Способ обнаружения мультипликативных помех Российский патент 2023 года по МПК H04B1/10 H04B1/715 H04B3/46 

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для применения в системах радиосвязи (СРС).

Известен «Способ активного контроля рабочих частот» (Патент РФ № 2447579, МПК H04B 3/46, опубл. 10.04.2012. Бюл. № 10).

В известном способе сообщение на рабочей частоте передается полностью, за исключением последнего информационного пакета, а последний пакет каждого сообщения передают на одной из резервных частот, при этом на приемной стороне по числу исправленных корректирующим кодом ошибок определяется степень пригодности данной резервной частоты, таким образом, резервные частоты расставляются в вариационный ряд.

Недостатком известного способа является ограничение его применения для определения мультипликативных помех в широкополосных СРС.

Известен способ обнаружения помех в радиоканалах, описанный в патенте РФ № 2618213 (Патент РФ № 2618213, МПК Н 04В 1/10, опубл. 03.05.2017. Бюл. № 13).

B этом способе оцифрованные отсчеты принятого сигнала на длительности каждой посылки разбивают на две последовательности, для каждой из которых вычисляют их параметры, которые сравнивают с предварительно вычисленным порогом. Окончательное решение об информационном символе принимают по результатам сравнения той последовательности, рассчитанные параметры сигнала которой превысят предварительно вычисленный порог.

Недостатком известного способа, как и предыдущего аналога, является ограничение его применения для определения мультипликативных помех в широкополосных СРС.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) к заявляемому является «Способ активного контроля рабочих частот» (Патент РФ № 2710027, МПК H04B 1/713, опубл. 24.12.2019. Бюл. № 36).

В способе-прототипе на передающей стороне источник информации последовательно отправляет на каждой из возможных частот заранее подготовленный тестовый блок данных, известный на приемной стороне, при этом системы передачи данных на приемной и передающей сторонах перестраивают с частоты на частоту абсолютно синхронно, приемник информации производит оценку параметров канала связи на соответствующей частоте и по каналу обратной связи сообщает передающей стороне о качестве канала связи, после получения необходимой статистики по всему выделенному частотному ресурсу принимают решение о выборе рабочей частоты для передачи данных. При этом сообщают передающей стороне о качестве канала на той частоте, на которой был принят подготовленный тестовый блок, причем, в тот момент, когда принимают подготовленный тестовый блок на текущей частоте, одновременно сообщают передающей стороне о качестве канала на предыдущей частоте.

Недостатком способа-прототипа является то, что этапы контроля рабочих частот не предполагают определение рабочих частот с мультипликативными помехами широкополосных СРС.

Задачей изобретения является создание способа, позволяющего обнаружить мультипликативные помехи на частотах функционирования широкополосных СРС.

Техническим результатом заявляемого способа является повышение достоверности обнаружения воздействия мультипликативных помех на частотах работы широкополосных СРС.

Технический результат достигается тем, что в способе обнаружения мультипликативных помех, заключающимся в том, что системы передачи данных на приемной и передающей сторонах перестраивают с частоты на частоту абсолютно синхронно, приемник информации производит оценку параметров канала связи для получения необходимой статистики по всему выделенному частотному ресурсу, принимают решение о выборе рабочих частот для передачи данных при этом дополнительно рабочие частоты ранжируют по номиналу, задают период анализа помеховой обстановки на рабочей частоте, после чего последовательно на каждой из проранжированных частот на передающей стороне формируют гармоническое колебание, которое излучают на длительности первой половины периода временного анализа помеховой обстановки, а на приемной стороне в полосе частот, ограниченной значениями частоты излучения гармонического колебания и следующей за ней частоты, проводят возведение в квадрат величины суммарной амплитуды принятого сигнала и помех, при этом измеряют уровни помех отдельно на длительностях первой и второй половин временного анализа, на позиции частотного значения, равного разности между удвоенным значением номинала следующей за частотой излучения отнормированной частоты и номинала частоты излучения в полосе частот приема информационного сигнала, при различии измеренных уровней помех более чем на двадцать процентов делают вывод о наличии мультипликативных помех на частотной позиции, следующей за частотой излучения гармонического колебания.

Благодаря новой совокупности существенных признаков в заявляемом способе на основе явления взаимной модуляции осуществляется повышение достоверности обнаружения воздействия мультипликативных помех на частотах работы широкополосных СРС.

Поясним возможность достижения указанного технического результата.

В cпособе-прототипе осуществляется передача и прием тестового блока данных, причем его обработка осуществляется в полосе приема информационного сигнала на основе декодирования символов блока после демодуляции. Ограничение полосы обработки полосой приема сигнала снижает точность определения мультипликативных помех, обеспечивая обнаружение помех аддитивного характера.

В заявляемом способе мультипликативный характер воздействия помех определяется по результатам проявления нелинейных свойств радиоприемных устройств, на основе явления взаимной модуляции гармонического колебания на частоте излучения и помехи на следующей проранжированной частоте широкополосной СРС (см., C.В. Дворников и др. Радиоприемные устройства. Учебник - СПБ. ВАС, 2016 г.). Таким образом, достоверность обнаружения мультипликативных помех возрастает.

Заявленный способ поясняется чертежом фиг. 1, на котором показаны:

а) - группа из n проранжированных рабочих частот F₁, F₂, …, F_n;

б) - cпектральное представление А_к(f) гармонического колебания на частоте F₁ и мультипликативной помехи на частоте F₂;

в) - cпектральное представление А_к(f) помехи на частоте взаимной модуляции 2F₂ - F₁.

г) - временное представление уровня мультипликативной помехи на времени анализа Т_а.

Реализация заявляемого способа в соответствии с фиг. 1 осуществляется следующим образом:

1. Рабочие частоты ранжируют по номиналу F₁, F₂, …, F_n (см. фиг. 1 а).

Реализация данной операции является логико-арифметической и основывается на сравнении номиналов частот, определении наименьшего номинала, следующего по числовому значению и т. д., расположения частот по результатам сравнения в сторону увеличения номинала. Данную операцию целесообразно реализовать на базе микропроцессорной техники.

2. Задают период анализа помеховой обстановки Т_а на рабочей частоте (см. фиг. 1 г).

Выбор времени анализа помеховой обстановки на рабочей частоте определяет точность обнаружения помех. Процедура выбора времени анализа является известной и приведена, например, в (Комарович В.Ф., Сосунов В.Н. Случайные радиопомехи и надежность КВ связи. - М.: «Связь», 1977 г.). Кроме того, время анализа может соответствовать времени обработки тестового блока данных в способе-прототипе.

3. Системы передачи данных на приемной и передающей сторонах перестраивают с частоты на частоту абсолютно синхронно.

Данная операция аналогична способу-прототипу.

Последовательно на каждой из проранжированных частот:

4. На передающей стороне формируют гармоническое колебание, которое излучают на длительности первой половины периода временного анализа помеховой обстановки (см. фиг. 1 б).

Формирование гармонического колебания является известной процедурой и может быть реализовано на основе автогенераторов, см., например, (Патент РФ № 2204198, МПК Н 03В 5/12, опубл. 10.05.2003. Бюл. № 13).

Излучение гармонического колебания осуществляется радиопередающим устройством, построение которых является известным и приведено, например, в (Радиопередающие устройства: Учебник для вузов / Под ред. В. В. Шахгельдяна. - М. : Радио и связь, 2003).

5. На приемной стороне в полосе частот, ограниченной значениями частоты излучения гармонического колебания и следующей за ней частоты, проводят возведение в квадрат величины суммарной амплитуды принятого сигнала и помех.

Операция возведения обрабатываемой смеси сигнала и помех в квадрат основывается на использовании нелинейного участка вольтамперной характеристики любого нелинейного прибора, например, усилителя мощности. Данная операция осуществляется за счет выбора положения рабочей точки на нелинейном участке вольтамперной характеристики нелинейного прибора. Данная операция является известной и приведена, например, в (Патент РФ № 2707729, МПК Н 04L 27/38, опубл. 10.11.2019. Бюл. № 34).

6. Измеряют уровни помех отдельно на длительностях первой и второй половин временного анализа Т_а, (см. фиг. 1 г) на позиции частотного значения, равного разности между удвоенным значением номинала следующей за частотой излучения отнормированной частоты и номинала частоты излучения в полосе частот приема информационного сигнала (см. фиг. 1 в).

Операция выбора требуемого значения частоты и заданной полосы реализуется на полосовых фильтрах, является известной. Построение полосовых фильтров с регулируемыми параметрами приведено, например, в (Патент РФ № 2760871, МПК Н 03Н 11/12, опубл. 01.12.2021. Бюл. № 34).

Измерение уровня помех является известной операцией и реализовано, например, в радиоприемном устройстве серии Р-170П, аппаратуре частотной адаптации Р-016В и основывается на применении амплитудных детекторов, реализация которых приведена, например, в (Патент РФ № 2093951, МПК Н 03D 1/18, опубл. 20.10.1997).

7. При различии измеренных уровней помех более чем на двадцать процентов делают вывод о наличии мультипликативных помех помех на частотной позиции, следующей за частотой излучения гармонического колебания.

Данная процедура заключается в сравнении двух уровней, определения величины различия между ними, является логико-арифметической и может быть реализована на базе микропроцессорных устройств.

8. Приемник информации производит оценку параметров канала связи для получения необходимой статистики по всему выделенному частотному ресурсу, принимают решение о выборе рабочих частот для передачи данных.

Имитация алгоритма, реализующего заявляемый способ обнаружения мультипликативных помех в среде MathLAB, показала повышение точности обнаружения до 70% по сравнению со способом-прототипом, что указывает на достижение цели и технического результата изобретения.

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для применения в системах радиосвязи (СРС). Техническим результатом изобретения является повышение достоверности обнаружения воздействия мультипликативных помех на частотах работы широкополосных СРС. Технический результат изобретения достигается за счет того, что мультипликативный характер воздействия помех определяется по результатам проявления нелинейных свойств радиоприемных устройств, на основе явления взаимной модуляции гармонического колебания на частоте излучения и помехи на следующей проранжированной частоте широкополосной СРС. 1 ил.

Способ обнаружения мультипликативных помех, заключающийся в том, что системы передачи данных на приемной и передающей сторонах перестраивают с частоты на частоту абсолютно синхронно, приемник информации производит оценку параметров канала связи для получения необходимой статистики по всему выделенному частотному ресурсу, принимают решение о выборе рабочих частот для передачи данных, отличающийся тем, что рабочие частоты ранжируют по номиналу, задают период анализа помеховой обстановки на рабочей частоте, после чего последовательно на каждой из проранжированных частот на передающей стороне формируют гармоническое колебание, которое излучают на длительности первой половины периода временного анализа помеховой обстановки, а на приемной стороне в полосе частот, ограниченной значениями частоты излучения гармонического колебания и следующей за ней частоты, проводят возведение в квадрат величины суммарной амплитуды принятого сигнала и помех, при этом измеряют уровни помех отдельно на длительностях первой и второй половин временного анализа, на позиции частотного значения, равного разности между удвоенным значением номинала следующей за частотой излучения отнормированной частоты и номинала частоты излучения в полосе частот приема информационного сигнала, при различии измеренных уровней помех более чем на двадцать процентов делают вывод о наличии мультипликативных помех на частотной позиции, следующей за частотой излучения гармонического колебания.