Устройство связи случайными электрическими сигналами

 

Изобретение относится к области радиосвязи, в частности, к устройствам связи случайными электрическими сигналами. Техническим результатом устройства является повышение скрытности и помехозащищенности. Для чего в известное устройство введены на передаче последовательно соединенные блок выделения радиосигналов, двухполюсный ключ, управляющий вход которого подключен к выходу датчика временных интервалов, блок задержки, формирователь сопряженного процесса (СП) и формирователь противоположного сопряженному процесса (ПСП), причем выходы формирователей СП и ПСП соединены со входами коммутатора образцов сигнала, к управляющему входу которого подключен выход источника сообщений, а выход коммутатора соединен со входом ключа, управляющий вход которого через инвертор соединен с выходом датчика временных интервалов, а выход ключа соединен со входом усилителя мощности, а на приеме введены соединенные последовательно блок выделения помех, переключатель, управляющий вход которого подключен к выходу блока синхронизации, перемножитель, опорный вход которого соединен с другим выходом переключателя через блок задержки и интегратор, один выход которого соединен с одним из входов блока синхронизации, а другой выход соединен с входом решающего блока, один из выходов которого подключен ко второму входу блока синхронизации. 5 ил.

Хорошо известны способы телеграфирования, основанные на передаче и приеме электрических сигналов, в которых с целью помехоустойчивого выделения передаваемой информации используется корреляционное сравнение принятых сигналов с местными опорными образцами (Харкевич А.А. Борьба с помехами. Наука, 1965, стр.102. Семенов А.М., Сикарев А.А. Широкополосная радиосвязь. М.: 1970.

При этом в устройствах, реализующих указанные способы, образцы сигналов являются полностью известными за исключением информационного параметра, и генерируются независимыми источниками на передающей и приемной стороне линии связи.

Одним из недостатков этих устройств, использующих в качестве образцов известные простые или сложные (псевдослучайные) сигналы, является возможность радиоразведки противника различить непрерывно повторяющиеся последовательности, соответствующие "1" или "0" информации и организовать перехват сообщений.

Другим недостатком системы связи с постоянными известными образцами псевдослучайных сигналов является низкая помехозащищенность против прицельных помех, имитирующих постоянно циркулирующие в системе связи сигнала "0" или "1".

Известны предложения, позволяющие избавиться от указанных недостатков, применяя образцы сигналов, форма которых меняется в течение сеанса связи.

В книге Петровича Н.Т. и Размахиина М.К. Системы связи с шумоподобными сигналами (М.: Сов. радио, 1969, стр.95-98) описываются устройства радиосвязи, использующие в качестве образцов сигнала реализацию шума.

При этом повышается скрытность передачи информации, но резко снижается помехоустойчивость связи в каналах с помехами. Предлагаются способы связи со случайно изменяющимися сигналами, обеспечивающие прием без снижения помехоустойчивости. Авторы предлагают в случайные моменты времени одновременно изменять форму образцов сигнала в передатчике и приемнике с помощью отдельного (дополнительного) канала синхронизации. Однако и последним способом присущи существенные недостатки: необходимость наличия на передающем и приемном концах системы приемных устройств, ориентированных на прием различных космических объектов резко усложняет аппаратурную часть системы; при поражении канала синхронизации помехами хотя бы у одного абонента, несмотря на хорошее состояние канала передачи информации, сводит к нулю положительный эффект предложения.

Из сказанного следует, что стремление обеспечить повышенную скрытность передаваемого сообщения при радиопротиводействии противника приводит к снижению помехозащищенности передачи информации.

Другим общим недостатком является тот факт, что ни в одном из них не используется наличие пространственной корреляционной зависимости помех на передающем и приемном концах радиолинии в процессе обмена сообщениями, которая характерна при энергетическом подавлении противником канала связи. В общем случае, при наличии нескольких внешних источников помех, один из которых по мощности значительно превосходит остальные, помехи в каналах связи с разных концов радиолинии оказываются коррелированными. При современной насыщенности радиодиапазона средствами связи указанная помеховая ситуация является типичной.

Учитывая это обстоятельство можно заключить, что известные устройства связи, не учитывающие указанной пространственной зависимости помех, недоиспользуют априорных сведений о помехах и в этом смысле являются неоптимальными.

В качестве прототипа настоящего предложения взята система связи дискретными сигналами (фиг.1, 2), описанная в книге А.А.Харкевича "Борьба с помехами" (Наука, 1965, стр.102), в которой корреляционный приемник измеряет взаимную корреляцию принятого сигнала с каждым из двух возможных сигналов S1 и S2 и решающее устройство признает за переданный сигнал тот, с которым принятый сигнал имеет наибольшую корреляцию. При этом предполагается, что передающее устройство на интервале времени 0<t<Т излучает сигнал известной формы на приемной стороне. На фиг.1, 2 использованы следующие обозначения:

1, 2 - генераторы образцов сигналов,

3 - манипулятор,

4 - усилитель,

5 - перемножитель,

6 - интегратор,

7 - решающее устройство.

При поступлении информационной "единицы" к входу манипулятора 3, последний подключает выход генератора 2 к входу усилителя 4.

При поступлении информационного ″нуля″ к входу манипулятора 3, последний подключает на вход усилителя 4 выход генератора 1.

В приемном устройстве последовательно соединенные блоки 1, 5, 6 и 2, 5, 6 образуют корреляторы, уровни выходных напряжений которых сравниваются в решающем блоке 7.

Как следует из приведенного описания, вышеперечисленные недостатки присущи и устройству - прототипу.

Целью настоящего предложения является устранение этих недостатков, а именно - повышение скрытности передаваемой информации и повышение помехозащищенности приема в условиях преднамеренных пространственно-коррелированных помех.

Средствами достижения поставленной цели являются:

отказ от передачи заранее известных образцов сигнала при однозначных помеховых условиях и излучение в канал связи образцов сигнала, форма которых случайным образом, в зависимости от статистики помехи, изменяется в течение сеанса связи; при этом повышается скрытность передаваемых сообщений и затрудняются условия радиоразведки противника;

привязка формы сигнала в формирователе местных образцов осуществляется таким образом, чтобы случайный помеховый фон в канале связи и сформированные в системе связи сигналы были ортогональны, при этом достигается повышение помехозащищенности к внешним помехам.

Блок-схемы предлагаемого устройства показаны на фиг.3 и 4.

Передающее устройство, реализующее передачу сигналов выполнено по блок-схеме на фиг.3. Оно содержит:

1 - блок выделения радиосигналов,

2, 9 - двухполюсные ключи,

3 - устройство временной задержки,

4 - формирователь сопряженного процесса,

5 - формирователь противоположного сопряженному процесса,

6 - коммутатор случайных образцов сигнала,

7 - инвертор,

8 - усилитель мощности,

10 - усилитель

11 - формирователь дискретных сигналов сообщений,

12 - датчик временных интервалов.

На фиг.5 показаны эпюры, условно иллюстрирующие процесс формирования и выделения случайных образцов сигналов. Под действием управляющих импульсов датчик временных интервалов 12 в течение времени длительности Т одного двоичного элемента сообщения с помощью инвертора 7, ключей 2 и 9 формируют временные интервалы формирования образца сигнала Т1 и излучения образца сигнала Т2 (эпюры 1 и 2 на фиг.5).

На отрезке времени формирования случайного образца сигнала Т1 выделяются случайные реализации помехи, действующей на вход блока выделения случайного сигнала 1 (эпюра 3), задерживаются на половину длительности элемента сообщения в устройстве временной задержки 3, преобразуются в сопряженный сигнал блоком 4 и в противоположный сопряженному сигнал блоком 5 (эпюра 4). На временном интервале излучения сигнала Т2, под действием выходных сигналов датчика временных интервалов открывается ключ 9, соединяя выход усилителя 10 с входом усилителя мощности 8, блок 11 выдает команду на коммутатор 6 о подключении к входу усилителя 10 либо сопряженного процесса, либо противоположного ему сигнала в зависимости от содержания информации. Усиленный по мощности в блоке 8 образец случайного сигнала излучается в канал связи. Сумма излученного сигнала и помехи в канале связи показана на эпюре 5.

Приемное устройство показано на фиг.4.

Оно содержит:

1 - блок выделения помех,

2 - переключатель,

3 - перемножитель,

4 - интегратор,

5 - блок задержки,

6 - формирователь сопряженного сигнала,

7 - решающая схема,

8 - блок синхронизации.

Блок синхронизации 8 осуществляет временную подстройку процедуры обработки принимаемых сигналов в соответствии с интервалами Т1 и Т2 формирования и излучения передаваемых сигналов в передатчике.

В режиме синхронизма реализация помехи длительностью Т1 поступает с выхода блока выделения 1 через переключатель 2 на вход схемы задержки 5 (эпюра 7). Указанное напряжение помехи задерживается схемой задержки 5 на время, где Т - длительность одного двоичного элемента сообщения, и преобразуется в сопряженный сигнал блоком 6 (эпюра 8). На следующем временном отрезке Т2 происходит перемножение в перемножителе 3 полученного сопряженного сигнала на выходе блока 6 с поступившей на другой вход перемножителя 3 смесью излученного сигнала и помехи. В зависимости от передаваемого символа "1" или "0", на выходе интегратора 4 будет накоплено либо положительное, либо отрицательное напряжение. Это напряжение подается на вход решающей схемы 7 и сравнивается в ней с пороговым напряжением. В результате указанного сравнения на выходе решающей схемы 7 формируются принятые символы сообщения (эпюра 10).

На эпюрах фиг.5 показаны для примера виды образцов помех во временной области (эпюры 11 и 13) и виды сопряженных им и противоположных сопряженных сигналов (эпюры 12 и 14).

Таким образом, как это следует из приведенного описания, сформированный в предложенном устройстве образец сигнала всегда ортогонален к помехе. В связи с этим в предложении достигается повышение помехоустойчивости приема за счет согласования формы передаваемого сигнала с формой воздействующей в канале помехи. Т.е. поставленные цели в предложении достигаются.

Формула изобретения

Устройство связи случайными электрическими сигналами, содержащее на передаче последовательно соединенные генератор образцов сигналов, манипулятор, усилитель мощности, а на приеме - последовательно соединенные перемножитель и интегратор, выход которого соединен со входом решающего блока, причем вход перемножителя соединен с выходом генератора образцов сигналов, отличающееся тем, что, с целью повышения скрытности и помехозащищенности, введены на передаче последовательно соединенные блок выделения радиосигналов, двухполюсный ключ, управляющий вход которого подключен к выходу датчика временных интервалов, блок задержки, формирователь сопряженного процесса (СП) и формирователь противоположного сопряженному процесса (ПСП), причем выходы формирователей СП и ПСП соединены со входами коммутатора образцов сигнала, к управляющему входу которого подключен выход источника сообщений, а выход коммутатора соединен со входом ключа, управляющий вход которого через инвертор соединен с выходом датчика временных интервалов, а выход ключа соединен со входом усилителя мощности, а на приеме введены соединенные последовательно блок выделения помех, переключатель, управляющий вход которого подключен к выходу блока синхронизации, перемножитель, опорный вход которого соединен с другим выходом переключателя через блок задержки, и интегратор, один выход которого соединен с одним из входов блока синхронизации, а другой выход соединен со входом решающего блока, один из выходов которого подключен ко второму входу блока синхронизации.

РИСУНКИ