СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПО КОРОТКОВОЛНОВОМУ РАДИОКАНАЛУ В ВЕДОМСТВЕННОЙ СИСТЕМЕ СВЯЗИ
METHOD FOR INCREASING THE NOISE IMMUNITY OF DATA TRANSMISSION OVER A SHORT-WAVE RADIO CHANNEL IN A DEPARTMENTAL COMMUNICATION SYSTEM

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для организации радиосвязи с повышенными требованиями по разведзащищенности и защите от преднамеренных помех. Техническим результатом способа является повышение помехоустойчивости канала радиосвязи между пунктами управления и воздушными объектами, с возможностью снижения мощности передатчиков обоих корреспондентов, в ведомственной системе связи (ВСС), а также улучшения разведзащищенности и электромагнитной совместимости.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ повышения помехоустойчивости передачи данных по коротковолновому радиоканалу в ведомственной системе связи, заключающийся в частотно-временном разделении радиоканалов, при этом УРС в режиме передачи подключают к передающей антенне, диаграмма направленности которой соответствует условиям распространения радиоволн на азимутальном радионаправлении к УРС, работающему в режиме приема. На УРС, работающем в режиме приема, производят пространственную селекцию отраженного от ионосферы переданного радиосигнала его антенно-приемным комплексом (АПК), одна из выбранных для приема диаграмм направленностей которого соответствует условиям распространения радиоволн на азимутальном радионаправлении, после чего принимаемый сигнал подвергают дальнейшей фильтрации, демодуляции и декодированию с обнаружением и исправлением ошибочно принятых двоичных символов, при этом для осуществления адаптации параметров каждого УРС по используемой рабочей частоте, скорости передачи информации, мощности излучения, а также пространственной ориентации диаграммы направленности АПК и диаграммы направленности предающей антенны осуществляют в зависимости от условий распространения радиоволн при работе по каждому из N-1 азимутальных радионаправлений УРС1↔YPCj (Патент RU 2565768, С1, МПК Н04В 7/02 (2006.01). Опубл. 2015.10.20).
Недостатками способа являются:
- невозможность его использовать при организации ведомственной системы связи с применением подвижных радиостанций (сложные и громоздкие антенные системы с управляемой диаграммой направленности возможно реализовать только в стационарном варианте или дорогостоящие и протяженные фазированные антенные решетки KB диапазона);
- высокая вероятность вскрытия системой РЭБ стационарных узлов радиосвязи координаты Которых заранее известные всех и, как следствие постановка помех всем узлам радиосвязи, что значительно снижает помехоустойчивость.
Техническим результатом предлагаемой системы является повышение помехоустойчивости на основании снижения энергетической и пространственной доступности радиоэлектронных средств, а также устранения демаскирующих признаков радиоэлектронных средств, по которым определяется оперативно-тактическая принадлежность пунктов управления.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе повышения помехоустойчивости передачи данных по коротковолновому радиоканалу в ведомственной системе связи, состоящей из N однотипных радиостанций, одна из которых является центральной, а остальные периферийными, заключается в частотно-временном разделении радиоканалов, при этом центральная радиостанция устанавливает радиосвязь с периферийными радиостанциями и передает кодированный помехоустойчивым кодом пакет на оптимальной радиочастоте с необходимой мощностью и скоростью передачи, в периферийных радиостанциях пакеты декодируют, анализируют и исправляют ошибки, а также проверяют адресную часть принятого пакета, если адресная часть принятого пакета не совпадает с адресом периферийной радиостанции, то выбирают пакет с наименьшим количеством ошибок, снова кодируют и ретранслируют дальше, отличающийся тем, что радиостанция получатель сообщения устанавливает связь, по меньшей мере, с четырьмя периферийными радиостанциями, формирует синхросигнал, состоящий из адреса радиостанции-получателя и зондирующего сигнала с известной начальной фазой, излучает его, периферийные узлы радиосвязи принимают синхросигнал, обрабатывают, выделяют адрес и измеряют фазу зондирующего сигнала, с использованием полученных данных изменяют фазу сигнала, принятого от центральной радиостанции, и ретранслируют его получателю сообщения.
Сущность изобретения заключается в том, что радиостанция получатель сообщения устанавливает связь, по меньшей мере, с четырьмя периферийными радиостанциями, формирует синхросигнал, состоящий из адреса радиостанции-получателя и зондирующего сигнала с известной начальной фазой, излучает его, периферийные узлы радиосвязи принимают синхросигнал, обрабатывают, выделяют адрес и измеряют фазу зондирующего сигнала, с использованием полученных данных изменяют фазу сигнала, принятого от центральной радиостанции, и ретранслируют его получателю сообщения.
Благодаря синфазной ретрансляции от не менее четырех периферийных радиостанций происходит увеличение соотношения сигнал/шум, вызванного сложением сигналов пришедших с одной фазой на вход приемника получателя сообщений. Наличие нескольких ретрансляторов, уменьшает количество демаскирующих признаков корреспондентов и затрудняет определение их оперативно-тактической принадлежности.
Организация направления связи реализующего способ повышения помехоустойчивости передачи данных по коротковолновому радиоканалу в ведомственной системе связи приведена на фигуре, где обозначено: 1 - радиостанция отправитель сообщения, 2-1, 2-2, 2-7, 2-8, - периферийные радиостанций, 2-3, 2-4, 2-5, 2-6 - периферийные радиостанции-ретрансляторы. 3 - радиостанция получатель сообщения, 4-4 - рубеж ведения РЭБ.
Способ осуществляют следующим образом, в сети ведомственной пакетной радиосвязи KB диапазона состоящей из множества радиостанций расположенных на определенной территории, формируется радионаправление содержащие радиостанцию отправителя сообщения 1, радиостанцию получателя сообщения 3 и периферийные радиостанции ретрансляторы 2. При этом противник имеет возможность вести радиоэлектронную борьбу до дальности ограниченной линией (4-4).
Отправителем сообщения является радиостанция или отдельное передающее устройство, находящееся в распоряжении абонента.
Радиостанция отправителя сообщения 1 передает его в двоичном виде, разбитое на пакеты, кодированные помехоустойчивым кодом, которые принимаются некоторым количеством периферийных радиостанций 2-1, 2-2, 2-3, 2-4, 2-5, 2-6. Если адресная часть принятого пакета не совпадает с адресом периферийной радиостанции, то они декодируют, анализируют, исправляют ошибки и выбирают из нескольких одинаковых принятых пакетов тот в котором наименьшие количество ошибок, снова кодируют и ретранслируют дальше.
Из совокупности периферийных радиостанций ретрансляторов, распределенных на определенной территории 2-1, 2-2, 2-3, 2-4, 2-5, 2-6, 2-7, 2-8 выбирается не менее четырех радиостанций, способных осуществлять ретрансляцию (2-3, 2-4, 2-5, 2-6) пакетов полученных от отправителя сообщения 1.
В процессе ретрансляции на выбранных радиостанциях ретрансляторах 2-3, 2-4, 2-5, 2-6 обеспечивается синхронизация передатчиков для синфазного сложения радиосигналов в точке приема.
Поскольку расстояния между радиостанцией получателя сообщения 3 и радиостанциях ретрансляторах 2-3, 2-4, 2-5, 2-6 не являются одинаковыми, и изменяются при его перемещении, необходима синхронизация опорных генераторов (ОГ) передатчиков радиостанций ретрансляторов 2-3, 2-4, 2-5, 2-6 для обеспечения синфазного сложения их мощности в требуемом пространственном направлении.
Синхронизация обеспечивается от ОГ радиостанции получателя сообщений 3, находящейся в точке приема за счет системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) реализованной в аппаратуре автоматизации вхождения в радиосвязь и ее ведения. При этом в процессе синхронизации будут также учитываться и условия распространения радиоволн в радиоканале.
Совокупность РСР 2-3, 2-4, 2-5, 2-6, излучающих синфазный сигнал, представляет собой своего рода виртуальную активную фазированную антенную решетку (АФАР), состоящую из N-ретрансляторов (отдельных передатчиков со своими антенными системами), расположенных определенным образом в пространстве и не связанными физическими линиями передачи излучателями.
Виртуальная АФАР с рассмотренной структурой обеспечит синфазное сложение сигналов радиостанций-ретрансляторов 2-3, 2-4, 2-5, 2-6 в месте нахождения радиостанции получателя сообщений 3 и ослабление результирующего сигнала в других направлениях.
Это эквивалентно формированию диаграммы направленности виртуальной АФАР.
В этом случае геометрическое расположение излучателей и расстояния между ними могут быть произвольными.
При этом, направленные свойства предложенной виртуальной АФАР обеспечиваются необходимым количеством РСР (не менее 4-х).
В качестве ретрансляторов могут использоваться передатчики работающие на ненаправленную или слабонаправленную антенну, например штыревой несимметричный вибратор, длиной 4 м и вибратор наклонный сдвоенный 2 ВНС 40/12 с длиной плеч 40 м. что позволяет решить задачу направленной передачи электромагнитных волн в ДКМ диапазоне.
Виртуальная АФАР является переменной (априорно неопределенной) и изменяется в зависимости от расстояния до получателя сообщения, состояния канала связи, оперативной обстановки и других условий связи.
В случае невозможности осуществлять ретрансляцию радиостанцией-ретранслятором, задействованным в виртуальной АФАР 2-3, 2-4, 2-5, 2-6, производится поиск других доступных радиостанций 2-1, 2-2, 2-7, 2-8,, которых можно использовать в качестве ретрансляторов.
Анализ результатов моделирования показал, что при объединении мощности двух передатчиков KB диапазона коэффициент направленного действия увеличивается в 2,1 раза, четырех - в 4,5 раза, шести - в 6,8 раз, восьми - в 10 раз. Таким образом, мощность, излучаемая 2-3, 2-4, 2-5, 2-6„ будет концентрироваться строго в направлении радиостанции получателя сообщения 3, а значит, повысится уровень сигнала в точке приема.
Каждая радиостанция радиосети при использовании способа повышения помехоустойчивости передачи данных по коротковолновому радиоканалу в ведомственной системе связи может быть отправителем, ретранслятором или получателем сообщений. Следовательно, данными средствами осуществляются дополнительные функции:
- формирование признака радиостанции отправителя сообщения;
- поиск свободных ретрансляторов и выбор оптимальной структуры АФАР;
- формирование адресов ретрансляторов, отправителя и получателя сообщений;
- формирование синхросигналов;
- обработка принятых синхросигналов и формирование управляющих сигналов для автоматической подстройки фазы излучаемых радиосигналов.
Указанные функции реализованы программно в аппаратуре адаптации перспективных средств радиосвязи 6-го поколения на SDR платформе.
Этим достигается указанный в изобретении технический результат.
Преимущество изобретения состоит в том, что при его реализации за счет параллельной ретрансляции сигнала с формированием виртуальной активной фазированной решетки в направлении на получателя сообщения создается максимальное соотношение сигнал/шум, что позволяет улучшить и помехозащищенность радиолинии. Дополнительно происходит снижение пространственной и энергетической доступности отправителя сообщений 1 для системы радиоэлектронной борьбы противника 4-4, что затрудняет вскрытие и подавление всей линии радиосвязи. Кроме того устраняются демаскирующие признаки отправителя сообщений, который в данном способе находится за пределами зоны возможной разведки 4-4, в которую попадают только ретрансляторы 2-3, 2-4, 2-5, а их информационная ценность для системы разведки противника минимальна.