Методы передачи командно-программной информации в системах с непрерывным излучением

Лекция 11

 МЕТОДЫ ПЕРЕДАЧИ КОМАНДНО-ПРОГРАММНОЙ ИНФОРМАЦИИ В СИСТЕМАХ С НЕПРЕРЫВНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ

В совмещенных радиотехнических системах импульсные сигналы часто оказываются неудобными для применения. Это прежде всего объясняется тем, что необходимость получения значительной пиковой мощности в импульсных системах с большой скважностью создает значительные технические трудности при разработке антенно-фидерной и передающей аппаратуры. Кроме того, импульсный режим затрудняет совмещение каналов передачи командно-программной информации и траекторных измерений, поскольку он мало пригоден для точного измерения скорости доплеровскими методами. По этим причинам в совмещенных системах применение находят непрерывные радиосигналы с многоступен-чатой модуляцией.

Командно-программная информация, как правило, представляется в цифровой форме. Поэтому на первой ступени имеет место кодово-импульсная модуляция (КИМ). В системе с двухступенчатой модуляцией сигналы с КИМ непосредственно модулируют несущую частоту по частоте или фазе. В этом случае говорят, что в системе используются сигналы КИМ_m-ЧМ или КИМ_m-ФМ (индекс т определяет применяемое основание кода). Такая непосредственная модуляция (манипуляция) несущей позволяет более экономно расходовать полосу частот, отведенную для радиолинии. Поэтому сигналы КИМ_m -ЧМ и КИМ_m -ФМ более пригодны для высоких скоростей передачи информации, например для автономных радиотелеметрических систем. Здесь может быть достигнута скорость до миллионов двоичных символов в секунду.

В системах с трехступенчатой модуляцией сигналами с KИМ предварительно модулируют поднесущие колебания (вторая ступень модуляции), а затем полученный сигнал модулирует несущую частоту (третья ступень модуляции). В таких системах может осуществляться непрерывная модуляция частоты или фазы несущего колебания, а в качестве поднесущих колебаний используются частотные или фазовые коды, т.е. сигналы, манипулированные по частоте или фазе. Таким образом, здесь возможны следующие системы сигналов: КИМ-ЧМ-ЧМ, КИМ-ЧМ-ФМ, КИМ-ФМ-ЧМ, КИМ-ФМ-ФМ. На третьей ступени модуляции наиболее предпочтительны сигналы с фазовой модуляцией, обеспечивающие высокую помехоустойчивость системы передачи командно-программной информации. На практике наибольшее распространение получили сигналы с частотной модуляцией на второй ступени и с фазовой - на третьей. В этом случае говорят, что в системе используются сигналы КИМ-ЧМ-ФМ.что означает использование в качестве поднесущих колебаний частотно-манипулированных сигналов или частотных кодов. Наличие в сигнале поднесущих колебаний обогащает его спектр и расширяет полосу занимаемых частот. Такая структура сигналов оказывается более удобной в совмещенных радиолиниях. Кроме того, имеется возможность осуществить на поднесущих колебаниях дополнительную частотную селекцию, защищающую радиолинию от сосредоточенных помех.

В системах передачи командно-программной информации в качестве поднесущих колебаний широкое распространение получили частотно-манипулированные сигналы или частотные коды с основанием т = 2 (бинарные коды) и т > 2 (многоосновные коды). Рассмотрим подробнее эти виды частотных  кодов.

В системах передачи информации (рис.11.1) могут применяться следующие разновидности бинарных частотных кодов (БЧК):

- двухсимвольные БЧК;

- трех символьные БЧК;

- четырехсимвольные БЧК.

Рис.11.1

На рис.11.1 колебания различных частот в течение длительности tэ   элемента передаваемой кодовой комбинации изображены условно путем обозначения частоты заполнения величиной F_i  . При  использовании  двухсимвольного  БЧК  возможные  значения (О или 1)каждого элемента кодовой комбинации кодируются электрическими сигналами частоты F₀  или  F_i   (рис.11.1,а). В этом случае символьная синхронизация, обеспечивающая определение границ символов при приеме информации, основывается на постоянстве длительности элементов tэ  , что предъявляет высокие требования к стабильности устройств, определяющих величину tэ, на передающей стороне линии связи, и устройств символьной синхронизации на приемной стороне. Таким образом, основным недостатком двухсимвольных БЧК являются высокие требования к системе синхронизации.

Для снижения требований к системе символьной синхронизации используются трехсимвольные БЧК, в которых применяются дополнительные разделительные знаки, обозначаемые посылками электрических сигналов частоты F_Т   (рис.11.1,б). Таким образом, здесь используются сигналы трех частот: F₀   и F₁,  для обозначения показания каждого элемента кода и F_T  для обеспечения надежной символьной синхронизации. Для упрощения системы длительность всех посылок выбирается одинаковой, поэтому длительность информационного элемента tэ уменьшается вдвое, на столько же уменьшается энергия сигнала и, следовательно, снижается помехоустойчивость. Для повышения помехоустойчивости здесь необходимо либо увеличить мощность сигнала, либо увеличить длительность используемых элементов  tэ , что потребует соответствующего увеличения длительности всей кодовой комбинации, т.е. приведет к уменьшению скорости передачи информации. Таким образом, недостатком трехсимвольных БЧК является уменьшение помехоустойчивости системы передачи информации, вызванное тем, что половина мощности передатчика расходуется на синхронизацию. По этой причине трехсимвольные БЧК целесообразно использовать в радиолиниях с достаточно высоким энергетическим потенциалом.