EP1303069A1 - Method and system for the generation of jamming signals - Google Patents

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EP1303069A1
EP1303069A1 EP02292481A EP02292481A EP1303069A1 EP 1303069 A1 EP1303069 A1 EP 1303069A1 EP 02292481 A EP02292481 A EP 02292481A EP 02292481 A EP02292481 A EP 02292481A EP 1303069 A1 EP1303069 A1 EP 1303069A1
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EP
European Patent Office
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station
frequency
signal
evf
jammer
Prior art date
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EP02292481A
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German (de)
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EP1303069B1 (fr
EP1303069A9 (fr
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Daniel Thales Intellectuel Property Brunet
Frédéric Thales Intellectuel Property Garreau
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Thales SA
Original Assignee
Thales SA
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Publication of EP1303069A9 publication Critical patent/EP1303069A9/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04K—SECRET COMMUNICATION; JAMMING OF COMMUNICATION
    • H04K3/00—Jamming of communication; Counter-measures
    • H04K3/20—Countermeasures against jamming
    • H04K3/28—Countermeasures against jamming with jamming and anti-jamming mechanisms both included in a same device or system, e.g. wherein anti-jamming includes prevention of undesired self-jamming resulting from jamming
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04K—SECRET COMMUNICATION; JAMMING OF COMMUNICATION
    • H04K3/00—Jamming of communication; Counter-measures
    • H04K3/20—Countermeasures against jamming
    • H04K3/22—Countermeasures against jamming including jamming detection and monitoring
    • H04K3/224—Countermeasures against jamming including jamming detection and monitoring with countermeasures at transmission and/or reception of the jammed signal, e.g. stopping operation of transmitter or receiver, nulling or enhancing transmitted power in direction of or at frequency of jammer
    • H04K3/226—Selection of non-jammed channel for communication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04K—SECRET COMMUNICATION; JAMMING OF COMMUNICATION
    • H04K3/00—Jamming of communication; Counter-measures
    • H04K3/40—Jamming having variable characteristics
    • H04K3/42—Jamming having variable characteristics characterized by the control of the jamming frequency or wavelength
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04K—SECRET COMMUNICATION; JAMMING OF COMMUNICATION
    • H04K2203/00—Jamming of communication; Countermeasures
    • H04K2203/30—Jamming or countermeasure characterized by the infrastructure components
    • H04K2203/34—Jamming or countermeasure characterized by the infrastructure components involving multiple cooperating jammers

Definitions

  • the invention relates to the field of communications where certain posts must be in connection with posts known as “friends” and be inaccessible for posts called “enemies”.
  • the prior art discloses various methods and devices of interfering signal generation, designed to effectively combat fast frequency evasion stations or EVFs (in English terms) Hopping Frequency), for example, greater than 100 jumps per second, while providing protected sub-bands for communications say "friends".
  • Subband generation allows more focus the scrambling signal and gain in efficiency.
  • Figures 1 and 2 show the generation of a signal according to the art and Figures 3 and 4 an example of an architecture of a system.
  • FIG. 1 shows a scrambling signal in a diagram, frequency, f, abscissa axis - amplitude, A, (energy emitted in a frequency band), ordinate axis.
  • This signal is broadband and includes scrambled frequency ranges, F B , said useful subbands, non-scrambled ranges, F NB , said protected subbands, which separate the useful subbands.
  • This scrambling signal can be summarized as a sum of lines in the subbands to be scrambled as shown in Figure 2.
  • FIG. 3 shows an example of an existing architecture according to the prior art of a CHIRP card adapted to generate a scrambling signal.
  • the scrambling signal is digitally generated by a DSP processor (Digital Signal Processing) and is stored in a "RAM burst". This memory can contain a maximum of 10 different interfering signals.
  • DSP processor Digital Signal Processing
  • RAM burst This memory can contain a maximum of 10 different interfering signals.
  • one of the ten scrambling waveforms stored in the RAM burst is read in loop and the samples are sent by the NAC to a scrambling signal transmission set (no represented for the sake of clarity).
  • the DSP can not access RAM burst memory. Conversely, when the DSP accesses this memory, no scrambling signal can be generated.
  • FIG. 4 represents the block diagram of a system corresponding to the map of FIG. 3 comprising an EVF station 1 equipped with an antenna 2, the station is connected to a device 3 or jammer to which it provides the frequency law.
  • the jammer is provided with a chirp card 4 adapted to generate a low power interference signal Sb, for example, which is transmitted to a power amplifier 5 in order to produce a high power interference signal S B at the antenna 7.
  • the chirp card 4 is connected to the EVF station via a control BUS of the amplifier and radio protections and a decoupling device 6 whose particular function is to isolate the antenna 2 , radio protection for the EVF station.
  • the subject of the present invention relates in particular to a system where the jammer is synchronized with a friendly station, temporally and / or frequencially.
  • Another object is to provide a system with a capacity of memory more important for the frequency laws used than the one systems of the prior art.
  • the subject of the invention relates to a device making it possible to generate interference signals, said device comprising at least one jammer adapted to generate one or more jamming signals, several stations EVF communicating with each other within the same network characterized by the jammer is connected with at least one "friend" EVF station and the jammer is distinct from said station.
  • the "friend” station is for example synchronized in frequency and / or in time with the jammer.
  • the device is for example equipped with a protective device radio located between the EVF station and its antenna and connected to the jammer.
  • it includes appropriate means for determining the interference signals to protected band.
  • Figure 5 considers a distribution with 3 EVF positions in the same network, that is to say in a set constituted by several sub-bands frequency and several encryption keys, this being known from the skilled person.
  • 3 posts one is considered to be the master of the network, the post N ° 1, the others are considered as slaves, the Post No. 2 and Post No. 3.
  • the master position serves as a time reference for all slave posts and plays a major role in the operation of the cooperative interference object of the present invention.
  • the master station When initializing the network, the master station issues a particular sequence in order to synchronize in frequency and time, the slave stations. After synchronization, the positions are capable of communicate between them.
  • FIG. 5 represents different sequences Fi, (F 1 , .... F 9 , ..) transmitted by the master station N ° 1 and by the slave stations N ° 2 and N ° 3 in a reception state, which is synchronize respectively on the sequences F 4 and F 5 .
  • the 3 stations are synchronized, in time and in frequency and have the possibility of communicating with each other.
  • each position of the network will pass into a slower jump law because the accuracy of the internal clock of the posts does not allow to keep a synchronization precise time if the master does not emit from time to time.
  • Each post of the network will keep its own time base that drifts slowly through report to the time base of the master position.
  • Figure 6 shows the desynchronization of an EVF network, a issue of the post No. 3 and a program of the master position allowing the resynchronization of the set, which appears as a parameter important in the cooperative scrambling phase. Indeed, it is the post master of the network connected to the jammer that gives the absolute time base. At the system level, the jammer will have to make stops of scrambling and force the master station to transmit to re-synchronize the network.
  • the time diagrams in this figure 6 represent, from the top down to the figure and for each post, the law of internal jump to the post, the law of slow jump in "listens" for the resynchronization, the emission-reception of the post.
  • the references t 1-2 and t 1-3 correspond respectively to the advance time of station 2 on the master and station 3 on the master.
  • the point T 1-2 corresponds to the time registration of items No. 1 and No. 2 on the basis of time of item No. 3, only during the transmission phase of item No. 3.
  • the positions N ° 1 and N ° 2 resynchronize their time base on the time base of the master position.
  • Figure 7 shows the interaction at system level between the jammer and the station EVF master of the network to protect.
  • Time axes are the temporal sequences for the control of the EVF master station, for the control of the antenna protection of the EVF station, and the lower axis for jamming.
  • the operator selects, for example, the beginning of the cooperative scrambling, P 1 , then the scrambler operating software performs the start of synchronization of the EVF network, P 2 , P 3 corresponds to the maintenance of the master station in transmission to maintain the law of fast jump (the station emits "in the vacuum” since during the jamming it is disconnected from the antenna and put in charge), a new sync law is launched, P 4 , and the jamming is stopped for example by the operator at the end of the period P 5 .
  • the antenna is in an indifferent state, A 1 , there is then transmission on the antenna, A 2 , A 3 then corresponds to the scrambling phase with an emission put on charge, A 4 a transmission period on antenna, A 5 to a new scrambling phase corresponding for example to a new synchro launched and A 6 return to an indifferent state of the antenna, after the stop scrambling initiated by the operator.
  • the scrambling sequences B 1 , B 2 correspond, for example, to the calculation periods of the CHIRP and to a cooperative synchronization, B 3 to the cooperative scrambling, B 4 to the cooperative synchronization, B 5 to a new cooperative scrambling period.
  • the cooperative scramble period is the time maximum allowed between two resynchronization plans of the EVF network. This time depends on the stability of the clock of the stations used, the time it takes two positions to get out of sync half a step. Beyond that, the The method considers that the signal is completely scrambled.
  • the EVF station "emits" in a vacuum since during jamming it is disconnected from the antenna and put on charge.
  • Co-operative interference corresponds to the maximum allowed time between two phases of resynchronization of the EVF network. This time depends on the stability of the clock used, which is the time it takes for two positions to desynchronize by half a step. Beyond, the signal is considered as being completely scrambled.
  • the principle of the device object of the invention or "cooperative chirp" is to be able to communicate a "friend" EVF station in the middle of the scrambling signal. To do this, it is necessary to transmit to the scrambler the frequency hopping law of the network to be protected in order to generate a protected subband during the duration of a plateau.
  • FIG. 8 represents in a time-frequency diagram the co-operative scrambling principle which is applicable for example in the deployment of a projected force.
  • T- stage parameters are considered which correspond to the duration of a transmission stage at a given frequency and T inter to the duration of the GAP separating two stages.
  • the station EVF friend emits in a protected subband F 1 , F 2 , F 3 , F 4 .
  • the frequency corresponds to F 1 .
  • the chirp will determine, by fetching in the memory (SRMAN or burst RAM) the frequency to be protected for the next level, for the second level the frequency F 2 .
  • the method according to the invention makes it possible to obtain the synchronization between the unit EVF ami and the jammer, in particular so that there is a correspondence between the transmission duration of the jamming signal and the transmission duration of the station EVF.
  • the diagram in the upper part of FIG. 8 shows the distinction of the signals S ami and the interference signals S B.
  • the diagram in the lower part of FIG. 8 shows the superposition of the emitted signals S enemy by an enemy station and the interference signals S B.
  • the enemy enemy emission sub-bands F overlap at least the interference signal transmission subbands F B , in frequency and in time.
  • the so-called "enemy” EVF network is neither synchronized temporally nor frequently with the FVO network friend, it remains scrambled.
  • the set of waveforms is for example obtained by a calculation prior to the operation of the device and stored in a database of data.
  • FIG. 9 gives an exemplary embodiment of a device according to the invention comprising a cooperative chirp. Elements identical to those of Figure 4 have the same references.
  • the device comprises an EVF station 1 equipped with an antenna 2.
  • the EVF station is in connection with a jammer 3 provided with a cooperative chirp card 4 whose particular function is to generate a low-power interference signal Sb, data from FIG. control D to the EVF station and the radio protection 8 arranged between the antenna 2 and the EVF station.
  • the chirp card receives from the EVF station the information I sync for synchronization in frequency and time.
  • the low power interference signal Sb is transmitted to a power amplifier 5 in order to produce the interference signal S B of sufficient power at the jammer antenna 7.
  • the device comprises suitable means, such as a processor, to calculate the protected subband interference signals.
  • suitable means such as a processor, to calculate the protected subband interference signals.
  • the operator After an interception (reception) phase, the operator identifies the bands of frequencies used by friendly and enemy EVF sets. He can thus using the scrambler's operating software program the terminals of EVF bands to scramble, then eventually the terminals of the bands of frequencies to be protected; then he activates the Cooperative Chirp mode (scrambling): the chirp module calculates the threats, or waveforms interference to be transmitted according to the bands to be scrambled and the frequencies to be protect.
  • the frequency information is for example constituted of a train of bits sent by the EVF station representative of the frequency hopping n + 1.
  • FIG. 10 An example of hardware architecture of the CHIRP card is given in Figure 10. It includes in addition to the elements given in Figure 3 a SRAM in particular to memorize a number of curves different, for example up to 78 curves, in addition to the 10 curves stored in the RAM burst. It also includes an interface of communication including the function of connecting an EVF friend to the chirp card, to ensure the time synchronization and frequency between the two.
  • the scrambling signal is digitally generated by the DSP processor, and is stored in the 'RAM burst'.
  • This memory can contain a maximum of 10 different interference signals.
  • no jamming signal can be generated.
  • one of the 10 scrambling waveforms stored in the burst RAM is read in a loop, and the samples are sent to the DAC. during this scrambling phase, the DSP can not access burst memory RAM.
  • the demultiplexer generates a signal at 250 MHz because the memory is only 125 MHz.
  • CNA output converts signals digital to analog (10 bits in this example). Flash EPROM allows to store the program.
  • the program in this 'ROM' will be loaded into the DSP.
  • the role of the EPLD is essentially the one controller, and memory management (read / write permission in the BURST RAM). So during the scrambling phase, the DSP can compute other waveforms that will be stored in the SRAM, the latter having a much higher capacity, 512 kmots of 32 bits. At a change of frequency to be protected, only a data transfer precalculated will take place. Threats with adequate protections will be transmitted during a scrambling stop in the Burst RAM.
  • the interface between the EVF and the cooperative CHIRP is for example in the form of a serial link between the CHIRP module of the jammer exciter receiver and the auxiliary output of the EVF station.
  • this output serves, for example, to transmit the frequency information to a complementary amplifier. This allows in particular to adapt the input of the chirp module to different logical levels frequency information.
  • the synchronization parameters pass through the circuit chirp interface.
  • the transmission / reception command is managed by the module excitatory receiver operation (logic buried in real time by example). This operating module also generates the signals of control of the amplifier and radio protections.
  • the waveform can be generated by different methods.
  • the FIG. 12 represents an example of an algorithm for generating a shape wave.
  • the transmitted signal S 1 is a temporal signal with a duration of 40 ⁇ s, ie approximately 20,000 samples for a sampling frequency of 250 MHz.
  • This signal represents a jump voltage ramp, which is transmitted to the input of a frequency modulator 10.
  • the signal obtained is a time signal (spectrum 1) with a duration of 40 ⁇ s which represents the scrambling signal 5, before the corrections making it possible to obtain higher frequency protections.
  • the signal is transmitted to an FFT, 11, producing a complex frequency signal, 20,000 samples, represented for example in the form of amplitude / phase pairs. This signal represents the scrambling signal before corrections.
  • the signal after correction by means of an appropriate device, 12 corresponds for example to a complex frequency signal of 20,000 samples, for example represented in the form of a pair Amplitude / Phase (spectrum 2).
  • This signal represents the corrected interference signal that is transmitted to an IFFT device (inverse Fourier Transform) in order to obtain the final scrambling signal of 20,000 samples.
  • Figure 13 corresponds to a spectral zoom of the waveform of interference.
  • FIG. 13 in the protective strip, there is a suppression of the F1 + 2000 kHz interference line, in the diagram represented in the upper part.
  • the resulting hole follows the EVF position and we note an evolution in time (represented by the two diagrams located in the lower part of this figure) of the hole that corresponds respectively to the suppression of the interference line F1 + 350 kHz and F1 + 850 kHz.
  • the different lines represented on this figure are spaced at 25 kHz.
  • the principle used is to identify all the possibilities of threat or as many as possible and store them in the SRAM. Knowing these parameters there will only be a switch from a threat to the other.
  • the chirp module performs these calculations.
  • the size of SRAM sizes the total number of threats that one is afraid to pre-calculate.
  • the dynamics in the protections is imposed by the amplification system and imposes a minimum width of hole.
  • the scrambling efficiency is imposed by the amplification system and imposes a minimum width of hole. The scrambling efficiency will be maximum for a protection or hole of minimum width in the signal of interference.
  • Figure 15 shows different waveforms in a amplitude-frequency diagram and their evolution over time.
  • Tables 1 and 2 were obtained for a module chirp with 512K SRAM per 32-bit words.
  • the NAC being on 10 bits, it is possible to optimize data by putting 3 samples word.
  • Threat threat of 12.5 KHz requires 20,000 samples, SRAM can store up to 78 threats.
  • Table 1 gives the calculation time for a threat. KHz channelization For a single subband (ms) For 20 sub-bands (ms) 50 51 52 25 103 104 12.5 210 211
  • the waiting time is 16 seconds.
  • Table 2 gives the distribution of protections according to the width of the threat and assuming the two sub-bands protected by curve.

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Abstract

Dispositif et procédé permettant de générer des signaux de brouillage comportant au moins un brouilleur adapté à générer au moins un signal de brouillage, plusieurs postes communiquant entre eux au sein d'un même réseau, le brouilleur étant en liaison avec au moins un poste EVF dit « ami ».

Description

L'invention concerne le domaine des communications où certains postes doivent se trouver en liaison avec des postes dits « amis » et être inaccessibles pour des postes dits « ennemis ».
L'art antérieur divulgue différents procédés et dispositifs de génération d'un signal de brouillage, conçus pour lutter efficacement contre les postes à évasion de fréquence rapides ou EVF (en termes anglo-saxon de Hopping Frequency), par exemple, supérieur à 100 sauts par seconde, tout en aménageant des sous bandes protégées pour les communications dites « amies ». La génération de sous-bandes permet de plus de concentrer le signal de brouillage et de gagner en efficacité.
Les figures 1 et 2 représentent la génération d'un signal selon l'art antérieur et les figures 3 et 4 un exemple d'une architecture d'un système.
Sur la figure 1 est représenté un signal de brouillage dans un diagramme, fréquence, f, axe des abscisses - amplitude, A, (énergie émise dans une bande de fréquence), axe des ordonnées. Ce signal est à large bande et comporte des plages fréquentielles brouillées, FB, dites sous-bandes utiles, des plages non-brouillées, FNB, dites sous-bandes protégées, qui séparent les sous-bandes utiles. Ce signal de brouillage peut se résumer à une somme de raies dans les sous-bandes à brouiller comme le représente la figure 2.
La figure 3 schématise un exemple d'architecture existante selon l'art antérieur d'une carte CHIRP adaptée à générer un signal de brouillage. Le signal de brouillage est généré numériquement par un processeur DSP (Digital Signal Processing) et est stocké dans une « burst RAM ». Cette mémoire peut contenir au maximum 10 signaux de brouillage différents. Pendant les phases de brouillage, une des dix formes d'onde de brouillage stockée dans la burst RAM est lue en boucle et les échantillons sont envoyés par le CNA vers un ensemble d'émission de signal de brouillage (non représenté pour des raisons de clarté). Pendant cette phase de brouillage, le DSP ne peut avoir accès à la mémoire burst RAM. Réciproquement, lorsque le DSP accède à cette mémoire, aucun signal de brouillage ne peut être généré.
La figure 4 représente le synoptique d'un système correspondant à la carte de la figure 3 comportant un poste EVF 1 équipé d'une antenne 2, le poste est en liaison avec un dispositif 3 ou brouilleur auquel il fournit la loi de fréquence. Le brouilleur est pourvu d'une carte chirp 4 adaptée à générer un signal de brouillage Sb de faible puissance par exemple qui est transmis à un amplificateur de puissance 5 afin de produire un signal de brouillage SB de forte puissance au niveau de l'antenne 7. La carte chirp 4 est en liaison avec le poste EVF par l'intermédiaire d'un BUS de contrôle de l'amplificateur et des protections radio et d'un dispositif de découplage 6 ayant notamment pour fonction d'isoler l'antenne 2, protection radio pour le poste EVF.
Les dispositifs et méthodes proposés dans l'art antérieur présentent toutefois comme inconvénients de brouiller également les signaux EVF amis.
L'objet de la présente invention concerne notamment un système où le brouilleur est synchronisé avec un poste ami, temporellement et/ou fréquentiellement.
Un autre objet est de fournir un système offrant une capacité de mémorisation plus importante pour les lois de fréquence utilisées que celle des systèmes de l'art antérieur.
L'objet de l'invention concerne un dispositif permettant de générer des signaux de brouillage, ledit dispositif comportant au moins un brouilleur adapté à générer un ou plusieurs signaux de brouillage, plusieurs postes EVF communiquant entre eux au sein d'un même réseau caractérisé en ce que le brouilleur est en liaison avec au moins un poste EVF dit « ami » et le brouilleur est distinct dudit poste.
Le poste « ami » est par exemple synchronisé en fréquence et/ou en temps avec le brouilleur.
Le dispositif est par exemple équipé d'un dispositif de protection radio disposé entre le poste EVF et son antenne et relié au brouilleur.
Il comporte par exemple des moyens adaptés pour déterminer les signaux de brouillage à sous bande protégée.
L'invention concerne aussi un procédé permettant de générer des signaux de brouillage dans le but de protéger des communications amies de type EVF échangées entre plusieurs postes EVF, caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes :
  • a) émettre un signal de synchronisation entre les postes amis,
  • b) pendant une durée palier Tinter, émettre une information émission-réception du poste ami relié d'un dispositif distinct de brouillage afin de synchroniser les émissions du signal de brouillage et du système de synchronisation,
  • c) sélectionner parmi un ensemble de formes d'onde, la forme d'onde correspondant à la fréquence Fi à protéger,
  • d) émettre un signal de brouillage protégeant la fréquence Fi (à l'aide du poste relié au brouilleur) pendant une durée palier Tpalier,
  • e) simultanément à l'étape d) sélectionner la forme d'onde correspondant à la fréquence Fi+1 à protéger.
    • L'invention présente notamment les avantages suivants :
    • le type de brouillage coopératif permet de protéger et de dissimuler une communication dite amie de type EVF au milieu d'un signal de brouillage très large bande.
    • un nombre plus important de lois de fréquence peut être mémorisé.
    La présente invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaítront à la lecture de la description donnée à titre illustratif et nullement limitatif et des figures s'y rapportant qui représentent :
    • Les figures 1 et 2 des signaux de brouillage habituellement générés,
    • Les figures 3 et 4 un exemple d'architecture hardware et un schéma bloc d'un système selon l'art antérieur,
    • Les figures 5 et 6 des séquences de fonctionnement d'un système EVF,
    • La figure 7 un synoptique d'interaction au niveau système entre le poste à protéger et le dispositif de génération de signal,
    • La figure 8 le principe mis en oeuvre par le procédé selon l'invention,
    • Les figures 9 et 10 un exemple de réalisation matériel du dispositif selon l'invention,
    • La figure 11 un synoptique du fonctionnement du dispositif selon l'invention,
    • La figure 12 un exemple d'algorithme d'émission d'un signal de brouillage,
    • Les figures 13, 14 et 15 différentes formes d'onde.
    Avant d'expliciter les particularités du dispositif et du procédé de brouillage coopératif selon l'invention, la description rappelle tout d'abord certaines contraintes de fonctionnement des postes EVF utilisés.
    Dans le cadre d'un exemple donné à titre illustratif et nullement limitatif, la figure 5 considère une répartition avec 3 postes EVF dans le même réseau, c'est-à-dire dans un ensemble constitué par plusieurs sous-bandes de fréquences et plusieurs clés de chiffrement, ceci étant connu de l'Homme du métier. Sur ces 3 postes, l'un est considéré comme maítre du réseau, le poste N°1, les autres sont considérés comme des esclaves, le poste N°2 et le poste N°3. Le poste maítre sert de référence temporelle pour tous les postes esclaves et joue de fait un rôle majeur dans le fonctionnement du brouillage coopératif, objet de la présente invention.
    Lors de l'initialisation du réseau, le poste maítre émet une séquence particulière afin de synchroniser en fréquence et en temps, les postes esclaves. Après synchronisation, les postes sont capables de communiquer entre eux.
    La figure 5 représente différentes séquences Fi, (F1,....F9,..) émises par le poste maítre N°1 et par les postes esclaves N°2 et N°3 dans un état de réception, qui se synchronisent respectivement sur les séquences F4 et F5. A partir de la séquence F8, par exemple, les 3 postes sont synchronisés, en temps et en fréquence et ont la possibilité de communiquer les uns avec les autres.
    Si aucun poste n'émet au bout d'un certain temps, chaque poste du réseau va passer dans une loi de saut plus lente car la précision de l'horloge interne des postes ne permet pas de conserver une synchronisation temporelle précise si le maítre n'émet pas de temps en temps. Chaque poste du réseau va conserver sa propre base de temps qui dérive lentement par rapport à la base de temps du poste maítre.
    La figure 6 montre la désynchronisation d'un réseau EVF, une émission du poste N°3 et une émission du poste maítre permettant la resynchronisation de l'ensemble, qui apparaít comme un paramètre important dans la phase de brouillage coopératif. En effet, c'est le poste maítre du réseau connecté au brouilleur qui donne la base de temps absolu. Au niveau système, le brouilleur devra donc effectuer des arrêts de brouillage et forcer le poste maítre à émettre pour re-synchroniser le réseau.
    Les diagrammes temporels de cette figure 6 représentent, du haut vers le bas de la figure et pour chaque poste, la loi de saut interne au poste, la loi de saut lente en « écoute » pour la resynchronisation, l'émission-réception du poste.
    Les références t1-2 et t1-3 correspondent respectivement au temps d'avance du poste 2 sur le maítre et du poste 3 sur le maítre.
    Le point T1-2 correspond au recalage temporel des postes N°1 et N°2 sur la base de temps du poste N°3, uniquement pendant la phase d'émission du poste N°3.
    Sur l'émission Em du poste maítre, les postes N°1 et N°2 resynchronisent leur base de temps sur la base de temps du poste maítre.
    Cette figure montre clairement que, si le réseau est dans un état désynchronisé, le poste N° 3 aura ses paliers totalement brouillés et le poste N° 2 aura ses paliers EVF brouillés en partie.
    La figure 7 montre l'interaction au niveau système entre le brouilleur et le poste EVF maítre du réseau à protéger. Les axes temporels supérieurs correspondent aux séquences temporelles pour le contrôle du poste EVF maítre, pour le contrôle de la protection antenne du poste EVF, et l'axe inférieur pour le brouillage.
    Séquences dans le temps
    Les séquences temporelles s'enchaínent selon les schémas suivants :
    Au niveau du contrôle du poste EVF
    L'opérateur sélectionne par exemple le début du brouillage coopératif, P1, puis le logiciel d'exploitation du brouilleur réalise le début de synchronisation du réseau EVF, P2, P3 correspond au maintien du poste maítre en émission pour conserver la loi de saut rapide (le poste émet « dans le vide » puisque pendant le brouillage il est déconnecté de l'antenne et mis en charge), une nouvelle loi de synchro est lancée, P4, et le brouillage est arrêté par exemple par l'opérateur à la fin de la période P5.
    Contrôle de la protection antenne du poste EVF
    L'antenne se trouve dans un état indifférent, A1, il y a ensuite émission sur l'antenne, A2, A3 correspond ensuite à la phase de brouillage avec une émission mis sur charge, A4 une période d'émission sur antenne, A5 à une nouvelle phase de brouillage correspondant par exemple à une nouvelle synchro lancée et A6 au retour dans un état indifférent de l'antenne, après l'arrêt de brouillage lancé par l'opérateur.
    Brouillage
    Les séquences de brouillage B1, B2 correspondent par exemple aux périodes de calcul du CHIRP et à une synchronisation coopérative, B3 au brouillage coopératif, B4 à la synchronisation coopérative, B5 à une nouvelle période de brouillage coopératif.
    La période de brouillage coopératif correspond au temps maximum autorisé entre deux plans de resynchronisation du réseau EVF. Ce temps dépend de la stabilité de l'horloge des postes utilisés, soit le temps qu'il faut à deux postes pour se désynchroniser d'un demi-pallier. Au-delà, le procédé considère que le signal est complètement brouillé.
    Le fonctionnement des différentes séquences est mis en oeuvre par exemple de la manière décrite ci-après :
    • Avant l'instant Ts (début de synchronisation), l'antenne est dans un état indifférent, A1, et le brouillage dans une phase, B1, de calcul du chirp, i.e, déterminer la loi de fréquence qui va être appliquée.
    • A l'instant Ts, il y a émission sur l'antenne du signal pendant un intervalle de temps B2 correspondant à la synchronisation coopérative du brouillage,
    • A la fin de la période de synchronisation qui correspond sur la figure à la fin de l'intervalle de temps Tm, la phase de brouillage commence, et se traduit par le maintien du poste maítre en émission pour conserver la loi de saut rapide et brouillage coopératif, P3, l'émission de l'antenne sur charge, A3.
    Le poste EVF « émet » dans le vide puisque pendant le brouillage il est déconnecté de l'antenne et mis sur charge. Le brouillage coopératif correspond au temps maximum autorisé entre deux phases de resynchronisation du réseau EVF. Ce temps dépend de la stabilité de l'horloge des postes utilisés, soit le temps qu'il faut à deux postes pour se désynchroniser d'un demi palier. Au-delà, le signal est considéré comme étant complètement brouillé.
    Puis à un nouvel instant TS2, une nouvelle synchro est lancée par le logiciel de haut niveau.
    Le principe du dispositif objet de l'invention ou « chirp coopératif », est de pouvoir faire communiquer un poste EVF dit « ami » au milieu du signal de brouillage. Pour ce faire, il est nécessaire de transmettre au brouilleur la loi de saut de fréquence du réseau à protéger afin de générer une sous bande protégée pendant la durée d'un palier. Un poste à N sauts par seconde est représenté par la durée du palier Tpalier et la durée du GAP Tinter et N=[1/(Tpalier + Tinter)].
    La figure 8 représente dans un diagramme temps-fréquence, le principe du brouillage coopératif qui est applicable par exemple en phase de déploiement d'une force projetée.
    On considère deux paramètres Tpalier qui correspond à la durée d'un palier d'émission à une fréquence donnée et Tinter à la durée du GAP séparant deux paliers.
    Pendant la durée Tpalier, le poste EVF ami émet dans une sous-bande protégée F1, F2, F3, F4. Par exemple pour le premier palier la fréquence correspond à F1. Au cours de la durée interpalier, Tinter, le chirp va déterminer, en allant chercher dans la mémoire (SRMAN ou burst RAM) la fréquence à protéger pour le palier suivant, pour le deuxième palier la fréquence F2. Le procédé selon l'invention permet d'obtenir la synchronisation entre le poste EVF ami et le brouilleur afin notamment qu'il y ait correspondance entre la durée d'émission du signal de brouillage et la durée d'émission du poste EVF. Le diagramme de la partie supérieure de la figure 8 traduit la distinction des signaux Sami et les signaux de brouillage SB.
    Le diagramme de la partie inférieure de la figure 8 montre la superposition des signaux émis Sennemi par un poste ennemi et les signaux de brouillage SB. Les différentes sous-bandes Fennemi, d'émission ennemie, chevauchent au moins les sous-bandes FB d'émission du signal de brouillage, en fréquence et dans le temps. Le réseau EVF dit « ennemi » n'étant synchronisé ni temporellement ni fréquentiellement avec le réseau EVF ami, il reste brouillé.
    En résumé, le procédé selon l'invention comporte par exemple les étapes suivantes :
  • a) émettre un signal de synchronisation entre les postes amis,
  • b) pendant une durée palier Tinter, émettre une information émission-réception du poste ami relié au dispositif de brouillage afin de synchroniser les émissions du signal de brouillage et du système de synchronisation,
  • c) sélectionner parmi un ensemble de formes d'ondes, la forme d'onde correspondant à la fréquence Fi à protéger,
  • d) émettre un signal de brouillage protégeant la fréquence Fi (à l'aide du poste relié au brouilleur) pendant une durée palier Tpalier,
  • e) simultanément sélectionner la forme d'onde correspondant à la fréquence Fi+1 à protéger.
    • L'ensemble des formes d'onde est par exemple obtenu par un calcul préalable au fonctionnement du dispositif et stocké dans une base de données.
    La figure 9 donne un exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention comportant un chirp coopératif. Les éléments identiques à ceux de la figure 4 portent les mêmes références.
    Le dispositif comporte un poste EVF 1 équipé d'une antenne 2. Le poste EVF est en liaison avec un brouilleur 3 pourvu d'une carte chirp coopératif 4 ayant notamment pour fonction de générer un signal de brouillage de faible puissance Sb, des données de contrôle D vers le poste EVF et la protection radio 8 disposée entre l'antenne 2 et le poste EVF. La carte chirp reçoit du poste EVF les informations Isync pour la synchronisation en fréquence et dans le temps. Comme il a été indiqué à la figure 3, le signal de brouillage Sb faible puissance est transmis à un amplificateur de puissance 5 afin de produire le signal SB de brouillage de puissance suffisante à l'antenne 7 du brouilleur.
    Le dispositif comporte des moyens adaptés, tels qu'un processeur, pour calculer les signaux de brouillage à sous-bande protégée. Après une phase d'interception (réception), l'opérateur identifie les bandes de fréquences utilisées par les postes EVF amis et ennemis. Il peut ainsi à l'aide du logiciel d'exploitation du brouilleur programmer les bornes des bandes EVF à brouiller, puis éventuellement les bornes des bandes de fréquences à protéger; ensuite, il active le mode Chirp coopératif (brouillage) : le module chirp calcule les menaces, ou formes d'onde de brouillage à émettre en fonction des bandes à brouiller et des fréquences à protéger.
    L'information de fréquences est par exemple constituée d'un train de bits envoyé par le poste EVF représentatif du saut de fréquence n+1. On dispose aussi d'un signal « horloge », d'un signal « enveloppe du train binaire » et d'un signal "enveloppe EVF" qui est représentatif des phases émission -réception du poste EVF.
    Un exemple d'architecture matérielle de la carte CHIRP est donné à la figure 10. Elle comporte en plus des éléments donnés à la figure 3 une SRAM permettant notamment de mémoriser un nombre de courbes différentes, par exemple jusqu'à 78 courbes, en plus des 10 courbes mémorisées dans la burst RAM. Elle comporte de plus une interface de communication ayant notamment pour fonction de raccorder un poste EVF ami à la carte chirp, afin d'assurer la synchronisation temporelle et fréquentielle entre les deux.
    Le fonctionnement d'une telle carte est par exemple le suivant. Le signal de brouillage est généré numériquement par le processeur DSP, et est stocké dans la 'burst RAM'. Cette mémoire peut contenir au maximum 10 signaux de brouillage différents. Quand le DSP accède à cette mémoire, aucun signal de brouillage ne peut être généré. Pendant les phases de brouillage, une des 10 formes d'onde de brouillage stockées dans la burst RAM est lu en boucle, et les échantillons sont envoyés vers le CNA. Pendant cette phase de brouillage, le DSP ne peut avoir accès à la mémoire burst RAM. Le démultiplexeur permet de générer un signal à 250 MHz, car le débit de la mémoire n'est que de 125 MHz. Un CNA en sortie convertit les signaux numérique en analogique (10 bits dans cet exemple ). La Flash EPROM permet de stocker le programme. A l'initialisation, le programme dans cette 'ROM' sera chargé dans le DSP. Le rôle des EPLD est essentiellement celui de contrôleur, et de gestion mémoire ( autorisation de lecture / écriture dans la BURST RAM ). Ainsi pendant la phase de brouillage, le DSP peut calculer d'autres formes d'onde qui seront stockées dans la SRAM, cette dernière ayant une capacité beaucoup plus élevée, 512 kmots de 32 bits. Lors d'un changement de fréquence à protéger, seul un transfert des données précalculées aura lieu. Les menaces avec les protections adéquates seront transmises pendant un arrêt brouillage dans la Burst RAM.
    L'interface entre le poste EVF et le CHIRP coopératif se présente par exemple sous la forme d'une liaison série entre le module CHIRP du récepteur exciteur du brouilleur et la sortie auxiliaire du poste EVF. Dans certaines applications, cette sortie sert, par exemple, à transmettre les informations de fréquences à un amplificateur complémentaire. Ceci permet notamment d'adapter l'entrée du module chirp à différents niveaux logiques de l'information de fréquences.
    Les paramètres de synchronisation transitent par le circuit interface du chirp. La commande émission/réception est gérée par le module d'exploitation du récepteur excitateur (logique enfoui temps réel par exemple). Ce module d'exploitation génère également les signaux de contrôle de l'amplificateur et des protections radio.
    En résumé les informations échangées entre le chirp et le poste à évasion de fréquence sont les suivantes :
    • Les paramètres de fréquence issus de la loi de fréquence,
    • Les paramètres de synchronisation, en fréquence et en temps,
    • Le contrôle émission-réception. La figure 11 donne un exemple d'algorithme de fonctionnement en temps réel du chirp coopératif, ceci sur 4 diagrammes fréquence-temps, détaillés en considérant la figure du haut vers le bas.
    • Le diagramme supérieur correspond aux séquences d'émission du poste EVF ami réparties dans le temps. Le poste EVF ami émet à 4 fréquences F1, F2, F3 et F4 pendant quatre paliers Tpalier de durée identique ou sensiblement identique par exemple, les paliers étant séparés par un intervalle Tinter.
    • Le deuxième diagramme représente le signal Frame émis par le poste EVF relié au brouilleur, qui correspond à la logique d'information correspondant à l'émission et à la non-émission.
    • Le troisième diagramme représente l'information de fréquence reçue pendant les intervalles inter-paliers par le module CHIRP.
    • Le quatrième diagramme représente l'activité du brouilleur. Pendant la durée du premier palier, le brouilleur émet pour protéger la forme d'onde pour la fréquence F1. le chirp calcule la forme d'onde B_Fx avec une protection centrée sur la fréquence d'émission Fx pour le palier suivant, puis pendant l'intervalle Tinter, le brouilleur modifie la valeur de la fréquence de F1 en F2, et ainsi de suite, selon le schéma par exemple donné à la figure 11.
    La forme d'onde peut être générée par différentes méthodes. La figure 12 représente un exemple d'algorithme pour générer une forme d'onde.
    Le signal S1 émis est un signal temporel d'une durée de 40 µs, soit environ 20 000 échantillons pour une fréquence d'échantillonnage de 250 MHz. Ce signal représente une rampe de tension à sauts, qui est transmis à l'entrée d'un modulateur en fréquence 10. En sortie de ce modulateur, le signal obtenu est un signal temporel (spectre 1) d'une durée de 40 µs qui représente le signal de brouillage 5, avant les corrections permettant d'obtenir des protections en fréquence supérieures. Le signal est transmis à une FFT, 11, produisant un signal fréquentiel complexe, 20 000 échantillons, représentés par exemple sous la forme de couples amplitude/phase. Ce signal représente le signal de brouillage avant les corrections. Le signal après correction au moyen d'un dispositif approprié, 12, correspond par exemple à un signal fréquentiel complexe de 20 000 échantillons par exemple représenté sous la forme d'un couple Amplitude/Phase (spectre 2). Ce signal représente le signal de brouillage corrigé qui est transmis à un dispositif 13 IFFT (transformation de Fourier inverse ou en termes anglo-saxons Inverse Fast Fourier Transform) afin d'obtenir le signal de brouillage final de 20 000 échantillons.
    La figure 13 correspond à un zoom spectral de la forme d'onde de brouillage. En mémorisant les couples amplitude/phase ainsi que le signal final, il existe une possibilité de supprimer de façon sélective n'importe quelle raie du signal de brouillage et de générer ainsi des protections très étroites.
    Sur la figure 13, dans la bande de protection, on note une suppression de la raie de brouillage F1+2000 kHz, dans le diagramme représenté dans la partie supérieure. Le trou ainsi généré suit le poste EVF et on note une évolution dans le temps (représentée par les deux diagrammes situés dans la partie inférieure de cette figure) du trou qui correspond respectivement à la suppression de la raie de brouillage F1+350 kHz et F1+850 kHz. Les différentes raies représentées sur cette figure sont espacées de 25 kHz.
    Une telle méthode présente néanmoins certains inconvénients résultant de la non linéarité du système d'amplification qui va produire des raies d'intermodulation qui vont reboucher les protections effectuées.
    Cet effet est traduit à la figure 14 qui montre la présence de raies d'amplitude inférieure aux raies de F1 et qui sont positionnées dans les trous générés à la figure 13.
    Une des solutions pour remédier à ce problème consiste par exemple à augmenter la taille des protections, c'est-à-dire la largeur des protections pour garantir une absence de signal de brouillage suffisante. Ceci est réalisé en tenant compte des compromis suivants :
    • La taille de la SRAM,
    • La dynamique dans des protections,
    • L'efficacité de brouillage.
    Le principe utilisé consiste à déterminer toutes les possibilités de menace ou le plus grand nombre possible et les stocker dans la SRAM. Connaissant ces paramètres il n'y aura plus qu'à commuter d'une menace à l'autre. Le module chirp exécute ces calculs.
    La taille de la SRAM dimensionne le nombre de menaces total que l'on peur pré-calculer. La dynamique dans les protections est imposée par le système d'amplification et impose une largeur de trou minimum. L'efficacité de brouillage est imposée par le système d'amplification et impose une largeur de trou minimum. L'efficacité de brouillage sera maximum pour une protection ou trou de largeur minimale dans le signal de brouillage.
    L'exemple détaillé ci-après illustre ce principe :
    • La SRAM est une SRAM de 128 kmots de 32 bits (1024*128 = 131 072 mots),
    • Les formes d'onde de brouillage font 20 000 échantillons de 10 bits, ce qui permet de stocker 19 courbes,
    • Le système d'amplification impose des trous d'une largeur minimale de 300 kHz afin de garantir une protection effective de largeur de 50 kHz.
    Si on souhaite brouiller avec menace de largeur 5 MHz, pour effectuer tous les cas possibles, il faudrait 100 courbes différentes (5MHz/50 kHz = 100). Ne disposant que de 19 courbes le procédé place 6 protections par courbe pour tenir les contraintes. Dans ce cas, on note une perte en efficacité de brouillage car à un instant t, pour protéger une fréquence il existe 5 protections inutiles. Une des solutions consiste à augmenter la taille de la SRAM pour améliorer les performances.
    La figure 15 représente différentes formes d'onde dans un diagramme amplitude-fréquence et leur évolution dans le temps.
    Les données des tableaux 1 et 2 ont été obtenues pour un module chirp possédant une SRAM de 512 K par mots de 32 bits. Le CNA étant sur 10 bits, il est possible d'optimiser des données en mettant 3 échantillons par mot. On arrive à stocker au total 1572864 échantillons.
    Une menace en canalisation de 12.5 KHz nécessite 20 000 échantillons, la SRAM permet ainsi de mémoriser au maximum 78 menaces.
    Le tableau 1 donne le temps de calcul pour une menace.
    Canalisation kHz Pour une seule sous bande (ms) Pour 20 sous bandes (ms)
    50 51 52
    25 103 104
    12.5 210 211
    Sur un ordre de départ en brouillage, si le module pré-calcule les 78 menaces à 12.5 KHz de canalisation, le temps d'attente est de 16 secondes.
    La problématique est donc de répartir les protections sur la menace, en fonction de la largeur des trous. Pour cela, on prend en compte la largeur effective de la menace (ex : [30,31] [80,85] donne une largeur effective de 6 MHz).
    Dans le cas de menaces très larges, il existe par exemple deux possibilités :
  • Elargir les sous bandes protégées, la protection devient alors visible,
  • Positionner deux sous-bandes protégées par courbe, la largeur du trou est raisonnable.
    • Le tableau 2 donne la répartition des protections en fonction de la largeur de la menace et dans l'hypothèse où on a positionné les deux sous-bandes protégées par courbe.
    Les données de ce tableau dépendent notamment du temps de calcul des courbes et de la taille de la SRAM.
    largeur effective de la menace (MHz) Nbre de protections par menace Protection réelle (kHz) Protection effective (kHz)
    [0-3,850[ 1 300 50
    [3,850-10,395[ 1 400 135
    [10,395-15,4[ 1 500 200
    [15,4-26,180[ 1 600 340
    [26,180-52,360[ 2 600 340
    [52,360-60,00[ 2 800 400

    Claims (5)

    1. Dispositif permettant de générer des signaux de brouillage comportant au moins un brouilleur adapté à générer au moins un signal de brouillage, plusieurs EVF communiquant entre eux au sein d'un même réseau, caractérisé en ce que le brouilleur est en liaison avec au moins un poste EVF dit « ami » et le brouilleur est distinct dudit poste.
    2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le poste ami est synchronisé en fréquence et/ou en temps avec le brouilleur.
    3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de protection radio disposé entre le poste EVF et son antenne et relié au brouilleur.
    4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens adaptés pour déterminer les signaux de brouillage à sous-bande protégée.
    5. Procédé pour générer des signaux de brouillage dans le but de protéger des communications amies de type EVF échangées entre plusieurs postes EVF, caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes :
      a) émettre un signal de synchronisation entre les postes amis,
      b) pendant une durée palier Tinter, émettre une information émission-réception du poste ami relié d'un dispositif de brouillage distinct afin de synchroniser les émissions du signal de brouillage et du système de synchronisation,
      c) sélectionner parmi les formes d'onde précédemment calculées la forme d'onde correspondant à la fréquence Fi à protéger,
      d) émettre un signal de brouillage protégeant la fréquence Fi (à l'aide du poste relié au brouilleur) pendant une durée palier Tpalier,
      e) simultanément sélectionner la forme d'onde correspondant à la fréquence Fi+1 à protéger.
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