RU2229198C1 - Способ и устройство радиоподавления каналов связи - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области радиотехники, а именно технике создания преднамеренных помех, и может быть использовано для подавления группы пользователей современных радиосетей связи с неизвестными номерами, использующих дуплексный разнос частот настройки приемника и передатчика. Техническим результатом является создание эффективных помех группе пользователей сотовой системы связи, номера которых неизвестны, находящихся в ограниченном, но известном районе. Способ включает процессы приема всех сигналов в полосе излучения базовой станции, генерирования несущего колебания, формирования помехового сигнала на частотах работы мобильных абонентов путем модулирования несущего колебания сигналами базовой станции, усиления помехового сигнала и его излучения. В устройство радиоподавления каналов связи, реализующее предлагаемый способ, дополнительно введены: в приемный тракт – входной фильтр, первый и второй полосовые фильтры; в передающий тракт – второй СВЧ-усилитель, первый и второй полосовые фильтры. Кроме того, дополнительно введены кварцевый генератор, промежуточный усилитель, фильтр нижних частот, первый и второй аттенюаторы. 2 с.п.ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к технике создания искусственных радиопомех, и, в частности, может быть использовано для подавления группы пользователей современных радиосетей связи и передачи данных с неизвестными номерами, использующих дуплексный разнос частот настройки приемника и передатчика. К их числу прежде всего относятся известные системы сотовой связи первого и второго поколений (см. Ратинский М.В. Основы сотовой связи. / Под ред. Д.Б.Зимина. - М.: Радио и связь, 1998, стр. 13-17). В рамках представленных материалов рассмотрению подлежат эфирные интерфейсы аналоговых и цифровых систем сотовой связи.

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

Известен способ радиоподавления каналов связи по патенту РФ №2104616, от 10.02.98, МПК Н 04 К 3/00, опубл. 10.02.98, бюл. №4.

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

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

Недостатком способа является низкая эффективность подавления современных сетей связи с макро- и микросотовой структурой, использующих способы защиты от помех на основе частотного разнесения каналов приема и передачи информации (см. Ламекин В.Ф. Сотовая связь. - Ростов-на-Дону, "Феникс", 1997, с.12). Под эффективностью подавления понимается степень достижения требуемого информационного ущерба при воздействии на канал связи преднамеренных помех (см. Палилй А.И. Радиоэлектронная борьба. Изд. 2-е, перер. и доп. - М.: Военное из-во, 1989. Стр. 11, 12).

Известен способ радиоподавления каналов связи по патенту РФ №2149512 от 4.02.1999, МПК Н 04 К 3/00, G 01 S 7/38, опубл. 20.05.2000, бюл. №14.

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

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

Недостаток способа состоит в том, что его реализация предполагает априорное знание номера заданного абонента, не предусмотрено одновременное подавление группы пользователей системы, находящихся в пространственно ограниченном, но известном районе. Кроме того, реализация способа предполагает относительно высокие энергетические и материальные затраты.

Известен способ создания помех радиолокационным станциям (варианты) по патенту РФ 2093965 от 29.06.1994, МПК6 Н 04 К 3/00, опубл. 20.10.1997.

Способ включает в себя прием сигнала в полосе частот источника излучения, измерение угловых координат на источник излучения относительно станции помех, анализ структуры сигнала источника излучения, формирование несущего колебания на частоте принимаемого сигнала, формирование управляющего сигнала с оптимизированной по заданному правилу структурой, формирование помехового сигнала путем модулирования несущего колебания управляющим сигналом, усиление помехового сигнала и его излучение.

По характеру воздействия данным способом обеспечивается формирование имитирующих (дезинформирующих) помех, которые служат для внесения ложной информации в подавляемые средства (см. Палилй А.И. Радиоэлектронная борьба: (Средства и способы подавления и защиты радиоэлектронных систем). - М.: Воениздат, 1981, стр. 10-11;

Владимиров В.И. Методология проектирования комплексов РЭП и их составных частей. - Воронеж, ВВВИУРЭ, с.40-46). Способ позволяет значительно снизить среднюю мощность помехи и энергопотребление передатчика.

Недостатками способа являются:

низкая эффективность подавления современных сетей связи с макро- и микросотовой структурой, использующих способы защиты от помех на основе частотного разнесения каналов приема и передачи информации;

отсутствует возможность одновременного подавления группы пользователей системы.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному является способ создания имитационных помех (см. Палилй А.И. Радиоэлектронная борьба. (Средства и способы подавления и защиты радиоэлектронных систем). М.: Воениздат, 1981, стр. 50-55).

Способ-прототип включает в себя прием сигнала источника излучения на частоте f_c, задержку принятого сигнала на время Δt₃, формирование несущего колебания f_н на частоте принятого сигнала, формирование помехового сигнала путем модулирования несущего колебания задержанным принятым сигналом, усиление выходного помехового сигнала и его излучение.

В общем виде способ-прототип может рассматриваться как способ ретрансляции сигналов с привнесенным временем его задержки, что является актуальным при создании помех радиолокационным станциям.

Способ-прототип позволяет создавать эффективные помехи цифровым сетям связи, работающим в симплексном (на одной частоте приема и передачи). К достоинствам способа можно отнести более низкую среднюю мощность помехи и энергопотребления передатчика. Однако способ-прототип обладает следующими недостатками:

отсутствует возможность создания помехи группе пользователей современных сетей связи с макро- и микросотовой структурой (способ-прототип и приведенные аналоги являются относительно узкополосными по ширине частотного спектра формируемого помехового сигнала); помеховый сигнал формируется на частоте принятого сигнала, (базовой станции), что не позволяет обеспечить подавления абонента или группы абонентов сотовых систем, номера которых неизвестны.

Целью данного изобретения является разработка способа подавления каналов связи, обеспечивающего радиоподавление группы абонентов с неизвестными номерами, находящихся в пространственно ограниченном, но известном районе, с привлечением для этого минимальных материальных и энергетических ресурсов.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе радиоподавления каналов связи, включающем прием сигнала источника излучения на частоте f_c, формирование несущего колебания f_H, формирование входного помехового сигнала путем модулирования несущего колебания принятым сигналом, усиление выходного помехового сигнала и излучение его, сигнал источника излучения принимают в полосе излучения базовой станции, а частоту несущего колебания выбирают из условия

где Δf_i - разнос между i-й частотой базовой станции и i-й частотой мобильного абонента дуплексного канала связи, i=1, 2, 3...., N, N - число частотных каналов в стандарте сотовой системы связи,

– среднее значение частоты группового спектра базовой станции.

Перечисленная новая совокупность существенных признаков за счет того, что структуру модулирующего напряжения формируют в виде группового (широкополосного) сигнала, передаваемого базовой станцией, а помеховый сигнал излучают на частотах передачи мобильных корреспондентов, позволяет достичь цели изобретения: радиоподавление группы абонентов с неизвестными номерами, находящихся в пространственно ограниченном, но известном районе с привлечением минимальных материальных ресурсов.

Известен ряд устройств, реализующих режим создания имитационной помехи. Станция помех (см. патент РФ №2054806, МПК Н 04 К 3/00, опубл. 20.02.1996 г.) содержит устройство для создания ответных помех в составе: устройство управления и синхронизации, дешифратор, N коммутаторов каналов, N устройств измерения временных интервалов. Повышение эффективности работы станции достигается за счет учета частотно-временной структуры подавляемых сигналов.

Основной недостаток устройства состоит в том, что в каждый момент времени оно создает помехи только на одной частоте (частоте приема сигнала).

Устройство формирования радиопомех по патенту РФ №2108677 МПК Н 04 К 3/00, опубл. 23.06.1994 г. дополнительно содержит блок определения интенсивности передач и блок формирования временных интервалов.

Введение новых элементов позволило формировать прицельные дезинформирующие радиопомехи, согласованные с особенностями протоколов передачи информации канального уровня.

Основной недостаток устройства состоит в том, что оно формирует помехи на частоте приема сигнала, при этом используется узкополосная (одновременно одному источнику сигнала) помеха.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному устройству радиоподавления каналов связи является Автоматическая станция ответных помех (см. патент РФ №2103705, МПК G 01 S 7/38, опубл. 27.01.98).

Устройство-прототип состоит из приемного и передающего трактов и тракта управления, причем приемный тракт включает приемную антенну, входной разветвитель СВЧ-сигналов, устройство кратковременного воспроизведения несущей частоты, входной СВЧ-усилитель, первый и второй СВЧ-светвители, а передающий тракт состоит из выходного СВЧ-усилителя и передающей антенны. К элементам управления относятся СВЧ-коммутатор, устройство создания ответных шумовых помех, устройство регистрации импульсных зондирующих сигналов, амплитудный детектор, фазовый модулятор, логический элемент запрета, формирователь стробирующих и модулирующих импульсов, устройство управления и временного программирования, устройство логической обработки сигналов, первый и второй формирователи низкочастотного модулирующего напряжений. Приемная антенна подключена к СВЧ-входу входного СВЧ-разветвителя, первый СВЧ-выход которого соединен с СВЧ-входом устройства кратковременного воспроизведения несущей частоты. Второй СВЧ-выход выходного разветвителя СВЧ-сигналов соединен с СВЧ-входом входного СВЧ-усилителя, вход фазовой модуляции которого соединен с первым выходом фазового модулятора. Третий СВЧ-выход входного разветвителя СВЧ-сигналов соединен с СВЧ-входом устройства создания ответных шумовых помех, вход управления которого соединен с клеммой для подачи команды управления. Четвертый СВЧ-выход входного разветвителя СВЧ-сигналов соединен с СВЧ-входом устройства регистрации импульсных и непрерывных зондирующих сигналов, выход сигнала наличия регулярного импульсного излучения которого соединен с первым информационным входом устройства управления и временного программирования, а выход сигнала наличия регулярного непрерывного излучения - со вторым информационным входом устройства управления и переменного программирования. Пятый СВЧ-выход входного разветвителя СВЧ-сигналов соединен с СВЧ-входом амплитудного детектора, вход которого соединен с видеовходом устройства регистрации импульсных и непрерывных зондирующих сигналов с видеовходом формирователя стробирующих и модулирующих импульсов. Вход управления устройства кратковременного воспроизведения несущей частоты соединен с первым входом устройства логической обработки сигналов и с выходом стробирующего импульса формирователя стробирующих и модулирующих импульсов, выход модулирующего импульса которого соединен со вторым входом устройства логической обработки сигналов. СВЧ-выход устройства кратковременного воспроизведения несущей частоты соединен с первым СВЧ-входом первого СВЧ-светвителя, второй СВЧ-вход которого соединен с СВЧ-выходом входного СВЧ-усилителя, СВЧ-выход первого СВЧ-светвителя соединен с СВЧ-входом СВЧ-коммутатора, вход управления которого соединен с выходом логического элемента запрета, СВЧ-выход СВЧ-коммутатора соединен с первым СВЧ-входом второго СВЧ-светвителя, второй СВЧ-вход которого соединен с СВЧ-выходом устройства создания ответа шумовых помех. СВЧ-выход второго СВЧ-светвителя соединен с СВЧ-входом выходного СВЧ-усилителя, СВЧ-выход которого соединен с передающей антенной, а вход фазовой модуляции - со вторым выходом фазового модулятора. Выход сигнала запрета устройства создания ответных шумовых помех соединен со входом запрета логического элемента запрета, сигнальный вход которого соединен с выходом устройства логической обработки сигналов. Вход управления фазового модулятора соединен с четвертым выходом устройства управления временного программирования, первый выход которого соединен со входом управления второго формирователя низкочастотных стробирующих импульсов, второй выход - со входом управления второго формирователя низкочастотного модулирующего напряжения. Выход первого генератора низкочастотного модулирующего напряжения соединен с третьим входом устройства логической обработки сигналов, четвертый вход которого соединен с выходом второго генератора низкочастотного модулирующего напряжения.

Устройство-прототип решает задачу повышения эффективности радио подавления за счет обеспечения адаптивности автоматической станции к видам сигналов, предусматривается поочередное по времени подавление нескольких сигналов.

Устройство-прототип также имеет недостатки:

формирование помехового сигнала осуществляется на частоте его приема, что не позволяет создать эффективную помеху корреспондентам современных систем сотовой связи, работающих в дуплексном режиме;

в каждый момент времени помеховый сигнал формируется для одного потребителя сети, т.е. помеховый сигнал является относительно узкополосным;

в условиях отсутствия знания номера пользователя сотовой сети связи эффективность применения устройства-прототипа ничтожно мала.

Целью изобретения является разработка устройства подавления каналов связи, обеспечивающего одновременное радиоподавление группы абонентов с неизвестными номерами, находящихся в пространственно ограниченном, но известном районе, с привлечением минимальных материальных и энергетических ресурсов.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве радиоподавления каналов связи, состоящем из приемного и передающего трактов, причем приемный тракт включает СВЧ-усилитель и приемную антенну, а передающий тракт включает передающую антенну и первый СВЧ-усилитель, дополнительно в приемный тракт введены входной фильтр, вход которого подключен к выходу приемной антенны, а выход через первый полосовой фильтр подключен к входу СВЧ-усилителя, выход которого через второй полосовой фильтр подключен к входу первого аттенюатора, а в передающий тракт дополнительно введены второй СВЧ-усилитель, выход которого подключен к входу передающей антенны, а вход через первый полосовой фильтр подключен к выходу первого СВЧ-усилителя, вход которого через второй полосовой фильтр подключен к выходу второго аттенюатора, кроме того, введены кварцевый генератор, выход которого подключен к входу промежуточного усилителя, выход которого через фильтр нижних частот подключен к первому входу смесителя, второй вход которого подключен к выходу первого аттенюатора, а выход - к входу второго аттенюатора.

Перечисленная новая совокупность существенных признаков за счет того, что вводятся новые операции, элементы и связи, позволяет достичь цели изобретения: обеспечить одновременное подавление группы абонентов с неизвестными номерами, находящихся в пространственно ограниченном, но известном районе, с привлечением минимальных материальных и энергетических ресурсов.

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

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

Заявляемые способ и устройство поясняются чертежами, на которых

на фиг.1 приведена структура эфирного интерфейса системы сотовой связи стандарта GSM;

на фиг.2 иллюстрируется взаимное размещение частотных каналов в прямом и обратных каналах стандарта GSM;

на фиг.3 представлен алгоритм создания помех группе пользователей сотовой системы связи с неизвестными номерами;

на фиг.4 представлена структурная схема устройства радиоподавления каналов связи;

на фиг.5 приведена структурная схема репитера RP-2.

Одним из возможных направлений решения проблемы информационной блокады абонента или группы абонентов сети мобильной радиосвязи является радиоподавление активных каналов, выделенных им на время сеанса связи.

Возможность реализации заявленного способа радиоподавления современных систем с макро- и микросотовой структурой объясняется следующим.

Известно, что сотовые системы связи первого, а особенно второго поколения (цифровые), имеют весьма сложную частотно-временную структуру эфирных интерфейсов (см. Ратынский М.В. Основы сотовой связи. / Под ред. Д.Б.Зимина. - М.: Радио и связь, 1998. - Стр. 31). В качестве примера на фиг.1 приведена структура эфирного интерфейса системы GSM (см. там же, стр. 37). Передача информации в этой системе организуется кадрами, которые имеют длительность 4,615 мс. Каждый кадр состоит из восьми слотов по 577 мкс, и каждый слот соответствует своему каналу речи, т.е. в каждом кадре передается информация восьми речевых каналов. Таким образом, в стандарте GSM реализован множественный доступ с временным разделением TDMA. Суть метода TDMA заключается в том, что каждый частотный канал разделяется по времени между несколькими пользователями, например восьмью и предоставляется им поочередно.

В стандарте GSM 900 для передачи информации прямого канала отводится полоса 935...960 МГц, а обратного - 890...915 МГц, т.е. дуплексный разнос по частоте Δf_i составляет 45 МГц (Ламекин В.Ф. Сотовая связь. - Ростов-на-Дону: Изд-во "Феникс", 1997, стр. 39). Один частотный канал занимает полосу Δf=200 кГц, так, что всего в полном диапазоне, с учетом защитных полос, размещается 124 частотных канала. Центральная частота канала (в МГц) связана с его номером N соотношениями

обратный канал:

f_ok=890,2+0,2•N, 1≤N≤124;

прямой канал:

f_nk=935,2+0,2•N, 1≤N≤124,

что иллюстрируется на фиг.2.

В системах сотовой связи второго поколения под физическим каналом понимают временной слот с определенным номером в последовательности кадров эфирного интерфейса. В общем виде алгоритм работы мобильного абонента на физическом уровне может быть описан как передача информации базовой станцией в слоте j на частоте i прямого канала и передача ответной информации мобильным абонентом в слоте j на частоте i обратного канала.

В этих условиях оптимизированное помеховое воздействие предполагает предварительное вскрытие номера слота j заданного абонента и частотного канала i, вхождение в синхронизацию станции помех с базовой станцией. Однако реализация перечисленных операций влечет за собой существенные материальные и временные затраты. Данная ситуация еще более усложняется использованием в эфирном интерфейсе скачков по частоте. Его суть состоит в том, что несущая частота для каждого физического канала периодически изменяется. В стандарте GSM используются медленные скачки по частоте с переключением в каждом очередном кадре (см. Ратынский М.В. Основы сотовой связи. / Под ред. Д.Б.Зимина - М.: Радио и связь, 1998, стр. 131).

Приведенный выше классический подход к радиоподавлению неприемлем при решении задачи информационной блокады абонента или группы абонентов сотовой системы связи, номера которых неизвестны. В этих условиях нет возможности вскрытия как номеров слотов, так и значений частотных каналов.

Решение рассматриваемой задачи в рамках поставленных ограничений (абонент или группа абонентов с неизвестными номерами находится в одном, априорно известном, районе) возможно следующим образом.

На первом этапе принимаются сигналы на всех частотах прямого канала. Применительно к стандарту GSM900 полоса приема составляет 935...960 МГц, а для D-AMPS - 869...894 МГц. Данная операция должна осуществляться максимально близко от подавляемых абонентов. Это объясняется тем, что каждой базовой станции выделяется некоторый набор частотных каналов (обычно от 2-3 до 64), которые не совпадают с частотными каналами соседних базовых станций. Поэтому очень важным аспектом первого этапа является принять сигналы прямого канала той базовой станции, на обслуживании которой находятся заданные для подавления абоненты. На фиг.3 показано, что базовой станции выделены 10, 83, 101 и 120 частотные каналы, которые и отмечаются в работе.

На втором этапе формируют несущее колебание и выходной помеховый сигнал путем смещения широкополосного сигнала прямого канала в полосу частот обратного канала (см. фиг.3). Для стандартов GSM900 и D-AMPS этот сдвиг по частоте составляет 45 МГц в сторону понижения. В результате выполнения этих операций формируется помеховый сигнал, структура которого в частотно-временной области полностью согласуется со структурой подавляемых сигналов. Следует отметить и другой положительный аспект - минимальное время реакции предлагаемого способа на изменения в прямом и обратном каналах. Последнее определяется скоростью выполнения операции переноса спектра сигнала из прямого канала в обратный.

На последнем этапе выполняют стандартные операции: усиление помехового сигнала и его излучение. В связи с тем, что создание радиопомех заданным абонентам реализуется в непосредственной близости от них, то мощность помехового сигнала Р_п может составлять единицы ватт. При этом будет выполняться условие

Р_п>Р_c.

Теоретический и практический анализ эффективности предлагаемого способа по сравнению с известными аналогами показал, что его основными достоинствами являются:

возможность радиоподавления группы абонентов сотовых систем связи с неизвестными номерами, находящихся в одном известном районе;

полная согласованность структуры радиопомех и радиосигнала;

минимальное время реакции формируемых радиопомех на вновь появившиеся сигналы;

структурная и конструктивная простота его реализации.

Из перечисленных достоинств способа в пояснении нуждается его структурная и конструктивная простота. Предлагаемый способ не нуждается в выполнении таких типовых операций, как поиск подавляемых сигналов, анализ их частотно-временной структуры, синхронизация помехового сигнала с подавляемым.

На фиг.4 приведена структурная схема предлагаемого устройства создания преднамеренных помех, реализующего заявленный способ. Устройство содержит приемную антенну 1, входной фильтр 2, первый полосовой фильтр 3, СВЧ-усилитель 4, второй полосовой фильтр 5, первый аттенюатор 6, смеситель 7, передающую антенну 8, второй СВЧ-усилитель 9, первый полосовой фильтр 10, первый СВЧ-усилитель 11, второй полосовой фильтр 12, второй аттенюатор 13, кварцевый генератор 14, промежуточный усилитель 15 и фильтр нижних частот 16. Причем вход входного фильтра 2 соединен с выходом приемной антенны 1, а выход через первый полосовой фильтр 3 подключен к входу СВЧ-усилителя 4. Выход СВЧ-усилителя 4 через второй полосовой фильтр 5 подключен к входу первого аттенюатора 6. Выход второго СВЧ-усилителя 9 подключен ко входу передающей антенны 8, а вход через первый полосовой фильтр 10 соединен с выходом первого СВЧ-усилителя 11. Вход первого СВЧ-усилителя 11 через второй полосовой фильтр 12 подключен к выходу второго аттенюатора 13. Выход кварцевого генератора 14 подключен к входу промежуточного усилителя 15, выход которого через фильтр нижних частот 16 соединен с первым входом смесителя 7. Второй вход смесителя 7 соединен с выходом первого аттенюатора 6, а выход подключен к входу второго аттенюатора 13.

Работа устройства осуществляется следующим образом. На подготовительном этапе предлагаемое устройство максимально близко размещают к абонентам мобильной системы связи, подавление средств связи которых планируется. Оптимальным в этом смысле местом является установка устройства в центре пространства их преимущественного пребывания.

Радиосигналы, наведенные в приемной антенне 1 (см. фиг.4) поступают на вход фильтра 2 (полосовой фильтр 935-969 МГц). Здесь выделяются сигналы прямого канала базовой станции Δf_nk, например, с номерами частотных каналов 10, 83, 101 и 120 см. фиг.3. Последние поступают на приемный тракт, представляющий из себя первый полосовой фильтр 3, СВЧ-усилитель 4 и второй полосовой фильтр 5. Полосовые фильтры 3 и 5 настроены на частоты 935-960 МГц. Фильтр 3 обеспечивает дополнительную селекцию сигналов прямого канала, а фильтр 5 - основную селекцию этих сигналов после их усиления в блоке 4. Входной СВЧ-усилитель 4 усиливает сигналы в полосе Δf=30 МГц со средней частотой настройки

Кр=60 dB. В результате элементами 3, 4, 5 осуществляется усиление и основная селекция сигналов прямого канала базовой станции. С выхода блока 5 через аттенюатор 6 сигналы поступают на второй вход смесителя 7.

На первый вход смесителя 7 поступает несущая с частотой 45 МГц с выхода кварцевого генератора 14 через усилитель 15 и фильтр нижних частот 16. Задача блока 15 - усилить сигналы кварцевого генератора, а блока 16 - отфильтровать вторую гармонику блока 14.

На выходе смесителя 7 формируется сигнал с разностной частотой

Δf_ст=Δf_пк-Δf_i=Δf_пк-45МГц=Δf_oк,

где Δf_oк - полоса частот, соответствующая обратному каналу сотовой системы связи, например, 890-915 МГц. Таким образом сигналы, принятые в полосе частот Δf_пк, после преобразования оказались в полосе частот Δf_oк и в дальнейшем будут использоваться в качестве помехового сигнала. Пройдя через аттенюатор 13, они поступают на вход передающего тракта устройства. По аналогии с приемным он состоит из первого полосового фильтра 10, первого СВЧ-усилителя 11 и второго полосового фильтра 12. Передающий тракт настроен на среднюю частоту

имеет полосу пропускания Δf=30 МГц, а коэффициент усиления усилителя 11 составляет 50 dB. После выполнения операций фильтрации и усиления сформированный (в результате выполнения операций ретрансляции и преобразования по частоте) помеховый сигнал дополнительно усиливается во втором СВЧ-усилителе 19 и поступает на вход передающей антенны 8. В результате излучается помеховый сигнал в полосе частот 890-915 МГц мощностью 6 Вт. В качестве дополнения следует отметить, что аттенюаторы 6 и 13 используются для согласования уровней сигналов, поступающих на входы соответственно блоков 7 и 12.

В предлагаемом способе и устройстве положительный эффект по сравнению с прототипами оценим по количеству привлекаемых материальных ресурсов.

Для того чтобы гарантированно сорвать работу обратного канала (см. фиг.3) при использовании базовой станцией четырех частот (простейший случай) потребуется четыре устройства прототипа. При этом каждое из них предварительно должно решить задачи обнаружения, анализа, оптимизации (синхронизации) формируемых помех. Предлагаемое устройство решает поставленную задачу и в более сложных условиях, когда количество используемых частот в канале базовой станции превышает 16.

Кроме того, предлагаемому устройству присуща конструктивная простота: отсутствуют подсистемы обнаружения, анализа, управления.

Другое очень важное положительное отличие заявляемого устройства состоит в том, что оно имеет минимальное время реакции на изменения сигнально помеховой обстановки, определяемое задержкой сигнала в приемном тракте обработки и смесителе.

Элементы заявляемого устройства радио подавления каналов связи реализуются следующим образом. Приемный и передающий тракты, а именно блоки 1, 2, 3, 4, 5, 9, 10, 11 и 12 (на фиг.4 обведены пунктиром) могут быть реализованы на базе офисного репитера фирмы "REMOTEK" RP-2 (RP-6) стандарта GSM900. Рассмотрим его работу (см. фиг.5).

Радиосигналы, наведенные в наружной антенне, поступают на вход дуплексера (на вход полосового фильтра 935-960 МГц). В результате выделяются сигналы базовой станции (прямого канала), которые поступают на прямой (приемный) тракт обработки. Последний состоит из полосового фильтра дополнительной селекции 935-960 МГц, усилителя с

Δf=30 МГц и К_р=60 dB и выходного полосового фильтра. В данном тракте осуществляется основная селекция сигналов базовой станции и их усиление. Сигналы с выхода тракта поступают на вход второго дуплексера и далее через фильтр 935-960 МГц на офисную антенну.

Сигналы мобильных абонентов (обратный или передающий канал 890-915 МГц) через офисную антенну поступают на вход второго дуплексера (вход полосового фильтра 890-915 МГц). С помощью этих фильтров в дуплексере осуществляется электрическая развязка между сигналами, поступающими на вход и выход антенны. С выхода названного фильтра сигналы мобильных абонентов, например, каналов 10, 83, 101 и 120 см фиг.3, поступают на вход обратного тракта обработки. Его структура аналогична прямому тракту обработки: два полосовых фильтра и усилитель. Отличие состоит в том, что он настроен на частоту

а коэффициент усиления усилителя К_р=50 dB в полосе 30 МГц. С выхода обратного тракта сигналы мобильных абонентов поступают на вход выходного усилителя, имеющего выходную мощность 6 dB. Далее усиленные сигналы мобильных абонентов (сигналы обратного канала) через полосовой фильтр 890-915 МГц первого дуплексера поступают на вход наружной антенны и излучаются. Таким образом, репитер RP-2 выполняет функции офисного радиоудлинителя. Следует отметить, что входной фильтр 2 предлагаемого устройства реализуется на полосовом фильтре 935-960 МГц дуплексера Д₁ (см. фиг.5). Второй вход дуплексера через сопротивление 50 Ом подключен к корпусу для избежания нагрева. Основные технические характеристики репитеров фирмы REMOTEK приведены в табл. 1 (см. www.remotek.com).

Аттенюаторы 6 и 13 собираются по мостовой схеме путем подбора элементов (резисторов). Смеситель 7 реализуется на микросборке RMS-2 (см. www.minicircuits.com). Кварцевый генератор 14 реализуется с помощью элемента PLETRONICS P1100-HCV 45MHz (см. www.pletronics.com). Усилитель 15 реализуется с помощью микросхемы TC7S04F (см. www.toshiba.com). Фильтр нижних частот 16 реализуется с помощью фильтра Баттерворса (см. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник. - М.:Высш. школа, 1983. - Стр 407) пятого порядка. В качестве передающей антенны 8 может использоваться ненаправленная антенна типа штырь, дискоконусная и др.

Таким образом предлагаемые способ и устройство радиоподавления каналов связи позволяют реализовать информационную блокаду группы абонентов сотовой системы связи с неизвестными номерами, находящимися в ограниченном, но известном районе, с привлечением минимальных материальных и энергетических ресурсов.

Claims (2)

1. Способ радиоподавления каналов связи, заключающийся в том, что принимают сигнал источника излучения на частоте f_с, генерируют несущее колебание f_н, формируют выходной помеховый сигнал путем модулирования несущего колебания принятым сигналом, усиливают выходной помеховый сигнал и излучают его, отличающийся тем, что сигнал источника излучения принимают в полосе излучения базовой станции, а частоту несущего колебания выбирают из условия

где Δf_i – разнос между i-й частотой базовой станции и i-й частотой мобильного абонента дуплексного канала связи;

i=1, 2, 3..., N, N – число частотных каналов в стандарте сотовой системы связи;

– среднее значение частоты группового спектра базовой станции.

2. Устройство радиоподавления каналов связи, включающее приемный и передающие тракты, причем приемный тракт включает СВЧ-усилитель и приемную антенну, а передающий тракт включает передающую антенну и первый СВЧ-усилитель, отличающееся тем, что дополнительно в приемный тракт введены входной фильтр, вход которого подключен к выходу приемной антенны, а выход через первый полосовой фильтр подключен к входу СВЧ-усилителя, выход которого через второй полосовой фильтр подключен к входу первого аттенюатора, а в передающий тракт дополнительно введены второй СВЧ-усилитель, выход которого подключен к входу передающей антенны, а вход через первый полосовой фильтр подключен к выходу первого СВЧ-усилителя, вход которого через второй полосовой фильтр подключен к выходу второго аттенюатора, кроме того, введены кварцевый генератор, выход которого подключен к входу промежуточного усилителя, выход которого через фильтр нижних частот подключен к первому входу смесителя, второй вход которого подключен к выходу первого аттенюатора, а выход – к входу второго аттенюатора.

Images