(Стаття на сайті ТНТУ)

Програмне переналаштування робочої частоти (далі - ППРЧ) є одним з методів розширення спектру (spread-spectrum, SS), який грунтується на періодичній  зміні несучої частоти . Технологія розширення спектру  насамперед використовувалась для побудови завадостійких систем зв’язку. Але пізніше, сфера використання цієї технології значно розширилася. 

Якщо задіяти комплекс технічних та організаційних мір, які забезпечать не прогнозованість для третьої сторони відповідних  закономірностей зміни несучої частоти, то  ППРЧ можна розглядати також як один з методів захисту інформації при її передачі по радіоканалах, а також як метод маскування  самого факту наявності сеансу зв’язку.   З метою  реалізації цих можливостей  для  задання несучої частоти  використовують якісні генератори псевдовипадкових послідовностей (ПВП), які ініціалізуються однаковими для передавача та приймача ключами. Ці  ж ключі невідомі для третьої сторони.

Очевидно, що для виключення можливостівикористання третьою стороною даних попереднього сканування ефіру, для окремих сеансів зв’язку слід використовувати різні ключі.  В ідеалі  ключі не повинніі повторюватися, або повторюватися з дуже великим періодом.  Це можна забезпечити, якщо для кожного сеансу зв’язку генерувати  ключі, які є суперпозицією базового ключа (БК) та певного аргументу, однаковість якого можна забезпечити для  передавача та приймача, і значення якого не повторюється на заданому часовому інтервалі.

В ролі такого аргументу дуже природно виглядає абсолютне значення часу, отже при практичному рішенні вищеописаного підходу стає актуальною задача синхронізації часу  для передавача та приймача.

Для ряду застосувань в силу їх специфіки  не бажано  використовувати сигнали  точного часу, які можна отримати від систем типу GPS, ГЛОНАСС.  Якщо робити ставку на прецизійні генератори частоти, то значно знижуються експлуатаційні характеристики відповідних систем.

В ряді реалізацій для синхронізації мереж ППРЧ використовують спеціальні синхронізуючі станції, які передають мітки точного часу, однак таке рішення робить надійність цих мереж залежною від наявносі зв’язку з базовими станціями та, власне, від надійності функціонування самої базової станції.

В літературі[1] розглядається декілька методів синхронізації, які зводяться до того, що приймальна сторона сканує увесь можливий діапазон значень робочих частот (РЧ) до моменту часу, коли частоти передавача  та приймача стануть рівними.  

В інформацію, що передається, включена певна службова складова, яка несе інформацію про системний час (СЧ) передавача. В випадку рівності частот передавача та приймача, станція - приймач може скоректувати свій СЧ, і як наслідок надалі генератори ПВП  передавача та приймача уже працюватимуть синхронно. Однак недоліком цих способів є досить значне середнє значення часу настання синхронізму  (ЧНС) з початку передачі, крім того наявні високі накладні втрати на постійну передачу інформації про СЧ передавача.  

Нами пропонується  модернізований спосіб, який гарантує значно менший ЧНС та зменшує накладні витрати на передачу службової інформації.  

        СЧ розбито на так звані інтервали виклику (ІВ). На початку ІВ генератори ПВП ініціалізуються ключами, які є функцією базового ключа та номеру ІВ (НІВ). Протягом ІВ ключі ПВП не змінюються.

Передавач перед початком передачі передає синхропосилку (СП) .

СП являє собою послідовність  викличних імпульсів (ВІ). ВІ несуть інформацію про СЧ та номер ВІ з початку СП .  Кожен ВІ  передається на іншій частоті, причому набір частот, на яких передається ВІ,  являє собою підмножину усіх РЧ. Цю підмножину частот називатимемо викличними частотами (ВЧ).  ВЧ  однозначно визначаються НІВ та БК. Метод розрахунку  ВЧ  вибрано таким, що при зміні НІВ  в ВЧ змінюється лише один елемент.  Потужність множини ВЧ становить N.  СП містить  усього  N*N  ВІ.

Приймач  до початку прийому реальних даних знаходиться в так званому режимі очікування, особливістю якого є те, що він послідовно  сканує ВЧ в відповідності до свого НІВ. Однак час перебування приймача на одній частоті в N раз більша за час, протягом якого на одній частоті перебуває передавач. При такому підході подія зустрічі передавача та приймача на одній частоті носить уже не імовірнісний характер, а є гарантованою протягом часу, що не перевищує тривалість  СП у випадку, якщо розбіжність між НІВ передавача та приймача не перевищує N-1.

         При проектуванні реальних систем тривалість ІВ та потужність множини ВЧ  N слід вибирати таким, щоби оператори передавача та приймача могли задати СЧ своїх систем використовуючи підручні засоби вимірювання часу, наприклад наручні годинники.  

         На дослідних зразках систем ППРЧ  нам удалося досягти настання синхронізму між передавачем та приймачем при розбіжності в СЧ до 8 хвилин  і тривалості СП в 300 мс.

 Література.

1. Борисов В.И. и др. Помехозащишенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты , Москва, Радио и Связь 2000, С.218-250

На головну, Статті