RU2763932C1

RU2763932C1 - Method for adaptive group interference compensation for a satellite communication repeater with a hybrid mirror antenna in real time

Info

Publication number: RU2763932C1
Application number: RU2020131739A
Authority: RU
Inventors: Василий Владимирович Приходько; Семен Борисович Косов; Алексей Петрович Черногаев; Наталья Владимировна Симонова
Original assignee: Василий Владимирович Приходько
Priority date: 2020-09-28
Filing date: 2020-09-28
Publication date: 2022-01-11

Abstract

FIELD: antennas.SUBSTANCE: invention relates to the field of adaptive antennas and can be used in satellite communication systems. The adaptive interference compensator (AIC) complex operates in two modes. One mode corresponds to servicing one beam with one AIC. In this mode, a zone covered by seven partial beams of the MBA can be serviced since the AIC complex includes seven adaptive interference compensators. The second mode of operation of the AICC is characterised by increased intensity of operation of interference stations of the probable enemy on relatively small spatial areas. The AICC system therein provides for a possibility of changing the main beams of the compensators.EFFECT: increase in the interference protection, achieved by increasing the number of interference compensators with a certain interaction and implementation thereof as part of a multibeam hybrid mirror antenna consisting of a large-aperture mirror and an irradiating array.1 cl, 8 dwg, 2 tbl

Description

Область техники, к которой относится объектThe field of technology to which the object belongs

Изобретение относится к области адаптивных антенн и может быть использовано в системах спутниковой связи специального назначения, обеспечивающих многостанционный режим работы абонентских станций с использованием сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ) и использующих для формирования сигнала гибридную многолучевую антенну, состоящую из крупноапертурного зеркала и облучающей решетки.The invention relates to the field of adaptive antennas and can be used in satellite communication systems for special purposes, providing a multi-station mode of operation of subscriber stations using signals with pseudo-random hopping of the operating frequency (PRFC) and using a hybrid multi-beam antenna for signal generation, consisting of a large-aperture mirror and an irradiating grating .

Уровень техники можно определить по следующим источникам:The state of the art can be determined from the following sources:

1. Монография Пистолъкорс А.А., Литвинов О.С.«Введение в теорию адаптивных систем». - М.: «Наука» 1991 г. 1. Monograph Pistol'kors A.A., Litvinov O.S. "Introduction to the theory of adaptive systems". - M.: "Nauka", 1991

2. Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки. Введение в теорию /Пер. с англ. под ред. В.А. Лексаченко. - М.: Радио и связь, 1986.2. Monzingo R.A., Miller T.W. Adaptive antenna arrays. Introduction to theory / Per. from English. ed. V.A. Lexachenko. - M.: Radio and communication, 1986.

В монографиях, отражающих в целом современное состояние теории и техники антенных решеток, рассмотрены компенсаторы помех, обрабатывающие сигналы, принятые по боковым лепесткам (КБЛ) основной антенны, пригодные для использования в системах связи. Рассмотрены основные алгоритмы подстройки весовых коэффициентов. Совпадающие существенные признаки: адаптивный компенсатор помех (в общем случае многоканальный) предназначен для подавления помех, поступающих по боковым лепесткам основной антенны системы связи, число подавляемых помех гарантировано не менее числа дополнительных (компенсационных) каналов. Дополнительные каналы формируются либо установкой дополнительных идентичных антенн и их пространственного разнесения, либо, в случае использования многолучевых антенн, компенсационными антеннами могут быть антенные устройства, формирующие парциальные диаграммы направленности. Диаграмма направленности (ДН) дополнительных антенн охватывает боковые лепестки ДН основной антенны. Отличие состоит в используемых адаптивных алгоритмах работы компенсаторов помех и практической реализации. Выбор алгоритмов должен учитывать передачу сигналов с ППРЧ и работу абонентских станций и станций помех в одном парциальном луче. Достижение требуемого быстродействия определяется технической реализацией компенсатора помех.The monographs, reflecting the state of the art of the theory and technology of antenna arrays in general, consider interference cancellers that process signals received through the side lobes (SBL) of the main antenna, suitable for use in communication systems. The main algorithms for adjusting the weight coefficients are considered. Coincident essential features: an adaptive noise canceller (in the general case, multichannel) is designed to suppress interference coming from the side lobes of the main antenna of the communication system, the number of suppressed interference is guaranteed not less than the number of additional (compensation) channels. Additional channels are formed either by installing additional identical antennas and their spatial diversity, or, in the case of using multibeam antennas, compensation antennas can be antenna devices that form partial radiation patterns. The radiation pattern (RP) of the additional antennas covers the side lobes of the RP of the main antenna. The difference lies in the used adaptive algorithms for the operation of noise cancellers and practical implementation. The choice of algorithms must take into account the transmission of signals with frequency hopping and the operation of subscriber stations and interference stations in one partial beam. Achieving the required speed is determined by the technical implementation of the noise canceller.

3. Статья: Тяпкин В.Н., Дмитриев Д.Д., Першин А.С. Алгоритмы адаптации многолучевых антенн, построенных на базе гибридно-зеркальных антенн, Журнал Сибирского государственного университета 7 (2013 6).3. Article: Tyapkin V.N., Dmitriev D.D., Pershin A.S. Adaptation algorithms for multibeam antennas based on hybrid-mirror antennas, Journal of Siberian State University 7 (2013 6).

В качестве варианта адаптивной многолучевой ГЗА предлагается следующее построение антенны. Антенная решетка (АР) облучателя строится из 19 облучателей по кластерному принципу, в котором каждый из 7 лучей антенны формируется набором облучателей - кластером. Каждый кластер, состоящий из 7 облучателей, в исходном состоянии запитывается синфазно, 50% - излучаемой мощности подается на центральный облучатель, 50% - на периферийные облучатели. Лучи ДН формируются на разных частотах, что исключает взаимное влияние лучей друг на друга. Для формирования провалов в направлении на источник помехи в ДН одного кластера в простейшем случае возможно при противофазном запитывании одного из облучателей.As a variant of the adaptive multibeam GPA, the following construction of the antenna is proposed. The antenna array (AR) of the feed is built from 19 feeds according to the cluster principle, in which each of the 7 antenna beams is formed by a set of feeds - a cluster. Each cluster, consisting of 7 irradiators, in the initial state is powered in phase, 50% of the radiated power is supplied to the central irradiator, 50% - to peripheral irradiators. The DN beams are formed at different frequencies, which eliminates the mutual influence of the beams on each other. For the formation of dips in the direction of the noise source in the RP of one cluster, in the simplest case, it is possible with antiphase power supply of one of the feeds.

Для повышения эффективности работы антенны предлагается алгоритм синтеза амплитудно-фазового распределения (АФР) облучающей решетки ГЗА. Это позволяет синтезировать ДН антенны желаемой формы и формировать провалы не только в направлении главного лепестка ДН, но и в направлении боковых лепестков при неизменном количестве провалов. Таким образом, варианты АФР заблаговременно рассчитываются исходя из нескольких положений «цели» (координаты станций помех). Заложенные в память варианты АФР формируют провалы ДН ГЗА с гексагональной структурой решетки облучателей в пределах зоны обслуживания с количеством вариантов - до 37.To improve the efficiency of the antenna, an algorithm for the synthesis of the amplitude-phase distribution (APD) of the irradiating GPA array is proposed. This makes it possible to synthesize the antenna pattern of the desired shape and form dips not only in the direction of the main lobe of the pattern, but also in the direction of the side lobes with the same number of dips. Thus, PRA options are calculated in advance based on several positions of the “target” (coordinates of jamming stations). The PRA variants stored in the memory form the dips of the DN GZA with a hexagonal structure of the feed array within the service area with the number of options - up to 37.

Таким образом, пространственную фильтрацию предлагалось обеспечивать созданием банка амплитудно-фазовых распределений для разных сценариев помеховых воздействий.Thus, it was proposed to provide spatial filtering by creating a bank of amplitude-phase distributions for different scenarios of interference effects.

4. Патент РФ №2289884 «Способ исключения влияния сигналов абонентских станций с ППРЧ на систему компенсации помех ретранслятора связи с многостанционным доступом и система компенсации помех (варианты)».4. Patent of the Russian Federation No. 2289884 "Method of eliminating the influence of subscriber station signals with frequency hopping on the interference compensation system of a communication repeater with multiple access and the interference compensation system (options)".

В системах спутниковой связи в ретрансляторах связи с многостанционным доступом, наличие множества полезных сигналов абонентских станций приводит к некоррелированности помех, принимаемых основной и дополнительной антеннами. Поэтому ставится задача исключения полезных сигналов из принимаемого сигнала, по которому вычисляются весовые коэффициенты (ВК) в компенсаторах помех. В настоящем изобретении предложен способ исключения влияния полезных сигналов.In satellite communication systems in communication repeaters with multiple access, the presence of many useful signals from subscriber stations leads to uncorrelated interference received by the main and additional antennas. Therefore, the task is to exclude useful signals from the received signal, according to which the weight coefficients (WC) are calculated in noise cancellers. The present invention proposes a method for eliminating the influence of useful signals.

Непрерывный частотный диапазон, в котором могут присутствовать полезные сигналы станций, разбивается на равные по занимаемой области частот поддиапазоны. За счет использования псевдослучайной перестройки рабочей частоты (ППРЧ) производится чередование поддиапазонов так, что поддиапазоны, в которых присутствуют полезные сигналы, оказываются окруженными слева и справа поддиапазонами, в которых отсутствуют полезные сигналы.The continuous frequency range, in which useful station signals may be present, is divided into subbands equal in the occupied frequency area. Through the use of pseudo-random operating frequency hopping (PRFC), the subbands are interleaved so that the subbands in which useful signals are present are surrounded on the left and right by subbands in which there are no useful signals.

Один из возможных вариантов реализации способа исключения влияния полезных сигналов станций системы связи с многостанционным доступом и ППРЧ состоит в следующем.One of the possible options for implementing a method for excluding the influence of useful signals of stations of a communication system with multiple access and frequency hopping is as follows.

Частотный диапазон сигналов, принимаемых основной и дополнительными антеннами, разбивается 2D+1 полосовыми фильтрами на 2D+1 частотных полос, где D - целое число. Каждый ПФ образует частотный подканал в своей частотной полосе. ПФ с номером d будем обозначать как ПФd. Гетеродинированием несущих частот псевдослучайной перестройки рабочей частоты (ППРЧ), передаваемых по известному на приемной стороне закону ППРЧ, полезные сигналы станций помещают только в ПФ с номерами 2d, d = 1, …, D, в остальных полосах ПФ с номерами 2d-1 и 2d+1, d = 1, …, D, гетеродинированием несущих частот из области частот диапазона ППРЧ помещают полосы частот, в которых полезные сигналы отсутствуют или имеют значительно меньший уровень, по сравнению с полосами ПФ с помещенными полезными сигналами. ПФ(2d-1) и ПФ(2d+1) образуют режекторный фильтр (РФ с номером d, который будем обозначать как PФd) в частотной полосе ПФ2d. Сигнал на выходе PФd в основном канале и сигнал на выходе PФd в дополнительном канале (или сигналы на выходе PФd в дополнительных каналах) используется для вычисления ВК в адаптивном компенсаторе помех (АКП с номером d, который обозначается как АКПd). Вычисленный ВК передается в устройство взвешивания выходного сигнала ПФ2d дополнительного канала, где производится комплексное умножение сигнала с выхода ПФ2d на вычисленный ВК. Взвешенные сигналы ПФ2d всех дополнительных каналов суммируются, с формированием компенсационного сигнала подканала. Этот компенсационный сигнал вычитается из сигнала ПФ2d основного канала.The frequency range of the signals received by the main and additional antennas is divided by 2D+1 bandpass filters into 2D+1 frequency bands, where D is an integer. Each PF forms a frequency subchannel in its frequency band. The PF with number d will be denoted as PFd. By heterodyning carrier frequencies of pseudo-random tuning of the operating frequency (PRFC), transmitted according to the PRFC law known on the receiving side, useful station signals are placed only in PF with numbers 2d, d = 1, ..., D, in the remaining bands of PF with numbers 2d-1 and 2d +1, d = 1, ..., D, by heterodyning carrier frequencies from the frequency range of the frequency band, frequency bands are placed in which useful signals are absent or have a significantly lower level compared to PF bands with placed useful signals. PF(2d-1) and PF(2d+1) form a notch filter (RF with number d, which we will denote as PFd) in the frequency band of PF2d. The signal at the output PFd in the main channel and the signal at the output PFd in the additional channel (or the signals at the output PFd in the additional channels) are used to calculate the VC in the adaptive noise canceller (ACC with the number d, which is denoted as ACCd). The calculated VC is transferred to the weighting device for the output signal PF2d of the additional channel, where the signal from the PF2d output is complexly multiplied by the calculated VC. The weighted PF2d signals of all additional channels are summed to form a subchannel compensation signal. This compensation signal is subtracted from the PF2d signal of the main channel.

ВК вычисляется любым известным способом в компенсаторе помех. N-канальный компенсатор помех является устройством, в котором есть основной вход и N дополнительных входов. Сигналы, поступающие с дополнительных входов компенсатора помех, умножаются на вычисленные по адаптивному алгоритму ВК, результаты умножения суммируются. Если ВК комплексные, то результаты умножения суммируются поквадратурно, т.е. когда действительные составляющие сигналов передаются по синфазному каналу, а мнимые составляющие сигналов передаются по квадратурному каналу, и сигналы в синфазных и квадратурных каналах суммируются отдельно. Результат этого суммирования вычитается из сигнала, поступающего по основному входу компенсатора. Так как во входном сигнале основного канала компенсатора отсутствуют полезные сигналы станций, а ВК передаются в соседние подканалы, то в компенсаторе помех достаточно ограничится только вычислением ВК, а последующие операции исключитьVK is calculated by any known method in the noise canceller. An N-channel noise canceller is a device that has a main input and N additional inputs. The signals coming from the additional inputs of the noise canceller are multiplied by those calculated by the adaptive VC algorithm, the multiplication results are summed up. If the VCs are complex, then the multiplication results are summed quadraturely, i.e. when the real signal components are transmitted on the in-phase channel, and the imaginary signal components are transmitted on the quadrature channel, and the signals in the in-phase and quadrature channels are summed separately. The result of this summation is subtracted from the signal arriving at the main input of the compensator. Since there are no useful station signals in the input signal of the main channel of the compensator, and VCs are transmitted to neighboring subchannels, it is enough to restrict the interference compensator only to calculating the VC, and exclude subsequent operations

Настоящий Патент предлагает систему компенсации помех, состоящую из основной антенны, принимающей сигналы абонентских станций и мешающие сигналы помех, и N дополнительных антенн, принимающих в основном мешающие сигналы помех; основная антенна образует основной канал приема, дополнительные антенны образуют дополнительные каналы приема; выход основной антенны подключен к приемному устройству основного канала, выход каждой дополнительной антенны от 1-й до N-й подключен к своему приемному устройству дополнительного канала 1, …, N; выход приемного устройства основного канала подключен к банку фильтров основного канала, выход приемного устройства дополнительного канала подключен к банку фильтров данного дополнительного канала; банк фильтров дополнительного канала идентичен по занимаемому частотному диапазону банку фильтров основного канала; каждый банк фильтров состоит из 2D+1 полосовых фильтров, D - целое число, в занимаемом диапазоне частот ПФ образует частотный подканал; каждый подканал основного канала имеет одинаковый по занимаемой частотной полосе подканал в каждом дополнительном канале; выходы ПФ одинаковых подканалов дополнительных каналов подключены к устройству формирования компенсационного сигнала для данного подканала; устройство формирования компенсационного сигнала подканала содержит общий для N дополнительных каналов сумматор подканала, формирующий на своем выходе компенсационный сигнал подканала; выход сумматора подканала подключен ко входу "-" (минус) вычитателя подканала, ко входу "+" (плюс) вычитателя подканала подключен выход ПФ основного канала этого же подканала, выход вычитателя подканала является выходом подканала системы с подавленным помеховым сигналом, отличающаяся тем, что к выходу приемного устройства основного и каждого дополнительного канала подключено устройство аналого-цифрового преобразования (АЦП); выход АЦП основного канала подключен к банку фильтров основного канала, выход АЦП каждого дополнительного канала подключен к своему банку фильтров данного дополнительного канала, в основном и дополнительных каналах выходы фильтров с номерами 2d-1 и 2d+1, d = 1, …, D подключены к сумматорам, индивидуальным для каждой пары ПФ с номерами 2d-1 и 2d+1, при этом выход фильтра с номером 2d-1 подключен к первому входу сумматора, имеющего номер d, выход фильтра с номером 2d+1 подключен ко второму входу сумматора, имеющего номер d; выход сумматора d выходных сигналов ПФ 2d-1 и 2d+1 основного канала подключен к основному входу АКПd, выход сумматора d выходных сигналов ПФ 2d-1 и 2d+1 каждого дополнительного канала 1, …, N подключен соответственно к дополнительным входам 1, …, N АКПd; в каждом дополнительном канале от 1 до N к первому входу комплексного умножителя (КУ) подканала 2d подключен вычисленный в АКПd ВК для данного канала, соответственно w₁, …, w_n; ко второму входу КУ подканала 2d подключен выход ПФ 2d того дополнительного канала, который соответствует весовому коэффициенту на первом входе КУ; выходы КУ одинаковых частотных подканалов всех дополнительных каналов подключены к общему сумматору с формированием на его выходе компенсационного сигнала данного подканала; выходной сигнал ПФ 2d основного канала подключен ко входу "+" (плюс) вычитателя, сформированный компенсационный сигнал подканала 2d подключен ко входу "-" (минус) вычитателя. Данный патент закрепляет за предлагаемым компенсатором помех алгоритм вычисления весовых коэффициентов прямого типа.This Patent proposes an interference compensation system consisting of a main antenna receiving subscriber station signals and interfering interference signals, and N additional antennas receiving mainly interfering interference signals; the main antenna forms the main reception channel, additional antennas form additional reception channels; the output of the main antenna is connected to the receiver of the main channel, the output of each additional antenna from the 1st to the Nth is connected to its receiver of the additional channel 1, ..., N; the output of the receiver of the main channel is connected to the filter bank of the main channel, the output of the receiver of the additional channel is connected to the filter bank of this additional channel; the filter bank of the additional channel is identical in the occupied frequency range to the filter bank of the main channel; each filter bank consists of 2D+1 bandpass filters, D is an integer, in the occupied frequency range the PF forms a frequency subchannel; each subchannel of the main channel has the same subchannel in terms of the occupied frequency band in each additional channel; PF outputs of identical subchannels of additional channels are connected to a device for generating a compensation signal for this subchannel; the subchannel compensating signal generating device comprises a subchannel adder common to the N additional channels, which generates a subchannel compensating signal at its output; the subchannel adder output is connected to the "-" (minus) input of the subchannel subtractor, the PF output of the main channel of the same subchannel is connected to the "+" (plus) input of the subchannel subtractor, the output of the subchannel subtractor is the subchannel output of the system with suppressed interference signal, characterized in that an analog-to-digital conversion device (ADC) is connected to the output of the receiving device of the main and each additional channel; the ADC output of the main channel is connected to the filter bank of the main channel, the ADC output of each additional channel is connected to its own filter bank of this additional channel, in the main and additional channels, filter outputs with numbers 2d-1 and 2d+1, d = 1, ..., D are connected to adders, individual for each pair of PFs with numbers 2d-1 and 2d+1, while the output of the filter with the number 2d-1 is connected to the first input of the adder with the number d, the output of the filter with the number 2d+1 is connected to the second input of the adder, having number d; the output of the adder d of the output signals of the PF 2d-1 and 2d+1 of the main channel is connected to the main input of the automatic transmission d, the output of the adder d of the output signals of the PF 2d-1 and 2d+1 of each additional channel 1, ..., N is connected, respectively, to the additional inputs 1, ... , N AKPd; in each additional channel from 1 to N, the first input of the complex multiplier (CC) of the subchannel 2d is connected to the CC calculated in the AKPd for this channel, respectively, w ₁ , ..., w _n ; to the second input of the KU subchannel 2d is connected to the output of the PF 2d of the additional channel, which corresponds to the weighting factor at the first input of the KU; the outputs of the KU of the same frequency subchannels of all additional channels are connected to a common adder with the formation of a compensation signal of this subchannel at its output; the output signal of the PF 2d of the main channel is connected to the "+" (plus) input of the subtractor, the generated compensation signal of the subchannel 2d is connected to the "-" (minus) input of the subtractor. This patent assigns to the proposed interference compensator an algorithm for calculating direct-type weight coefficients.

5. Патент РФ №: 2271066 «Способ адаптивной компенсации помех в реальном времени».5. Patent of the Russian Federation No.: 2271066 "Method of adaptive interference compensation in real time".

Сущность патента №2271066, принятого нами за прототип, заключается в подавлении одной помехи при одном компенсационном канале или нескольких помех при соответствующем числе компенсационных каналах, принимаемых по боковым лепесткам диаграммы направленности основной антенны в системах спутниковой связи. Принимаемые сигналы оцифровываются и раскладываются на квадратурные составляющие в аналого-цифровых преобразователях и далее осуществляется квадратурная обработка. На время вычислений весовых коэффициентов по адаптивному алгоритму в цифровом процессоре вводится задержка отсчетов сигналов в каналах компенсатора. Цифровой процессор вычисляет оптимальные весовые коэффициенты по методу обращения выборочной корреляционной матрицы. Время вычисления по адаптивному алгоритму и время операций ввода данных в цифровой процессор и вывода весовых коэффициентов из цифрового процессора меньше времени введенной задержки, т.е. удовлетворяет требованию для вычислений в реальном времени Технический результат, достигаемый при осуществлении заявленного изобретения, состоит в обеспечении подавления помех в реальном времени при отсутствия переходного процесса.The essence of patent No. 2271066, adopted by us as a prototype, is to suppress one interference with one compensation channel or several interference with the corresponding number of compensation channels received on the side lobes of the main antenna radiation pattern in satellite communication systems. The received signals are digitized and decomposed into quadrature components in analog-to-digital converters, and then quadrature processing is carried out. At the time of calculating the weight coefficients according to the adaptive algorithm, a delay in the signal counts in the compensator channels is introduced in the digital processor. The digital processor calculates the optimal weight coefficients by inverting the sample correlation matrix. The time of calculation according to the adaptive algorithm and the time of operations of data input to the digital processor and output of weight coefficients from the digital processor is less than the time of the introduced delay, i.e. satisfies the requirement for real-time computing. The technical result achieved in the implementation of the claimed invention is to provide real-time interference suppression in the absence of a transient.

Цифровой адаптивный компенсатор помех, осуществляющий подавление помех в реальном времени (ЦАКРВ), предназначен для подавления помех (при соответствующем числе дополнительных каналов), принимаемых по боковым лепесткам ДН основной антенны в системах спутниковой связи. ЦАКРВ также способен подавлять помехи, принимаемые по главному лучу ДН основной антенны, но с меньшей эффективностью (сокращением зоны обслуживания абонентских станций).A digital adaptive interference canceller that performs real-time interference suppression (TSAKRV) is designed to suppress interference (with an appropriate number of additional channels) received on the side lobes of the main antenna RP in satellite communication systems. TSAKRV is also capable of suppressing interference received on the main beam of the AP of the main antenna, but with less efficiency (reducing the coverage area of subscriber stations).

Структурная схема N-канального ЦАКРВ показана на фиг. 1.The block diagram of the N-channel CACR is shown in Fig. one.

Компенсация помех осуществляется на видеочастоте. Для этого сигнал каждого элемента антенной решетки, состоящей из основной антенны (1, на фиг. 1) и одной либо нескольких (всего N) одинаковых дополнительных антенн (2), после прохождения СВЧ-тракта (3) и тракта преобразования частоты (ТПЧ, 4), а также ограничивающего полосу пропускания для дискретизации аналоговый полосовой фильтр (ПФ, 5), преобразуется в цифровой комплексный сигнал в аналого-цифровом квадратурном преобразователе (АЦКП, 6). Частота дискретизации в АЦП, входящих в АЦКП, во всех каналах должна быть одинакова. Полученные сигналы на видеочастоте используются цифровым процессором (ЦП, 7) в качестве входных данных для вычисления N комплексных оптимальных весовых коэффициентов (ВК) w₁…w_N по адаптивному алгоритму обращения выборочной корреляционной (ковариационной) матрицы. Для этого предварительно из конечных выборок входных сигналов (возможно прореженных) в разных каналах, относящихся к одинаковому времени, составляется выборочная корреляционная матрица и вектор взаимной корреляции. Время вычисления по адаптивному алгоритму должно удовлетворять требованиям реального времени, т.е. весовые коэффициенты необходимо вычислять за время, меньшее, чем поступит следующая выборка входных данных. Задержанные на свою длительность в элементах задержки (8) выборки сигналов компенсационных каналов умножаются (умножители вещественных чисел обозначены 9) на соответствующие этим сигналам, т.е. вычисленные по ним, весовые коэффициенты. После этого результаты умножения складываюся поквадратурно (в сумматорах, 10), формируя компенсационный сигнал, который вычитается из задержанной на такое же время выборки сигнала основою канала (также поквадратурно в последних перед выходом компенсатора двух сумматорах 10).Interference compensation is carried out at the video frequency. For this, the signal of each element of the antenna array, consisting of the main antenna (1, in Fig. 1) and one or several (total N) identical additional antennas (2), after passing through the microwave path (3) and the frequency conversion path (TFC, 4), as well as the bandwidth-limiting analog band-pass filter (PF, 5) for sampling, is converted into a digital complex signal in an analog-to-digital quadrature converter (ATSKP, 6). The sampling frequency in the ADCs included in the ADC must be the same in all channels. The received signals at video frequency are used by the digital processor (CPU, 7) as input data for calculating N complex optimal weight coefficients (VC) w ₁ …w _N by the adaptive algorithm for inverting the sample correlation (covariance) matrix. To do this, a sample correlation matrix and a cross-correlation vector are preliminarily compiled from finite samples of input signals (possibly thinned) in different channels related to the same time. The computation time for the adaptive algorithm must satisfy real-time requirements, i.e. weight coefficients must be calculated in less time than the next sample of input data arrives. Delayed by their duration in the delay elements (8), the samples of the signals of the compensation channels are multiplied (multipliers of real numbers are indicated by 9) by the corresponding signals, i.e. weight coefficients calculated from them. After that, the multiplication results are added quadratically (in adders, 10), forming a compensation signal, which is subtracted from the signal sampling delayed by the same time by the channel base (also quadraturely in the last two adders 10 before the compensator exits).

Вычисления по обращению корреляционной матрицы производятся с плавающей точкой двойной и одинарной точности. Для получения высоких характеристик подавления помех необходимо стремиться обеспечить идентичность каналов с выходов антенн до выходов АЦКП.Correlation matrix inversion calculations are performed with double and single precision floating point. To obtain high interference suppression characteristics, it is necessary to strive to ensure the identity of the channels from the antenna outputs to the ATSK outputs.

Технический результат: ЦАКРВ обеспечивает подавление помех при переходном процессе нулевой длительности. Это позволяет подавлять любые быстро изменяющиеся помехи независимо от их типа, при их исчезновении не происходит ухудшения отношения сигнал/шум на выходе компенсатора. В системах связи с ППРЧ не требуется запоминать весовые коэффициенты на каждой из рабочих частот, так как для компенсации помех используются "свои" ВК, т.е. ВК умножаются на те отсчеты, по которым ВК вычислялись. При реализации одно-трехканального компенсатора на ПЛИС и ЦП с использованием 10 разрядного АЦП можно подавлять помехи до 20 дБ при задержке по раскрыву антенной решетки до 16,7 нс и неидентичности каналов по амплитуде 0,5 дБ, разбросе по центральной частоте 5% и разбросе по полосе 10% (от полосы пропускания аналогового ПФ по уровню -3 дБ) при условии, что отношение сигнал/шум в основном канале компенсатора не менее 20 дБ, а отношение сигнал/шум в дополнительных каналах не более - 20 дБ. Отношение сигнал/(помеха + шум) на выходе компенсатора при этом будет не менее 9 дБ.EFFECT: TSAKRV provides suppression of interference during a transient process of zero duration. This allows you to suppress any rapidly changing interference, regardless of their type, and when they disappear, there is no deterioration in the signal-to-noise ratio at the output of the compensator. In communication systems with frequency hopping, it is not required to memorize the weighting coefficients at each of the operating frequencies, since “own” VCs are used to compensate for interference, i.e. VC are multiplied by those readings from which VC were calculated. When implementing a single-three-channel compensator on an FPGA and a CPU using a 10-bit ADC, it is possible to suppress interference up to 20 dB with a delay along the aperture of the antenna array up to 16.7 ns and a channel non-identity in amplitude of 0.5 dB, a spread in the center frequency of 5% and a spread 10% bandwidth (from the bandwidth of the analog PF at the level of -3 dB) provided that the signal-to-noise ratio in the main channel of the compensator is at least 20 dB, and the signal-to-noise ratio in the additional channels is not more than 20 dB. The signal/(interference + noise) ratio at the output of the compensator will then be at least 9 dB.

Совпадающие существенные признаки: Системы одинаково предназначены для единого технического результата-повышения помехозащищенности. Структуры адаптивных компенсаторов помех в прототипе и предлагаемом изобретении одинаковы. Сигналы абонентских станций, сигналы мешающих помех и шумов моделируются комплексными переменными. Одинаков алгоритм расчета весовых коэффициентов, используемых в адаптивных компенсаторах помех. Структурная схема этого алгоритма (алгоритм обращения выборочной корреляционной (ковариационной) матрицы), приведен в патентах РФ №№2271066 и 2289884.Coincident essential features: The systems are equally designed for a single technical result - increased noise immunity. The structures of the adaptive noise cancellers in the prototype and the present invention are the same. Subscriber station signals, interfering interference and noise signals are modeled by complex variables. The algorithm for calculating the weight coefficients used in adaptive noise cancellers is the same. The block diagram of this algorithm (an algorithm for inverting a sample correlation (covariance) matrix) is given in RF patents Nos. 2271066 and 2289884.

Недостатки прототипа: в Патенте рассмотрены варианты воздействия на систему связи от одной до трех помех и предполагается решение проблемы помехозащищенности от воздействия большего числа помех установкой соответствующего числа компенсационных каналов. К сожалению, время расчета весовых коэффициентов в целях компенсационного подавления помех в принятом в Патенте-прототипе прямом методе расчета этих коэффициентов нелинейно зависит от числа компенсационных каналов (числа воздействующих помех). Время вычисления по адаптивному алгоритму должно удовлетворять требованиям реального времени, т.е. весовые коэффициенты необходимо вычислять за время, меньшее, чем поступит следующая выборка входных данных, что становится затруднительным при большом числе помех. В предлагаемом изобретении приводится способ использования группы адаптивных компенсаторов помех, повышающий эффективность борьбы с организованными помехами по сравнению с эффективностью работы одного компенсатора помех в реальном времени.Disadvantages of the prototype: the Patent considers options for influencing the communication system from one to three interferences and it is supposed to solve the problem of noise immunity from exposure to a larger number of interferences by installing an appropriate number of compensation channels. Unfortunately, the calculation time of the weight coefficients for the purpose of compensatory interference suppression in the direct method for calculating these coefficients adopted in the prototype Patent depends non-linearly on the number of compensation channels (the number of interference). The computation time for the adaptive algorithm must satisfy real-time requirements, i.e. weight coefficients must be calculated in less time than the next sample of input data arrives, which becomes difficult with a large number of noise. The present invention provides a method for using a group of adaptive noise cancellers, which increases the efficiency of combating organized interference compared to the efficiency of a single real-time noise canceller.

Отличительные признаки. В предлагаемом изобретении достижение технического результата - повышение помехозащиты обеспечивается за счет увеличения числа компенсаторов помех при определенном их взаимодействии и их реализации в составе многолучевой гибридно-зеркальной антенны.Features. In the proposed invention, the achievement of a technical result - an increase in noise protection is provided by increasing the number of interference cancellers with a certain interaction and their implementation as part of a multibeam hybrid-mirror antenna.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Комплекс АКП на основе многолучевой ГЗАAKP complex based on multibeam GZA

Сущность изобретения и его реализация наиболее целесообразна с использованием ГЗА - антенны, состоящей из крупноапертурного зеркала и относительно небольшой облучающей решетки и сочетающая в себе значительный коэффициент направленного действия с возможностью многолучевого режима.The essence of the invention and its implementation is most expedient with the use of a GPA - an antenna consisting of a large-aperture mirror and a relatively small irradiating grating and combining a significant directivity factor with the possibility of a multibeam mode.

Рассматриваем использование на борту космического аппарата (КА) спутникового ретранслятора с ГЗА, формирующей систему лучей, покрывающую земную поверхность в виде гексагональной решетки.We consider the use on board a spacecraft (SC) of a satellite transponder with a GPA, which forms a system of rays covering the earth's surface in the form of a hexagonal grid.

В общем случае считаем также, что требуемая зона обслуживания, может быть покрыта сечениями m лучей МЛА, каждый с шириной диаграммы направленности - θ_0.5 (по уровню минус 3 дБ).In the general case, we also consider that the required service area can be covered by sections of m LAV beams, each with a beam width of θ _0.5 (at the level of minus 3 dB).

Число лучей гибридной МЛА при гексагональном построении решетки облучателей, при котором один облучатель обеспечивает один луч, определяется следующим соотношениемThe number of beams of a hybrid MLA with a hexagonal feed array, in which one feed provides one beam, is determined by the following relation

где n-число слоев решетки, окружающих центральный луч.where n is the number of grating layers surrounding the central beam.

При этом, N=7 (один слой), N=19(два слоя), N=37(3 слоя), N=61 (4 слоя), N=91 (5 слоев) и т.д.In this case, N=7 (one layer), N=19 (two layers), N=37 (3 layers), N=61 (4 layers), N=91 (5 layers), etc.

Будем представлять зону обслуживания в виде m лучей, каждый из которых является основным лучом компенсатора помех, включающего семерку лучей, в центре которого - один из m лучей, участвующий в покрытии зоны обслуживания.We will represent the service area in the form of m beams, each of which is the main beam of the interference canceller, which includes seven beams, in the center of which is one of the m beams participating in the coverage of the service area.

Принцип построения комплекса АКП на основе многолучевой ГЗА показан на фиг. 2.The principle of constructing an ACP complex based on a multibeam GPA is shown in Fig. 2.

Зональными (опорными) лучами для комплекса АКП, приведенного на фиг. 2, являются лучи 1, 2, 4.Zonal (reference) beams for the ACP complex shown in Fig. 2 are beams 1, 2, 4.

АКП 1-ого луча - АКП-1 (луч 1 - опорный; лучи 2, 3, 4, 5, 6, 7 -компенсационные).AKP 1st beam - AKP-1 (beam 1 - reference; beams 2, 3, 4, 5, 6, 7 - compensation).

АКП 2-ого луча - АКП-2 (луч 2 - опорный; лучи 1, 3, 7, 8, 9, 10 -компенсационные).ACP of the 2nd beam - ACP-2 (beam 2 - reference; beams 1, 3, 7, 8, 9, 10 - compensation).

АКП 4-ого луча - АКП-4 (луч 4 - опорный; лучи 1, 3, 5, 12, 13, 14 -компенсационные).Automatic transmission of the 4th beam - AKP-4 (beam 4 - reference; beams 1, 3, 5, 12, 13, 14 - compensation).

Опорный луч №1 является также компенсационным для АКП-2 и АКП-4Reference beam No. 1 is also a compensation beam for AKP-2 and AKP-4

Опорный луч №2 является также компенсационным для АКП-1Reference beam No. 2 is also a compensation beam for AKP-1

Опорный луч №4 является также компенсационным для АКП-1.Reference beam No. 4 is also a compensation beam for AKP-1.

Опорные лучи соответствует основной антенне и подключенному к ней приемнику классической схемы компенсатора.The reference beams correspond to the main antenna and the receiver of the classical compensator circuit connected to it.

Что касается построения системы компенсаторов, то предполагается, что для этой цели должно быть использовано n парциальных приемников, подключенных к n облучателям МЛА. Общее число парциальных каналов (ПК), составляющих m компенсаторов помех может существенно превышать n парциальных приемников вследствие того, что один парциальный канал может быть использован для нескольких компенсаторов помех, и в том числе в качестве основного канала.As for the construction of the compensator system, it is assumed that for this purpose n partial receivers connected to n MLA feeds should be used. The total number of partial channels (PC) that make up m noise cancellers can significantly exceed n partial receivers due to the fact that one partial channel can be used for several noise cancellers, including as the main channel.

Будем представлять адаптивный компенсатор, обеспечивающий помехозащиту зоны обслуживания, покрываемую m лучами в виде m компенсаторов помех, каждый из которых включает в себя семерку лучей, в центре которого - один из m лучей, покрывающей зону обслуживания (фиг. 2). Этот луч соответствует основной антенне и подключенному к ней приемнику классической схемы компенсатора. Основным отличием схемы компенсаторов помех на основе ГЗА от классической схемы компенсатора является идентичность всех каналов компенсатора помех (от антенн до АЦП в пределах производственных и технологических допусков). Кроме того, в отличии от классической схемы компенсатора, между уровнями помех в основном и компенсационных каналах могут быть самые произвольные соотношения, т.е. помехи, как правило, присутствуют в зонах основных каналов компенсаторов помех.We will represent an adaptive compensator that provides noise protection of the service area covered by m beams in the form of m interference compensators, each of which includes seven beams, in the center of which is one of the m beams covering the service area (Fig. 2). This beam corresponds to the main antenna and the receiver of the classical compensator circuit connected to it. The main difference between the GPA-based noise compensator circuit and the classical compensator circuit is the identity of all channels of the noise compensator (from antennas to ADC within manufacturing and technological tolerances). In addition, in contrast to the classical compensator circuit, there can be the most arbitrary ratios between the noise levels in the main and compensation channels, i.e. interference, as a rule, is present in the areas of the main channels of noise cancellers.

Последнее обстоятельство отражает специфику сигнально-помеховых сценариев направлений «Земля - КА».The latter circumstance reflects the specifics of the signal-interference scenarios of the directions "Earth - SC".

Зона обслуживания, соответствующая семерке лучей (например, 1-7), должна обеспечиваться 19 лучами, из которых 12 каналов (лучей) компенсационные. Каналы второго-седьмого лучей используются одновременно в четырех АКП, в двух АКП от 8 луча до 18 (только четные), и в одном АКП от 9 луча до 19 (только-нечетные). Первый луч (канал) используется во всех семи АКП.The service area corresponding to seven beams (for example, 1-7) should be provided by 19 beams, of which 12 channels (beams) are compensation. The channels of the second-seventh beams are used simultaneously in four automatic transmissions, in two automatic transmissions from beams 8 to 18 (even only), and in one automatic transmission from beams 9 to 19 (odd only). The first beam (channel) is used in all seven automatic transmissions.

В таблице 1 приведены возможные зоны обслуживания - количество парциальных лучей, обеспечивающих зоны обслуживания и соответствующим им общим числом, необходимых парциальных лучей МЛАTable 1 shows the possible service areas - the number of partial beams that provide service areas and the corresponding total number of required partial beams of the MLA

Детально канальный состав комплекса АКП для 19-лучевой ГЗА приведен в Таблице 2. Заметим, что далее используются весь набор цифровых обозначений от 0 до 9.The detailed channel composition of the ACP complex for the 19-beam GPA is given in Table 2. Note that the entire set of digital designations from 0 to 9 is used below.

Примечание: Каналы 9, 11, 13, 15, 17 используются по два раза. Каналы 8, 10, 12, 14, 16, 18 используются по одному разу. Вариант построения более компактного комплекса АКП (без каналов 8, 10, 12, 14, 16, 18) может быть основан на 13-лучевой ГЗА с 6-ю АКП, имеющими 5 компенсационных каналов и один АКП с шестью компенсационными каналами.Note: Channels 9, 11, 13, 15, 17 are used twice. Channels 8, 10, 12, 14, 16, 18 are used once. A variant of constructing a more compact ACP complex (without channels 8, 10, 12, 14, 16, 18) can be based on a 13-beam GPA with 6 ACPs having 5 compensation channels and one ACP with six compensation channels.

Упрощенная проекция лучей на Земную поверхность для этой антенны представлена на фиг. 3.A simplified projection of rays onto the Earth's surface for this antenna is shown in Fig. 3.

Режимы работы комплекса АКПOperating modes of the AKP complex

Комплекс АКП может функционировать в двух режимах: один режим соответствует обслуживанию одним АКП одного луча. В этом режиме, возможно обслуживание зоны, покрываемой семью парциальными лучами МЛА поскольку комплекс АКП предусматривает в своем составе семерку адаптивных компенсаторов помех.The ACP complex can operate in two modes: one mode corresponds to the maintenance of one beam by one ACP. In this mode, it is possible to service the area covered by seven partial beams of the MLA, since the ACP complex includes seven adaptive noise cancellers.

Основным режимом является вариант обеспечения повышенной помехозащищенности абонентских станций в одном - двух парциальных лучах в условиях ТВД. Этот режим характеризуется большим числом станций помех (СП) на относительно небольших пространственных площадях. Система КАКП предусматривает в этом случае возможность смены главных лучей компенсаторов. Например, для наиболее вероятного использования проекции на земную поверхность нулевого луча как площади зоны покрытия, предусматривается смена главных лучей у АКП-1, АКП-2 и АКП-3 с первого, второго и третьего АКП, на нулевой луч. При этом первый, второй и третий лучи становятся компенсационными. Весовые коэффициенты компенсаторов рассчитываются с учетом изменений в компенсационных и основных лучах.The main mode is a variant of providing increased noise immunity of subscriber stations in one or two partial beams in theater conditions. This mode is characterized by a large number of interference stations (IS) in relatively small spatial areas. In this case, the KACP system provides for the possibility of changing the main beams of the compensators. For example, for the most probable use of the zero beam projection onto the earth's surface as the coverage area, it is planned to change the main beams for ACP-1, ACP-2 and ACP-3 from the first, second and third ACP to a zero beam. In this case, the first, second and third rays become compensatory. Compensator weights are calculated taking into account changes in the compensation and main beams.

Таким образом, в системе КАКП предусматривается в этом случае возможность изменения структуры каждого АКП таким образом, чтобы у некоторых из них происходила замена главного луча одним из компенсационных каналов с целью функционирования нескольких компенсаторов помех в интересах одной и той же парциальной зоны. При этом главные парциальные лучи компенсаторов в режиме первого варианта функционирования КАКП переходят в разряд компенсационных.Thus, in this case, the KACH system provides for the possibility of changing the structure of each AKP in such a way that for some of them the main beam is replaced by one of the compensation channels in order to operate several interference cancellers in the interests of the same partial zone. In this case, the main partial beams of the compensators in the mode of the first variant of the functioning of the KACP pass into the category of compensation ones.

Идеологию обеспечения такого режима поясняет пример, когда необходимо обеспечить помехозащитой зону, соответствующей проекции нулевого луча на земную поверхность. Тогда в АКП-1÷АКП-3 производится перевод основных трактов этих компенсаторов помех в разряд компенсационных, а компенсационный нулевой канал каждого из АКП-1÷АКП-3 переводится в главный. Таким образом, ряд АКП комплекса функционируют в интересах нулевой парциальной зоны. Отметим, что от семерки АКП целесообразно переключить в режим 2 те АКП, которые производят лучшую фильтрацию помех. Выше, в качестве таких АКП условно были приняты АКП-0, АКП-1, АКП-2 и АКП-4. Наибольший эффект этих переключений может быть реализован после определения тех АКП, которые обеспечивают наибольшее подавление помех. Следует заметить, что уровень подавления помех зависит от большого числа факторов, в том числе от сочетания конфигурации адаптивных компенсаторов с пространственным расположением источников помех.The ideology of providing such a mode is explained by an example when it is necessary to provide noise protection for a zone corresponding to the projection of a zero beam on the earth's surface. Then, in AKP-1÷AKP-3, the main paths of these noise cancellers are transferred to the category of compensation ones, and the compensation zero channel of each of the AKP-1÷AKP-3 is transferred to the main one. Thus, a number of ACPs of the complex function in the interests of the zero partial zone. Note that from the seven automatic transmissions, it is advisable to switch to mode 2 those automatic transmissions that produce the best noise filtering. Above, AKP-0, AKP-1, AKP-2 and AKP-4 were conditionally accepted as such automatic transmissions. The greatest effect of these switchings can be realized after determining those automatic transmissions that provide the greatest interference suppression. It should be noted that the level of interference suppression depends on a large number of factors, including the combination of the configuration of adaptive compensators with the spatial arrangement of interference sources.

Что касается выявления наиболее эффективных АКП, то их следует определять по минимальной величине дисперсии мощности помех σ² в точке выходов АКП. Наиболее экономичные вычисления соответствуют следующему алгоритму:With regard to identifying the most effective automatic transmission, they should be determined by the minimum value of the interference power dispersion σ ² at the automatic transmission output point. The most economical calculations correspond to the following algorithm:

где x_ij - i-й отсчет выходного напряжения j-го АКП для j=0÷6 и i=0÷N-1.where x _ij - i-th reading of the output voltage of the j-th automatic transmission for j=0÷6 and i=0÷N-1.

N - максимальное число отсчетов выходных напряжений компенсаторовN - the maximum number of readings of the output voltages of the compensators

Очевидно, что для выявления наиболее эффективных АКП необходимо производить измерения величин x_ij в той же полосе частот, в которой производятся вычисления весовых коэффициентов.It is obvious that in order to identify the most effective ACP, it is necessary to measure x _ij values in the same frequency band in which the weight coefficients are calculated.

В чем заключается эффект режима функционирования нескольких АКП, с одним общим зональным лучом?What is the effect of the mode of operation of several automatic transmissions, with one common zonal beam?

Исследования качества зон обслуживания каждого из этих АКП показывает, что эти зоны характеризуются не только различными гарантированными значениями качества обслуживвания [6]. Различия этих зон имеют место также для расположения направлений связи с неудовлетворительными характеристиками. Таким образом, существует вероятность того, что для любого случайного направления связи у лучшего из нескольких АКП, функционирующих на общую зону обслуживания, характеристики линии связи будут удовлетворительными, по сравнению с вариантом одного АКП на зону. Понятие лучшего АКП в данном контексте используется в смысле большего значения отношения мощностей сигнал/помехи + шум, т.е. необходимо определить для каждого i значения 1 (номера АКП) при котором выполняется условие- max (P_si/P_j)₁, где P_si - мощность сигнала i-ой абонентской станции при функционировании 1-ого АКП, P_j - мощность помех и шумов на выходе 1-ого АКП.A study of the quality of the service areas of each of these ACPs shows that these areas are characterized not only by different guaranteed values of the quality of service [6]. Differences between these zones also take place for the location of communication directions with unsatisfactory characteristics. Thus, there is a possibility that for any random direction of communication, the best of several ACHs operating for a common service area will have satisfactory link performance compared to the option of one ACH per area. The concept of the best ACP in this context is used in the sense of a higher signal/interference power ratio + noise, i.e. it is necessary to determine for each i value 1 (automatic transmission number) under which the condition is met - max (P _si /P _j ) ₁ , where P _si is the signal power of the i-th subscriber station during the operation of the 1st automatic transmission, P _j is the interference power and noise at the output of the 1st automatic transmission.

Практическая реализация второго режима работы КАКП требует оперативного измерения для каждого АКП отношения мощностей сигнал/помеха и использования в каждый момент времени АКП, имеющего лучшее значение этого отношения. Что касается измерения мощности сигнала абонентских станций, то целесообразно это производить по синхрогруппе сигнального потока.The practical implementation of the second mode of operation of the KACH requires on-line measurement of the signal-to-interference power ratio for each AKP and the use of the AKP with the best value of this ratio at each moment of time. As for measuring the signal power of subscriber stations, it is advisable to do this using the sync group of the signal stream.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

На фиг. 2 показан принцип построения структур АКП. Опорный луч №1 является также компенсационным для АКП-2 и АКП-4In FIG. 2 shows the principle of constructing ACP structures. Reference beam No. 1 is also a compensation beam for AKP-2 and AKP-4

На фиг. 3 представлена упрощенная проекция лучей на Земную поверхность для этой антенны.In FIG. 3 shows a simplified projection of the rays onto the Earth's surface for this antenna.

На фиг. 4 приведен вариант распределения лучей МЛА по каждому из АКП, входящему в состав комплекса адаптивных компенсаторов помех. Номера лучей в верхних рамках - номера основных каналов, одновременно номера АКП комплекса. На фиг. 5 показано распределение проекций лучей МЛА на земную поверхность для конкретного расположения спутника-ретранслятора на ГСО и конкретной точки прицеливания МЛА (точка стояния космического аппарата 35° восточной долготы и точка прицеливания 57° северной широты и 37° восточной долготы).In FIG. Figure 4 shows a variant of the distribution of MLA beams for each of the automatic transmissions, which is part of the complex of adaptive noise cancellers. The numbers of the beams in the upper frames are the numbers of the main channels, at the same time the numbers of the automatic transmission of the complex. In FIG. Figure 5 shows the distribution of projections of MLA beams on the earth's surface for a specific location of the relay satellite on the GSO and a specific MLA aiming point (spacecraft stationing point 35° east longitude and aiming point 57° north latitude and 37° east longitude).

На фиг. 6 квадраты с цифрами обозначают приемное оборудование соответствующих лучей МЛА, квадраты с обозначениями весовых коэффициентов W - перемножители весовых коэффициентов на соответствующие смеси помех и шумов.In FIG. 6, the squares with numbers denote the receiving equipment of the corresponding MLA beams, the squares with the designations of the weight coefficients W are the multipliers of the weight coefficients by the corresponding mixtures of interference and noise.

Комплекс АКП позволяет реализовывать ряд функциональных возможностей по парированию негативного воздействия. Фиг. 4-6 поясняют режим функционирования КАКП для обеспечения помехозащищенностью зоны обслуживания, состоящей из проекций парциальных лучей (0-6).The AKP complex allows you to implement a number of functionalities to parry the negative impact. Fig. 4-6 explain the mode of operation of the KACH to ensure noise immunity of the service area, consisting of projections of partial beams (0-6).

Каждому зональному парциальному лучу ГЗА из группы 0-6 соответствует собственный АКП, который совместно с системой широкополосной связи (в виде сигналов абонентских станций (АС) с ППРЧ) обеспечивает зоне обслуживания комплексную систему помехозащиты.Each zonal partial beam of the GZA from the group 0-6 corresponds to its own automatic transmission, which, together with the broadband communication system (in the form of signals from subscriber stations (AS) with frequency hopping), provides the service area with an integrated anti-jamming system.

Следует заметить, что использование одних и тех же трактов для группы адаптивных компенсаторов помех приводит к взаимному влиянию между различными АКП, которое снижает эффективность потенциальных возможностей одиночных АКП в данном режиме в полной мере. Так при формировании выборочной корреляционной матрицы или вектора корреляции между выходами зональных и компенсационных лучей на входы корреляторов поступают не только традиционные смеси помех и шумов, с помощью которых и формируются весовые коэффициенты компенсаторов, но в этой смеси оказываются помехи и шумы, которые воздействуют на соседние зоны обслуживания. Особенно сильные негативные влияния на АКП оказывают смеси помех и шумов основных каналов соседних компенсаторов. Поэтому часть фильтрующих возможностей конкретного АКП должна использоваться для борьбы с «внутрисистемными» помехами. Эти эффекты проявляются при реализации зон, включающих максимально возможное число проекций парциальных лучей ГЗА на поверхность Земли.It should be noted that the use of the same paths for a group of adaptive noise cancellers leads to mutual influence between different automatic transmissions, which reduces the effectiveness of the potential capabilities of single automatic transmissions in this mode to the full extent. So, when forming a selective correlation matrix or a correlation vector between the outputs of zonal and compensation beams, the inputs of the correlators receive not only traditional mixtures of interference and noise, with the help of which the weight coefficients of the compensators are formed, but this mixture contains interference and noise that affect neighboring zones service. Particularly strong negative effects on the automatic transmission have a mixture of interference and noise of the main channels of neighboring compensators. Therefore, part of the filtering capabilities of a particular automatic transmission should be used to combat "intra-system" interference. These effects manifest themselves in the implementation of zones that include the maximum possible number of projections of partial GPA rays onto the Earth's surface.

Другим режимом является обеспечение повышенной помехозащищенности абонентских станций в одном - двух парциальных лучах в условиях ТВД. (фиг. 7) Этот режим характеризуется большим числом станций помех (СП) вероятного противника на относительно небольших пространственных площадях. Система КАКП предусматривает в этом случае возможность смены главных лучей компенсаторов.Another mode is to provide increased noise immunity of subscriber stations in one or two partial beams in theater conditions. (Fig. 7) This mode is characterized by a large number of jamming stations (SP) of a potential enemy in relatively small spatial areas. In this case, the KACP system provides for the possibility of changing the main beams of the compensators.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Приведены результаты моделирования работы комплексной системы помехозащиты для режима работы системы КАКП, включающей в себя три адаптивных компенсатора помех, обслуживающих земную поверхность, соответствующую проекции одного луча МЛА с шириной один градус по уровню половинной мощности. Исходные данные для моделирования рассчитаны с учетом использования ППРЧ в полосе 500 МГц, занимаемой шестью помехами, имеющими заградительный характер.The results of modeling the operation of an integrated noise protection system for the operating mode of the KACP system, which includes three adaptive noise cancellers serving the earth's surface, corresponding to the projection of one MLA beam with a width of one degree at half power level, are presented. The input data for the simulation are calculated taking into account the use of frequency hopping in the 500 MHz band, occupied by six barrage interference.

Исходные данные для моделирования:Initial data for modeling:

Отношение мощностей помех/сигнал =

не менее 50 дБ, отношение мощностей помех/шум = р_п/р_ш на входе ретранслятора 40 дБ.Interference power ratio/signal =

not less than 50 dB, the ratio of interference power/noise = p _p / p _w at the input of the repeater 40 dB.

Промоделированы структуры, приведенные в разделе 5.The structures presented in Section 5 are modeled.

Результаты моделирования по зонам обслуживания представлены на фиг. 8.The results of modeling by service areas are presented in Fig. eight.

Зоны обслуживания при функционировании а) - АКП-0 ÷ АКП-2, б) -АКП-0, в) - АКП-1, г) - АКП-2, «*» - работоспособное направление, «-» - неработоспособное направлениеService areas during operation

Координаты станций помех: широта/долгота (48/36, 49/36, 50/36, 51/36, 52/36, 52/37); гарантированные зоны приведены в долях относительно заданного прямоугольника. Из приведенного выше рисунка видно, что одновременное использование трех АКП (фиг. 8а) приводит к большему эффекту (большей зоне обслуживания), чем постоянное использование любого, но одного АКП. Практическая реализация второго режима работы КАКП требует оперативного измерения для каждого АКП отношения мощностей сигнал/помеха и использования в каждый момент времени АКП, имеющего лучшее значение этого отношения. Что касается измерения мощности сигнала абонентских станций, то целесообразно это производить по синхрогруппам сигнальных потоков.Interference station coordinates: latitude/longitude (48/36, 49/36, 50/36, 51/36, 52/36, 52/37); Guaranteed zones are given in fractions of a given rectangle. It can be seen from the figure above that the simultaneous use of three automatic transmissions (Fig. 8a) leads to a greater effect (larger service area) than the constant use of any but one automatic transmission. The practical implementation of the second mode of operation of the KACH requires on-line measurement of the signal-to-interference power ratio for each AKP and the use of the AKP with the best value of this ratio at each moment of time. As for measuring the signal power of subscriber stations, it is advisable to do this by synchrogroups of signal streams.

Claims

A method for adaptive group interference compensation to a real-time multiple access satellite communication relay with a hybrid reflector antenna (HDA) with a 19-beam array of horn feeds located at the nodes of a hexagonal grid, with a receiving module installed after each feed with convolution and filtering of signals with frequency hopping and with analog-to-digital converters (ADC) at the output of the receiving modules of the main and compensation channels, in the sampling and processing of samples of digital complex signals of the main and compensation channels to make it possible to change the structure of each adaptive interference canceller (ACC) in such a way that some of they replaced the main beam with one of the compensation channels for the operation of several ACPs in the interests of the same partial zone, in which N earth stations with increased noise protection can be served, distributed over K ACP in such a way that ie the direction of communication (1≤i ≤N) was processed by the j-th automatic transmission (1≤j≤К) under the condition of the maximum ratio of the signal power of the synchrogroup of the i-th communication direction to the total noise dispersion at the output of the j-th automatic transmission.