[go: up one dir, main page]

RU2720215C1 - Method of protecting narrow-band radio communication systems in conditions of complex radioelectronic situation and set of means for realizing said method - Google Patents

Method of protecting narrow-band radio communication systems in conditions of complex radioelectronic situation and set of means for realizing said method Download PDF

Info

Publication number
RU2720215C1
RU2720215C1 RU2019115551A RU2019115551A RU2720215C1 RU 2720215 C1 RU2720215 C1 RU 2720215C1 RU 2019115551 A RU2019115551 A RU 2019115551A RU 2019115551 A RU2019115551 A RU 2019115551A RU 2720215 C1 RU2720215 C1 RU 2720215C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signals
signal
radio communication
message
discrete
Prior art date
Application number
RU2019115551A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Петрович Иванников
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" filed Critical Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет"
Priority to RU2019115551A priority Critical patent/RU2720215C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2720215C1 publication Critical patent/RU2720215C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14Relay systems
    • H04B7/15Active relay systems
    • H04B7/185Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14Relay systems
    • H04B7/15Active relay systems
    • H04B7/204Multiple access
    • H04B7/216Code division or spread-spectrum multiple access [CDMA, SSMA]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Noise Elimination (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering and communications.
SUBSTANCE: invention relates to radio communication and specifically to systems for protecting narrow-band radio communication systems in conditions of complex radioelectronic environment caused by interference of both internal and external interference. For this purpose, on the transmitting side of the system, a code FM signal generator is included, which includes a generator of initial FM signals and a summator of the FM signals, and an analogue-to-digital signal converter is introduced on the receiving side, a signal scale converter for time compression of a PM packet of a video signal of a message, a device for compensation of pulse interference, an interpolation device, an amplitude-normalizing device, a decoder with correlation processing of FM signaling signals, a generator of initial FM signals of the receiving side and an adder of discrete signals.
EFFECT: reduced effect of multibeam radio signals in narrow-band radio communication systems under conditions of complex radioelectronic environment and simultaneously high noise-immunity of the radio communication system from interference due to high signal-to-noise ratio when using OCDM technology at one carrier frequency.
2 cl, 14 dwg

Description

Изобретение относится к области радиосвязи, а именно к системам защиты узкополосных систем радиосвязи в условиях сложной радиоэлектронной обстановки, обусловленной влиянием как внутрисистемных, так и внешних помех (многолучевого распространения, сосредоточенных и импульсных помех, быстрых и медленных замираний и других).The invention relates to the field of radio communications, and in particular, to protection systems for narrow-band radio communication systems in a complex electronic environment due to the influence of both intra-system and external interference (multipath propagation, concentrated and pulsed interference, fast and slow fading, and others).

Системы радиосвязи ДКМВ диапазона (3-30 МГц) характеризуются приходом сигналов к приемной стороне путем многократного отражения от ионосферы и поверхности земли, поэтому в точке приема результирующий сигнал представляет собой суперпозицию многих сигналов с различными амплитудами и начальными фазами. Это вызывает интерференцию в пределах передаваемого символа или межсимвольную интерференцию [1-8].The DKMV radio communication systems (3-30 MHz) are characterized by the arrival of signals to the receiving side by multiple reflection from the ionosphere and the earth's surface, therefore, at the receiving point, the resulting signal is a superposition of many signals with different amplitudes and initial phases. This causes interference within the transmitted character or intersymbol interference [1-8].

Известны способы борьбы с многолучевыми сигналами и помехами в системах радиосвязи, среди которых можно отметить скачкообразную перестройку частоты, компенсацию радиосигналов дополнительных лучей, прием на разнесенные в пространстве антенны, использование защитного интервала, метод с частотным разделением каналов и т.п. [1-8].Known methods of combating multipath signals and interference in radio communication systems, among which are frequency hopping, compensation of radio signals of additional beams, reception on antennas spaced apart in space, use of a guard interval, frequency division multiplexing method, etc. [1-8].

Недостатками указанных выше способов являются ухудшение помехозащищенности системы радиосвязи при усложнении помеховой обстановки, необходимость использовать несколько несущих частот, а также небольшой диапазон задержек радиосигналов второго и других лучей относительно первого луча, при которых обеспечивается достоверная передача информации.The disadvantages of the above methods are the deterioration of the noise immunity of the radio communication system while complicating the jamming environment, the need to use several carrier frequencies, as well as the small delay range of the radio signals of the second and other rays relative to the first beam, which ensures reliable transmission of information.

Теория формирования и приема в целом сигнально-кодовых конструкций является довольно новой и современной областью теории связи. Синтез сигнально-кодовых конструкций не сводится к отдельному и независимому выбору кода и способа модуляции, а выполняется в целом, с учетом взаимосвязанности этих процедур. Прием сигнально-кодовых конструкций осуществляется исключительно, как прием всего сигнально - кодового блока, и обеспечивает значительное повышение надежности передачи данных в системах радиосвязи [9-12].The theory of the formation and reception of signal-code structures in general is a fairly new and modern field of communication theory. The synthesis of signal-code constructions is not reduced to a separate and independent choice of code and modulation method, but is performed as a whole, taking into account the interconnectedness of these procedures. The reception of signal-code constructions is carried out exclusively, as the reception of the entire signal-code block, and provides a significant increase in the reliability of data transmission in radio communication systems [9-12].

Следует отметить, что в настоящее время развитие аппаратно -программных средств на платформе RDS (программируемое радио) расширило возможности решения данной проблемы с использованием перспективных и быстро развивающихся направлений сигнально-кодовых конструкций (СКК) на следующих технологиях в зависимости от цели использования систем радиосвязи [9-14]:It should be noted that at present, the development of hardware and software on the RDS platform (programmable radio) has expanded the possibilities of solving this problem using promising and rapidly developing areas of signal-code constructions (CCM) on the following technologies, depending on the purpose of using radio communication systems [9 -14]:

- OFDM сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, которое широко используется в узкополосных системах радиосвязи ДКМВ диапазона;- OFDM signals with pseudo-random tuning of the operating frequency, which is widely used in narrow-band DKMV radio communication systems;

- CDMA сигналов с прямым расширением спектра, которое широко используется в широкополосных системах радиосвязи и проводной связи;- CDMA signals with direct expansion of the spectrum, which is widely used in broadband radio and wire communication systems;

- OCDM сигналов с ортогонально-кодовым разделением каналов, которое применяется в широкополосных системах радиосвязи и обеспечивает ее высокую помехозащищенность.- OCDM signals with orthogonal code division of channels, which is used in broadband radio communication systems and provides its high noise immunity.

В работе [11] приведены результаты имитационного моделирования вероятности ошибки для сигнально-кодовых конструкций на технологиях OCDM и OFDMA, из которых следует, что применение технологии OCDM в широкополосных системах радиосвязи обеспечивает помехозащищенность значительно выше, чем у OFDM, но уступает по пропускной способности скорости передачи данных.In [11], the results of simulation of the error probability for signal-code constructions using OCDM and OFDMA technologies are presented, from which it follows that the use of OCDM technology in broadband radio communication systems provides noise immunity much higher than OFDM, but is inferior in terms of transmission rate data.

При этом следует иметь в виду, что в широкополосных системах радиосвязи используются, например, ФМ сигналы с большой базой В, которая определяется произведением ширины спектра сигнала F на длительность сигнала Т [6]It should be borne in mind that in broadband radio communication systems, for example, FM signals with a large base B are used, which is determined by the product of the spectrum width of the signal F by the signal duration T [6]

Figure 00000001
Figure 00000001

где Т - длительность сигнала;where T is the duration of the signal;

F - ширина спектра сигнала.F is the signal spectrum width.

В настоящее времени сведения об использовании технологии OCDM сигналов в узкополосных системах радиосвязи ДКМВ диапазона отсутствуют, поэтому при наличии не только многолучевых радиосигналов в канале связи, но и при усложнении помеховой обстановки, ограничении частотных и энергетических ресурсов реализация технологии OCDM в системах радиосвязи ДКМВ диапазона с узкой полосой пропускания является актуальной.Currently, there is no information on the use of OCDM signal technology in narrow-band DKMV radio communication systems, therefore, if there are not only multipath radio signals in the communication channel, but also when the interference situation is complicated, the frequency and energy resources are limited, the implementation of OCDM technology in narrow-band DKMV radio communication systems bandwidth is relevant.

В инженерном плане - это задачи реализации полученных алгоритмов преобразований с учетом приемлемой сложности и быстродействия процессоров, передатчика и приемника, а также улучшения эксплуатационных параметров.In the engineering plan, these are the tasks of implementing the obtained transformation algorithms taking into account the acceptable complexity and speed of the processors, transmitter and receiver, as well as improving operational parameters.

Наиболее близким аналогом заявленному изобретению является способ защитного интервала для уменьшения влияния многолучевых радиосигналов в узкополосных системах радиосвязи, взятый за прототип. Сущность данного способа заключается в том, что радиосигналы посылаются с передатчика не непрерывным потоком, а с перерывами, в целях обеспечения перед каждым символом сообщения защитного интервала для устранения межсимвольных искажений [1].The closest analogue of the claimed invention is a guard interval method for reducing the influence of multipath radio signals in narrow-band radio communication systems, taken as a prototype. The essence of this method lies in the fact that the radio signals are sent from the transmitter not in a continuous stream, but intermittently, in order to provide a guard interval before each character to eliminate intersymbol distortions [1].

Для реализации способа защитного интервала в передающем устройстве содержаться последовательно соединенные источник сообщений, формирователь дискретных сигналов сообщения с защитными интервалами перед ними, кодер, формирователь фаз, фазовый модулятор, усилитель мощности и передающая антенна, а в приемном устройстве содержаться последовательно соединенные приемная антенна, СВЧ усилитель, фазовый демодулятор, решающее пороговое устройство, второй вход которого соединен с выходом формирователя порога, а выход решающего порогового устройства подключен к входу преобразователя дискретных сигналов сообщений.To implement the method of the protective interval, the transmitting device contains a series-connected message source, a shaper of discrete message signals with protective intervals in front of them, an encoder, a phase shaper, a phase modulator, a power amplifier and a transmitting antenna, and the receiving device contains a series-connected receiving antenna, a microwave amplifier , a phase demodulator, a decisive threshold device, the second input of which is connected to the output of the threshold shaper, and the output of the decisive threshold device roystva connected to the input of the converter digital communications signals.

Сущность метода защитного интервала заключается в том, что для обеспечения приема сигналов, как в канале с общими замираниями (отсутствие многолучевых сигналов), необходимо обеспечить большую длительность излучаемых радиосигналов сообщений, по сравнению с длительностью максимального времени задержки между многолучевыми сигналами [1].The essence of the guard interval method is that to ensure the reception of signals, as in a channel with general fading (lack of multipath signals), it is necessary to provide a longer duration of the emitted radio signals of messages, compared with the duration of the maximum delay time between multipath signals [1].

Достоинствами метода защитного интервала являются достаточно простая реализация, возможность работы на одной несущей частоте совместно с другими методами защиты узкополосных каналов передачи данных.The advantages of the guard interval method are its rather simple implementation, the ability to work on one carrier frequency in conjunction with other methods of protecting narrowband data transmission channels.

Основным недостатком метода защитного интервала является зависимость его эффективности в части уменьшения влияния многолучевых сигналов от длительности излучаемых радиосигналов, так как при увеличении их длительности значительно снижается скорость передачи информации, ухудшаются энергетические показатели и пропускная способность канала передачи данных, а также ухудшение помехозащищенности системы радиосвязи при усложнении помеховой обстановки.The main disadvantage of the guard interval method is the dependence of its effectiveness in terms of reducing the influence of multipath signals on the duration of the emitted radio signals, since with an increase in their duration, the information transfer rate is significantly reduced, the energy performance and throughput of the data transmission channel are degraded, and the noise immunity of the radio communication system is worsened when complicated interference environment.

Основной технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является уменьшение влияния многолучевых радиосигналов в узкополосных системах радиосвязи в условиях сложной радиоэлектронной обстановки и одновременно повышение помехозащищенности системы радиосвязи от действия помех за счет повышения отношения сигнал/шум при использовании технологии OCDM на одной несущей частоте.The main technical problem to be solved by the claimed invention is directed to reducing the influence of multipath radio signals in narrow-band radio communication systems in a complex electronic environment and at the same time increasing the noise immunity of a radio communication system from interference by increasing the signal-to-noise ratio when using OCDM technology on a single carrier frequency.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе защиты узкополосных систем радиосвязи в условиях сложной радиоэлектронной обстановки, включающем на передающей стороне системы радиосвязи операции формирования сообщений, формирования дискретных сигналов, кодирования дискретных сигналов, формирования фаз, фазовой модуляции, усиления радиосигналов и излучения радиосигналов передающей антенной, а на приемной стороне включающей операции приема радиосигналов приемной антенной, усиления СВЧ радиосигналов, фазовой демодуляции, формирования порогового сигнала, решения порогового выделения сигналов по критерию правдоподобия и преобразования дискретных сигналов сообщения к виду, удобному для потребителя, на передающей стороне системы радиосвязи дополнительно введены операции формирования М = 4 исходных ФМ сигналов, суммирования М = 4 исходных ФМ сигналов для формирования из N = 4 дискретных двоичных сигналов кодового ФМ сигнала в виде пакета параллельной сборки, содержащего информацию о М = 4 исходных ФМ сигналов, а на приемной стороне после операции фазовой демодуляции дополнительно введены операции аналого - цифрового преобразования сигналов, преобразования масштаба сигналов, компенсации импульсной помехи, интерполяционного преобразования для восстановления сигналов принятой фазовой информации, нормирования амплитуды ФМ сигнала сообщения, М = 4 канальной корреляционной обработки ФМ сигналов сообщения, содержащих информацию о М = 4 исходных ФМ сигналах, формирования М = 4 исходных ФМ сигналов для М = 4 канальной корреляционной обработки, суммирования дискретных сигналов с М = 4 канальной корреляционной обработкой для обеспечения решения порогового выделения сигналов сообщения по критерию правдоподобия.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of protecting narrow-band radio communication systems in a complex electronic environment, including on the transmitting side of the radio communication system the operation of generating messages, generating discrete signals, encoding discrete signals, phase formation, phase modulation, amplification of radio signals and radiation of radio signals by a transmitting antenna and, on the receiving side, including the operation of receiving radio signals with a receiving antenna, amplification of microwave signals, phase demodule In order to form, generate a threshold signal, solve the threshold allocation of signals according to the likelihood criterion and convert discrete message signals to a consumer-friendly form, the operations of generating M = 4 initial FM signals, summing M = 4 initial FM signals to form of N = 4 discrete binary signals of the code FM signal in the form of a parallel assembly package containing information about M = 4 source FM signals, and on the receiving side after the operation, phase d modulation additionally introduced the operations of analog - digital signal conversion, signal scale conversion, impulse noise compensation, interpolation conversion to restore the received phase information signals, normalize the amplitude of the FM message signal, M = 4 channel correlation processing of the FM message signals containing information about M = 4 source FM signals, the formation of M = 4 source FM signals for M = 4 channel correlation processing, the summation of discrete signals with M = 4 channel corre Relational processing to provide a solution to the threshold allocation of message signals according to the likelihood criterion.

Указанный технический результат достигается тем, что в комплекс средств защиты узкополосных систем в условиях сложной радиоэлектронной обстановки, содержащий на передающей стороне системы радиосвязи последовательно соединенные источник сообщений, формирователь дискретных сигналов, кодер, формирователь фаз, фазовый модулятор, усилитель мощности и передающую антенну, а на приемной стороне содержащий последовательно соединенные приемную антенну, усилитель СВЧ и фазовый демодулятор, а также последовательно соединенные формирователь порога, решающее пороговое устройство и преобразователь дискретных сигналов сообщений, с выхода которого информация поступает потребителям, на передающей стороне системы радиосвязи дополнительно введены формирователь исходных ФМ сигналов передающей стороны, выходы которого подключены к соответствующим входам сумматора исходных ФМ сигналов, выходы сумматора исходных ФМ сигналов подключены к соответствующим входам кодера, а на приемной стороне системы радиосвязи дополнительно введены формирователь исходных ФМ сигналов приемной стороны, последовательно соединенные аналого - цифровой преобразователь сигналов, преобразователь масштаба сигналов для сжатия во времени пакета ФМ видео-сигнала сообщения, устройство компенсации импульсной помехи, интерполяционное устройство, амплитудное нормирующее устройство и декодер с корреляционной обработкой ФМ сигналов сообщения, выходы которого подключены к соответствующим входам сумматора дискретных сигналов, выход сумматора дискретных сигналов подключен к второму входу решающего порогового устройства, выходы формирователя исходных ФМ сигналов приемной стороны подключены к соответствующим входам декодера с корреляционной обработкой ФМ сигналов сообщения, при этом вход аналого - цифрового преобразователя сигналов подключен к выходу фазового демодулятора.The specified technical result is achieved by the fact that the complex of means of protection of narrow-band systems in complex radio-electronic conditions, containing on the transmitting side of the radio communication system a series-connected message source, a shaper of discrete signals, an encoder, a phase shaper, a phase modulator, a power amplifier and a transmitting antenna, and the receiving side comprising a receiving antenna, a microwave amplifier and a phase demodulator, as well as a shaper connected in series A gate, a decisive threshold device and a converter of discrete message signals, from the output of which information is supplied to consumers, on the transmitting side of the radio communication system, an additional shaper of the initial FM signals of the transmitting side is introduced, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the adder of the initial FM signals, the outputs of the adder of the initial FM signals are connected to the corresponding inputs of the encoder, and on the receiving side of the radio communication system, an additional shaper of the initial FM signals of the receiving station is additionally introduced Rones connected in series by an analog-to-digital signal converter, signal scale converter for compressing the time packet of the FM video message signal, an impulse noise compensation device, an interpolation device, an amplitude normalizing device and a decoder with correlation processing of the FM signal signals whose outputs are connected to the corresponding inputs discrete signal adder, the output of the adder of discrete signals is connected to the second input of the decisive threshold device, the outputs are formed I starting FM signals of the receiving side are connected to respective inputs of a decoder with correlation processing FM communication signals, wherein the input analog - digital converter connected to the output signal of the phase demodulator.

На передающей стороне системы радиосвязи вводится дополнительно формирователь кодового ФМ сигнала, включающий формирователь исходных ФМ сигналов и сумматор ФМ сигналов. В качестве М = 4 исходных ФМ сигналов формируются ортогональные элементы производной системы сигналов N = 4 порядка с малыми боковыми лепестками автокорреляционной функции путем сложения по модулю 2 ортогональных кодов Уолша N = 4 порядка и кода Баркера N = 4 порядка, автокорреляционная функция которого имеет малые боковые лепестки [14, 15].On the transmitting side of the radio communication system, an additional code FM signal shaper is introduced, including an initial FM signal shaper and an FM signal adder. As M = 4 source FM signals, orthogonal elements of the derivative system of N = 4 order signals with small side lobes of the autocorrelation function are formed by adding modulo 2 orthogonal Walsh codes N = 4 order and an N = 4 Barker code whose autocorrelation function has small side petals [14, 15].

В результате совмещения во времени и суммирования М = 4 исходных ФМ сигналов формируется суммарный ФМ сигнал в виде пакета параллельной сборки из N = 4 дискретных двоичных сигналов с одинаковыми амплитудами 0 или -2, из которого формируется кодовый ФМ сигнал в виде N = 4 дискретных двоичных сигналов с одинаковыми амплитудами 1 или -1 (фазами 0 или π).As a result of combining in time and summing M = 4 the initial FM signals, the total FM signal is formed in the form of a parallel assembly packet of N = 4 discrete binary signals with the same amplitudes 0 or -2, from which the code FM signal is formed in the form of N = 4 discrete binary signals with the same amplitudes 1 or -1 (phases 0 or π).

В кодере осуществляется модуляция кодовым ФМ сигналом каждого дискретного двоичного сигнала сообщения, в результате каждый дискретный сигнал сообщения принимает форму пакета кодового ФМ сигнала, содержащего информацию о М = 4 ортогональных исходных ФМ сигналов, который можно передавать и принимать с помощью фазовой модуляции и демодуляции типа 2-ФМ, что повышает надежность передачи данных.The encoder modulates with a code FM signal each discrete binary message signal, as a result, each discrete message signal takes the form of a packet of code FM signal containing information on M = 4 orthogonal source FM signals, which can be transmitted and received using phase 2 modulation and demodulation -FM, which increases the reliability of data transmission.

На приемной стороне системы радиосвязи на выходе фазового демодулятора 2-ФМ вводится дополнительно вычислительный модуль связи (ВМС) на базе программно - определяемой аппаратной платформы по технологии SDR (программируемое радио), который обеспечивает:At the receiving side of the radio communication system, at the output of the 2-FM phase demodulator, an additional computing communication module (Navy) is introduced based on a software-defined hardware platform using SDR technology (programmable radio), which provides:

- аналого - цифровое преобразование сигналов;- analog - digital signal conversion;

- преобразование масштаба сигналов для сжатия во времени пакета ФМ видеосигнала сообщения, что позволяет уменьшить время его преобразования и обработки в вычислительном модуле связи;- conversion of the signal scale for time compression of the FM packet of the video signal of the message, which reduces the time of its conversion and processing in the computing communication module;

- устранение на выходе фазового демодулятора одиночной ошибки в фазовой информации, возникающей за счет импульсных помех, путем компенсации (или уменьшения уровня) импульсной помехи и применения интерполяционного устройства для восстановления фазовой информации по соседним отсчетам видеосигнала сообщения;- elimination at the output of the phase demodulator of a single error in the phase information arising from impulse noise by compensating (or reducing the level) of the impulse noise and using an interpolation device to restore phase information from neighboring samples of the message video signal;

- нормирование амплитуды ФМ сигнала сообщения по уровню исходных ФМ сигналов, которые используются в качестве опорных сигналов при корреляционной обработке;- normalization of the amplitude of the FM signal of the message according to the level of the original FM signals, which are used as reference signals in correlation processing;

- М = 4 канальную корреляционную обработку ФМ сигнала сообщения, содержащего информацию о М = 4 ортогональных исходных ФМ сигналов с базой В = 4, что обеспечивает увеличение отношения сигнал/шум в каждом канале в N = 4 раза (6 дБ);- M = 4 channel correlation processing of the FM message signal containing information about M = 4 orthogonal source FM signals with a base of B = 4, which provides an increase in the signal-to-noise ratio in each channel by N = 4 times (6 dB);

- суммирование результатов с М = 4 каналов корреляционной обработки ФМ сигнала сообщения, что обеспечивает дополнительно увеличение отношения сигнал/шум в М = 4 раза (6 дБ);- summation of the results with M = 4 channels of the correlation processing of the FM signal of the message, which provides an additional increase in the signal-to-noise ratio by M = 4 times (6 dB);

- выделение дискретных сигналов сообщения с помощью решающего порогового устройства по критерию правдоподобия;- selection of discrete message signals using a decisive threshold device according to the likelihood criterion;

- преобразование дискретных сигналов сообщения к виду, необходимому для пользователя.- conversion of discrete message signals to the form necessary for the user.

На фиг. 1 приведена структурная схема системы радиосвязи, где обозначено:In FIG. 1 shows a structural diagram of a radio communication system, where it is indicated:

1 - источник сообщений;1 - message source;

2 - формирователь дискретных сигналов;2 - shaper of discrete signals;

3 - кодер;3 - encoder;

4 - формирователь исходных ФМ сигналов передающей стороны;4 - former source FM signals of the transmitting side;

5 - сумматор исходных ФМ сигналов;5 - adder of the initial FM signals;

6 - формирователь фаз;6 - phase shaper;

7 - фазовый модулятор;7 - phase modulator;

8 - усилитель мощности;8 - power amplifier;

9 - передающая антенна;9 - transmitting antenna;

10 - приемная антенна;10 - receiving antenna;

11 - усилитель СВЧ;11 - microwave amplifier;

12 - фазовый демодулятор;12 - phase demodulator;

13 - аналого - цифровой преобразователь сигналов;13 - analog - digital signal converter;

14 - преобразователь масштаба сигналов;14 - signal scale converter;

15 - устройство компенсации импульсной помехи;15 - device compensation impulse noise;

16 - интерполяционное устройство;16 - interpolation device;

17 - амплитудное нормирующее устройство;17 - amplitude normalizing device;

18 - декодер с корреляционной обработкой;18 - decoder with correlation processing;

19 - формирователь исходных ФМ сигналов приемной стороны;19 - former source FM signals of the receiving side;

20 - сумматор дискретных сигналов;20 - adder of discrete signals;

21 - решающее пороговое устройство;21 - decisive threshold device;

22 - формирователь порога;22 - threshold shaper;

23 - преобразователь дискретных сигналов сообщений.23 - Converter discrete signal messages.

Блоки, являющиеся стандартными для систем радиосвязи (такие как блоки питания, синхронизации и т.п.), на фиг. 1 не показаны.Blocks that are standard for radio communication systems (such as power supplies, clocks, etc.), in FIG. 1 are not shown.

Следует отметить, что при описании работы комплекса средств защиты приводятся результаты моделирования в среде MathCAD, которые поясняются фигурами:It should be noted that when describing the operation of a set of security features, simulation results in the MathCAD environment are given, which are illustrated by the figures:

- на фиг. 2, фиг. 4 - фиг. 10 на вертикальных осях отмечены амплитуды сигналов в относительных единицах относительно амплитуды дискретного двоичного сигнала, а на горизонтальных осях отмечены величины задержки τ сигнала в относительных единицах длительности символа t/τи;- in FIG. 2, FIG. 4 - FIG. 10 on the vertical axes the amplitudes of the signals are indicated in relative units relative to the amplitude of the discrete binary signal, and on the horizontal axes the delay values τ of the signal are indicated in relative units of the symbol duration t / τ and ;

- на фиг. 3, фиг. 11-14 на вертикальных осях отмечены амплитуды сигналов в относительных единицах относительно амплитуды дискретного двоичного сигнала, а на горизонтальных осях отмечены время в относительных единицах длительности символа t/τи.- in FIG. 3, FIG. 11-14 on the vertical axes the amplitudes of the signals are indicated in relative units relative to the amplitude of the discrete binary signal, and on the horizontal axes the time is indicated in relative units of the symbol duration t / τ and .

Комплекс средств защиты работает следующим образом.A set of remedies works as follows.

На передающей стороне системы радиосвязи сообщение формируется в источнике сообщения 1, например, в виде текстового сообщения из последовательности букв алфавита, каждая из которых кодируется конкретной последовательностью из цифр 0 и 1.On the transmitting side of the radio communication system, the message is generated in message source 1, for example, as a text message from a sequence of letters of the alphabet, each of which is encoded by a specific sequence of numbers 0 and 1.

В формирователе дискретных сигналов 2 текстовые сообщения преобразуются в последовательность дискретных сигналов с амплитудой 0 и 1, которые поступает на первый вход кодера 3, на второй вход которого поступает кодовый ФМ сигнал с формирователя кодовых ФМ сигналов, состоящего из формирователя исходных ФМ сигналов 4 и сумматора исходных ФМ сигналов 5.In the shaper of discrete signals 2, text messages are converted into a sequence of discrete signals with an amplitude of 0 and 1, which is fed to the first input of the encoder 3, the second input of which receives a code FM signal from a code shaper FM signal, consisting of a source shaper FM signal 4 and the source adder FM signals 5.

Рассмотрим подробнее формирование кодового ФМ сигнала. Исходные ФМ сигналы формируются в виде ортогональных элементов производной системы сигналов, автокорреляционная функция которых имеет малые боковые лепестки, путем перемножения (суммирования по модулю 2) поэлементно двух фазоманипулированных кодов Уолша, обладающего свойствами ортогональности, и кода Баркера, имеющего автокорреляционную функцию (АКФ) с малыми боковыми лепестками, и определяются какLet us consider in more detail the formation of a code FM signal. The initial FM signals are formed in the form of orthogonal elements of the derived signal system, the autocorrelation function of which has small side lobes, by multiplying (summing modulo 2) element-wise phase-shifted Walsh codes with orthogonality properties and a Barker code with an autocorrelation function (ACF) with small side lobes, and are defined as

Figure 00000002
Figure 00000002

где wal(m,

Figure 00000003
) - m -й элемент кода Уолша;where wal (m,
Figure 00000003
) is the mth element of the Walsh code;

m = 1, 2, 3, …, М;m = 1, 2, 3, ..., M;

М - количество элементов кода Уолша;M is the number of Walsh code elements;

Figure 00000003
= {0, π} - фазы элементов кода Уолша;
Figure 00000003
= {0, π} are the phases of the elements of the Walsh code;

bn - n -й элемент кода Баркера;b n is the n-th element of the Barker code;

n = 1, 2, 3, …, N;n = 1, 2, 3, ..., N;

N - количество элементов кода Баркера.N is the number of elements of the Barker code.

В качестве базовых кодов выбраны М = 4 кодов Уолша и код Баркера N = 4 порядка, в результате суммирования их по модулю 2 элементы производной системы сигналов N = 4 порядка имеют вид [15, 16]:As base codes, M = 4 Walsh codes and a Barker code of N = 4 orders were selected; as a result of summing them modulo 2, the elements of the derived system of N = 4 order signals have the form [15, 16]:

Figure 00000004
Figure 00000004

Из приведенных элементов производной системы сигналов, определяемых соотношением (3), следует, что количество М = 4 кодов Уолша определяет количество элементов xn(t) производной системы сигналов, а количество элементов N = 4 кода Баркера определяет число символов элементов xn(t) производной системы сигналов.From the above elements of the derived signal system defined by relation (3), it follows that the number M = 4 Walsh codes determines the number of elements x n (t) of the derived signal system, and the number of elements N = 4 of the Barker code determines the number of symbols of elements x n (t ) derived signal system.

С учетом фаз исходные ФМ сигналы в виде элементов xn(t) производной системы сигналов (3) преобразуются к виду:Taking into account the phases, the initial FM signals in the form of elements x n (t) of the derived signal system (3) are converted to:

Figure 00000005
Figure 00000005

На фиг. 2 приведены исходные ФМ сигналы в виде элементов yn(t) производной системы сигналов, определяемые соотношением (3).In FIG. Figure 2 shows the initial FM signals in the form of elements y n (t) of the derived signal system, defined by relation (3).

Следует отметить, что при этом ширина спектра элементов производной системы сигналов (4) определяется сверткой спектров:It should be noted that the width of the spectrum of the elements of the derived signal system (4) is determined by the convolution of the spectra:

Figure 00000006
Figure 00000006

где S1(ω), S2(ω) - ширина спектра соответственно кодов Уолша и Баркера, и будет приблизительно определяться длительностью одного дискретного элемента кода Баркера.where S 1 (ω), S 2 (ω) is the width of the spectrum of the Walsh and Barker codes, respectively, and will be approximately determined by the duration of one discrete element of the Barker code.

На фиг. 3 приведены АКФ исходных ФМ сигналов в виде элементов производной системы сигналов последовательности (4).In FIG. Figure 3 shows the ACF of the initial FM signals in the form of elements of a derivative system of sequence signals (4).

Как следует из приведенных АКФ М = 4 исходных ФМ сигналов длительностью τи при N = 4 боковые лепестки АКФ не превышают уровень 0,25 от основного лепестка и находятся в противофазе, что позволяет при суммировании АКФ М = 4 исходных ФМ сигналов устранять боковые лепестки.As follows from the given ACF, M = 4 source FM signals of duration τ and at N = 4 the side lobes of the ACF do not exceed the level of 0.25 from the main lobe and are in antiphase, which allows the side lobes to be eliminated when summing the ACF M = 4 of the initial FM signals.

На фиг. 4 приведена суммарная АКФ М = 4 исходных ФМ сигналов в виде элементов производной системы сигналов последовательности (3).In FIG. Figure 4 shows the total ACF M = 4 of the initial FM signals in the form of elements of a derivative system of signal sequences (3).

В сумматоре исходных ФМ сигналов 5 проводится совмещение во времени и суммирование М = 4 исходных ФМ сигналов при N = 4, определяемых соотношением (4). В результате этого образуется пакет параллельной сборки из N = 4 дискретных сигналов с амплитудами, равными -2 или 0, из которых формируется пакет кодового ФМ сигнала с амплитудами, равными -1 или 1.In the adder of the initial FM signals 5, the time is combined and the summation M = 4 of the initial FM signals at N = 4, determined by the relation (4). As a result of this, a package of parallel assembly of N = 4 discrete signals with amplitudes equal to -2 or 0 is formed, from which a packet of a code FM signal with amplitudes equal to -1 or 1 is formed.

На фиг. 5 приводятся формирование пакета кодового ФМ сигнала с амплитудами, равными -1 или 1.In FIG. 5 shows the formation of a package of code FM signal with amplitudes equal to -1 or 1.

В кодере 3 каждый дискретный двоичный сигнал сообщения длительностью τи преобразуется пакетом кодового ФМ сигнала в пакет ФМ сигнала сообщения из N = 4 дискретных сигналов с одинаковыми амплитудами, равными -1 или 1 (фазами π или 0). Сформированный таким образом пакет ФМ сигнала сообщения в кодере 3 может передаваться с помощью фазовой модуляции 2-ФМ в узкой полосе пропускания системы радиосвязи.In the encoder 3 each discrete binary message signal duration τ and converted packet coded FM signal in the FM signal packet messages from N = 4 digital signals with the same amplitude, equal to -1 or 1 (phase 0 or π). The thus formed packet of the FM message signal in the encoder 3 can be transmitted using phase modulation of 2-FM in a narrow bandwidth of the radio communication system.

На фиг. 6 показано формирование пакета ФМ сигнала сообщения с амплитудами, равными -1 или 1.In FIG. 6 shows the formation of the package of the FM message signal with amplitudes equal to -1 or 1.

С выхода кодера 3 пакет ФМ сигналов сообщения подается на формирователь фаз 6, после чего передается фазовым модулятором 7 типа 2-ФМ в узкой полосе пропускания системы радиосвязи на усилитель мощности 8 и с помощью передающей антенны 9 излучается на одной несущей частоте в канал связи.From the output of encoder 3, a packet of FM message signals is fed to a phase shaper 6, after which it is transmitted by a phase modulator 7 of type 2-FM in a narrow passband of the radio communication system to a power amplifier 8 and is transmitted on a single carrier frequency to the communication channel using a transmitting antenna 9.

В общем случае узкополосные системы радиосвязи ДКМВ диапазона работают в условиях сложной радиоэлектронной обстановки, обусловленной влиянием как внутрисистемных, так и внешних помех (многолучевого распространения, сосредоточенных и импульсных помех, быстрых и медленных замираний и других).In the general case, narrow-band DKMV radio communication systems operate in a complex electronic environment due to the influence of both intra-system and external interference (multipath propagation, concentrated and pulsed interference, fast and slow fading, and others).

Ввиду рассмотрения потенциальных характеристик предлагаемого комплекса средств защиты влияние канала связи на работу приемного канала системы радиосвязи проводится при следующих условиях [5, 7, 14, 17]:In view of the consideration of the potential characteristics of the proposed complex of means of protection, the influence of the communication channel on the operation of the receiving channel of the radio communication system is carried out under the following conditions [5, 7, 14, 17]:

- затухания замираний радиосигналов полагаются медленными, так как длительность пакета ФМ сигнала сообщения с защитным интервалом τп ~ 18 мс значительно меньше времени корреляции τк = 1 с по уровню 0.5 затуханий замирания сигналов;- the attenuation of fading of the radio signals is assumed to be slow, since the duration of the packet of the FM message signal with a guard interval of τ p ~ 18 ms is much less than the correlation time τ k = 1 s at the level of 0.5 of the fading of the signal fading;

- случайные задержки τз (t) между многолучевыми сигналами полагаются от 2 до 4 мс (могут достигать более 7 мс);- random delays τ s (t) between multipath signals are assumed to be from 2 to 4 ms (can reach more than 7 ms);

- случайный характер указанных выше параметров имеет в основном релеевское распределение, но встречается распределение и по закону Райса;- the random nature of the above parameters has mainly a Rayleigh distribution, but there is a distribution according to the Rice law;

- что амплитуда ФМ радиосигнала сообщения второго луча а2 меньше, чем амплитуда ФМ радиосигнала сообщения первого луча а1, т.е. а2=0,7 a1, а задержка радиосигнала сообщения второго луча относительно ФМ радиосигнала сообщения первого луча полагается τзп=3 мс;- that the amplitude of the FM radio signal of the message of the second beam a 2 is less than the amplitude of the FM radio signal of the message of the first beam a 1 , i.e. a 2 = 0.7 a 1 , and the delay of the radio signal of the message of the second beam relative to the FM radio signal of the message of the first beam is assumed to be t s = τ p = 3 ms;

- в качестве помех рассматриваются шумы и импульсные помехи.- Noise and impulse noise are considered as interference.

В качестве примера при моделировании в среде MathCAD рассматривается приемная сторона системы радиосвязи с полосой пропускания Δ f = 300 Гц и пакет ФМ радиосигнала сообщения, включающего N = 4 дискретных радиосигналов длительностью τи = 3 мс с одинаковыми амплитудами, равными -1 или 1, и защитным интервалом τзи = 2 τи = 6 мс, что соответствует максимальной задержке τз = 6 мс между многолучевыми сигналами.As an example, when modeling in a MathCAD environment, we consider the receiving side of a radio communication system with a bandwidth of Δ f = 300 Hz and an FM packet of a message radio signal including N = 4 discrete radio signals of duration τ and = 3 ms with the same amplitudes equal to -1 or 1, and the guard interval τ zi = 2 τ and = 6 ms, which corresponds to a maximum delay τ z = 6 ms between multipath signals.

После приемной антенны 10, усилителя СВЧ 11 и фазового демодулятора 12 пакет ФМ видеосигнала сообщения поступает на вход вычислительного модуля связи, дополнительно введенного на приемной стороне системы радиосвязи для преобразования и обработки пакета ФМ видеосигнала сообщения.After the receiving antenna 10, the microwave amplifier 11 and the phase demodulator 12, the message FM video packet is fed to the input of the communication computer module, which is additionally inserted on the receiving side of the radio communication system for converting and processing the message FM video signal packet.

На выходе фазового демодулятора 12 видеосигналы первого y1c(t), и второго лучей y2c(t) с учетом разности их случайных фаз ΔΨ и шума α(t) определяются по формуле:At the output of the phase demodulator 12, the video signals of the first y 1c (t) and the second rays y 2c (t), taking into account the difference of their random phases ΔΨ and noise α (t), are determined by the formula:

Figure 00000007
Figure 00000007

где ΔΨ - случайная разность фаз в пределах (0÷π).where ΔΨ is a random phase difference in the range (0 ÷ π).

На фиг. 7 в качестве примера приведены амплитуды a1 видеосигнала длительностью τи = 3 мс первого луча и шума α(t) на выходе фазового демодулятора 12 при полосе пропускания системы радиосвязи, равной Δf = 300 Гц.In FIG. Figure 7 shows, as an example, the amplitudes a 1 of the video signal with a duration τ and = 3 ms of the first beam and noise α (t) at the output of the phase demodulator 12 with a passband of the radio communication system equal to Δf = 300 Hz.

На фиг. 8 в качестве примера приведены на выходе фазового демодулятора 12 амплитуды суммы yc(t) и разности yp(t) ФМ сигналов сообщения первого y1c(t) и второго лучей y2c(t) с учетом случайных взаимной задержки тз = 3 мс и разности фаз соответственно ΔΨ = 0 и ΔΨ = 3π\4.In FIG. Figure 8 shows, as an example, at the output of the phase demodulator 12, the amplitudes of the sum y c (t) and the difference y p (t) of the FM signal signals of the first y 1c (t) and second rays y 2c (t) taking into account random mutual delays t s = 3 ms and phase differences, respectively, ΔΨ = 0 and ΔΨ = 3π \ 4.

На фиг. 9 в качестве примера приведены на выходе фазового демодулятора 12 смесь шума α(t) и амплитуды суммы yc(t) и разности yp(t) ФМ сигналов сообщения первого y1c(t) и второго лучей y2c(t) с учетом случайных взаимной задержки τз = 3 мс, отношения сигнал/шум q = 1 и разности фаз соответственно ΔΨ = 0 и ΔΨ = 3π\4.In FIG. 9 as an example, the output of the phase demodulator 12 is a mixture of noise α (t) and the amplitude of the sum y c (t) and the difference y p (t) of the FM signal signals of the first y 1c (t) and second rays y 2c (t) taking into account random mutual delay τ s = 3 ms, signal-to-noise ratio q = 1 and phase differences, respectively Δ = 0 and ΔΨ = 3π \ 4.

На входе вычислительного модуля связи включен аналого - цифровой преобразователь сигналов 13, на выходе которого подключен преобразователь масштаба сигналов 14, который сжимает во времени пакет ФМ видеосигнала сообщения для уменьшения времени его преобразования и обработки в вычислительном модуле связи.At the input of the computational communication module, an analog-to-digital signal converter 13 is included, at the output of which a signal scale converter 14 is connected, which compresses the FM video signal packet in time to reduce its conversion and processing time in the computational communication module.

С выхода преобразователя масштаба сигналов 14 пакет ФМ видеосигнала сообщения поступает на устройство компенсации импульсных помех 15, применение которого объясняется следующем образом. Импульсные помехи сосредоточены во времени и представляют собой случайную последовательность импульсов, имеющих случайные амплитуды, которые изменяются от минимума до максимума за время, соизмеримое с временем единичного интервала, и следующих друг за другом через случайные интервалы времени. При этом импульсные помехи накладываются на полезный сигнал в фазовом демодуляторе, что приводит к ошибкам при выделении фазовой информации.From the output of the signal scale converter 14, the FM video message packet is sent to the pulse noise compensation device 15, the use of which is explained as follows. Impulse noise is concentrated in time and is a random sequence of pulses having random amplitudes that vary from minimum to maximum over a time comparable to the time of a single interval, and following each other at random time intervals. In this case, impulse noise is superimposed on the useful signal in the phase demodulator, which leads to errors in the selection of phase information.

Однако, компенсация (вырезание или уменьшение уровня) импульсной помехи, совпадающей с дискретным сигналом сообщения, вызывает также ошибку в фазовой информации, поэтому на выходе устройства компенсации импульсных помех 15 вводится интерполяционное устройство 16, которое, например, по двум (или нескольким) соседним отсчетам пакета дискретных сигналов сообщения на выходе устройства компенсации импульсных помех 15 восстанавливает фазовую информацию [18, 19].However, the compensation (cutting or reducing the level) of the impulse noise, which coincides with the discrete message signal, also causes an error in the phase information, therefore, at the output of the impulse noise compensation device 15, an interpolation device 16 is introduced, which, for example, according to two (or several) neighboring samples a packet of discrete message signals at the output of the pulse compensation device 15 restores phase information [18, 19].

На фиг. 10 приводится устранение одиночной ошибки в фазовой информации, возникающей за счет действия импульсных помех.In FIG. 10 eliminates a single error in the phase information arising from the action of pulsed interference.

С выхода интерполяционного устройства 16 пакет ФМ видеосигнала сообщения поступает через амплитудное нормирующее устройство 17 на первый вход М = 4 канального декодера 18 с корреляционной обработкой, на другие входы которого поступают М = 4 исходных ФМ сигналов с формирователя исходных ФМ сигналов 19.From the output of the interpolation device 16, the packet of the FM video signal of the message arrives through the amplitude normalizing device 17 to the first input M = 4 of the channel decoder 18 with correlation processing, to the other inputs of which M = 4 source FM signals from the former of the source FM signals 19 arrive.

На фиг. 11 приведены в качестве примера результаты корреляционной обработки в М = 4 канальном декодере 18 смеси шума α(t) и амплитуды суммы yc(t) и разности yp(t) ФМ сигналов сообщения первого y1c(t) и второго лучей y2c(t) с учетом случайных взаимной задержки τз = 3 мс, отношения сигнал/шум q = 1 и разности фаз соответственно ΔΨ = 0 и ΔΨ = 3π\4.In FIG. 11 shows as an example the results of the correlation processing in the M = 4 channel decoder 18 of the noise mixture α (t) and the amplitude of the sum y c (t) and the difference y p (t) of the FM signal signals of the first y 1c (t) and second rays y 2c (t) taking into account random mutual delays τ s = 3 ms, signal-to-noise ratio q = 1 and phase differences, respectively, ΔΨ = 0 and ΔΨ = 3π \ 4.

За счет корреляционной обработки в М = 4 канальном декодере 18 спектральные плотности помех и шума при умножении на копии исходных ФМ сигналов расширяются. В результате этого в узкой полосе каждого канала коррелятора мощности помех и шума ослаблены в соответствии с величиной базы В = 4, т.е. происходит увеличение отношения сигнал/шум q на 6 дБ [1, 3, 5].Due to the correlation processing in the M = 4 channel decoder 18, the spectral density of noise and noise when multiplied by copies of the original FM signals is expanded. As a result of this, in the narrow band of each channel of the correlator, the interference and noise powers are attenuated in accordance with the value of the base B = 4, i.e. there is an increase in the signal-to-noise ratio q by 6 dB [1, 3, 5].

С выхода М = 4 канального декодера 18 с корреляционной обработкой дискретные сигналы сообщения в виде автокорреляционных функций и шумы поступают на вход сумматора дискретных сигналов 20. При этом за счет того, что боковые лепестки АКФ не превышают уровень 0,25 от основного лепестка и находятся в противофазе (см. фиг. 3), при их суммировании на выходе М = 4 канального коррелятора боковые лепестки АКФ устраняются (см. фиг. 4).From the output M = 4 of the channel decoder 18 with correlation processing, discrete message signals in the form of autocorrelation functions and noise are input to the adder of discrete signals 20. Moreover, due to the fact that the side lobes of the ACF do not exceed the level of 0.25 from the main lobe and are located in out of phase (see Fig. 3), when they are summed at the output of the M = 4 channel correlator, the side lobes of the ACF are eliminated (see Fig. 4).

На фиг. 12 приведены в качестве примера суммы автокорреляционных функций смеси шума α(t) и амплитуды суммы yc(t) и разности yp(t) ФМ сигналов сообщения первого y1c(t) и второго лучей y2c(t) с учетом случайных взаимной задержки τз = 3 мс, отношения сигнал/шум q = 1 и разности фаз соответственно ΔΨ =0 и ΔΨ =3π\4 на выходе сумматора дискретных сигналов 20.In FIG. 12 are given as an example of the sum of the autocorrelation functions of the noise mixture α (t) and the amplitude of the sum y c (t) and the difference y p (t) of the FM signal signals of the first y 1c (t) and second rays y 2c (t) taking into account random mutual delays τ s = 3 ms, signal-to-noise ratio q = 1 and phase differences, respectively, ΔΨ = 0 and ΔΨ = 3π \ 4 at the output of the adder of discrete signals 20.

На фиг. 13 приведены в качестве примера автокорреляционные функции шума α(t) на выходе с каждого из М = 4 канала декодера 18 корреляционной обработки, из которого видно, что автокорреляционные функции шума α(t) находятся в противофазе, как и боковые лепестки АКФ дискретных сигналов сообщения, что подтверждается суммой автокорреляционной функции шума α(t) на выходе сумматора дискретных сигналов 20, приведенной на фиг. 14. В результате чего на выходе сумматора дискретных сигналов 20 может обеспечиваться увеличение отношение сигнал/шум q не менее, чем в N = 4 раз, т.е. на 6 дБ.In FIG. Figure 13 shows, as an example, the autocorrelation noise functions α (t) at the output from each of the M = 4 channels of the correlation processing decoder 18, from which it is seen that the autocorrelation noise functions α (t) are in antiphase, as are the side lobes of the ACF discrete message signals which is confirmed by the sum of the autocorrelation noise function α (t) at the output of the adder of discrete signals 20 shown in FIG. 14. As a result, at the output of the adder of the discrete signals 20, an increase in the signal-to-noise ratio q can be provided no less than N = 4 times, i.e. 6 dB.

Таким образом, за счет применения в системах радиосвязи ДКМВ диапазона с узкой полосой пропускания технологии OCDM общий выигрыш в отношении сигнал/шум q в вычислительном модуле связи может потенциально составлять не менее 12 дБ, что подтверждает результаты сравнения помехозащищенности технологии OCDM по сравнению с применением технологии OFDM в широкополосных системах радиосвязи, приведенные в [11]. Это соответствует уменьшению вероятности битовой ошибки с Pb=10-2 до Pb=10-4 в гауссовском канале связи при сохранении прежней вероятности достоверной передачи данных [14].Thus, due to the use of the OCDM technology bandwidth in narrow-bandwidth DKMV radio communication systems, the total signal-to-noise q gain in the communication computer module can potentially be at least 12 dB, which confirms the results of comparing the noise immunity of the OCDM technology compared to the use of OFDM technology in broadband radio communication systems given in [11]. This corresponds to a decrease in the probability of a bit error from P b = 10 -2 to P b = 10 -4 in a Gaussian communication channel while maintaining the previous probability of reliable data transmission [14].

С выхода сумматора дискретных сигналов 20 дискретные сигналы сообщения поступают на первый вход решающего порогового устройства 21, на второй вход которого поступает пороговое напряжение с формирователя порога 22. Алгоритм порогового решающего устройства 20 имеет вид:From the output of the adder of discrete signals 20, discrete message signals are fed to the first input of the decisive threshold device 21, the second input of which receives the threshold voltage from the threshold shaper 22. The algorithm of the threshold decider 20 has the form:

Figure 00000008
Figure 00000008

где Uп(t) - пороговый уровень;where U p (t) is the threshold level;

Uc(t) - амплитуда дискретного сигнала сообщения.U c (t) is the amplitude of the discrete message signal.

С выхода решающего порогового устройства 21 дискретные сигналы сообщения поступают на вход преобразователя дискретных сигналов сообщений 23, в котором дискретные сигналы сообщения преобразуются к виду, удобному для потребителя.From the output of the decisive threshold device 21, the discrete message signals are fed to the input of the converter of discrete message signals 23, in which the discrete message signals are converted to a form convenient for the consumer.

Таким образом, использование в предложенном способе защиты узкополосных систем радиосвязи в условиях сложной радиоэлектронной обстановки программно - аппаратной платформы RDS и сигнально-кодовой конструкции по технологии OCDM на одной несущей частоте позволяет:Thus, the use of the proposed method for the protection of narrow-band radio communication systems in the complex electronic environment of the RDS software and hardware platform and the signal-code structure using OCDM technology at one carrier frequency allows you to:

- уменьшить влияние многолучевых радиосигналов;- reduce the effect of multipath radio signals;

- повысить помехозащищенность системы радиосвязи при усложнении помеховой обстановки за счет повышения отношения сигнал/шум.- to increase the noise immunity of the radio communication system while complicating the jamming environment by increasing the signal-to-noise ratio.

Литература:Literature:

1. Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений / Финк Л.М. - М.: Советское радио. 1963. 376 с. (прототип).1. Fink L.M. Theory of discrete message transmission / Fink L.M. - M .: Soviet radio. 1963.376 s. (prototype).

2. Скляр, Бернард. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом "Вильяме", 2003. 1104 с.2. Sklyar, Bernard. Digital communication. Theoretical foundations and practical application. Ed. 2nd, rev .: Per. from English - M.: Publishing House "William", 2003. 1104 p.

3. Проксис Джон. Цифровая связь. Пер. с англ./Под ред. Д.Д. Кловского. - М.: Радио и связь, 2000. 800 с.3. Proxy John. Digital communication. Per. from English / Ed. D.D. Klovsky. - M .: Radio and communications, 2000. 800 p.

4. К. Феер. Беспроводная связь. Методы модуляции и расширения спектра. Пер. с англ./ Под ред. В.И. Журавлева - М.: Радио и связь, 2000. 520 с.4. C. Feer. Wireless connection. Modulation and spreading methods. Per. from English / Ed. IN AND. Zhuravleva - M.: Radio and Communications, 2000.520 s.

5. В.А. Григорьев, О.И., Лагутенко, Ю.А. Распаев. Сети и системы радиодоступа. - М.: Эко-Трендз, 2005. 384 с.5. V.A. Grigoriev, O.I., Lagutenko, Yu.A. Raspayev. Networks and radio access systems. - M .: Eco-Trends, 2005.384 s.

6. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. - М.: Радио и связь, 1985. 384 с.6. Varakin L.E. Communication systems with noise-like signals. - M.: Radio and Communications, 1985.384 s.

7. Кейстович А.В., В.Р. Милов. Виды радиодоступа в системах подвижной связи: учеб. пособие / А.В. Кейстович, В.Р. Милов. Нижегород. гос. техн. ун-т им. Р.Е. Алексеева. - Нижний Новгород, 2014. 305 с.7. Keystovich A.V., V.R. Milov. Types of radio access in mobile communication systems: textbook. allowance / A.V. Keystovich, V.R. Milov. Nizhny Novgorod state tech. un-t them. R.E. Alekseeva. - Nizhny Novgorod, 2014.305 s.

8. Окунев Ю.Б. Цифровая передача информации фазомодулированными сигналами. - М.: Радио и связь. 1991. 296 с.8. Okunev Yu.B. Digital transmission of information by phase-modulated signals. - M .: Radio and communication. 1991.296 s.

9. Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации/ А.Г. Зюко, А.И. Фалько, И.П. Панфилов и др. - М.: Радио и связь, 1985. 272 с.9. Interference immunity and efficiency of information transmission systems / A.G. Zyuko, A.I. Falco, I.P. Panfilov et al. - M.: Radio and Communications, 1985.272 p.

10. Банкет В.Л. Сигнально-кодовые конструкции телекоммуникационных системах. - Одесса: Феникс, 2009. 180 с.10. Banquet V.L. Signal-code constructions of telecommunication systems. - Odessa: Phoenix, 2009.180 s.

11. Николаев В., Гармонов А., Лебедев Ю. Системы широкополосного радиодоступа 4 поколения: выбор сигнально-кодовых конструкций, Концерн «Созвездие», Научно - технический журнал «Первая миля». Выпуск 5-6, 2010, 56-59 с.11. Nikolaev V., Garmonov A., Lebedev Yu. Broadband radio access systems of the 4th generation: selection of signal-code constructions, Concern "Constellation", Scientific and Technical Journal "First Mile". Issue 5-6, 2010, 56-59 pp.

12. A.M. Белицкий, C.A. Постников, Л.В. Струнская-Зленко. Результаты полевых испытаний радиоканала на основе сигнально - кодовых конструкций OCDM. Теория и техника радиосвязи №1 / 2015, с 48-53, АО «Концерн «Созвездие».12. A.M. Belitsky, C.A. Postnikov, L.V. Strunskaya-Zlenko. The results of field tests of the radio channel based on the OCDM signal-code constructions. Theory and technique of radio communication No. 1/2015, from 48-53, JSC Concern Constellation.

13. Патент РФ №2663240. Способ и комплекс средств защиты узкополосных каналов передачи в условиях многолучевого распространения радиосигналов и комплекс средств для его реализации.13. RF patent No. 2663240. Method and complex of means for protecting narrow-band transmission channels in the conditions of multipath propagation of radio signals and a complex of means for its implementation.

14. Ермолаев В.Т., Флаксман А.Г. Теоретические основы обработки сигналов в беспроводных системах связи: Монография. - Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2010. 312 с.14. Ermolaev V.T., Flaksman A.G. Theoretical Foundations of Signal Processing in Wireless Communication Systems: Monograph. - Nizhny Novgorod: Nizhny Novgorod State University, 2010.312 s.

15. Никитин Г.И. Применение функций Уолша в сотовых системах связи с кодовым разделением каналов: Учеб. пособие / СПбГУАП. СПб, 2003. 86 с.15. Nikitin G.I. Application of Walsh functions in cellular communication systems with code division multiplexing: Textbook. allowance / SPbGUAP. St. Petersburg, 2003.86 s.

16. Ратынский М.В. Основы сотовой связи / Под ред. Д.Б. Зимина - М.: Радио и связь, 1998. 248 с.16. Ratynsky M.V. Fundamentals of Cellular Communication / Ed. D.B. Zimina - M.: Radio and Communications, 1998.248 s.

17. Гавриленко, В.Г. Распространение радиоволн в современных системах мобильной связи. Учебное пособие / В.Г. Гавриленко, В.А. Яшинов. - Н. Новгород: НГУ. 2003. 148 с.17. Gavrilenko, V.G. Radio wave propagation in modern mobile communication systems. Textbook / V.G. Gavrilenko, V.A. Yashinov. - N. Novgorod: NSU. 2003.148 s.

18. Радиотехнические методы передачи информации: Учебное пособие для вузов / В.А. Борисов, В.В. Калмыков, Я.М. Ковальчук и др.; Под ред. В.В. Калмыкова. М.: Радио и связь. 1990. 304 с.18. Radio engineering methods of information transfer: Textbook for universities / V.A. Borisov, V.V. Kalmykov, Y.M. Kovalchuk and others; Ed. V.V. Kalmykova. M .: Radio and communication. 1990.304 p.

19. Гончаров В.Л. Теория интерполирования и приближения функций. М., 1954. 327 с.19. Goncharov V.L. Theory of interpolation and approximation of functions. M., 1954. 327 p.

Claims (2)

1. Способ защиты узкополосных систем радиосвязи в условиях сложной радиоэлектронной обстановки, включающий на передающей стороне системы радиосвязи операции формирования сообщений, формирования дискретных сигналов, кодирования дискретных сигналов, формирования фаз, фазовой модуляции, усиления радиосигналов и излучения радиосигналов передающей антенной, а на приемной стороне включающей операции приема радиосигналов приемной антенной, усиления СВЧ радиосигналов, фазовой демодуляции, формирования порогового сигнала, решения порогового выделения сигналов по критерию правдоподобия и преобразования дискретных сигналов сообщения к виду, удобному для потребителя, отличающийся тем, что на передающей стороне системы радиосвязи дополнительно введены операции формирования М = 4 исходных ФМ сигналов, суммирования М = 4 исходных ФМ сигналов для формирования из N = 4 дискретных двоичных сигналов кодового ФМ сигнала в виде пакета параллельной сборки, содержащего информацию о М = 4 исходных ФМ сигналов, а на приемной стороне после операции фазовой демодуляции дополнительно введены операции аналого-цифрового преобразования сигналов, преобразования масштаба сигналов, компенсации импульсной помехи, интерполяционного преобразования для восстановления сигналов принятой фазовой информации, нормирования амплитуды ФМ сигнала сообщения, М = 4 канальной корреляционной обработки ФМ сигналов сообщения, содержащих информацию о М = 4 исходных ФМ сигналах, формирования М = 4 исходных ФМ сигналов для М = 4 канальной корреляционной обработки, суммирования дискретных сигналов с М = 4 канальной корреляционной обработкой для обеспечения решения порогового выделения сигналов сообщения по критерию правдоподобия.1. A method for protecting narrow-band radio communication systems in a complex electronic environment, including on the transmitting side of the radio communication system the operations of generating messages, generating discrete signals, encoding discrete signals, generating phases, phase modulation, amplifying radio signals and emitting radio signals by a transmitting antenna, and including on the receiving side operations of receiving radio signals with a receiving antenna, amplification of microwave signals, phase demodulation, generating a threshold signal, solving thresholds the first separation of signals according to the likelihood criterion and the conversion of discrete message signals to a form convenient for the consumer, characterized in that on the transmitting side of the radio communication system, the operations of generating M = 4 source FM signals, adding M = 4 source FM signals to form from N = 4 discrete binary signals of the code FM signal in the form of a parallel assembly package containing information about M = 4 source FM signals, and on the receiving side, after the phase demodulation operation, operations of analog-to-digital signal conversion, signal scale conversion, impulse noise compensation, interpolation conversion to restore the received phase information signals, normalize the amplitude of the FM message signal, M = 4 channel correlation processing of the FM message signals containing information about M = 4 original FM signals, generating M = 4 source FM signals for M = 4 channel correlation processing, summing discrete signals with M = 4 channel correlation processing to ensure solutions to the threshold allocation of message signals according to the likelihood criterion. 2. Комплекс средств защиты узкополосных систем радиосвязи в условиях сложной радиоэлектронной обстановки, содержащий на передающей стороне системы радиосвязи последовательно соединенные источник сообщений, формирователь дискретных сигналов, кодер, формирователь фаз, фазовый модулятор, усилитель мощности и передающую антенну, а на приемной стороне содержащий последовательно соединенные приемную антенну, усилитель СВЧ и фазовый демодулятор, а также решающее пороговое устройство, первый вход которого подключен к выходу формирователя порога, а выход решающего порогового устройства подключен к входу преобразователя дискретных сигналов сообщений, с выхода которого информация поступает потребителям, отличающийся тем, что на передающей стороне системы радиосвязи дополнительно введены формирователь исходных ФМ сигналов передающей стороны, выходы которого подключены к соответствующим входам сумматора исходных ФМ сигналов, выходы сумматора исходных ФМ сигналов подключены к соответствующим входам кодера, а на приемной стороне системы радиосвязи дополнительно введены формирователь исходных ФМ сигналов приемной стороны, последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь сигналов, преобразователь масштаба сигналов для сжатия во времени пакета ФМ видеосигнала сообщения, устройство компенсации импульсной помехи, интерполяционное устройство, амплитудное нормирующее устройство и декодер с корреляционной обработкой ФМ сигналов сообщения, выходы которого подключены к соответствующим входам сумматора дискретных сигналов, выход сумматора дискретных сигналов подключен ко второму входу решающего порогового устройства, выходы формирователя исходных ФМ сигналов приемной стороны подключены к соответствующим входам декодера с корреляционной обработкой ФМ сигналов сообщения, при этом вход аналого-цифрового преобразователя сигналов подключен к выходу фазового демодулятора.2. A set of means for protecting narrow-band radio communication systems in a complex electronic environment, containing on the transmitting side of the radio communication system a series-connected message source, a digital signal conditioner, an encoder, a phase conditioner, a phase modulator, a power amplifier and a transmitting antenna, and on the receiving side it contains series-connected a receiving antenna, a microwave amplifier and a phase demodulator, as well as a decisive threshold device, the first input of which is connected to the output of the driver threshold, and the output of the decisive threshold device is connected to the input of the converter of discrete message signals, from the output of which information is supplied to consumers, characterized in that the transmitter of the initial FM signals of the transmitting side is additionally introduced on the transmitting side of the radio communication system, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the adder of the initial FM signals , the outputs of the adder of the initial FM signals are connected to the corresponding inputs of the encoder, and on the receiving side of the radio communication system shaper of the initial FM signals of the receiving side, a series-connected analog-to-digital signal converter, a signal scale converter for compressing in time the packet of the FM video signal of the message, an impulse noise compensation device, an interpolation device, an amplitude normalizing device and a decoder with correlation processing of the FM message signals whose outputs are connected to the corresponding inputs of the adder of discrete signals, the output of the adder of discrete signals connected to the second input I decide of the threshold device, the outputs of the source driver of the initial FM signals of the receiving side are connected to the corresponding inputs of the decoder with the correlation processing of the FM message signals, while the input of the analog-to-digital signal converter is connected to the output of the phase demodulator.
RU2019115551A 2019-05-21 2019-05-21 Method of protecting narrow-band radio communication systems in conditions of complex radioelectronic situation and set of means for realizing said method RU2720215C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019115551A RU2720215C1 (en) 2019-05-21 2019-05-21 Method of protecting narrow-band radio communication systems in conditions of complex radioelectronic situation and set of means for realizing said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019115551A RU2720215C1 (en) 2019-05-21 2019-05-21 Method of protecting narrow-band radio communication systems in conditions of complex radioelectronic situation and set of means for realizing said method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2720215C1 true RU2720215C1 (en) 2020-04-28

Family

ID=70552982

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019115551A RU2720215C1 (en) 2019-05-21 2019-05-21 Method of protecting narrow-band radio communication systems in conditions of complex radioelectronic situation and set of means for realizing said method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2720215C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2762574C1 (en) * 2020-12-28 2021-12-21 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" Radio communication system
RU2841083C2 (en) * 2021-02-17 2025-06-02 Сергей Сергеевич Кукушкин Method of providing automatic blocking and automatic locomotive signalling using broadband signals

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2306707C1 (en) * 2006-01-23 2007-09-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия Method for producing of pastry
WO2009100302A1 (en) * 2008-02-08 2009-08-13 Qualcomm Incorporated Multiplexing over i and q branches
CN102401898A (en) * 2011-08-25 2012-04-04 北京理工大学 Quantified simulation method for forest remote sensing data of synthetic aperture radar
RU2454803C2 (en) * 2007-10-01 2012-06-27 Квэлкомм Инкорпорейтед Method and device for transfer of control signals in upperlink
RU2551900C1 (en) * 2014-06-25 2015-06-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт точных приборов" High-speed radio link for transmitting information from spacecraft for remote earth probing with adaptive on-board equipment

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2306707C1 (en) * 2006-01-23 2007-09-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия Method for producing of pastry
RU2454803C2 (en) * 2007-10-01 2012-06-27 Квэлкомм Инкорпорейтед Method and device for transfer of control signals in upperlink
WO2009100302A1 (en) * 2008-02-08 2009-08-13 Qualcomm Incorporated Multiplexing over i and q branches
CN102401898A (en) * 2011-08-25 2012-04-04 北京理工大学 Quantified simulation method for forest remote sensing data of synthetic aperture radar
RU2551900C1 (en) * 2014-06-25 2015-06-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт точных приборов" High-speed radio link for transmitting information from spacecraft for remote earth probing with adaptive on-board equipment

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2762574C1 (en) * 2020-12-28 2021-12-21 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" Radio communication system
RU2841083C2 (en) * 2021-02-17 2025-06-02 Сергей Сергеевич Кукушкин Method of providing automatic blocking and automatic locomotive signalling using broadband signals

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10778492B1 (en) Single carrier frequency division multiple access baseband signal generation
Viterbi Spread spectrum communications: Myths and realities
US11025312B2 (en) Blind-adaptive decoding of radio signals
Shaojian et al. Radar-communication integration based on DSSS techniques
US8660169B1 (en) Systems/methods of adaptively varying a bandwidth and/or frequency content of communications
EP0422467B1 (en) HF high data rate modem
US5138631A (en) Satellite communication network
CN112020830B (en) Method and device for broadcasting text signal based on phase discontinuous R-CSK modulation
Mohanty Spread Spectrum and Time Division Multiple Access Satellite Communications
Serkov et al. Ultra wideband technologies in mobile object management systems
RU2720215C1 (en) Method of protecting narrow-band radio communication systems in conditions of complex radioelectronic situation and set of means for realizing said method
RU2608567C2 (en) Method of decametric radio communication with high-speed data transmission
Kennedy et al. Signal design for dispersive channels
Chirov et al. Research of Broadband Signals for the Organization of a Communication Channel with UAVs
RU2663240C1 (en) Method of protection of narrow channels of data transmission under conditions of multipath radio signal propagation and complex of means for its implementation
RU2819030C1 (en) Time division multiple access data transmission system
Rahman et al. Spread spectrum techniques with channel coding for wideband secured communication links
RU2608569C2 (en) System of decametric radio communication with high-speed data transmission
RU2846136C1 (en) System for diversity reception of a signal transmitted over a multibeam channel
RU2232475C1 (en) Method for enhancing security of narrow-band signal group transmission
RU2829154C2 (en) System for transmitting data by orthogonal code sequences and two-stage phase synchronization
Poberezhskiy Diversity schemes and coherent combining in digital receivers
Maslin High data rate transmissions over hf links
RU2762574C1 (en) Radio communication system
Yuan et al. A Direct Sequence Spread Spectrum-AFDM Wireless Communications System for High-Mobility Scenarios