Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА СИГНАЛОВ ПО РАДИОКАНАЛУ
СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА СИГНАЛОВ ПО РАДИОКАНАЛУ

СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА СИГНАЛОВ ПО РАДИОКАНАЛУ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к электрорадиотехнике и может использоваться в системе охранной телесигнализации. Способ передачи и приема сигналов по радиоканалу заключается в том, что на n контролируемых пунктах формируют последовательности пачек радиоимпульсов, передают их на общий диспетчерский пункт по радиоканалу через разные для каждого контролируемого пункта периоды следования, которые кратны простым числам, при этом моментами времени начала передачи сигналов с каждого контролируемого пункта являются моменты времени перехода питающего напряжения единой энергосистемы F через ноль. Достигаемый технический результат - повышение скорости передачи. 2 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2186462
Класс(ы) патента: H04B3/54, H04B7/00
Номер заявки: 2000113642/09
Дата подачи заявки: 30.05.2000
Дата публикации: 27.07.2002
Заявитель(и): ООО Научно-коммерческая фирма "СЕВКО"
Автор(ы): Гутин К.И.; Цагарейшвили С.А.; Новиков В.А.; Цагарейшвили Н.С.; Цагарейшвили А.С.; Литвин Ю.А.; Бородченко В.О.
Патентообладатель(и): Гутин Клавдий Иосифович
Описание изобретения: Изобретение относится к электрорадиотехнике и может найти применение для образования радиоканала, который входит в систему охранной телесигнализации объектов, которыми могут служить дачные участки, гаражи, торговые точки и т. д. , где нет телефонной связи и нет электрических сетей, которые гальванически связаны между контролируемыми пунктами (КП) и общим диспетчерским пунктом (ДП) по линиям (0,38-10-35) кВ. Изобретение решает задачу создания симплексного радиоканала на одной частоте между КП и ДП, причем на КП установлены только передатчики, а на ДП только приемник. Передачу телесигналов (сигналов) с КП осуществляют без запроса с ДП, при этом обеспечивают заданную вероятность потери (трансформации) телесигнала, которую определяет ГОСТ 16521-74.
Известен способ передачи и приема сигналов по проводам трехфазной линии электропередачи, который реализован в устройстве (авт. свид. 1757110, Н 04 В 3/54, 1992 г.) Недостатком данного способа является низкая скорость передачи сигналов и потеря его работоспособности при отсутствии гальванической связи по проводам трехфазной линии электропередачи напряжением (0,38-10-35) кВ между КП и ДП.
Известен также способ передачи сигналов по трехфазной линии электропередачи низкого напряжения, который реализован в устройстве (патент 2122285, 6 Н 04 В 3/54, 1998 г.), который принят за прототип. Несмотря на повышение скорости передачи по сравнению с предыдущим способом, остается недостаток - потеря работоспособности при отсутствии гальванической связи по проводам трехфазной линии электропередачи (0,38-10-35) кВ между КП и ДП.
В заявленном способе, даже при отсутствии гальванической связи по проводам трехфазной линии электропередачи (0,38-10-35) кВ между КП и ДП, работоспособность устройства, реализующего заявленный способ, сохраняется.
Способ передачи и приема сигналов по радиоканалу, в соответствии с которым на n= 1, 2, 3,... (n-1) контролируемых пунктах (КП) формируют сигналы, передают их по каналу на общий диспетчерский пункт (ДП), где производят их прием, на каждом КП формируют последовательность пачек радиоимпульсов (сигналов) на одной частоте, длительностью где F - частота промышленного напряжения единой энергосистемы, где установлены КП, передают эти сигналы по радиоканалу на ДП через разные для каждого КП периоды следования T1, T2, Т3...Тn, где индексы 1, 2, 3,...n обозначают номера КП, при этом T1, T2, Т3...Тn кратны простым числам, определяют где Тср - усредненный период следования сигналов с n КП, Р - заданная вероятность потери (трансформации) сигнала за счет совпадения на ДП сигналов от различных КП в интервале времени Δt = τ, при этом моментами времени начала передачи сигналов с каждого КП являются моменты времени перехода питающего напряжения частоты F через ноль. На фиг.2 обозначены такие моменты времени, которые соответствуют моментам времени t1, t2, t3,... и т.д.
Блок-схема устройства приведена на фиг.1, где
1. линия,
2. передатчик,
3. блок формирования,
4. передающая антенна,
5. приемник,
6. приемная антенна.
Работает устройство следующим образом: передатчики 2 на каждом КП непрерывно передают радиосигналы длительностью τ.

где F=50 Гц - частота промышленного напряжения в линии 1 единой энергосистемы, где установлены КП. Радиосигналы передают с каждого КП с разными периодами следования T1, T2, Т3... Тn, где индексы 1, 2, 3,... n обозначают номера КП. Эти периоды следования радиосигналов образуют в блоках формирования 3. Моменты времени начала передачи сигналов с каждого КП являются моментами времени перехода питающего напряжения частоты F в линии 1 через ноль, при этом все КП установлены в единой энергосистеме, где частота F, в любых ее точках одинакова. Радиосигналы передают в двоичном коде с пассивной паузой. Они несут информацию о состоянии коммутационного оборудования, установленного на каждом КП. Эта информация, в виде видеоимпульсов, приходит на информационные входы передатчиков КП фиг.1, где их заполняют высокой частотой и через передающую антенну 4 радиоимпульсы передают на ДП.
На ДП высокочастотные сигналы принимают приемной антенной 6 приемника 5. Высокочастотные сигналы детектируют в приемниках 5 и получают сигналы в виде видеоимпульсов фиг.1, которые поступают на информационный выход приемников 5 для дальнейшей их обработки.
Таким образом, сигналы со всех КП будут распределены на оси времени и их совпадение в интервале времени Δt = τ, будет соответствовать вероятностному закону Пуассона, т.к. соблюдают следующие условия (Е.С. Вентцель Теория вероятностей. М.: "Наука", 1964):
1. Поток событий (сигналов, поступающих с КП) - ординарен.
2. Поток событий - стационарен.
3. Поток событий - не имеет последействия.
Условие ординарности означает, что сигналы от каждого рассредоточенного КП приходят на общий приемник 5 ДП поодиночке, а не парами, тройками и т.д.
Условию стационарности удовлетворяет поток событий, вероятностные характеристики которого не зависят от времени. Для стационарного потока характерна постоянная плотность потока λср- среднее число событий (сигналов), поступающих в приемник 5 ДП в единицу времени.

где n - число КП, работающих на один ДП, - постоянная величина; усредненный период следования событий (сигналов) - постоянная величина.
Из (1) следует, что λср = const и означает постоянство событий (сигналов) в ед. времени.
Условие отсутствия последействия означает, что события (сигналы) поступают в систему (на приемник 5 ДП) независимо друг от друга.
Всеми этими тремя, необходимыми и достаточными свойствами, обладает поток событий (сигналов) с рассредоточенных КП, где усредненный период следования Тср постоянен.
Закон Пуассона имеет вид:

где m=4 (обоснование будет дано ниже). l - основание натурального логарифма. Р - вероятность совпадения сигналов на интервале времени Δt = τ. В заявленном способе Р - есть вероятность потери (трансформации) сигнала при наложении их друг на друга в приемнике 5 ДП на интервале времени Δt = τ; а - параметр Пуассона, есть математическое ожидание числа сигналов, попадающих на интервал времени Δt = τ.

где λср(t) - средняя плотность потока. В данном случае

Поэтому решение (3) даст
a = λсрτ (4)
При m=4 выражение (2) примет вид

Ниже мы докажем, что а<1, т.е. принимаем значение la≈1 и, при этом условии, выражение (5) примет вид

Определим а из (6)

С другой стороны, с учетом (1) и (4) имеют

Выразим (7) и (8) через Тср

где n, τ, Р задают в технических условиях.
Обоснование выбора значений периодов следования сигналов с каждого КП
1. Предположим, что T123=...=Тn. При наложении сигналов от двух КП в точке 1 фиг. 2, приемник 5 ДП эти сигналы не примет. Следует отметить, что эта ситуация будет длиться сколь угодно долго, пока не будет выключен один из передатчиков одного из КП, от которых произошло наложение двух сигналов.
2. Разберем случай, когда на каждом КП имеют свой, отличный от других, период следования сигналов, как это выполнено в данном техническом решении.
При наложении двух сигналов от двух КП в точке 1 фиг.2 приемник 5 ДП эти сигналы не примет. Через промежуток времени Тср эти сигналы разойдутся в связи с разностью периодов следования. Потребуем, чтобы сигналы в точке 2 от других двух передатчиков КП не наложились бы друг на друга, т.е. чтобы в интервале времени Δt = t3-t2.
Фиг. 2, информация на ДП была бы принята приемником 5. Если такое наложение все-таки произойдет, то потребуем, чтобы вероятность наступления такого события была бы равна Р=10-6, т.е. соответствовала ГОСТ 16521-74 на потерю (трансформацию) телесигнала.
Таким образом, в интервале времени Δt = t2-t1, в точках 1 и 2 (фиг.1) допускают по два совпадения импульсов от четырех разных КП, причем вероятность наступления события совпадения двух сигналов в точке 2 (фиг.2) равна: Р= 10-6. Поэтому в выражении (5) принято значение m=4. В результате исследования минимального числа совпадений сигналов от n КП с различными периодами следования, которые были кратны четным числам, нечетным числам, простым числам, было доказано, что наиболее оптимальным решением является кратность периодов следования сигналов с n КП простым числам.
Пример расчета параметров заявленного устройства
Дано: 1. N=100 - количество рассредоточенных КП, работающих на один ДП.
2. τ=0,01 с - длительность передачи радиосигнала от одного КП.
3. Р=10-6 - вероятность попадания в точку 2 фиг.2 двух сигналов от разных КП.
4. τu = 0,1×10-3 - длительность одного радиоимпульса. Значение выбрано из следующих соображений: Государственный комитет по радиочастотам СССР решением от 15.11.78 г. 665 разрешил использовать для разработки и эксплуатации радиотелесигнализации частоты в диапазоне (162.15-168.075) МГц. Исходя из разрешенной полосы излучения, которая была выделена и равна ΔF=20 кГц, длительность радиоимпульса τu/ при этом равна

при τ= 0,01 с, и τu = 0,1×10-3. Можно передать 100 Бит информации с каждого КП за время .
Определим из (9) усредненное значение периода следования сигналов с n КП

В нашем примере Т будет соответствовать периоду следования сигналов с 50-го КП, т.е. равно Т50.
Определим, сколько полупериодов К=1, 2, 3...n частоты F уложится в периоде следования сигналов Т50

где К50 - количество полупериодов, укладывающихся в периоде следования сигналов Т50.
Определим по таблице простых чисел ближайшее простое число к числу 1428. Таким простым числом является число 1427.
Принимаем уточненное значение К50=1427.
Определим по таблице простых чисел для каждого КП свое простое число

Определим, с учетом (13), значения периодов следования сигналов, которые будут кратны простым числам для КП от 1, 2, 3... до n из выражения:
Tn = Kn×τ (14)
где Тn - период следования сигналов для n-го КП.

F - частота промышленного напряжения в линии 1, n=1, 2, 3... (n-1).

Операцию умножения Кn на τ производят в блоках формирования 3 на КП, т. е. в блоках 3 должны быть, свой для каждого КП, счетчик полупериодов частоты F и умножитель.
Проведем проверку правильности допущений, принятых выше:
При выводе (6) мы приняли значение а<1 и считали, что la≈1.
Определим реальное значение а из (7), для рассматриваемого примера:

Определим значение la при а=0,069:
la=l0,069=1,07≈1 (18)
Мы доказали, что допущение, принятое нами, было сделано правомерно.
Определим скорость передачи сигналов в заявленном устройстве:

где τ= 0,01 с, n= 100, τu = 0,1×10-3 c, Тcp=14,28 с - исходные данные рассматриваемого примера.
Таким образом, мы доказали, что цель, поставленная изобретением, достигнута, при этом получен новый технический результат при передаче сигналов телесигнализации с КП на ДП.
1. На n=1, 2, 3... (n-1) КП имеют только передатчики.
2. На ДП имеют только приемник.
3. Известно, что наибольшая доля стоимости на приемопередающую аппаратуру приходится на приемную часть, которой на КП нет.
4. Несмотря на то, что КП и ДП не имеют между собой двухстороннего канала, устройство способно работать при использовании одной частоты.
5. Повышена скорость передачи сигналов со 100 Бод до 700 Бод.
6. При совпадении сигналов с разных КП на интервале времени Δt = τ, в следующем периоде следования сигналов они разойдутся, т.к. их периоды следования кратны простым числам.
Формула изобретения: Способ передачи и приема сигналов по радиоканалу, в соответствии с которым на n= 1, 2, 3, . . . , n контролируемых пунктах формируют сигналы, передают их по каналу связи на общий диспетчерский пункт, где производят их прием, отличающийся тем, что на каждом контролируемом пункте формируют сигналы, которые представляют собой последовательность пачек радиоимпульсов одной частоты длительностью τ, где где F - частота промышленного напряжения U(t) единой энергосистемы, где установлены контролируемые пункты, передают эти сигналы по радиоканалу на общий диспетчерский пункт через разные для каждого контролируемого пункта периоды следования Т1, Т2, Т3, . . . , Тn, где индексы 1, 2, 3, . . . , n обозначают номера контролируемых пунктов, при этом Т1, Т2, Т3, . . . , Тn кратны простым числам, моментами времени начала передачи сигналов с каждого контролируемого пункта являются моменты перехода U(t) через ноль, определяют Тср - усредненный период следования сигналов с n контролируемых пунктов по формуле

где Р - заданная вероятность потери сигналов, передаваемых с контролируемых пунктов, за счет совпадения на общем диспетчерском пункте сигналов от различных контролируемых пунктов в интервале времени Δt = τ,
при этом выполняют условия

где К1, К2, . . . , Кср, . . . , Кn - последовательность простых чисел от первого до n-го, определяют Кср из формулы

где Кср - количество полупериодов частоты F, укладывающихся в усредненном значении Тср, определяют по таблице простых чисел ближайшее простое число к значению Кср, определяют по таблице простых чисел для каждого контролируемого пункта свое простое число К1, К2, . . . , Кn, вычисляют согласно (I) периоды следования для каждого контролируемого пункта Т1, Т2, . . . , Тn, передают с этими периодами сигналы с каждого контролируемого пункта на общий диспетчерский пункт, где производят их прием.