ES2648816T3 - Procedimiento de perturbación de comunicaciones en una red controlada en bucle cerrado - Google Patents

Abstract

Procedimiento para optimizar selectiva y dinámicamente con efectos fratricidas reducidos la perturbación de P zonas o posiciones predefinidas (3) en una red de emisores, perturbadoresperturbadores y receptores de comunicaciones que comprende un número N_pl de plataformas, estando equipadas un número M <= N_pl de dichas plataformas (Tx1, Tx2 TxN) con antenas y sistemas de emisión de señales de transmisión útiles, estando equipadas un número N <= N_pl de dichas plataformas (Rx1, Rx2 RxN) con antenas y sistemas de recepción de señales de transmisión útiles, gestionadas un número J <= N_pl de dichas plataformas (Br1, Br2,...,BrJ) por una estación maestra (1) que están equipadas con sistemas y antenas de perturbación adaptadas para impedir las transmisiones entre entidades externas a dicha red, caracterizado porque incluye al menos las etapas siguientes: - medir las señales de transmisión útiles recibidas por el conjunto de las N plataformas de recepción, a partir de estas medidas, estimar los M*N canales de propagación útiles, y transmitir estas medidas y estimaciones a la estación maestra que gestiona las plataformas equipadas con las antenas de perturbación, - medir el conjunto de las señales de perturbación recibidas por las N plataformas de recepción, a partir de estas medidas estimar los J*N canales de propagación fratricidas, y transmitir estas medidas y estimaciones a dicha estación maestra, - a partir de las medidas de las señales de transmisión y estimaciones de los canales de propagación útiles y a partir de las medidas de las señales y estimaciones de los canales de propagación de perturbación, calcular al nivel de la estación maestra unos valores de consignas de perturbación, las señales de perturbación, la recurrencia de las emisiones, las frecuencias portadoras de las emisiones, los avances/retardos en la emisión con relación a una referencia de sincronización, las potencias equivalentes radiadas, las ponderaciones en amplitud y fase en las redes de antenas en emisión y en las antenas de perturbación, garantizando una eficacia para las P zonas a perturbar correspondiente a las entidades externas a la red, mientras se minimizan los efectos fratricidas sobre las N plataformas de recepción, * transmitir estas consignas a las J plataformas equipadas con antenas de perturbación, * a partir de las primeros consignas calculadas y aplicadas, aprovechando continuadamente las medidas de los canales de propagación fratricidas procedentes de las plataformas receptoras, optimizar por iteración la perturbación de las zonas a perturbar manteniendo una perturbación fratricida aceptable para la calidad de las transmisiones útiles.

Description

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

DESCRIPCION

Procedimiento de perturbacion de comunicaciones en una red controlada en bucle cerrado

La invencion se refiere a un procedimiento de perturbacion selectivo, dinamico y adaptativo de las radiocomunicaciones de terceros externas a una red de comunicacion a proteger, que optimiza la eficacia de la perturbacion y que limita por medio de un control en bucle cerrado los efectos fratricidas sobre los emisores/receptores de telecomunicacion a preservar. La invencion se refiere a un procedimiento orientado a MIMO de perturbacion dinamica de las comunicaciones de terceros no utilizando mas que la interfaz radioelectrica y controlando en bucle cerrado los efectos fratricidas sobre una red a proteger. La red de comunicacion a proteger y el perturbador o la red y los perturbadores se tratan como una macro-red de tipo multiple entrada multiple salida o MIMO en bucle cerrado y gestionados de manera conjunta utilizando unas vfas de retorno de los receptores a proteger para adaptar las consignas de perturbacion y las consignas de emision.

El procedimiento segun la invencion se aplica, por ejemplo, para perturbar ciertos enlaces de comunicacion elegidos entre entidades externas a la red a preservar, presentes en una cierta zona geografica, mientras se mantienen los enlaces y servicios de comunicaciones disponibles, de calidad suficiente y controlada en la red de comunicaciones a preservar.

La utilizacion conjunta por una misma fuerza de redes de transmisiones y de perturbadores (o de redes de perturbadores) sobre un teatro de operacion en el sentido amplio, y particularmente en los convoyes terrestres, en las escuadrillas de aeronaves y en las escuadras de navfos, esta frecuentemente muy penalizada por la ausencia de un control preciso de los efectos inducidos por el o los perturbadores sobre la o las estaciones de transmision del o de las redes de la fuerza.

El problema tecnico a resolver para las redes de transmisiones y los perturbadores utilizados conjuntamente es limitar los efectos fratricidas de los perturbadores sobre las estaciones de transmision, en tanto que se garantiza la eficacia minima de la perturbacion sobre los objetivos o sobre los sectores de interes del teatro.

La solicitud de patente US 2004/009768 se aplica una red de tipo WLAN, a priori estatica y no ad hoc. Se trata de impedir la intercepcion y no de perturbar/neutralizar unas comunicaciones de terceros o enemigas.

La patente US 4.334.322 esta dedicada a la gestion centralizada de las asignaciones de frecuencias y de recursos espectrales a unas estaciones de comunicaciones y a unos perturbadores en redes, de media / gran escala.

La solicitud de patente US 2008/239980 describe un metodo de prediccion de tarjetas de interferencias en una red de comunicacion utilizando uno o varios emisores de senales interferentes.

Definiciones:

Perturbador: Sistema de emision capaz de emitir una senal destinada a impedir el funcionamiento de todo o parte de los equipos que utilizan el espectro electromagnetico (estaciones de retransmision, radares o sistemas de navegacion presentes en el teatro de operacion).

Redes de perturbadores: conjunto coordinado de sistemas de emisiones capaces de emitir unas senales destinadas a impedir el funcionamiento de todo o parte de los equipos que utilizan el espectro electromagnetico presentes en el teatro de operacion.

Estacion de transmision "amiga" o "estacion amiga": estacion de transmision definida como que forma parte del sistema de comunicaciones a preservar y que debe protegerse de los efectos de la perturbacion.

Red de transmision "amiga" o "red amiga": conjunto interconectado de estaciones de transmision "amigas".

Emision amiga: emision procedente de una estacion amiga o de un perturbador amigo. Equipo "objetivo": equipo definido como que debe ser afectado por la perturbacion.

Perturbador comunicante: perturbador dotado de una estacion de transmision "amiga". Red de perturbadores comunicantes: Red de perturbadores dotados de estaciones de transmision "amigas", que constituyen una sub red- de transmisiones amigas.

Perturbacion de un equipo objetivo: emision de una senal o de varias senales, desde un perturbador o desde una red de perturbadores, de manera que el equipo objetivo se vea impedido de realizar o de mantener su servicio.

Perturbacion de una zona geografica: emision de una senal o de varias senales, desde un perturbador o desde una red de perturbadores, de manera que cualquier equipo objetivo presente en la zona geografica se vea impedido de realizar o de mantener su servicio.

Deteccion de una senal: capacidad para decidir la presencia de una emision amiga o procedente de una entidad externa y para interceptar la senal. Esta deteccion se efectua en la banda y la duracion de analisis de uno o varios

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

interceptores que pueden estar, por ejemplo, alojados por las estaciones de transmision amigas.

Detector de un emisor: capacidad para decidir la presencia de un emisor en el teatro mediante deteccion de la o las senales que emite.

Localizacion de un emisor: capacidad para decidir el lugar de un emisor en el teatro mediante la deteccion de la senal o de las senales que emite.

SISO: entrada simple salida simple: se dice de un sistema de emisiones de una via emisora Tx, y una via receptora Rx.

SIMO: entrada simple salida multiple: se dice de un sistema de emisiones de una via de Tx, y N vfas de Rx.

MISO: Entrada multiple, Salida simple: se dice de un sistema de emisiones de M vfas de Tx, y una via de Rx.

MIMO: Entrada multiple, Salida multiple: se dice de un sistema de emisiones de M vfas de Tx, y N vfas de Rx.

Eficacia de una zona: significa el grado de impedimento para el establecimiento y/o el mantenimiento de las comunicaciones de terceros correspondientes a las estaciones y a las infraestructuras presentes en esta zona, es decir, impedir en la zona todas las comunicaciones diferentes a las comunicaciones protegidas.

Efectos fratricidas: grado de impedimento del establecimiento y/o del mantenimiento de las comunicaciones que debenan estar protegidas, debido a unas interferencias y perturbaciones residuales fuera de la zona de perturbacion eficaz.

La estimacion de los canales de propagacion corresponde a estimar la respuesta a impulsos del canal de propagacion, es decir los numeros, amplitudes y fases de los diferentes multiples trayectos de propagacion, entre perturbador(es) y receptor(es) protegido(s), lo que permite adaptar la potencia, el esquema y la modulacion/codificacion del espacio temporal al nivel de la red del perturbador o de la red de perturbadores con el fin de minimizar, incluso anular el impacto sobre el demodulador/decodificador del o de los receptor(es) protegido(s). Al mismo tiempo y en paralelo, la respuesta a impulsos medida sobre los emisores permite, como en una red MIMO, optimizar los enlaces de transmision protegidos por adaptacion de los esquemas de modulacion/codificacion de los emisores y receptores protegidos.

El campo de la perturbacion ha sido objeto de numerosos trabajos e invenciones. Sin embargo, los efectos fratricidas son siempre tratados bastante mal en los desarrollos conocidos hasta el momento. En general, las limitaciones asociadas a la realizacion de los procedimientos y sistemas conocidos por el presente solicitante tienen principalmente por efecto limitar drasticamente los alcances y el numero de radiocomunicaciones amigas simultaneas, incluso impedir la utilizacion de la radiocomunicaciones amigas.

El objeto de la presente invencion se refiere, en particular, a un procedimiento que permitira limitar eficazmente los efectos fratricidas con una flexibilidad y un alcance suficientes, para permitir simultaneamente la perturbacion de los objetivos o zonas a perturbar y el funcionamiento de las comunicaciones entre estaciones amigas en un contexto operativo. El procedimiento y el sistema realizado por la presente invencion se apoya particularmente sobre la utilizacion de los elementos siguientes:

• unos perturbadores programables y configurables dinamicamente en terminos de forma de onda (envolvente, modulacion, amplitud, fase, etc.), de plan de frecuencias (seleccion de las bandas, sub-bandas y portadoras de la senal de perturbacion), de motivo temporal de emision (recurrencia de las emisiones segun el tiempo, la frecuencia, la forma de onda, etc.) gestionadas por un organo de control centralizado o disperso,

• unas secuencias de senales digitales emitidas por los perturbadores, espedficamente destinadas a permitir unas medias precisas del canal de transmision, y unas medidas de potencia de perturbacion en las estaciones amigas,

• unas secuencias de senales digitales emitidas por los emisores amigos, espedficamente destinadas a permitir unas medias precisas del canal de transmision, y unas medidas de potencia de perturbacion en las estaciones amigas,

• unas comunicaciones entre redes de perturbadores u organo de gestion de la red de perturbadores, y la red amiga u organo de control de la red amiga, (vfas de retorno, consignas a los perturbadores, etc.),

• un organo de control que permite la elaboracion de consignas de emision para los perturbadores con un bucle de control basado en las medidas efectuadas en unos perturbadores sobre las secuencias de senales y sobre la estimacion de los canales de propagacion.

La invencion puede realizarse en unas estaciones amigas cualesquiera con la condicion de que:

- los emisores realicen unas secuencias de senales tales como las que se han precisado anteriormente,

- los receptores puedan realizar las medidas sobre las senales de perturbacion y proporcionar el conjunto de las medidas (sobre las senales de emisores y senales del perturbador), o bien que los elementos de antena del receptor puedan acoplarse a interceptores que realicen estas medidas.

La descripcion que sigue de los procedimientos y de los sistemas que realizan la presente invencion se apoya

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

particularmente sobre:

• una descripcion formal de las interacciones entre las estaciones emisoras amigas (indicadas abreviadamente como Tx) estaciones receptoras amigas (indicadas abreviadamente como Rx), perturbadores (indicados abreviadamente como Br) y entidades externas a perturbar (indicadas abreviadamente como Ci), mediante unos grafos y macro-grafos que se precisaran en lo que sigue,

• sobre un modelo general de propagacion del canal de transmision, generalizado para tener en cuenta unas interacciones efectivas entre estaciones emisoras y receptoras amigas (Tx, Rx) (integradas generalmente en conjunto en el seno de una estacion de transmision amiga), perturbadores (Br) y entidades externas (Ci), a traves de una nocion de matriz de canal generalizada precisada en lo que sigue,

• sobre la configuracion y posteriormente la resolucion de un problema de optimizacion bajo limitaciones, que se precisa en lo que sigue.

El objeto de la invencion se refiere a un procedimiento tal como se describe en las reivindicaciones adjuntas. Surgiran mejor otras caractensticas y ventajas de la presente invencion con la lectura de la descripcion dada a tftulo ilustrativo y en ningun caso limitativo con el adjunto de las figuras que representan:

• La figura 1, un ejemplo de arquitectura del sistema segun la invencion,

• La figura 2, un ejemplo formal de modelo de canal de propagacion generalizado al caso MIMO, con definiciones y notaciones de las magnitudes geometricas y ffsicas asociadas,

• Las figuras 3A y 3B, una ilustracion de las nociones de grafo y de macro-grafo de red, utilizadas para describir los enlaces entre estaciones amigas (Tx, Rx), las interacciones entre perturbadores (Br) y entidades externas a perturbar,

• La figura 4, un producto de software entre el grafo de la red y la matriz de canal, que define una matriz de canal generalizada que tiene en cuenta a la vez unos enlaces o interacciones entre los actores, emisores, receptores, perturbadores, zonas o puntos a perturbar, y unos canales de propagacion entre estos actores.

El ejemplo que sigue se da tftulo ilustrativo y en ningun caso limitativo para un sistema que incluye N_pl plataformas de transmision que disponen de estaciones de comunicacion MIMO, MISO, SIMO o SISO (una unica antena de escucha).

La figura 1 esquematiza un ejemplo de arquitectura de red de transmision en el que puede realizarse el procedimiento segun la invencion. Una estacion maestra 1 esta en enlace por via de comunicacion herciana por ejemplo con N_pl -1 plataformas o estaciones emisoras/receptoras amigas, es decir unas estaciones equipadas con una parte emisora Tx y una parte receptora Rx. Entre estas N_pl plataformas, J plataformas "interferidoras", Br1...Brj, disponen de una antena de perturbacion, de tipo omnidireccional, de tipo directivo o de tipo de red. Las plataformas amigas ("interferidoras" o sin perturbador) disponen por tanto de la red de comunicaciones inter plataformas que aparece, si se considera el conjunto de los elementos de antenas, como una macro-red. En la figura 1 se ha representado tambien una zona a perturbar 3 en la que pueden encontrarse unos equipos de radio externos a la red de estaciones amigas. La estacion maestra 1 recibe de las N estaciones Rx1...RxN las medidas de senal comun y las medidas de senal de perturbacion. La estacion maestra transmite las consignas de perturbacion a los J perturbadores Bn,... Bj.

La red de transmision puede estar constituida por varios nodos y es posible utilizar como estacion maestra uno de los nodos o plataformas de la red de transmision asociada a un medio de calculo de las consignas destinadas a los perturbadores.

Los enlaces de comunicacion se representan de la manera siguiente:

I: enlace comun clasico que incluye el conjunto de las medidas efectuadas sobre los enlaces de comunicaciones o en ingles "reporting" (medidas efectuadas por los interceptores en las secuencias de senales emitidas por los emisores amigos Tx, por ejemplo en las estaciones de Rx amigas) retransmitidas por via de retorno hacia las estaciones Tx amigas y/o hacia la estacion maestra de los perturbadores,

II: enlace que comprende el "reporting" de las medidas sobre la senal del perturbador, es decir el conjunto de las medidas efectuadas sobre las senales interferidoras (medidas efectuadas por los interceptores sobre las secuencias de senales emitidas por los perturbadores Br, por ejemplo en las estaciones de Rx amigas) retransmitidas por la via de retorno hacia la estacion maestra de los perturbadores y/o hacia las estaciones de Tx amigas,

III: enlace de mando que sirve de soporte para la difusion y la aplicacion de las consignas de la estacion maestra por los perturbadores, y

IV: emision de las senales de perturbacion hacia la zona deseada 3 y/o hacia las entidades externas Ci a la red amiga.

El procedimiento realizado por la invencion se basa particularmente en:

• los registros/mediciones de senales de comunicacion recibidas por los interceptores, que son por ejemplo las estaciones amigas,

• los registros/mediciones de senales de perturbacion que interfieren con las estaciones amigas.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

En lo que sigue de la descripcion, los canales se determinan como constituidos por el conjunto de las propagaciones hercianas entre cada uno de los emisores (perturbador o emisor de comunicacion amiga) y cada uno de los receptores de comunicacion amiga o cada uno de los objetivos o zonas a perturbar Ci (estando discretizadas las zonas a perturbar bajo la forma de listas de puntos a perturbar).

La matriz de canal es la matriz de las combinaciones de los canales de propagacion herciana entre los emisores y receptores (matriz de canal Tx, Rx), entre los perturbadores y los receptores (matriz de canal Br, Rx) o entre los perturbadores y cada uno de los puntos a perturbar (partir de canal Br, Ci). Estas matrices se consideran en un primer planteamiento global entre las plataformas (y no entre los elementos de antena) y el valor ai,j de un elemento de la matriz de canal describe por tanto ffsica y globalmente el canal herciano entre la plataforma i y la plataforma j. En el caso en el que entra en juego un receptor amigo, la matriz se rellena a partir de las medidas efectuadas sobre las senales utiles e perturbadores. En el caso en el que entra juego una zona o un punto a perturbar, la matriz se rellena a partir de un modelo de propagacion entre un perturbador Br y un objetivo Ci. Todas estas matrices se consideran a continuacion en un segundo planteamiento entre cada elemento de antena de emision (cada plataforma puede estar dotada de varias antenas de emision, por ejemplo antena de perturbacion y antena de transmision, estando constituidas a su vez por redes de elementos) y cada elemento de antena de recepcion (cada plataforma puede estar dotada de varias antenas de recepcion, a su vez constituidas por redes de elementos). Para cada uno de estos planteamientos, el primer nivel de descripcion de esta matriz es binario ai,j =1 si la plataforma, respectivamente la antena, j recibe la senal de la plataforma (respectivamente de la antena) i, un nivel mas fino en el segundo planteamiento en particular, corresponde a considerar ai,j como la respuesta a impulsos del canal i,j, lo que caracteriza completamente un canal lineal multiple entrada multiple salida o MIMO, multiple entrada salida unica o MISO, entrada unica multiple salida o SIMO, o simple entrada simple salida o SISO. Esta respuesta a impulsos puede estimarse a partir de las medidas efectuadas por los receptores Rx amigos sobre las secuencias de senales, o a partir de los modelos de propagacion considerados entre perturbadores y objetivo o zona a perturbar.

El conocimiento de las posiciones de las estaciones es util para la optimizacion del funcionamiento de la red de comunicacion y necesario para la optimizacion de la perturbacion. Un sincronismo o una datacion precisa de las medidas es util tambien para una mejor optimizacion global. Igualmente es necesario el conocimiento preciso de las secuencias de senales contenidas en las senales de perturbacion o de comunicacion en la medida de los canales de propagacion por los receptores Rx amigos y contribuye a la optimizacion global.

Las representaciones en grafos presentan la ventaja de ofrecer una representacion sintetica del conjunto de las interacciones entre los actores. Por ejemplo, es posible representar las plataformas o las antenas poniendo un arco entre dos plataformas o antenas si la senal emitida por una es recibida por la otra, y por tanto si el canal ha podido medirse.

Ejemplo dado para la realizacion del procedimiento segun la invencion

Se dispone de estaciones de comunicacion "utiles" MIMO, MISO, SIMO, SISO, sobre unas plataformas en numero N_Pl, cuyas J plataformas incluyen unos perturbadores.

"Utiles"

Se dispone por tanto de N_pl plataformas de comunicacion. Cada una de estas plataformas es MIMO, MISO, SIMO o SISO. Se indica por Mi M2...,Mn_pi, el numero de elementos de antenas de emision de cada una de estas plataformas. Se indica por Ni, N2...,Nn_pi, el numero de elementos de antenas de recepcion de cada una de estas N plataformas.

La red constituida por los Im_pi = Im=i---Npi Mm elementos de antena de emisores Tx o Br y unos In_pi = In=i... N_pi Nn elementos de antena de Rx aparece como una macro-red, a priori fuertemente incompleta. El conjunto de las plataformas de comunicacion constituye una red representada por el grafo de red de tamano N_pl tal como se define mas arriba e indicado por G0. Cuando se considera el conjunto de los elementos de antena, se prefiere una representacion mediante el macro-grafo de tamano Im_pi+N_pi tal como se ha definido mas arriba e indicado por G0'.

La matriz de canal de esta macro-red constituida por N_pl plataformas y Im_pi+n_pi elementos de antena puede escribirse formalmente, como se explicara a continuacion o como puede verse en las figuras 3A, 3B, 4, bajo la forma generalizada H0'(Tx,Rx) = G0' oc [H0(A)(Tx,Rx), H0(R)(Rx,Tx)]. Se determina por la topologfa de la red (que determina G0 y G0') y las matrices de canal H0(A) y H0(R) propias de cada enlace Txm ^ Rxn. Los enlaces de comunicacion Txm ^ Estacion Maestra comprenden los enlaces de retorno de los mensajes de baja velocidad destinados a transmitir los datos sobre las medidas del canal y sobre las medidas de calidad de las transmisiones hacia la estacion maestra con el fin de adaptar y optimizar las consignas de emision.

En el procedimiento realizado, denominado "en bucle cerrado", los emisores, receptores y nodos de comunicacion de la red amiga generan en cada instante t (muestreo tk, k = 1,2,...), los enlaces de comunicacion y los parametros asociados (protocolos, velocidades, esquemas de codificacion y modulacion, si es necesario, la ponderacion de las redes de antena de emisiones/recepcion, utilizacion de retransmision, etc.), adaptandose al entorno radioelectrico y a los residuos de perturbacion eventuales, pero sin estar espedficamente mandados por el organo de control. Es la perturbacion en sf la que esta controlada a traves de la estimacion y la minimizacion de los efectos fratricidas

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

residuales.

El conjunto de las redes de antenas de los emisores Txi,..., Txm (M < N_pl) y de los receptores Rxi,..., Rxn (N < N_pl) se formaliza por tanto como una macro-red G0' (definida por una matriz de tamano (lM_pi+£n_pl)2) cuyos enlaces se describen completamente como en la figura 4 por una matriz de canal generalizada que determina el canal generalizado completo (o "ida y vuelta") H0'(Tx,Rx,t). Estas matrices se determinan por la topologfa del macro-grafo de red G' por las matrices de canal apropiadas para cada enlace Txm -> Rxn. La construccion formal de estas matrices se da en la figura 4, unos ejemplos de las figuras 3A y 3B, y de la figura 2 ilustran la toma en consideracion del canal de propagacion para construir las matrices de canal propias de cada enlace Txm -> Rxn. Para el trayecto Txm -> Rxn, la expresion formal de las senales utiles procedentes de las plataformas emisoras recibidas en las plataformas receptoras es entonces en cada instante t:

imagen1

en la que

• N es el numero exacto de plataformas receptoras que incluyen una antena de recepcion (N < N_pl),

• M es el numero exacto de plataformas emisoras que incluyen una antena de emision destinada a las transmisiones utiles (M < N_pl),

• H0' es la matriz generalizada de canal "emisores respecto receptores",

• Xn(t) n = 1,...,N es el vector de las senales utiles recibidas sobre la red de los elementos de antenas de la plataforma receptora de mdice n,

• Sm(t) n = 1,...,M es el vector de las senales emitidas sobre la red de los elementos de antenas de la plataforma emisora de mdice m, de banda B,

En la figura 2 se ha representado tambien la geometria de la propagacion en un eje X(Este), Y(Norte).

El enlace entre el elemento de mdice m de la red de plataformas emisoras y el elemento de mdice n de la red de plataformas receptoras se caracteriza por:

Sm(t) antes mencionado,

Xnm(t), el vector contribucion de la senal Sm recibida sobre el elemento n de la red de antenas de recepcion,

Xn(t) antes mencionado,

Lmn el numero de trayectos del canal de propagacion,

I el mdice del I-esimo multi-trayecto,

a(mn)l la atenuacion del trayecto l con relacion a las perdidas medias,

Y(m n) l, la direccion de llegada promedio del trayecto l,

T(mn)l, el retardo medio del trayecto L, los retardos estan contenidos en un intervalo [O, T(mn)] que depende del canal urbano, montanoso, etc.

N(mn), es el numero de sub-trayectos asociados al trayecto l supuestos indeterminables para la senal de banda B por tanto

repartidos en un intervalo de duracion T(mn)<<1/B nl es el mdice del sub-trayecto l,

9(mn)ni,i es la fase del sub-trayecto de indices l y nl,

a(m n) nl,l es el nivel relativo del sub-trayecto de indices l y nl

0(m n)nl,l es la direccion de llegada del sub-trayecto de indices l y nl

Us(0(m n) nl,l) es el vector direccional correspondiente al sub-trayecto de indices l y ni para la fuente de senal s. "Perturbadores"

Ademas J plataformas entre las N_pl estan provistas de "perturbadores" adaptados para perturbar las comunicaciones de los elementos externos a la red amiga, se les indica por Bri,...,Brj. El conjunto de los perturbadores Bri,...,Brj y de los receptores y Rxi,...,RXn constituye una red de "perturbacion" representada por un grafo de interferencia indicado por Gj y sometido un canal de propagacion generalizado HJ' = GJ' & Hj(Br,Rx) definido segun el proceso descrito en la figura 4, considerando el numero de plataformas emisoras J, el numero de plataformas receptoras N y las J x N matrices de canal elementales asociadas.

El conjunto de los emisores utiles Txi,., Txm, de los perturbadores Bri,...,Brj y de los receptores utiles Rxi,..., Rxn esta constituido por una red de "interferencias/perturbaciones" representada por un grafo de interferencias indicado por GI, y sometido canal de propagacion generalizado Hl'= Gl' & Hl(Br,Rx) definido segun el mismo proceso que en la figura 4, considerando el numero de plataformas emisoras M+J, el numero de plataformas receptoras N y las (M+J) x N matrices de canal elementales asociadas.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Cada uno de los perturbadores Brj, de mdice j, dispone de un nivel de potencia equivalente de radiacion en emision (PIRE) definido por un intervalo [0, PIREMAXj], al que se asocia para la realizacion de la invencion:

- una consigna de nivel de potencia C_PIREj,

- una senal de perturbacion Bj,

- una o varias duraciones de perturbacion Tbj con las recurrencias Rbi y un avance o un retardo Tj en emision de la senal Bj con relacion a una consigna que emana de la estacion maestra,

- uno o varios intervalos de frecuencia indicados por Fbj de perturbacion correspondiente a los intervalos de perturbacion,

- unas ponderaciones en amplitud Aj y en fase 9j,

- si es necesario una orientacion de antena ^j que se asimilara en lo que sigue a una ponderacion espacial inducida por la directividad de antena.

La estacion maestra indica a los perturbadores los niveles de potencia PIRE, las senales de perturbacion, las duraciones de las senales de perturbacion, las recurrencias con las que aparecen estas senales, los retardos, las frecuencias, y las ponderaciones Ai9i9i a aplicar, a traves del enlace de comunicaciones espedfico. La red de comunicacion amiga permite informar a la estacion maestra en tiempo real (es decir en cada instante t o en cada muestra temporal tk) y realizar la gestion de los perturbadores sobre los canales de propagacion Br - Rx (niveles utiles recibidos, interferencias recibidas, multi-trayectos, etc.) y sobre los efectos fratricidas inducidos por las senales Bj j = 1...J.

"Interferencias de perturbadores":

Segun lo que antecede, el conjunto de las redes de antena de los perturbadores Bri Brj y de las redes de antena de recepcion de las plataformas receptoras Rxi,..., Rxn se formaliza por dos macro-redes de interferencias definidas por:

- un macro-grafo "perturbacion fratricida de red" indicado por GJ' que integra las emisiones de los unicos perturbadores y la matriz de canal generalizada asociada HJ' (figuras 2, 3A, 3B).

- un macro-grafo "perturbacion fratricida + interferencias de red" indicado por GI' que integran los emisores utiles y los perturbadores, y la matriz de canal generalizada asociada HI' (figuras 2, 3A, 3B).

La expresion formal J(t) de las senales interferentes/perturbadores recibidas en una red receptora es entonces la siguiente en cualquier instante t:

limitandose a las senales procedentes de los unicos perturbadores Br:

imagen2

en la que

• N es el numero exacto de plataformas receptoras que incluyen una antena de recepcion (N < N_pl),

• J es el numero exacto de plataformas que incluyen una antena de perturbacion (J < N_pl),

• HJ'° es la matriz generalizada de canal "perturbadores respecto a receptores",

• Jn(t) n = 1 N es el vector de las senales de perturbacion recibidas sobre la red de los elementos de antena de la plataforma receptora de mdice n,

• Bj(t) j = 1 J es el vector de las senales de perturbacion emitidas sobre la red de los elementos de antena de la plataforma de mdice j.

"Objetivos e perturbadores":

Redes de perturbadores:

El conjunto de las redes de antena de los perturbadores Bri,..., Brj y de los puntos objetivo Cii Cip se formaliza en

el instante en que antecede por una macro-red de perturbacion definida por:

• un "macro-grafo de red perturbador" indicado por GB' y la matriz de canal generalizada HB' determinados por la topologfa de los perturbadores y de las zonas objetivo (que determina GB')

• los modelos de matrices de canal apropiados para cada "perturbacion" de Brj hacia Cp que determinan HB' (comparese con las figuras 2, 3A, 3B, 4).

La expresion formal de las senales interferidoras en los puntos objetivo es entonces en cada instante t:

5

10

15

20

25

30

imagen3

Red de los emisores utiles + perturbadores:

El conjunto de las contribuciones de redes de antena de los emisores utiles Txi, Txm a los perturbadores de los puntos

objetivo Cii Cip; indicado lo que sigue por bii bip, puede tenerse tambien en cuenta y formalizarse mediante una macro-red de perturbacion inducida definida por un macro-grafo de los "emisores utiles" indicado por Gbi' y la matriz de canal generalizada Hbi' determinados por la topologfa de los emisores y de las zonas objetivos (que determina GBi') y los modelos de matrices de canal apropiados de cada "enlace herciano" de Txm hacia Cip que determinan Hbi'.

La expresion formal de las senales de perturbacion se convierte entonces en cada instante t:

imagen4

"Consigna de optimizacion de senales interferidoras":

Ademas cada uno de los perturbadores aplica en cada instante t una consigna indicada por Cons_j(t) correspondiente a un conjunto de parametros definidos en un campo de valores indicado formalmente por Dom_Cj. Dom_Cj es un conjunto definido por las parametrizaciones posibles de las emisiones de perturbacion:

• un valor PIREj a elegir en un intervalo [PIREMINj, PIREMAXj] (es necesaria una restriccion PIREMINj > 0 para evitar que la solucion del problema de optimizacion no converja sistematicamente a 0 en la inicializacion y/o en fase transitoria),

• una senal de perturbacion bj en un conjunto de senales preprogramado discreto y finito,

• una o varias duraciones de perturbacion Tbj con las recurrencias Rbi y un avance o un retardo en emision Tj,

estando delimitados todos estos valores por unos valores lfmite Max_Tbj, Max_Rbj Max_|Tj| predefinidos,

• uno o varios intervalos de frecuencia indicados por Fbj delimitados por unos valores lfmite [Fb_min, Fb_max],

• unas ponderaciones en amplitud relativa Aj en fase 9j y en directividad relativa Dj delimitadas por unos intervalos de valores lfmites, respectivamente [V(PIREMINj), V(PIREMAXj)]; [0,2n] y [0,1].

En la practica, si se indica por bj(t) la forma de onda de perturbacion emitida por el perturbador Brj, el vector senal de perturbacion se define formalmente por bj(t) y por Cons_j(t): el conjunto de las consignas aplicadas a la forma de onda de perturbacion bj(t).

Se obtiene a la salida un vector senal de perturbacion Bj(t) de dimension indicada por Mej que toma la forma

siguiente, similar a la formulacion general de una senal emitida a la salida de antena:

En banda base:

imagen5

Sobre la portadora fa

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

imagen6

en la que:

• Mbm: es el numero de elementos de antena de la red que sirven para emitir la senal de perturbacion desde la plataforma j, teniendo cada elemento de antena la directividad Dj(9j,t) supuesta identica para simplificar la escritura dada como ejemplo no limitativo,

• bj(t-Tj) es la forma de onda en banda base de la senal de perturbacion emitida por la plataforma j, retardada por Ti, y supuesta para simplificar la escritura identica en todos los elementos de la red de emision, dada como ejemplo no limitativo,

• Aj,m(t), (9j,m(t) son las ponderaciones en amplitud y fase de la senal de perturbacion sobre el elemento m de la red de antenas de la plataforma de perturbacion j,

• SBj es el vector director de la senal de perturbacion emitida por la plataforma j, formado por las ponderaciones en amplitud y fase Aj,m(t) y 9j,m(t),

• fo es la frecuencia portadora de la senal de perturbacion despues de la transposicion.

Todos los parametros distintos a la aplicacion de un retardo, la eleccion de las frecuencias o de las sub-bandas de emision, y la eleccion de la forma de onda, se aplican linealmente sobre la senal de perturbacion y que corresponde a un campo admisible convexo.

"Zona objetivo o receptor objetivo"

Las J plataformas Bri...Brj estan destinadas a perturbar uno o varios objetivos o zonas caracterizados por una lista de posiciones Cii... Cip a perturbar. Estas posiciones son inicialmente geograficas, pero pueden definirse por extension "en el sentido amplio" en los campos tiempo / frecuencia / espacio:

• en el campo temporal: la zona Ci puede corresponder a unas ranuras temporales a perturbar indexadas en una trama pseudo-periodica conocida y/o controlada por la estacion maestra de los perturbadores,

• en el campo de la frecuencia: la zona Ci puede corresponder a unas sub-bandas de perturbacion a perturbar o bien de manera continua, o bien de manera periodica (con indexacion sobre una trama pseudo-periodica) conocida y/o controlada por la estacion maestra de los perturbadores,

• en el campo espacial: la zona Ci puede corresponder a la posicion de un objetivo identificado, a la zona geografica alrededor de esta posicion, a una focalizacion hacia esta posicion. Esto permite considerar una matriz de canal Hbc de los perturbadores hacia las zonas objetivo (que se reduce en el caso de una unica zona de perturbacion a un vector lineal IxJ), cuyos valores por omision pueden determinarse en funcion de un modelo geometrico o de un modelo empmco de atenuacion media isotropa dependiente de la distancia o de cualquier otro modelo parametrico o empmco (la zona objetivo no informa a priori a los perturbadores de la eficacia de la perturbacion... la red de perturbadores no puede por tanto iniciar su estrategia de perturbacion mas que despues de un modelo, y solamente a continuacion de controlar, si es necesario, la eficacia de la perturbacion —con una tecnica conocida bajo la expresion inglesa look-through por ejemplo—).

Se aprovechan los resultados de medicion de los interceptores, realizados por ejemplo en los receptores amigos, para calcular unas consignas a nivel de una plataforma maestra gestora de los perturbadores (control/comando centralizado):

• las senales utiles y los procedimientos de medicion y de ecualizacion de las senales en los interceptores, principalmente en unas secuencias de sincronizacion o unas secuencias piloto, permiten estimar los MxN canales de comunicaciones utiles,

• integrandose asf las senales de perturbacion tambien de secuencias conocidas, de los procedimientos de medicion y de ecualizacion de las senales se aplican de la misma manera sobre estas senales en los interceptores.

Los resultados de las medidas se comunican al organo de control de la estacion maestra.

para estimar los JxN canales de perturbacion sobre los objetivos Ci, la estacion maestra extrapola la determinacion del canal de propagacion (obtenida a nivel de los Rx amigos) al canal de propagacion Brj -> Cp (a partir de los modelos de comportamiento de los canales por ejemplo).

la estacion maestra optimiza la recepcion de las comunicaciones utiles mediante unas consignas de amplitud y de fase enviadas a los perturbadores lo que permite una minimizacion de los niveles fratricidas recibidos a la altura de las antenas de recepcion (consigna = minimizacion de la perturbacion fratricida bajo la restriccion de potencia media Tx o bajo otra restriccion) mientras se mantiene el objetivo de rendimiento sobre los objetivos Ci.

Minimizar los efectos fratricidas sobre las N plataformas de recepcion consiste de una manera esquematica en garantizar los efectos fratricidas tolerables al mismo tiempo que una perturbacion.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Garantizar unos efectos fratricidas tolerables se convierte en minimizar o en garantizar un nivel inferior a un cierto Ifmite del impacto de las senales que emanan de los perturbadores, sobre la relacion senal a ruido + interferencia + perturbaciones residuales a la salida de los de moduladores/decodificadores a proteger, dependiendo los Kmites de los niveles en cuestion precisamente de la forma de onda y del esquema de demodulacion/codificacion y de la estructura de la red a proteger. Por ejemplo, un orden de magnitud actual para un umbral de ese tipo es una tasa de error binaria o BER (Binary Error Rate) inducida por las interferencias y perturbaciones residuales de 10-3 en la salida de la demodulacion, lo que se traduce por un umbral sobre el nivel de S/J en la recepcion que depende de la modulacion (del orden de 7 dB para una modulacion BPSK mono-portadora clasica recibida de fuerte aportacion de la senal a ruido S/N).

Garantizar una perturbacion eficaz se convierte en maximizar el nivel de perturbacion o en obtener un nivel de perturbacion superior a un umbral dado a los puntos de la zona perturbar: Los unicos min de eficacia dependen tambien de la robustez de las estaciones objetivo que se busca perturbar, pero salvo casos muy particulares (forma de onda PN), generar una relacion J/S (perturbacion sobre senal) superior a 0 dB en la banda del receptor objetivo es suficiente para garantizar la eficacia de la perturbacion.

La estacion optimiza bajo las restricciones anteriores una codificacion espacio-temporal en la red de perturbadores. Variantes de realizacion

1/ Naturaleza de las consignas y modos de perturbacion:

- sectorial

- potencia mm/max/media

- patron espacio-temporal

2/ En una variante del procedimiento, pueden elaborarse igualmente unas consignas y difundirse a las emisoras amigas.

3/ Naturaleza de los esquemas espacio-temporales realizados en las estaciones emisoras amigas:

• redundancia espacial simple entre vfas de Tx y redundancia temporal

• esquema ST robusto en Rx a las interferencias externas (es decir no multi-trayecto)

• utilizacion de una de las antenas de Tx para la senal de perturbacion en cada Tx MIMO y otras antenas de

Tx para la comunicacion

• formacion de "vfas espaciales" de perturbacion con una sub-red en emision (lagunar)) de Tx MISO "tubridas" comunicacion/perturbadores.

4/ Naturaleza de los filtros espacio-temporales realizados en las estaciones receptoras amigas

Pueden realizarse diferentes soluciones de filtros espacio-temporales. Una lista, no exhaustiva y no limitativa, se da a continuacion:

- Anulacion del perturbador

- SIMO por formacion de via (FV) o por filtrado adaptado espacial (FAE)

- Filtro optimo en presencia de interferencia(s) externa(s)

- Filtro de rechazo que aprovecha el a priori F.O. T perturbador conocido

- etc.

Optimizacion al nivel del organo de control de la estacion maestra

Dadas la topologfa de las redes y las senales utiles de transmisiones Si,..., Sm, se busca en cada instante t =..., tk-i, tk, ... un vector de consignas Cons=(Consi,..., Consj) en el campo de definicion "admisible" Dom_Ci x...x Dom_Cj que inducen el vector de senales de perturbacion B = (Bi,..., Bj)T y verificando varias restricciones tales como las explicadas a continuacion.

(i) al menos una "restriccion BC" vinculadas a la eficacia esperada de la perturbacion, lo que puede describirse a partir de lo que antecede bajo varias formas, haciendo surgir una de las funcionalidades convexas siguientes:

- una restriccion de tipo BCi que trata sobre el nivel maximo de perturbacion media o de "perturbacion + residual util" media sobre los puntos objetivo Cip

5

10

15

imagen7

- una restriccion de tipo BC2 que trata sobre un umbral mmimo para el nivel medio sobre los puntos objetivo Cip de la senal de perturbacion o "perturbacion + residual util"

imagen8

- una restriccion de tipo BC3 que trata sobre un umbral mmimo para el nivel de senal de perturbacion o la senal de "perturbacion + residual util" en cada punto objetivo Cip:

imagen9

(ii) al menos una restriccion J vinculada a la reduccion de las interferencias sobre los receptores, lo que puede describirse a partir de lo que antecede bajo varias formas, tales como las siguientes, que hacen surgir unas funcionalidades convexas:

- una restriccion de tipo J1 que trata sobre la minimizacion del nivel de la senal fratricida media o fratricida + interferente media en los receptores Rxn:

5

10

(Cons,,...,ConsJ) e (Dom_C, x...xDom_Cj 2 haciendo , Min ||j|] = Min “i (Consl,,.,,CansJ} ^ (Consi,..,,Cons-/) M\ i* * * e (Dom_Ci x,..xDom_C,) e (Dom_C| x.,.xDam_C/) I n"1 *

o haciendo , Min [fill = Min (Cotisl,...,Cons_/) m " (Conss t...,Consj) e (Dom_C, x...x Dom_Cj) € (Dom_Cs x...x Dom_C/ j

a\t N I n ! m-! +ZZH,*bi)w n~\ j=!

y/o

- una restriccion de tipo J2 que trata sobre una umbralizacion maxima del nivel medio de la senal fratricida o fratricida + interferente sobre cada receptor Rxn:

(ConSj ,...,Consy ) e (Dom_Cj x... x Dom_Cy )

0

j=i 2 < Umbraljmed J Rx

Z(H0» *Kh n-l 1 2 “ N 3 , + Z E(HJ'nj *Bj)(0 < Umbral_med_J_Rx «=i j=i

y/o

- una restriccion de tipo J3 que trata sobre una umbralizacion maxima del nivel de senal interferente sobre cada receptor Rxn:

imagen10

15

(iii) si es necesario una consigna MinJ vinculada a la minimizacion de la potencia de perturbacion emitida, lo que puede describirse a partir de lo que antecede bajo varias formas, tales como las siguientes, haciendo surgir unas funcionalidades convexas:

- Una consigna de tipo MinJI: minimizar la potencia media de perturbacion en el transcurso del tiempo t y sobre los perturbadores j

|(Cons1,...,Consjf) e (Dom_C, x...xDom_C,)j

imagen11

y/o

- una consigna de tipo MinJ2: minimizar el maximo de potencia media en el tiempo, emitida por cada

5

10

15

20

25

30

35

40

perturbador j

imagen12

y/o

- una consigna de tipo MinJ3: minimizar la potencia instantanea emitida por cada perturbador j

imagen13

etc.

Ejemplo 1: perturbacion de contencion cooperativa

Este ejemplo particular de realizacion de la invencion se aplica a la optimizacion de la perturbacion de contencion tactica en presencia de estaciones amigas de comunicacion de evasion de frecuencia, procedimiento que forma el objeto de la patente del presente Solicitante bajo el numero EP 1303069.

Se muestra a continuacion como el procedimiento general de la invencion descrito anteriormente se presenta para esta aplicacion particular.

La estacion maestra gestiona un perturbador de contencion o una red perturbadores de contencion capaces de interrumpir sobre su consigna sus emisiones en una ranura temporal y en un canal de frecuencia indicado por una consigna.

P estaciones tacticas presentes en el teatro son para perturbar indicadas por Cip, p = 1,.., P. Estas estaciones son de posiciones conocidas o no. Los servicios que utilizan y los puntos de funcionamiento correspondientes se suponen conocidos asf como sus caractensticas (umbrales de perturbacion/denegacion de los diferentes servicios, margenes de funcionamiento, etc.).

N receptores tacticos de salto de frecuencia amigos son para preservar, indicados por Rn n = 1,.., N.

Estos receptores son de posiciones aproximadamente conocidas. Su forma de onda y sus modos de funcionamiento son de caractensticas conocidas por la estacion maestra de los perturbadores:

• La ley de salto de frecuencia, y si es necesario, las potencias de las emisiones y formas de onda utilizadas son conocidas a priori, incluso controladas por un nodo de comunicacion tactica.

• El nodo de comunicacion tactica informa a la estacion maestra de los perturbadores, estaciones que conoce por tanto a priori:

• de los riesgos de interferencias inducidas sobre los receptores a preservar,

• de las ranuras temporales y los canales de frecuencia ocupados en cada instante por los escalones EVF. Considerando una rejilla tiempo-frecuencia de las emisiones utiles definida por:

- el conjunto de los canales de frecuencia (y de las bandas asociadas) del plan de frecuencia de la red tactica, numerados de F1 a Fv

- la trama temporal de las emisiones EVF se define por el tiempo de guarda, los frentes de ascenso y descenso de los escalones, la duracion del escalon, el periodo de recurrencia, y el numero Ts de ranuras en las que se emiten los escalones por periodo de recurrencia.

Se pueden indexar los procesos temporales sobre la trama a aplicar al procedimiento segun la invencion trama por trama. La k-esima trama se indicara por tk. Se trata entonces para la estacion maestra y el (los) perturbador(es) de cada trama de:

- dejar vados de senal de perturbacion las ranuras tiempo-frecuencia en las que se emiten y reciben los escalones EVF de las comunicaciones utiles,

- de emitir una senal de perturbacion en todas las otras ranuras tiempo/frecuencia.

Los tiempos de propagacion de las senales en algunas decenas de kilometros al menos son despreciables frente a

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

las duraciones de los escalones utiles. Igualmente los desfases Doppler son despreciables frente a las bandas de las emisiones utiles. El problema ffsico se reduce por tanto a la determinacion de los instantes de comienzo de las emisiones y de los canales correspondientes a estas emisiones.

El problema teorico de optimizacion a resolver para este ejemplo preciso de realizacion de la invencion se simplifica entonces:

El campo admisible es discreto y definido por:

• el conjunto de los canales de frecuencia Fi a Fv,

• el conjunto de las ranuras Ti a Ts de la trama tk,

• dos valores de potencia emitidos por el (los) perturbador(es): 0 (no emision) o P (emision).

En cada trama tk, cada perturbador indicara por tanto la ranuras (indexadas por 1 < si,k, s2,k, , ski,k <S) y las frecuencias ((indexadas por 1 < vi,k, V2,k, Vk2,k <S)) a dejar vadas de senal de perturbacion (es decir aplicar la consigna P=0).

Resolucion determinista directa del problema de optimizacion

Si el perturbador es ideal y sabe exactamente colocar sus "agujeros de perturbacion" en las ranuras utiles sin desbordar sobre las frecuencias adyacentes ni sobre las ranuras adyacentes, el problema de optimizacion se resuelve directamente porque no hay ningun efecto fratricida sobre las estaciones utiles si se respeta perfectamente la consigna siguiente: para cada trama tk, aplicar al perturbador la consigna de no emision en cada ranura "util" (Sksk, vkvk)

Caso de un perturbador unico con omision + toma en consideracion de la atenuacion de propagacion por utilizacion de vias de retorno

Este ejemplo de realizacion de la invencion se extiende directamente a la toma en consideracion de las imperfecciones de los perturbadores y de la atenuacion debida a la propagacion del perturbador hacia los utiles:

- Tiempos de descenso y de ascenso de la senal de perturbacion que induce una duracion minima de perturbacion tBr superior a la duracion de la ranura, lo que reduce en la misma medida la eficacia de la perturbacion de contencion,

- Desbordamiento del espectro del agujero de perturbacion sobre las frecuencias adyacentes, modelizado por una banda equivalente Bbp que debe ser superior a la banda del escalon para garantizar la ausencia de efecto fratricida, lo que reduce en la misma medida la eficacia de la perturbacion de contencion,

- Balance del enlace entre el perturbador y el receptor util Rn modelizados por un coeficiente de perdida Ln que induce un nivel en la entrada LnP. Este nivel de entrada puede medirse por los receptores utiles e indica por via de retorno a la maestra que adapta en consecuencia las consignas al perturbador,

- Umbral de funcionamiento de los receptores utiles para LnP < A.

El problema de optimizacion se resuelve aqrn tambien de manera muy simplificada porque no hay ningun efecto fratricida sobre las estaciones utiles si se respeta perfectamente la consigna siguiente: para cada trama tk, aplicar al perturbador la consigna de no emision en cada ranura "util" (sksk, vkvk) para el que LnP < A.

Caso de varios perturbadores en red con omisiones + toma en consideracion de la atenuacion de propagacion por utilizacion de vias de retorno

El ejemplo de realizacion de la invencion se extiende directamente a la toma en consideracion de perturbadores multiples con imperfecciones y con atenuaciones debidas a las condiciones de propagacion diferenciadas de los perturbadores hacia los utiles.

- Tiempos de descenso y de ascenso de la senal de perturbacion que induce una duracion minima de perturbacion tBr superior a la duracion de la ranura, lo que reduce en la misma medida la eficacia de la perturbacion de contencion

- Desbordamiento del espectro del agujero de perturbacion sobre las frecuencias adyacentes, modelizado por una banda BWbp que debe ser superior a la banda del escalon para garantizar la ausencia de efecto fratricida, lo que reduce en la misma medida la eficacia de la perturbacion de contencion:

- Balance del enlace entre el perturbador Brj y el receptor util Rn modelizados por un coeficiente de perdida Lj,n que induce un nivel en la entrada Lj,nP. NB: este nivel de entrada puede medirse por los receptores utiles e indica por via de retorno a la maestra que adapta en consecuencia las consignas al perturbador

- Umbral de funcionamiento de los receptores utiles para LjnP < A.

El problema de optimizacion se resuelve aqrn tambien de manera muy simplificada porque no hay ningun efecto fratricida sobre las estaciones utiles si se respeta perfectamente la consigna siguiente:

Para cada perturbador Bj, para cada trama tk,

5

10

15

20

25

30

35

40

aplicar al perturbador la consigna de no emision en cada ranura "util" (Sksk, Vkvk) para el que Lj,nP < A.

Ejemplo 2: perturbador GNSS

Este ejemplo particular de realizacion de la invencion se aplica la optimizacion del perturbador GNSS multiservicio, descrito en la Solicitud de patente FR09/05346 titulada "Procede et systeme pour le brouillage des signaux GNSS". Se muestra a continuacion como el procedimiento general de la invencion descrito anteriormente se presenta para esta aplicacion particular. Se observa que las senales GNSS al ser de naturaleza esencialmente continua, no hay dependencia del tiempo en la aplicacion del procedimiento mientras que el entorno permanezca fijo.

Se considera:

un dispositivo de perturbacion fijo constituido por J perturbadores Bj indexados por j = 1 J, de potencias maximas dadas. Los perturbadores son de posiciones y de orientaciones conocidas. A cada servicio GNSS soportado por una senal util s, se asocia la forma de onda de perturbacion dedicada (FOB) indicada por Bj,s(t). Cada perturbador puede parametrizarse para emitir una o varias FOB con unas potencias medias respectivas Cj,s=<|Bj,s(t)|2>t diferentes. Si estas formas de onda se descorrelacionan, se tiene entonces para cada perturbador una potencia media total emitida Cj=<|Bj(t)|2>t que se escribe j = 1,.., J; Cj = Is=1...,s j

P receptores GNSS son para perturbar indicados por Cp p = 1,.., P. Estos receptores son de posiciones conocidas. Los servicios GNSS que utilizan se suponen conocidos asf como sus caractensticas (umbrales de perturbacion/denegacion de los diferentes servicios, margenes de funcionamiento, etc.).

N receptores GNSS a preservar, indicados por Rn n = 1,.., N. Estos receptores son de posiciones conocidas y de caractensticas conocidas. En este sentido, la estacion maestra de los perturbadores es informada a priori de las interferencias inducidas sobre los receptores a preservar como si existiera una via de retorno. Un modelo de interferencia lineal para el servicio s de cada receptor n bien conocido por los expertos en la materia (y, con el fin de simplificar las notaciones, se supone en lo que sigue homogeneo para cada receptor, lo que no induce ninguna perdida de generalidad para la invencion):

imagen14

siendo:

Cs: la potencia de la senal util ante la antena para servicio soportado por la senal s (dBm)

GRs: la ganancia proporcionada por el procesamiento y por la antena de recepcion o la red de antenas de recepcion sobre la senal util (dBi)

Hr: el rendimiento interno de la cadena de recepcion (rendimiento de antenas, perdidas de cables, etc.)

FR.Nth: el ruido termico del receptor que tiene en cuenta el factor de ruido Fr de la cadena de recepcion

GEj n: la ganancia de antena del perturbador j en la direccion del receptor n (dBi), la Potencia Isotropa Radiada

Equivalente correspondiente se escribe por tanto PIREj= Cs GEj n

Dj,n: la directividad de la antena de recepcion n en la direccion del perturbadorj (dBi)

SSCj,s: el coeficiente de correlacion espectral entre la senal del perturbador Bj(t) y la senal util s(t) (tiene el valor entre 0 y 1)

Cj,s: la potencia media de la senal emitida por el perturbadorj para la denegacion del servicio soportado por la senal s senal (dBm) (es decir nivel de potencia asignada por el perturbadorj a la FOB dedicada al servicio s) Cj,s = <|Bj,s(t)|2>t

Cj: la potencia total media de la senal emitida por el perturbadorj (dBm): Cj = <|Bj(t)|2>t:

Lj,n: la perdida de propagacion entre el perturbadorj y el receptor n (dB).

Con el formalismo anterior, el problema se modeliza entonces bajo la forma de consignas en los perturbadores Bj que deben respetar las restricciones de eficacia de la perturbacion sobre los objetivos Cp p=1,.., P, y las restricciones de ausencia de denegacion fratricida sobre los receptores Rn n = 1,..,N; mientras se minimiza la potencia total media de perturbacion:

5

10

15

20

25

imagen15

Las respuestas a impulsos HB' y HJ' no son conocidas precisamente pero los canales asociados pueden modelizarse mediante una atenuacion A estimada a partir de los modelos de propagacion.

La utilizacion del modelo de interferencia multi origen y de los diagramas de antenas permite por el contrario explicitar de manera mas precisa las restricciones de eficacia y de ausencia de denegacion fratricida:

Para cada receptor p=1,.., P a perturbar,

para cada servicio sp = 1,.., S utilizado por el receptor p:

j o

IE

J=i *„=>

GE, .C, X, .D • .SSC

J.P i.Sp J.P J.P

>A,

p p

y p = y

Vsp=l,...,s

en la que A'sp es el umbral de no funcionamiento garantizado de los receptores para el servicio Sp Para cada receptor n=P+1,.., P+N a preservar, para cada servicio sn = 1,..., S utilizado por el receptor n:

EE

j~ 1 Sn “1

GEJ*£j*.

,D . X. .SSC

J.n J,n Sj,s„

< A, Vn = P + 1,.P + N y Vsn=l,.,.,5

en la que A'sn es el umbral de funcionamiento garantizado de los receptores para el servicio Sn Para cada perturbador j:

s

S^, <C7j.fji]aax yj = l,...,./

i=i

siendo dados S servicios GNSS, J perturbadores, N receptores protegidos y P receptores objetivo, hay N1+M1+J restricciones:

P1 restricciones de perturbacion (P1<= PxS)

N1 restricciones de no perturbacion (N1<= NxS)

J restricciones de potencia.

Con ayuda de las operaciones explicadas posteriormente, el problema de optimizacion multiservicio se escribe en la forma matricial siguiente:

Max C‘.x

Bajo las restricciones

A.x = b x > 0

Notaciones:

C se define por:

5

imagen16

[-1] vector de componentes -1 de dimension JxS [0] vector nulo de dimension N1+M1+J

imagen17

x se define por u vector de dimension J.S + (N1+M1+J) con la ordenacion siguiente: l=j,s: j=1, ..J y para cada j: s= 1,.., S

siendo

siendo

imagen18

vector de dimension JxS,

- ' J vector de dimension N1+M1+J

en la que en es una variable libre que representa el margen de funcionamiento sobre el receptor n (diferencia entre el umbral de funcionamiento del receptor y el nivel de interferencia global).

imagen19

Ini matriz identidad de tamano N1

Imi matriz identidad de tamano M1 Ij matriz identidad de tamano J

imagen20

imagen21

b se define por

imagen22

vector de dimension N1+M1+K

siendo:

imagen23

vector de dimension N1, p= 1.. N1

vector de dimension M1, n= N1 + 1..(N1+M1)

5

imagen24

vector de dimension J

El problema de optimizacion planteado anteriormente que corresponde a la realizacion de la invencion en este ejemplo particular es lineal. La solucion se obtiene entonces por la implementacion del algoritmo s^plex, bien 10 conocido para el experto en la materia, para resolver los problemas de programacion lineal: dado un conjunto de desigualdades lineales sobre n variables reales, el algoritmo permite encontrar la solucion optima para una funcion objetivo tambien lineal.

En terminos geometricos, el conjunto de las desigualdades lineales define un politopo en el espacio de n dimensiones.

15 La resolucion por simplex permite determinar si el problema posee unas soluciones y cuando este es el caso (por ejemplo para un politopo convexo), determinar un extremum, Es decir una solucion de perturbacion de potencia minima.

Claims (7)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   REIVINDICACIONES

   1. Procedimiento para optimizar selectiva y dinamicamente con efectos fratricidas reducidos la perturbacion de P zonas o posiciones predefinidas (3) en una red de emisores, perturbadoresperturbadores y receptores de comunicaciones que comprende un numero N_pl de plataformas, estando equipadas un numero M < N_pl de dichas plataformas (Tx1, Tx2 TxN) con antenas y sistemas de emision de senales de transmision utiles, estando equipadas un numero N < N_pl de dichas plataformas (Rx1, Rx2 RxN) con antenas y sistemas de recepcion de senales de transmision utiles, gestionadas un numero J < N_pl de dichas plataformas (Bn, Br2,...,Bjj) por una estacion maestra (1) que estan equipadas con sistemas y antenas de perturbacion adaptadas para impedir las transmisiones entre entidades externas a dicha red, caracterizado porque incluye al menos las etapas siguientes:

   • medir las senales de transmision utiles recibidas por el conjunto de las N plataformas de recepcion, a partir de estas medidas, estimar los M*N canales de propagacion utiles, y transmitir estas medidas y estimaciones a la estacion maestra que gestiona las plataformas equipadas con las antenas de perturbacion,

   • medir el conjunto de las senales de perturbacion recibidas por las N plataformas de recepcion, a partir de estas medidas estimar los J*N canales de propagacion fratricidas, y transmitir estas medidas y estimaciones a dicha estacion maestra,

   • a partir de las medidas de las senales de transmision y estimaciones de los canales de propagacion utiles y a partir de las medidas de las senales y estimaciones de los canales de propagacion de perturbacion, calcular al nivel de la estacion maestra unos valores de consignas de perturbacion, las senales de perturbacion, la recurrencia de las emisiones, las frecuencias portadoras de las emisiones, los avances/retardos en la emision con relacion a una referencia de sincronizacion, las potencias equivalentes radiadas, las ponderaciones en amplitud y fase en las redes de antenas en emision y en las antenas de perturbacion, garantizando una eficacia para las P zonas a perturbar correspondiente a las entidades externas a la red, mientras se minimizan los efectos fratricidas sobre las N plataformas de recepcion,

   • transmitir estas consignas a las J plataformas equipadas con antenas de perturbacion,

   • a partir de las primeros consignas calculadas y aplicadas, aprovechando continuadamente las medidas de los canales de propagacion fratricidas procedentes de las plataformas receptoras, optimizar por iteracion la perturbacion de las zonas a perturbar manteniendo una perturbacion fratricida aceptable para la calidad de las transmisiones utiles.
2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1 caracterizado porque utiliza la medida de los canales de propagacion procedente de las N plataformas de recepcion, con el fin de optimizar conjuntamente la perturbacion y la calidad de las transmisiones utiles en el nivel de las plataformas emisoras adaptando los niveles de potencia de emision, y/o los esquemas de codificacion espacio-temporales y/o los protocolos de transmision en el dominio tiempo-frecuencia de los perturbadoresperturbadores y de los emisores.
3. 3. Procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque se utiliza como estacion maestra una de las plataformas de la red de emisores, de perturbadoresperturbadores y de receptores de comunicaciones que comprenden varias N_pl plataformas asociadas a un medio de calculo de las consignas destinadas a los perturbadores.
4. 4. Procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque utiliza perturbadores programables adaptados para tener en cuenta dinamicamente consignas de emision, relativas a la potencia y/o a parametros temporales, forma de onda, codificacion espacio-temporal, ponderacion de amplitud fase.
5. 5. Utilizacion del procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 4 en una red de transmision utilizando los protocolos MIMO, MISO, SIMO o SISO con via de retorno de los receptores hacia los emisores.
6. 6. Utilizacion del procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 4 en una red de radio en la que los receptores estan adaptados para medir valores de los canales en los emisores utiles y en los perturbadores.
7. 7. Utilizacion del procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 4 en una red de radio en la que las estaciones de recepcion incluyen unos elementos de antenas acoplados a un interceptor que realiza las mediciones de canal en los emisores utiles y en los perturbadores.