Способ разнесенной передачи Российский патент 2020 года по МПК H04B7/05 

Изобретение относится к области радиотехники и может найти применение на линиях радиосвязи для улучшения условий электромагнитной совместимости и снижения электромагнитной доступности приема для нелегитимного корреспондента.

Для снижения электромагнитной доступности приема нелегитимных корреспондентов на практике широко используют различные технические решения.

Известен «СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ СКРЫТНОСТИ ПЕРЕДАЧИ ГРУППЫ УЗКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ» по патенту №2232475, опубл. 10.07.2004, бюл. №19.

В известном способе совместно излучают полезный и маскирующий сигналы, которые суммируют, а на приеме преобразуют маскирующий сигнал и затем устраняют его. При этом излучают группу полезных сигналов независимо от маскирующего, причем излучение маскирующего сигнала осуществляют в диапазоне частот всей группы полезных сигналов, маскирующий сигнал формируют из узкополосного сигнала путем расширения его спектра за счет частотной или фазовой модуляции, закон которой известен "своим" приемникам, преобразуют все входные, в том числе и маскирующий, сигналы таким образом, что спектр маскирующего сигнала сужают, а спектры остальных входных сигналов расширяют, далее маскирующий сигнал режектируют, а затем восстанавливают остальные входные сигналы.

Недостатком известного способа является сложность его реализации, предполагающая наличие дополнительных блоков в приемных и передающих устройствах для расширения спектра сигнала за счет дополнительной его частотной или фазовой модуляции.

Известен «СПОСОБ ЗАЩИЩЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИМПУЛЬСНОГО КОДИРОВАНИЯ» по патенту №2493659, опубл. 20.09.2013, бюл. №26.

В известном способе повышают степень защиты информации за счет формирования информационного сигнала с закодированной информацией, аддитивного суммирования информационного сигнала с хаотическим маскирующим сигналом, передачу суммарного сигнала по каналу связи к приемному устройству, детектирование информации. Причем в качестве информационного и маскирующего сигналов используют последовательности одиночных импульсов подобной формы, при этом кодирование информации осуществляют расстоянием между соседними импульсами информационного сигнала, и в процессе детектирования проводят распознавание формы импульсов на основе нейросетевого метода и преобразуют интервалы времени между импульсами информационного сигнала в информацию.

Недостатком известного способа является сложность его осуществления на практике, предполагающая дополнительную реализацию процедур формирования и обработки хаотического маскирующего сигнала.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к заявленному решению является «СПОСОБ КОГЕРЕНТНОЙ РАЗНЕСЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛА» по патенту №2192094, опубл. 27.10.2002, бюл. №30.

В прототипе на передающей стороне формируют N каналов разнесения, формируют N пилот-сигналов и назначают каждому каналу разнесения свой пилот-сигнал, передают информационный сигнал через все каналы разнесения, а пилот-сигналы по соответствующим каналам разнесения, на приемной стороне оценивают передаточные функции каналов разнесения с использованием переданных пилот-сигналов, передают результаты оценки передаточных функций каналов разнесения на передающую сторону, на передающей стороне в соответствии с полученными результатами оценок осуществляют предыскажение информационного сигнала, передаваемого через каждый канал разнесения таким образом, чтобы максимизировать качество приема информационного сигнала на приемной стороне.

Недостатком прототипа является возможность приема сигналов со стороны нелегитимного корреспондента, а также техническая сложность реализации, предусматривающая реализацию процедур предыскажений информационного сигнала посредством фазовой или амплитудно-фазовой коррекции.

Задачей настоящего изобретения является разработка нового способа разнесенной передачи, обеспечивающего снижение электромагнитной доступности приема для нелегитимного корреспондента.

Технический результат, достигаемый в предлагаемом способе разнесенной передачи, состоит в снижении уровня электромагнитного поля информационного сигнала в направлении на нелегитимного корреспондента за счет ориентации антенной системы, обеспечивающей реализацию противофазного приема.

Кроме того, заявляемый способ является более простым в реализации, поскольку исключает сложное техническое преобразование информационного сигнала.

Поставленная цель и технический результат достигается тем, что способ разнесенной передачи, заключающийся в том, что на передающей стороне формируют N каналов разнесения, формируют пилот-сигнал, передают пилот-сигнал через N каналов разнесения, оценивают качество приема пилот-сигнала, в соответствии с полученными результатами передачи пилот-сигнала передают информационный сигнал через каналы разнесения, отличается тем, что предварительно задают частоту для работы радиолинии и пилот-сигнал формируют в соответствии с выбранной частотой, назначают каждому каналу разнесения свою антенну, при этом канал разнесения представляет собой тракт от разветвителя сигнала на выходе передатчика до антенны, формируют систему из N антенн, расположенных на одной линии таким образом, чтобы расстояние между ними было равно половине длины волны, определяемой заданной частотой, ориентируют на местности сформированную антенную систему в направлении на нелегитимного корреспондента для реализации противофазного приема, а оценивают качество приема пилот-сигнала в направлении на нелегитимного корреспондента на передающей стороне и в соответствии с полученными результатами производят подстройку антенн в сформированной антенной системе.

Благодаря новой совокупности существенных признаков в заявляемом способе разнесенной передачи обеспечивается противофазный прием информационного сигнала в направлении на нелегитимного корреспондента.

Заявленный способ поясняется следующими чертежами.

На фиг. 1 схематично показан принцип реализации заявляемого способа для двух каналов разнесения.

Здесь введены следующие обозначения:

1 - устройство формирования и передачи сигналов;

2 - устройство разделения сигналов по каналам разнесения;

3 - антенная система первого канала разнесения;

4 - антенная система второго канала разнесения;

5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 - приемные устройства контроля (ПУК);

12 - приемное устройство нелегитимного пользователя (ПУНП);

3.0, 4.0 - направление антенн каналов разнесения на ПУК №5 и ПУНП;

3.1, 4.1 - направление антенн каналов разнесения на ПУК №11;

3.2, 4.2 - направление антенн каналов разнесения на ПУК №10;

3.3, 4.3 - направление антенн каналов разнесения на ПУК №9.

На фиг. 2 показаны: S₅(t) - суммарный пилот-сигнал в направлении на ПУК №5 и ПУНП; S_3.0(t) - пилот-сигнал в направлении на ПУК №5 и ПУНП от канала разнесения 3; S_4.0(t) - пилот-сигнал в направлении на ПУК №5 и ПУНП от канала разнесения 4.

На фиг. 3 показаны: S₁₁(t) - суммарный пилот-сигнал в направлении на ПУК №11; S_3.1(t) - пилот-сигнал в направлении на ПУК №11 от канала разнесения 3; S_4.1(t) - пилот-сигнал в направлении на ПУК №11 от канала разнесения 4.

На фиг. 4 показаны: S₁₀(t) - суммарный пилот-сигнал в направлении на ПУК №10; S_3.2(t) - пилот-сигнал в направлении на ПУК №10 от канала разнесения 3; S_4.2(t) - пилот-сигнал в направлении на ПУК №10 от канала разнесения 4.

На фиг. 5 показаны: S₉(t) - суммарный пилот-сигнал в направлении на ПУК №10; S_3.3(t) - пилот-сигнал в направлении на ПУК №10 от канала разнесения 3; S_4.3(t) - пилот-сигнал в направлении на ПУК №10 от канала разнесения 4.

Реализация заявленного способа объясняется следующим образом.

- п. 1. Предварительно задают частоту для работы радиолинии. Процедуры выбора и задания частоты известны, например, см. «УСТРОЙСТВО ВЫБОРА РАБОЧЕЙ ЧАСТОТЫ СЕТИ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ» по патенту №2612655, опубликован 13.03.2017, бюл. №8.

- п. 2. На передающей стороне формируют N каналов разнесения, и пилот-сигнал формируют в соответствии с выбранной частотой.

В качестве примера, на фиг. 1 показан принцип формирования 2-х каналов разнесения (в блоке 2 сигнал разделяют на 2 канала на фиг. 1). На фиг. 2-5, в качестве примера, показаны пилот-сигналы, сформированные в виде гармонических колебаний (формируют пилот-сигнал в блоке 1 на фиг. 1).

Процедуры формирования N каналов разнесения и формирования пилот-сигнала известны, например, см. «СПОСОБ КОГЕРЕНТНОЙ РАЗНЕСЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛА» по патенту №2192094, опубл. 27.10.2002, бюл. №30.

- п. 3. Назначают каждому каналу разнесения свою антенну, при этом канал разнесения представляет собой тракт от разветвителя сигнала на выходе передатчика до антенны.

Назначение антенны происходит путем ее подсоединения к выходу канала разнесения.

В качестве примера на фиг. 1 показано подсоединение антенн к двум каналам разнесения (блок 3 и блок 4 на фиг. 1).

Указанные процедуры известны, см. авторское свидетельство №1711323, опубл. 07.02.1992, бюл. №5.

- п. 4. Формируют систему из N антенн, расположенных на одной линии таким образом, чтобы расстояние между ними было равно половине длины волны, определяемой заданной частотой.

Система формируется путем установки на местности антенн вдоль прямой линии.

Длина волны из значения заданной частоты рассчитывается по следующей формуле:

где с - скорость света [м/с]; - частота [Гц]; λ - длина волны [м].

В качестве примера, на фиг. 1 показано разнесение двух антенн (блок 3 и блок 4).

В качестве антенны используют несимметричный вибратор. Антенна несимметричный вибратор известна, например, см. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. - М.: «Связь», 1972. - 336 с.

- п. 5. Ориентируют на местности сформированную антенную систему в направлении на нелегитимного корреспондента для реализации противофазного приема.

Ориентацию осуществляют путем поворота всей системы из N антенн так, чтобы линия, вдоль которой расположены антенны, была направлена на нелегитимного корреспондента.

На фиг. 1 показана ориентация антенной системы, состоящей из двух антенн (т.е. для двух каналов разнесения - блок 3 и блок 4), в направлении на нелегитимного корреспондента (блок 12).

- п. 6. Передают пилот-сигнал через N каналов разнесения.

Процедуры передачи пилот-сигналов через каналы разнесения известны, например, см. «СПОСОБ КОГЕРЕНТНОЙ РАЗНЕСЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛА» по патенту №2192094, опубл. 27.10.2002, бюл. №30.

- п. 7. Оценивают качество приема пилот-сигнала в направлении на нелегитимного корреспондента и в соответствии с полученными результатами производят подстройку антенн в сформированной антенной системе.

Для оценки качества приема пилот-сигнала используют ПУК, настроенный на частоту пилот-сигнала. Размещают ПУК на продолжении линии, вдоль которой расположены антенны, за пределами ближней зоны (антенны). Порядок определения ближней зоны известен, например, см. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. - М.: «Связь», 1972. - 336 с.

Поскольку антенная система ориентирована на противофазный прием, то качество приема пилот-сигнала должно быть наихудшим, т.е. будут обеспечены наихудшие условия электромагнитной доступности.

Для определения и достижения наихудшего качества приема, антенны регулируют (за исключением первой установленной антенны), путем изменения мест их установки в пределах зон радиусом λ/16, относительно исходной установки антенн (т.е. в сформированной системе производят подстройку передающих антенн путем ее перестановки).

В качестве примера на фиг. 1 пунктирной линией (большая окружность) показаны пределы зоны, на границах которой проверяют уровень приема (на фиг. 1 ПУК показаны в виде блоков 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11). Здесь же показана окружность (малая окружность) радиусом λ/16, в пределах которой регулируют положение второй антенны (блок 4).

- п. 8. В соответствии с полученными результатами передачи пилот-сигнала передают информационный сигнал через каналы разнесения.

Результатом является достижение наихудшего качества приема в направлении на нелегитимного корреспондента. После достижения наихудшего качества приема в направлении на нелегитимного корреспондента передают информационный сигнал.

Физическая сущность реализации заявляемого способа состоит в следующем.

При разнесенном приеме сигналы от каждого канала разнесения когерентно складываются в точке приема, см., например, «СПОСОБ КОГЕРЕНТНОЙ РАЗНЕСЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛА» по патенту №2192094, опубл. 27.10.2002, бюл. №30, или «СПОСОБ ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАЗНЕСЕННОГО ПРИЕМА СИГНАЛА ОТ ИСТОЧНИКА ИЗЛУЧЕНИЯ, ПЕРЕДАННОГО ПО МНОГОЛУЧЕВОМУ КАНАЛУ, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ» по патенту №2075832, опубл. 20.03.1997.

Но, поскольку антенны разнесены между собой на половину длины волны, то результат сложения вдоль прямой линии расположения антенн, теоретически будет равен нулю. Зато в любом другом направлении результат такого сложения будет отличен от нуля.

Сущность реализации способа поясняется на фиг. 2, 3, 4 и 5. Здесь показаны в качестве примера:

суммарные пилот-сигналы S₅(t) на входе ПУК 5, (такой же сигнал будет и на входе ПУНП), получаемый путем сложения пилот сигналов S_3.0(0 и S_4.0(t) от антенн разнесения (блок 3 и 4);

суммарный пилот-сигнал S₁₁(t) на входе ПУК №11, получаемый путем сложения пилот-сигналов S_3.l(t) и S_4.1(t) от антенн разнесения (блок 3 и 4);

суммарный пилот-сигнал S₁₀(t) на входе ПУК №11, получаемый путем сложения пилот-сигналов S_3.2(t) и S_4.2(t) от антенн разнесения (блок 3 и 4);

суммарный пилот-сигнал S₉(t) на входе ПУК №11, получаемый путем сложения пилот-сигналов S_3.3(t) и S_4.3(t) от антенн разнесения (блок 3 и 4).

На ПУК 6 суммарный пилот-сигнал будет аналогичный на ПУК 9, на ПУК 7 суммарный пилот-сигнал будет аналогичный на ПУК 7, на ПУК 8 суммарный пилот-сигнал будет аналогичный на ПУК 11.

Поскольку противофазный прием будет осуществляться только в направлении на ПУК 5 (и в противоположном ему направлении), то в любом другом направлении, отличном от направления вдоль прямой линии расположения антенн с разносом между ними на половину длины волны, уровень результирующего сигнала будет отличен от нуля.

Передача сигналов в радиоканалах осуществляется в виде радиоволн (см. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. - М.: «Связь», 1972. -336 с.).

Таким образом, обеспечивается технический результат, достигаемый в предлагаемом способе разнесенной передачи, заключающийся в снижении уровня электромагнитного поля информационного сигнала в направлении на нелегитимного корреспондента за счет ориентации антенной системы, обеспечивающей реализацию для него противофазного приема. В результате чего обеспечивается снижение электромагнитной доступности.

При этом заявляемый способ является более простым в реализации, поскольку исключает сложное техническое преобразование информационного сигнала.

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для использования на линиях радиосвязи для улучшения условий электромагнитной совместимости и защиты от несанкционированных корреспондентов. Технический результат заключается в снижении уровня информационного сигнала в направлении на нелегитимного корреспондента за счет ориентации антенной системы, обеспечивающей реализацию противофазного приема. Способ разнесенной передачи включает предварительное задание частоты для работы радиолинии, в соответствии с выбранной частотой формируют пилот-сигнал, каждому каналу разнесения назначают свою антенну, формируют систему из N антенн, расположенных на одной линии таким образом, чтобы расстояние между ними было равно половине длины волны, определяемой заданной частотой, ориентируют на местности антенную систему в направлении на нелегитимного корреспондента для реализации противофазного приема. 5 ил.

Способ разнесенной передачи, заключающийся в том, что на передающей стороне формируют N каналов разнесения, формируют пилот-сигнал, передают пилот-сигнал через N каналов разнесения, оценивают качество приема пилот-сигнала, в соответствии с полученными результатами передачи пилот-сигналов передают информационный сигнал через каналы разнесения, отличающийся тем, что предварительно задают частоту для работы радиолинии и пилот-сигнал формируют в соответствии с выбранной частотой, назначают каждому каналу разнесения свою антенну, при этом канал разнесения представляет собой тракт от разветвителя сигнала на выходе передатчика до антенны, формируют систему из N антенн, расположенных на одной линии таким образом, чтобы расстояние между ними было равно половине длины волны, определяемой заданной частотой, ориентируют на местности сформированную антенную систему в направлении на нелегитимного корреспондента для реализации противофазного приема, а оценивают качество приема пилот-сигнала в направлении на нелегитимного корреспондента на передающей стороне и в соответствии с полученными результатами производят подстройку антенн в сформированной антенной системе.