СПОСОБ РАЗНЕСЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ Российский патент 2022 года по МПК H04B7/05 H04B7/404 H04K3/00 

Изобретение относится к области радиотехники и может найти применение на линиях радиосвязи ультравысокой частоты (УВЧ) и очень высокой частоты (ОВЧ) диапазонов для улучшения условий электромагнитной совместимости и снижения электромагнитной доступности приема для совместно работающего приемо-передатчика со стороны передающей части радиолинии.

Известен «Способ формирования и обработки сигнала, встроенного в маскирующую помеху», см. [патент RU №26025981 С1, H04K 1/02 (2006.01). Опубликовано: 20.11.2016. Бюл. №32].

В известном способе формируют полезный сигнал и маскирующую помеху на передающей стороне радиолинии, передают их по радиолинии, принимают и выделяют полезный сигнал путем компенсации маскирующей помехи в результате когерентной обработки на приемной стороне радиолинии, отличающийся тем, что формируют полезный сигнал и маскирующую помеху на передающей стороне в виде аддитивной смеси, причем несущую частоту полезного сигнала выбирают таким образом, чтобы занимаемый им частотный спектр находился в пределах полосы частот, занимаемой маскирующей помехой, при этом структуру маскирующей помехи выбирают такой, чтобы на частотных позициях, занимаемых полезным сигналом, спектральные компоненты маскирующей помехи отсутствовали или же значение модуля их амплитуд не превышало 5% от значений модуля амплитуд спектральных компонент полезного сигнала, а на остальных частотных позициях, не занятых полезным сигналом, амплитуда спектральных компонент маскирующей помехи по модулю была равной амплитуде спектральных компонент полезного сигнала.

Недостатком известного способа является ограниченность области применения, поскольку его реализация не обеспечивает улучшения условий электромагнитной совместимости и снижения электромагнитной доступности приема для совместно работающего приемо-передатчика.

Известен «Способ когерентной разнесенной передачи сигнала», см. [патент №2192094 С1 H04B 7/005 (2006.01). Опубликовано: 27.10.2002. Бюл. №30].

В известном способе 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 невозможность улучшения условий электромагнитной совместимости и снижения электромагнитной доступности приема для совместно работающего приемо-передатчика, а также техническая сложность реализации, предусматривающая реализацию процедур предыскажений информационного сигнала посредством фазовой или амплитудно-фазовой коррекции.

Наиболее близким аналогом по своей технической сущности к заявленному является «Способ разнесенной передачи», см. [патент RU №2717967, H04B 7/005 (2006.01). Опубликовано: 27.03.2020. Бюл. №9].

В наиболее близком аналоге 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.

Недостатки наиболее близкого аналога заключаются в том, что имеют место сложности подстройки антенн в сформированной антенной системе, которые обусловлены необходимостью регулировки мест установки каждой из составляющих ее антенн, за исключением первой, в пределах зон радиусом λ/16, относительно исходного положения, по результатам оценки качества приема пилот-сигнала, а снижение электромагнитной доступности приема в направлении, как на нелегитимного корреспондента, в том числе и на совместно работающий приемо-передатчик, осуществляется без учета качества приема для легитимного корреспондента.

Задачей изобретения является создание способа, в котором улучшение условий электромагнитной совместимости и снижение электромагнитной доступности приема для совместно работающего приемо-передатчика, осуществляется с учетом качества приема для легитимного корреспондента.

Техническим результатом является обеспечение максимального отношения уровня сигнала в направлении на легитимного корреспондента, по отношению к уровню сигнала в направлении на совместно работающий приемо-передатчик, при условии общего снижения электромагнитной доступности приема для совместно работающего приемо-передатчика со стороны передающей части радиолинии.

Кроме того, заявляемый способ является более простым в реализации, поскольку исключает сложную подстройку антенн в сформированной антенной системе, осуществляемую путем регулировки мест установки каждой из составляющих ее антенн, за исключением первой, в пределах зон радиусом λ/16, относительно исходного положения, по результатам оценки качества приема пилот-сигнала.

Заявляемый технический результат достигается тем, что в известном способе разнесенной передачи, заключающемся в том, что на передающей стороне задают частоту для работы радиолинии, формируют N каналов разнесения, формируют пилот-сигнал 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, оценивают качество приема пилот-сигнала, в соответствии с полученными результатами производят подстройку антенн в сформированной антенной системе, и передают информационный сигнал через каналы разнесения,

кроме того, антенную систему из N антенн, расположенных на одной линии, размещают на металлизированной платформе, которую устанавливают на автономный летательный аппарат, а для оценки качества приема пилот-сигнала дополнительно используют два автономных летательных аппарата, на которых размещают аппаратуру приема, причем один автономный летательный аппарат размещают в направлении на легитимного корреспондента, а второй на совместно работающий приёмо-передатчик, и подстраивают одновременно всю сформированную антенную систему, размещенную на автономном летательном аппарате, путем дистанционного управления положением в пространстве автономного летательного аппарата, причем ориентируют сформированную антенную систему таким образом, чтобы при общем снижении электромагнитной доступности прием для совместно работающего приёмо-передатчика, обеспечить максимальное отношение уровня сигнала в аппаратуре приема, размещенной на автономном летательном аппарате в направлении на легитимного корреспондента, по отношению к уровню сигнала в аппаратуре приема, размещенной на автономном летательном аппарате в направлении на совместно работающий приёмо-передатчик.

Благодаря новой совокупности существенных признаков в заявленном способе обеспечивается максимальное отношение уровня сигнала в аппаратуре приема, размещенной на автономном летательном аппарате (АЛА) в направлении на легитимного корреспондента, по отношению к уровню сигнала в аппаратуре приема, размещенной на АЛА в направлении на совместно работающий приёмо-передатчик, при условии общего снижения электромагнитной доступности приема при условии общего снижения электромагнитной доступности приема для совместно работающего приёмо-передатчика со стороны передающей части радиолинии, за счет управления пространственным положением АЛА, используемого в качестве платформы для размещения сформированной антенной системы.

Заявленный способ поясняется следующими чертежами.

Фиг. 1 - антенная система из трех элементов и формируемая на ее основе пространственная диаграмма направленности. Антенная система сформирована при условии, что расстояние между вибраторами равно половине длины волны.

Фиг. 2 - диаграмма направленности сформированной антенной системы в горизонтальной плоскости. На диаграмме показаны: оси [-Y; Y] и [-X; X], соответствующие направлениям осей [-Y; Y] и [-X; X] на фиг. 1; уровни затухания в дБ в диапазоне [-30; 0]; азимутальные направления в градусах; положение легитимного корреспондента (точка В - азимутальное направление антенной системы 30 градусов); положение совместно работающего приемо-передатчика (точка А - азимутальное направление антенной системы минус 45 градусов).

Фиг. 3 - диаграмма направленности сформированной антенной системы в горизонтальной плоскости. На диаграмме показаны: оси [-Y; Y] и [-X; X], соответствующие направлениям осей [-Y; Y] и [-X; X] на фиг. 1; уровни затухания в дБ в диапазоне [-30; 0]; азимутальные направления в градусах; положение легитимного корреспондента (точка В - азимутальное направление антенной системы 110 градусов); положение совместно работающего приемо-передатчика (точка А - азимутальное направление антенной системы 35 градусов).

Моделирование пространственной диаграммы направленности и ее горизонтальной проекции проведено в среде MMANA-GAL и CST Microwave Studio, см. [Гончаренко И.В. Компьютерное моделирование антенн. Все о программе MMANA. - М.: ИП РадиоСофт, Журнал «Радио». 2002 - 80 с.].

Реализация заявленного способа объясняется следующим образом.

п. 1. Предварительно задают частоту для работы радиолинии. Процедуры выбора и задания частоты известны, например, см. «Способ активного контроля рабочих частот» патент RU №2710027, H04B 1/713 (2011.01), опубликован 24.12.2019. Бюл. № 36.

п. 2. На передающей стороне формируют N каналов разнесения, формируют пилот-сигнал 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.

Реализация указанных процедур аналогична процедурам, представленным в способе-прототипе.

п. 3. Антенную систему из N антенн, расположенных на одной линии, размещают на металлизированной платформе, которую устанавливают на автономный летательный аппарат.

Технические вопросы, связанные с размещением антенных систем на АЛА известны, например см. «Ударный ракетный комплекс авиационный» патент RU № 2743262, B64C 39/02 (2006.01), B64D 7/08 (2006.01), B63G 11/00 (2006.01), B63B 35/08 (2006.01), B64C 29/00 (2006.01), B64C 3/32 (2006.01), B64D 35/00 (2006.01), опубликовано: 16.02.2021. Бюл. №5.

п. 4. Ориентируют на местности сформированную антенную систему.

Реализация указанных процедур аналогична процедурам, представленным в способе-прототипе (ближайшем аналоге).

п. 5. Для оценки качества приема пилот-сигнала дополнительно используют два автономных летательных аппарата, на которых размещают аппаратуру приема, причем один автономный летательный аппарат размещают в направлении на легитимного корреспондента, а второй на совместно работающий приемо-передатчик.

Дополнительные АЛА размещают за пределами ближней зоны (антенной системы). Порядок определения ближней зоны известен, например, см. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. - М.: «Связь», 1972. - 336 с. Дополнительные АЛА размещают в направлении на легитимного корреспондента и на совместно работающий приемо-передатчик, считая начальной точкой отсчета место размещения оператора, управляющего как дополнительными АЛА, так и АЛА с размещенной на нем сформированной антенной системой. При этом АЛА с размещенной антенной системой в полетном режиме должен находиться строго над местом размещения оператора.

Способы дистанционного управления группой АЛА известны, см. «Способ развертывания фазированной антенной решетки» патент RU №2656285, H01Q 1/36 (2006.01), опубликовано: 04.06.2018. Бюл. №16.

п. 6. Оценивают качество приема пилот-сигнала, в соответствии с полученными результатами производят подстройку антенн в сформированной антенной системе, и передают информационный сигнал через каналы разнесения.

Реализация указанных процедур аналогична процедурам, представленным в способе-прототипе (ближайшем аналоге).

п. 7. При этом подстраивают одновременно всю сформированную антенную систему, размещенную на АЛА, путем дистанционного управления положением в пространстве АЛА.

Реализация процедур п. 7 предполагает управление положением АЛА в пространстве. Одновременно с изменением положения АЛА, изменяется пространственная ориентация и антенной системы из N антенн, размещенной на металлизированной платформе, установленной на АЛА.

п. 8. Причем ориентируют сформированную антенную систему таким образом, чтобы при общем снижении электромагнитной доступности приема для совместно работающего приемо-передатчика, обеспечить максимальное отношение уровня сигнала в аппаратуре приема, размещенной на АЛА в направлении на легитимного корреспондента, по отношению к уровню сигнала в аппаратуре приема, размещенной на АЛА в направлении на совместно работающий приемо-передатчик.

Первоначально ориентируют в пространстве АЛА, с размещенной на нем сформированной антенной системой, таким образом, чтобы расположенная на АЛА антенная система из N антенн была ориентирована на совместно работающий приемо-передатчик. При этом производится измерение уровня сигнала в аппаратуре приема, размещенной на АЛА в направлении на легитимного корреспондента и в аппаратуре приема, размещенной на АЛА в направлении на совместно работающий приемо-передатчик. После этого сравнивают рассчитанные отношения и запоминают их. Затем осуществляют поворот в пространстве АЛА, с размещенной на нем сформированной антенной системой, на минимально допустимый угол и снова производят аналогичным образом сравнение отношений уровня сигнала в аппаратуре приема, размещенной на АЛА в направлении на легитимного корреспондента и в аппаратуре приема, размещенной на АЛА в направлении на совместно работающий приемо-передатчик.

Указанные процедуры поворота АЛА, измерения и сравнения отношений уровня сигнала производят до тех пор, пока АЛА не займет первоначальное положение.

Затем из всей совокупности полученных соотношений уровней сигнала выбирают то, которое соответствует условию: при общем снижении электромагнитной доступности приема для совместно работающего приемо-передатчика, обеспечивается максимальное отношение уровня сигнала в аппаратуре приема, размещенной на АЛА в направлении на легитимного корреспондента, по отношению к уровню сигнала в аппаратуре приема, размещенной на АЛА в направлении на совместно работающий приемо-передатчик.

В качестве примера на фиг. 1 показана антенная система, сформированная их трех вертикальных вибраторов, размещенных на металлизированной платформе. Такая система обеспечивает формирование диаграммы направленности, у которой различия между максимумами и минимумами излучения достигают 40 дБ.

На фиг. 2 показана ситуация, характерная для технического решения, представленного в ближайшем аналоге, когда в направлении на совместно работающий приемо-передатчик (на фиг. 2 обозначен как объект А, на месте которого размещен один из дополнительных АЛА) будет обеспечено общее снижении электромагнитной доступности приема (затухание достигает уровня порядка минус 30 дБ). Но при этом в направлении на легитимного корреспондента (на фиг. 2 обозначен как объект В, на месте которого размещен один из дополнительных АЛА) затухание достигает минус 18 дБ). То есть, соотношение уровней сигналов в аппаратуре приема, размещенной на АЛА в направлении на легитимного корреспондента, по отношению к уровню сигнала в аппаратуре приема, размещенной на АЛА в направлении на совместно работающий приемо-передатчик, составит 12 дБ.

Вместе с тем применение заявляемого технического решения приведет к ситуации, показанной на фиг. 3. Ситуация, представленная на фиг. 3, получена в результате поворота антенной системы, размещенной на АЛА, на угол 90 градусов по часовой стрелке. При этом, в направлении на объект А затухание достигнет минус 25 дБ, а в направлении на объект В затухание достигнет минус 3 дБ.

То есть, соотношение уровней сигналов в аппаратуре приема, размещенной на АЛА в направлении на легитимного корреспондента, по отношению к уровню сигнала в аппаратуре приема, размещенной на АЛА в направлении на совместно работающий приемо-передатчик, составит 22 дБ.

Таким образом, благодаря новой совокупности существенных признаков в заявленном способе обеспечивается достижение максимального отношения уровня сигнала в направлении на легитимного корреспондента, по отношению к уровню сигнала в направлении на совместно работающий приемо-передатчик, при условии общего снижения электромагнитной доступности приема для совместно работающего приемо-передатчика со стороны передающей части радиолинии.

Изобретение относится к области радиотехники. Технический результат заключается в обеспечении максимального отношения уровня сигнала в направлении на легитимного корреспондента по отношению к уровню сигнала в направлении на совместно работающий приемо-передатчик при условии общего снижения электромагнитной доступности приема для совместно работающего приемо-передатчика со стороны передающей части радиолинии. Технический результат достигается тем, что антенную систему размещают на металлизированной платформе, установленной на автономном летательном аппарате (АЛА). Оценивают качество приема пилот-сигнала с помощью двух АЛА с аппаратурой приема, причем один АЛА размещают в направлении на легитимного корреспондента, а второй на совместно работающий приемо-передатчик. Сформированную антенную систему ориентируют так, чтобы при общем снижении электромагнитной доступности приема для совместно работающего приемо-передатчика обеспечить максимальное отношение уровня сигнала в аппаратуре приема, размещенной на АЛА в направлении на легитимного корреспондента, по отношению к уровню сигнала в аппаратуре приема, размещенной на АЛА в направлении на совместно работающий приемо-передатчик. 3 ил.

Способ разнесенной передачи, заключающийся в том, что на передающей стороне задают частоту для работы радиолинии, формируют N каналов разнесения, формируют пилот-сигнал 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, оценивают качество приема пилот-сигнала, в соответствии с полученными результатами производят подстройку антенн в сформированной антенной системе и передают информационный сигнал через каналы разнесения, отличающийся тем, что антенную систему из N антенн, расположенных на одной линии, размещают на металлизированной платформе, которую устанавливают на автономный летательный аппарат, а для оценки качества приема пилот-сигнала дополнительно используют два автономных летательных аппарата, на которых размещают аппаратуру приема, причем один автономный летательный аппарат размещают в направлении на легитимного корреспондента, а второй на совместно работающий приемо-передатчик, и подстраивают одновременно всю сформированную антенную систему, размещенную на автономном летательном аппарате, путем дистанционного управления положением в пространстве автономного летательного аппарата, причем ориентируют сформированную антенную систему таким образом, чтобы при общем снижении электромагнитной доступности приема для совместно работающего приемо-передатчика обеспечить максимальное отношение уровня сигнала в аппаратуре приема, размещенной на автономном летательном аппарате в направлении на легитимного корреспондента, по отношению к уровню сигнала в аппаратуре приема, размещенной на автономном летательном аппарате в направлении на совместно работающий приемо-передатчик.