CC BY
19
МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ПОМЕХОЗАЩИЩЁННОСТИ РАДИОРЕЛЕЙНЫХ СТАНЦИЙ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ С УЧЕТОМ СТЕПЕНИ ОТКРЫТОСТИ ИНТЕРВАЛА ЛИНИИ РАДИОПОДАВЛЕНИЯ
B.К. Снежко, канд. техн. наук, доцент
C.А. Якушенко, канд. техн. наук, доцент
B.Е. Егрушев, канд. техн. наук, доцент
C.С. Веркин, канд. техн. наук В.В. Антонов, преподаватель Е.В. Чеканова, преподаватель Д.И. Вахненко, курсант
Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С.М. Буденного (Россия, г. Санкт-Петербург)
DOI:10.24412/2500-1000-2023-4-3-126-132
Аннотация. В работе предложена методика оценки помехозащищенности радиорелейных станций в условиях деструктивного радиоэлектронного воздействия преднамеренных помех и принятия специальных мер защиты. В основу методики положено взаимодействие радиорелейного интервала и интервала радиоподавления. Особенностью методики является использование защитных свойств рельефа местности и учет мер защиты станции. Методика оценка помехозащищенности радиорелейных станций может быть использована при модернизации станций, а также при разработке перспективных средств радиорелейной связи.
Ключевые слова: радиорелейная связь, радиорелейная станция, радиоподавление, преднамеренная помеха, помехозащищенность, коэффициент помехозащиты.
Радиорелейная связь (РРС) применяются достаточно широко в самых разных сетях связи. Это объясняется её достоинствами, так как она вобрала в себя достоинства радиосвязи и электропроводной связи [1].
Опыт локальных конфликтов убеждает, что в настоящее время радиорелейные линии (РРЛ) будут функционировать в условиях активного радиоэлектронного воздействия [1-4]. Организация радиорелейной связи в этих условиях требует количественной оценки помехозащищённости (ПЗ) радиорелейных станций (РРСт) и на основе этого принятия специальных мер защиты.
Данная работа направлена на решение этих вопросов. Для этого в работе предложена методика этой оценки, по которой выполнен достаточно большой объём расчётов. Поэтому она актуальна и важна в условиях с одной стороны важной роли РРС, а с другой - значимости радиоподавления (РП) во всех современных конфлик-
тах.
В основу методики и количественных оценок в работе положено взаимодействие радиорелейного интервала и интервала радиоподавления.
Методика расчёта
помехозащищённости радиорелейных станций
Выполненный анализ современных средств РП зарубежных стран показал, что в Вооруженных силах иностранных государств имеются разнообразные станции РП на лётно-подъёмных средствах (ЛПС) для подавления РРСт специального назначения (СН).
На рисунке 1 представлен вариант воздействия средств РП на радиолинии РРС. Рисунок подтверждает необходимость рассмотрения двух интервалов: интервала связи и интервала радиоподавления. Расчёты радиорелейного интервала описаны во многих работах, например, в [1, 5, 6]. Здесь он не рассматривается. Поэтому рассмотрим интервал подавления.
Рис. 1. Вариант постановки помехи радиорелейной станции
1. Оценка открытости интервала линии радиоподавления «ЛПС — РРСт»
Очень часто интервалы «ЛПС - РРСт» принимают открытыми на предельной дальности Япр, км, определяемой выражением
К = 4,12 (^/ялт + , (!)
где Нлпс и Нррс соответственно высоты ЛПС и антенны РРСт в метрах.
Но это далеко от реальности. Поэтому возникает необходимость более внимательнее рассмотреть эти интервалы. Проведем анализ для условия гладкой сферы без леса
и покрытой лесом. Условие открытости интервала АН (Ят1 )> 0 учитывает кривизну
Земли, высоту леса и открытость зоны, существенной для распространения радиоволн и имеет вид:
АН (RJ =
нррс + (Hлпс - Hррс) .Tl (R) - Яшс2 -T1(RX1) •
1
1 • Ялпс • 1000(т1(Ri)). (1 - И(Ri)) • (yfl) - нлес > 0,
(1 -Т1( RTi)) 17
(2)
где т (Ят1) - относительное расстояние
рассматриваемой точки интервала (Тг = г/Япр г); X -длина волны, м; Нлес - высота леса, м.
Данное выражение фактически является разностью высот между линией, соединяющей антенны и суммой кривизны земли и зоны, существенной для распространения радиоволн.
Были рассчитаны относительные по отношению к предельной дальности и абсолютные протяжённости открытого интервала в зависимости от высоты полёта ЛПС. Результаты расчётов приведены на рисунках 2 и 3 соответственно.
Из результатов расчётов можно заключить следующее.
Протяжённости открытого интервала, как и предельные дальности, существенно зависят от высоты полёта ЛПС. При высотах полёта 5000-10000 м протяжённости открытого интервала равны 280-400 км. С высот полёта 100-1000 м помехи могут создаваться с дальностей 40-120 км. Если принять, что дальность стрельбы зенитно-ракетных комплексов 300-400 км, то противник будет вынужден создавать помехи с дальностей за пределами прямой видимости, т.е. на полуоткрытых и даже закрытых интервалах.
Это совершенно не значит, что подавление РРСт невозможно. На полуоткрытых интервалах так же возможно подавление РРСт, всё зависит от энергетики радиоли-
к,,)
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5 100
1 !Hppc=20 ■
vi
-f = 600 МГц
/
/
/
/
/
/
/
/
H
нии. В следующем разделе количественно оценим возможность подавления РРСт с ЛПС.
AH ( R%1 ) км 400Г
360 320 280 240 200 160 120 80 40
1000
104
лис?
км
1 1 Hppc=20 м о
1—
f = 600 МГц h
/
У
/ -A rH
\-4-i f ! Y~\
--X- -A
rT J-U
— - rn
100
1000
HnnCî
104 км
Рис. 2. Зависимость относительной протяжённости открытого интервала от высоты полёта ЛПС
Рис 3. Зависимость абсолютной протяжённости открытого интервала от высоты полёта ЛПС
2. Надёжность связи на интервале РРЛ в условиях радиоподавления
Для выработки мер защиты РРС необходимо оценить их помехозащищённость. Известно, что одним из направлений защиты системы связи и ее элементов от радиоподавления, т.е. снижения эффективности воздействия преднамеренных помех, является снижение возможности противника по энергетическому подавлению радиолиний преднамеренными помехами [1, 5].
Рассмотрим только средство РП, действующее против РРСт с ЛПС, создающее только шумовую помеху со спектром Af,,
согласованную по ширине спектра с сигналом РРС Af, т. е. f * Afc.
Помехозащищенность РРСт характеризуется ее способностью обеспечить требуемое качество связи в условиях воздействия преднамеренных помех противника.
За показатель помехозащищённости принимаем вероятности обеспечения связи с заданным качеством в условиях помех рсп
на заданной дальности от источника помех.
Вероятность рсп есть вероятность того, что отношение мощности сигнала Рвх к мощности помехи р на входе подавляемого приёмника РРСт будет больше коэффициента помехозащиты . Коэффициент помехозащиты, один из основных показателей помехозащищённости РРСт от помех, есть минимальное отношение сигнала Рсвх к помехе р на входе приёмника
для заданного режима работы и заданной пропускной способности, при котором обеспечивается требуемое качество связи [1, 7, 8]. Из определения следует, что
Кпз =(/P)min. Величина рсп определяется из уравнения
Рсп = Р (Рсвх - PmZ ^ КПЗ ) •
(3)
(4)
Величины Рвх иРшЕ являются случайными и распределены по логарифмически
- нормальному закону. Случайность Рвх
обусловлена замираниями сигнала. Обычно распределение замираний описывается
графиками [5]. В работе выполнена аппроксимация этих графиков логнормаль-ным законом (рисунок 3). При аппроксимации для каждой частоты берётся своё значение о.
Из рисунка 3 видно, что среднеквадра-тическая погрешность сигнала на входе
приёмника освх для диапазона 600 МГц
равна 6 дБ.
На рисунке 4 есть запас на замирания, - потери надёжности связи в процентах. Эти результаты будут использованы при расчёте помехозащищённости РРСт.
Рис. 4. Аппроксимация замираний сигнала на интервале радиорелейной линии логнормальным законом распределения
Из выражения 4 следует, что вероятность успешного ведения РРС при условии прихода помехи в секторе А^. будет равна
В А(4
[0,5 + Ф0 (х), если X > 0.5 [0,5 - Ф0 (х), если х < 0.5'
P -Ру+Кт
Х= с.ex._mL_ПЗ
V
(5)
где
(6)
2 2 jL + a:.
Здесь стш2 дисперсия суммарного шума на входе приёмника. Если считать помеху эквивалентной гауссову шуму, тогда суммарная мощность шума в приемнике, определяемая собственными шумами и внешней помехой, будет равна
РнЕ = 10lg (Рш.пр + Рп.вх )
= ю0.1[-204+«ш +АШ ] Р = ю0'1^Рпп +°пп-^ппе + Кпз + Ол.пр М]
Р = 100
ш.пр
(7)
(8) (9)
где — излучаемая мощность передатчика помех;
Спп — коэффициент усиления антенны передатчика помех (1111);
иш - коэффициент шума приёмника РРСт в дБ;
А/ш - шумовая полоса пропускания приёмника.
3. Порядок расчета
помехозащищенности РРСт
Рассмотренная кратко методика позволяет оценить помехозащищенность РРСт радиорелейной линии. На основе изложенного сформулируем следующий порядок расчёта помехозащищённости РРСт:
1. Рассчитываем мощность или уровень сигнала на входе приёмника РРСт для стандартной протяжённости интервала, рассматриваемой РРЛ во всех диапазонах её работы при затухании за счёт рельефа местности, равном 10 дБ или при нескольких значениях затухания.
2. Рассчитываем зависимости мощности или уровня помехи на входе приёмника РРСт при заданной эффективной излучаемой мощности передатчика помех от высоты полёта ЛПС и дальности до ЛПС для главного, бокового и заднего лепестков диаграммы направленности антенны. Затухание за счёт рельефа на интервале помехи считаем для условий гладкой сферы.
3. Вычисляем суммарную (шум + помеха + сигнал) среднеквадратическую погрешность.
4. Вычисляем параметр интеграла вероятности.
5. Вычисляем вероятность нормальной работы РРСт в зависимости от изменяющихся параметров интервала для заданных значений коэффициента помехоза-щиты.
6. Строим графики для вероятности нормальной работы.
7. Анализируем полученные результаты, формулируем выводы и рекомендации.
Данный порядок можно рекомендовать для применения на этапе проектирования, когда анализируется работа РРСт не на конкретном интервале, а на стандартном, заданном в техническом задании.
4. Анализ методики оценки помехозащищенности РРСт
Анализ методики оценки помехозащищенности РРСт показывает, что основными способами защиты станции от радиоподавления могут быть:
- ослабление мощности преднамеренных помех на входе приемника за счет рационального использования защитных свойств местности и направленных свойств антенн, пространственной и поляризационной селекции, а также компенсации помех;
- повышение энергетического потенциала радиолинии за счёт увеличения мощности передающих устройств и коэффициента усиления антенн, сокращения протяжённости радиорелейного интервала;
- снижение величины требуемого отношения мощности сигнала к мощности помех путем рационального выбора видов работы и скоростей передачи информации, а также использования широкополосных сигналов.
Таким образом наибольшей эффективностью обладают помехи, создаваемые средствами РП с ЛПС, а в некоторых случаях забрасываемыми передатчиками помех (ЗПП). Создание помех РРСт наземными средствами неэффективно.
Учитывая, что существует ряд приемников разведки и средств постановки радиопомех, а также несколько типов РРСт, отличающихся между собой множеством технических характеристик, влияющих на разведзащищенность (РЗ) и помехозащищенность, анализ РЗ и ПЗ целесообразно проводить для гипотетических РРСт, приемника разведки (ПР) и передатчика помех (ПП), обладающих некоторыми усредненными характеристиками. Такой подход позволяет лучше определить эффективность различных путей повышения ПЗ и выработать рекомендации по их использованию в РРС различных классов.
Заключение
В данной работе основное внимание уделялось оценки помехозащищенности РРСт при размещении средств радиоподавления на ЛПС с дальних расстояний, превышающих интервал прямой видимости. В результате рассмотрения были получены следующие результаты.
Выполнена оценка открытости интервала радиоподавления при размещении передатчиков помех на ЛПС, барражирующих на высоте 10000 м. Показано, что для данной высоты протяжённость
открытого интервала приближается к ках существующей техники, разработчика-предельной дальности. Высота полёта ми при оценке принимаемых технических ЛПС существенно влияет на протяжён- решений по защите от помех, а также в ность открытого интервала и её нельзя учебном процессе и в войсках связи при приравнивать к предельной дальности. планировании развёртывания радиорелей-
Предложена и описана порядок расче- ных линий. та помехозащищённости РРСт. Дальнейшими направлениями исследо-
Полученные количественные результаты ваниями является количественная оценка могут быть использованы заказчиками при помехозащищенности типовых РРСт и ме-разработке технического задания на новую ры по их повышению. технику или при модернизации и доработ-
Библиографический список
1. Якушенко С.А., Сазонов М.А., Бибарсов М.Р. Радиорелейные и спутниковые системы передачи специального назначения. - СПб.: ВАС, 2016. - 486 с.
2. Михайлов Р.Л. Радиоэлектронная борьба в Вооружённых силах США: военно-теоретический труд. - СПб.: Наукоёмкие технологии, 2018. - 131 с.
3. Лукавский С. Некоторые аспекты кибертерроризма. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.geopolitica.ru/article/nekotorye-aspekty-kiberterrorizma.
4. Евграфов В. Перспективы использования зарубежными вооружёнными силами беспилотных летательных аппаратов для решения задач РЭБ // Зарубежное военное обозрение. - 2009. - № 10. - С. 53-59.
5. Методика расчёта радиорелейных и тропосферных линий при планировании их развёртывания. Учеб. пособие / Е.А. Волков, В.В. Куликов. - Ленинград. ВАС, 1987.
6. Рек. МСЭ-Я Р.530-17: 2017. Данные о распространении радиоволн и методы прогнозирования, требующиеся для проектирования наземных систем прямой видимости.
7. Дворников С.В., Пшеничников А.В. Помехозащищенная модель радиолинии в условиях динамического преднамеренного воздействия // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. - 2017. - № 2. - С. 16-22.
8. Якушенко С.А., Малышев А.К. Непараметрический метод оценки помехозащищенности спутниковых радионавигационных приемников в условиях воздействия ретрансляционных помех // Вопросы радиоэлектротехники. - 2016. - №6. - С. 88-93.
METHODOLOGY FOR ASSESSING THE NOISE IMMUNITY OF SPECIALPURPOSE RADIO RELAY STATIONS, TAKING INTO ACCOUNT THE DEGREE OF OPENNESS OF THE RADIO SUPPRESSION LINE ITERVAL
V.C. Snezhko, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
S.A. Yakushenko, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
V.E. Egrushev, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
S.S. Verkin, Candidate of Technical Sciences
V.V. Antonov, Lecturer
E.V. Chekanova, Lecturer
D.I. Vakhnenko, Cadet
Military Academy of Communications. Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny (Russia, St. Petersburg)
Abstract. The paper proposes a method for assessing the noise immunity of radio relay stations in the conditions of destructive radio-electronic effects of intentional interference and the adoption of special protection measures. The method is based on the interaction of the radio relay interval and the radio suppression interval. A feature of the methodology is the use of protective properties of the terrain and consideration of station protection measures. The methodology for assessing the noise immunity of radio relay stations can be used in the modernization of stations, as well as in the development of promising means of radio relay communication.
Keywords: radio relay communication, radio relay station, radio suppression, intentional interference, noise immunity, noise protection coefficient.
