СПОСОБ РАДИОПОДАВЛЕНИЯ НЕСАНКЦИОНИРОВАННОГО КАНАЛА КОСМИЧЕСКОЙ РАДИОЛИНИИ "КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ - ЗЕМЛЯ" И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2016 года по МПК H04K3/00 

Группа изобретений относится к области радиотехники и может быть использована для избирательного радиоподавления несанкционированных каналов космических радиолиний «космический аппарат (КА) - Земля», в частности для радиоподавления несанкционированных каналов радиолиний «КА - Земля» «пиратских» терминалов, работающих в спутниковых сетях связи и использующих их частотно-энергетические ресурсы.

В связи с ростом спутниковых систем значительно расширяется объем предоставляемых услуг пользователям, и несанкционированная работа «пиратских» терминалов ведет к значительным убыткам операторов и пользователей космических систем [1].

Из уровня техники известны способ и система радиоподавления несанкционированных каналов связи «пиратских» терминалов сотовой сети с использованием базовой станции. При этом обеспечивается радиоподавление несанкционированных каналов «пиратских» терминалов со структурой, соответствующей стандарту работы сотовой сети (см. патент Российской Федерации на изобретение № 2149512 от 04.02.1999, опубл. 20.05.2000).

Система для реализации способа включает в себя источник сигнала несанкционированного канала связи, а также приемопередающую базовую станцию сотовой сети, содержащую аппаратуру обнаружения и анализа параметров сигнала несанкционированного канала, блок обработки служебной информации, формирователь помех и передатчик помех. Параметры помех устанавливаются с использованием выделенной служебной информации сотовой сети. При этом система обеспечивает избирательное радиоподавление сигналов несанкционированных каналов связи, структура которых известна и соответствует протоколу функционирования сети.

Недостатком изобретения является отсутствие возможности радиоподавления несанкционированных каналов космических радиолиний «КА - Земля».

Из уровня техники известен способ радиоподавления несанкционированных каналов связи космических радиолиний и система для его реализации за счет использования бортового ретранслятора КА, осуществляющего ретрансляцию искусственных помех «пиратским» наземным терминалам от земной базовой приемопередающей станции [1].

Недостатком известного технического решения является необходимость осуществлять на борту КА линейную ретрансляцию искусственных помех наземным терминалам от земной базовой приемопередающей станции, что приводит к увеличению временных задержек в определении параметров сигнала несанкционированного канала и в формировании помех. Поскольку линейные ретрансляторы используются только в системах связи, применение известного способа функционально ограничено. В командных радиолиниях, а также в системах связи с обработкой на борту, где линейные ретрансляторы не используются, известный способ не применим.

Из уровня техники известна система космической связи, содержащая космический аппарат, центральную земную VSАТ-станцию, станцию радиомониторинга и «пиратский» терминал (см. патент Российской Федерации на изобретение № 2450284, опубл. 10.12.2011). Система определяет местоположения «пиратского» VSАТ-терминала, работающего в сети космической связи.

Недостатком известной системы является то, что она не обеспечивает радиоподавление несанкционированных каналов космических радиолиний «КА - Земля» произвольной структуры.

Техническим результатом заявленной группы изобретений является повышение эффективности и быстродействия радиоподавления несанкционированных каналов космической радиолинии «КА - Земля» произвольной структуры без использования КА для создания и излучения помех.

Технический результат достигается тем, что в способе излучают с космического аппарата сигнал несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля» с несущей частотой в направлении наземного терминала через среду с локальной областью интенсивного рассеивания в тропосфере сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля»;

- принимают излученный с космического аппарата сигнал несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля» на несущей частоте станцией радиомониторинга;

- вводят передающую тропосферную станцию помех, содержащую последовательно соединенные передающую антенну и передатчик с формирователем помех на несущей частоте;

- передающую антенну передающей тропосферной станции помех наводят на локальную область интенсивного рассеивания в тропосфере сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля»;

- вводят устройство обработки;

- принятый станцией радиомониторинга сигнал несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля» передают по линии передачи на устройство обработки, с помощью которого выделяют параметры сигнала несанкционированного канала, а также несущую частоту и моменты начала и окончания излучения;

- выделенные параметры сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля», а также несущую частоту и моменты начала и конца излучения передают на передающую тропосферную станцию помех;

- в передающей тропосферной станции помех формируют помеховый сигнал передатчика в соответствии с выделенными параметрами сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля» на несущей частоте;

- устанавливают несущую частоту передатчика передающей тропосферной станции помех в соответствии с выделенной несущей частотой, а моменты его включения устанавливают синхронно с выделенными моментами излучения сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля»;

- с помощью передающей антенны передающей тропосферной станции помех синхронно излучают сформированный помеховый сигнал в направлении локальной области интенсивного рассеивания сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля» в тропосфере на несущей частоте.

Система для реализации способа радиоподавления несанкционированного канала космической радиолинии «космический аппарат (КА) - Земля» включает:

- наземный терминал космической радиолинии «КА - Земля», содержащий последовательно соединенные приемную антенну и приемник, осуществляющий прием излученного с КА на несущей частоте сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля» через среду с локальной областью интенсивного рассеивания в тропосфере сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля»;

- станцию радиомониторинга, содержащую последовательно соединенные приемную антенну, приемник и регистратор;

- передающую тропосферную станцию помех, содержащую последовательно соединенные передающую антенну, наведенную на локальную область интенсивного рассеивания в тропосфере сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля», передатчик помех и формирователь помех;

- устройство обработки, выделяющее параметры сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля», вход которого соединен с выходом приемника станции радиомониторинга,

причем один из выходов устройства обработки, выделяющий модулирующие параметры сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля», соединен со входом формирователя помех, а второй выход, выделяющий моменты начала и излучения и несущую частоту, соединен со входом управления передатчика передающей тропосферной станции помех.

Признаки и сущность заявленной группы изобретений поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом чертежом, где показано следующее.

На фиг.1 представлена схема системы для реализации способа радиоподавления несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля» для реализации способа, где показано следующее:

1 - космическая радиолиния «КА - Земля»;

2 - наземный терминал (НТ);

3 - приемник НТ;

4 - приемная антенна НТ;

5 - локальная область интенсивного рассеивания в тропосфере сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля»;

6 - космический аппарат;

7 - передающая тропосферная станция помех (ПТСП);

8 - передающая антенна ПТСП;

9 - передатчик помех ПТСП;

10 - формирователь помех;

11 - регистратор станции радиомониторинга;

12 - приемник станции радиомониторинга;

13 - приемная антенна станции радиомониторинга;

14 - станция радиомониторинга (СРМ);

15 - устройство обработки, выделяющее параметры сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля».

Заявленная группа изобретений работает следующим образом.

Космический аппарат (6) космической радиолинии (1) «КА - Земля» излучает сигнал S(t) несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля» с несущей частотой f₀ в направлении на наземный терминал (2). При распространении в тропосфере сигнал S(t) несанкционированного канала космической радиолинии (1) «КА - Земля» проходит через среду с локальной областью (5) интенсивного рассеивания в тропосфере. Для осуществления подавления сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля» введена передающая тропосферная станция помех (7), передающая антенна (8) которой наводится на локальную область (5) интенсивного рассеивания сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля» в тропосфере. При излучении помехового сигнала S_п(t), вырабатываемого передатчиком помех (9), в локальной области (5) интенсивного рассеивания сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля» в тропосфере формируется отраженный помеховый сигнал S₀(t) в направлении наземного терминала (2). В результате в направлении наземного терминала (2) присутствует наряду с сигналом несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля», излучаемым космическим аппаратом, отраженный помеховый сигнал S₀(t), возникающий от воздействия излучения передающей тропосферной станции помех. Повышенная эффективность системы радиоподавления обеспечивается также и тем, что параметры помехового сигнала, излучаемые передающей тропосферной станцией помех (7), согласованы с параметрами сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля», излучаемого КА. Для этого используется станция радиомониторинга (14), которая осуществляет прием излучаемого КА сигнала S(t) несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля», используя приемник (12). Выходной сигнал приемника (12) станции радиомониторинга (14) подается на устройство (15) обработки, выделяющее параметры сигнала S(t) несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля». Устройство (15) обработки имеет два выхода, на одном из которых выделяются моменты начала и конца излучения и значение несущей частоты f₀ сигнала S(t) несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля», а на другом выходе выделяются модулирующие параметры сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля», которые поступают соответственно на вход управления передатчика помех (9) и на вход формирователя помех (10).

Оценка эффективности радиоподавления может быть определена по отношению мощности отраженного помехового сигнала к мощности сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля» и вычислена по формуле

Р_п/Р_с = Р_з-б (дБ) + S_3-б (дБ) + L_3-б (дБ) - L_отр (дБ) (1)

где

Р_з-б - отношение мощностей передатчика помех передающей тропосферной станции помех и сигнала бортового передатчика КА;

S_3-б - отношение эффективных площадей антенн передающей тропосферной станции помех и КА;

L_3-б (дБ) - отношение квадратов дальностей до локальной зоны интенсивного рассеивания сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля» в тропосфере от КА и передающей тропосферной станции помех;

L_отр (дБ) - потери отражения в локальной области интенсивного рассеивания сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля» в тропосфере.

При Р_з-б = 30 дБ, S_3-б = 30 дБ, L_3-б = 20 дБ, L_отр = 50 дБ отношение мощности отраженного помехового сигнала к мощности сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля» равно Р_п / Р_с = 30 дБ, что обеспечивает полное радиоподавление сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля».

Заявленный способ радиоподавления и система для его реализации обеспечивает минимальную величину временной задержки излучения помехового сигнала по отношению к моменту излучения сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля», которая может быть определена по формуле

Т₃ = D/с, (2)

где с - скорость света;

D - расстояние от передающей тропосферной станции помех до локальной области интенсивного рассеивания сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля» в тропосфере.

В результате помеховый сигнал, излученный передающей тропосферной станцией помех, формирует в локальной области интенсивного рассеивания в тропосфере сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля» отраженный помеховый сигнал, который поступает на вход наземного терминала космической радиолинии «КА - Земля» совместно с сигналом несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля». При выборе необходимого уровня мощности излучения передающей тропосферной станции помех создаваемый отраженный помеховый сигнал обеспечивает подавление сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля» с повышенной эффективностью.

В заявленном способе и системе для его реализации при D ≤ 300 км временная задержка составит ≤ 1мс. Известные способы радиоподавления с использованием помехи, излучаемой с ретранслятора КА, имеют временную задержку, равную времени распространения сигнала от КА на стационарной орбите до Земли, что составляет 125 мс, т.е в заявленном способе величина временной задержки в 125 раз меньше, чем в известных.

Для реализации группы изобретений могут быть применены типовая передающая тропосферная станция помех с передатчиком помех и типовая станция радиомониторинга, работающие в диапазоне частот космической радиолинии. При этом антенна передающей тропосферной станции помех должна быть наведена на локальную область интенсивного рассеивания сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля», а антенна станции радиомониторинга - на космический аппарат, излучающий сигнал несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля». Параметры помех передающей тропосферной станции помех, включая рабочую частоту и моменты времени излучения, устанавливают по выделенным параметрам сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля», принятого станцией радиомониторинга.

Источники информации, принятые во внимание

1. Специальный выпуск. «Спутниковая связь и вещание», 2009 - [1].

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для радиоподавления несанкционированного канала космической радиолинии «космический аппарат (КА) - Земля». Технический результат состоит в повышении эффективности и быстродействия радиоподавления несанкционированных каналов космической радиолинии «КА - Земля» произвольной структуры без использования КА для создания и излучения помех. Для этого система радиоподавления несанкционированного канала космической радиолинии «космический аппарат (КА) - Земля» включает: наземный терминал, содержащий последовательно соединенные приемную антенну и приемник; станцию радиомониторинга, содержащую последовательно соединенные приемную антенну, приемник и регистратор; передающую тропосферную станцию помех, содержащую последовательно соединенные передающую антенну, передатчик помех и формирователь помех и устройство обработки. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ радиоподавления несанкционированного канала космической радиолинии «космический аппарат - Земля» заключается в том, что:
- излучают с космического аппарата сигнал несанкционированного канала космической радиолинии «космический аппарат (КА)- Земля» на несущей частоте в направлении наземного терминала через среду с локальной областью интенсивного рассеивания в тропосфере, формирующую отраженный сигнал несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля»;
- вводят передающую тропосферную станцию помех, содержащую последовательно соединенные передающую антенну и передатчик с формирователем помех на несущей частоте;
- передающую антенну передающей тропосферной станции помех наводят на локальную область интенсивного рассеивания в тропосфере сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля»;
- приемную антенну станции радиомониторинга наводят на космический аппарат и принимают излученный с космического аппарата сигнал несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля» на несущей частоте;
- вводят устройство обработки;
- принятый станцией радиомониторинга сигнал несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля» передают по линии передачи на устройство обработки, с помощью которого выделяют параметры сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля», а также несущую частоту и моменты начала и окончания излучения;
- выделенные параметры сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля», а также несущую частоту и моменты начала и конца излучения передают на передающую тропосферную станцию помех;
- в передающей тропосферной станции помех формируют помеховый сигнал передатчика в соответствии с выделенными параметрами сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля» на несущей частоте;
- устанавливают несущую частоту передатчика передающей тропосферной станции помех в соответствии с выделенной несущей частотой, а моменты его включения устанавливают синхронно с выделенными моментами излучения сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля»;
- с помощью передающей антенны передающей тропосферной станции помех синхронно с принятым сигналом несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля» излучают сформированный помеховый сигнал в направлении локальной области интенсивного рассеивания в тропосфере, формирующей отраженный помеховый сигнал на несущей частоте, поступающий на вход наземного терминала совместно с сигналом несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля».

2. Система радиоподавления несанкционированного канала космической радиолинии «космический аппарат - Земля» включает:
- наземный терминал космической радиолинии «КА - Земля», содержащий последовательно соединенные приемную антенну и приемник, осуществляющий прием излученного с КА на несущей частоте сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля» через среду с локальной областью интенсивного рассеивания в тропосфере сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля»;
- станцию радиомониторинга, содержащую последовательно соединенные приемную антенну, приемник и регистратор;
- передающую тропосферную станцию помех, содержащую последовательно соединенные передающую антенну, наведенную на локальную область интенсивного рассеивания в тропосфере сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля», передатчик помех и формирователь помех;
- устройство обработки, выделяющее параметры сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля», вход которого соединен с выходом приемника станции радиомониторинга,
- причем один из выходов устройства обработки, выделяющий модулирующие параметры сигнала несанкционированного канала космической радиолинии «КА - Земля», соединен со входом формирователя помех, а второй выход, выделяющий моменты начала и конца излучения и несущую частоту, соединен со входом управления передатчика передающей тропосферной станции помех.