RU2804937C1 - Method of jamming-resistant information transmission based on amplitude manipulation - Google Patents
Method of jamming-resistant information transmission based on amplitude manipulation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2804937C1 RU2804937C1 RU2023107776A RU2023107776A RU2804937C1 RU 2804937 C1 RU2804937 C1 RU 2804937C1 RU 2023107776 A RU2023107776 A RU 2023107776A RU 2023107776 A RU2023107776 A RU 2023107776A RU 2804937 C1 RU2804937 C1 RU 2804937C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- operating frequencies
- frequency
- operating
- information block
- time
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для применения в помехозащищенных системах радиосвязи.The invention relates to the field of radio engineering and is intended for use in noise-resistant radio communication systems.
Известен «Способ передачи дискретных сигналов в режиме программной перестройки рабочей частоты с изменяемыми параметрами модуляции» (Патент РФ №2770417, МПК H04B 1/713, опубл. 18.04.2022. Бюл. №11).The known “Method for transmitting discrete signals in the mode of software adjustment of the operating frequency with variable modulation parameters” (RF Patent No. 2770417, IPC H04B 1/713, published 04/18/2022. Bulletin No. 11).
В известном способе первичный сигнал S(t) генерируют в негармоническом базисе, формируют опорное колебание М(t), частоты которого ƒ1, ƒ2, … определяют в соответствии с заданной псевдослучайной кодовой последовательностью O 2(t). Перемножают модулированный сигнал S ’(t) с опорным колебанием М(t), параметры формируемого сигнала выбирают в соответствии с заданной псевдослучайной кодовой последовательностью O 1(t) синхронно с изменением частоты опорного колебания М(t).In the known method, the primary signal S ( t ) is generated in a non-harmonic basis, a reference oscillation M ( t ) is formed, the frequencies of which ƒ 1 , ƒ 2 , ... are determined in accordance with a given pseudo-random code sequence O 2 ( t ). The modulated signal S ' ( t ) is multiplied with the reference oscillation M ( t ), the parameters of the generated signal are selected in accordance with a given pseudo-random code sequence O 1 ( t ) synchronously with the change in the frequency of the reference oscillation M ( t ).
Синхронно с каждым изменением частоты опорного колебания М(t) формируют кодовые слова на основе псевдослучайных последовательностей O 1(t) и O 2(t). На передающей стороне полосу частот канала тональной частоты разбивают на две полосы на основе граничного значения частоты, которое выбирают с использованием кодового слова псевдослучайной последовательности O 1(t). Из информационной последовательности формируют первое и второе кодовые слова, на основе кодовой последовательности O 1(t) выбирают порядок первой, второй, третьей, четвертой вейвлет-функций. Элементы первого и второго кодовых слов заменяют на радиоимпульсы, которые получают соответственно из первой, второй и третьей, четвертой вейвлет-функций, причем длину кодовых слов определяют исходя из значений сформированных в полосе канала тональной частоты значений полос и порядка вейвлет-функций, а элементы первого кодового слова заменяют на радиоимпульсы первой и второй вейвлет-функций, элементы второго кодового слова заменяют на радиоимпульсы третьей и четвертной вейвлет-функций, радиоимпульсы второго кодового слова инвертируют и производят сложение радиоимпульсов. При этом сначала суммируют импульсы первого кодового слова, далее второго с их последующим сложением. На основе полученного первичного сигнала S(t) на промежуточной частоте формируют сигнал однополосной модуляции.Synchronized with each change in reference frequencyM(t) form code words based on pseudo-random sequencesO 1(t) AndO 2(t). At the transmitting side, the frequency band of the voice channel is divided into two bands based on a frequency cut-off value, which is selected using a pseudo-random sequence codewordO 1(t). The first and second code words are formed from the information sequence, based on the code sequenceO 1(t) choose the order of the first, second, third, fourth wavelet functions. The elements of the first and second code words are replaced with radio pulses, which are obtained respectively from the first, second and third, fourth wavelet functions, and the length of the code words is determined based on the values of the bands formed in the channel band of the tone frequency and the order of the wavelet functions, and the elements of the first The code word is replaced by radio pulses of the first and second wavelet functions, the elements of the second code word are replaced by radio pulses of the third and quarter wavelet functions, the radio pulses of the second code word are inverted and the radio pulses are added. In this case, the pulses of the first code word are first summed, then the second, followed by their addition. Based on the received primary signalS(t) at an intermediate frequency form single sideband modulation signal.
Производят демодуляцию сформированного однополосного сигнала, причем частоту несущей при демодуляции выбирают равной сумме значений промежуточной частоты и граничного значения частоты, полученного в соответствии с кодовым словом псевдослучайной последовательности O 1(t). На основе демодулированного сигнала на рабочей частоте, определяемой кодовым словом последовательности O 2(t), формируют сигнал однополосной модуляции, который излучают в сторону корреспондента. После чего изменяют частоту опорного колебания М(t) в соответствии с алгоритмом реализации режима программной перестройки рабочей частоты.The generated single-sideband signal is demodulated, and the carrier frequency during demodulation is chosen equal to the sum of the values of the intermediate frequency and the cutoff frequency value obtained in accordance with the codeword of the pseudo-random sequence O 1 ( t ). Based on the demodulated signal at the operating frequency determined by the code word of the O 2 ( t ) sequence, a single-sideband modulation signal is generated, which is emitted towards the correspondent. Then the frequency of the reference oscillation M ( t ) is changed in accordance with the algorithm for implementing the programmatic adjustment of the operating frequency.
На приемной стороне после выбора рабочей частоты колебания M(t) в соответствии с кодовым словом последовательности O 2(t) демодулируют сигнал однополосной модуляции, производят разделение радиоимпульсов первого и второго кодовых слов. В соответствии с кодовой последовательностью O 1(t) производят замену радиоимпульсов на логические элементы информационной последовательности, которую передают получателю сообщения.On the receiving side, after selecting the operating frequency of oscillations M ( t ) in accordance with the code word of the sequence O 2 ( t ), the single-sideband modulation signal is demodulated, and the radio pulses of the first and second code words are separated. In accordance with the code sequence O 1 ( t ), radio pulses are replaced with logical elements of the information sequence, which is transmitted to the message recipient.
Недостатком способа является низкая помехозащищенность в условиях воздействия заградительных шумовых и полигармонических помех, сосредоточенных в полосе рабочих частот.The disadvantage of this method is the low noise immunity under conditions of exposure to barrage noise and polyharmonic interference concentrated in the operating frequency band.
Известен «Способ помехозащищенной передачи дискретных на основе однополосной модуляции» (Патент РФ №2784030. МПК H04B 10/54, опубл. 23.11.2022. Бюл. №33).The “Method for noise-free transmission of discrete data based on single-sideband modulation” is known (RF Patent No. 2784030. IPC H04B 10/54, published 11/23/2022. Bulletin No. 33).
B известном способе выбирают код с постоянным весом для кодирования поднесущих формируемого радиосигнала таким образом, чтобы разрядность кода соответствовала числу доступных для передачи поднесущих. Разбивают битовый поток на информационные блоки в соответствии с числом доступных комбинаций кода, определяющих его алфавит, ставят в соответствие каждому информационному блоку свою уникальную комбинацию элементов кода.In the known method, a code with a constant weight is selected to encode the subcarriers of the generated radio signal in such a way that the bit depth of the code corresponds to the number of subcarriers available for transmission. The bit stream is divided into information blocks in accordance with the number of available code combinations that determine its alphabet, and each information block is assigned its own unique combination of code elements.
Формируют сигналы в виде амплитудно-манипулированных колебаний на длительности каждого передаваемого символа только на тех поднесущих, которым соответствуют информационные единицы, после чего осуществляют аддитивное сложение сформированных сигналов на всех поднесущих. Демодулируют результирующий частотно-манипулированный сигнал на поднесущих частотах как независимые частотно-разнесенные амплитудно-манипулированные колебания.Signals are generated in the form of amplitude-manipulated oscillations for the duration of each transmitted symbol only on those subcarriers to which information units correspond, after which additive addition of the generated signals on all subcarriers is carried out. Demodulate the resulting frequency-shift keyed signal at subcarrier frequencies as independent frequency-spaced amplitude-shift keyed oscillations.
На передающей и приемной сторонах задают значения частотных и фазовых сдвигов, для чего частотный диапазон от нуля до двух килогерц и диапазон изменения фазы от нуля до триста шестидесяти градусов разбивают на девять равных интервалов. За каждым из которых закрепляют численное значение, определяющее соответствующий номинал частотного или фазового сдвига, и численное значение, равное сумме начального граничного значения интервала и значения, определяющее его протяженность. Для каждого информационного блока формируют случайную двоичную последовательность из десяти элементов, на основе которой получают первое и второе случайное число.On the transmitting and receiving sides, the values of frequency and phase shifts are set, for which the frequency range from zero to two kilohertz and the phase change range from zero to three hundred and sixty degrees are divided into nine equal intervals. Each of them is assigned a numerical value that determines the corresponding nominal frequency or phase shift, and a numerical value equal to the sum of the initial boundary value of the interval and the value that determines its length. For each information block, a random binary sequence of ten elements is formed, on the basis of which the first and second random numbers are obtained.
Причем первое случайное число получают в результате перевода в десятичное число всех элементов сформированной двоичной случайной последовательности, по первому элементу которой получают второе случайное число, принимающее соответственно значение нуля или единицы. Разбивают диапазон значений первого случайного числа на девять целочисленных равномерных интервалов, за каждым из которых последовательно закрепляют значения частотного и фазового сдвигов.Moreover, the first random number is obtained as a result of converting all elements of the generated binary random sequence into a decimal number, from the first element of which a second random number is obtained, which takes the value of zero or one, respectively. The range of values of the first random number is divided into nine integer uniform intervals, each of which is sequentially assigned the values of frequency and phase shifts.
Определяют значение частоты излучения, для чего к номиналу рабочей частоты добавляют значение частотного сдвига, соответствующего значению первого случайного числа, если второе случайное число равно единице, если случайное число равно нулю, то частотный сдвиг вычитают.The value of the radiation frequency is determined, for which the value of the frequency shift corresponding to the value of the first random number is added to the nominal operating frequency, if the second random number is equal to one, if the random number is equal to zero, then the frequency shift is subtracted.
На передающей стороне на промежуточной частоте формируют результирующий частотно-манипулированный сигнал, на основе которого на частоте излучения формируют радиосигнал однополосной модуляции. Причем фазу несущей сигнала однополосной модуляции выбирают равной фазовому сдвигу, соответствующему значению первого случайного числа, излучают радиосигнал в сторону корреспондента.On the transmitting side, at an intermediate frequency, the resulting frequency-shift keyed signal is formed, on the basis of which a single-sideband modulation radio signal is formed at the emission frequency. Moreover, the carrier phase of the single-sideband modulation signal is chosen equal to the phase shift corresponding to the value of the first random number, and a radio signal is emitted towards the correspondent.
На приемной стороне принимают радиосигнал на частоте излучения, демодулируют радиосигнал однополосной модуляции на промежуточную частоту, причем фазу несущей сигнала однополосной модуляции принимают равной значению фазового сдвига, соответствующего значению первого случайного числа, затем проводят демодуляцию результирующего частотно-манипулированного сигнала.At the receiving side, a radio signal is received at the emission frequency, the single-sideband modulation radio signal is demodulated to an intermediate frequency, and the carrier phase of the single-sideband modulation signal is taken equal to the value of the phase shift corresponding to the value of the first random number, then the resulting frequency-shift keyed signal is demodulated.
Недостатком способа является низкая помехозащищенность в условиях воздействия заградительных шумовых и полигармонических помех, сосредоточенных в полосе рабочих частот.The disadvantage of this method is the low noise immunity under conditions of exposure to barrage noise and polyharmonic interference concentrated in the operating frequency band.
Наиболее близким по технической сущности (способом-прототипом) к заявляемому, является «Способ передачи и приема информации на основе частотно-манипулированных сигналов» (Патент РФ №2777280. МПК H04L 27/00, опубл. 02.08.2022. Бюл. №22).The closest in technical essence (prototype method) to the claimed one is “Method for transmitting and receiving information based on frequency-shift keyed signals” (RF Patent No. 2777280. IPC H04L 27/00, publ. 08/02/2022. Bulletin No. 22) .
В способе-прототипе выбирают код с постоянным весом для кодирования поднесущих таким образом, чтобы разрядность кода соответствовала числу доступных для передачи поднесущих. Затем разбивают битовый поток на информационные блоки в соответствии с числом доступных комбинаций кода, определяющих его алфавит.Ставят в соответствие каждому информационному блоку свою уникальную комбинацию элементов кода с постоянным весом, которая определяет передаваемый символ. А формируют сигналы в виде амплитудно-манипулированных колебаний на длительности каждого передаваемого символа только на тех поднесущих, которым соответствуют информационные единицы, определяемые комбинацией элементов кода с постоянным весом.In the prototype method, a code with a constant weight is selected for encoding subcarriers in such a way that the bit depth of the code corresponds to the number of subcarriers available for transmission. Then the bit stream is divided into information blocks in accordance with the number of available code combinations that determine its alphabet. Each information block is assigned its own unique combination of code elements with a constant weight, which determines the transmitted symbol. And signals are generated in the form of amplitude-manipulated oscillations for the duration of each transmitted symbol only on those subcarriers that correspond to information units determined by a combination of code elements with a constant weight.
Причем формируют результирующий частотно-манипулированный сигнал путем аддитивного сложения колебаний всех поднесущих, принимают результирующий частотно-манипулированный сигнал на поднесущих частотах как независимые частотно-разнесенные амплитудно-манипулированные колебания. При этом оценивают качество сигнала на поднесущих путем сравнения рассчитанного среднего значения мощности его спектральных компонент в пределах каждой из поднесущих, с рассчитанной величиной среднего значения мощности сигнала на длительности принятого символа на всех поднесущих. А решение о передаче информационной единицы в пределах каждой из поднесущих принимают, если рассчитанное среднее значение мощности спектральных компонент в пределах поднесущей превысит рассчитанную величину среднего значения мощности на длительности принятого символа на всех поднесущих, в противном случае принимают решение о передаче информационного нуля.Moreover, the resulting frequency-shift keyed signal is formed by additive addition of the oscillations of all subcarriers, and the resulting frequency-shift keyed signal is received at subcarrier frequencies as independent frequency-spaced amplitude-shift keyed oscillations. In this case, the quality of the signal on the subcarriers is assessed by comparing the calculated average value of the power of its spectral components within each of the subcarriers with the calculated average value of the signal power over the duration of the received symbol on all subcarriers. And the decision to transmit an information unit within each of the subcarriers is made if the calculated average power value of the spectral components within the subcarrier exceeds the calculated average power value for the duration of the received symbol on all subcarriers, otherwise a decision is made to transmit the information zero.
Для передачи выделяют список рабочих частот, количество которых задается произведением числа поднесущих для передачи информационного блока на число комбинаций выбранного кода с постоянным весом, разбивают диапазон рабочих частот на интервалы таким образом, чтобы количество частот интервала совпадало с числом поднесущих для передачи информационного блока. Перед передачей каждого информационного блока за частотными интервалами по псевдослучайному закону закрепляют уникальные комбинации элементов выбранного кода с постоянным весом, формируют результирующий частотно-манипулированный сигнал на рабочих частотах интервала, соответствующего закрепленной комбинации кода с постоянным весом передаваемого информационного блока.For transmission, a list of operating frequencies is selected, the number of which is specified by the product of the number of subcarriers for transmitting an information block by the number of combinations of the selected code with a constant weight, and the range of operating frequencies is divided into intervals so that the number of frequencies in the interval coincides with the number of subcarriers for transmitting the information block. Before transmitting each information block, unique combinations of elements of the selected code with a constant weight are assigned to frequency intervals according to a pseudo-random law, and the resulting frequency-shift keyed signal is formed at the operating frequencies of the interval corresponding to the assigned code combination with a constant weight of the transmitted information block.
Излучают радиосигнал, принимают радиосигнал на всех рабочих частотах, на каждом частотном интервале сравнивают комбинацию элементов выбранного кода, полученную на основе приема частотно-манипулированного сигнала с закрепленной за данным частотным интервалом комбинацией. Выбирают частотный интервал с максимальным совпадением комбинаций, на основе комбинации элементов выбранного кода, закрепленной за выбранным частотным интервалом формируют информационный блок и передают его получателю сообщения.A radio signal is emitted, a radio signal is received at all operating frequencies, and at each frequency interval the combination of elements of the selected code obtained on the basis of receiving a frequency-shift keyed signal is compared with the combination assigned to a given frequency interval. A frequency interval with the maximum coincidence of combinations is selected, based on the combination of elements of the selected code assigned to the selected frequency interval, an information block is formed and transmitted to the message recipient.
На заданной длительности передачи считают общее количество несовпадающих принятых элементов кода, если отношение количества несовпадающих элементов к общему количеству переданных элементов кода на заданном временном интервале превышает допустимое значение принимают решение о замене списка рабочих частот.At a given transmission duration, the total number of mismatched received code elements is counted; if the ratio of the number of mismatched elements to the total number of transmitted code elements at a given time interval exceeds the permissible value, a decision is made to replace the list of operating frequencies.
Недостатком способа-прототипа является недостаточная помехозащищенность приема в условиях воздействия заградительных шумовых и полигармонических помех, сосредоточенных полосе рабочих частот.The disadvantage of the prototype method is the insufficient noise immunity of reception under conditions of exposure to barrage noise and polyharmonic interference concentrated in the operating frequency band.
Задачей изобретения является совмещение методов кодирования информационными битами варьируемой рабочей частоты формируемого сигнала и корреляционно-энергетического различия сигнала и помех сосредоточенных в полосе рабочих частот.The objective of the invention is to combine methods for encoding with information bits the variable operating frequency of the generated signal and the correlation-energy difference between the signal and interference concentrated in the operating frequency band.
Техническим результатом изобретения является повышение помехозащищенности приема сигнала в условиях воздействия заградительных шумовых и полигармонических помех, сосредоточенных в выделенной полосе рабочих частотThe technical result of the invention is to increase the noise immunity of signal reception under conditions of exposure to barrage noise and polyharmonic interference concentrated in a dedicated operating frequency band
Технический результат в способе помехозащищенной передачи информации на основе амплитудной манипуляции, заключающимся в том, что битовый поток разбивают на информационные блоки, для передачи выделяют список рабочих частот, формируют и излучают радиосигнал, принимают радиосигнал на всех рабочих частотах, формируют информационный блок и передают его получателю сообщения, принимают решение о замене списка рабочих частот при этом дополнительно битовый поток разбивают на информационные блоки более четырех бит, а временной цикл передачи информационного блока разбивают на два временных подцикла, список рабочих частот формируют исходя из требований к допустимому значению минимального частотного разноса между соседними по номиналу рабочими частотами, причем количество рабочих частот задают равным числу комбинаций информационных блоков, за каждой рабочей частотой закрепляют уникальную комбинацию информационного блока, формируют гармоническое колебание с номиналом частоты, равным номиналу рабочей частоты, соответствующей передаваемой комбинации информационного блока, на первом временном подцикле осуществляют излучение сформированного гармонического колебания, на втором временном подцикле излучение не осуществляют, при приеме радиосигнала на всех рабочих частотах на первом временном подцикле выбирают рабочие частоты с превышением уровня принятого сигнала заданного порогового значения амплитудного детектирования, после чего из выбранных рабочих частот определяют рабочие частоты с максимальным различием уровней принятого сигнала на первом и втором временных подциклах, если определены две и более рабочие частоты, то формирование информационного блока и его передачу получателю сообщения не осуществляют, а принимают решение о замене списка рабочих частот, в противном случае на основе выбранной рабочей частоты формируют информационный блок и передают его получателю сообщения.The technical result in a method of noise-resistant information transmission based on amplitude manipulation, which consists in the fact that the bit stream is divided into information blocks, a list of operating frequencies is selected for transmission, a radio signal is generated and emitted, a radio signal is received at all operating frequencies, an information block is formed and transmitted to the recipient messages, make a decision to replace the list of operating frequencies, while the bit stream is additionally divided into information blocks of more than four bits, and the time cycle of transmitting the information block is divided into two time subcycles, the list of operating frequencies is formed based on the requirements for the permissible value of the minimum frequency separation between neighboring nominal operating frequencies, and the number of operating frequencies is set equal to the number of combinations of information blocks, a unique combination of an information block is assigned to each operating frequency, a harmonic oscillation is formed with a nominal frequency equal to the nominal operating frequency corresponding to the transmitted combination of information block, in the first time subcycle the generated harmonic oscillation, in the second time subcycle the radiation is not carried out, when receiving a radio signal at all operating frequencies in the first time subcycle, operating frequencies are selected with the level of the received signal exceeding the specified threshold value of amplitude detection, after which, from the selected operating frequencies, operating frequencies with the maximum difference in the levels of the received signal are determined signal in the first and second time subcycles, if two or more operating frequencies are determined, then the formation of an information block and its transmission to the message recipient is not carried out, but a decision is made to replace the list of operating frequencies, otherwise, based on the selected operating frequency, an information block is formed and transmitted to its message recipient.
Благодаря новой совокупности существенных признаков в заявляемом способе на основе реализации более простого, по сравнению со способом-прототипом вида модуляции, совмещены методы кодирования информационными битами параметров радиосигнала и корреляционного различия энергетических параметров сигнала и помех, воздействующих в выделенной полосе рабочих частот.Thanks to a new set of essential features, the proposed method, based on the implementation of a simpler type of modulation compared to the prototype method, combines methods for encoding radio signal parameters with information bits and correlating differences in the energy parameters of the signal and interference acting in a dedicated operating frequency band.
Поясним возможность достижения указанного технического результата.Let us explain the possibility of achieving the specified technical result.
В способе-прототипе на частотных интервалах формируется сигнал перестановочной модуляции на нескольких рабочих частотах внутри выделенного частотного интервала. В заявляемом способе применяется простейший аналог данного сигнала на одной рабочей частоте, что определяет повышение показателей помехоустойчивости, а согласно (Борисов В. И., Зинчук В. М., Лимарев А. Е. Помехозащищенность систем радиосвязи расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты // под ред. В.И. Борисова; изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: РадиоСофт, 2008. - 512 с.) показателей помехозащищенности по сравнению со способом-прототипом. Дополнительно, полоса частот, занимаемая спектром радиосигнала в способе-прототипе в несколько раз превышает полосу частот формируемого на рабочей частоте сигнала в заявляемом способе, что обуславливает улучшение свойств помехозащищенности.In the prototype method, a permutation modulation signal is generated at frequency intervals at several operating frequencies within a selected frequency interval. The proposed method uses the simplest analogue of this signal at one operating frequency, which determines an increase in noise immunity, and according to (Borisov V.I., Zinchuk V.M., Limarev A.E. Noise immunity of radio communication systems by expanding the spectrum of signals by the method of pseudo-random tuning of the operating frequency // edited by V.I. Borisov; 2nd edition, revised and supplemented - M.: RadioSoft, 2008. - 512 pp.) noise immunity indicators compared to the prototype method. Additionally, the frequency band occupied by the radio signal spectrum in the prototype method is several times higher than the frequency band of the signal generated at the operating frequency in the inventive method, which leads to improved noise immunity properties.
Кроме того, в заявляемом способе реализовано изменение уровня сигнала на цикле передачи бока информационных бит.Учитывая, что случайный процесс изменения уровня помех, воздействующих в полосе рабочих частот, в большинстве практических случаев не коррелирован с изменением уровня сигнала на цикле передачи (см., например, Д.Д. Кловский. Теория передачи сигналов. Учебник - М. 1973 г.), можно полагать, что в заявляемом способе реализуется корреляционное различие энергетических параметров сигнала на рабочей частоте и помех. Если данный критерий не выполняется, то производится смена списка рабочих частот. Указанные операции обеспечивают повышение помехозащищенности в условиях воздействия помех в полосе выделенных рабочих частот в заявляемом способе.In addition, the proposed method implements a change in the signal level during the transmission cycle of a side of information bits. Considering that the random process of changing the level of interference affecting the operating frequency band, in most practical cases is not correlated with a change in the signal level during the transmission cycle (see, for example , D.D. Klovsky. Theory of signal transmission. Textbook - M. 1973), it can be assumed that in the proposed method the correlation difference between the energy parameters of the signal at the operating frequency and interference is realized. If this criterion is not met, then the list of operating frequencies is changed. These operations provide increased noise immunity under conditions of interference in the allocated operating frequency band in the inventive method.
Заявленный способ поясняется чертежами, на которых показаны:The claimed method is illustrated by drawings, which show:
фиг. 1 - сигнал на этапе формирования на основе битового блока 0011010 на первой рабочей частоте;fig. 1 - signal at the formation stage based on the bit block 0011010 at the first operating frequency;
фиг. 2 - сигнал на этапе приема битового блока 0011010 на первой рабочей частоте при воздействии шумовой помехи.fig. 2 - signal at the stage of receiving bit block 0011010 at the first operating frequency when exposed to noise interference.
Реализация заявляемого способа в соответствии с фиг. 1, фиг. 2 осуществляется следующим образом.Implementation of the proposed method in accordance with Fig. 1, fig. 2 is carried out as follows.
1. Битовый поток разбивают на информационные блоки более четырех бит (семь бит см. фиг. 1, фиг. 2).1. The bit stream is divided into information blocks of more than four bits (seven bits, see Fig. 1, Fig. 2).
Реализация указанной процедуры аналогична способу прототипу, за исключением требования к длине блока не менее четырех бит.Данное требование определяется значением базы формируемого помехозащищенного сигнала, которая должна превышать значение десяти (Борисов В.И., Зинчук В.М., Лимарев А.Е. Помехозащищенность систем радиосвязи расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты // под ред. В.И. Борисова; изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: РадиоСофт, 2008. - 512 с.), (Д.Д. Кловский. Теория передачи сигналов. Учебник - М. 1973 г.).The implementation of this procedure is similar to the prototype method, with the exception of the requirement for a block length of at least four bits. This requirement is determined by the value of the base of the generated noise-protected signal, which must exceed the value of ten (Borisov V.I., Zinchuk V.M., Limarev A.E. Noise immunity of radio communication systems by expanding the spectrum of signals by the method of pseudo-random tuning of the operating frequency // edited by V. I. Borisov, 2nd edition, revised and supplemented - M.: RadioSoft, 2008. - 512 pp.), (D. D. Klovsky. Theory of signal transmission. Textbook - M. 1973).
Действительно, при передаче блока из одного символа достаточно выделение одной рабочей частоты на цикле передачи. При этом значение базы сигнала равно единице. При передачи двух символов потребуется четыре частоты (определяется количеством комбинаций битов информационного блока), следовательно, значение базы равно четырем. Для значения базы сигнала более десяти, необходимо не менее четырех бит информационного блока.Indeed, when transmitting a block of one symbol, it is sufficient to allocate one operating frequency per transmission cycle. In this case, the value of the signal base is equal to one. When transmitting two symbols, four frequencies are required (determined by the number of combinations of bits in the information block), therefore, the base value is four. For a signal base value greater than ten, at least four bits of the information block are required.
2. Временной цикл передачи информационного блока разбивают на два временных подцикла.2. The time cycle of transmitting an information block is divided into two time subcycles.
Данная процедура является организационной. При этом необходимо учитывать, что длительность цикла передачи должна определяться статистическими свойствами канала радиосвязи см. например, (Д.Д. Кловский. Теория передачи сигналов. Учебник - М. 1973 г.), (Военные системы радиосвязи. Часть I / Под ред. В.В. Игнатова. - Л.: ВАС, 1989. - 386 с.), (Интегральная модель помехозащищенных линий радиосвязи / Дворников С.В., Пшеничников А.В., Манаенко С.С., Глухих И.Н. // Радиопромышленность. 2018. Т. 28, №4. С. 8-14.). При этом длительности подциклов выбирают равными.This procedure is organizational. It is necessary to take into account that the duration of the transmission cycle should be determined by the statistical properties of the radio communication channel, see, for example, (D.D. Klovsky. Theory of signal transmission. Textbook - M. 1973), (Military radio communication systems. Part I / Ed. V.V. Ignatova. - L.: VAS, 1989. - 386 pp.), (Integral model of noise-immune radio communication lines / Dvornikov S.V., Pshenichnikov A.V., Manaenko S.S., Glukhikh I.N. // Radio industry, 2018, Vol. 28, No. 4, pp. 8-14). In this case, the durations of the subcycles are chosen to be equal.
3. Для передачи формируют список рабочих частот f 1… f M (см. фиг. 1, фиг. 2) исходя из требований к допустимому значению минимального частотного разноса (Δf min, см. фиг. 1) между соседними по номиналу рабочими частотами, причем количество рабочих частот M задают равным числу комбинаций информационных блоков.3. For transmission, a list of operating frequencies f 1 ... f M is formed (see Fig. 1, Fig. 2) based on the requirements for the permissible value of the minimum frequency separation (Δ f min , see Fig. 1) between adjacent nominal operating frequencies , and the number of operating frequencies M is set equal to the number of combinations of information blocks.
Формирование списка рабочих частот осуществляется аналогично способу прототипу, за исключением требований к минимальному частотному разносу между соседними по номиналу рабочими частотами и количеству рабочих частот.The formation of a list of operating frequencies is carried out similarly to the prototype method, with the exception of the requirements for the minimum frequency spacing between adjacent nominal operating frequencies and the number of operating frequencies.
Минимальный частотный разнос должен быть больше, чем ширина спектра сигнала амплитудной манипуляции, который будет сформирован вследствие излучения радиосигнала только на первом временном подцикле (см. п.6). Ширина спектра сигнал определена, например, в (Френкс Л. Теория сигналов / Пер. с англ. - М.: Сов. радио, 1974. - 344 с.), (Д.Д. Кловский. Теория передачи сигналов. Учебник - М. 1973 г.).The minimum frequency spacing must be greater than the width of the spectrum of the amplitude-shift keying signal, which will be formed due to the emission of the radio signal only in the first time subframe (see clause 6). The signal spectrum width is determined, for example, in (Franks L. Theory of signals / Translated from English - M.: Sov. Radio, 1974. - 344 p.), (D.D. Klovsky. Theory of signal transmission. Textbook - M 1973).
В способе-прототипе кодирование блоков информационной последовательности осуществлялось частотными интервалами. В заявляемом способе кодирование информационных блоков осуществляется частотами, что и определяет требования к количеству рабочих частот, равным числу комбинаций информационных блоков не менее четырех бит (см. п. 1).In the prototype method, the coding of blocks of information sequence was carried out in frequency intervals. In the proposed method, information blocks are encoded by frequencies, which determines the requirements for the number of operating frequencies equal to the number of combinations of information blocks of at least four bits (see clause 1).
4. За каждой рабочей частотой закрепляют уникальную комбинацию информационного блока (например, комбинация 0011010 закреплена ща первой рабочей частотой, см. фиг. 1, фиг. 2).4. Each operating frequency is assigned a unique combination of an information block (for example, combination 0011010 is assigned to the first operating frequency, see Fig. 1, Fig. 2).
Данная операция является организационной и аналогична способу-прототипу, за исключением того, что комбинация информационного блока в способе-прототипе закреплялась за частотным интервалом, а в заявляемом способе - за рабочей частотой.This operation is organizational and similar to the prototype method, except that the combination of the information block in the prototype method was assigned to the frequency interval, and in the claimed method to the operating frequency.
5. Формируют гармоническое колебание (U c, фиг. 1) с номиналом частоты f, равным номиналу рабочей частоты, соответствующей передаваемой комбинации информационного блока (фиг. 1, частота f 1, комбинация 0011010).5. A harmonic oscillation ( Uc , Fig. 1) is formed with a nominal frequency f equal to the nominal operating frequency corresponding to the transmitted combination of the information block (Fig. 1, frequency f 1 , combination 0011010).
Процедура формирования гармонического колебания с требуемой частотой является известной и реализована в синтезаторах частот (см., например, синтезатор сетки частот на базе контура ФАПЧ с компенсацией помех дробности (Патент РФ №2491713. МПК H03L 7/00, опубл. 27.08.2013. Бюл. №24) или возбудитель Р-170 В. При этом частота формируемого гармонического колебания определяется комбинацией передаваемого информационного блока.The procedure for generating a harmonic oscillation with the required frequency is known and is implemented in frequency synthesizers (see, for example, a frequency grid synthesizer based on a PLL circuit with fractional noise compensation (RF Patent No. 2491713. IPC H03L 7/00, published on August 27, 2013. Bulletin . No. 24) or exciter R-170 V. In this case, the frequency of the generated harmonic oscillation is determined by the combination of the transmitted information block.
6. На первом временном подцикле осуществляют излучение сформированного гармонического колебания, на втором временном подцикле излучение не осуществляют.6. In the first time subcycle, the generated harmonic oscillation is emitted; in the second time subcycle, the emission is not carried out.
Данная операция является организационной и фактически эквивалентна процедуре формирования сигнала амплитудной манипуляции. Процедура формирования данного сигнала является известной и приведена, например, в (Френкс Л. Теория сигналов / Пер. с англ. - М.: Сов. радио, 1974. - 344 с.), (Д.Д. Кловский. Теория передачи сигналов. Учебник - М. 1973 г.). Реализована, например, в возбудителе Р-170 В.This operation is organizational and is actually equivalent to the procedure for generating an amplitude manipulation signal. The procedure for generating this signal is well-known and is given, for example, in (Franks L. Theory of Signals / Translated from English - M.: Sov. Radio, 1974. - 344 p.), (D.D. Klovsky. Theory of Signal Transmission Textbook - M. 1973). Implemented, for example, in the exciter R-170 V.
7. Принимают радиосигнал на всех рабочих частотах f 1… f M, при этом на первом временном подцикле выбирают рабочие частоты с превышением уровня принятого сигнала заданного порогового значения амплитудного детектирования (U пор, фиг. 2).7. A radio signal is received at all operating frequencies f 1 ... f M , while in the first time subcycle, operating frequencies are selected with the level of the received signal exceeding the specified amplitude detection threshold value ( U thr , Fig. 2).
Прием радиосигнала на всех рабочих частотах аналогичен способу-прототипу и основывается на реализации многоканальных радиоприемников. При этом пророг амплитудного детектирования может быть выбран аналогично способу, описанному в (Френкс Л. Теория сигналов / Пер. с англ. - М.: Сов. радио, 1974. - 344 с.), (Д.Д. Кловский. Теория передачи сигналов. Учебник - М. 1973 г.) или представленному в способе передачи информации по коротковолновому каналу связи с использованием частотно-манипулированных сигналов, см. (патент РФ №2705357. МПК H04L 27/22, опубл. 07.11.19. Бюл. №31), или, например, реализованному в радиоприемном устройстве серии Р-170П.Reception of radio signals at all operating frequencies is similar to the prototype method and is based on the implementation of multi-channel radio receivers. In this case, the amplitude detection prorog can be selected similarly to the method described in (Franks L. Theory of Signals / Translated from English - M.: Sov. Radio, 1974. - 344 p.), (D.D. Klovsky. Transmission Theory signals. Textbook - M. 1973) or presented in the method of transmitting information over a short-wave communication channel using frequency-shift keyed signals, see (RF patent No. 2705357. IPC H04L 27/22, publ. 07.11.19. Bull. No. 31), or, for example, implemented in the radio receiver of the R-170P series.
8. Из выбранных рабочих частот определяют рабочие частоты с максимальным различием уровней принятого сигнала на первом и втором временных подциклах, если определены две и более рабочие частоты, то формирование информационного блока и его передачу получателю сообщения не осуществляют, а принимают решение о замене списка рабочих частот, в противном случае на основе выбранной рабочей частоты формируют информационный блок и передают его получателю сообщения.8. From the selected operating frequencies, the operating frequencies with the maximum difference in the levels of the received signal in the first and second time subcycles are determined; if two or more operating frequencies are determined, then the formation of an information block and its transmission to the message recipient is not carried out, but a decision is made to replace the list of operating frequencies , otherwise, based on the selected operating frequency, an information block is formed and transmitted to the message recipient.
Определение разности амплитуд на выбранных частотах основывается на измерении амплитуд на первом и втором временных подциклах. Данная операция является известной и реализована, например, в устройстве для измерения амплитуды и фазы радиосигнала, см. (патент СССР №1485851. МПК G01V 3/12, опубл. 27.06.95) или в устойстве приема сигналов квадратурной амплитудной манипуляции, см. (патент РФ №2756906. МПК H04L 27/34, опубл. 06.10.2021. Бюл. №28).Determination of the amplitude difference at selected frequencies is based on measuring the amplitudes at the first and second time subcycles. This operation is well-known and is implemented, for example, in a device for measuring the amplitude and phase of a radio signal, see (USSR patent No. 1485851. IPC G01V 3/12, publ. 06/27/95) or in a device for receiving quadrature amplitude-shift keying signals, see ( RF patent No. 2756906. IPC H04L 27/34, published 10/06/2021. Bulletin No. 28).
После определения уровня амплитуд определяется частота с максимальным различием разности амплитуд на первом и втором временном подциклах. Данная операция является формальной и логико-арифметической и может быть реализована программно на цифровых процессорах. Выбор цифровых процессоров их сопряжение с элементами радиолинии представлено, например, в патенте №2273099 H04 В 15/00, опубл. 27.03.2006. Бюл. №9).After determining the amplitude level, the frequency with the maximum difference in the amplitude difference in the first and second time subcycles is determined. This operation is formal and logical-arithmetic and can be implemented in software on digital processors. The choice of digital processors and their interface with radio link elements is presented, for example, in patent No. 2273099 H04 B 15/00, publ. 03/27/2006. Bull. No. 9).
Если выбрано более двух частот, это означает наличие помех (U пом, фиг. 2) с одинаковыми с сигналом корреляционно-энергетическими параметрами в полосе рабочих частот. В этом случае производится замена списка рабочих частот. Замена списка рабочих частот производится аналогично способу-прототипу. Если выбрана одна частота, то аналогично способу-прототипу формируются информационные биты и передаются получателю сообщения.If more than two frequencies are selected, this means the presence of interference ( U pom , Fig. 2) with the same correlation-energy parameters as the signal in the operating frequency band. In this case, the list of operating frequencies is replaced. Replacing the list of operating frequencies is carried out similarly to the prototype method. If one frequency is selected, then, similarly to the prototype method, information bits are generated and transmitted to the message recipient.
Результаты проведенного имитационного моделирования передачи двоичных бит в среде MatLAB на основе разработанного способа показали значительное снижение вероятности ошибки приема элемента сигнала по сравнению со способом-прототипом в условиях воздействия помех от РЭС, локализованных в полосе рабочих частот (в среднем на два порядка).The results of the simulation of the transmission of binary bits in the MatLAB environment based on the developed method showed a significant reduction in the probability of error in receiving a signal element compared to the prototype method under the influence of interference from electronic devices localized in the operating frequency band (on average by two orders of magnitude).
Таким образом, в заявляемом техническом решении при его реализации обеспечивается помехозащищенная передача информации на основе амплитудной манипуляции, в условиях воздействия помех, сосредоточенных на рабочих частотах, что указывает на достижение заявляемого технического результата и зада изобретения.Thus, in the claimed technical solution, when implemented, noise-free transmission of information is ensured based on amplitude manipulation, under conditions of interference concentrated at operating frequencies, which indicates the achievement of the claimed technical result and the objective of the invention.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2804937C1 true RU2804937C1 (en) | 2023-10-09 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5303259A (en) * | 1991-11-07 | 1994-04-12 | Loveall Peter S | Frequency-hopped electronic signal transmitter |
RU2756906C1 (en) * | 2021-04-07 | 2021-10-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" | Qam signal receiving device |
RU2763520C1 (en) * | 2021-07-09 | 2021-12-30 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения» | Method for noise-immune transmission and reception of discrete signals based on single-sideband modulation |
RU2774894C1 (en) * | 2021-06-28 | 2022-06-24 | Публичное акционерное общество "Информационные телекоммуникационные технологии" (ПАО "Интелтех") | Method for noise-resistant data transmission to globally remote objects |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5303259A (en) * | 1991-11-07 | 1994-04-12 | Loveall Peter S | Frequency-hopped electronic signal transmitter |
RU2756906C1 (en) * | 2021-04-07 | 2021-10-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" | Qam signal receiving device |
RU2774894C1 (en) * | 2021-06-28 | 2022-06-24 | Публичное акционерное общество "Информационные телекоммуникационные технологии" (ПАО "Интелтех") | Method for noise-resistant data transmission to globally remote objects |
RU2763520C1 (en) * | 2021-07-09 | 2021-12-30 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения» | Method for noise-immune transmission and reception of discrete signals based on single-sideband modulation |
RU2777280C1 (en) * | 2021-12-08 | 2022-08-02 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" | Method for noise-proof transmission and reception of information based on frequency-shift keyed signals |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ДВОРНИКОВ С.В. и др. Исследования и разработка радиоэлектронной аппаратуры и систем // Радиопромышленность. Т. 28, N 4. 2018. С. 8-14. DOI: 10.21778/2413-9599-2018-28-4-8-14. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101518004B (en) | Method of communicating and associated transmitter using coded orthogonal frequency division multiplexing (cofdm) | |
CN101518007B (en) | System and method for communicating data using symbol-based randomized orthogonal frequency division multiplexing (ofdm) with selected subcarriers turned on or off | |
US6584140B1 (en) | Spectrum efficient fast frequency-hopped modem with coherent demodulation | |
CN101518008B (en) | System and method for communicating data using symbol-based randomized orthogonal frequency division multiplexing (ofdm) | |
US3810019A (en) | Multifrequency communication system for fading channels | |
FI110733B (en) | Discontinuous CDMA reception | |
US8379689B2 (en) | Anti-jam communications having selectively variable peak-to-average power ratio including a chaotic constant amplitude zero autocorrelation waveform | |
KR970056495A (en) | Digital communication device | |
CN101518006A (en) | System and method for applying frequency domain spreading to multi-carrier communications signals | |
US11245434B2 (en) | Low power long-range radio | |
US8351484B2 (en) | Communications system employing chaotic spreading codes with static offsets | |
RU2804937C1 (en) | Method of jamming-resistant information transmission based on amplitude manipulation | |
RU2705357C1 (en) | Method of transmitting information over a short-wave communication channel using frequency-shift keyed signals | |
US6335946B1 (en) | Method and a device for broadband transmission | |
JP2005142870A (en) | Modulating device, mobile communication system, modulating method, and communication method | |
RU2500069C1 (en) | Method of generating codes for generating signal ensembles in telecommunication networks | |
RU2827335C1 (en) | Method of transmitting and receiving discrete signals based on single-sideband modulation | |
RU2789517C1 (en) | Method for noise-proof transmission of discrete signals based on single-sideband modulation | |
RU2784030C1 (en) | Method for noise-proof transmission of discrete signals based on single-sideband modulation | |
RU2822453C1 (en) | Method for noise-immune transmission of sixteen-position signals based on single-sideband modulation | |
RU2791729C1 (en) | Method for noise-proof transmission of sixteenth phase signals based on single-sideband modulation | |
RU2762376C1 (en) | Method for transmitting and receiving signals in the mode of operating frequency hopping spread spectrum | |
RU2804059C1 (en) | Method for noise-free transmission of discrete signals based on single-sideband modulation | |
RU2784804C1 (en) | Method for noise-proof transmission of discrete signals based on frequency shift keying | |
RU2784378C1 (en) | Method for noise-proof transmission and reception of information based on frequency-shift keyed signals |