ФККПІ_2020_122_КозаченкоАМ. Методи та засоби управління інформаційною безпекою в умовах невизначеності впливу дестабілізуючих факторів
 Скачать 1.67 Mb.
|
|
В. На практиці до пристрою А зазвичай пред'являється ряд самостійних вимог, які не мають прямого відношення до об'єкту В. Наприклад, можна зажадати, щоб пристрій А був досить надійним, а також не занадто складним. Можна вимагати, щоб його вага, габарити або споживання енергії були не дуже великими. Можна для полегшення розрахунків або з інших міркувань прийняти пристрій А лінійними або навіть заздалегідь задати його структурну схему, вважаючи невідомими в ній тільки параметри окремих ланок. Однак нижче основну увагу звернено на такий розгляд, в якому відсутні будь-які вимоги або обмеження, що стосуються безпосередньо керуючого пристрою А. Припустимо, що, якщо буде потрібно, цей пристрій може бути будь-яким - наприклад, як завгодно складним, а також безінерційним. Така відсутність обмежень обумовлена великими можливостями сучасної обчислювальної техніки. Крім того, накладення додаткових обмежень на керуючий пристрій А може, взагалі кажучи, різко 2 Нерідко потужна силова частина керуючого пристрою задана; тоді її слід відносити до керованого об'єкту і вважати його частиною. Тому іноді «керований об'єкт» замінюють поняттям «незмінна частина системи». Те ж саме - для ресурсу керування інформаційною системою. 71 ускладнити задачу знаходження оптимальної системи. Таке ускладнення виникає, якщо, наприклад, вимагати, щоб складність або надійність, або вартість керуючого пристрою А не переходили через деяку верхню межу. Зрозуміло, якщо обмежити вибір пристрою А відомим, заздалегідь визначеним класом систем, або заздалегідь вибрати схему і вважати невідомими лише її параметри, то завдання сильно спрощується. Однак цінність її вирішення, як правило, падає у ще більшій мірі. Дійсно, найважче при створенні оптимального керуючого пристрою – це визначення загального вигляду, загальної структури алгоритму. На жаль, інтуїція інженера або математика може надати тут допомогу лише в найпростіших випадках і безсила в скільки-небудь більш складних. Тому заздалегідь, як правило, не відомі ні загальний вид алгоритму, ні навіть досить вузький клас залежностей, до якого він належить. Тому будь-який необґрунтований апріорний вибір вузького класу залежностей позбавляє рішення задачі тієї цінності, яку вона мала б за відсутності подібних обмежень. Якщо обмеження, накладені на, відсутні, то алгоритм оптимального пристрою А визначається лише наступними факторами, що відносяться до об'єкта В і способу його сполуки з А: 1) характеристики об'єкта В; 3) вимоги, що пред'являються до об'єкту В; 3) характер інформації про об'єкт В, що надходить в управляючий пристрій А. Докладний розгляд цих факторів необхідний з метою детальної постановки завдання. Можна символічно представити кожен із зазначених вище факторів у вигляді деякого напряму, ортогонального іншим, як це показано на рис. 3.4, і пов'язати з кожним типом оптимальних систем точку або область в такому тривимірному просторі. Рис. 3.4 Ін фо рмац ія п ро В , що по даєть ся д о А Вимоги до В 72 Зазначені на рис. 3.4 напрямки є напрямками класифікації оптимальних систем. Подібна класифікація корисна в тому відношенні, що дозволяє правильно визначити, місце кожного типу оптимальних систем серед інших типів. Дослідження всіх можливих типів оптимальних систем з спільних точок зору розкриває єдність основних положень теорії, незважаючи на істотні відмінності в окремих типах систем. 3.2. Розробка методу накопичення інформації про дестабілізуючі фактори Розглянемо особливості застосування методу дуального управління для накопичення інформації про зовнішні дестабілізуючі фактори. У відповідності до наведеної раніше класифікації, під зовнішніми дестабілізуючими факторами зазвичай розуміють завади природного та штучного походження. Стосовно ж мереж, у яких середовищем розповсюдження є атмосфера або вільний простір (безпроводових мереж), проблема притлумлення ненавмисних та навмисних електромагнітних завад стоїть особливо гостро. Після теоретичного обгрунтування методів накопичення інформації про характеристики завад можна розв’язувати технічні завдання розробки алгоритмів та пристроїв компенсації. Повернемося до системи управління захистом телекомунікаційної мережі як невід'ємної складової загальної системи управління телекомунікаціями TMN. Управління з незалежним накопиченням інформації є особливо привабливим для системи управління телекомунікаціями TMN, яка є цифровою за самим принципом побудови. Різницеві рівняння, якими описується процес, природним чином вписуються в методи послідовного аналізу, методи дискретного оптимального управління, рівняння Колмогорова для еволюції умовних імовірностей тощо. Надалі, обговорюючи завдання трансформації апостеріорних даних на попередньому етапі збору та обробки інформації в апріорні дані на наступному етапі, будемо завжди припускати, що мова йде саме про дискретні системи та процеси. 73 Повертаючись до задачі дуального управління з одночасним накопиченням інформації та її використання в якості апостеріорної на наступних етапах обробки, будемо, як і раніше, вважати, що в керуючому пристрої A є повна інформація про оператор Φ об'єкта В і про цілі управління, тобто про форму критерію оптимальності Q. Інформація ж про вплив * x , що задає управління системою, про збурення z , що діє на об'єкт В, і про вихідну величину x об'єкта може бути неповною. Далі, припустимо, що запас інформації про величинах * x , x і z може збільшуватися, накопичуватися з плином часу, причому процес цього накопичення не залежить від дій керуючого пристрою А. Якщо останній управляє об'єктом оптимальним чином, то такі системи називають оптимальними системами з незалежним або пасивним накопиченням інформації 70 Накопичення інформації може відбуватися в двох випадках. а) Нехай величина х * (або z ), яка вимірюється без похибки, є випадковий процес, більш складний, ніж марковський. Імовірнісні характеристики цього процесу можна уточнити, спостерігаючи його протягом певного проміжку часу. В цьому випадку спостереження дозволяє накопичити інформацію, уточнюючу поведінку процесу в майбутньому. б) Величина * x (або z ) вимірюється з деякою погрішністю, або результат вимірювання проходить через канал з шумами, що домішуються до корисного сигналу. В цьому випадку для уточнення значень корисного сигналу необхідно спостереження. Чим більше час спостереження, тим, взагалі кажучи, точніше можна визначити поведінку * x в майбутньому. Найбільш важливий другий випадок. Типовий приклад системи з незалежним накопиченням інформації показаний на рис. 3.5. 74 x* x u y* h* H* z A B Рис. 3.5 В даному випадку на керуючий пристрій А по контуру зворотного зв'язку з виходу об'єкта В надходить інформація про значення керованої величини. Усередині замкнутого контуру системи завади і шуми відсутні. Однак вплив * x , що задає управління, надходить на вхід А через канал з шумом. У цьому каналі шум змішується з корисним сигналом. На виході каналу з'являється величина * y , що відрізняється від * x , яка й подається на вхід керуючого пристрою А замість * x . Завданням керуючого пристрою є відокремлення корисного сигналу від шуму; останнє можна здійснити з певним ступенем надійності, якщо спостерігати значення * y протягом певного проміжку часу. Оцінка значення * x , зроблена після закінчення цього проміжку часу, буде залежати, взагалі кажучи, від значень * y , які спостерігалися. Отже, оцінка * x , а отже, і управляючий вплив, що робиться пристроєм А в даний, поточний момент часу t, залежать від «передісторії» вхідної величини * y при t . Інакше кажучи, керуючий вплив в момент часу t є деякий функціонал * y від значень * y при t . Але це означає, що на відміну від пристроїв, розглянутих в розділах III і IV, оптимальне котра управляє пристрій А в даному випадку вже не є безінерційним. Воно повинно бути динамічною системою, вихідна величина якої в даний момент часу залежить не тільки від поточних значень вхідних величин, але і від їх значень в минулому. У цій та наступній главах оптимальне котра управляє пристрій являє собою динамічну систему. 75 На рис. 3.5 показана схема замкнутої системи управління. Ставиться завдання синтезу оптимального керуючого пристрою - точніше, знаходження його оптимального алгоритму. Оскільки А являє собою динамічну систему, будемо говорити про оптимальну стратегію керуючого пристрою А. Іноді завдання визначення оптимальної стратегії пристрою А в схемі рис. 3.5 вирішують, розбиваючи всю задачу на два етапи. На першому етапі розглядають всю систему всередині пунктирного контуру як один пристрій Φ і визначають оптимальний алгоритм цього пристрою в цілому. На другому етапі пристрій Φ розчленовують, знаходячи при заданому операторі об'єкта В закон дії пристрою А. Звичайно, при цьому можуть виникнути труднощі, пов'язані з товарність або грубістю отриманого пристрою А. Реалізованим назвемо такий пристрій, вихідна величина якого залежить, бути може, від поточних і минулих, але ні в якому разі не залежить від майбутніх значень вхідних величин, якщо останні не задані заздалегідь. Властивість грубості означає, що при досить малих змінах параметрів алгоритму керуючого пристрою зміна будь-яких вихідних величин або характеристик цього пристрою або системи в цілому як завгодно малі. Як тільки керуючий пристрій стає динамічною системою, ми змушені накласти на можливі типи таких пристроїв обмеження у вигляді умов реалізованості і грубості. Часто застосовується поняття фізичної можливості бути реалізованим включає в себе обидва зазначених вище поняття, як йому підпорядковані. На рис. 3.6 показана розімкнена система з незалежним накопиченням інформації. Вплив * x , що задає управління, як і на рис. 3.5, проходить через канал * H з шумом * h . x* x* u y* h* H* z A B G g v Рис. 3.6 76 З цього каналу вплив * y – суміш корисного сигналу і шуму – надходить на вхід керуючого пристрою A . Припустимо, що пристрій A діє на об'єкт В через канал G з шумом g . Тому дійсний вплив v , який надходить на вхід об'єкта В, може відрізнятися від впливу u на виході керуючого пристрою А. В цьому розділі ми будемо розглядати розімкнені системи, вихідна величина яких не подається на вхід А. Випадкова завада z , що надходить на об'єкт B , в схемі рис. 3.6 не вимірюється. Тому керуючому пристрою А в цій схемі відомі лише апріорні імовірнісні характеристики завади z , які можуть бути знайдені, наприклад, шляхом статистичної обробки дослідів в минулому і закладені в пристрій А. Ніяких відомостей про конкретну поведінку завади z в даному випробуванні пристрій А в схемі рис. 3.6 не отримує. Можливий, проте, випадок, коли в ході випробування величина z вимірюється, і результат вимірювання надсилається на вхід пристрою А. Такий випадок зображений на рис. 3.7. Оскільки будь-яке вимірювання проводиться з деякою погрішністю, то можна уявити цей процес у вигляді передачі результату точного вимірювання завади z через канал Е з шумом e , який домішується до корисного сигналу. Значення суміші w на виході каналу Е, яка подається на керуючий пристрій, взагалі кажучи, відрізняється від істинного значення. x* x* u y* h* H* z A B G g v E e Рис. 3.7 77 Якщо завада z вимірюється хоча б наближено, то з'являється можливість її точної або наближеній компенсації. Це означає, що вплив u може бути розрахований таким чином, щоб нейтралізувати ефект дії завади z і домогтися, точно або наближено, необхідного закону, який зв'язує x і * x , який в ідеальному випадку не повинен залежати від значень z . Таким чином, наведені результати можуть використовуватися для надходження деяких параметрів відомого оператора об’єкта. Цей клас задач має велике прикладне значення. Він є вельми широким та різноплановим, тому для конкретизації розглянемо деякі частинні задачі вимірювання сигналів та компенсації завад у телекомунікаційних мережах спеціального призначення – безпроводових мережах стандартів IEEE 802.11n. 3.3 Компенсаційні методи захисту від завад у безпроводових мережах Саме зв’язок мережних вузлів безпроводових мереж, через вільне середовище (радіозв’язок) є джерелом уразливості мережі до ненавмисних та навмисних завад. Стандартне обладнання безпроводової мережі не здатне розпізнати завади, створювані пристроями, що не відносяться до згаданої групи стандартів. Розглянемо метод компенсації завади при відомих координатах джерела корисного сигналу з використанням алгоритму визначення координат джерела завади. Захист автономного мережного вузла з двоканальним прийомом сигналу (рознесений прийом, Rx Diversity або Single Input Multiple Output – SIMO 1x2) при наявності завади, потужність якої достатня для ефективного притлумлення або перекручення корисного сигналу, виконується у такій послідовності: визначення наявності кутового рознесення джерел корисного сигналу та завади; обчислення кутових координат джерела завад; 78 формування нуля (провалу) діаграми спрямованості антени у напрямі на джерело завади. Розглянемо амплітудний двоканальний кутомірний датчик (моноімпульсний пеленгатор), який вимірює координати одного джерела й дозволяє визначити число рознесених по куту джерел (один чи два). Для розв’язання останньої задачі в 72 запропоновано використовувати значення показника 1 2 1 2 c R U U q U U , де 1 U та 2 U – комплексні амплітуди сигналів на виходах першого та другого каналів. Показник q є функцією кутового рознесення джерел сигналів. Отже, при відомих кутових координатах можна визначити кутові координати джерела завад. Формування нульової зони прийому (провалу) у напрямі на джерело завад при апріорно відомих координатах джерела корисного сигналу у двоканальному пеленгаторі забезпечується при виконанні наступних умов: 0 0 0 0 0; 0, k k k k K F K F K F K F (3.6) де 0 F і k F – нормовані комплексні ДС основного та компенсаційного каналів; 0 K і k K – комплексні коефіцієнти передавання відповідних каналів. Коефіцієнти спрямованої дії антен 0 G і k G враховані в 0 K і k K Для реалізації умов (3.6) знаходять застосування різні методи: амплітудного віднімання (некогерентний), високочастотний (когерентний), поляризаційний та ін. 79 На рис. 3.8 зображено схему амплітудного компенсатора завади. Для дійсних значень F і K , лінійних детекторів основного та компенсаційного каналів мають місце наступні умови компенсації: 0 0 0 0 0; 0, k k k k K F K F K F K F (3.7) с з u (t) ПВ Зм о Зм к Гет ППЧ о ППЧ к Дет о Дет к БУ Ао Ак Рис. 3.8 Амплітудний компенсатор завад. Ао та Ак – індекси основного та компенсаційного каналів відповідно; Ао та Ак – антени; Гет – гетеродин; Зм о та Зм к – змішувачі; ППЧо та ППЧк – підсилювачі проміжної частоти; Дет – детектори; ПВ – пристрій віднімання; БУ – блок управління Блок управління в загальному випадку змінює просторове положення ДС антен основного 0 A й компенсаційного k A каналів та коефіцієнтів посилення приймальних каналів у відповідності зі значеннями Ñ і Ç для виконання умови (3.7). Положення ДС антен при формуванні нульової зони прийому на джерело завади показано на рис. 3 9. Амплітуди сигналів на виходах основного та компенсаційного приймачів з урахуванням позначень на рис. 3.8 та 3.9 запишуться у виді 0 0 0 01 Ñ Ñ 0 0 01 Ç 0 02 Ñ Ñ 02 Ç ; , k k k k k k U K F U K F U U K F U K F U (3.8) де C U і Ç U – амплітуди корисного сигналу та завади відповідно; 01 і 02 – зміщення максимумів ДС антен основного та компенсаційного 80 каналів відносно рівносигнального напряму (РСН); цей напрям співпадає з напрямом на джерело завади; – кутове рознесення джерел сигналу та завади; 0 і k – середньоквадратичні відхилення шумів на виходах приймачів. Сигнал Завада н 1 2 Fо( ) Fк( ) 1 2 1 2 Рис. 3.9 Геометричні та енергетичні співвідношення у двоканальному амплітудному компенсаторі. Два варіанти функцій просторової фільтрації при різних величинах коефіцієнтів передачі каналів позначені суцільними та штриховими кривими На виході пристрою віднімання у відповідності з (3.8) при 0 0 01 02 k k K F K F (3.9) має місце компенсація завади. Значення корисного сигналу з урахуванням внутрішніх шумів дорівнює 2 2 C 0 0 01 H H 01 H H 1 2 k k U K F U K F U . (3.10) Відношення h вихідного сигналу до шуму при 0 k K K K , 2 2 2 0 ø k , 01 02 0 , 0 k F F F дорівнює Í 0 Í 0 Í ø 2 KU h F F (3.11) Дамо оцінку впливу складової Í 0 Í 0 Í Q F F на 81 відношення h у залежності від кутового рознесення джерел при апроксимації ДС антен функцією 2 0,5 exp 1, 4 F . Для ширини ДС антени по половинній потужності 0,5 60 і 0 30 значення Q як функції кутового рознесення Í наведені на рис. 3.10. 0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Н Q( Н ) Рис. 3.10 Залежність вихідного відношення сигнал/шум від кутового рознесення джерел сигналу та завади Мінімальне значення Í залежить від рівня корисного сигналу (5) та алгоритму подальшої обробки в умовах урахування шумів. Поточні кутові координати джерела завад в умовах нестаціонарної електромагнітної обстановки та числа користувачів, що змінюється випадковим чином, також можуть бути змінними. Це необхідно фіксувати спеціальними методами й засобами на приймальній стороні. Зміни РСН (положення нульової зони прийому) для компенсації завади при зміні кутових координат її джерела згідно з умовою (2) може бути забезпечено відповідними регулюваннями при незмінних ДС антен і коефіцієнтах 0 K і k K Переміщення РСН внаслідок регулювання коефіцієнтів 0 K і k K можна спостерігати на рис. 3.9, де крива 1 відповідає зменшенню 0 K , що приводить положення РСН в 1 , а крива 2 – зменшенню k K (РСН зміщується в положення 2 ). Визначимо зміщення рівносигнального напряму CM у відповідності з поточними координатами Ï відносно положення джерела корисного сигналу, 82 напрям на який співпадає з максимумом ДС антени 0 A , в залежності від відношення 0 k K K . З урахуванням (3.7) маємо 2 CM 0,5 0 CM 2 0 0 CM 0 CM 0,5 exp 1, 4 2 2 exp 1, 4 kT T k F K K F Поточні значення 0T K і kT K регулюються для забезпечення потрібної величини CM наступним чином: при CM 0 0 коефіцієнт 0T K зменшується, тоді як значення k K лишається незмінним; при 0 CM 0 2 зменшується коефіцієнт kT K , в той час як лишається незмінним 0 K На рис. 3.11 представлено залежність CM від відношення 0 kT T K K 0 10 20 30 40 50 60 0 1 2 3 K kT /K 0T СМ Рис. 3.11 Залежність зсуву РСН компенсатора від величини відношення коефіцієнтів передачі основного та компенсаційного каналів Також представляє інтерес вплив регулювань – зміни одного з коефіцієнтів при незмінному іншому – на відношення сигнал/шум на виході пристрою віднімання. Вважаючи, що прийом корисного сигналу здійснюється у напрямі максимуму ДС антени основного каналу, у відповідності до (6) маємо C 0T 0 T 2 2 0T T ø 0 2 , k k k k U h K F K F K K K K (3.12) 83 де T 0 CM 0T 0 CM 2 k k K F K F ; 0T var K , T const k k K K ; 0T 0 CM 0T 0 CM 2 k K F K F ; T var k K , 0T 0 const K K Оцінка h у відповідності до (3.12) і значеннями 0T K і kT K свідчить про зменшення рівня корисного сигналу у порівнянні з його номінальним значенням при варіаціях 0 0 K F у діапазоні кутів зміщення (рознесення джерел) CM 0 0 . По мірі зростання кута CM збільшується рівень корисного сигналу. У діапазоні 0 CM 0 2 рівень корисного сигналу залишається практично незмінним і дорівнює своєму номінальному значенню. На завершення відмітимо, що наведені оцінки для різних варіантів амплітудної компенсації справедливі для завади, яка є не суміщеною по куту приходу з кутом приходу корисного сигналу. Результати розрахунків амплітуд корисного сигналу при переміщенні його джерела будуть корисними для роботи з мобільними абонентами безпроводової мережі при виборі найбільш ефективного режиму компенсації. При зміні кутових параметрів джерел завад вже недостатньо здійснювати захист від заважаючих сигналів методами компенсації. Пропонується автоматизоване стеження за координатами джерела завади. Система стеження представляє собою комбіновану антенну систему з вузькою діаграмою спрямованості. Прийом корисного сигналу здійснюється всенаправленою антеною. Таким чином, пропонується розрізнювати антени для прийому корисного сигналу та антену для прийому та компенсації завади, рознесеної по куту з корисним сигналом. Безпроводові системи зв’язку, які працюють у щільному угрупуванні радіо пристроїв, також потребують притлумлення зовнішніх завад різними методами, найбільш перспективними з яких є методи амплітудної та фазової компенсації. Розглянемо принципові умов компенсації завад та загальні можливості компенсації просторово-рознесених завад у безпроводових мережах зв’язку. 84 Компенсація завади від одного джерела з кутовою координатою int при прийомі від джерела сигналу з кутовою координатою sign можлива при виконанні таких умов: int 0 0 int int 0 int int int 0; k k k E t F G K E t F G K (3.13) 0 0 0 0, sign sign k k sign sign sign k sign E t F G K E t F G K (3.14) де int , sign E t E t – комплексні амплітуди завади та сигналу відповідно; 0 int int , k F F – нормовані діаграми спрямованості (ДС) антен основного та компенсаційного каналів відповідно; 0 , k K K – коефіцієнти підсилення основного та компенсаційного каналів відповідно; 0 int int , k G G – коефіцієнти направленої дії відповідних каналів. У мережах зв’язку зазвичай використовуються антени з досить широкими ДС в азимутальній площині (часто навіть не спрямовані антени). Тому для виконання умови (3.13) доцільно мати компенсаційний канал з досить вузькою ДС, яка переміщується по азимуту в напрямі прийому сигналу від джерела завад. При амплітудній (енергетичній) компенсації компоненти виразів (3.13) та (3.14) є дійсними. Умови компенсації завади згідно з (3.14) при int 0 0 0 int k k k E G K E G K зводяться до виконання рівності 0 int int 0. k F F На рис. 3.12 розглянуті положення ДС каналів у випадку, коли по основному каналу приймається суміш сигналу та завади, а по компенсаційному – тільки завада. F 0 ( sign ) F 0 ( int1 ) sign int1 int2 Завада 1 Сигнал F 0 ( int2 ) Завада 2 Зона компенсації int Рис. 3.12 Діаграми спрямованості основного та компенсаційного каналів. Компенсація завади 1 85 Визначення кутових координат джерела здійснюється з похибками, що приводить до неповної компенсації завади. Степінь цієї неповноти K при описі ДС антени виразом 2 0,5 exp 1, 4 k F 2 int int 0 int int 0 int 0,5 1 1 exp 1, 4 k K F , (3.15) де int – напрям максимуму ДС на заваду, при якому забезпечується повна компенсація. На рис. 3.13 показані залежності int 0 K f для 0,5 5 та 0,5 10 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 K int 0 0,5 =5 0,5 =10 Рис. 3.13 Залежності степеню повноти компенсації від похибки визначення координати завади Оцінку зменшення степеню компенсації зі збільшенням величини int 0,5 необхідно давати з урахуванням особливостей методу визначення кутових координат. Зокрема, якщо кутове положення завади визначається по максимуму ДС, похибка зі зростом int 0,5 , очевидно, також зростатиме. Дослідимо характер цього зростання. 86 Знайдемо щільність імовірності показника неповної компенсації з урахуванням випадкового характеру похибок визначення кутових координат джерела завад. У якості базового приймемо нормальний закон розподілу похибок int : 2 int int 2 int int 1 exp 2 2 W (3.16) та розміром зони компенсації, яким визначається показник повноти компенсації: 2 int int 0,5 1 1 exp 1, 4 k K F При 2 int int 0,5 1 2 2 int int 2 int 0,5 1, 4 K У відповідності з правилом перетворення випадкових величин 61 маємо int int 1 1 ; 0 2 2 K W K W K W K K K K (3.17) Вводячи в (3.17) заданий закон (3.16) для int W , отримаємо 2 2 2 2 int int 2 2 2 int int int int 2 2 int 2 2 int int int 1 1 exp exp 2 2 2 2 1 1 exp , 0 2 2 K W K K 0 K W K при 0 K Одним з важливих питань для практики організації завадозахисту є розрізнювальна спроможність системи відносно кутового рознесення джерел сигналу та завади. При прийомі завади (сигнал відсутній) по компенсаційному каналу можлива достатньо глибока компенсація завади 61 ; при наявності в 87 каналі сигналу у суміші з завадою степінь компенсації завади знижується наряду зі зменшенням рівня сигналу. Дамо оцінку впливу розрізнювальної спроможності res int 2 sign системи (див. рис. 3.12) на зниження рівню сигналу, що попадає в зону компенсації. Задача розв'язується аналогічно визначенню показника повноти компенсації (3.15). Треба тільки замінити int 0 на res . Рівень зменшення сигналу оцінюється коефіцієнтом його ослаблення 2 int 2 int 0,5 1 exp 1, 4 sign ws K (3.18) У табл. 3.1 наведені значення res int 0,5 ws K f Таблиця 3.1 res int 0,5 2 1,5 1 0,5 0,25 ws K 0,996 0,958 0,753 0,295 0,084 У якості показника розрізнювальної спроможності res прийняте значення res , при якому out ws in ac lv E K E E , де ac lv E – припустимий рівень сигналу. Порівнюючи залежності показника степеню компенсації завади K та коефіцієнта ослаблення сигналу ws K від ширини ДС антени компенсаційного каналу 0,5 k , можна помітити наступне. Зі збільшенням 0,5 k K зменшується, а ws K зростає. Вказану обставину необхідно враховувати при виборі 0,5 k Розглянемо тепер метод амплітудної компенсації завад. На сучасному рівні розвитку технологій та елементної бази мережного обладнання метод амплітудної компенсації реалізується досить просто. Відмітимо деякі особливості його застосування. 88 1. Необхідність урахування принципу нормування рівнів сигналів у каналах. Так, постійна часу системи автоматичного регулювання посилення в компенсаційному каналі впливає на повноту компенсації у залежності від параметрів (довжини та частоти повторення) імпульсних завад. 2. Зменшення ефективності компенсації при перевіддзеркаленнях сигналів від будівель та споруд, водної поверхні тощо. Це пояснюється великою довжиною об’єктів, що перевіддзеркалюють сигнал, та відповідним розширенням кутового спектру. 3. Підвищення рівня внутрішніх шумів на виході пристрою віднімання 2 2 2 2 2 0 0 n out nin nin k k K K , де 2 0 n in та 2 n in k – дисперсії шумів вхідних каскадів каналів приймачів. Оскільки 0 0 k k G K G K , 0 0 k k G K K G , тобто при 0 k G G 0 k K K При високочастотній (фазовій) компенсації забезпечується отримання завад з однаковими амплітудами та фазами на виходах підсилювачів високої або проміжної частоти. Ці вихідні (завадові) сигнали у подальшому подаються на пристрій віднімання. Спрощений принцип роботи одноканального фазового компенсатора (рис. 3.14) полягає в наступному. 1. Нехай виконується умова перевищення довжини завади над довжиною сигналу: int sign . Забезпечення рівності амплітуд сигналів int 0 u t та int k u t на вході пристрою віднімання у відповідності з виразом 0 0 k k G K K G (при рівності вхідних напруг int 0 int k U U ) досягається шляхом введення автоматичного регулювання підсилення компенсаційного каналу по сигналу з основного каналу. 2. Рівність фаз завади на вході пристрою віднімання забезпечується шляхом автоматичного підстроювання фази. 89 Зм 0 Гет 0 Зм k Гет k ППЧ 0 АРП 0 ППЧ k АРП k ФД КФО ВП Рис. 3.14 Одноканальний фазовий компенсатор. Зм – змішувач; ППЧ – підсилювач проміжної частоти; Гет – гетеродин; ФД – фазовий детектор; АРП – пристрій автоматичного регулювання підсилення; ВП – відеопідсилювач; КФО – керований фазообертач Сигнали з підсилювачів проміжної частоти поступають на фазовий детектор, на виході якого при малих величинах різниці int 0 та int kc маємо int 0 int phd phd kc u K , де int 0 – фаза завади в основному каналі; int kc – фаза завади в компенсаційному каналі ( на виході керованого фазообертача). Сигнал з фазового детектора поступає на керований фазообертач, за допомогою якого вирівнюються фази int 0 та int kc Як показують результати розрахунків, у розглянутому пристрої при співпадінні частот сигналів забезпечується притлумлення немодульованої завади на 40 – 50 дБ. При розстроюванні частоти завади на (10 – 15) МГц степінь 90 притлумлення знижується до 25 дБ. Це пояснюється неідентичністю амплітудно- частотних (АЧХ) та фазочастотних (ФЧХ) характеристик трактів основного та компенсаційного каналів. Впевнене притлумлення завади не менш, чим на 40 дБ можливо при відмінності АЧХ трактів не більш ніж на 0,1 дБ, а ФЧХ – не більш ніж на 0,6 Амплітуду та фазу сигналу компенсації можна автоматично підбирати у спеціальному блоці, що складається з атенюаторів, фазообертачів та пристрою розділення. Можна також використовувати компенсацію завади пристроєм з кореляторами та квадратурними перетворювачами 61 Компенсаційні методи захисту від просторово-рознесених завад необхідно розглядати як частину загального комплексу технічних та організаційних заходів захисту. Необхідність такого підходу диктується як складністю та динамічністю завадової обстановки, так і виникненням умов, за якими рівень притлумлення завади може стати незадовільним. Це потребує додаткових заходів захисту, за допомогою яких будуть подолані обмеження розроблених методів компенсації завад. |