Способ радиоподавления каналов связи

 

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к технике создания искусственных помех, и, в частности, может быть использовано для подавления современных радиосетей с макро- и микросотовой структурой. Техническим результатом является подавление, обеспечивающее создание эффективных радиопомех, достигаемое за счет использования информации, передаваемой самой сетью в общем канале сигнализации. Это достигается тем, что способ включает процессы многократного приема сообщений, передаваемых в общем канале сигнализации, побитной записи служебных кадров, выделение их информационной части и считывание из нее значения номера канала, назначаемого для очередного сеанса связи, а также формирование помех одновременно на двух частотах. Благодаря использованию информации о канале связи удается избежать затрат времени на поиск активного канала, своевременно настроить передатчики помех на назначенные для связи частоты и подавить передачу информации в дуплексном канале связи. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к технике создания искусственных помех и, в частности, может быть использовано для подавления современных радиосетей связи и передачи данных с макро- и микросотовой структурой, использующих дуплексный разнос частот настройки приемника и передатчика, а также управление сетью по общему каналу сигнализации, кроме того, в качестве способа имитации помехового сигнала при наладке и оценке пропускной способности вышеупомянутых сетей.

Известен способ формирования радиопомех: Палий А.И. Радиоэлектронная борьба. - М. : Военное издательство, 1989, с.34, рис. 2. 11. Этот аналог включает в себя прием сигнала источника излучения, определение параметров этого сигнала (несущей частоты, вида модуляции и ширины спектра), формирование структуры модулирующего помехового напряжения, модуляцию несущего колебания помеховым напряжением, усиление промодулированного помехового сигнала и его излучение в эфир. Однако указанный аналог имеет следующий недостаток - он обеспечивает подавление радиопомехами только радиолинии, абоненты которой работают на одной частоте в симплексном режиме (поочередная работа приемопередатчиков источника и получателя сообщения) и не способен надежно подавлять современные системы связи, использующие эффективные методы борьбы с замираниями сигнала и помехами в канале связи, основанные на частотном разнесении каналов приема и передачи (дуплексный разнос по частоте между каналами прямой и обратной передачи).

Известен способ формирования радиопомех: Европатент ЕР 0 293 167 A2, опубликованный 30.11.88, бюл. 88/48, МПК H 04 К 3/00. Этот аналог включает прием сигнала источника излучения, определение частотных и структурных параметров этого сигнала (несущей частоты, длительности передачи, момента начала и окончания передачи соседнего "дружественного" передатчика), формирование структуры модулирующего помехового напряжения, модуляцию несущего колебания полученным модулирующим напряжением, усиление промодулированного помехового сигнала и излучение его в эфир только после окончания работы соседнего передатчика. Однако указанный аналог не обеспечивает подавление радиопомехами современные системы связи, использующие разнесение по частоте каналов приема и передачи сообщений.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному является способ радиоподавления каналов связи по патенту РФ N 2104616, от 10.02.98, МПК H 04 К 3/00, опубл. 10.02.98, бюл. N 4, RU 2104616 C1.

Способ-прототип включает в себя: прием сигнала источника излучения, определение его несущей частоты, вида модуляции, ширины спектра и интенсивности работы источника сообщения на этой частоте, формирование структуры модулирующего напряжения, модуляцию несущего колебания, усиление промодулированного помехового сигнала и излучение его в эфир в соответствии установленным распределением ресурса подавления (время излучения на одной частоте).

Способ-прототип позволяет снизить затраты времени излучения радиопомех на одной частоте и использовать высвободившийся ресурс для подавления других источников. Повышение эффективности создания помех в способе-прототипе достигается за счет формирования правила излучения радиопомех учитывающего особенности протоколов доступа к каналу передачи сообщений. (Примечание: под эффективностью подавления в способе-прототипе понимается достижение заданной степени подавления канала связи при минимально необходимых для этих энергетических затратах).

Недостатком способа-прототипа является низкая эффективность подавления современных сетей связи с макро- и микросотовой структурой, использующих способы защиты от помех на основе частотного разнесения каналов приема и передачи информации (см. Ламекин В.Ф. Сотовая связь. - Ростов-на-Дону: Феникс, 1997, с. 12). Это обусловлено следующими обстоятельствами: малые длительности (10-100 мс) сообщений в современных адаптивных системах связи и значительные аппаратные задержки (0,5-1,0 с) станций помех делают невозможным создание ответных помех в коротком интервале времени излучения служебного сообщения о переходе на другую пару рабочих частот; значительные временные затраты на поиск излучений приемопередатчиков, ушедших из под помех, не позволяют своевременно обнаружить и сорвать передачу сообщений между абонентами; невозможно одновременное подавление одним передатчиком обоих каналов связи (прямого и обратного) разнесенных по частоте, что не позволяет надежно заблокировать передачу служебных сигналов несущих информацию об ухудшении качества одного из каналов, которая может послужить основанием для принятия решения о переходе на другую пару рабочих частот.

Целью данного изобретения является разработка способа радиоподавления каналов связи, обеспечивающего повышение эффективности создания радиопомех современным цифровым сетям (системам) связи, которые в соответствии с концепцией интеллектуальной цифровой сети связи с макро- и микросотовой структурой используют эффективные методы борьбы с замираниями сигнала и помехами в канале связи, основанные на частотном разнесении каналов приема и передачи (дуплексный разнос по частоте между каналами прямой и обратной передачи).

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе радиоподавления каналов связи, включающем прием сигналов источника излучения, определение его параметров (несущей частоты, вида модуляции, ширины спектра сигнала), формирование сигналов управления режимом передачи и структурой модулирующих помеховых напряжений, модуляцию несущего колебания помеховым напряжением, усиление промодулированного помехового сигнала и излучение его в эфир на частоте источника излучения, прием сигнала источника излучения, осуществляют многократно на частоте f_k общего канала сигнализации. В каждом цикле приема определяют значения пары сопряженных частот приема f_i и передачи f_j, назначенных для очередного сеанса связи. Затем запоминают эти частоты. Причем помеховый сигнал в пределах цикла подавления излучают одновременно на каждой из сопряженных частот. Для определения пары сопряженных частот приема f_i и передачи f_j, записывают принимаемое служебное сообщение побитно. Затем из этого сообщения выделяют информационную часть, из которой считывают значение номера частотного канала, назначенного для передачи сообщений в очередном сеансе связи. После этого присваивают номеру этого частотного канала соответствующее значение рабочей частоты приема f_i. Значение частоты передачи f_j, назначенной для обратной передачи сообщений, вычисляется по выражению f_j= f_i-Δf, где Δf - частотный разнос между частотами приема и передачи.

Указанная новая совокупность существенных признаков благодаря тому, что она учитывает информацию о двух разнесенных по частоте каналах передачи сообщений, передаваемую самой системой связи, позволяет: сократить затраты времени, неизбежно необходимые в известных способах на поиск активных приемопередатчиков, и заменить этот процесс простой перестройкой передатчиков помех на известные частоты; своевременно подавить управляющие (рефлексивные или служебные) сообщения несущие информацию о ухудшении качества канала связи и/или переходе на другую пару частот и тем самым обеспечить надежное подавление дуплексного канала связи, лишив систему связи возможности вывода подавляемого канала из под помех.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного способа патентоспособности "новизна". Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Заявленный способ поясняется чертежами, на которых: на фиг. 1 поясняется работа предлагаемого способа при подавлении каналов связи современных систем, использующих частотное разнесение между каналами прямой и обратной передачи; на фиг. 2 поясняется работа современной системы связи с микро- и макросотовой структурой, где показано взаимодействие приемопередатчиков базовой станции с группой абонентских станций, находящихся в режиме дежурного приема - 1, и отдельных абонентских приемопередатчиков в активном режиме работы - 2 (Прм - приемник, Прд - передатчик); на фиг.3 показана блок схема станции помех реализующей заявленный способ радиоподавления каналов связи; на фиг.4 показана структура кадра, передаваемого базовой станцией в общем канале сигнализации при управлении абонентскими приемопередатчиками.

Возможность реализации заявленного способа радиоподавления современной цифровой сети связи с макро- и микросотовой структурой объясняются следующим. Известно, что для управления работой абонентов в таких сетях используется общий канал сигнализации (ОКС). В этом канале, работающем на специально выделенной для него частоте f_k, передается вся служебная информация управления абонентскими приемопередатчиками (см. фиг. 2 и фиг. 4). Частота излучения базовых станций (БС) при разносе между соседними каналами в 25 кГц определяется по формуле:
f_i=f_БСmin+(n₁-1)·0,025 [Мгц],
где n₁=1, 2, 3,... - номер канала связи;
f_БСmin - начальная частота диапазона излучения базовых станций,
т. е. частоты каналов пронумерованы слева направо по частотной оси (от минимального значения к максимальному значению частоты). Частота диапазона излучения мобильных станций (МС) определена жестким дуплексным разносом Δf и может быть рассчитана двумя способами: либо по выражению f_j= f_i-Δf; либо по формуле
f_j=f_МСmin+(n₁-1)·0,025 [Мгц],
где n_j=1, 2, 3,... - номер канала связи;
f_МСmin - начальная частота диапазона излучения мобильных станций.

Доступ к рабочим каналам в такой системе связи возможен только в пределах заявленной емкости в соответствии с частотным планом.

Служебные кадры, передаваемые в ОКС и состоящие из N бит данных, содержат номер вызываемого абонента (X1-X7), номер канала назначенного абоненту для данного сеанса связи (N1-N3) и другую служебную информацию: P; Y1, Y2; J1- J3 (см. Ламекин В.Ф. Сотовая связь. - Ростов-на-Дону: Феникс, 1997, с. 62, рис. 29.). Служебные команды, предназначенные одному абоненту могут состоять из нескольких кадров, передаваемых подряд. Каждый абонентский приемопередатчик после включения питания автоматически настраивается на ОКС. Находясь в режиме дежурного приема, приемопередатчик постоянно принимает кадры ОКС на частоте f_k, выделяет их информационную часть и проверяет ее на предмет совпадения номера вызываемого абонента (X1-X7) со своим собственным номером. При наличии вызова данному абоненту (т.е. при совпадении принятого и собственного номеров) происходит считывание назначенного для очередного сеанса связи номера канала (N1-N3) и пересчет этого номера в частоту f_i. Далее абонентский приемопередатчик уходит с ОКС и настраивается на выделенную для связи частоту приема f_i, на которой ему предоставляется соединение с абонентом, инициализировавшим вызов. Связь между этими абонентами осуществляется через базовую станцию. Обмен информацией между базовой станцией и абонентскими приемопередатчиками осуществляется в дуплексном режиме. Значение сопряженной частоты передачи f_j (для абонентского приемопередатчика) вычисляется по формуле f_j= f_i-Δf. Имея информацию об обеих сопряженных частотах, абонентский приемопередатчик настраивает приемник на одну из них - f_i, а передатчик на другую -f_j. После окончания сеанса связи приемопередатчик автоматически возвращается на ОКС и ожидает нового вызова (до следующего цикла работы). Описанный порядок работы поясняется схемой, представленной на фиг.2.

Указанная последовательность действий предложенного способа может быть реализована, например, с помощью станции помех, один из вариантов структурной схемы которой показан на фиг. 3. Прием сигналов ОКС осуществляет приемник 3 по командам устройства управления 1, подаваемым через блок обработки и мультиплексирования 2. Измерение параметров сигнала осуществляется по командам устройства управления 1 в устройстве обработки и мультиплексирования 2. В процессе обработки сигнала, принимаемого на частоте f_k, блок 2 автоматически демодулирует, декодирует, запоминает выделенную информационную часть принятого кадра и выдает команду устройству управления 1 о том, что буфер памяти блока 2 заполнен очередным сообщением. Устройство управления 1, выполняя заложенный в него алгоритм работы, периодически контролирует наличие на выходе блока 2 команды о принятом и обработанном сообщении. Как только эта команда появляется, устройство управления 1 приостанавливает выполнение основной программы и запускает подпрограмму считывания из принятого кадра необходимой информации (номер канала, назначенного для очередного сеанса связи, номер вызываемого абонента и т.д.). Процесс считывания информации о номере частотного канала заключается в считывании первых 12 бит от начала кадра. Процесс выполнения вызванной подпрограммы заканчивается запоминанием данных, необходимых для работы основного алгоритма, и подачей команды в блок 2, разрешающей сброс больше ненужного сообщения. Получаемая в результате наблюдения за данной частотой информация накапливается в устройстве управления 1. После окончания этапа сбора информации о характеристиках каналов связи (скорости передачи, длине передаваемых сообщений и т.д.) и сопряженных частотах устройство управления 1 формирует помеховую последовательность бит, запоминает ее и переходит к этапу радиоподавления.

Для излучения помех в цикле подавления сопряженных частот f_i и f_j в устройстве управления 1 формируются управляющие сигналы, задающие режим работы передатчиков 5 и 6. Процесс формирования сигнала, задающего режим работы передатчиков включает: настройку передатчиков на обе из выбранных для подавления частот (f_i, f_j); формирование сигналов, устанавливающих в каждом из передатчиков вид модуляции, ширину спектра формируемой помехи, скорость передачи помехового сообщения и длительность цикла излучения помех. На этапе радиоподавления устройство управления 1 через блок 2 подает команды о настройке передатчиков 5 и 6 на выбранные для подавления частоты, выдает в блок 2 помеховую последовательность бит и длительность интервала времени, в течение которого эту последовательность следует излучать. Контроль состояния подавляемого канала связи осуществляется с помощью приемника 4 посредством подачи на него команд настройки на необходимую частоту.

В качестве устройств, реализующих перечисленные действия, могут быть использованы, например, серийно выпускаемые образцы: персональная IBM совместимая вычислительная машина - устройство управления; приемное устройство, управляемое по стыку RS-232C, типа IC-R8500 или AR-3000A; передающее устройство управляемое по стыку RS-232C, типа ICom IC-F310/F320, IC-F410/F420; цифровой сигнальный процессор типа ADSP-2100 и специализированные микросхемы к нему типа AD607 - блок обработки и мультиплексирования [см. ADSP-2100 Family User's Manual Third Edition, September 1995. Analog Devices, Inc. Computer Products Division, Norwood, MA 02062-9106].

Формула изобретения

1. Способ радиоподавления каналов связи, включающий прием сигнала источника излучения, определение его несущей частоты, вида модуляции и ширины спектра, формирование сигналов управления режимом передачи и структурой модулирующих напряжений, модуляцию несущего колебания помеховым напряжением, усиление промодулированного помехового сигнала и его излучение, отличающийся тем, что сигнал источника излучения принимают многократно на частоте f_k общего канала сигнализации и в каждом цикле приема определяют значения пары сопряженных частот приема f_i и передачи f_j, назначенных для очередного сеанса связи, запоминают эти частоты, а помеховый сигнал в пределах цикла подавления излучают одновременно на каждой из сопряженных частот.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для определения пары сопряженных частот приема f_i и передачи f_j записывают принимаемое сообщение побитно, выделяют информационную часть и считывают из нее номер частотного канала, назначенного для очередного сеанса связи, после чего присваивают номеру частотного канала соответствующее ему значение рабочей частоты приема f_i, а значение частоты передачи f_j вычисляют по формуле
f_j = f_i = Δf,
где Δf - частотный разнос между частотами приема и передачи.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4