Способ радиоподавления каналов связи

 

Изобретение относится к технике создания преднамеренных помех. Технический результат заключается в подавлении абонента с заданным номером с инициализацией вызова. Для этого после смены частоты передачи от базовой станции для указанного мобильного абонента дополнительно определяют текущее значение частоты и ширину спектра контрольного тонального сигнала и в пределах цикла подавления излучают помеховый сигнал в полосе контрольного тонального сигнала j-го канала связи, выделенного для проведения текущего сеанса связи указанному абоненту. 3 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к технике создания искусственных радиопомех, и, в частности, может быть использовано для избирательного подавления пользователей современных радиосетей связи и передачи данных с макро - и микросотовой структурой, использующих дуплексный разнос частот настройки приемника и передатчика при имитации вызова со стороны базовой станции. Кроме того, заявленный способ может использоваться в качестве способа имитации помехового сигнала при наладке и оценке пропускной способности вышеупомянутых систем.

Заявленный способ расширяет арсенал средств данного назначения.

Известен способ формирования радиопомех: Палий А.И. Радиоэлектронная борьба. - М. : Военное издательство, 1989. - С. 34, рис. 2.11. Этот аналог включает в себя прием сигнала источника излучения, определение параметров этого сигнала (несущую частоту, вид модуляции и ширину спектра), формирование структуры модулирующего помехового напряжения, модуляцию сигнала возбудителя полученным модулирующим напряжением, усиление и излучение в эфир помехового радиосигнала. Однако указанный аналог имеет недостаток - он обеспечивает подавление радиопомехами только радиолинии, абоненты которой работают на одной частоте в симплексном режиме (поочередная работа приемопередатчика источника и получателя сообщения), и не способен надежно подавлять современные системы связи, использующие эффективные методы борьбы с замираниями сигнала и помехами в канале связи, основанные на частотном разнесении каналов приема и передачи (дуплексный разнос по частоте между каналами прямой и обратной передачи).

Известен способ формирования радиопомех: Европатент ЕР 0293167 А2, опубликованный 30.11.88, бюлл. 88/48, МПК Н 04 К 3/00. Этот аналог включает прием сигнала источника излучения, определение частотных и структурных параметров этого сигнала (несущую частоту, длительность передачи, моменты начала и окончания передачи соседнего "дружественного передатчика"), формирование структуры модулирующего помехового напряжения, модуляцию сигнала возбудителя полученным модулирующим напряжением, усиление и излучение в эфир помехового радиосигнала только после окончания работы соседнего передатчика. Однако указанный аналог не обеспечивает подавление радиопомехами современных систем связи, использующих разнесение по частоте каналов приема и передачи сообщений.

Известен способ радиоподавления каналов связи по патенту РФ 2104616 С1 от 10.02.98, МПК Н 04 К 3/00, опубл. 10.02.98, бюлл. 4.

Способ включает в себя: прием сигнала источника излучения, определение его параметров и интенсивности работы источника сообщения на этой частоте, формирование структуры модулирующего напряжения, модуляцию сигнала возбудителя, усиление и излучение в эфир помеховых сигналов в соответствии с установленным распределением ресурса подавления (время излучения на одной частоте).

Способ позволяет снизить затраты времени излучения радиопомех на одной частоте и использовать высвободившийся временной ресурс для подавления других источников излучения. Повышение эффективности создания помех в способе достигается за счет формирования правила излучения радиопомех, учитывающего особенности протоколов доступа к каналу передачи сообщений.

Недостатком способа является низкая эффективность подавления современных сетей связи с макро- и микросотовой структурой, использующих способы защиты от помех на основе частотного разнесения каналов приема и передачи информации (см. Ламекин В. Ф. Сотовая связь, - Ростов-на-Дону: "Феникс", 1997, с. 12).

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому является способ радиоподавления каналов связи по патенту РФ 2149512 от 4.02.1999, МПК Н 04 К 3/00, G 01 S 7/38, опубл. 20.05.2000, бюлл. 14.

Способ-прототип включает в себя: многократный прием сигнала источника излучения на частотах общего канала сигнализации - f_окс и вызывного канала - f_вк, определение в каждом цикле приема на обеих частотах номера абонента, с которым инициируется текущий сеанс связи, а также значения пары сопряженных частот приема f_i и передачи f_j, где i, j=1, 2, 3..., назначенных абоненту для проведения текущего сеанса связи, на которых излучается и контрольный тональный сигнал, запоминание этих частот, определение вида модуляции и ширину спектра сигнала, формирование сигнала управления режимом передачи и структурой модулирующих напряжений, модулирование несущего колебания помеховым напряжением, усиление промодулированного помехового сигнала, одновременное излучение помехового сигнала в пределах цикла подавления на каждой из сопряженных частот (f_i, f_j), выделенных для проведения текущего сеанса связи абоненту с заданным номером.

Способ-прототип позволяет обеспечить избирательное (не мешающее другим абонентам сети) радиоподавление абонентов с заданным номером.

Недостатком способа-прототипа являются низкая эффективность использования энергетики и необоснованное усложнение (избыточность) подсистемы подавления. Это обусловлено следующими обстоятельствами: деструктивное воздействие на заданного абонента осуществляется путем подавления дуплексно сопряженных каналов (прямого и обратного) связи с использованием двух передатчиков помех; гарантированное подавление сигналов на линиях базовая станция - мобильный абонент и мобильный абонент - базовая станция предполагает излучение оптимизированных помеховых сигналов значительной мощности Р_помехи>Р_сигн. Данная проблема особенно актуальна для канала базовая станция - мобильный абонент, где мощность излучения базовой станции может составлять до 50 Вт (см. Бабков В.Ю., Вознюк М.А., Дмитриев В.И, Системы мобильной связи. / Спб ГУТ. - Спб, 1999). Создание помехового сигнала с заданной энергетикой еще более усложняется в силу того обстоятельства, что базовые станции, как правило, разворачиваются на главенствующих высотах (наиболее часто на крышах высоких зданий).

Целью данного изобретения является разработка способа радиоподавления каналов связи, обеспечивающего избирательное радиоподавление абонентов с заданным номером с привлечением для этого минимальных материальных и энергетических ресурсов.

Поставленная цель достигается тем, что в способе радиоподавления каналов связи, включающем многократный прием сигнала источника излучения на частоте общего канала сигнализации f_окс, определение в каждом цикле приема номера абонента, с которым инициируется текущий сеанс связи, и значения частоты передачи мобильного абонента f_j, назначаемой ему для проведения текущего сеанса связи и на которой излучается контрольный тональный сигнал, запоминание значения частоты f_j, формирование сигнала управления режимом передачи и структурой модулирующего напряжения, модулирование несущего колебания помехового напряжения, усиление промодулированного помехового сигнала, определяют текущее значение частоты и ширину спектра контрольного тонального сигнала на частоте передачи мобильного абонента с заданным номером и в пределах цикла излучают помеховый сигнал в полосе контрольного тонального сигнала j-го канала связи, выделенного для проведения текущего сеанса связи абоненту с заданным номером.

Перечисленная новая совокупность существенных признаков за счет того, что определяется текущее значение частоты и ширина спектра контрольного тонального сигнала в дуплексно сопряженном канале мобильного абонента с заданным номером, в пределах цикла излучается помеховый сигнал в полосе контрольного тонального сигнала дуплексно сопряженного канала, выделенного для проведения текущего сеанса связи абоненту с заданным номером, позволяет достичь цели изобретения: существенно снизить энергетические затраты на избирательное подавление абонентов с заданным номером с инициализацией вызова со стороны базовой станции, скрытность деструктивного воздействия как для заданного абонента, так и для системы связи, упростить физическую реализацию способа.

Проведенный анализ уровня техники позволяет установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявляемого способа создания помех каналам связи, отсутствуют и, следовательно, заявляемый объект обладает свойством новизны.

Исследование известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого способа, показало, что они не следуют явным образом из уровня техники, из которого не выявлена также известность влияния преобразований, предусматриваемых существенными признаками заявляемого изобретения, на достижение указанного результата, что позволяет считать заявляемый объект соответствующим условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Заявленный способ поясняется чертежами, на которых: на фиг.1 поясняется работа предлагаемого способа при подавлении контрольного тонального сигнала в дуплексно сопряженном канале связи современных систем; на фиг. 2 иллюстрируется соотношение частотных полос канала связи n_i, формируемой помехи и спектра тонального контрольного сигнала; на фиг.3 показана структурная схема станции помех, реализующей заявленный способ радиоподавления каналов связи.

Возможность реализации заявленного способа радиоподавления современных систем связи с макро - и микросотовой структурой объясняется следующим. Известно, что управление работой абонентов в таких системах осуществляется через общий канал сигнализации на специально выделенной частоте f_окс. Разнос между частотами излучения базовой станции (соседними каналами) является постоянной величиной и обычно равен 20 или 25 кГц. Частоты излучения мобильной станции определяются жестким дуплексным разносом Δf, например, 10 МГц. Для реализации соединения БС с мобильным абонентом на f_окс организуется постоянное излучение служебной информации. Последняя содержит номер вызываемого абонента, номер канала, назначенного абоненту для данного сеанса связи, и др. (см. Ламекин В.Ф. Сотовая связь. Ростов-на-Дону: "Феникс", 1997. - 176 с. ). Абонентский приемопередатчик постоянно находится в режиме дежурного приема информации на частоте f_окс и проверяет ее на предмет совпадения вызываемого и своего собственного номеров. При их совпадении происходит считывание назначенного для очередного сеанса связи номера канала и пересчет этого канала в частоту f_i (см. фиг.1). Далее абонентский приемопередатчик уходит с частоты f_окс на выделенную для связи частоту f_i. Значение сопряженной частоты f_j (передачи информации от абонента на базовую станцию и далее вызывающему абоненту) определяется из соотношения f_j = f_i-Δf. (1) Следовательно, постоянное отслеживание сигналов, передаваемых на f_окс, делает доступной информацию об обращении (вызове) БС к интересующему абоненту и значении дуплексно сопряженных частотах f_i и f_j. Оценка качества выделенных каналов связи f_i и f_j осуществляется передачей БС контрольного тонального сигнала на частоте f_i и его ретрансляцией в обратном направлении абонентом на частоте f_j (см. фиг.2). По качеству ретранслированного тонального сигнала принимается решение о качестве предоставленного для связи дуплексного канала в целом.

Создание преднамеренного помехового сигнала контрольному тональному сигналу приведет к принятию решения системой связи о непригодности выделенных частот f_i и f_j. Следствием этого станет новое управляющее воздействие БС на изменение дуплексно сопряженных частот, которое будет передано на частоте f_i.

После нескольких названных итераций и замены базовой станции система связи принимает решение о неисправности приемопередатчика мобильного абонента и отключает его от обслуживания.

Указанная последовательность действий предложенного способа может быть реализована, например, с помощью станции помех, один из вариантов структурной схемы которой приведен на фиг.3. Прием сигналов в основном канале сигнализации осуществляется приемником 3. Управление блоком 3 реализуется с помощью устройства управления 1 через блок обработки и мультиплексирования 2. В предлагаемом способе для широко используемых готовых систем связи, например, NMT измерение параметров сигнала не требуется, так как параметры тонального контрольного сигнала априорно известны. В процессе обработки сигналов, принятых на частоте f_окс основного канала сигнализации, блок 2 автоматически демодулирует, декодирует, запоминает информационную часть принятых кадров и выдает команду устройству управления 1 о том, что буферы блока 2 заполнены очередными сообщениями. Устройство управления 1 считывает из принятого кадра необходимую информацию (номер канала для очередного сеанса связи n_i, назначенного для заданного абонента). После этого блок 1 формирует команду на обнуление (сброс) информации в блоке 2. После определения дуплексно сопряженного канала n_j в соответствии с (1) устройство управления 1 формирует помеховый сигнал, а устройство в целом переходит к этапу радиоподавления.

Для излучения помех в цикле подавления в устройстве 1 формируются управляющие сигналы, задающие режим работы передатчика 6. Процесс подавления включает: настройку передатчика на частоту f_nj = f_j+Δf_n, где Δf_n - постоянная для всех частотных каналов величина, характеризующая смещение номинала частоты контрольного тонального сигнала относительно центральной частоты f_j, назначенного частотного канала n_j; формирование помехового сигнала в полосе Δf_nj с заданными характеристиками (см. фиг.3).

Контроль состояния подавляемого канала связи осуществляется с помощью приемника 5 посредством подачи на него команд настройки на необходимую частоту (в данном случае на частоту n_i).

После принятия решения системой связи на смену дуплексно сопряженных частот управляющая информация от базовой станции поступает на частоте f_i. Данная информация принимается как приемопередатчиком мобильного абонента, так и станцией помех (с помощью блока 5). В результате перестраиваются приемопередачи мобильного абонента и станция помех. Далее работа станции продолжается по выше рассмотренному алгоритму.

В результате нескольких итераций системой связи принимается решение о неисправности трубки мобильного абонента и последняя исключается из обслуживания, а сигнал вызова (звонок) до абонента не дойдет. Таким образом, абонент не будет знать о том, что ему звонили и что в отношении него принимаются деструктивные меры.

В предлагаемом способе положительный эффект по сравнению с прототипом достигается по энергетике станции помех. Получаемый при этом выигрыш η косвенно может быть оценен как

Кроме того, не требует подавления прямой канал связи f_i, где мощность базовой станции может составлять 50 Вт. В свете выше сказанного, положительный эффект многократно возрастает. В станции помех отпадает необходимость во втором высокомощном и дорогостоящем передатчике помех, значительно упрощаются блоки 1 и 2.

В качестве устройств, реализующих перечисленные действия, могут быть использованы, например, серийно выпускаемые образцы: персональная IBM совместимая вычислительная машина - устройство управления 1; приемные устройства 3 и 5, управляемые по стыку RS-232C типа IC-R8500 или AR-3000A; передающее устройство 6, управляемое по стыку RS-232C типа Icom IC-F310/320, IC-F410/F420; цифровой сигнальный процессор типа ADSP-2100 и специализированные микросхемы к нему типа AD 607 - блок обработки и мультиплексирования (см. ADSP-2100 Family User^,s Manual Third Edition, September 1995. Analog Devices, Ins. / Computer Products Division, Norwood, MA 02062-9106).

Формула изобретения

Способ радиоподавления каналов связи, заключающийся в том, что многократно принимают сигнал источника излучения на частоте общего канала сигнализации f_окс, определяют в каждом цикле приема номер мобильного абонента, с которым инициируется текущий сеанс связи, и значение частоты передачи мобильного абонента f_j, назначенной ему для проведения текущего сеанса связи и на которой излучается контрольный тональный сигнал, запоминают значение частоты передачи мобильного абонента, формируют сигнал управления режимом передачи помехового сигнала и структурой модулирующего напряжения для излучения помех, путем настройки помехового сигнала на частоту передачи мобильного абонента и модуляции этой частоты структурой модулирующего напряжения, отличающийся тем, что после смены частоты передачи от базовой станции для указанного мобильного абонента, дополнительно определяют текущее значение частоты и ширину спектра контрольного тонального сигнала, и в пределах цикла подавления излучают помеховый сигнал в полосе контрольного тонального сигнала j-го канала связи, выделенного для проведения текущего сеанса связи указанному абоненту.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3