СИСТЕМА РАДИОСВЯЗИ Российский патент 2013 года по МПК H04B7/00 H04L12/02 

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в системах радиосвязи, использующих широкополосные сигналы.

Известны системы радиосвязи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ), описанные в монографии Р.К. Диксона. «Широкополосные системы», Москва, Связь, 1979 г. стр.327-328. А также в монографии А.А. Мельникова и др. «Радиолинии с программной перестройкой рабочих частот», ВОЛКАС, Ленинград, 1982 г. стр.9-26. «Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами», М., «Радио и связь», 1985 г., стр.138-146.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является система связи с ППРЧ, описанная в монографии Борисова В.И. «Помехоустойчивость систем радиосвязи с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты», Москва, «Радио и связь», 2000 г., стр.24, рис.7а и 7б, принятая за прототип.

Структурная схема этого устройства представлена на фиг.1. Она содержит:

Передающую часть, где:

1 - первый генератор псевдослучайных кодовых слов (ГПКС);

2 - первый синтезатор частот;

3 - модулятор;

4 - первый перемножитель (смеситель);

5 - генератор частоты.

Приемную часть, где:

6 - широкополосный фильтр;

7 - второй перемножитель (смеситель);

8 - полосовой фильтр;

9 - демодулятор;

10 - второй генератор псевдослучайных кодовых слов (ГПКС);

11 - второй синтезатор частот.

Передающая часть содержит следующие функциональные связи (фиг.1а):

- последовательно соединенные модулятор (3) с входом передающей части устройства и первый перемножитель (смеситель 4), выход которого является выходом передающей части, генератор частоты (5). выход которого соедине со вторым входом модулятора, выход первого ГПКС (1) соединен со вторым входом первого синтезатора частот, 1 выход первого синтезатора частот соединен со входом первого перемножителя (смесителя).

Приемная часть содержит следующие функциональные связи (фиг.1б):

- последовательно соединенный широкополосный фильтр (6) с входом приемной части;

- второй перемножитель (смеситель) 7;

- полосовой фильтр 8;

- демодулятор 9, выход которого является выходом приемной части;

- последовательно соединенный второй генератор псевдослучайных кодовых слов (ГПКС) 10, выход которого соединен с входом второго синтезатора частот 11, а выход последнего соединен со вторым входом второго перемножителя (смесителя) 7.

Устройство работает следующим образом. Цифровая информация (подлежащее передаче сообщение 0 поступает на информационный вход блока 3, на второй вход которого подается гармоническое колебание с выхода блока 5, в блоке 3 осуществляется модуляция гармогического колебания информационными символами. Напряжение с выхода блока 3 поступает на вход блока 4, на второй вход которого с выхода блока 2 поступает сигнал, закон формирования которого определяется кодовыми словами, поступающими с выхода ГПКС.

В блоке 4 осуществляется преобразование сигнала в соответствии с кодовыми словами ГПКС. Сигнал с выхода блока 4 поступает на выход передающей части устройства.

В приемной части устройства сигнал после фильтрации в блоке 6 поступает на первый вход блока 7, на второй вход которого поступает сигнал с выхода блока 11. Сигнал на выходе блока 11 является синхронным с сигналом на выходе блока 2 передающей части устройства.

После фильтрации в блоке 8 сигнал подается на вход блока 9, где он демодулируется и поступает на выход приемной части устройства.

Недостатками прототипа являются неизбежные потери времени при передаче сообщения (задержка при передаче) за счет времени, необходимого для перестройки радиолинии по частоте, отсутствие возможности псевдослучайного изменения вида излучаемого сигнала, поскольку модулятор и генератор частоты имеют неизменные параметры. Кроме того, устройство-прототип предназначено для работы только в режиме медленной ППРЧ, что приводит к снижению разведзащищенности и помехозащищенности радиолинии.

Целью изобретения является повышения разведзащищенности и помехозащищенности радиосвязи путем одновременного использования быстрой и медленной программной перестройки рабочей частоты.

Поставленная цель достигается тем что система радиосвязи, содержащая в передающей части модулятор с генератором частоты, генератор псевдослучайного кода (ГПС кода), перемножитель сигналов, в приемной части ГПС кода, синтезатор частот, перемножитель сигналов и демодулятор сигналов, дополнительно в состав передающей части введено устройство формирования сигналов быстрой программной перестройки рабочей частоты (ППРЧ-Б), один из входов которого является информационным входом системы радиосвязи, причем выход подключен к информационным входам первого и второго возбудителей, выходы которых подключены к информационным входам коммутатора, выход которого является выходом передающей части, формирование сигналов ППРЧ-Б осуществляется в соответствии с псевдослучайными кодовыми последовательностями, поступающими на второй вход устройства формирования сигналов ППРЧ-Б с выхода датчика псевдослучайных кодовых последовательностей (ДПСП-Б), вход которого подключен к выходу датчика сигналов синхронизации, синхронизируемого по единому времени, сигналы с выходов датчика поступают также на вход блока управления и на вход датчика псевдослучайных последовательностей (ДПСП-М), выход ДПСП-М подключен ко входу блока управления. Выходы которого подключены ко входам дистанционного управления первого и второго возбудителей, выход блока управления подключен ко входу коммутатора, выход которого является выходом передающей части системы радиосвязи, в состав приемной части системы радиосвязи введены первый и второй радиоприемные устройства (РПУ-1, РПУ-2), выходы которых подключены ко входам первого и второго демодуляторов сигналов с быстрой программной перестройкой частоты (ППРЧ-Б), в свою очередь, выходы первого и второго демодуляторов ППРЧ-Б подключены ко входам блока сложения сигналов, выход блока сложения сигналов является выходом системы радиосвязи, при этом для обеспечения управления блоком сложения сигналов один из выходов блока управления подключен ко входу блока сложения, а второй выход блока сложения сигналов подключен ко входу блока управления, выходы блока управления подключены ко входам демодулятора 1 и демодулятора 2 ППРЧ-Б. ко входу устройства синхронизации подаются сигналы единого времени, выходы устройства синхронизации подключены ко входам ДПСП-М и ДПСП-Б, а также ко входу блока управления.

На фиг.2 представлена передающая часть заявляемой системы радиосвязи.

Передающая часть содержит:

1 - устройство формирования псевдослучайных сигналов быстрой программной перестройки рабочей частоты ППРЧ-Б;

2 - датчик (генератор 0 псевдослучайных кодовых слов для формирования сигналов ППРЧ-Б;

3 - первый возбудитель с автоматической перестройкой по частоте;

4 - второй возбудитель с автоматической перестройкой по частоте;

5 - датчик (генератор) псевдослучайных кодовых слов для формирования сигналов медленной ППРЧ (ППРЧ-М);

6 - датчик сигналов, синхронизированных по единому времени;

7 - коммутатор сигналов;

8 - блок управления.

Подлежащие передаче цифровые сигналы поступают на первый вход устройства формирования сигналов (ППРЧ-Б) 1, на другой вход которого поступают псевдослучайные кодовые слова от датчика псевдослучайных кодовых слов для формирования сигналов ППРЧ-Б.

С выхода устройства 1 сформированные сигналы поступают на широкополосные входы возбудителей 3 и 4.

На другие входы возбудителей поступают кодовые слова с выходов блока управления 8, в соответствии с которыми обеспечивается перестройка возбудителей по частоте в диапазоне частот, ширина которого существенно превосходит ширину полосы широкополосного входа возбудителей.

С выхода возбудителей сигналы ППРЧ поступают на входы коммутатора 7, управляемого командами блока управления 8.

Поочередное подключение с помощью коммутатора выходов возбудителей ко входу передатчика обеспечивает устранение задержки передачи сообщения за счет времени перестройки возбудителей, поскольку в течение времени перестройки по частоте одного возбудителя, передачу сообщений осуществляет другой возбудитель.

Выход коммутатора является выходом передающей части устройства, подключаемого ко входу радиопередатчика.

На фиг.3 представлена приемная часть заявляемой системы. Она содержит:

9 - первое радиоприемное устройство;

10 - второе радиоприемное устройство;

11 - датчик (генератор) псевдослучайных кодовых слов для формирования сигналов быстрой ППРЧ (ППРЧ-Б);

12 - датчик (генератор) псевдослучайных кодовых слов для формирования сигналов медленной ППРЧ (ППРЧ-М);

13 - первый демодулятор сигналов ППРЧ-Б;

14 - второй демодулятор сигналов ППРЧ-Б;

15 - устройство синхронизации, обеспечивающее формирование псевдослучайных сигналов на передаче и на приеме синхронно по сигналам единого времени;

16 - блок сложения сигналов, обеспечивающий формирование общего потока сигналов, поступающих с выходов демодулятора 1 и демодулятора 2;

17 - блок управления, обеспечивающий управление блоками, входящими в состав приемной части, в соответствии с алгоритмом функционирования устройства, в части, обеспечивающий учет времени задержки сигналов на трассе связи, расхождение по времени устройств синхронизации приемной и передающей частей и т.д.

Приемная часть устройства функционирует следующим образом.

Принимаемые сигналы поступают на входы радиоприемных устройств 9 и 10 от антенны (антенного усилителя). Перестройка радиоприемных устройств в соответствии с программой формирования сигналов ППРЧ-М осуществляется по командам блока управления, поступающим на входы систем дистанционного управления радиоприемных устройств РПУ-1 и РПУ-2. С помощью РПУ-1 и РПУ-2 выделение сигналов ППРЧ-Б может осуществляться во всем диапазоне частот приемников в соответствии с программой формирования ППРЧ-М. Использование двух радиоприемных устройств исключает потери пропускной способности канала радиосвязи за счет затрат времени на перестройку по частоте радиоприемников.

Сигналы, передаваемые в режиме ППРЧ-Б в полосе частот, средние значения которых определяются программой ППРЧ-М, с выходов ПЧ РПУ-1 и РПУ-2 подаются соответственно на входы демодулятора-1 и демодулятора-2 ППРЧ-Б. Эти демодуляторы осуществляют демодуляцию сигналов ППРЧ-Б в соответствии с кодовыми словами ДПСП-Б, поступающими с выхода блока 11 через блок управления 17 на другие входы демодуляторов ППРЧ-Б 13, 14. После демодуляции сигналов ППРЧ-Б эти сигналы с выходов демодуляторов 13 и 14 поступают на входы блока сложения сигналов 16, управление которым осуществляется от блока управления, один из выходов которого подключен к блоку сложения сигналов 16.

С одного из выходов блока сложения сигналов информация поочередно с выходов демодуляторов 13 и 14 поступает к получателю информации.

Со второго выхода блока управления передающей части на вход блока управления 17 поступает информация, с помощью которой обеспечивается синхронизация демодуляторов (слежение за задержкой сигналов с ППРЧ-М и ППРЧ-Б).

На фиг.4 представлена временная диаграмма поочередной перестройки радиоприемных устройств.

На вход устройства синхронизации 15 поступают сигналы от системы единого времени, в соответствии с которыми осуществляется первоначальная установка в ДПСП-М 12 и ДПСП-Б 11 программ генерирования псевдослучайных кодовых слов, обеспечивающих функционирование демодуляторов ППРЧ-М и ППРЧ-Б. Слежение за задержкой сигналов осуществляется в блоке управления 17, куда поступают кодовые последовательности ДПСП-М и ДПСП-Б, формируемые в соответствии с сигналами единого времени, поступающими от устройства синхронизации 15 и сигналами. Поступающими от блока сложения 16 при приеме синхронизирующих псевдослучайных сигналов ППРЧ-М и ППРЧ-Б.

Передача синхронизирующих псевдослучайных сигналов предшествует передаче информации, причем форма и способ формирования синхронизирующих псевдослучайных сигналов не отличается по форме и способу формирования информационных сигналов.

Повышение разведзащищенности и помехозащищенности обеспечивается за счет сокращения времени излучения сигнала на каждой из частот (ППРЧ-Б) и расширения полосы частот, в пределах которой осуществляется передача сигналов (ППРЧ-М).

Временная диаграмма процесса передачи сигналов с использование комбинированного режима ППРЧ-М и ППРЧ-Б представлена на фиг.5

На фиг.5 условно длительность передачи сообщения выбрана равной 8 Δt, где Δt - длительность передачи фрагмента сообщения в режиме ППРЧ (полоса частот ППРЧ-Б равна Δt) при средней частоте полосы f. Частота f - псевдослучайная частота, fε [fmax], где [fmin, fmax] - полоса частот перестройки возбудителей и приемников.

Длительность излучения элементов сигнала на фиксированной частоте в режиме ППРЧ-Б исключает возможность пеленгования и постановки прицельной помехи для каждого элемента сигнала, поэтому эффективной может быть только заградительная помеха во всей полосе частот сигналов ППРЧ-Б, что потребует существенного увеличения мощности помехи.

Учитывая относительную кратковременность излучения сигнала в полосе частот ППРЧ-Б (смена полос частот ППРЧ-Б может быть близка к времени перестройки приемников и возбудителей по частоте) и сложности обнаружения и пеленгования элементов сигнала ППРЧ-Б, задача подавления радиолинии с комбинированной (быстрой и медленной) ППРЧ становится трудноразрешимой.

Таким образом, в предложенной системе связи решение поставленной задачи повышения разведзащищенности и помехозащищенности системы радиосвязи обеспечивается за счет одновременного использования быстрой и медленной ППРЧ, при этом псевдослучайно изменяются как средняя частота полосы частот ППРЧ-Б (в соответствии с кодом ППРЧ-М), так и сигналы, используемые в режиме ППРЧ-Б.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть применено в системах радиосвязи с повышенными требованиями к разведзащищенности и защите от преднамеренных помех. Технический результат изобретения заключается в повышении скрытности и помехозащищенности. Для этого в передающую часть системы радиосвязи введены два возбудителя, устройство формирования сигналов быстрой ППРЧ, датчик псевдослучайной последовательности для ППРЧ, датчик сигналов синхронизации, коммутатор сигналов, блок управления передающей части, а в приемную часть - два радиоприемных устройства, два демодулятора сигналов ППРЧ, блок сложения сигналов, датчик псевдослучайной последовательности для ППРЧ, устройство синхронизации и блок управления приемной части. 5 ил.

Система радиосвязи, содержащая в передающей части модулятор с генератором частоты, генератор псевдослучайного кода (ГПС кода), перемножитель сигналов, а в приемной части ГПС кода синтезатор частот, перемножитель сигналов и демодулятор сигналов, отличающаяся тем, что в состав передающей части введено устройство формирования сигналов быстрой программной перестройки рабочей частоты (ППРЧ-Б), один из входов которого является информационным входом системы радиосвязи, причем выход подключен к информационным входам первого и второго возбудителей, выходы которых подключены к информационным входам коммутатора, выход которого является выходом передающей части, формирование сигналов ППРЧ-Б осуществляется в соответствии с псевдослучайными кодовыми последовательностями, поступающими на второй вход устройства формирования сигналов ППРЧ-Б с выхода датчика псевдослучайных кодовых последовательностей (ДПСП-Б), вход которого подключен к выходу датчика сигналов синхронизации, синхронизируемого по единому времени, сигналы с выходов датчика поступают также на вход блока управления и на вход датчика псевдослучайных последовательностей (ДПСП-М), выход ДПСП-М подключен ко входу блока управления, выходы которого подключены ко входам дистанционного управления первого и второго возбудителей, выход блока управления подключен ко входу коммутатора, выход которого является выходом передающей части системы радиосвязи, в состав приемной части системы радиосвязи введены первый и второй радиоприемные устройства (РПУ-1, РПУ-2), входы которых соединены с приемной антенной и являются входом приемной части, а выходы РПУ-1 и РПУ-2 подключены ко входам первого и второго демодуляторов сигналов с быстрой программной перестройкой частоты (ППРЧ-Б), в свою очередь выходы первого и второго демодуляторов ППРЧ-Б подключены ко входам блока сложения сигналов, выход блока сложения сигналов является выходом системы радиосвязи, при этом для обеспечения управления блоком сложения сигналов один из выходов блока управления подключен ко входу блока сложения, а второй выход блока сложения сигналов подключен ко входу блока управления, выходы блока управления подключены ко входам демодулятора 1 и демодулятора 2 ППРЧ-Б и ко входам РПУ-1 и РПУ-2, на вход устройства синхронизации подаются сигналы единого времени, выходы устройства синхронизации подключены ко входам ДПСП-М и ДПСП-Б, а также ко входу блока управления, а выходы ДПСП-М и ДПСП-Б подключены ко входам блока управления.