Радиостанция, обеспечивающая противодействие системам извлечения информации
RADIO STATION PROVIDING COUNTERMEASURES TO INFORMATION RETRIEVAL SYSTEMS

Устройство относится к области радиосвязи, может быть использовано в средствах связи.
H04W 12/02
Известен способ обнаружения несанкционированных воздействий на сеть спутниковой связи, описанный в патенте RU 2579934, , заключающийся в том, что формируют провал в диаграмме направленности в направлении несанкционированного воздействия, задают частоты приема и передачи, время работы, режимы работы и координаты земных станций спутниковой связи, осуществляют обмен тестовыми сигналами в направлениях спутниковой связи, измеряют время прохождения тестовых сигналов на всех направлениях, формируют базу данных эталонного прохождения сигнала на каждом направлении спутниковой связи, сравнивают эталонное и измеренное время прохождения сигналов от каждой земной станции на направлении спутниковой связи, если выявлено их различие, регистрируют это несанкционированное воздействие. Недостатком данного способа является недостаточно высокая эффективность защиты от несанкционированного приема информации.
H04B 1/713
Известен способ передачи дискретной информации в радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, включающий на передающем конце деление входного сигнала на блоки, сформированные в виде последовательности двоичных векторов, перестройку частоты передатчика в соответствии с кодом двоичного вектора псевдослучайной последовательности, создаваемой регистром сдвига с обратной связью, модуляцию частоты передатчика и последующее излучение сигнала в пространство, прием сигнала на приемном конце радиолинии одновременно на всех частотах, преобразование сигнала на промежуточную частоту, усиление, демодуляцию и подачу сигнала на оконечное устройство, описанный в патенте RU 2215370, . Однако данный способ имеет недостаточно высокую эффективность защиты от несанкционированного приема информации.
H04K3/00
Известен способ маскировки электромагнитного канала утечки речевой информации в цифровых радиолиниях связи, описанный в патенте RU 2699826, , заключающийся в том, что формируют шумовой (маскирующий) сигнал в требуемом диапазоне частот, выполняют его полосовую фильтрацию, осуществляют предварительное усиление, реализуют его модуляцию низкочастотным шумовым сигналом, усиливают его и излучают в эфир, возбуждая им антенну, при этом сложение мощности маскирующего сигнала и продуктов нежелательной модуляции осуществляется в эфире. Недостатком способа является обеспечение защиты только информации, которая передается по паразитным каналам утечки информации.
H04K3/00
Известно цифровое радиоустройство с встроенной маскировкой электромагнитного канала утечки речевой информации, описанное в патенте RU 2696019, . Технический результат состоит в увеличении защищенности радиоустройства от утечки речевой информации по электромагнитному каналу прямого прохождения, при выполнении требований к электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств при заданных энергетических характеристиках радиосистемы передачи и вероятности ошибочного приема. Недостатком устройства является обеспечение защиты только информации, которая передается по паразитным каналам утечки информации.
Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемому является модем, выполненный с возможностью обеспечения радиосвязи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ), описанный в книге Борисов. В.И. и др. Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты. – М.: Радио и связь, 2000, стр. 24, принятый за прототип.
Структурная схема устройства-прототипа приведена на фиг. 1, где обозначено:
1 – блок модуляторов;
2.1, 2.2 – первый и второй смесители;
3 – генератор частоты;
4.1, 4.2 – первый и второй синтезаторы частот;
5 – блок генераторов псевдослучайных (ГПС) кодов;
6 – широкополосный фильтр;
7 – полосовой фильтр;
8 – блок демодуляторов.
Устройство содержит последовательно соединенные блок модуляторов 1 и первый смеситель 2.1, выход которого является первым выходом устройства, а также генератор частоты 3, выход которого соединен со вторым входом блока модуляторов 1. Последовательно соединенные блок ГПС кодов 5 и первый синтезатор частот 4.1, выход которого соединен со вторым входом первого смесителя 2.1. Последовательно соединенные широкополосный фильтр 6, второй смеситель 2.2, полосовой фильтр 7 и блок демодуляторов 8, выход которого является вторым выходом устройства. Выход второго синтезатора частот 4.2 соединен со вторым входом второго смесителя 2.2, вход второго синтезатора частот 4.2 подсоединен ко второму выходу блока ГПС кодов 5. Вход блока модуляторов 1, является первым входом устройства, вход широкополосного фильтра 6, является вторым входом устройства. Блок ГПС кодов 5 выполнен с возможностью генерации нескольких псевдослучайных кодов.
Устройство-прототип работает следующим образом.
Информацию в цифровом виде подают на первый вход блока модуляторов 1, на его второй вход подают гармонический сигнал установленной частоты с генератора частоты 3, который модулируется в соответствии с используемым видом модуляции. Затем сигнал подают в первый смеситель 2.1, где осуществляют повышение или понижение частоты путем умножения сигнала на гармонический сигнал, который формируют в первом синтезаторе частот 4.1. Значение частоты сигнала формируют в соответствии со случайным числом, которое подают на вход первого синтезатора частот 4.1 с блока ГПС кодов 5. Сформированный сигнал подают на первый выход устройства.
Принятый сигнал, поступивший на второй вход устройства, профильтрованный широкополосным фильтром 6, подается на первый вход второго смесителя 2.2, где осуществляется повышение или понижение частоты, соответственно, путем умножения сигнала на гармонический сигнал, который формируется во втором синтезаторе частот 4.2. Значение частоты данного сигнала формируют в соответствии со случайным числом, которое подают на вход второго синтезатора частот 4.2 со второго выхода блока ГПС кодов 5. Сигнал с выхода второго смесителя 2.2 фильтруют полосовым фильтром 7, после чего его демодулируют в блоке демодуляторов 8. Демодулированный сигнал подают на второй выход устройства.
Недостатком данного устройства является его недостаточно высокая эффективность противодействия системам извлечения информации, которую передают в линиях радиосвязи.
Задача предлагаемого устройства – повышение эффективности противодействия системам извлечения информации, передаваемой в линиях радиосвязи.
согласно изобретению
Для решения поставленной задачи в радиостанцию, обеспечивающую противодействие системам извлечения информации, содержащую последовательно соединенные блок модуляторов и первый смеситель, генератор частот, выход которого соединен со вторым входом блока модуляторов, последовательно соединенные блок генераторов псевдослучайных (ГПС) кодов и первый синтезатор частот, выход которого соединен со вторым входом первого смесителя, второй выход блока ГПС кодов соединен с входом второго синтезатора частот, выход которого соединен со вторым входом второго смесителя, а также широкополосный фильтр (ШпФ); последовательно соединенные первый полосовой фильтр (ПФ) и блок демодуляторов, причем блок ГПС кодов, выполнен с возможностью генерирования нескольких псевдослучайных последовательностей (ПСП)чисел, , введены блок кодеров, выход которого соединен с входом блока модуляторов, первый вход блока кодеров является первым входом устройства; последовательно соединенные второй полосовой фильтр, передатчик и антенна, вход-выход которой является входом-выходом устройства, при этом вход второго полосового фильтра подсоединен к выходу первого смесителя; третий и четвертый выходы блока ГПС кодов соединены со вторыми входами передатчика и антенны соответственно, а вход блока ГПС кодов является вторым входом устройства; выход антенны соединен с входом ШпФ, выход которого через усилитель высокой частоты (УВЧ) соединен с первым входом второго смесителя, выход которого через усилитель промежуточной частоты (УПЧ) соединен с входом первого полосового фильтра; выход блока демодуляторов через устройство синхронизации соединен с первым входом блока декодеров, выход которого является выходом устройства; последовательно соединенные детектор автоматической регулировки усиления (АРУ), усилитель нижних частот, фильтр нижних частот (ФНЧ) и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), выход которого соединен с первым входом вычислительного устройства (ВУ), выход которого через цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) соединен с первым входом первого электронного ключа, выход которого соединен со вторым входом УПЧ; выход ФНЧ соединен с первым входом второго электронного ключа, выход которого объединен с выходом первого электронного ключа, кроме того, пятый выход блока ГПС кодов шиной соединен с входом устройства управления, первый и второй выходы которого соединены со вторыми входами первого и второго электронных ключей соответственно; шестой выход блока ГПС кодов соединен со вторым входом вычислительного устройства; седьмой выход блока ГПС кодов соединен с входом генератора частот; третий выход устройства управления шиной соединен со вторым входом блока декодеров; четвертый выход устройства управления шиной соединен со вторым входом устройства синхронизации; пятый выход устройства управления шиной соединен со вторым входом блока демодуляторов; шестой выход устройства управления шиной соединен со вторым входом блока кодеров; седьмой выход устройства управления шиной соединен с третьим входом блока модуляторов; выход первого ПФ соединен с входами детектора АРУ и блока измерения, выход которого соединен с третьим входом вычислительного устройства; при этом генератор частот выполнен с возможностью внешнего управления фазой гармонического сигнала; блок модуляторов выполнен с возможностью модулирования сигналов несколькими способами; блок демодуляторов выполнен с возможностью демодуляции сигналов, модуляция которых осуществляется несколькими способами; передатчик выполнен с возможностью изменения коэффициента усиления; антенна выполнена с возможностью изменения поляризации сигнала; устройство синхронизации выполнено с возможностью внешнего управления моментом генерации тактовых импульсов; блок кодеров выполнен с возможностью кодирования сигналов несколькими способами; блок декодеров выполнен с возможностью декодирования сигналов, кодирование которых осуществляется несколькими способами кодирования; вычислительное устройство выполнено с возможностью расчета значений управляющих напряжений в соответствии со случайным числами, получаемыми от блока ГПС кодов; блок измерения выполнен с возможностью измерения мощности принимаемого сигнала с заданной точностью за установленное время.
Структурная схема предлагаемого устройства приведена на фиг. 2, где обозначено:
1 – блок модуляторов;
2.1, 2.2 – первый и второй смесители;
3 – генератор частоты;
4.1, 4.2 – первый и второй синтезаторы частот;
5 – блок генераторов псевдослучайных (ГПС) кодов;
6 – широкополосный фильтр (ШпФ);
7.1, 7.2 – первый и второй полосовые фильтры (ПФ);
8 – блок демодуляторов;
9 – блок кодеров;
10 – передатчик;
11 – антенна;
12 – усилитель промежуточной частоты (УПЧ);
13 – усилитель верхних частот (УВЧ)
14 – устройство управления;
15 – устройство синхронизации;
16 – блок декодеров;
17.1, 17.2 – первый и второй электронные ключи;
18 – вычислительное устройство (ВУ);
19 – цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП);
20 – детектор автоматической регулировки усиления (АРУ);
21 – усилитель нижних частот (УНЧ);
22 – фильтр нижних частот (ФНЧ);
23 – блок измерения;
24 – аналого-цифровой преобразователь (АЦП).
Устройство содержит последовательно соединенные блок кодеров 9, блок модуляторов 1, первый смеситель 2.1, второй полосовой фильтр 7.2, передатчик 10, антенну 11, вход-выход которой является входом-выходом устройства. Вход блока кодеров 9 является первым входом устройства. Кроме того, выход генератор частоты 3 соединен со вторым входом блока модуляторов 1; последовательно соединенные ШпФ 6, УВЧ 13, второй смеситель 2.2, УПЧ 12, первый полосовой фильтр 7.1, блок демодуляторов 8, устройство синхронизации 15, блок декодеров 16, выход которого является выходом устройства. А также первый 4.1 и второй 4.2 синтезаторы частот, выходы которых соединены со вторыми входами первого 2.1 и второго 2.2 смесителей соответственно. Третий выход устройства управления 14 соединен шиной со вторым входом блока декодеров 16; четвертый выход устройства управления 14 соединен шиной со вторым входом устройства синхронизации 15; пятый выход устройства управления 14 соединен шиной со вторым входом блока демодуляторов 8, шестой выход устройства управления 14 соединен шиной со вторым входом блока кодеров 9; седьмой выход устройства управления 14 соединен шиной с третьим входом блока модуляторов 1. Первый выход блока ГПС кодов 5 соединен с входом первого синтезаторы частоты 4.1; второй выход блока ГПС кодов 5 соединен с входом второго синтезатора частоты 4.2; третий выход блока ГПС кодов 5 соединен со вторым входом передатчика 10; четвертый выход блока ГПС кодов 5 соединен со вторым входом антенны 11, пятый выход блока ГПС кодов 5 соединен шиной с входом устройства управления 14; шестой выход блока ГПС кодов 5 соединен со вторым входом ВУ 18; седьмой выход блока ГПС кодов 5 соединен с входом генератора частоты 3; вход блока ГПС кодов 5 является вторым входом устройства. Последовательно соединенные детектор АРУ 20, УНЧ 21, ФНЧ 22, АЦП 24, ВУ 18, ЦАП 19, первый электронный ключ 17.1, выход которого соединен со вторым входом УПЧ 12. Второй вход первого электронного ключа 17.1 соединен со вторым выходом устройства управления 14, первый выход которого соединен со вторым входом второго электронного ключа 17.2, выход которого объединен с выходом первого электронного ключа 17.1. Выход ФНЧ 22 соединен с первым входом второго электронного ключа 17.2. Выход первого ПФ 7.1 соединен с входами детектора АРУ 20 и блока измерения 23, выход которого соединен со вторым входом вычислительного устройства 18.
Устройство работает следующим образом.
В передающей станции после установления связи и синхронизации станций, в соответствии со случайными числами, которые вырабатываются блоком ГПС кодов 5, устанавливают:
– значение ориентации вектора напряженности электромагнитного поля (ЭМП) в антенне 11;
– значение рабочей частоты, путем преобразования частоты сигнала, поступающего с блока модуляторов 1 на первый вход первого смесителя 2.1, за счет умножения этого сигнала на сигнал, поступающий с первого синтезатора частот 4.1, частота которого установлена в соответствии со случайным числом, которое выработано в блоке ГПС кодов 5;
– амплитуду сигнала, путем изменения коэффициента усиления усилителя, входящего в состав передатчика 10, значение коэффициента усиления устанавливают в соответствии со случайным числом, которое вырабатывается в блоке ГПС кодов 5, и которое затем подают на второй вход передатчика 10;
– фазу сигнала, за счет подачи на вход генератора частот 3 случайного числа, которое вырабатывается в блоке ГПС кодов 5;
– вид модуляции – путем подачи управляющего напряжения на соответствующий электронный ключ, входящий в состав блока модуляторов 1, через который разрешается прохождение информационного сигнала на соответствующий модулятор, входящий в блок модуляторов 1;
– способ (алгоритм) кодирования – путем подачи управляющего напряжения на соответствующий электронный ключ, входящий в состав блока кодеров 9, через который разрешается прохождение информационного сигнала на соответствующий кодер, входящий в блок кодеров 9.
Сформированный таким образом сигнал через антенну 11 излучают в пространство.
H01P 1/16
Антенна 11 может быть выполнена, например, с использованием устройства, описанного в патенте RU 2620893,  «Устройство приема ортогональных линейно поляризованных волн».
H04B/005
Усилитель с изменяемым коэффициентом усиления может быть выполнен, например, способом, описанным в патенте RU 2258309,  «Схемы передатчика для систем связи».
Коэффициент усиления рассчитывают следующим образом
K<sub>у</sub> =r K<sub>ум</sub>+ (1-r) K<sub>умин</sub>
(1)
у
ум
умин
где: K, K, K – значение коэффициента усиления, рассчитанное в соответствии со значением равномерно распределенного случайного числа, максимальное значение коэффициента усиления, минимальное значение коэффициента усиления, соответственно;
r – значение равномерно распределенного случайного числа вотрезке [0 – 1].
Генератор частот 3 выполнен в виде устройства, структурная схема которого приведена на фиг. 3, где обозначено:
3.1 – вычислительное устройство;
3.2 – ЦАП.
Генератор содержит последовательно соединенные вычислительное устройство 3.1 и ЦАП 3.2, выход которого является выходом устройства. Вход вычислительного устройства является входом генератора частот 3.
Генератор частот 3 работает следующим образом.
1
2
j
m
Определяют дискретные значения фаз, используемые в режиме изменения фазы φ, φ, …, φ …, φ, таким образом, чтобы:
2
1
3
2
m
(m-1)
φ-φ= Δφ; φ-φ= Δφ; …; φ-φ=Δφ,  Δφ =2π/m,
где: Δφ – шаг дискретизации фазы;
m – количество значений фаз, используемое при ее дискретизации.
Определяют значение промежутка
p<sub>1</sub>=1/Δφ.
(2)
Формируют отрезок из полуоткрытых промежутков
[0, p<sub>1</sub>), [p<sub>1</sub>, 2p<sub>1</sub>), …, [( m-1)p<sub>1</sub>, 1].
(3)
После того как в вычислительное устройство 3.1 поступает случайное число с блока ГПС кодов 5, равномерно распределенное в отрезке [0 – 1], определяют полуоткрытый промежуток, в который попадает случайное число, и соответствующее этому полуоткрытому промежутку значение фазы
Φ=n Δφ,
(4)
где n – номер полуоткрытого промежутка, в который попадает случайное число.
Темп, с которым блок ГПС кодов 5 вырабатывает случайные числа, устанавливают заранее.
В вычислительном устройстве 3.1 формируют в цифровом виде гармонический сигнал со значением фазы, которое было рассчитано с использованием случайного числа. Сформированный в цифровом виде гармонический сигнал подают в ЦАП 3.2, где его преобразуют в аналоговый вид и подают на выход генератора частот 3.
Блок модуляторов 1 выполнен в виде устройства, структурная схема которого приведена на фиг. 4, где обозначено:
1.1.1 – 1.1.k – с первого по k-ый электронные ключи;
1.2.1 – 1.2.k – с первого по k-ый модуляторы.
Устройство содержит k одинаковых линеек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных электронного ключа 1.1 и модулятора 1.2. Первые входы электронных ключей с первого по k-ый объединены и являются первым входом блока модуляторов 1. Вторые входы электронных ключей с первого по k-ый объединены в шину управляющих напряжений и являются третьим входом блока модуляторов 1. Вторые входы модуляторов с первого 1.2.1 по k-ый 1.2.k объединены и являются вторым входом блока модуляторов 1. Выходы модуляторов с первого по k-ый объединены и являются выходом блока модуляторов 1.
Блок модуляторов 1 работает следующим образом.
В устройстве управления 14 в соответствии со случайным числом, полученным от ГПС кодов 5, определяют номер вида модуляции, как номер полуоткрытого промежутка, в который попадает случайное число, равномерно распределенное в отрезке [0 – 1]. В соответствии с этим номером в устройстве управления 14 формируют управляющее напряжение, которое по шине управляющих напряжений подают на второй вход одного из k электронного ключа, например, первого 1.2.1, который входит в блок модуляторов 1. Данное напряжение открывает первый электронный ключ 1.1.1. Сигнал через открытый первый электронный ключ 1.1.1 поступает в соответствующий первый модулятор 1.2.1, где модулируется. После чего сигнал подают на выход блока модуляторов 1.
Блок кодеров 9 выполнен в виде устройства, структурная схема которого приведена на фиг. 5, где обозначено:
9.1.1 – 9.1.n – с первого по n-ый электронные ключи;
9.2.1 – 9.2.n – с первого по n-ый кодеры.
Устройство содержит n одинаковых линеек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных электронного ключа 9.1 и кодера 9.2.
Первые входы электронных ключей с первого 9.1.1 по n-ый 9.1.n объединены и являются первым входом блока кодеров 9. Вторые входы электронных ключей с первого по n-ый объединены в шину управляющих напряжений и являются вторым входом блока кодеров 9. Выходы кодеров с первого 9.2.1 по n-ый 9.2.n объединены и являются выходом блока кодеров 9.
Блок кодеров 9 работает следующим образом.
В устройстве управления 14 в соответствии со случайным числом, полученным от ГПС кодов 5, определяют номер способа кодирования, как номер полуоткрытого промежутка, в который попадает случайное число, равномерно распределенное в отрезке [0 – 1]. В соответствии с этим номером в устройстве управления 14 формируют управляющее напряжение, которое по шине управляющих напряжений подают на второй вход одного изс первого 9.1.1 по n-ый 9.1.n электронного ключа, например, первого 9.1.1. Это напряжение открывает первый электронный ключ 9.1.1. Сигнал через открытый первый электронный ключ 9.1.1 поступает в соответствующий первый кодер 9.2.1, где кодируется, после чего сигнал подают на выход блока кодеров 9.
В принимающей станции сигнал поступает на антенну 11, в которой по команде с блока ГПС кодов 5, устанавливают поляризацию синхронно с передающей станцией.
Сигнал с антенны 11 подают на ШпФ 6. Профильтрованный сигнал, усиленный в УВЧ 13, подают на второй смеситель 2.2, где преобразуют частоту сигнала до значения промежуточной частоты, за счет умножения этого сигнала на сигнал, поступающий со второго синтезатора частот 4.2, частоту которого устанавливают в соответствии со случайным числом, которое вырабатывается в блоке ГПС кодов 5.
С выхода второго смесителя 2.2 сигнал подают на вход УПЧ 12, где его усиливают до необходимого уровня.
После установления связи и синхронизации станций передают установленное число раз тестовый сигнал с заранее установленной мощностью (режим определения мощности входного сигнала). В этом режиме коэффициент усиления УПЧ 12 определяют с использованием системы АРУ, которая включает детектор АРУ 20, УНЧ 21 и ФНЧ 22 (см., например, Максимов М.В., Бобнев М.П., Кривицкий Б.Х., и др. «Защита от радиопомех», изд. «Сов. радио», 1976г., стр. 197, 198).
Сигнал с выхода первого полосового фильтра 7.1 подают на вход детектора АРУ 20. Продетектированный сигнал усиливают в УНЧ 21 и фильтруют ФНЧ 22. Напряжение с выхода ФНЧ 22 подают на первый вход второго электронного ключа 17.2, который в этом режиме открыт управляющим напряжением, которое подают с первого выхода устройства управления 14 на второй вход второго электронного ключа 17.2. Напряжение с выхода второго электронного ключа 17.2 подают на второй вход УПЧ 12 и тем самым изменяют его коэффициент усиления до необходимого уровня.
В режиме обмена информацией сигнал, поступающий с выхода ФНЧ 22, преобразуют в цифровую форму в АЦП 24 и затем его подают на первый вход ВУ 18. В ВУ 18 в соответствии со значением случайного числа, вырабатываемого в блоке ГПС кодов 5, формируют соответствующее значение напряжения в цифровом виде, которое затем преобразуют в аналоговый вид в ЦАП 19 и подают на первый вход первого электронного ключа 17.1, который открывают управляющим напряжением, поступающим со второго выхода устройства управления 14 на второй вход первого электронного ключа 17.1. Напряжение с выхода первого электронного ключа 17.1 подают на второй вход УПЧ 12 и тем самым изменяют его коэффициент усиления до необходимого уровня.
Значение управляющего напряжения определяют в вычислительном устройстве 18 следующим образом.
H04B1/10
В принимающей станции измеряют мощность принимаемого сигнала в блоке измерения 23, например, способом, описанном в патенте RU 2675386 .
Значение коэффициента уменьшения мощности сигнала рассчитывают по формуле
K<sub>пр</sub> = P<sub>и</sub>/P<sub>п</sub>,
(5)
и
п
где P, P – мощность сигнала, излучаемого передающей станцией, мощность сигнала, принимаемого принимающей станцией, соответственно.
В режиме обмена информацией в принимающей станции мощность сигнала, излучаемого передающей станцией, определяют в соответствии со случайными числами, которые вырабатывают в блоке ГПС кодов 5. Мощность принимаемого сигнала рассчитывают путем умножения значения мощности передаваемого сигнала на соответствующее значение коэффициента уменьшения мощности (ф. 5). После чего рассчитывают амплитуду сигнала известным образом.
Зависимость значений управляющих напряжений от значений амплитуды входного сигнала устанавливают на этапе разработки путем математического моделирования или экспериментальным путем.
Сигнал с выхода УПЧ 12 подают на вход первого полосового фильтра 7.1. Профильтрованный сигнал подают в блок демодуляторов 8, где его демодулируют.
Демодулированный сигнал подают в устройство синхронизации 15, выполненное, например, как устройство, описанное в учебном пособии «Основы теории радиотехнических систем. Учебное пособие. // В. И. Борисов, В. М. Зинчук, А. Е. Лимарев, Н. П. Мухин. Под ред. В. И. Борисова. Воронежский научно-исследовательский институт связи, 2004», стр. 222, 223. В данном случае управляющий сигнал с устройства управления 14 подают непосредственно на генератор тактовых импульсов устройства синхронизации 15, тем самым обеспечивая синхронизацию по фазе.
После чего сигнал подают в блок декодеров 16, где его декодируют и подают на выход устройства.
Блок демодуляторов 8 выполнен в виде устройства, структурная схема которого приведена на фиг. 6, где обозначено:
8.1.1 – 8.1.k – с первого по k-ый электронные ключи;
8.2.1 – 8.2.k – с первого по k-ый демодуляторы.
Устройство содержит k одинаковых линеек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных электронного ключа 8.1 и демодулятора 8.2. Первые входы электронных ключей с первого 8.1.1 поk-ый 8.1.k объединены и являются первым входом блока демодуляторов 8. Вторые входы электронных ключей с первого 8.1.1 по k-ый 8.1.k объединены в шину управляющих напряжений и являются вторым входом блока демодуляторов 8. Выходы демодуляторов с первого 8.2.1 по k-ый 8.2.k объединены и являются выходом блока демодуляторов 8.
Блок демодуляторов 8 работает следующим образом.
В устройстве управления 14 в соответствии со случайным числом, полученным от ГПС кодов 5, определяют номер вида модуляции, как номер полуоткрытого промежутка, в который попадает случайное число, равномерно распределенное в отрезке [0 – 1]. В соответствии с этим номером в устройстве управления 14 формируют управляющее напряжение, которое по шине управляющих напряжений подают на второй вход одного изk электронных ключей, например, первого 8.1.1. Данное напряжение открывает первый электронный ключ 8.1.1. Сигнал через открытый первый электронный ключ 8.1.1 поступает в соответствующий первый демодулятор 8.2.1, где его демодулируют, после чего сигнал подают на выход блока демодуляторов 8.
Устройство синхронизации 15 выполнено в виде устройства, структурная схема которого приведена на фиг. 7 (см. «Основы теории радиотехнических систем. Учебное пособие. // В. И. Борисов, В. М. Зинчук, А. Е. Лимарев, Н. П. Мухин. Под ред. В. И. Борисова. Воронежский научно-исследовательский институт связи, 2004», стр. 222, 223), где обозначено:
15.1 – блок регистрации;
15.2 – фазовый дискриминатор (ФД);
15.3 – интегратор;
15.4 – преобразователь напряжения;
15.5.1, 15.5.2 – первый и второй электронные ключи;
15.6 – генератор тактовых импульсов (ГТИ).
Устройство синхронизации 15 содержит блок регистрации 15.1, выход которой является выходом устройства синхронизации 15, а так же последовательно соединенные фазовый дискриминатор 15.2, интегратор 15.3, преобразователь напряжения 15.4, первый электронный ключ 15.5.1 и ГТИ 15.6, первый выход которого соединен со вторым входом блока регистрации 15.1. Второй выход ГТИ 15.6 соединен со вторым входом фазового дискриминатора 15.2, первый вход которого объединен с входом блока регистрации 15.1 и является первым входом устройства. Выход второго электронного ключа 15.5.2 соединен с входом ГТИ 15.6. Вторые входы первого 15.5.1 и второго 15.5.2 электронных ключей и первый вход второго 15.5.2 электронного ключа объединены в шину, которая является вторым входом устройства.
Устройство синхронизации 15 работает следующим образом.
В режиме слежения за фазой сигнал с выхода блока демодуляторов 8 подают в фазовый дискриминатор 15.2, на второй вход которого подают сигналы с ГТИ 15.6, управляемого напряжением. Фазовый дискриминатор 15.2 вырабатывает напряжение (напряжение ошибки), знак и амплитуда которого пропорциональна знаку и величине рассогласования фаз (времени) между тактовыми импульсами ГТИ 15.6 и принимаемыми символами. Символ, в данном случае, представляет собой сигнал установленной заранее длительности с полностью известными параметрами, кроме его времени прихода (фазы).
Напряжение, поступающее с выхода фазового дискриминатора 15.2, усредняют в интеграторе 15.3 и формируют с его использованием управляющее напряжение в преобразователе напряжения 15.4 таким образом, чтобы рассогласование фаз уменьшилось до минимума. Напряжение с выхода преобразователя напряжения 15.4 через открытый первый электронный ключ 15.5.1 поступает в ГТИ 15.6, где формируют соответствующие импульсы. Первый электронный ключ 15.5.1 открывают напряжением, которое подают на его второй вход с четвертого выхода (шина управляющих напряжений) устройства управления 14. При этом на второй вход второго электронного ключа 15.5.2 с четвертого выхода (шина управляющих напряжений) устройства управления 14 подают напряжение, которое закрывает второй электронный ключ 15.5.2.
В режиме изменения параметров первый электронный ключ 15.5.1 закрывают напряжением, которое подают на его второй вход с четвертого выхода (шина управляющих напряжений) устройства управления 14. На второй вход второго электронного ключа 15.5.2 с четвертого выхода устройства управления 14 подают напряжение, которое открывает второй электронный ключ 15.5.2. При этом напряжение, поступающее с четвертого выхода (шина управляющих напряжений) устройства управления 14 на первый вход второго электронного ключа 15.5.2, проходит на вход ГТИ 15.6.
1
2
3
4
На выход схемы регистрации 15.1 поступают символы после того, как процесс синхронизации завершают. Блок регистрации 15.1 может быть выполнен, например, в виде электронного ключа, который открывают напряжением, поступающим с ГТИ 15.6. В данном случае преобразователь напряжения 15.4 преобразует напряжение, которое изменяется в пределах от U до U, в напряжение, которое изменяется соответственно в пределах от U до U по определенной функциональной зависимости.
Блок декодеров 16 выполнен в виде устройства, структурная схема которого приведена на фиг. 8, где обозначено:
16.1.1 – 16.1.n – с первого по n-ый электронные ключи;
16.2.1 – 16.2.n – с первого по n-ый декодеры.
Устройство содержит n одинаковых линеек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных электронного ключа 16.1 и декодера 16.2.
Первые входы электронных ключей с первого по n-ый объединены и являются первым входом блока декодеров 16. Вторые входы электронных ключей с первого 16.1.1 по n-ый 16.1.n объединены в шину управляющих напряжений и являются вторым входом блока декодеров 16. Выходы декодеров с первого 16.2.1 по n-ый 16.2.n объединены и являются выходом блока декодеров 16.
Блок декодеров 16 работает следующим образом.
В устройстве управления 14 в соответствии со случайным числом, полученным от блока ГПС кодов 5, определяют номер вида кодирования как номер полуоткрытого промежутка, в который попадает случайное число, равномерно распределенное в отрезке [0 – 1]. В соответствии с этим номером в устройстве управления 14 формируют управляющее напряжение, которое по шине управляющих напряжений подают на второй вход соответствующего электронного ключа, который входит в блок кодеров 16 и открывает его. Сигнал через открытый электронный ключ поступает в соответствующий кодер, где кодируется, после чего сигнал подают на выход блока декодеров 16.
Блок ГПС кодов 5 выполнен в виде вычислительного устройства, в котором по каким-либо алгоритмам, рассчитываются значения случайных чисел (см., например, «Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов модуляцией несущей псевдослучайной последовательностью», В.И. Борисов, В. М. Зинчук, А. Е. Лимарев, Н. П. Мухин, Г.С. Нахмансон, под ред. члена – корреспондента РАН В. И. Борисова. М. «Радио и связь», 2003, стр. 32 – 52).
При работе станции в режиме вхождения в связь или в режиме с фиксированными параметрами сигнал управления с устройства управления радиостанцией (на фиг. 2 не показано) на вход блока ГПС кодов 5 не подают (второй вход устройства). При этом в блоке ГПС кодов 5 не генерируют случайные числа.
При работе станции в режиме изменения параметров и их значений с устройства управления радиостанцией подают управляющий сигнал на вход блока ГПС кодов 5. При этом в блоке ГПС кодов 5 осуществляют генерацию случайных чисел.
Устройство управления 14 выполнено в виде устройства, структурная схема которого приведена на фиг. 9, где обозначено:
14.1 – вычислительное устройство;
14.2 – 14.(2n+2k+6) – с первого по (2n+2k+5)-ый ЦАП.
Здесь: n – число используемых способов кодирования;
k – число используемых способов модуляции сигнала.
Устройство содержит вычислительное устройство 14.1, вход которого является входом устройства управления 14, и с первого 14.2 по (2n+2k+5)-ый ЦАП.
Первый выход вычислительного устройства 14.1 соединен с входом первого ЦАП 14.2, выход которого является первым выходом устройства.
Второй выход вычислительного устройства 14.1 соединен с входом второго ЦАП 14.3, выход которого является вторым выходом устройства.
С третьего по (n+2)-ой выходы вычислительного устройства 14.1 соединены, соответственно, с входами с третьего 14.4 по (n+2)-ой ЦАП 14.(n+3), выходы которых объединены в шину, которая является третьим выходом устройства.
С (n+3)-го по (n+5)-ый выходы вычислительного устройства 14.1 соединены, соответственно, с входами с (n+3)-го 14.(n+4) по (n+5)-ый 14.(n+6) ЦАП, выходы которых объединены в шину, которая является четвертым выходом устройства.
С (n+6)-го по (n+k+5)-ый выходы вычислительного устройства 14.1 соединены, соответственно, с входами с (n+6)-го 14.(n+7) по (n+k+5)-ый 14.(n+k+6) ЦАП, выходы которых объединены в шину, которая является пятым выходом устройства.
С (n+k+6)-го по (2n+k+5)-ый выходы вычислительного устройства 14.1 соединены, соответственно, с входами с (n+k+6)-го 14.(n+k+7) по(2n+k+5)-ый 14.(2n+k+6) ЦАП, выходы которых объединены в шину, которая является шестым выходом устройства.
С (2n+k+6)-го по (2n+2k+5)-ый выходы вычислительного устройства 14.1 соединены, соответственно, с входами с (2n+k+6)-го 14.(2n+k+7) по (2n+2k+5)-ый 14.(2n+2k+6) ЦАП, выходы которых объединены в шину, которая является седьмым выходом устройства.
Устройство управления 14 работает следующим образом.
С выхода блока ГПС кодов 5 на вход устройства управления 14 по шине поступают данные – случайные числа, в соответствии с которыми должны быть установлены параметры: значение ориентации вектора напряженности электромагнитного поля (ЭМП) в антенне 11; значения рабочей частоты; амплитуды сигнала; фазы сигнала; вид модуляции; способ (алгоритм) кодирования.
Если на вход устройства управления 14 с пятого выхода блока ГПС кодов 5 не поступает случайное число, в соответствии с которым должен быть определен коэффициент усиления УПЧ 12, то в вычислительном устройстве 14.1 формируют цифровой сигнал, который подают на его первый выход, и который преобразуют в аналоговый вид в первом ЦАП 14.2 и подают его на первый выход устройства управления 14.
В противном случае в вычислительном устройстве 14.1 формируют цифровой сигнал, который подают на его второй выход, и который преобразуют в аналоговый вид во втором ЦАП 14.3 и подают его на второй выход блока управления 14.
В соответствии со случайным числом, которое определяет вид кодирования принимаемого сигнала, в вычислительном устройстве 14.1 определяют условный номер вида кодирования и формируют соответствующие управляющие напряжения в цифровом виде, которые с выходов с третьего по (n+2)-ой вычислительного устройства 14.1 подают, соответственно, на входы с третьего 14.4 по (n+2)-ой 14.(n+3) ЦАП, выходы которых объединены в шину, которая является третьим выходом устройства.
В соответствии со случайным числом, которое определяет значение фазы принимаемого сигнала, в вычислительном устройстве 14.1 определяют значение фазы и формируют соответствующие управляющие напряжения в цифровом виде, которые с выходов с (n+3)-ий по (n+5)-ый вычислительного устройства 14.1 подают, соответственно, на входы с (n+3)-го 14.(n+4) по (n+5)-ый 14.(n+6) ЦАП, выходы которых объединены в шину, которая является четвертым выходом устройства.
В соответствии со случайным числом, которое определяет вид модуляции принимаемого сигнала, в вычислительном устройстве 14.1 определяют условный номер вида модуляции и формируют соответствующие управляющие напряжения в цифровом виде, которые с выходов с (n+6)-го по (n+k+5)-ый вычислительного устройства 14.1 подают, соответственно, на входы с (n+6)-го 14.(n+7) по (n+k+5)-ый 14.(n+k+6) ЦАП, выходы которых объединены в шину, которая является пятым выходом устройства.
В соответствии со случайным числом, которое определяет вид кодирования передаваемого сигнала, в вычислительном устройстве 14.1 определяют условный номер вида кодирования и формируют соответствующие управляющие напряжения в цифровом виде, которые с выходов с (n+k+6)-го по (2n+k+5)-ый вычислительного устройства 14.1 подают, соответственно, на входы с (n+k+6)-го 14.(n+k+7) по (2n+k+5)-ый 14.(2n+k+6) ЦАП, выходы которых объединены в шину, которая является шестым выходом устройства.
В соответствии со случайным числом, которое определяет вид модуляции передаваемого сигнала, в вычислительном устройстве 14.1 определяют условный номер вида модуляции и формируют соответствующие управляющие напряжения в цифровом виде, которые с выходов с (2n+k+6)-го по (2n+2k+5)-ый вычислительного устройства 14.1 подают, соответственно, на входы с (2n+k+6)-го 14.(2n+k+7) по (2n+2k+5)-ый 14.(2n+2k+6) ЦАП, выходы которых объединены в шину, которая является седьмым выходом устройства.
При работе станции в режиме вхождения в связь или в режиме с фиксированными параметрами управляющий сигнал, при наличии которого в блоке ГПС кодов 5 вырабатываются случайные числа, в устройстве управления радиостанцией (на фиг. 2 не показано) не формируют.
При работе станции в режиме изменения параметров и их значений в устройстве управления радиостанцией формируют соответствующий сигнал в цифровом виде, который подают на вход блока ГПС кодов 5.
H04B1/10
Блок измерения 23 выполнен в виде устройства, структурная схема которого приведена на фиг. 10 (см. патент RU 2675386, ), где обозначено:
23.1 – усилитель промежуточной частоты (УПЧ);
23.2 – разветвитель;
23.3 – блок умножения;
23.4 – полосовой фильтр;
23.5.1, 23.5.2 – первый и второй аналого-цифровые преобразователи (АЦП);
23.6 – фильтр нижних частот (ФНЧ);
23.7 – вычислительное устройство (ВУ).
Блок измерения 23 содержит последовательно соединенные УПЧ 23.1, разветвитель 23.2, блок умножения 23.3, полосовой фильтр 23.4, первый АЦП 23.5.1 и вычислительное устройство 23.7, выход которого является выходом блока измерения 23. Второй выход разветвителя 23.2 подсоединен ко второму входу блока умножения 23.3, выход которого через последовательно соединенные фильтр нижних частот 23.6 и второй АЦП 23.5.2 соединен со вторым входом вычислительного устройства 23.7. Вход УПЧ 23.1 является входом блока измерения 23.
Блок измерения 23 работает следующим образом.
Сигнал усиливается в УПЧ 23.1 и поступает в разветвитель 23.2, где он разветвляется на две одинаковые составляющие, которые поступают на соответствующие входы умножителя 23.3. Результат перемножения составляющих сигнала самих на себя – сумма квадратов амплитуд, составляющих сигнала и сумма результата умножения составляющих сигнала на составляющие сигнала (комбинационные составляющие сигнала) подают в полосовой фильтр 23.4 и в ФНЧ 23.6. На выход ФНЧ 23.6 проходят сумма квадратов амплитуд сигнала и комбинационные составляющие сигнала разностной частоты и суммарной частоты, значения которых попадают в полосу ФНЧ 23.6. На выход полосового фильтра 23.4 проходят комбинационные составляющие сигнала разностной частоты и суммарной частоты, значения которых попадают в полосу полосового фильтра 23.4. Сигналы, прошедшие на выходы полосового фильтра 23.4 и ФНЧ 23.6, преобразуются в цифровой вид в первом 23.5.1 и втором 23.5.2 АЦП, соответственно. Отсчеты подают на первый и второй входы ВУ 23.7, где из отсчетов сигнала, прошедшего на выход ФНЧ 23.6, вычитают отсчеты сигнала, прошедшего на выход полосового фильтра 23.4. Полученные значения разностей суммируют и нормируют относительно числа слагаемых. Полученное значение пропорционально мощности сигнала, поскольку при вычитании из суммы квадратов амплитуд сигнала и комбинационных составляющих сигнала, прошедших на выход ФНЧ 23.6, суммы комбинационных составляющие сигнала, прошедших на выход полосового фильтра 23.4, результирующий сигнал пропорционален сумме квадратов амплитуд сигнала, т.е. мощности сигнала.
пм
При использовании радиостанции, обеспечивающей противодействие системам извлечения информации, в станции, осуществляющей несанкционированный прием информации (СНПИ), при изменении вида модуляции прекращается прием информации. Станция переходит в режим поиска вида модуляции, и через некоторое время (Т), восстанавливает прием сигнала.
пк
При изменении способа кодирования в СНПИ прекращается прием информации. Станция переходит в режим поиска способа кодирования, и через некоторое время (Т) восстанавливает прием сигнала.
пп
При изменении поляризации в СНПИ значительно снижается уровень сигнала, что приводит к большим ошибкам синхронизации и, соответственно, к значительным ошибкам при демодуляции и декодировании сигнала. При обнаружении факта снижения амплитуды сигнала СНПИ переходит в режим поиска пространственной ориентации вектора напряженности электрического (магнитного) поля, и через некоторое время (Т) восстанавливает прием сигнала.
пч
При изменении частоты сигнала в СНПИ, в которой осуществляется прием на одной частоте, прекращается прием сигнала. Станция переходит в режим поиска рабочей частоты, и через некоторое время (Т) восстанавливает прием сигнала. В случае если в СНПИ осуществляют многочастотный прием, то изменение рабочей частоты приводит к снижению эффективности оценки значений параметров сигнала за счет приема на других частотах сигналов других радиоэлектронных средств (РЭС).
При изменении фазы сигнала в СНПИ до момента восстановления синхронизации либо уровень сигнала снижается до значения, при котором становится невозможной его обработка, либо демодуляция и декодирование сигнала происходит с большими ошибками.
1
2
При приеме сигнала СНПИ, излучаемого станцией, работающей в режиме изменения амплитуды, например, сигнала, который представляет собой периодическую последовательность импульсов – пять импульсов с амплитудой U, пять импульсов с амплитудой U, отношение амплитуд импульсов равно 4
1
2
U/U=4,
1
а1
2
а2
на выходе системы АРУ при воздействии импульсов с амплитудой U устанавливается напряжение U, при воздействии импульсов с амплитудой U устанавливается напряжение U (иллюстративный пример приведен на фиг. 11). Инерционность системы АРУ приемника сигналов с амплитудной модуляцией выбирают из расчета допустимой демодуляции сигналов во всем диапазоне модулирующих частот и динамическом диапазоне входных сигналов (см., например, Максимов М.В., Бобнев М.П., Кривицкий Б.Х., и др. «Защита от радиопомех», изд. «Сов. радио», 1976г., стр. 201, 204).
На фиг. 11 приведен характер изменения выходного напряжения системы АРУ (пунктирная линия) в зависимости от амплитуды и длительности сигнала. Данная зависимость демонстрирует, что при таком изменении амплитуды сигнала число импульсов сигнала, амплитуда которых измеряется с большими ошибками составляет более 50% от их числа, что приводит к увеличению времени, необходимого для синхронизации, и значительному увеличению ошибок демодуляции и декодирования сигнала.
Блок ГПС кодов 5, ВУ 18, ВУ 14.1, ВУ 23.7 могут быть выполнены, например, в виде единого микропроцессорного устройства с соответствующим программным обеспечением, например, процессора серии TMS320VC5416 фирмы Texas Instruments или в виде программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС) с соответствующим программным обеспечением, например, ПЛИС XCV400 фирмы Xilinx.
ЦАП 19, ЦАП с первого по (2n+2k+5)-ый могут быть выполнены, например, на микросхеме AD5443YRМ фирмы Analog Devices.
АЦП 24, 23.5.1, 23.5.2 могут быть выполнены, например, на микросхеме AD7495BR фирмы Analog Devices.
Таким образом, заявляемое устройство может быть реализовано, и может обеспечивать снижение эффективности систем извлечения информации.