ВВЕДЕНИЕ
Одним из важнейших государственных вопросов, который во многом определяет перспективы развития в стране новых технологий радиосвязи и, как результат, перспективы ее вхождения в мировое информационное пространство, является совершенствование системы регулирования в сфере использования радиочастотного ресурса (РЧС). Постоянно растущая необходимость в радиочастотном спектре и увеличение количества действующих средств радиосвязи выдвигают к операторам связи и подразделений инспектирования и надзора за сетями радиосвязи повышенные требования по рациональному использованию радиочастотного ресурса страны и обеспечения электромагнитной совместимости. В то же время нередки случаи, когда при планировании использования радиочастотного спектра тщательно подобраны и согласованы частоты на практике оказываются пораженными радиопомехами, поскольку теоретические расчеты не всегда могут оценить полную и реальную электромагнитную обстановку в конкретном месте. Это приводит к необходимости проведения дополнительных работ по радиочастотному мониторингу, в исполнении которых значительная роль отводится эфирному радиочастотному контролю, что служит важным инструментом для принятия рациональных решений при назначении радиочастот для новых средств радиосвязи, повышение эффективности использования радиочастотного ресурса и обеспечению условий для нормальной работы лицензионных средств радиосвязи.
Радиочастотный мониторинг является самым эффективным инструментом получения объективной информации о состоянии электромагнитной обстановки и использования радиочастотного ресурса в государстве для обеспечения повышения эффективности регулирования в сфере пользования РЧС, внедрения новейших радиотехнологий, систем, стандартов и новых услуг связи.
История появления радиомониторинга, называемого на заре возникновения техническим радиоконтролем, уходит своими корнями в конец 20-х – начало 30-х годов прошлого столетия. Потребность его введения была вызвана необходимостью решения чрезвычайно острых проблем устранения взаимных помех между радиостанциями и необходимостью упорядочения распределения полос частот. Последнее было обусловлено перегрузкой радиочастотного спектра (РЧС) и ростом интенсивности его использования.
Приведу несколько цифр характеризующих динамику роста числа РЭС:
В 1927 году в мире (в Европе и США) в диапазоне работы до 200 кГц насчитывалось немногим более 500 вещательных станций, что не требовало жесткого регламентирования их работы.
К 1947 году в Международном регистре частот в диапазоне частот до 20 МГц было зарегистрировано уже 45 тысяч радиостанций гражданского назначения.
А к 1984 году только в полосе 87,5 — 108 МГц работали более 53 000 станций с частотной модуляцией.
В настоящее время во всем мире:
– зарегистрировано более 127 тысяч передатчиков аналогового и около 2200 передатчиков цифрового телевидения, более 66 тысяч передатчиков аналогового радиовещания;
– число абонентов сетей сотовой связи 2-го поколения приближается к отметке 2,5 млрд.;
– число абонентов в сетях связи 3-го поколения (СDMA2000 и WCDMA/UMTS) превысило 280 млн.
– число абонентов в сетях связи 4-го поколения (LTE) превысило 920 млн
Современный уровень радиомониторинга не всегда успевает за стремительным развитием сферы телекоммуникаций. Внедрение новейших радиотехнологий, которые основываются на использовании сложных видов радиосигналов, в частности, сигналов с расширением спектра и шумоподобных сигналов, а также освоение высших диапазонов частот требуют неотложного решения вопросов относительно методов радиомониторинга и измерения параметров таких сигналов.
Среди современных средств телекоммуникаций наиболее активно развиваются сети мобильной связи. В них достаточно успешно решается задача рационального использования выделенной полосы радиочастот путем частотного, временного и кодового уплотнения, благодаря чему увеличивается пропускная способность телекоммуникационных сетей.
В России развитие мобильной связи идет опережающими темпами. По оценкам экспертов, число абонентов мобильной связи до 251,6 млн клиентов, по данным AC&M Consulting. При этом подсчет абонентов производился по количеству действующих SIM-карт в нашей стране. Наиболее распространенным стандартом мобильной связи в странах Европы и а мире в целом является GSM. Его доля на мировом рынке составляет около 75%, и на него приходится более 80% новых подключений.
Проводится большое число работ теоретического и практического характера, направленных на повышение качества и надежности сетей мобильной связи, разработки и внедрения новых услуг и т.д. Одной из перспективных и весьма востребованных услуг является услуга позиционирования МС, т.е. определения местоположения носителя МС в зоне действия сети. Это, по существу, задача радионавигации. Чисто навигационные (без применения в сетях мобильной связи) рассматривались и решались научными школами, которые возглавляли отечественные ученые М.С. Ярлыков, Г.И. Тузов, Ю.М. Казаринов, Л.С. Беляевский и др. Однако вследствие значительной сложности проблем определения местоположения МС с достаточной точностью навигационными методами много вопросов остаются открытыми.
С 2013 года номер «112» утверждён в качестве единого номера вызова экстренных оперативных служб для приёма сообщений о пожарах и чрезвычайных ситуациях в телефонных сетях местной телефонной связи. Постановление правительства РФ от 21.11.2011 № 958 «О системе обеспечения вызова экстренных оперативных служб по единому номеру „112“». Позиционирование МС имеет весьма большое значение не только для служб спасения, но и для многочисленных служб и систем безопасности больших предприятий, аэропортов, вокзалов, автотранспортных предприятий и т.п. Потому тема диссертации представляется актуальной.
Цель работы, состоит в анализе существующих методов оценки и способов обеспечения надежности и эффективности определения характеристик распространения сигналов в радиосетях передачи данных, а также в разработке новых моделей и методов расчета помехозащищенности и электромагнитной совместимости радиосетей.
Целью исследования является разработка системы навигационного определения (позиционирования) носителей МС с точностью, достаточной для визуального обнаружения в горной, подземной, лесной зоне, в зонах с плотной застройкой и шумовой обстановкой, поиска моряков, терпящих бедствие, для удаленного контроля за перемещением человека с источником мобильного сигнала службой безопасности без использования дополнительных технических средств.
Для достижения поставленной цели были решены такие основные задачи:
— анализ и систематизация существующих и разрабатываемых средств позиционирования носителей МС, степени их точности, удобства, экономических аспектов внедрения и рыночной привлекательности для рядового клиента – физического лица;
— разработка уточненных электродинамических моделей распространения волн в промежуточной зоне и зоне Фраунгофера для частотного диапазона, который применяется в мобильной связи, в условиях функционирования системы в городе с плотной застройкой, в пригородной и сельской местностях;
— разработка математических моделей полезных и помеховых сигналов как носителей информации для системы навигационного определения, входящих в состав системы мобильной связи в целом;
— сравнительный анализ методов навигации носителей МС и выбор наиболее приемлемого метода при ограничениях на вмешательство в инфраструктуру и на изменения параметров БС и МС;
— статистический синтез устройства обнаружения-измерения координат и параметров движения МС в пространственной системе БС;
— расчеты асимптотических оценок точности определения синтезированного измерителя и анализ потребного времени для достижения желаемой точности;
— выдача рекомендаций по построению системы позиционирования и методам аппаратно-программной реализации.
Объектом исследования являются системы мобильной связи стандарта GSM с модификацией по этапам GPRS-EDGE-HSDPA к стандарту 3G.
Предмет исследования – модели, методы и средства позиционирования носителей МС с точностью, достаточной для их визуального обнаружения невооруженным глазом.
Методами исследования в работе были выбраны методы электродинамики, теории рассеяния волн от статистически шероховатой поверхности, краевых волн и физической теории дифракции, статистической радиотехники и теории радионавигации, статистического синтеза радиотехнических систем обнаружения-измерения, моделирования и расчеты на ЭВМ.
В работе впервые предложен и обоснован разностно-дальномерный метод и алгоритм навигационного определения МС в пространственной системе БС с последовательным съёмом и совместной обработкой информации. При применении предложенного алгоритма обеспечивается минимальное вмешательство в инфраструктуру системы мобильной связи и, соответственно, приемлемые расходы на внедрение.
Разработана новая методика оценки электродинамических характеристик полезных и помеховых сигналов при приеме радиоволн дециметрового диапазона системы мобильной связи как в зоне Фраунгофера, так и в промежуточной зоне.
Впервые синтезировано устройство последовательного обнаружения-измерения координат и параметров движения МС с прогнозом положения носителя на следующем этапе на основе учета статистической динамики процессов движения носителя. По результатам анализа потенциальных статистических характеристик синтезированного устройства показано, что разработанное устройство дает требуемую точность определения при разных маневрах носителя в зоне обнаружения.
При решении навигационной задачи реализована процедура оптимального приема сигналов канала данных и канала управления системы мобильной связи как сложных шумоподобных сигналов с фазоразностной модуляцией. Это позволяет снять проблему фазовой синхронизации элементов навигационной подсистемы. Также предложено упрощение реализации разработанных устройств на основе замени корреляционных приемников процессорами быстрого преобразования Фурье.
Полученные новые научные результаты могут быть сведены к хорошо известным частным результатам, многократно проверенных теоретически и экспериментально. Результаты компьютерных расчетов и моделирования могут считаться отображением реальных процессов, протекающих в системах мобильной связи, построенных на базе цифровых устройств и вычислительных машин общего и специального назначения.
Все разработанные методы и алгоритмы доведены до конечных результатов – функциональных схем устройств, расчетных формул в замкнутой форме, методик реализации, количественных оценок характеристик.
При разработке теоретических предпосылок и отдельных методов навигационного определения носителя МС обеспечено минимальное вмешательство в инфраструктуру сетей мобильной связи. Это является непременным условием исключения или хотя бы минимизации проблем технической модернизации сетевого оборудования и особенно МС, замена которых создаст финансовые трудности для клиентов и, как следствие, усложнит процесс широкого внедрения данной услуги.
Методика определения электродинамических характеристик полезных и помеховых сигналов при приеме радиоволн дециметрового диапазона системы мобильной связи как в зоне Фраунгофера, так и в промежуточной зоне имеет сравнительно низкую трудоемкость и допускает высокую степень автоматизации и компьютеризации.
На выходах синтезированных устройств обнаружения-измерения координат и параметров движения носителей МС наблюдаются достаточные статистики анализируемых процессов. Поэтому требования к вычислительным ресурсам не являются чрезмерными. Данные устройства быть реализованы как в аппаратном виде, на базе специализированных процессоров цифровой обработки сигналов, так и в программной форме, на базе универсальных ЭВМ.
1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ О РЧС И РЧК
1.1. Использование РЧС
Радиочастотная служба (РЧС) России — это стратегический ресурс государства, использование которого — неотъемлемая часть технологических процессов, обеспечивающих функционирование систем радиосвязи, навигации и радиолокации, телевизионного и звукового вещания, бытовых приборов. Одновременно он является составляющей предоставления разнообразных телекоммуникационных услуг и обеспечение эффективного функционирования экономики и ряда технологий, влияющих на национальную безопасность государства, обеспечивают обороноспособность страны, ее информационную безопасность и технологическую независимость. Ограниченность РЧС на определенном этапе развития технологий обусловливает его постоянный дефицит и связанную с этим необходимость
эффективногоиспользования. Наблюдение за пользованием РЧС, в частности путем проведения его мониторинга, является одним из средств поддержки целостности процессов использования РЧС.
Высокие темпы развития и глобализация радиосвязи рано или поздно приведут к существенной нехватке имеющегося РЧС, поэтому эффективное и рациональное его использование возможно только при проведении всеми странами мира согласованной технической политики и требует хорошо отлаженной системы регулирования в сфере использования РЧС в пределах каждого государства.
Регулирования в сфере использования РЧС — это совокупность согласованных юридических, административных, научных и технических процедур, необходимых для обеспечения эффективной работы оборудования и служб радиосвязи без создания недопустимых радиопомех.
Юридические аспекты регулирования в сфере использования РЧС заключаются в формировании законодательных (нормативных) основ, регламентирующих использование РЧС и деятельность органов управления и регулирования.
Административные — в создании процедур, регулирующих взаимоотношения пользователей РЧС и органов управления и регулирования в процессе использования радиоэлектронных средств (РЭС).
Научные — в разработке методологии выделения полос радиочастот, стандартов на параметры электромагнитной совместимости (ЭМС) РЭС и излучающих устройств (ИУ).
Технические — в осуществлении единой технической политики: создание единых методик и программ для анализа ЭМС РЭС и ИУ, стандартизации параметров РЭС и РИУ, сертификации средств связи и оборудования радиочастотного контроля.
Цель регулирования — максимально повысить эффективность использования РЧС и свести уровень радиопомех до минимально возможного. Регулирования в сфере использования РЧС базируется на законодательно-нормативных актах и международных соглашениях, которые обеспечивают развитие средств связи в соответствии с государственными приоритетами и гарантируют, что работа оборудования различных служб радиосвязи не будет сопровождаться недопустимыми радиопомехами между оборудованием как в пределах одной радиослужбы, так и между различными радиослужбами.
Регулирование в сфере использования РЧС включает:
– определение долгосрочной политики и планирования
– использования РЧС путем совершенствования существующих,
развития и внедрения новых средств связи.
– частотно-территориальное планирование, координацию и
присвоение радиочастот средствам и сетям связи, вводимых в эксплуатацию;
– лицензирование и сертификацию РЭС;
– учет использования РЧС;
– разработку технических стандартов и нормативных документов;
– поддержку технических средств радиоконтроля;
– инспекцию средств связи па местах их эксплуатации;
– контроль за использованием спектра.
Одним из существенных рычагов, влияющих на эффективность использования РЧС и обеспечивающих поступление средств для совершенствования системы регулирования в сфере использования РЧС и системы радиочастотного контроля есть экономические меры, цель которых — стимулировать потребителей РЧС к более рациональному использованию спектра и хотя бы частично компенсировать затраты на регулирования в сфере использования РЧС.
Основные экономические меры включают:
– плату пользователей РЧС за обеспечение каналов, свободных от радиопомех, и гарантию качественной связи;
– плату за подбор и присвоение радиочастоты и предоставление лицензии (разрешения) на ее использование;
– плату за сертификацию средств связи по ЭМС;
– штрафные санкции за нарушение правил ведения радиосвязи и несоблюдение параметров РЭС.
Системы регулирования в сфере использования РЧС разных стран имеют определенные различия, обусловленные особенностями внутригосударственного характера.
Эффективное регулирование в сфере использования спектрального ресурса обеспечивается за счет ведения постоянного учета и банков данных, необходимых для обеспечения процессов регулирования, широкого внедрения средств автоматизации, создание государственной системы радионадзора и радиочастотного мониторинга с необходимым техническим оснащением. Существует достаточно полная правовая база, в том числе для обеспечения широкого внедрения экономических методов регулирования:
Создаются открытые системы информации о радиочастотах, используемых (или не используемых) для объективного информирования всех заинтересованных потенциальных пользователей РЧС.
Применяются новые методы управления, в том числе автоматизированный, в целях эффективного регулирования использования РЧС в общеэкономическом плане.
Вводится понятие «экономическая ценность частоты.
Вводится более широкое использование аукционного типа продаж частот негосударственным пользователям.
Поддерживается эффективная конкуренция между потенциальными пользователями спектрального ресурса для оптимального его использования и внедрение различных новшеств в сфере услуг радиосвязи.
Сейчас, при быстро меняющихся на национальном и международном уровнях условий регулирования в сфере использования РЧС, некоторые страны провели важные реформы в деле национального распределения радиочастот, совершенствования методов системы регулирования в сфере использования РЧС.
1.2 Назначение и цель радиочастотного контроля
Система радиочастотного мониторинга – «глаза и уши» системы регулирования в сфере использования спектрального ресурса государства.
Роль и место радиочастотного мониторинга в сфере использования РЧС определяется прежде всего двумя аспектами:
– первый связан с повышением эффективности использования РЧС и обусловлен тем, что планирование использования и присвоения радиочастот базируется на расчетных методах, в которые для обеспечения соответствующих гарантий по ЭМС закладывают значительные резервы спектра, которые практически не используются, поэтому система радиомониторинга должна обеспечить оперативное выявление резервов радиочастот и повышения эффективности использования РЧС;
– второй аспект связан с тем, что самые лучшие методы оценки ЕМС, на основе которых принимаются решения о присвоении радиочастот, не позволяют в полной мере учесть всю многогранность и специфику реальной электромагнитной обстановки, что приводит к возникновению труднопрогнозируемым помеховых ситуаций.
Общая задача радиочастотного мониторинга — поддержка процесса регулирования и планирования в сфере использования РЧС — решается путем:
– решения случаев возникновения нежелательных электромагнитных помех на местном, региональном или глобальном уровне с целью обеспечения совместного функционирования радиостанций и радиослужб, снижения затрат на их развертывание и эксплуатацию, получения экономического эффекта за счет улучшения доступа к свободному от помех РЧС;
– обеспечения допустимого уровня помех телевидению и радиовещанию в сетях общего пользования (населением);
– предоставления информации относительно реального использования (загрузки) отдельных каналов и полос частот в целом;
– контроля технических и эксплуатационных характеристик РЭС и РИУ;
– выявления и идентификации незаконно действующих передатчиков, установления соответствия выявленных излучений зарегистрированным РЭС;
– поддержки программ радиочастотного мониторинга, организованных МСЭ.
Составной частью функций радиочастотного мониторинга при решении задач по обеспечению государственного надзора за использованием спектрального ресурса является технический и эфирный радиочастотный контроль, который предназначен для повышения эффективности регулирования в сфере использования РЧС.
Основной целью радиочастотного контроля является выявление источников радиоизлучения (ИРИ), анализ параметров и характеристик их электромагнитных излучений, прием данных по электромагнитной обстановке, необходимых для решения задач регулирования в сфере использования РЧС и обеспечения контроля за соблюдением действующих норм радиоизлучений. Конкретные цели радиочастотного контроля следующие:
а) обеспечение следующих данных и информации касаемо:
– Реальной занятости полос частот электромагнитными излучениями в сопоставлении с разрешенным или запланированным загрузкой; – соответствия параметров сигналов требованиям лизензии;
– ведения и проверки регистрации частот;
–выявления, распознавания и определения местонахождения источников несанкционированных радиоизлучений и радиопомех;
б) содействие в решении проблем ЭМС при вводе в эксплуатацию новых радиосистем, присвоении рабочих радиочастот и заключении радиочастотных планов путем контроля границ зон обслуживания, параметров РЭС и выявления источников радиопомех конкретным радиосистемам;
в) содействие в обеспечении допустимого уровня радиопомех при приеме населением программ телевидения и радиовещания;
г) обеспечение информацией, связанной с решением конкретных задач пользователей РЧС, а также для программ международного радиочастотного мониторинга.
При радиочастотном контроле, решаются задачи:
а) измерения параметров и характеристик радиоизлучений, которые включают:
– частоту излучения;
– ширину полосы частот, реально занятой сигналом;
– уровень побочных и внеполосных излучений;
– девиацию частоты излучения;
– уровень поднесущих частот;
–уровень окружающих шумов для решения вопросов относительно дополнительного использования РЧС, например, путем применения широкополосных сигналов.
– специальные характеристики сигналов для конкретного вида радиослужбы, например, телевидение, широкополосных спутниковых передач и т.п.;
– напряженность поля и плотность потока мощности для:
– изучения и подтверждения принятых моделей распространения радиоволн и алгоритмов присвоении радиочастот;
–подтверждения результатов расчетов в отношении уровней сигнал / шум
б) определение:
– занятости полос частот для проверки принятых правил распределения и присвоения радиочастот и возможности повторного использования этих полос;
– класса излучения для оценки параметров модуляции;
– соответствия присвоенным значениям радиочастоты излучения ширины полосы радиочастот, реально занятой сигналом, девиации частоты излучения, уровней поднесущих частот;
в) проведение анализа параметров и характеристик радиоизлучений с целью:
– идентификации источников недопустимых радиопомех;
– проверки соответствия идентификационных сигналов (позывных) национальным и международным регламентам идентификации сигналов;
– идентификации незарегистрированных РЭС;
– пеленгации или определения местоположения источника недопустимой помехи или радиопередатчика, работающего с нарушениями национальных и международных стандартов и регламента;
г) участие в международном радиочастотном мониторинге для исключения взаимных радиопомех между РЭС и радиопомех в полосах частот, отведенных для подачи сигналов бедствия и обеспечения безопасности движения;
д) предоставление отчетов по результатам радиочастотного контроля для решения вопросов, связанных с разработкой стандартов и нормативных документов на параметры и характеристики радиоизлучений;
е) проведение периодических инспекционных проверок средств связи на их соответствие техническим, рабочим и регламентным условиям
ж) выявление проблемных вопросов для их дополнительных или более интенсивных исследований;
и) разработка предложений, рекомендаций и процедур по исключению радиопомех.
Эффективность радиочастотного контроля определяется:
– совершенством технических средств и оборудования радиочастотного контроля и уровнем их использования;
– применяемыми методиками измерений;
– функциональным программным и методическим обеспечением;
– уровнем квалификации персонала;
– организацией взаимодействия региональных станций радиочастотного контроля с центром и между собой;
– организацией постановки задач радиочастотного контроля.
Анализ мировой практики организации и планирования радиочастотного контроля показывает, что, несмотря на довольно полезные рекомендации МСЭ, единой концепции радиочастотного контроля не существует, поскольку эти рекомендации не определяют конкретные критерии его построения, поэтому в каждой стране вопрос организации, планирования и практической реализации радиочастотного контроля решаются по-своему.
2. ЗАДАНИЯ СЛУЖБЫ РАДИОМОНИТОРИГА
2.1 Задание службы радиомониторинга
Согласно Федерального закона «О связи», N 126-ФЗ главы 5. Государственное регулирование деятельности в области связи осуществляется с целью:
– защиты присвоений радиочастот;
– определения имеющегося для использования РЧС России;
— определение эффективности использования распределенных полос частот;
– разработка научно обоснованных рекомендаций для принятия соответствующих решений по повышению эффективности использования и удовлетворения потребностей пользователей РЧС России.
Таким образом, радиомониторинг, «как наблюдение за реальным состоянием использования РЧС, предусматривает решение следующих задач:
– оценивания реального состояния электромагнитной обстановки;
- получения данных для оценки эффективности использования РЧС;
- участие в международных программах по радиомониторинга;
- выявления нарушений в сфере использования РЧС и пользование РЧС;
- измерения параметров радиоизлучения РЭС и ИУ.
Реализация первых трех задач обеспечивает решение одного из основных задач службы радиомониторинга — мониторинга радиочастотного спектра. Измерение параметров радиоизлучения РЭС согласно перечню работ, выполняемых Российским государственным центром радиочастот (РЧЦ) относятся к категории работ по техническому радиоконтролю параметров излучения РЭС и ИУ. Задача по выявлению нарушений в сфере использования РЧС и пользование РЧС и обеспечению электромагнитной совместимости РЭС и ИУ решаются как в процессе проведения мониторинга спектра, так и во время проведения технического радиоконтроля. Таким образом, основными составляющими радиочастотного мониторинга можно определить:
- непосредственный мониторинг радиочастотного спектра;
- технический радиоконтроль параметров радиоизлучений РЭС и ИУ.
В целом задача по получению необходимой пользователям информации решается путем:
– определение реальной занятости спектра (частот частотных каналов, – полос и диапазонов частот.
- выявления источников радиоизлучений (ИРИ);
- измерения параметров и определения характеристик радиоизлучений;
- идентификации радиоизлучений с зарегистрированными ИРИ;
- определение соответствия параметров и характеристик радиоизлучений параметрам и характеристикам ИРИ, которые зарегистрированы в базе данных (БД) учета частотных присвоений (учета РЭС);
- выявления незарегистрированных ИРИ;
- местоопределения ИРИ;
- проведения измерений в рамках выполнения работ по программам МСЭ и Европейской конференции администраций почты и связи;
- учета, хранения и обработки результатов радиомониторинга.
Таким образом, радиомониторинг является основным инструментом получения объективной информации относительно реального состояния электромагнитной обстановки и использования РЧС. По результатам радиомониторинга делаются выводы относительно соответствия реальной электромагнитной обстановки прогнозируемой, а также о наличии нарушений в сфере использования РЧС. Эти результаты являются основанием для осуществления надзора за выполнением установленных правил в этой сфере и принятия соответствующих мер по устранению причин выявленных нарушений.
С учетом этого в дальнейшем термин «радиомониторинг» будет употребляться под таким определением:
Радиомониторинг — комплекс организационных и технических мероприятий по сбору, обработке, анализу и изображения данных о параметрах и характеристиках сигналов радиоизлучения РЭС, ИУ и других ИРИ с целью получения необходимой информации для принятия управленческих решений в сфере использования РЧС.
2.2 Задача службы инспектирования радиоконтроля
Согласно нормативным документам на службу радио-инспектирования, как правило, возлагается решение следующих задач:
а) оценка параметров излучений радиоэлектронных средств и (или) высокочастотных устройств, установленных решениями о выделении полос радиочастот либо разрешениями на использование радиочастот или радиочастотных каналов и предусмотренных национальными стандартами и техническими регламентами, определяющими обязательные требования к параметрам излучений радиоэлектронных средств и (или) высокочастотных устройств;
б) поиск не разрешенных для использования радиоэлектронных средств и (или) высокочастотных устройств;
в) выявление по заявкам пользователей радиочастотного спектра источников создания недопустимых радиопомех радиоэлектронным средствам гражданского назначения в полосах радиочастот преимущественного пользования радиоэлектронными средствами гражданского назначения и совместного пользования радиоэлектронными средствами любого назначения;
г) контроль за излучениями радиоэлектронных средств и (или) высокочастотных устройств в целях обеспечения международно-правовой защиты присвоения (назначения) радиочастот или радиочастотных каналов, в отношении которого осуществляется международно-правовая защита.
Надзор за пользованием РЧС проводится с целью:
– обеспечения соблюдения пользователями РЧС установленных правил в сфере использования РЧС;
- обеспечения ЭМС РЭС;
- обеспечение безопасности государства, интересов и прав ее граждан;
- предотвращение правонарушений в сфере пользования РЧС;
– проверки правовых оснований (наличия разрешительных документов)
– деятельности пользователей РЧС и функционирования РЭС и ИУ с заданными параметрами и характеристиками.
Решение этих задач обеспечивается путем:
– проведения контроля параметров радиосигналов передатчиков РЭС непосредственно на местах их эксплуатации;
– выявления нарушений в сфере пользования РЧС;
– принятие мер по устранению выявленных нарушений.
Характерной особенностью надзора за пользованием РЧС является то, что он проводится по конкретному ИРИ (РЭС или ИУ).
3. МЕТОДЫ РАДИОМОНИТОРИНГА
3.1 Методы проведения радиомониторинга
На данном этапе развития средств контроля РЧС отсутствует общепринятый термин для обозначения методов проведения радиомониторинга.
Нужно отметить, что по способу и месту выполнения радиомониторинга оба его составляющие (непосредственный мониторинг спектра и технический радиоконтроль параметров радиоизлучения) относятся к категории мероприятий, которые реализуются путем применения дистанционных методов, базирующихся на проведении анализа радиоизлучений, распространяющихся в пространстве и принимаются антенными системами (АС) технических средств радиомониторинга. Мониторинг радиочастотного спектра организуется:
- на основании плановых или внеплановых заданий;
- по заявлениям о наличии радиопомех для РЭС пользователей РЧС;
- по запросам относительно практической проверки расчетных условий ЭМС по результатам частотного планирования;
- по запросам органов регулирования в сфере пользования РЧС.
Мониторинг радиочастотного спектра реализуется путем использования таких методов:
- поиск и выявление радиоизлучения в заданном диапазоне (полосе) частот (на заданной частоте);
- наблюдения за радиоизлучением в определенном диапазоне (полосе) частот (на заданной частоте);
- селекция радиоизлучений;
- оценивание параметров радиоизлучения;
- пеленгования ИРИ;
- местоопределение ИРИ;
- идентификация радиоизлучения и ИРИ
Проведение мониторинга радиочастотного спектра организуется преимущественно с применением стационарных и мобильных средств. Портативные средства могут применяться для инструментального оценивания параметров радиоизлучения РЭС при проведении мониторинга спектра лишь в исключительных случаях в тех местах, где проведение мониторинга с использованием других технических средств невозможно, а также для уточнения результатов, полученных с использованием мобильных комплексов радиомониторинга.
3.2 Поиск и выявление радиоизлучения
Поиск и выявление радиоизлучения осуществляется путем проведения кратковременного выборочного наблюдения в определенных полосах радиочастот или на определенных частотах и выявление радиоизлучений, имеющихся в этих полосах частот (на этих частотах).
Поиск и выявление радиоизлучения системой радиомониторинга осуществляется, как правило, путем применения стационарных и мобильных комплексов радиомониторинга, входящих в нее. Портативные средства радиоконтроля используются только в исключительных случаях.
Надо иметь в виду, что в реальных условиях оказываются не радиоизлучения и измеряются не параметры радиоизлучения, а выявляются радиосигналы, вызванные соответствующими радиоизлучениями, принятыми антеннами технических средств радиомониторинга, и измеряются параметры радиосигналов.
При использовании автоматизированных стационарных комплексов (станций) радиомониторинга такое решение принимается автоматически по определенным критериям, которые могут быть определены заранее или заданные оператором для конкретного случая контроля.
В некоторых случаях (в частности, в случае проведения поиска и обнаружения излучений маломощных или широкополосных передатчиков) оператор вообще может не получить никакой информации относительно наличия радиоизлучения и значений параметров радиосигналов. Последнее обусловлено необходимостью иметь для анализа достаточно большие значения уровней сигналов для обеспечения получения достоверных данных по результатам измерений некоторых параметров.
Поиск и обнаружение радиоизлучений реализуется путем выполнения таких процедур:
- определения полосы частот анализа (путем установления значений частоты ее верхней и нижней границы);
- вида модуляции (для обеспечения корректного инструментального оценивания ширины полосы частот);
- скорости сканирования (в случае поиска в полосе частот) и количества циклов сканирования;
- сканирования заданной полосы частот;
- выявление радиосигналов.
- как отмечено выше, под обнаружением радиосигналов подразумевается процесс принятия решения о наличии или отсутствии полезного сигнала в анализируемой выборке колебаний.
Учитывая то, что сейчас работа практически всех комплексов радиомониторинга базируется на использовании цифровых методов обработки сигналов, то спектр сигнала и сам сигнал можно считать независимыми, что значительно упрощает оптимизацию алгоритмов обнаружения.
Увеличение продолжительности поиска (наблюдения) и применения режима накопления отсчетов спектра сигнала обеспечивает большую вероятность обнаружения сигналов. Однако нужно учитывать, что сложность решения задачи по выявлению радиоизлучения значительно отличается для сигналов различных классов радиоизлучения.
Так, например, обнаружение широкополосных сигналов при неопределенной несущей частоте, ширине спектра сигнала, вида и параметров модуляции, закона распределения отсчетов сигнала и т.п. представляет собой достаточно сложную проблему, которая иногда не может быть решена даже автоматизированными способами. Обработка узкополосных сигналов, которые характеризуются большим отношением сигнал / шум, может успешно осуществляться с применением достаточно простой модели процессов, которые наблюдаются, и требует минимального объема данных.
Значительно сложнее обнаружить широкополосные сигналы, особенно РЭС систем (радиотехнологий), принцип действия которых основан на применении метода скачкообразного изменения частоты (Frequency Hopping FH). Для таких сигналов на большом интервале времени уровень средней мощности, который приходится на каждую частотную позицию, сопоставим с уровнем шумов, что значительно усложняет их обнаружение. Но, поскольку известно, что такой сигнал многократно, например, за одну секунду, меняет свою частоту, то уровни мгновенной мощности его излучения на определенных частотах в определенные моменты времени бывают достаточно значительными, что способствует возможности выявления такого сигнала на некоторых частотных позициях. При этом остается открытым вопрос о том, принадлежат эти позиции одному РЭС или нескольким, которые, вполне возможно, работают независимо друг от друга. Хотя факт обнаружения такого сигнала можно считать установленным. В случае использования современных высокоэффективных автоматизированных комплексов радиомониторинга в режиме панорамного спектрального анализа в полосе частот анализа могут наблюдаться отдельные всплески спектра сигнала. Результаты исследований свидетельствуют, что даже в случае применения таких комплексов, если продолжительность сообщения составляет несколько секунд, количество выявленных частотных позиций сигнала со скачкообразной сменой частоты незначительна. Для выявления таких сигналов считается достаточным проведение от 3 до 6 (циклов сканирования).