Результат интеллектуальной деятельности: Способ радиоподавления каналов связи

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к технике создания искусственных радиопомех, и может быть использовано для радиоподавления (РП) источников излучений (ИИ), априорная информация о загруженности рабочих частот которых не известна, в том числе использующих режим с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ).

Известен способ РП каналов связи по патенту РФ №2104616 С1 от 10.02.98, МПК Н04К 3/00, опубл. 10.02.98, бюл. №4.

Известный способ включает в себя прием сигналов ИИ, определение их параметров, измерение суммарного времени, в течение которого отсутствует прием сигналов на рабочих частотах ИИ в заданном промежутке времени, распределение временного ресурса РП между рабочими частотами ИИ, подлежащих РП. Формирование структуры управляющих сигналов, задающих режим работы устройства управления передачей и структуру модулирующих напряжений, модуляцию сигналов возбудителей, усиление их в передатчике помех и излучение в эфир в режиме, заданном сигналом устройства управления передачей согласно временному ресурсу РП, в течение интервала равному времени отсутствия прием на подавляемой частоте.

Недостаток известного способа заключается в том, что он имеет ограниченную область применения, так как позволяет эффективно осуществлять РП только тех систем радиосвязи, которые для передачи данных используют достаточно ограниченное количество рабочих частот и информация о степени их загруженности полностью априори известна.

Известен способ РП каналов связи, см. патент РФ №2450458 по заявке №2011114687 от 24.11.2011 г.

В известном способе принимают сигналы ИИ, определяют их параметры, формируют сигналы управления режимом передачи и структурой модулирующих напряжений, модулируют, усиливают и излучают помеховые сигналы, принимают сигналы ИИ в полосе частот ΔF в течение временного цикла Т_р на каждой рабочей частоте ИИ ƒ_i, где i=1, 2, … - текущий номер рабочей частоты ИИ. У принятого сигнала измеряют время t_i, в течение которого он существует на i-й частоте, из числа измеренных временных интервалов t_i выделяют минимальное значение t_min, причем помеховый сигнал излучают в интервале времени t_п=t_min в течение временного цикла Т_п, начиная с окончания временного цикла T_р, каждый раз при обнаружении сигнала источника на одной из его рабочих частот ƒ_i Окончание временного цикла T_р выбирают из условия трехкратного совпадения наименьшего из значений t_i обнаруженных сигналов на рабочих частотах ƒ_i ИИ. Временной цикл Т_п считают завершенным, если после очередного излучения помехового сигнала t_п на всех частотах ƒ_i сигнал от ИИ отсутствует. Формирование сигналов управления режимом передачи включает выбор несущих частот помеховых сигналов, совпадающих с рабочими частотами принятых сигналов ИИ каналов пакетной связи, формирование сигналов управления временем излучения помеховых сигналов t_п на частотах ƒ_i в пределах временного цикла РП и сигнала управления излучением помехи в начале и конце цикла РП. В качестве определяемых параметров сигнала, подлежащего РП, выбирают его несущую частоту, ширину спектра и вид модуляции.

Недостаток известного способа заключается в том, что он имеет ограниченную область применения, т.к. обеспечивает эффективное РП каналов связи только в том случае, если в течение временного цикла T_р будут выявлены все значения рабочих частот ИИ ƒ_i.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому является способ РП каналов связи см. патент РФ №2638940 по заявке от 26.12.2016 г., опубликованный 19.12.2017 г. в бюл. №35.

В способе-прототипе принимают сигналы ИИ в полосе частот ΔF в течение временного цикла Т_р и на каждой рабочей частоте ИИ ƒ_i, где i=1, 2, … - текущий номер рабочей частоты ИИ, измеряют время t_i, в течение которого сигнал существует на i-й частоте, из числа измеренных временных интервалов t_i выделяют минимальное значение t_min, формируют сигналы управления режимом передачи и структурой модулирующих напряжений, модулируют, усиливают и излучают помеховые сигналы в течение временного цикла Т_п, начиная с окончания временного цикла Т_р. А полосу частот ΔF разбивают на N субполос равной протяженности Δƒ_п, а помеховый сигнал последовательно излучают на каждой из n-й субполосе, где n=1, 2, … N, начиная с первой, при этом длительность излучения помехового сигнала t_п выбирают таким образом, чтобы за минимальное значение времени t_min помеховый сигнал был излучен на каждой n-й субполосе.

Недостаток способа-прототипа в том, что при постановке помех неэффективно используется ограниченный энергетический ресурс источника помех, поскольку РП осуществляется во всей полосе частот работы ИИ сигналов с ППРЧ, без учета реальной загрузки частотного диапазона. В результате обеспечивается минимально возможный временной интервал совпадения помехи и подавляемого сигнала.

Целью данного изобретения является разработка способа РП каналов связи, в котором будет обеспечено повышение эффективности РП сигналов ППРЧ за счет увеличение временного интервала совпадения помехи и подавляемого сигнала.

Техническим результатом является увеличение временного интервала совпадения сигнала помехи и подавляемого сигнала.

Технический результат и поставленная цель достигаются тем, что способ радиоподавления каналов связи, заключающийся в том, что принимают сигналы источников излучения в полосе частот ΔF в течение временного цикла Т_р и на каждой рабочей частоте источника излучения ƒ_i, где i=1, 2, … - текущий номер рабочей частоты источника излучения, измеряют время t_i, в течение которого сигнал существует на i-й частоте, из числа измеренных временных интервалов t_i выделяют минимальное значение t_min, полосу частот ΔF разбивают на N субполос равной протяженности Δƒ_п, формируют сигналы управления режимом передачи и структурой модулирующих напряжений, модулируют, усиливают и излучают помеховые сигналы в течение временного цикла Т_п, начиная с окончания временного цикла T_p, последовательно в пределах каждой из субполос, начиная с первой, таким образом, чтобы за минимальное значение времени t_min помеховый сигнал был излучен на каждой из субполос, отличается тем, что проверяют наличие сторонних радиоизлучений в пределах каждой из N субполос, а помеховый сигнал последовательно излучают только на тех М≤N субполосах, начиная с первой, на которых не выявлена работа сторонних радиоизлучений, при этом длительность излучения помехового сигнала t_п выбирают таким образом, чтобы за минимальное значение времени t_min помеховый сигнал был излучен на каждой из М субполос, на которых не выявлена работа сторонних радиоизлучений.

Благодаря новой совокупности существенных признаков в заявленном способе предоставляется возможность повышения эффективности РП сигналов ППРЧ за счет увеличения временного интервала совпадения сигнала помехи и подавляемого сигнала.

Заявленный способ поясняется чертежами, на которых показано:

фиг. 1 спектр A(ƒ) и частотно-временная панорама, поясняющие принцип реализации способа-прототипа при реализации временного цикла Т_п в полосе частот ΔF работы ИИ в режиме с ППРЧ;

фиг. 2 спектр A(ƒ) и частотно-временная панорама, поясняющие принцип реализации заявляемого способа при реализации временного цикла Т_п в полосе частот ΔF работы ИИ в режиме с ППРЧ.

Возможность реализации заявляемого технического решения РП каналов связи, в том числе использующих режим с ППРЧ, объясняется следующим.

Известно, что в режиме ППРЧ сигнал ИИ последовательно перестраивается с одной рабочей частоты на другую по псевдослучайному закону. При этом время излучения сигнала на каждой рабочей частот остается неизменным (см. Борисов В.И. и др. Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты. - М. Радио и связь. 2000 - 384 с. - раздел 1.1.2, с. 19-24.).

Для РП таких каналов связи в соответствии с известным способом-прототипом (см. патент РФ №2638940 по заявке №2016151522 от 26.12.2016 г.) помеховый сигнал в течение временного цикла T_п излучается последовательно на каждой из N субполос в пределах полосы частот ΔF. Принцип РП показан на фиг. 1.

При этом длительность излучения помехового сигнала t_п1 (см. фиг. 1) выбирают таким образом, чтобы за минимальное значение времени t_min помеховый сигнал был излучен на каждой из N субполос.

Недостаток рассмотренного способа в том, что его реализация обеспечивает минимально возможный временной интервал совпадения помехового сигнала и подавляемого сигнала, так как в способе не учитывается реальная загрузка частотного диапазона, в котором работает ИИ с ППРЧ.

В качестве примера на фиг. 1 показан фрагмент спектра и частотно-временной панорамы на этапе РП сигналов ИИ с ППРЧ. При этом, в соответствии с реализацией способа-прототипа показан принцип последовательной постановки помеховых сигналов в полосе частот ΔF в каждой из N субполос равной протяженности Δƒ_п. В результате, длительность временного интервала совпадения сигнала помехи и подавляемого сигнала t_п составит t_п=t_min /(ΔF/Δƒ_п). Для примера, представленного на фиг. 1, t_п1=t_min/7.

На фиг. 1 в полосе частот ΔF показана работа трех ИИ. Двух мощных широкополосных ИИ, работающих в полосе частот Δƒ₁₂=ƒ₂-ƒ₁ и ƒ₃₄=ƒ₄-ƒ₃, и одного узкополосного ИИ, работающего на частоте ƒ₅.

Очевидно, что при случайном выборе рабочих частот сигналов ППРЧ в полосах Δƒ₁₂ и Δƒ₃₄, связь обеспечиваться не будет, ввиду низких значений отношения сигнал/шум (ОСШ) в канале. Следовательно, назначение сигналов помехи в полосах Δƒ₁₂ и Δƒ₃₄ нецелесообразно.

В заявляемом способе, см. фиг. 2, в полосах Δƒ₁₂ и Δƒ₃₄ сигнал помехи не назначается. В результате длительность временного интервала совпадения сигнала помехи и подавляемого сигнала t_п составит t_п=t_min /([ΔF-Δƒ₁₂-Δƒ₃₄]/Δƒ_п). Для примера, представленного на фиг. 2, t_п2=t_min/4.

Таким образом, исключение полос Δƒ₁₂ и Δƒ₃₄ из частотного диапазона назначения сигнала помехи, приведет к достижению технического результата заявляемого способа, а именно, к увеличению временного интервала совпадения сигнала помехи и подавляемого сигнала. И как результат - к повышению эффективности РП, т.е. достижению цели изобретения.

Действительно, для рассматриваемого примера t_п2>t_пl, т.к. см. фиг. 1 и фиг. 2. В общем случае в заявляемом техническом решении значение t_п всегда будет не меньше, чем в способе прототипе, т.е. t_п2≥t_п1.

Реализовать заявляемый способ возможно в результате выполнения следующей последовательности действий (технических операций).

1. На начальном этапе производят прием сигнала ИИ в течение временного цикла T_р в полосе частот ΔF на каждой рабочей частоте ИИ ƒ_i, где i=1, 2, … - текущий номер рабочей частоты ИИ, измеряют время t_i, в течение которого сигнал существует на i-й частоте, из числа измеренных временных интервалов t_i выделяют минимальное значение t_min.

Указанные технические процедуры известны и описаны, например, в способе-прототипе (см. патент РФ №2638940 по заявке №2016151522 от 26.12.2016 г.).

В качестве примера, на фиг. 2 изображена частотно-временная панорама полосы частот ΔF, в которой зафиксирована работа ИИ на 7 рабочих частотах в пределах полос Δƒ₁, Δƒ₂, Δƒ₃, Δƒ₄, Δƒ₅, Δƒ₆, Δƒ₇. Здесь же показан временной интервал значения t_min, временной интервал времени Т_п, полоса частот ΔF, в пределах которой работает ИИ сигналов с ППРЧ.

2. По окончанию временного цикла Т_р начинают временной цикл T_п. Временной цикл T_р заканчивается или по истечении заданного времени, например, определяемого циклом работы станций помех: целераспределение; подавление; оценка текущей эффективности РП; корректировка целераспределения по результатам оценки текущей эффективности с учетом обнаружения новых ИИ (см. стр. 331 Осипов А.С. Военно-техническая подготовка. Военно-технические основы построения средств и комплексов РЭП: учебник / А.С. Осипов; под науч. ред. Е.Н. Гарина. - Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2013. - 344 с.), или же после условия трехкратного совпадения наименьшего из значений t_i обнаруженных сигналов на рабочих частотах ƒ_i ИИ (см. патент РФ №2450458 по заявке №2011114687 от 24.11.2011 г.).

3. Разбивают полосу частот ΔF на N субполос равной протяженности Δƒ_п.

4. После чего проверяют наличие работы сторонних ИИ в пределах каждой из N субполос, из которых выбирают М субполос, на которых не выявлена работа сторонних ИИ.

В общем случае N≥M.

Процедуры выбора М субполос, на которых не выявлена работа сторонних ИИ, может, например, осуществляться по результатам измерения уровня шумов и помех в каждой из N субполос и последующим сравнением их с допустимыми значениями.

В качестве примера на фиг. 2 показана частотно-временная панорама, на которой поясняется предварительный выбор 7 субполос Δƒ₁, Δƒ₂, Δƒ₃, Δƒ₄, Δƒ₅, Δƒ₆, Δƒ₇ в пределах полосы ΔF, из которых в субполосах Δƒ₂, Δƒ₃ и Δƒ₇ ведется работа сторонних ИИ, поэтому указанные частоты не включены в перечень М субполос. На частоте ƒ₅ в субполосе Δƒ₄ показана работа узкополосного ИИ, который не приводит к превышению допустимого значения уровня шума в субполосе Δƒ₄.

Реализация процедур измерения известна, см., например, Патент РФ №2613035, по заявке №2016109542 от 16.03.2016 г., опубликован 14.03.2017, Бюл. №8 и патент РФ №2420760, опубликованный 27.02.2010 г. Бюл. №6, по заявке 2009143758/09, от 26.11.2009 г.

5. Выбирают длительность излучения помехового сигнала t_п таким образом, чтобы за минимальное значение времени t_min помеховый сигнал был излучен на каждой из М субполос.

В качестве примера на фиг. 2 показан выбор интервала длительности излучения помехового сигнала t_п (на фиг. 2 он обозначен как t_п2).

6. Затем формируют сигналы управления режимом передачи и структурой модулирующих напряжений, модулируют, усиливают и излучают помеховые сигналы в течение временного цикла Т_п, начиная с окончания временного цикла Т_р.

Операции по формированию сигналов управления режимом передачи, включающем выбор несущих частот помеховых сигналов, выработку сигналов управления временем излучения помеховых сигналов t_п последовательно на субполосах равной протяженности ƒ_п в пределах полосы частот ΔF и сигнала управления излучением помехи в начале и конце цикла подавления известны и описаны, например в (патенте РФ №2104616 С1 от 10.02.98, МПК Н04К 3/00, опубл. 10.02.98, бюлл, №4, а также в патенте РФ №2638940 по заявке №2016151522 от 26.12.2016).

7. Излучают помеховый сигнал последовательно на каждой из М субполос, начиная с первой. Под первой, понимается первая субполоса (наименьшая по значению номинала центральной частоты в пределах субполосы) из массива М.

Рассмотренные действия известны и описаны в различной интерпретации в доступных источниках, например, в (патенте РФ №2638940 по заявке №2016151522 от 26.12.2016, а также Осипов А.С. Военно-техническая подготовка. Военно-технические основы построения средств и комплексов РЭП: учебник / А.С.Осипов; под науч. ред. Е.Н. Гарина. - Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2013. - 344 с.).

На фиг. 2 показан интервал временного цикла Т_п, где на М субполосах осуществляется последовательное излучение сигнала помехи длительностью t_п2=t_min/4, т.е. М=4, в полосах частот Δƒ₁, Δƒ₄, Δƒ₅, Δƒ₆. Здесь же показаны сигналы ИИ с ППРЧ, работающие на частоте ƒ₁₁ в полосе Δƒ₁, на частоте ƒ₁₂ и частоте ƒ₁₃ в полосе Δƒ₅, на частоте ƒ_]4 и на частоте ƒ₁₅ в полосе Δƒ₆ из перечня рабочих частот ƒ_i.

В указанных частотных субполосах в соответствующей последовательности излучают сигналы помехи в течение равных промежутков времени t_п2=t_min/4, т.е. М=4 из возможных N=7 субполос.

В тоже время, согласно способу-прототипу, см. фиг. 1, время излучения помеховых сигналов t_п1=t_min/7. Следовательно, применительно к рассматриваемому примеру, обеспечивается повышение эффективности РП, которое по показателю t_п составит t_п2/t_п1=t_min/4/t_min/7=7/4. В наихудшем для системы РП случае, когда N=М, эффективность РП по показателю t_п будет равна 1.

Длительность цикла Т_п определяется алгоритмом работы средств постановки помех, см. Осипов А.С. Военно-техническая подготовка. Военно-технические основы построения средств и комплексов РЭП: учебник / А.С. Осипов; под науч. ред. Е.Н. Гарина. - Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2013. - 344 с.

На фиг. 2 временной цикл Т_п прекращен после РП радиолинии на частоте ƒ₁₅.

Операции по формированию сигналов управления режимом передачи, включающем выбор несущих частот помеховых сигналов, совпадающих с рабочими частотами принятых сигналов ИИ каналов пакетной связи, выработку сигналов управления временем излучения помеховых сигналов t_п на частотах ƒ_i в пределах временного цикла РП и сигнала управления излучением помехи в начале и конце цикла РП известны и описаны, например в (патенте РФ №2104616 С1 от 10.02.98, МПК Н04К 3/00, опубл. 10.02.98, бюл., №4).

Таким образом, благодаря новой совокупности существенных признаков в заявленном способе предоставляется возможность повышения эффективности РП сигналов ППРЧ за счет увеличение временного интервала совпадения сигнала помехи и подавляемого сигнала.