способ повышения скрытности передачи группы узкополосных сигналов

Формула изобретения

Способ повышения скрытности передачи группы узкополосных сигналов, заключающийся в излучении полезного и маскирующего сигналов, их суммировании, преобразовании маскирующего сигнала и его последующем устранении, отличающийся тем, что излучают группу полезных сигналов независимо от маскирующего, причем излучение маскирующего сигнала осуществляют в диапазоне частот всей группы полезных сигналов, маскирующий сигнал формируют из узкополосного сигнала путем расширения его спектра за счет частотной или фазовой модуляции, закон которой известен “своим” приемникам, преобразуют все входные, в том числе и маскирующий, сигналы таким образом, что спектр маскирующего сигнала сужают, а спектры остальных входных сигналов расширяют, далее маскирующий сигнал режектируют, а затем восстанавливают остальные входные сигналы.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в аппаратуре, предназначенной для функционирования в условиях радиоэлектронной борьбы (РЭБ), когда передача сигналов сопровождается их разведкой и подавлением со стороны противника.

Надежность передачи информации в условиях РЭБ существенно зависит от энергетической и структурной скрытности применяемых сигналов. В настоящее время наиболее широко распространены узкополосные системы, сигналы которых имеют низкую скрытность.

Известные способы повышения скрытности сигналов базируются на переходе к сложным фазоманипулированным сигналам, когерентным частотно-манипулированным сигналам, к некогерентным сигналам с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами. Под ред. Г.И.Тузова. М.: Радио и связь, 1985).

Однако такой путь требует коренной модернизации аппаратуры и не может обеспечить скрытности передачи узкополосных сигналов существующих радиосредств.

Известен "Способ маскировки передаваемого сообщения" (Заявка ФРГ (DE) №OS 3605350, Н 04 К 1/02, 1987), согласно которому на передающей стороне на полезный сигнал синхронно накладывается маскирующий сигнал, не несущий информации, закон формирования которого известен, поэтому на приемной стороне он может быть отделен от полезного сигнала. Но при этом маскируется лишь один полезный сигнал, что является недостатком этого метода.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ для передачи замаскированного сигнала (Э.В. Кальянов. Передача информации при использовании кодирования маскирующих хаотических колебаний. - Радиотехника и электроника, 2002, т. 47, №4, рис. 1, стр. 469), принятый за прототип.

Способ - прототип заключается в следующем.

В передатчике совмещают формирование полезного и маскирующего сигналов, при этом используют двухканальную передачу: по второму каналу передают только маскирующий сигнал, а по первому - этот же сигнал, преобразованный по амплитуде и фазе, суммированный с полезным сигналом. На входе "своего " приемника включен помехоподавляющий блок, в котором маскирующий сигнал, переданный по второму каналу, подвергают преобразованию, аналогичному преобразованию в передатчике, и вычитают его из суммарного сигнала, переданного по первому каналу. В результате устранения маскирующего сигнала остается только полезный сигнал. На входе "чужого" приемника будет действовать сумма полезного и маскирующего сигналов, т.е. структура полезного сигнала будет скрыта.

Недостатком способа-прототипа является то, что он позволяет замаскировать сигнал только одного передатчика, хотя часто требуется маскировка группы "своих" передатчиков.

Для устранения этого недостатка в способе, заключающемся в излучении полезного и маскирующего сигналов, их суммировании, преобразовании маскирующего сигнала и его последующем устранении согласно изобретению излучают группу полезных сигналов независимо от маскирующего, причем излучение маскирующего сигнала осуществляют в диапазоне частот всей группы скрываемых сигналов, маскирующий сигнал формируют из узкополосного сигнала путем расширения его спектра за счет частотной или фазовой модуляции, закон которой известен "своим" приемникам, преобразуют все входные, в том числе и маскирующий, сигналы таким образом, что спектр маскирующего сигнала сужают, а спектры остальных входных сигналов расширяют, далее маскирующий сигнал режектируют, а затем восстанавливают остальные входные сигналы.

Графические материалы поясняют изобретение.

Фиг. 1 - функциональная схема системы связи, реализующая предлагаемый способ.

Фиг. 2 - функциональная схема блока расширения спектра.

Фиг. 3 - формы сигналов в различных точках системы связи, реализующей предлагаемый способ:

а) - форма полезного сигнала (в данном случае амплитудно-модулированного) на выходе генератора полезного сигнала 1;

б), в) - форма маскирующего сигнала (в данном случае фазоманипулированного) на выходе блока расширения спектра 2¹;

г) - форма сигнала на входе "своего" приемника 10¹;

д) - форма сигнала на входе "чужого" приемника 10².

Функциональная схема системы связи, в которой реализуется предлагаемый способ, приведена на фиг.1, где обозначено: I - передатчик маскирующего сигнала; II - помехоподавляющий блок; III - режекторный фильтр; 1 - генератор полезного сигнала (передатчик радиолинии); 2¹, 2² - блоки расширения спектра; 3 - генератор узкополосного сигнала; 4¹, 4² - линии (каналы) связи; 5¹, 5² - приемные антенны, играющие роль сумматоров сигналов; 6 - блок свертки спектра маскирующего сигнала; 7 - полосовой фильтр; 8 - блок синхронизации; 9 - вычитающая схема; 10¹ - приемник "своей" радиолинии; 10² - приемник "чужой" радиолинии.

В этой системе в качестве примера представлена одна "своя" радиолиния, которых может быть несколько, состоящая из генератора полезного сигнала 1, линии связи (радиоэфира) 4¹, приемной антенны 5¹, помехоподавляющего блока II и "своего" приемника 10¹.

Передатчик маскирующего сигнала I содержит генератор узкополосного сигнала 3 и блок расширения спектра 2¹ и, по сути, является передатчиком заградительной помехи, которая кроме маскировки сигналов в своей полосе частот может подавлять "чужие" приемники.

Усилитель мощности и передающая антенна не имеют принципиального значения, поэтому на фиг.1 не показаны.

Маскирующий сигнал попадает на приемные антенны "своей" 5¹ и "чужой" 5² радиолиний через линию связи 4² (по радиоэфиру). Приемная антенна 5² соединена с входом "чужого" приемника 10².

Работа этой радиосистемы происходит следующим образом.

В передатчике I маскирующий сигнал формируют из узкополосного сигнала, вырабатываемого генератором 3, путем расширения его спектра в блоке 2¹ за счет частотной или фазовой модуляции.

В приемных антеннах 5¹, 5² маскирующий сигнал суммируют с полезным, вырабатываемым генератором 1, в результате чего для "чужих" приемников все сигналы, находящиеся в полосе частот маскирующего сигнала, оказываются скрытыми. На входе "своих" приемников включены автономные помехоподавляющие блоки II, устраняющие маскирующий сигнал.

В блоке свертки спектра 6 с маскирующего сигнала снимают модуляцию, наложенную в блоке расширения спектра 2¹ вследствие чего он сужается и вновь превращается в узкополосный сигнал, который режектируют (вырезают) режекторным фильтром III, представленным в виде комбинации полосового фильтра 7 и вычитающей схемы 9. При этом на все остальные входные сигналы в блоке свертки спектра 6 накладывают частотную или фазовую модуляцию, аналогичную модуляции маскирующего сигнала, в результате чего они превращаются в широкополосные сигналы. Узкополосный режекторный фильтр III вырезает лишь малую долю их спектра. На выходе вычитающей схемы 9 присутствуют все входные, модулированные в блоке 6, сигналы, кроме маскирующего. Восстановление остальных входных сигналов осуществляют в блоке расширения спектра 2² путем снятия с них наложенной в блоке 6 модуляции.

Совмещение модулирующих сигналов во времени происходит в блоке синхронизации 8.

В результате на выходе помехоподавляющего блока II восстанавливаются все, кроме маскирующего, входные сигналы, один из которых принимает "свой" приемник 10¹.

На входе "чужого" приемника 10² все сигналы оказываются подавленными мощным маскирующим сигналом и их прием и обработка становятся невозможными.

Примеры выполнения блока синхронизации 8 приведены, например, в книге (Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. - М.: Радио и связь, 1985, стр. 297-303).

Блоки расширения спектра 2¹ и 2² могут быть выполнены, например, на основе формирователя многофазных фазоманипулированных сигналов (фиг. 2), где обозначено: 1 - линия задержки; 2¹ - 2⁴ - дeшифpaтopы; 3¹ - 3⁴ - ключи; 4 - блок считывания; 5 - блок памяти; 6 - сумматор.

Данное устройство может формировать 4-фазный фазоманипулированный сигнал. На вход линии задержки 1 поступает синусоидальный сигнал с частотой f₀. Период этого колебания На отводах линии задержки 1 формируются синусоидальные колебания с начальными фазами 0, 90, 180, 270. Очевидно, линию задержки 1 можно заменить набором соответствующих фазовращателей. В блоке памяти 5 записан закон фазовой манипуляции в виде последовательности чисел, соответствующих определенному значению фазы (например, 00, 01, 10, 11). Блок считывания 4 последовательно выводит эти числа из памяти. Каждый из дешифраторов 2¹-2⁴ настроен на соответствующее число и при его появлении вырабатывает импульс, отпирающий соответствующий ключ 3¹-3⁴. В результате на выходе сумматора 6 из синусоидального напряжения с частотой f₀ формируется 4-фазный фазоманипулированный сигнал, ширина спектра которого определяется тактовой частотой считывания.

Чтобы избежать глубокой амплитудной модуляции при ограничении спектра этого сигнала необходимо, чтобы разность фаз между соседними элементами сигнала не принимала значений ±180, т.е. должна использоваться манипуляция, аналогичная 4-фазной фазовой манипуляции со сдвигом. При этой манипуляции фаза изменяется на 0, +90, -90 (Спилкер Д.Ж. Цифровая спутниковая связь. Пер. с англ. под ред. В.В.Маркова. - М.: Связь, 1979, стр. 284-287).

Блок свертки спектра 6 может быть выполнен по такой же схеме, но ключи должны открываться в другой последовательности: если приходит элемент с фазой 0, открывается ключ 3¹ в отводе 0, если +90, ключ 3⁴ в отводе +270(-90), если +180, ключ 3³ в отводе +180(-180), если +270, -ключ 3² в отводе +90(-270).

Так как закон фазовой манипуляции известен "своему" приемнику, блок свертки спектра 6 восстанавливает синусоидальное колебание из входного маскирующего 4-фазного фазоманипулированного сигнала.

Схемы передатчиков и приемников сложных фазоманипулированных сигналов и их блоков приведены, например, в книге (Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. - М.: Радио и связь, 1985).