способ создания немодулированных активных помех для подавления мобильной связи в условиях многолучевости помехи и сигнала

Формула изобретения

Способ создания немодулированных активных помех для подавления мобильной связи в условиях многолучевости сигнала и помехи, согласно которому принимают сигналы подавляемого средства, формируют и излучают с помощью антенны непрерывный помеховый сигнал на рабочей частоте подавляемого средства, отличающийся тем, что антенна вращается по окружности, радиус которой составляет /4, где - длина волны помехового сигнала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к области радиоэлектронного подавления (РЭП), радиоэлектронных средств (РЭС), и может использоваться для прицельной постановки помех средствам мобильной связи в условиях многолучевого распространения радиоволн.

Известен способ [1, с.12, 13] подавления РЭС прицельной по частоте помехой с помощью станции помех (СП) с перестраиваемой по частоте узкополосной помехой. Формируемая СП прицельная по частоте узкополосная помеха по своим параметрам согласуется с частотой настройки и шириной полосы пропускания приемника подавляемого РЭС и отличается высокой спектральной плотностью мощности.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом к заявляемому изобретению) является способ создания немодулированных активных радиопомех [1, с.13-15]. Сущность способа заключается в формировании и излучении непрерывного гармонического колебания на частоте настройки подавляемого РЭС. Способ реализуется с помощью СП, структурная схема которой приведена на рис.2.11 [1, с.34], а описание работы СП - на с.34-35 [1].

Для подавления связи необходимо выполнение условия превышения отношения помеха/сигнал над коэффициентом подавления K_n на входе приемника мобильной станции (МС)

где P_n,c - мощность помехи, сигнала на входе приемника МС соответственно.

Как известно [2, с.50-51], распространение радиоволн в городских условиях и внутри зданий сопровождается многолучевостью, которая приводит к значительным изменениям уровней полей (до 40 дБ) сигнала и помехи в пределах сравнительно небольшой пространственной области. Зная эту особенность многолучевого распространения радиоволн, абонент МС, определив, что его МС подавляют, начинает искать в пространстве точку, в которой соблюдается требуемое отношение сигнал/помеха. Таким образом, даже при выполнении условия (1) для средних уровней помехи и сигнала, в некоторых точках внутри здания связь будет функционировать с требуемым качеством, что является существенным недостатком прототипа. Недостаток прототипа - необходимость повышения мощности излучения СП с целью компенсации глубоких замираний помехи в точках приема.

Задача, на решение которой направлен заявляемый способ, состоит в устранении постоянных во времени глубоких интерференционных замираний поля помехи в точках приема.

Технический результат выражается в снижении мощности излучения СП, необходимой для гарантированного подавления МС в заданной области пространства. Под гарантированным будем понимать такое подавление, при котором в подавляемой области пространства отсутствуют точки с приемлемым качеством связи.

Технический результат достигается тем, что в известном способе создания немодулированных активных помех, заключающемся в приеме сигнала МС, формировании и излучении с помощью антенны непрерывного помехового сигнала на ее рабочей частоте, антенна вращается по окружности, радиус которой составляет /4, где - длина волны помехового сигнала.

Сущность заявляемого способа состоит в следующем.

В известном способе формируемая помеха излучается антенной, размещенной в одной точке пространства, поэтому трасса распространения СП-МС со временем не меняется, если МС неподвижна. При перемещении абонента вместе с МС в области подавления могут быть найдены точки, в которых наблюдается минимум помехи, а качество связи будет приемлемым.

В предлагаемом способе антенна СП постоянно перемещается в пространстве, при этом излучение помехи в каждый момент времени происходит из разных точек пространства. Трассы распространения помехового сигнала меняются, следовательно, изменяется и уровень помехи на входе приемника МС, даже если она неподвижна. Рассмотрим один из наиболее просто реализуемых на практике вариантов перемещения антенны СП - вращение по окружности радиуса R. На фиг.2 представлена временная зависимость отношения помеха/сигнал на входе приемника МС, нормированного относительно коэффициента подавления . Видно, что за один период вращения антенны Т значение q_н может изменяться до 40 дБ. В этом случае абонент МС не может найти точки с постоянным минимальным уровнем помехи.

Предлагаемый способ может быть реализован с помощью устройства, структурная схема которого приведена на фиг.3.

Устройство содержит:

- аппаратуру обнаружения и анализа сигналов 1;

- устройство формирования помехи 2;

- передатчик помех/помехи 3;

- аппаратуру управления 4;

- ненаправленную подвижную антенну 5;

Станция помех, реализующая заявляемый способ, работает следующим образом.

Сформированные в устройстве формирования помех 2 и в передатчике помех 3 немодулированные помехи излучаются ненаправленной подвижной антенной 5.

Аппаратура управления 4 на основе данных, поступающих от аппаратуры обнаружения и анализа сигналов 1, в зависимости от параметров обрабатываемых сигналов выбирает наиболее оптимальные режимы работы СП.

Пример. Для проверки применимости заявляемого изобретения проведены экспериментальные исследования по оценке значений изменения уровня помехового сигнала при перемещении антенны СП по окружности радиуса R. На фиг.1 представлена схема комнат на одном этаже здания, в которых размещены СП, передающая МС и приемная (подавляемая) МС.

В качестве передатчика помех использовался генератор Г4-129, настроенный на частоту 900 МГц. Приемником служил селективный микровольтметр SMV-8.5. В качестве передающих и приемных антенн использовались полуволновые симметричные вибраторы.

Результаты оценки показали, что при перемещении антенны СП по окружности уровень помехового сигнала на входе приемника изменяется на значение порядка 20-30 дБ, при этом радиус окружности должен быть не менее чем /4, где - длина волны помехового сигнала. Кроме того, антенна СП должна вращаться с достаточно высокой скоростью, чтобы период вращения был не более средней длительности слова. В этом случае искажаться будут все слова, и, в итоге, информация будет потеряна. Введем коэффициент W, равный отношению времени, в течение которого связь подавлена, к периоду вращения антенны . На фиг.2 время t _p соответствует заштрихованной площади. Как известно, для потери информации необходимо накрытие помехой половины слова, что соответствует W=0.5. Отметим, что для случая использования неподвижных антенн коэффициент W может принимать только два значения - 1 (связь подавлена) и 0 (связь неподавлена).

Оценим выигрыш по мощности применения для СП подвижных антенн по сравнению с неподвижными.

На фиг.4 представлена зависимость коэффициента W при перемещении МС вдоль оси 0y (а - применяется подвижная антенна; б, в - неподвижная антенна). Фиг.4а, б соответствует среднему для подавляемой области значению нормированного отношения помеха/сигнал , равному 12 дБ, фиг.4в - значению , равному 27 дБ.

Из фиг.4 видно, что при использовании подвижной антенны для СП при значении , равном 12 дБ, абонент МС не сможет найти точки с приемлемым качеством связи (гарантированное подавление области пространства). При использовании неподвижной антенны (фиг.4), точки с приемлемым качеством связи в этом случае могут быть найдены, кроме того, в этих точках коэффициент K равен 0 (искажение информации вообще отсутствует). Даже при увеличении отношения до 27 дБ (фиг.4в) в подавляемой области пространства могут быть найдены точки с приемлемым качеством связи. При дальнейшем увеличении отношения подавление данной области пространства будет гарантированным. Нетрудно заметить, что при использовании для СП подвижной антенны, перемещающейся по окружности радиусом /4, выигрыш по мощности составляет порядка 15 дБ по сравнению с использованием для СП неподвижных антенн.

Таким образом, при использовании для СП подвижных антенн в подавляемой области пространства отсутствуют точки с четкими провалами помехового поля. Поле помехи в подавляемой области постоянно меняется, причем со скоростью, равной скорости перемещения антенны ПП. Это делает невозможным попытки абонента МС приспособиться к помеховой обстановке путем поиска точек пространства с минимальным уровнем помехи.

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестен способ создания немодулированных активных помех, основанный на излучении помехового сигнала антенной, вращающейся по окружности, радиус которой составляет /4.

Предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что заявляемый способ формирования немодулированных активных помех путем излучения помехового сигнала антенной, вращающейся по окружности, радиус которой составляет /4, приводит к снижению минимальной требуемой для гарантированного подавления данной МС мощности ПП.

На практике заявляемый способ РЭП может быть реализован с помощью аппаратуры серийно выпускаемых радиотехнических устройств.

Заявляемый способ создания немодулированных активных помех для подавления мобильной связи внутри здания позволяет на практике значительно снизить требуемую мощность излучения СП или увеличить дальность подавления МС внутри здания.

Источники информации

1. Палий А.И. Радиоэлектронная борьба. - М.: Воениздат, изд. 2-е, перераб. и доп., 1989, с.12-15, 34-35.

2. Ли У. Техника подвижных систем связи: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1985, с.50-51.