МЕТОДИКА АНАЛИЗА ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ КАНАЛА РАДИОСВЯЗИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЕКТОРНОГО ГЕНЕРАТОРА

METHOD FOR ANALYZING NOISE IMMUNITY OF RADIOCOMMUNICATION CHANNEL USING VECTOR GENERATOR

Irina Malysheva

Ph.D. in Engineering Science, Project Director JSC «Concern «Sozvezdie»,

Russia, Voronezh

Yury Plakhotnuk

Department manager JSC «Concern «Sozvezdie»,

Russia, Voronezh

АННОТАЦИЯ

Работа посвящена анализу проблемы оценки помехоустойчивости специальной радиоаппаратуры. Предлагается решение для организации тестирования, основанное на комплексном подходе с использованием стандартных приборов и специального программного обеспечения.

ABSTRACT

The work is devoted the analysis of a problem of an estimation of interference immunity of special radio equipment. The decision for the testing organization, based on the complex approach using standard instruments and the special software is offered.

Ключевые слова: канал радиосвязи; помехоустойчивость; имитатор помех.

Keywords: radio communication channel; noise immunity; noise simulator.

Введение

При проектировании и изготовлении специальной приемо-передающей аппаратуры одним из основных является вопрос тестирования ее возможностей и способности обеспечить надежное функционирование в канале радиосвязи с учетом присущих ему условий распространения радиоволн и помеховой обстановки, обусловленной воздействием средств радиоэлектронной борьбы (РЭБ). Как правило, для тестирования используют специально изготовленные приборы, называемые имитаторами сигналов и помех, соответствующих основным требованиям, предъявляемым к проектируемому каналу. Однако изготовители таких приборов зачастую не могут предоставить комплексное решение для проверки всех характеристик помехоустойчивости аппаратуры, в первую очередь, по причине их значительного разнообразия.

Другими словами, для специальной приемо-передающей аппаратуры требуются проверки ее функционирования в конкретном проектируемом канале связи, в экстремальных случаях, с возможностью исследования пределов функциональных возможностей аппаратуры. Необходимо специальное оборудование, обладающее гибким функционалом с настраиваемыми возможностями генерации любых типов сигналов и помех.

Особый интерес представляет анализ поведения широкополосных систем радиосвязи при воздействии комплексных преднамеренных помех, характерных для информационного конфликта. Формирование сложных помеховых воздействий представляет собой отдельную задачу. Далее в работе предлагается один из путей решения указанной проблемы.

Постановка задачи

Основными характеристиками радиоканала в первую очередь являются максимальное затухание, виды и уровни помех. Обеспечение требуемого затухания в радиоканале от передатчика к приемнику особых затруднений не вызывает, в то время как с организацией реалистичной помеховой обстановки возникают существенные сложности, в том числе, из-за невозможности воспроизвести комплексную помеху.

Далее перечислены виды помех, наиболее часто вызывающие практический интерес при оценке воздействия на работу аппаратуры связи:

• широкополосный (во всей полосе полезного сигнала) белый Гауссовский шум с произвольной мощностью.
• синусоидальная стационарная помеха с произвольной частотой и амплитудой, а также конечное множество таких помех.
• Импульсная помеха с произвольными значениями длительности, амплитуды, частоты и периода повторения.
• узкополосный (с выраженным прямоугольным спектром) Гауссовский шум с произвольными значениями полосы частот и мощности, а также конечное множество таких помех.
• синусоидальная помеха с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ) с произвольными параметрами диапазона частот, скорости изменения частоты и периода повторения.
• широкополосный (во всей полосе полезного сигнала) белый Лапласовский шум с произвольной мощностью.
• селективно замирающий широкополосный белый Гауссовский шум, прошедший через селективно замирающий канал, описываемый моделью Ватерсона с произвольными параметрами или ее модификациями [1, 2].
• селективно замирающий широкополосный белый Лапласовский шум, с равномерной спектральной плотностью, прошедший через селективно замирающий канал, описываемый моделью Ватерсона с произвольными параметрами или ее модификациями [1, 2].
• структурная помеха, специфическая для конкретной аппаратуры связи – периодически повторяющийся фрагмент полезного сигнала с заданной мощностью и другими параметрами, подлежащими модификации.

В большинстве случаев оценка помехоустойчивости производится по первым двум-трем позициям. В то же время для полноценного анализа помехоустойчивости системы желателен учет как можно большего количества видов помех, что особенно важно при эксплуатации широкополосных систем связи. Например, если в системе для подавления узкополосных помех используется адаптивный режекторный фильтр, не исключена ситуация полной блокировки связи при воздействии ЛЧМ сигнала с определенным сочетанием параметров.

Очевидно, что расширение набора формируемых помех влечет за собой усложнение экспериментального стенда из-за увеличения количества используемых приборов и специализированных изделий, как представлено на рисунке 1. Необходим компромиссный вариант технического решения.

Пример реализации

Для решения задачи было предложено использовать всего один прибор для формирования набора помех – один из распространенных и относительно недорогих векторных генераторов Rohde&Schwarz [3], имеющий возможность управления через персональный компьютер. Функциональная схема экспериментального стенда приведена на рисунке 2.

Рисунок 1. Блок-схема установки для оценки помехоустойчивости системы связи (традиционный вариант)

Рисунок 2. Блок-схема установки для оценки помехоустойчивости системы связи с векторным генератором и ПК

В этом случае помехи формируются генератором на основе массивов данных, заранее подготовленных с помощью специально разработанного программного обеспечения для компьютера. Итоговый комплекс помех может реализовывать и сценарии преднамеренного информационного воздействия на систему. При наличии у передатчика возможности работы на технологический выход (без усилителя мощности) из состава стенда можно исключить эквивалент нагрузки, что существенно упрощает исследования.

Технические возможности векторного генератора обеспечивают перенос комплексной помехи на частоту от 9 кГц до 3.2 ГГц с точностью установки 0.001 Гц. Ширина полосы формируемого сигнала – до 120 МГц. Генератор способен формировать до 512 синусоидальных сигналов одновременно с точностью установки частоты до 0.01 Гц, относительного ослабления – 0.01 дБ. Минимальная ширина полосы шума – 400 Гц.

Остальные виды помех формируются путем воспроизведения заранее подготовленного файла размером до 128 МБ (32 млн квадратурных 16-битных отсчетов). Пользовательский интерфейс программы формирования файлов для проведения исследований представлен на рисунке 3. На программу были получены авторские свидетельства [4-5].

Рисунок 3. Интерфейс программы для оценки помехоустойчивости системы связи

Файл формируется на основе пользовательских данных, характерных для тестируемой системы связи. Предложенная программа допускает формирование любых произвольных помех, разумеется, с учетом технических ограничений генератора.

Заключение

Таким образом, организация тестового канала связи с параметрами, максимально приближенными к реальным, позволяет экспериментально определить степень помехозащищенности различной аппаратуры. Включение в стенд для испытаний промышленного прибора, позволяющего использовать стороннюю технологию формирования данных, дает возможность получить универсальную платформу для сравнительных испытаний и аттестации систем радиосвязи, что обеспечивает определение реальных показателей помехоустойчивости.

Список литературы:

1.  Watterson, C.C., Juroshek, J.R., Bensema, W.D. Experimental confirmation of an HF channel model //  IEEE Trans. Commun. Technol., vol. COM - 18, pp. 792 - 803, Dec. 1970.
2.  Mastrngelo J.F., Lemman J.J., Vogler L.E., Hoffmeyer J.A., Pratt L.E., Behm C.J. A new wideband high frequency channel simulation system // IEEE Transactions on Communications, Vol.45, #1, 1997, P.26 - 34.
3. https://www.rohde-schwarz.com/ru/products/test-and-measurement/signal-generators/pg_overview_63667.html
4.  Малышева И.Н., Плахотнюк Ю.А. Модуль управления генератором тестовых сигналов // авторское свидетельство России № 2019665134, 20.11.19.
5.  Малышева И.Н., Плахотнюк Ю.А. Модуль пользовательского интерфейса генератора тестовых сигналов // авторское свидетельство России № 2019665246, 21.11.19.