Система защищенной радиосвязи
PROTECTED RADIO COMMUNICATION SYSTEM

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в составе систем или комплексов радиосвязи, обеспечивающих радиообмен, защищенный от несанкционированного доступа.
Известно приемопередающее устройство (RU 2114513, опубл. 2003.05.27), которое содержит усилитель низкой частоты, модулятор, возбудитель, усилитель мощности, две антенны, тракт промежуточных частот, демодулятор, сумматор, элемент задержки, вычитатель, перемножитель, интегратор, коммутатор, приемник широкополосного фазоманипулированного сигнала, формирователь этого сигнала и его копии, синхронно-фазовый фильтр, регулируемый усилитель, два синтезатора частоты, усилитель высокой частоты. Устройство обеспечивает возможность одновременной передачи в выделенной для связи полосе частот информации по двум каналам, в одном из которых передается аналоговая информация с использованием узкополосных методов модуляции, а в другом - цифровая информация, с использованием помехоустойчивого широкополосного метода модуляции. При этом достигаются зашумление узкополосного сигнала и невозможность его качественной демодуляции без знания структуры псевдослучайных последовательностей, используемых при формировании широкополосного сигнала, что обеспечивает скрытность и защиту его от прослушивания. Однако разделение информационной и маскирующей составляющих только по спектру частот, которое предусматривает известное устройство, не обеспечивает требуемую степень защищенности радиообмена от несанкционированного доступа.
Известна описанная в патенте RU 2114513, опубл. 1998.06.27, локальная система радиосвязи, реализующая способ защищенного информационного радиообмена. Во время работы системы для приемников, осуществляющих попытку несанкционированного доступа к передаваемой информации, создается соотношение сигнал/шум меньше единицы путем непрерывного излучения за пределы системы искусственных помех с мощностью превышающей мощность рабочих сигналов, перекрывающих всю полосу используемых частот. Недостатком известного способа является необходимость обеспечения высокой спектральной плотности шума во всем диапазоне потенциальных частот, что требует значительных энергозатрат.
Наиболее близкой к заявляемой является описанная в патенте RU 2253184, опубл. 2005.05.27, система, которая выполнена с возможностью подавления средств несанкционированного доступа к каналу радиообмена легитимных абонентов, содержащая на передающей и принимающей сторонах информационную подсистему, каждый из элементов которой выполнен в виде многоканальной радиостанции с временным разделением каналов, связанную через блок сопряжения с подсистемой создания шумовой помехи, каждый из элементов которой выполнен в виде передатчика заградительных помех с возбудителем, формирующим шумовой сигнал, причем в качестве возбудителей использованы стохастические генераторы.
При современном развитии радиотехники одного временного разделения каналов, обеспечиваемого известной системой, недостаточно для надежной защиты радиосвязи от несанкционированного доступа. Кроме того, ее пропускная способность является ограниченной, поскольку снижается за счет временного разделения каналов.
Задачей изобретения является разработка системы с высокой пропускной способностью, обеспечивающей эффективную радиосвязь, надежно защищенную от несанкционированного доступа.
Технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможностей системы и повышении ее пропускной способности, повышении эффективности радиосвязи при одновременном усилении ее защиты от несанкционированного доступа.
Указанный технический результат достигают системой радиосвязи, содержащей информационную подсистему, каждый элемент которой выполнен в виде многоканальной радиостанции, связанной через блок сопряжения с подсистемой создания шумовой помехи, в которой, в отличие от известной, подсистема создания шумовой помехи содержит многоканальную радиостанцию, при этом многоканальные радиостанции обеих подсистем выполнены с возможностью пространственно-частотно-временного разделения каналов по закону, известному передающей и приемной сторонам системы легитимных абонентов радиосвязи, многоканальная радиостанция информационной подсистемы соединена через первый многоканальный коммутатор с источниками и получателями информации, многоканальная радиостанция создания шумовой помехи связана через второй многоканальный коммутатор с многоканальным источником шумовых сигналов, при этом первый и второй многоканальные коммутаторы соединены, соответственно, с первым и вторым разъемами блока сопряжения, многоканальная радиостанция информационной подсистемы связана с третьим разъемом блока сопряжения, многоканальная радиостанция подсистемы шумовой помехи - с четвертым, один из многоканальных блоков формирования откликов пространственной направленности связан с пятым разъемом блока сопряжения и с антенно-фидерными элементами многоканальных радиостанций информационной подсистемы, другой - с его шестым разъемом и с антенно-фидерными элементами многоканальных радиостанций подсистемы создания шумовой помехи, при этом оба блока выполнены с возможностью формирования в режимах передачи и/или приема множества пространственных трасс распространения сигналов от передающих частей многоканальной радиостанции информационной подсистемы одного абонента через отражатели к приемным частям многоканальной радиостанции информационной подсистемы другого абонента.
В оптимальном варианте выполнения системы многоканальный источник шумовых сигналов выполнен с возможностью записи, трансформации, воспроизведения и ретрансляции сигналов, принятых от внешних источников сигналов приемными частями многоканальной радиостанции под управлением блока сопряжения по цепи, включающей многоканальный источник шумовых сигналов, первый многоканальный коммутатор и передающие части многоканальной радиостанции.
Сущность предлагаемой системы поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена структурная схема устройства, на фиг. 2 схематически показано взаимодействие частей системы в работе.
В состав системы входят показанные на фиг.1: информационная подсистема 1 и подсистема шумовой помехи 2, связанные между собой блоком сопряжения 3 и содержащие многоканальные радиостанции, соответственно, 4 и 5, которые выполнены с возможностью пространственно-частотно-временного разделения каналов, а также первый многоканальный коммутатор 6, связывающий многоканальную радиостанцию 4 информационной подсистемы 1 с источниками 7 и получателями 8 информации, в качестве которых могут служить например, персональные компьютеры, второй многоканальный коммутатор 9, связывающий многоканальную радиостанцию 5 подсистемы шумовой помехи 2 с многоканальным источником шумовых сигналов 10, при этом первый 6 и второй 9 многоканальные коммутаторы связаны, соответственно, с первым <1> (<…>обозначение связи на чертеже) и вторым <2> разъемами блока сопряжения 3. При этом третий <3> разъем блока сопряжения 3 связан с командной шиной многоканальных радиостанций 4 информационной подсистемы, а четвертый <4> - с командной шиной многоканальных радиостанций 5 подсистемы шумовой помехи. В состав многоканальных радиостанций входят также блоки формирования откликов пространственной направленности 11, соответствующим образом связанные с пятым <5> и шестым <6> разъемами блока сопряжения 3 и обеспечивающие формирование антенно-фидерными элементами 12 множества пространственных трасс 13 распространения сигналов от передающих частей многоканальной радиостанции 4 информационной подсистемы 1 одного абонента 14 через отражатели 15, представляющие собой пространственную неоднородность, отличающуюся контрастной отражательной способностью, к приемным частям многоканальной радиостанции информационной подсистемы другого абонента 16.
В преимущественном варианте осуществления изобретения многоканальный источник шумовых сигналов 10 выполнен с возможностью записи, трансформации, воспроизведения и ретрансляции поступающих через первый многоканальный коммутатор 9 сигналов от внешних источников 17, принятых приемными частями многоканальных радиостанций 5, управляемых посредством блока сопряжения 3.
На фиг. 2 отражена система радиосвязи двух абонентов, показаны легитимные абоненты радиосвязи 15 и 16 и внешние источники сигналов 17. Система действует следующим образом.
По управляющим сигналам блока сопряжения 3, выполненным на базе микропроцессора, сигнал от источника информации 7 поступает через первый многоканальный коммутатор 6 на многоканальные радиостанции 4 информационной подсистемы 1, которые выполнены на базе известных многоканальных радиостанций с временным разделением каналов и реконструированы с возможностью пространственно-частотно-временного разделения каналов. Передатчики радиостанций 4 через многоканальные блоки 11 формирования откликов пространственной направленности подключаются к антенно-фидерным элементам 12, содержащими элементы антенной решетки, обеспечивая отправление сформированных откликов в режиме передачи.
Отклик антенны является более точной характеристикой излучения антенной выходного широкополосного сигнала, лучше отражает процесс его формирования, нежели направленность, которая для каждой частоты имеет свое значение.
Электромагнитный сигнал, пройдя по трассе распространения 13, попадает на отражатель 14 и отражается в сторону приемной части информационной подсистемы легитимного абонента 16, как показано на фиг. 2.
В случае обнаружения поблизости источника 17 внешних сигналов, который не является легитимным абонентом, для повышения защиты радиосвязи этот источник подвергают зашумлению. Для этого подсистема шумовой помехи 2, принадлежащая к системам связи легитимных абонентов, по команде блока сопряжения 3 формирует сигнал прикрытия или подавления, подходящий для эффективного решения имеющейся задачи, и направляет его с многоканального источника 10 через второй многоканальный коммутатор 9 и многоканальную радиостанцию 5 на источник 17 внешних сигналов. Излучение электромагнитного сигнала осуществляется с помощью многоканальных блоков 11 формирования откликов пространственной направленности, управляемых блоком сопряжения 3, и антенно-фидерных элементов 12, действующих в режиме передачи. При этом может быть реализован режим приема, предназначенный для определения параметров поступающих внешних сигналов и последующего формирования излучения для их подавления с помощью заградительной помехи или для имитации сигналов отражения с управляемой доплеровской деформацией.
Таким образом, информационная подсистема 1 выполняет функции радиокоммуникации, а подсистема шумовой помехи 2 подавляет сигналы внешнего источника 17, маскирует информационный обмен и дезориентирует условного противника, тем самым затрудняет процесс потенциальной радиоразведки, а также препятствует подавлению информационного обмена между легитимными абонентами.
Поскольку легитимным абонентам известен протокол информационного обмена, включающий данные, касающиеся разделения каналов во времени, в пространстве, по частоте и другим параметрам сигнала, а противной стороне он, естественно, недоступен, ее шансы эффективно использовать источник 17 внешнего электромагнитного сигнала для искажения принимаемой легитимными абонентами информации путем снижения отношения полезный сигнал/помеха, сводятся к минимуму. Это позволяет исключить необходимость повторных передач и сократить общее время передачи и количество излученной электромагнитной энергии, за счет чего повышается степень защиты радиосвязи от несанкционированного доступа и увеличивается пропускная способность системы радиосвязи.
За счет того, что сигнал от источника информации 7 передается параллельно по нескольким каналам многоканальных подсистем, время излучения сокращается, что препятствует вскрытию радиообмена, не давая противной стороне времени и возможности оценить параметры сигнала и режимы радиообмена, без которых попытки подавления сигнала путем ретрансляции являются малоэффективными. К тому моменту, когда противной стороне удается определить параметры сигнала и режимы радиообмена в первый временной интервал радиообмена и начать манипуляции с целью подавления полезных радиосигналов, режим передачи и приема информации легитимными абонентами и трасса ее доставки меняются, что практически сводит к нулю попытки подавления полезных радиосигналов, повышает эффективность защиты радиосвязи.
Многоканальные подсистемы, разделенные не только по временному, но и по пространственному признаку повышают скорость обмена и пропускную способность системы. Кроме того, предлагаемая система связи обеспечивает возможность одновременной работы с несколькими абонентами и несколькими внешними источниками сигналов.
В случае необходимости передачи радиосигналов нескольким абонентам, разнесенным по пеленгу и/или углу местонахождения, предлагаемая система позволяет формировать соответствующие пространственные отклики антенно-фидерных элементов и сопровождать абонентов по лучам (направлениям). Повышение точности сопровождения также способствует повышению отношения сигнал/помеха и увеличению скорости информационного обмена между легитимными абонентами, т.е. пропускной способности системы. В случае обслуживания нескольких абонентов снижаются взаимные помехи.
Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает повышение информационной скрытности радиосвязи, снижает возможности третьих лиц несанкционированно определить параметры информационного обмена и одновременно расширяет функциональные возможности системы радиосвязи.