing said signals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2742107C2 RU2742107C2 RU2017109100A RU2017109100A RU2742107C2 RU 2742107 C2 RU2742107 C2 RU 2742107C2 RU 2017109100 A RU2017109100 A RU 2017109100A RU 2017109100 A RU2017109100 A RU 2017109100A RU 2742107 C2 RU2742107 C2 RU 2742107C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- signal
- gradations
- communication channel
- communication channels
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
Landscapes
- Radio Relay Systems (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при проектировании и управлении низкоорбитальными космическими аппаратами (КА) связи типа «Гонец» в части способа и системы передачи сигналов по каналам спутниковой связи.The invention relates to space technology and can be used in the design and control of low-orbit spacecraft (SC) communication type "Gonets" in terms of the method and system for transmitting signals via satellite communication channels.
Известны способы и системы для управления КА, например, телеметрические, для передачи цифровых сигналов по каналам связи, включающие информационные датчики, бортовые и наземные радиопередатчики и радиоприемники, в которых производят измерение отношения сигнал/шум, устройство декодирования, регистрирующее устройство (см., например, патент РФ №2134488; Назаров А.В. «Современная телеметрия в теории и на практике», Изд. Наука и техника. Санкт-Петербург. 2007 г.).Known methods and systems for spacecraft control, for example, telemetry, for transmitting digital signals over communication channels, including information sensors, onboard and ground radio transmitters and radio receivers, in which the signal-to-noise ratio is measured, a decoding device, a recording device (see, for example , RF patent №2134488; Nazarov AV "Modern telemetry in theory and practice", Publishing house Science and technology. St. Petersburg. 2007).
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа заявленного изобретения, является способ управления бортовой аппаратурой, реализованный в радиотехническом комплексе КА «Гонец», включающий традиционную телеметрическую систему для передачи цифровых сигналов по каналам связи (см., например, патент РФ №2440677).The closest analogue, selected as a prototype of the claimed invention, is a method for controlling onboard equipment implemented in the Gonets spacecraft radio complex, including a traditional telemetry system for transmitting digital signals via communication channels (see, for example, RF patent No. 2440677).
В известных аналогах, включая прототип, первичную шкалу изменения исходного сигнала разбивают на установленное число градаций, зависящих от точности передачи сообщения, при этом каждой градации присваивается определенное цифровое значение (число) для передачи его по каналу связи.In the known analogs, including the prototype, the primary scale of the original signal change is divided into a set number of gradations, depending on the accuracy of the message transmission, with each gradation being assigned a certain digital value (number) for transmission over the communication channel.
Недостатком известных способов и систем передачи по каналам связи является существенная зависимость качества передачи сообщений от меняющейся помеховой обстановки, т.е. от конкретного состояния канала связи.The disadvantage of the known methods and systems of transmission over communication channels is the significant dependence of the quality of message transmission on the changing noise environment, i.e. on the specific state of the communication channel.
Известно, что помеховая обстановка определяется безразмерной величиной являющейся отношением сигнал/шум, т.е. отношению мощности полезного сигнала к мощности шума, которое может быть измерено на выходе входного усилителя. Обычно это отношение выражается в децибелах (дб). Чем больше это отношение, тем меньше шум влияет на характеристики системы. На практике принято, что соотношение в 100-120 дб соответствует отличному состоянию канала, в 40-60 дб - приемлемому состоянию канала, а ниже 40 дб - плохому состоянию канала.It is known that the interference environment is determined by the dimensionless quantity, which is the signal-to-noise ratio, i.e. the ratio of the useful signal power to the noise power, which can be measured at the output of the input amplifier. Usually this ratio is expressed in decibels (dB). The larger this ratio, the less noise affects system performance. In practice, it is accepted that a ratio of 100-120 db corresponds to an excellent channel condition, 40-60 dB - to an acceptable channel condition, and below 40 dB - to a bad channel condition.
Задачей, решаемой предложенным изобретением, является повышение качества передачи сигналов в меняющейся обстановке канала связи из-за изменения отношения сигнал/шум.The problem solved by the proposed invention is to improve the quality of signal transmission in the changing environment of the communication channel due to changes in the signal-to-noise ratio.
Решение указанной задачи обеспечивается тем, что при изменении отношения сигнал/шум в канале связи меняют разрядность передаваемого, причем при ухудшении помеховой обстановки в канале связи уменьшают разрядность цифрового числа, чем уменьшают объем передаваемых сигналов.The solution to this problem is ensured by the fact that when the signal-to-noise ratio in the communication channel changes, the bit width of the transmitted one is changed, and when the noise situation in the communication channel deteriorates, the bit width of the digital number is reduced, thereby reducing the volume of transmitted signals.
Согласно предложенному способу (схематично представленному на фиг. 1) первичную шкалу измерения исходного сигнала Ш0 (фиг. 1а) разбивают на установленное число градаций Г, зависящее от требуемой точности передачи сообщения, затем каждой из градаций присваивают определенное цифровое значение (число) Гн для передачи его по каналу связи. Шкалу измерения исходного сигнала разбивают по установленному, например, двоичному закону, на серию подшкал ПШк с равным числом градаций в каждой из подшкал, но меньшим, чем в общей шкале, нумерацию градаций в каждой подшкале производят в порядке, соответствующим априорно установленной перестановке чисел Пл (число перестановок равно л!=1*2*…*л) для этой подшкалы.According to the proposed method (schematically shown in Fig. 1), the primary measurement scale of the original signal Ш0 (Fig. 1a) is divided into a set number of gradations Г, depending on the required accuracy of the message transmission, then each of the gradations is assigned a certain digital value (number) ГН for transmission it over the communication channel. The scale of measurement of the original signal is divided according to the established, for example, binary law, into a series of subscales PShk with an equal number of gradations in each of the subscales, but less than in the general scale, the numbering of gradations in each subscale is performed in the order corresponding to the a priori established permutation of numbers Pl ( the number of permutations is equal to l! = 1 * 2 *… * l) for this subscale.
К примеру, при разбиении Ш0 на 256 градаций (используемых в радиотелеметрии) для передачи каждой из них используется 8 разрядное цифровое число.For example, when dividing Ш0 into 256 gradations (used in radio telemetry), an 8-bit digital number is used to transmit each of them.
При разбиении Ш0 на две подшкалы (ПШ1 и ПШ2), каждая из них разбивается на 128 градации и для передачи каждой из них используется 7 разрядное цифровое число.When dividing Ш0 into two subscales (PSh1 and PSh2), each of them is divided into 128 gradations and a 7-bit digital number is used to transmit each of them.
При разбиении Щ0 на четыре подшкалы (ПШ3, ПШ4, ПШ5 и ПШ6) для передачи каждой из них используется 6 разрядное цифровое значение (число) и т.д.When splitting SC0 into four subscales (PSh3, PSh4, PSh5 and PSh6), a 6-bit digital value (number) is used to transmit each of them, etc.
При восстановлении исходного сигнала (фиг. 2) определяют принадлежность цифрового значения (числа) к конкретной подшкале на основе последовательности следования сигналов в каждой подшкале с учетом выбранной в них перестановки, количество подшкал при делении общей шкалы выбирают исходя из текущей помеховой обстановки (фиг. 1) Рм (чем меньше м, тем лучше помеховая обстановка) в канале связи, увеличивая их число при ухудшении помеховой обстановки.When restoring the original signal (Fig. 2), the belonging of the digital value (number) to a specific subscale is determined based on the sequence of signals in each subscale, taking into account the permutation chosen in them, the number of subscales when dividing the general scale is selected based on the current interference situation (Fig. 1 ) Рм (the less m, the better the interference environment) in the communication channel, increasing their number with the deterioration of the interference environment.
Таким образом, объем передаваемых сигналов вводят во взаимное соответствие меняющейся помеховой обстановке канала связи при изменении отношения сигнал/шум без снижения качества контролируемых параметров за счет уменьшения разрядности передаваемого цифрового значения (числа) при ухудшении помеховой обстановки в канале связи, что обеспечивает решение поставленной задачи.Thus, the volume of transmitted signals is brought into mutual correspondence with the changing interference environment of the communication channel when the signal-to-noise ratio changes without reducing the quality of the monitored parameters by reducing the digit capacity of the transmitted digital value (number) when the interference situation in the communication channel deteriorates, which provides a solution to the problem.
На фиг. 3 представлена схема космической системы для передачи цифровых сигналов по каналам спутниковой связи для реализации способа по п. 1, при одном наиболее важном контролируемом параметре (например, напряжении питания бортовых систем), где:FIG. 3 shows a diagram of a space system for transmitting digital signals via satellite communication channels for implementing the method according to
1 - Бортовой сегмент.1 - Airborne segment.
1-1 - Бортовой радиоприемник.1-1 - On-board radio.
1-2 - Измеритель отношения сигнал/шум.1-2 - Signal-to-noise ratio meter.
1-3 - Бортовой радиопередатчик.1-3 - Onboard radio transmitter.
1-4 - Аналоговый информационный датчик.1-4 - Analog information sensor.
2 - Наземный сегмент.2 - Ground segment.
2-1 - Наземный радиоприемник.2-1 - Terrestrial radio receiver.
2-2 - Наземный радиопередатчик.2-2 - Ground radio transmitter.
3 - Дифференцирующая схема.3 - Differentiating circuit.
4 - Блок ключевых элементов (компараторов).4 - Block of key elements (comparators).
5 - Диодная матрица.5 - Diode matrix.
6 - Блок выходных регистров.6 - Block of output registers.
7 - Преобразователь аналогового сигнала в цифровой.7 - Analog to digital converter.
8 - Блок логических устройств.8 - Block of logical devices.
9 - Выходной регистр. 9 - Output register.
Космическая система для передачи цифровых сигналов по каналам спутниковой связи для реализации способа по п. 1, состоит из взаимосвязанных между собой наземного сегмента, состоящего из наземных радиоприемника и радиопередатчика, и бортового сегмента, состоящего из последовательно подключенных бортового радиоприемника и измерителя отношения сигнал/шум, бортового радиопередатчика и аналогового информационного датчика.A space system for transmitting digital signals via satellite communication channels for implementing the method according to
В состав системы дополнительно введены последовательно подключенные между выходом измерителя отношения сигнал/шум и входом бортового радиопередатчика дифференцирующая схема, блок ключевых элементов, на другие входы которого подключены эталонные сигналы, диодная матрица и блок выходных регистров, к другому входу которого подключен связанный с выходом аналогового информационного датчика преобразователь аналогового сигнала в цифровой, а также подключенные к выходу наземного радиоприемника последовательно подключенные блок логических устройств и выходной регистр. The system additionally includes a differentiating circuit connected in series between the output of the signal-to-noise ratio meter and the input of the on-board radio transmitter, a block of key elements, to the other inputs of which reference signals are connected, a diode matrix and a block of output registers, to the other input of which is connected to the output of the analog information of the sensor, an analog-to-digital signal converter, as well as a series-connected block of logic devices and an output register connected to the output of the ground radio receiver.
Система работает следующим образом.The system works as follows.
Сигналы с выхода усилителя приемника (1) с узкой полосой пропускания (малошумящий выход) и с широкой полосой пропускания (реально шумящий выход) поступают на соответствующие входы измерителя отношения сигнал/шум (1-2), с выхода которого сигнал отношения поступает на вход дифференцирующей схемы (3), с выхода которой сигнал, соответствующий скорости изменения входного сигнала поступает на входы ключевых элементов блока (4), к другим входам которых подключены соответствующие эталонные сигналы. При срабатывании конкретных ключевых элементов его выходные сигналы поступают на входы диодной матрицы (5), выходным сигналом которых определяется подключение конкретного выходного регистра блока (6), в каждом из которых априори записаны сигналы с учетом их перестановки в каждой из подшкал, предопределяя кодирование сигнала с выхода преобразователя (7), пропорциональному аналоговому входному сигналу с выхода датчика (1-4).Signals from the output of the receiver amplifier (1) with a narrow bandwidth (low-noise output) and with a wide bandwidth (really noisy output) are fed to the corresponding inputs of the signal-to-noise ratio meter (1-2), from the output of which the ratio signal is fed to the input of the differentiating circuit (3), from the output of which the signal corresponding to the rate of change of the input signal is fed to the inputs of the key elements of the block (4), to the other inputs of which the corresponding reference signals are connected. When specific key elements are triggered, its output signals are fed to the inputs of the diode matrix (5), the output signal of which determines the connection of a specific output register of the block (6), in each of which signals are a priori recorded taking into account their rearrangement in each of the subscales, predetermining the coding of the signal from converter output (7) proportional to the analog input signal from the sensor output (1-4).
Выходной сигнал с выхода регистра блока (6), соответствующий номеру градации в соответствующей подшкале через передатчик (1-3) и приемник (2-1) поступает на входы логических элементов блока (8) и регистра (9), предопределяя восстановление исходного сигнала.The output signal from the output of the block register (6) corresponding to the gradation number in the corresponding subscale through the transmitter (1-3) and the receiver (2-1) is fed to the inputs of the logic elements of the block (8) and register (9), predetermining the restoration of the original signal.
Логическими элементами блока (9), построенными по принципу привязки к конкретной подшкале на основе определения непрерывности поступления входных сигналов номеров градаций в соответствии с выбранными перестановками, восстанавливается исходное значение аналогового сигнала.The logical elements of block (9), built according to the principle of binding to a specific subscale based on determining the continuity of the input signals of gradation numbers in accordance with the selected permutations, restore the original value of the analog signal.
Таким образом, технически реализуется заявленный способ и обеспечивается решение поставленной задачи.Thus, the claimed method is technically implemented and the solution to the problem posed is provided.
Предложенное изобретение реализуется в настоящее время в проектах управления КА «Гонец-М».The proposed invention is currently being implemented in control projects of the Gonets-M spacecraft.
Дифференцирующая схема широко освящена в теории элетро-радио цепей. Ключевые элементы рассмотрены в теории радиоэлектронной техники (см., например В.И. Зубчук Справочник по цифровой схемотехнике. Киев, изд. Техника, 1990, стр. 36, 42, 53). Указанные ключевые элементы срабатывают при превышении входного сигнала установленного значения на другом их входе.The differentiating circuit is widely sanctified in the theory of electrical-radio circuits. Key elements are considered in the theory of radio-electronic technology (see, for example, VI Zubchuk Handbook of digital circuitry. Kiev, ed. Technics, 1990, pp. 36, 42, 53). These key elements are triggered when the input signal exceeds the set value at their other input.
Диодная матрица строится по традиционной схеме преобразователей кодов (см., например, А.Г. Алексеенко. Основы микросхемотехники. Советское радио, 1973, стр. 103-105).The diode matrix is built according to the traditional scheme of code converters (see, for example, AG Alekseenko. Fundamentals of microcircuitry. Soviet radio, 1973, pp. 103-105).
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017109100A RU2742107C2 (en) | 2017-03-20 | 2017-03-20 | Method of transmitting digital signals over satellite communication channels and a system for realizing said signals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017109100A RU2742107C2 (en) | 2017-03-20 | 2017-03-20 | Method of transmitting digital signals over satellite communication channels and a system for realizing said signals |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2017109100A RU2017109100A (en) | 2018-09-20 |
RU2017109100A3 RU2017109100A3 (en) | 2020-06-09 |
RU2742107C2 true RU2742107C2 (en) | 2021-02-02 |
Family
ID=63639573
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017109100A RU2742107C2 (en) | 2017-03-20 | 2017-03-20 | Method of transmitting digital signals over satellite communication channels and a system for realizing said signals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2742107C2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2440677C1 (en) * | 2010-06-18 | 2012-01-20 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Control method of space vehicle on-board equipment |
US8107877B2 (en) * | 2004-10-21 | 2012-01-31 | Astrium Limited | System for processing radio frequency signals |
RU146511U1 (en) * | 2014-03-13 | 2014-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-Производственное Предприятие "ЭТРА-Плюс" | DEVICE FOR MONITORING METEO-STOP AND TRANSMITTING METEO-INFORMATION ON SATELLITE CHANNELS |
US9397741B1 (en) * | 2012-09-24 | 2016-07-19 | RKF Engineering Solutions, LLC | Satellite beamforming using split switches |
US9473578B2 (en) * | 2013-07-21 | 2016-10-18 | Hughes Network Systems, Llc | System and architecture for space-based and mobile terrestrial sensor vehicles, and end-to-end network for aggregation and processing of sensor data |
-
2017
- 2017-03-20 RU RU2017109100A patent/RU2742107C2/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8107877B2 (en) * | 2004-10-21 | 2012-01-31 | Astrium Limited | System for processing radio frequency signals |
RU2440677C1 (en) * | 2010-06-18 | 2012-01-20 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Control method of space vehicle on-board equipment |
US9397741B1 (en) * | 2012-09-24 | 2016-07-19 | RKF Engineering Solutions, LLC | Satellite beamforming using split switches |
US9473578B2 (en) * | 2013-07-21 | 2016-10-18 | Hughes Network Systems, Llc | System and architecture for space-based and mobile terrestrial sensor vehicles, and end-to-end network for aggregation and processing of sensor data |
RU146511U1 (en) * | 2014-03-13 | 2014-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-Производственное Предприятие "ЭТРА-Плюс" | DEVICE FOR MONITORING METEO-STOP AND TRANSMITTING METEO-INFORMATION ON SATELLITE CHANNELS |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2017109100A3 (en) | 2020-06-09 |
RU2017109100A (en) | 2018-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8436758B2 (en) | Adaptive ternary A/D converter for use in an ultra-wideband communication system | |
CN105933049B (en) | Method, transmitting station and receiving station for analog beamforming | |
AU2018305459C1 (en) | Polar coding method and apparatus | |
US2570221A (en) | Pulse code modulation system | |
CN114912608B (en) | Global phase tracking prediction method suitable for double-field quantum key distribution system | |
US3382438A (en) | Nonlinear pulse code modulation system coding and decoding means | |
RU2480838C2 (en) | Method of transmitting telemetric information adapted to nonuniformity of flow of telemeasurement data, and system for realising said method | |
RU2742107C2 (en) | Method of transmitting digital signals over satellite communication channels and a system for realizing said signals | |
US3795900A (en) | Multifunction audio digitizer | |
US2505029A (en) | Decoder for pulse code modulation | |
KR102497840B1 (en) | Skew detection and correction for orthogonal differential vector signaling codes | |
CN104714207B (en) | Tacan beacon simulator ranging response probability implementation method | |
US3151296A (en) | Method and system for transmission of companded pulse code modulated information | |
Shannon | General treatment of the problem of coding | |
US3315251A (en) | Encoding device with non-linear quantization | |
US3283319A (en) | Code converter | |
RU2457543C1 (en) | System for discrete information transmission | |
US3149308A (en) | Decoder network | |
RU78383U1 (en) | DEVICE FOR MODELING A COMMUNICATION CHANNEL FOR COMPRESSION WITHOUT LOSS | |
Farkaš et al. | New Transmission Technique which can Save Energy in Uplink Thanks to Supportive Transmission in Downlink | |
US3027543A (en) | Pulse decoding circuit | |
US3624306A (en) | Method and system for compressing bandwidth | |
US3026482A (en) | Detector for recognizing either of two signals, each consisting of individual cyclicfrequency deviation of a carrier | |
SU875428A1 (en) | Device for transmitting telemetry data with compression of the data | |
SU473313A1 (en) | Digital compander |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HE9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
HE9A | Changing address for correspondence with an applicant |