RU2382499C1 - Method for radio communication between mobile objects - Google Patents
Method for radio communication between mobile objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2382499C1 RU2382499C1 RU2008123708/09A RU2008123708A RU2382499C1 RU 2382499 C1 RU2382499 C1 RU 2382499C1 RU 2008123708/09 A RU2008123708/09 A RU 2008123708/09A RU 2008123708 A RU2008123708 A RU 2008123708A RU 2382499 C1 RU2382499 C1 RU 2382499C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- software
- information
- time
- radio network
- duration
- Prior art date
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 claims description 2
- WEAPVABOECTMGR-UHFFFAOYSA-N triethyl 2-acetyloxypropane-1,2,3-tricarboxylate Chemical compound CCOC(=O)CC(C(=O)OCC)(OC(C)=O)CC(=O)OCC WEAPVABOECTMGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 10
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 10
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 9
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 241001415849 Strigiformes Species 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к системам радиосвязи с многостанционным доступом.The invention relates to radio communication systems with multiple access.
Известные способы радиосвязи с подвижными объектами (ПО) применяются в системах управления воздушным движением. Способ радиосвязи с ПО [1] заключается в том, что при обмене информацией с ПО, находящимися в зоне действия центральной станции (ЦС), с нее на частоте f1 передают на периферийные подвижные станции блок информации, содержащий адрес периферийной станции. При совпадении адреса периферийной станции и передаваемого с ЦС адреса с периферийной станции на частоте f2 передают блок информации на ЦС. Периодически с ЦС на частоте f3 передают синхросигнал для всех периферийных станций. По этому сигналу на каждой периферийной станции случайным образом из конечного набора целых чисел выбирают число, указывающее номер интервала ответа, в котором с периферийной станции передают на частоте f4 ее адрес на ЦС, с которой после неискаженного приема адреса передают на частоте f3 сигнал подтверждения приема. В случае искаженного приема адреса сигнал подтверждения приема не передают, а на периферийной станции повторяют выбор номера интервала ответа до получения подтверждения правильного принятия адреса. После этого периферийная станция работает на частотах f1, f2 в течение сеанса обмена информацией с ЦС. По окончании сеанса обмена информацией периферийная станция переходит на работу на частотах f3 и f4. Синхросигнал передают в виде кодированного сигнала, представляющего собой адрес ЦС.Known methods of radio communication with moving objects (software) are used in air traffic control systems. The method of radio communication with software [1] is that when exchanging information with software located in the coverage area of the central station (CA), an information block containing the address of the peripheral station is transmitted from it to the peripheral mobile stations at a frequency f 1 . If the address of the peripheral station and the address transmitted from the DS from the peripheral station at a frequency f 2 coincide, an information block is transmitted to the DS. From time to time, a clock signal for all peripheral stations is transmitted from the DS to a frequency f 3 . Using this signal, at each peripheral station, a number is randomly selected from a finite set of integers indicating the number of the response interval, in which its address is sent to the central frequency on frequency f 4 from the peripheral station, after which the confirmation signal is transmitted on frequency f 3 after undistorted reception reception. In the case of a distorted reception of the address, an acknowledgment signal is not transmitted, and at the peripheral station, the choice of the response interval number is repeated until confirmation of the correct acceptance of the address is received. After that, the peripheral station operates at frequencies f 1 , f 2 during an information exchange session with the CA. At the end of the exchange of information, the peripheral station switches to work at frequencies f 3 and f 4 . The clock signal is transmitted in the form of an encoded signal representing the address of the CA.
Недостатками данного изобретения являются необходимость наличия на ПО одновременно четырех приемопередатчиков; наличие сигнала, периодически излучаемого с ЦС на частоте f3, что ухудшает электромагнитную обстановку в зоне радиосвязи, а также сложный алгоритм обмена данными между ЦС и ПО.The disadvantages of this invention are the need for four software transceivers simultaneously; the presence of a signal periodically emitted from the CA at a frequency of f 3 , which worsens the electromagnetic environment in the radio communication zone, as well as a complex data exchange algorithm between the CA and the software.
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является способ радиосвязи с ПО [2], заключающийся в передаче с ЦС блока информации, содержащего заложенные в него данные, приеме его на ПО и передаче с ПО информационного сигнала, содержащего подтверждение о приеме блока информации с ЦС и данных с датчиков подвижного объекта, задержанного относительно принятого с ЦС блока информации, в состав информационного блока с ЦС вводят кодовые группы вида работ типа запрашиваемых данных, номинала рабочей частоты на следующий кадр обмена и времени начала следующего кадра, данные в информационном сигнале с каждого из ПО распределяют по временным интервалам, в зависимости от номера, определяемого кодовой группой вида работ, начиная от момента времени, задаваемого кодовой группой времени начала следующего кадра, взаимную синхронизацию во времени ЦС и ПО осуществляют с помощью временной шкалы глобальной навигационной системы, длительность кадра Т определяют исходя из назначения системы радиосвязи, но не болееThe closest analogue, selected as a prototype, is a method of radio communication with software [2], which consists in transmitting from the central office a block of information containing the data embedded in it, receiving it on the software and transmitting from the software an information signal containing confirmation of the receipt of the information block with The DS and the data from the sensors of the moving object, delayed relative to the information block received from the DS, enter code groups of the type of work of the type of requested data, the nominal frequency of the operating frequency for the next exchange frame, and into the information block with the DS the belt of the beginning of the next frame, the data in the information signal from each of the software is distributed over time intervals, depending on the number determined by the code group of the type of work, starting from the time specified by the code group of the start time of the next frame, the time synchronization between the CA and the software is carried out using the global navigation system timeline, the frame duration T is determined based on the purpose of the radio communication system, but not more than
Т=(1+Nn)τ+t при τ≥mδt,T = (1 + Nn) τ + t for τ≥mδ t ,
где N - число ПО;where N is the number of software;
n - число разрядов в сообщении с ПО;n is the number of bits in the message with the software;
t - максимальное суммарное время распространения радиосигнала по линии «ЦС - ПО - ЦС» и удвоенной длительности сообщения с ЦС;t is the maximum total time of propagation of the radio signal on the line "DS - ON - DS" and twice the duration of the message from the DS;
σt - относительная среднеквадратичная ошибка определения текущего интервала времени;σ t is the relative standard error of the determination of the current time interval;
τ - длительность единичной посылки информации;τ is the duration of a single transmission of information;
m - коэффициент (больше единицы), зависящий от назначения системы радиосвязи.m is a coefficient (greater than unity), depending on the purpose of the radio communication system.
Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:
- необходимость передачи для следующего кадра номинала рабочей частоты и времени начала следующего кадра, что снижает надежность связи в случае недоставки этой информации на ПО;- the need to transmit for the next frame the nominal of the operating frequency and the start time of the next frame, which reduces the reliability of communication in case of failure to deliver this information to the software;
- необходимость обеспечения взаимной синхронизации по сигналам временной шкалы глобальной навигационной системы GPS или ГЛОНАС, что снижает надежность связи в случае выхода из строя или подавления сигналов системы GPS или ГЛОНАС;- the need to ensure mutual synchronization according to the signals of the timeline of the global navigation system GPS or GLONAS, which reduces the reliability of communication in case of failure or suppression of the signals of the GPS or GLONAS system;
- организация радиосети осуществляется ЦС на фиксированной частоте f1, что снижает скрытность, надежность и помехозащищенность;- the organization of the radio network is carried out by the CA at a fixed frequency f 1 , which reduces stealth, reliability and noise immunity;
- номер временного интервала в кадре определяется на каждом ПО по принятой от ЦС кодовой группе вида работ, что нарушает работу радиосети в случае непринятия на ПО этой кодовой группы;- the number of the time interval in the frame is determined on each software using the code group of the type of work received from the CA, which disrupts the radio network if this code group is not accepted on the software;
- применение симплексного режима информационного обмена приводит к необходимости учета удвоенного времени распространения радиосигналов, в то время как при дуплексном режиме только одинарного;- the use of the simplex mode of information exchange leads to the need to take into account the doubled propagation time of radio signals, while in the duplex mode only single;
- применение в системе связи всенаправленных антенн снижает пространственную скрытность и не позволяет организовать обмен каждого ПО с каждым ПО;- the use of omnidirectional antennas in the communication system reduces spatial stealth and does not allow the organization of the exchange of each software with each software;
- отсутствие информационного обмена всех ПО между собой снижает надежность связи;- lack of information exchange of all software with each other reduces the reliability of communication;
- помехозащищеность снижается из-за невозможности использования разнесенного в пространстве, времени и по частоте методов приема и отсутствия мажоритарной обработки информации на каждом ПО;- noise immunity is reduced due to the impossibility of using methods of reception spaced in space, time and frequency and the absence of majority processing of information on each software;
- при переключении рабочей частоты требуется введение в каждый такт времени переключения синтезатора Тсинт, при этом время передачи сообщения возрастет в К раз- when switching the operating frequency, an introduction of the Tsint synthesizer switching time into each clock cycle is required, while the message transmission time will increase by a factor of K
К=(Тсинт+τ)×n/τ×n=1+Тсинт/τ, (раз),K = (Tsint + τ) × n / τ × n = 1 + Tsint / τ, (times),
где Тсинт - время переключения частоты в синтезаторе;where Tsint is the frequency switching time in the synthesizer;
τ - длительность единичной посылки информации;τ is the duration of a single transmission of information;
n - число разрядов в сообщении.n is the number of bits in the message.
Скорость передачи уменьшится во столько же раз. При увеличении скорости передачи, т.е. уменьшении τ и постоянном значении Тсинт, проигрыш в увеличении скорости передачи полезной информации будет увеличиваться.The transmission speed will decrease by the same amount. With increasing transmission speed, i.e. a decrease in τ and a constant value of Tsint, the loss in increasing the transmission rate of useful information will increase.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение скрытности, помехозащищенности и надежности связи.The objective of the invention is to increase the secrecy, noise immunity and reliability of communication.
Указанный технический результат достигается тем, что с центрального подвижного объекта (ЦПО) передают блок информации, содержащий заложенные в него данные, принимают его на ПО, а с ПО на ЦПО передают данные с датчиков ПО, в состав информационного блока с ЦПО вводят кодовые группы вида работ типа запрашиваемых данных, времени начала следующего кадра, данные в информационном сигнале с каждого из ПО распределяют по временным интервалам в зависимости от номера, определяемого кодовой группой вида работ, начиная от момента времени, задаваемого кодовой группой времени начала следующего кадра, отличающийся тем, что за время одного кадра осуществляют одновременно попарную дуплексную радиосвязь каждого ПО с каждым ПО, включая и ЦПО, с помощью узконаправленных антенн, ориентируемых по координатам, известным на всех ПО и ЦПО, за время каждого временного окна длительностью Т0 осуществляют одновременный попарный узконаправленный дуплексный информационный обмен между N/2 ПО, где N - число зарегистрированных в радиосети на данный момент времени ПО, данные в каждом информационном пакете, передаваемом за время длительностью Т0, распределяются по временным позициям для всех ПО, зарегистрированных на данный момент времени в радиосети, на каждом ПО осуществляют мажоритарную обработку и последующее декодирование информационных сообщений, принятых по разным путям от других ПО, разнесенных в пространстве, времени и по частоте, на другие ПО передают первоначальное информационное сообщение, введенное ЦПО в радиосеть в начале каждого кадра, а на ЦПО передают на позиции данного ПО информационное сообщение от датчиков данного ПО, а на остальных позициях первоначальное информационное сообщение, синхронизацию кадров и временных окон длительностью Т0 на каждом ПО осуществляют за счет применения на каждом ПО и ЦПО высокостабильных опорных генераторов с последующей взаимной синхронизацией с помощью синхросигнала, передаваемого в начале каждого информационного сообщения, длительность кадра определяют по формуле:The indicated technical result is achieved by the fact that a block of information containing the data embedded in it is transmitted from the central movable object (CPO), it is received by the software, and data is transmitted from the sensors to the software from the software, code groups of the form are introduced into the information block with the CPO jobs such as the requested data, the start time of the next frame, the data in the information signal from each of the software is distributed over time intervals depending on the number determined by the code group of the type of work, starting from the time specified a single group of the start time of the next frame, characterized in that for one frame simultaneously, two-way duplex radio communication of each software with each software, including the DSP, is carried out using narrow-directional antennas, oriented according to the coordinates known on all software and DPC, for each time window of duration T 0 is performed simultaneous pairwise unidirectional duplex communications between N / 2 oN, where N - number registered in a radio network at a given time oN, the data in each information packet, eredavaemom during the duration T 0, distributed over time positions for all software registered at any given time in the radio network, to each according to carry a majority for processing and decoding of data messages received on different paths from each other by separated in space, time and frequency, to other software transmit the initial information message entered by the CPO into the radio network at the beginning of each frame, and to the CPU send an information message from the sensors of this software to the positions of this software, on other positions initial information message, frame synchronization and time window of duration T 0 in each ON performed by applying on each ON and ATEC highly stable reference oscillators with subsequent mutual synchronization using the sync signal transmitted at the start of each information message, the frame duration determined according to the formula :
Тц=N3a×Т0+К×Т0=(К+Nза)×Т0,T c = N 3a × T 0 + K × T 0 = (K + N per ) × T 0 ,
где Nзa - число зарегистрированных на данный момент времени ПО в радиосети;where N za is the number of software registered at the given time in the radio network;
Т0 - длительность временного окна информационного обмена в каждой паре ПО радиосети;T 0 - the duration of the time window of information exchange in each pair of radio network software;
К - число дополнительных окон длительностью Т0 для включения в сеть новых ПО.To - the number of additional windows with a duration of T 0 for inclusion in the network of new software.
Время информационного обмена в каждой паре ПО радиосети определяют исходя из выраженияThe time of information exchange in each pair of radio network software is determined based on the expression
Т0=tзи+tcг+tип+tпч,T 0 = tzi + tcg + type + tpch,
где tзи - защитный интервал, равный tзи≥Dmax/c, где Dmax - максимально возможное взаимное удаление между ПО в радиосети, а с - скорость распространения радиосигналов;where t zi is the guard interval equal to tз≥D max / c, where D max is the maximum possible mutual distance between software in the radio network, and c is the propagation speed of radio signals;
tcг - длительность синхрогруппы в начале каждого информационного сообщения;tcg is the duration of the sync group at the beginning of each information message;
tип - длительность информационного пакета;type - duration of the information package;
tпч - длительность переключения с одной рабочей частоты на другую.tpch is the duration of switching from one operating frequency to another.
Рабочую частоту изменяют в каждом информационном сообщении по псевдослучайному закону, известному на каждом ПО и ЦПО.The operating frequency is changed in each information message according to a pseudo-random law known at each software and CPU.
На ЦПО сравнивают сигналы, переданные ЦПО в радиосеть для всех ПО с сигналами, возвращенными каждым ПО обратно ЦПО и, таким образом, на ЦПО определяют состояние ПО и радиоканала связи с каждым ПО.On the CPU, the signals transmitted by the CPU to the radio network for all software are compared with the signals returned by each software back to the CPU and, thus, the status of the software and the communication channel with each software is determined on the CPU.
Предлагаемый способ позволяет осуществлять узконаправленную радиосвязь за один кадр между всеми ПО радиосети с применением разносов в пространстве, времени и по частоте с мажоритарной обработкой и последующим декодированием информации каждым ПО, что в конечном счете и повышает помехозащищенность, скрытность и надежность связи.The proposed method allows for narrowly targeted radio communication in one frame between all the software of the radio network using spacings in space, time and frequency with majority processing and subsequent decoding of information by each software, which ultimately increases the noise immunity, stealth and reliability of communication.
Все отличия предлагаемого изобретения могут быть разделены на абсолютные (операции и алгоритмы) и относительные или взаимные, характеризующие взаимодействие между абсолютными отличиями (связи между отдельными операциями и алгоритмами).All differences of the present invention can be divided into absolute (operations and algorithms) and relative or mutual, characterizing the interaction between absolute differences (relationships between individual operations and algorithms).
В предлагаемом способе отличия абсолютного типа (разнос в пространстве, времени, по частоте и мажоритарная обработка) известны из технической литературы [3, стр.225-229]. Однако в известных решениях они не способствуют обеспечению радиосвязи между всеми ПО за один кадр.In the proposed method, differences of the absolute type (spacing in space, time, frequency and majority processing) are known from the technical literature [3, pp. 225-229]. However, in known solutions, they do not contribute to the provision of radio communication between all software in one frame.
Что же касается отличий взаимного типа, т.е. новых связей, то они отсутствуют в литературе.As for the differences of the mutual type, i.e. new connections, they are absent in the literature.
Для пояснения реализации способа приводятся следующие чертежи:To explain the implementation of the method, the following drawings:
Фиг.1. Диаграмма процесса распространения информации в группе, состоящей из шести ПО при Тц1=6Т0 и из семи ПО при Тц2=7Т0.Figure 1. Diagram of the process of disseminating information in a group consisting of six software with TT1 = 6T 0 and seven software with TT2 = 7T 0 .
Фиг.2. Диаграмма взаимосвязей в группе, состоящей из шести ПО в установившемся режиме.Figure 2. Relationship diagram in a group of six software in steady state.
Фиг.3. Циклограмма пространственного, временного и частотного разделения шести ПО и временная структура окна информационного обмена с каждым ПО.Figure 3. The cycle diagram of the spatial, temporal and frequency separation of six software and the temporary structure of the information exchange window with each software.
Фиг.4. Верхняя оценка вероятности доставки информации в радиосети в зависимости от вероятности доставки в каждом парциальном канале.Figure 4. An upper estimate of the probability of information delivery on a radio network depending on the probability of delivery in each partial channel.
Способ радиосвязи с ПО реализуется следующим образом.The method of radio communication with software is implemented as follows.
В начальный момент времени Т0 (см. фиг.1), определяемым общим планом задания, известном на всех ПО и ЦПО, ЦПО, обнаружив в своем радиолокационном поле ПОi и, определив его координаты, осуществляет электронную ориентацию диаграммы направленности своей антенной системы на данный ПOi, а ПОi, зная координаты ЦПО из общего плана задания, известного на каждом ПО, путем его загрузки в базу данных этих ПО перед заданием осуществляет электронную ориентацию диаграммы направленности своей антенной системы на ЦПО. Далее ЦПО на частоте F1, определяемой псевдослучайным законом формирования частот, известным на каждом ПО и ЦПО, во временном окне Т0 передает ПOi информационный пакет (ИП) на частоте F1, содержащий свой адрес, адрес данного ПО, адреса других ПО, зарегистрированных ранее в радиосети, номер временного окна, в котором данный ПО будет осуществлять информационный обмен с ЦПО, позиционный номер информации управления для данного ПО, координаты ЦПО и всю необходимую ПО служебную информацию для организации его работы в радиосети, а также аналогичную информацию для других ПО, зарегистрированных на данный момент времени в радиосети. ПOi на частоте F6 в этом же временном окне Т0 передает ЦПО ИП, содержащий свой адрес, адрес ЦПО, телеметрическую информацию от собственных датчиков (скорости, высоты, географические координаты и т.п.). ЦПО осуществляет сравнение принятых адресов с адресами, хранящимися в базе данных его центральной ЭВМ (ЦЭВМ), а скорость, высота, географические координаты и другие параметры данного ПО сравниваются с аналогичными им, измеренными радиолокатором ЦПО, и известными на данный момент времени на ЦПО параметрами данного ПО. Если все адреса совпадают, а координаты и другие параметры, принятые от данного ПО, не выходят за рамки допусков, то ЦПО регистрирует данный ПOi в своей радиосети. Описанная выше операция регистрации осуществляется всегда в окне Т0 каждого кадра для каждого ПО, появляющегося в радиолокационном поле ЦПО. Далее ЦПО осуществляет переключение частоты передачи с F1 на F3, а частоты приема с F6 на F4 в соответствии с законом изменения рабочих частот и одновременно осуществляет электронную переориентацию диаграммы направленности своей антенно-фидерной системы на ПО1, который был зарегистрирован в сети ранее и которому для информационного обмена было предоставлено данное временное окно. ПО1 осуществляет аналогичные операции у себя. Во временном окне Т1 осуществляется информационный парный обмен между ЦПО и ПО1, а также между другими парами, зарегистрированными в радиосети на других частотах передачи и приема. При этом информационном обмене ЦПО осуществляет передачу ПО1 информации управления для всех ПО, зарегистрированных на данный момент времени в радиосети, а ПО1 передает ЦПО свою информацию и информацию, принятую им ранее от других ПО. Аналогичный информационный обмен осуществляется внутри каждой пары. За полный кадр информационный обмен осуществляется между всеми ПО, зарегистрированными в радиосети, причем у каждого ПО одна и та же информация всего временного окна повторится минимум N/2 раз. По мере повторения информации всего временного окна у каждого ПО блок цифровой обработки каждого ПО осуществляет мажоритарную обработку принятой информации, например, по принципу N-2 из N-1 и ее последующее декодирование. В качестве примера можно рассмотреть ситуацию при 3-кратном повторе и решении 2 из 3-х, или при 4-кратном повторе и решении 3 из 4-х и т.д. В следующем временном окне ПО, который в предыдущем временном окне принял мажоритарное решение, передает это решение после декодирования другому ПО. Аналогичные процессы происходят в кадре Тц2.At the initial moment of time T0 (see Fig. 1), determined by the general plan of the task, known at all software and CPOs, the CPO, having detected POi in its radar field and, having determined its coordinates, carries out the electronic orientation of the radiation pattern of its antenna system to the given POi and POi, knowing the coordinates of the CPO from the general plan of the task, known on each software, by loading it into the database of these software before the task carries out electronic orientation of the radiation pattern of its antenna system to the CPO. Further, the CPO at the frequency F1, determined by the pseudo-random law of frequency formation, known at each software and CPU, in the time window T0 transmits POi information packet (IP) at the frequency F1, containing its address, the address of this software, the addresses of other software previously registered in the radio network , the number of the time window in which this software will carry out information exchange with the CPO, the position number of the control information for this software, the coordinates of the CPU and all the necessary service information for the organization of its work in the radio network, as well as similar and formation for other software registered at any given time in the radio network. POi at a frequency of F6 in the same time window T0 transmits the IPO CP containing its address, CPO address, telemetry information from its own sensors (speed, altitude, geographical coordinates, etc.). The CPO compares the received addresses with the addresses stored in the database of its central computer (CEC), and the speed, height, geographic coordinates and other parameters of this software are compared with the ones measured by the CPO radar and the parameters of this BY. If all addresses match, and the coordinates and other parameters received from this software do not go beyond the tolerances, then the CPU registers this POi in its radio network. The registration operation described above is always carried out in the window T0 of each frame for each software that appears in the radar field of the CPO. Further, the CPO switches the transmission frequency from F1 to F3, and the reception frequencies from F6 to F4 in accordance with the law of changing operating frequencies and simultaneously carries out electronic reorientation of the radiation pattern of its antenna-feeder system to PO1, which was previously registered in the network and which for information The exchange was given this time window. PO1 performs similar operations at home. In the time window T1, an information pair exchange is carried out between the CPO and PO1, as well as between other pairs registered in the radio network at other transmission and reception frequencies. In this information exchange, the CPO transmits PO1 control information for all the software currently registered in the radio network, and PO1 transmits the CPO its information and information previously received from other software. A similar information exchange is carried out within each pair. For a full frame, information exchange is carried out between all software registered in the radio network, and each software has the same information of the entire time window will be repeated at least N / 2 times. As the information of the entire time window of each software is repeated, the digital processing unit of each software carries out majority processing of the received information, for example, according to the N-2 principle from N-1 and its subsequent decoding. As an example, we can consider the situation with a 3-fold repetition and a solution of 2 out of 3, or with a 4-fold repetition and a solution of 3 out of 4, etc. In the next time window, the software that made the majority decision in the previous time window transfers this decision after decoding to another software. Similar processes occur in the frame of TC2.
Рассмотрим способ радиосвязи между ПО на конкретном примере радиосети, состоящей из шести ПО.Let us consider the method of radio communication between software using a specific example of a radio network consisting of six software.
Общее число парных связей между всеми шестью ПО равно 15 и определяется выражениемThe total number of pairwise connections between all six software is 15 and is determined by the expression
где - число комбинаций i по n.Where is the number of combinations of i over n.
Число пар среди шести ПО равно 6/2=3.The number of pairs among six software is 6/2 = 3.
Из всех возможных 15 связей одновременно парных связей может быть в целом выражении не более трехOut of all possible 15 bonds, at the same time pair bonds can be in the whole expression no more than three
Эти три одновременные связи между ПО обеспечиваются направленными антеннами этих ПО. На фиг.2 условными обозначениями в виде диаграмм направленности показано, как можно организовать одновременный информационный обмен трех пар для шести зарегистрированных на данный момент времени ПО в радиосети.These three simultaneous connections between the software are provided by the directional antennas of these software. In figure 2, the symbols in the form of radiation patterns show how it is possible to organize the simultaneous information exchange of three pairs for six currently registered software in the radio network.
Рассмотрим подробно кадрограмму информационного дуплексного обмена, представленную на фиг.3 для шести ПО. Кадрограмма, состоит из шести временных окон попарного обмена между ПО. Временные интервалы попарного обмена представляют из себя сектора, обозначенные окнами Т0, T1, Т2, Т3, Т4 и Т5 соответственно. Рабочие частоты, на которых осуществляется информационный обмен между ПО, представлены в виде колец, внутри которых написаны частоты F1, F2, F3, F4, F5, F6.Consider in detail the cadrogram of information duplex communication, presented in figure 3 for six software. The cadrogram consists of six time windows of pairwise exchange between software. The time intervals of pairwise exchange are sectors indicated by the windows T0, T1, T2, T3, T4 and T5, respectively. The operating frequencies at which the information exchange between the software is carried out are presented in the form of rings, inside which the frequencies F1, F2, F3, F4, F5, F6 are written.
На фиг.3 в виде трех вложенных друг в друга концентрических окружностей, соответствующих различным рабочим частотам F1-F6, схематически изображены три одновременно существующие кадрограммы попарного информационного обмена в группе. Внутри сегментов указаны номера ПО (например 3, 4), между которыми в данном временном окне (например, Т1) на частотах F1-F6 осуществляется дуплексный информационный обмен ПО3 с ПО4, ПО2 с ПО5 и ЦПО с ПО1. Различными стрелками показан процесс переключения рабочих частот каждого ПО. Исходящие концы стрелок указывают номер ПО, работающего в данном временном окне на своей частоте (например, в окне Т1 ПО3 передает на частоте F1 ПО4, а ПО4 передает на частоте F6 ПО3). Нисходящие концы стрелок указывают на тот же ПО, который в следующем временном окне Т2 переключается на другую частоту передачи (например, в окне Т2 ПО1 передает на частоте F2 ПО3, а ПО3 передает на частоте F5 ПО1). Для осуществления взаимной временной синхронизации между всеми ПО необходимы высокостабильные опорные генераторы на каждом ПО. Стабильность этих генераторов выбирается таким образом, чтобы обеспечивать взаимную расходимость не более длительности синхрогруппы (СГ) за время одного кадра.Figure 3 in the form of three nested into each other concentric circles corresponding to different operating frequencies F1-F6, schematically shows three simultaneously existing cadrograms of pairwise information exchange in the group. Inside the segments, software numbers (for example, 3, 4) are indicated, between which in this time window (for example, T1) at frequencies F1-F6 a duplex information exchange between PO3 and PO4, PO2 with PO5 and CPO with PO1 is performed. Various arrows show the process of switching the operating frequencies of each software. The outgoing ends of the arrows indicate the number of software operating in this time window at its own frequency (for example, in window T1,
Анализ кадрограммы частотно-временного разделения шести ПО показывает, что за интервал времени, равный шести временным окнам, все шесть ПО обменяются информацией друг с другом.Analysis of the cadrogram of the time-frequency separation of six software shows that for a time interval equal to six time windows, all six software will exchange information with each other.
Временная структура окна информационного обмена каждого ПО представлена на той же фиг.3.The temporary structure of the information exchange window of each software is presented in the same figure 3.
Рассмотрим структуру временного окна длительностью Т0 на фиг.3 и назначение каждой составляющей для реализации информационного обмена в группе:Consider the structure of a time window of duration T 0 in FIG. 3 and the purpose of each component for the implementation of information exchange in the group:
- ЗИ - защитный интервал, это время, равное наибольшему времени распространения сигналов между ПО, в диапазоне изменения взаимных дальностей;- ZI - guard interval, this is the time equal to the longest signal propagation time between the software in the range of mutual distances;
- СГ - синхрогруппа, необходимая для обеспечения взаимной синхронизации ПО, между которыми осуществляется связь в окне;- SG - a sync group necessary to ensure mutual synchronization of software between which communication is performed in a window;
- ИП - информационный пакет, несущий информацию от одного ПО к другому ПО, необходим для информационного обмена между ПО;- IP - an information package that carries information from one software to another software, is necessary for information exchange between software;
- ПЧ - время, необходимое для переключения синтезаторов с одной рабочей частоты на другую для реализации частотного разделения между ПО.- IF - the time required to switch synthesizers from one operating frequency to another to implement frequency separation between software.
Рассмотрим более подробно на примере группы из шести ПО процесс установления передачи информации от ПО к ПО, представленный на фиг.1 в кадре Тц1. Особенностью данного способа передачи информации между ПО является то, что каждому ПО в процессе обмена доставляется информация для всех ПО (далее просто информация). На ЦПО каждый ПО на своей временной позиции передает информацию от своих датчиков, а при обмене между ПО - информацию, переданную от ЦПО.Consider in more detail on the example of a group of six software the process of establishing the transfer of information from software to software, presented in figure 1 in the frame TC1. A feature of this method of transferring information between softwares is that each software receives information for all software during the exchange process (hereinafter simply information). At the central processing center, each software transmits information from its sensors at its temporary position, and during the exchange between the software, information transmitted from the central control center.
Во временном окне Т0 ЦПО осуществляет прием в радиосеть нового ПО. Процесс передачи информации ПО, зарегистрированным в радиосети, начинается с ЦПО, который во временном окне Т1 передает информацию ПО1, которая сохраняется ПО1 в его памяти, и получает информацию от ПО1, которую также сохраняет ее в своей памяти первый раз, число повторов (сохранений) k отмечено цифрами на фиг.1. Во временном окне Т2 ПО1 передает информацию ПО3 и получает информацию от ПО3, а ЦПО передает информацию ПО2 и получает информацию от ПО2, которая сохраняется каждым ПО. Во временном окне Т3 ПО1 передает информацию ПО5 и получает информацию от ПО5, ЦПО передает информацию ПО3 и получает информацию от ПО3, а ПО2 передает информацию ПО4 и получает информацию от ПО4, которая сохраняется каждым ПО. Нетрудно заметить, что у ПО3 во временном окне Т3 информация для всех ПО радиосети накопится 2 раза (первый раз она поступила ПО3 в интервале Т2, а второй раз в интервале Т3). Во временном окне Т4 ЦПО передает информацию ПО4 и получает информацию от ПО4, ПО3 передает информацию ПО5 и получает информацию от ПО5, а ПО1 передает информацию ПО2 и получает информацию от ПО2, которая сохраняется каждым ПО. Нетрудно заметить, что во временном окне Т4 информация у ПО3 для всех ПО радиосети накопится 3 раза, а у ПО1, ПО2, ПО4 и ПО5 накопится 2 раза. ПО3 осуществляет мажоритарную обработку накопленной информации по решению 2 из 3-х, декодирует ее и передает дальше по радиосети. Во временном окне Т5 ЦПО передает информацию ПО5 и получает информацию от ПО5, ПО1 передает ПО4 и получает информацию от ПО4 радиосети, а ПО2 передает информацию ПО3 и получает информацию от ПО3, которая сохраняется каждым ПО. Нетрудно заметить, что во временном окне Т5 у ПО1, ПО2, ПО4, и ПО5 информация для всех ПО радиосети накопится 3 раза, а у ПО3 накопится 4 раза. ЦПО при обмене с ПО осуществляет сравнение своей исходной информации для ПО с аналогичной, возвращенной от ПО, с которым в данный момент осуществляется обмен, по результату сравнения определяется состояние каналов связи с каждым ПО.In the time window T0, the CPO receives new software into the radio network. The process of transmitting software information registered in the radio network begins with the CPO, which in the time window T1 transmits information software1, which is stored by software1 in its memory, and receives information from software1, which also stores it in its memory for the first time, the number of retries (saves) k is indicated by the numbers in FIG. 1. In the time window T2, PO1 transmits information PO3 and receives information from PO3, and the CPU transmits information PO2 and receives information from PO2, which is stored by each software. In the time window T3, PO1 transmits information PO5 and receives information from PO5, the CPU transmits information PO3 and receives information from PO3, and PO2 transmits information PO4 and receives information from PO4, which is stored by each software. It is easy to notice that for PO3 in the time window T3, information for all software of the radio network will accumulate 2 times (the first time it arrived PO3 in the interval T2, and the second time in the interval T3). In the time window T4, the CPO transmits information PO4 and receives information from PO4, PO3 transmits information PO5 and receives information from PO5, and PO1 transmits information PO2 and receives information from PO2, which is stored by each software. It is easy to notice that in the time window T4, the information from PO3 for all software of the radio network is accumulated 3 times, and for PO1, PO2, PO4 and PO5 it is accumulated 2 times. PO3 carries out majority processing of the accumulated information by a decision of 2 out of 3, decodes it and passes it further over the radio network. In the time window T5, the CPO transmits information PO5 and receives information from PO5, PO1 transmits PO4 and receives information from PO4 of the radio network, and PO2 transmits information PO3 and receives information from PO3, which is stored by each software. It is easy to see that in the T5 time window for PO1, PO2, PO4, and PO5, information for all software of the radio network will accumulate 3 times, and for PO3 it will accumulate 4 times. When exchanging with software, the CPC compares its initial information for the software with similar information returned from the software with which the exchange is currently taking place, the status of communication channels with each software is determined by the result of the comparison.
Таким образом, после 5-го временного интервала информационного обмена каждый ПО может мажоритарно обработать у себя информацию по принципу 2 из 3-х и тем самым повысить достоверность доставки информации. Аналогичные процессы происходят в кадре Тц2 (см. фиг.1), при этом после 6-го временного окна каждый ПО может мажоритарно обработать у себя информацию по принципу 3 из 4-х и тем самым повысить достоверность доставки информации.Thus, after the 5th time interval of information exchange, each software can majority process information at its place according to the principle of 2 out of 3 and thereby increase the reliability of information delivery. Similar processes occur in the frame ТЦ2 (see Fig. 1), and after the 6th time window, each software can majority process information at its place according to the principle of 3 out of 4 and thereby increase the reliability of information delivery.
Верхняя оценка вероятности доставки информации в радиосети, состоящей из n ПО определяется выражениемAn upper estimate of the probability of information delivery in a radio network consisting of n software is determined by the expression
где р - вероятность доставки информации в каждой парциальной линии связи между i и j ПО;where p is the probability of information delivery in each partial communication line between i and j software;
d - степень вершины, определяемая выражениемd is the degree of the vertex defined by the expression
d=2NcB/n (при n>2);d = 2NcB / n (for n> 2);
n - число ПО;n is the number of software;
Ncв - общее число связей между ПО.Ncv is the total number of connections between software.
, ,
где i=2, так как связь осуществляется между парами ПО.where i = 2, since the connection is between pairs of software.
На фиг.4. приведены сравнительные характеристики вероятностей доставки информации в радиосети для различного числа ПО радиосети от вероятности доставки в парциальном канале между i и j ПО.In figure 4. comparative characteristics of the probabilities of information delivery in a radio network for a different number of radio network software versus the probability of delivery in a partial channel between i and j software are given.
Анализ фиг.4 показывает, что с ростом числа ПО вероятность доставки в радиосети (Рс) возрастает, например, при n=2 и Pi=0,2, Рс=0,05, а при n=33 и Pi=0,2, Рс=0,97, т.е. при увеличении числа ПО с 2-х до 33 вероятность доставки возрастает с 0,05 до 0,97, т.е. в 0,97/0,05=19,4 раза.The analysis of figure 4 shows that with an increase in the number of software, the probability of delivery in a radio network (Pc) increases, for example, for n = 2 and Pi = 0.2, Pc = 0.05, and for n = 33 and Pi = 0.2 , Pc = 0.97, i.e. with an increase in the number of software from 2 to 33, the probability of delivery increases from 0.05 to 0.97, i.e. 0.97 / 0.05 = 19.4 times.
Таким образом, технический результат в части повышения помехозащищенности, скрытности и надежность связи обеспечивается за счет:Thus, the technical result in terms of increasing noise immunity, stealth and reliability of communication is ensured by:
- осуществления за время одного кадра связи каждого ПО с каждым ПО;- implementation during one frame of communication of each software with each software;
- применения мажоритарной обработки информации каждым ПО радиосети с последующим декодированием информации каждым ПО;- application of majority processing of information by each software of the radio network with subsequent decoding of information by each software;
- применения разнесенного приема в пространстве, времени и по частоте;- the use of diversity in space, time and frequency;
- применения узких диаграмм направленности антенных систем.- application of narrow radiation patterns of antenna systems.
Источники информацииInformation sources
1. Авторское свидетельство №1596468, опубл. 30.09.1990 г.1. Copyright certificate No. 1596468, publ. 09/30/1990
2. Патент RU №2231927, опубл. 27.06.2004 г.2. Patent RU No. 2231927, publ. 06/27/2004
3. Пенин П.И. «Системы передачи цифровой информации». М., Изд. Сов. Радио, 1976 г., стр.365.3. Penin P.I. "Digital Information Transmission Systems". M., ed. Owls Radio, 1976, p. 365.
Claims (3)
Тц=Nзa·Т0+К·Т0=(К+Nза)·Т0,
где Nза - число зарегистрированных на данный момент времени ПО в радиосети;
Т0 - длительность временного окна информационного обмена в каждой паре ПО радиосети;
К - число дополнительных окон Т0 для включения в сеть новых ПО, время информационного обмена в каждой паре ПО радиосети определяют исходя из выражения
Т0=tзи+tcг+tип+tпч,
где tзи - защитный интервал, равный tзи≥Dmax/c, где Dmax - максимально возможное взаимное удаление между ПО в радиосети, а с - скорость распространения радиосигналов;
tсг - длительность синхрогруппы в начале каждого информационного сообщения;
tип - длительность информационного пакета;
tпч - длительность переключения с одной рабочей частоты на другую.1. The method of radio communication between mobile objects (software), which consists in transmitting from a central mobile object (CPO) a block of information containing the data embedded in it, receiving it on software and transferring software from CP to CPO, data from software sensors, to the information block code groups of the type of work, type of requested data, start time of the next frame are entered from the CPO, the data in the information signal from each of the software is distributed over time intervals depending on the number determined by the code group of the type of work, starting from the point in time set by the code group of the start time of the next frame, characterized in that for one frame simultaneously, two-way duplex radio communication of each software with each software, including the DSP, is carried out using narrow-directional antennas, oriented according to the coordinates known on all software and CPU, for the time each time window of duration T 0 , carry out simultaneous pairwise narrowly directed duplex information exchange between N / 2 software, where N is the number of software registered in the radio network at a given time, the data in each information an ion packet transmitted over a time duration of T 0 are distributed according to temporary positions for all software registered at a given moment in the radio network, majority processing and subsequent decoding of information messages received on different paths from other software spaced in space are performed on each software, time and frequency, to other software transmit the initial information message entered by the CPO into the radio network at the beginning of each frame, and NGOs send an information message from the sensor to the positions of this software s of the software, and the remaining positions initial information message, frame synchronization and time window of duration T 0 in each ON performed by applying on each ON and ATEC highly stable reference oscillators with subsequent mutual synchronization using the sync signal transmitted at the start of each information message, the duration of the frame is determined by the formula:
T c = N za · T 0 + K · T 0 = (K + N for ) · T 0 ,
where N for - the number of software registered at the given time in the radio network;
T 0 - the duration of the time window of information exchange in each pair of radio network software;
K is the number of additional windows T 0 for inclusion of new software in the network, the information exchange time in each pair of radio network software is determined based on the expression
T = t 0 + t communications Cg + t + t u nq,
communication where t - the guard interval equal to t communications ≥D max / c, where D max - maximum possible relative removal between the software in the radio network, and with - the speed of propagation of radio signals;
t cg is the duration of the sync group at the beginning of each information message;
t ip - the duration of the information package;
t pch is the duration of switching from one operating frequency to another.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008123708/09A RU2382499C1 (en) | 2008-06-10 | 2008-06-10 | Method for radio communication between mobile objects |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008123708/09A RU2382499C1 (en) | 2008-06-10 | 2008-06-10 | Method for radio communication between mobile objects |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008123708A RU2008123708A (en) | 2009-12-27 |
| RU2382499C1 true RU2382499C1 (en) | 2010-02-20 |
Family
ID=41642258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008123708/09A RU2382499C1 (en) | 2008-06-10 | 2008-06-10 | Method for radio communication between mobile objects |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2382499C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2593208C2 (en) * | 2014-12-29 | 2016-08-10 | Открытое Акционерное Общество "Конструкторское Бюро "Луч" | Method of multistage relay system between mobile objects |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0137865A1 (en) * | 1983-10-15 | 1985-04-24 | ANT Nachrichtentechnik GmbH | Method of setting up a radio communication |
| EP0415898A1 (en) * | 1989-08-25 | 1991-03-06 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson | A method of adapting a mobile radio communication system to traffic and performance requirements |
| WO1992012603A1 (en) * | 1991-01-14 | 1992-07-23 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson | A mobile telephone network structure |
| RU2231927C1 (en) * | 2002-11-22 | 2004-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-производственное предприятие "Полет" | Method for radio communications with mobile objects |
-
2008
- 2008-06-10 RU RU2008123708/09A patent/RU2382499C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0137865A1 (en) * | 1983-10-15 | 1985-04-24 | ANT Nachrichtentechnik GmbH | Method of setting up a radio communication |
| EP0415898A1 (en) * | 1989-08-25 | 1991-03-06 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson | A method of adapting a mobile radio communication system to traffic and performance requirements |
| WO1992012603A1 (en) * | 1991-01-14 | 1992-07-23 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson | A mobile telephone network structure |
| RU2231927C1 (en) * | 2002-11-22 | 2004-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-производственное предприятие "Полет" | Method for radio communications with mobile objects |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2593208C2 (en) * | 2014-12-29 | 2016-08-10 | Открытое Акционерное Общество "Конструкторское Бюро "Луч" | Method of multistage relay system between mobile objects |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008123708A (en) | 2009-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5117422A (en) | Method for providing an efficient and adaptive management of message routing in a multi-platform and apparatus communication system | |
| US5682382A (en) | Scalable, self-organizing packet radio network having decentralized channel management providing collision-free packet transfer | |
| US7564812B1 (en) | Method and apparatus for varying times/channels of broadcast beacons | |
| CN108370501B (en) | Method, device and system for searching RFID (radio frequency identification) tag | |
| US20100069109A1 (en) | Time-Multiplexed, Two Tier Wireless Device and Method Therefor | |
| CN109478950B (en) | Telegram splitting transmission method for bidirectional network | |
| CA3059636A1 (en) | Specific hopping patterns for telegram splitting | |
| CN101690011A (en) | In wireless network, improve reliability and reduce the stand-by period | |
| JPH11285056A (en) | Radio communication system | |
| US10341865B2 (en) | Distance estimation and authentication for Bluetooth systems, and devices | |
| CN109314599B (en) | Telegram splitting transmission method for bidirectional network | |
| Zhang et al. | Fast, efficient broadcast schemes based on the prediction of dynamics in vehicular ad hoc networks | |
| Branch et al. | A LoRa based wireless relay network for actuator data | |
| US20120023237A1 (en) | Neighboring networks interference mitigation framework | |
| JP2012054799A (en) | Communication device | |
| EP3369215B1 (en) | Bulk propagation timing measurement messaging | |
| CN110419179B (en) | Method and network for sending multiple signals | |
| RU2115246C1 (en) | Method of transmission of data packs in general- purpose communication channel and control device | |
| RU2231927C1 (en) | Method for radio communications with mobile objects | |
| RU2382499C1 (en) | Method for radio communication between mobile objects | |
| JP3611062B2 (en) | Telemeter / telecontrol system | |
| Le Lann | A collision-free MAC protocol for fast message dissemination in vehicular strings | |
| US20100303077A1 (en) | Routing of a communication in a wireless telecommunications network | |
| RU2774409C1 (en) | Method for increasing the noise immunity of data transmission over a short-wave radio channel in a departmental communication system | |
| KR102067527B1 (en) | Method for underwater mobile network |