RU2438250C1 - Method of transmitting and receiving signals - Google Patents
Method of transmitting and receiving signals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2438250C1 RU2438250C1 RU2010120945/09A RU2010120945A RU2438250C1 RU 2438250 C1 RU2438250 C1 RU 2438250C1 RU 2010120945/09 A RU2010120945/09 A RU 2010120945/09A RU 2010120945 A RU2010120945 A RU 2010120945A RU 2438250 C1 RU2438250 C1 RU 2438250C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signals
- signal
- useful
- masking
- frequency
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиосвязи и других системах для повышения скрытности передачи информации.The invention relates to the field of radio engineering and can be used in radio communications and other systems to increase the secrecy of information transfer.
Надежность передачи конфиденциальной информации существенно зависит от энергетической и структурной скрытности применяемых сигналов. В настоящее время широко применяются способы передачи цифровой информации при помощи шумоподобных бинарных сигналов, манипулированных по амплитуде, фазе или частоте. Такие способы передачи цифровой информации широко используются при создании систем связи, мобильной телефонии, шлейфов доступа радиотелефонных систем, Интернета, беспроводных локальных сетей, дальней космической связи, систем с множественным доступом и других целей.The reliability of the transmission of confidential information substantially depends on the energy and structural secrecy of the signals used. Currently widely used methods of transmitting digital information using noise-like binary signals, manipulated in amplitude, phase or frequency. Such methods of transmitting digital information are widely used in the creation of communication systems, mobile telephony, access loops for radiotelephone systems, the Internet, wireless local area networks, long-distance space communications, multi-access systems and other purposes.
Известен способ цифровой связи с расширенным спектром сигнала посредством модуляции с использованием комплементарных последовательностей Голея, а также передатчик и приемник для его реализации [Патент РФ №2280957, МПК Н04К 27/18, опубл. 27.07.2006].A known method of digital communication with an expanded spectrum of the signal by modulation using complementary Golei sequences, as well as a transmitter and a receiver for its implementation [RF Patent No. 2280957, IPC Н04К 27/18, publ. July 27, 2006].
Однако этот способ и используемые для его реализации устройства не обеспечивают надежную скрытность передачи информации, т.к. используемый полезный сигнал (ПС) при его нулевом уровне боковых лепестков функции корреляции не предусматривает использование дезинформирующего маскирующего сигнала (МС).However, this method and the devices used for its implementation do not provide reliable secrecy of information transfer, because the useful signal (PS) used at its zero level of the side lobes of the correlation function does not involve the use of a misinforming masking signal (MS).
Известен способ передачи замаскированного сигнала, в котором применяют двуканальную передачу кодированных хаотических колебаний [Э.В.Кальянов. Передача информации при использовании кодирования хаотических колебаний. - Радиотехника и электроника, 2002, т.47, рис.1, стр.469]. По первому каналу передают сумму ПС и МС, но МС преобразуют по амплитуде и фазе, а по второму - не преобразованный МС. На входе "своего" приемника принятый по второму каналу МС подвергают преобразованию, аналогичному в передатчике, и вычитают из суммарного сигнала, принятого по первому каналу. В результате этого после вычитания остаётся только ПС.A known method of transmitting a masked signal, which uses two-channel transmission of encoded chaotic oscillations [E.V. Kalyanov. Information transfer using chaotic oscillation coding. - Radio engineering and electronics, 2002, v. 47, fig. 1, p. 469]. The first channel transmits the sum of the PS and the MS, but the MS is converted in amplitude and phase, and on the second, the non-transformed MS. At the input of its own receiver, the MS received on the second channel is subjected to conversion similar to that in the transmitter and subtracted from the total signal received on the first channel. As a result of this, after subtraction, only the PS remains.
Способ не обеспечивает надежную скрытность передачи информации, т.к. не исключает возможность компенсации МС и выделения ПС. Вследствие раздельной передачи преобразованного и не преобразованного маскирующих сигналов появляется возможность раздельно принимать не только сумму ПС и преобразованного по амплитуде и фазе МС, но и не преобразованный МС. Это облегчает определение законов модуляции МС, получение из не преобразованного МС преобразованного по амплитуде и фазе МС и вскрытие структуры ПС.The method does not provide reliable secrecy of information transfer, because does not exclude the possibility of compensation of MS and allocation of PS. Due to the separate transmission of the converted and not converted masking signals, it becomes possible to separately receive not only the sum of the PS and the MS converted in amplitude and phase, but also the non-converted MS. This facilitates the determination of the laws of MS modulation, obtaining from an unconverted MS transformed by the amplitude and phase of the MS, and opening the PS structure.
Известен способ повышения скрытности передачи группы узкополосных сигналов, в котором излучают маскирующий (дезинформирующий) сигнал независимо от группы ПС [Патент РФ №2232475, МПК Н04К 1/02, опубл. 10.07.2004]. В соответствии с этим способом МС преобразуют в МС с расширенным спектром, в приемнике одновременно со сжатием МС с расширенным спектром осуществляют расширение спектров каждого из ПС. Сжатый по спектру исходный МС режектируется, а после этого каждый из ПС с расширенным спектром сжимается по спектру с восстановлением входных ПС.There is a method of increasing the secrecy of the transmission of a group of narrow-band signals, in which a masking (misinforming) signal is emitted regardless of the PS group [RF Patent No. 2232475, IPC
Способ не обеспечивает надежной скрытности передачи информации и достоверности выделения ПС, т.к. не исключает возможности выделения узкополосного ПС на фоне широкополосного МС в процессе дешифровки [Уидроу Б., Стирнз С. Адаптивная обработка сигналов / Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1989. стр.320-322, рис.12.36 - 12.38]. Кроме того, известно, что частотная режекция не обеспечивает подавления всех спектральных составляющих сжатого по спектру МС, что приводит к появлению нескомпенсированных остатков МС, снижению эффективности компенсации МС и достоверности выделения ПС [Адаптивная компенсация помех в каналах связи / Ю.И.Лосев, А.Г.Бердников, Э.Ш.Гойхман и др. / Под ред. Ю.И.Лосева. - М.: Радио и связь, 1988, стр.13, 72].The method does not provide reliable secrecy of the transmission of information and the reliability of the allocation of PS, because does not exclude the possibility of highlighting narrowband PS against the background of broadband MS in the process of decryption [Widrow B., Stirnz S. Adaptive signal processing / Transl. from English - M.: Radio and Communications, 1989. pp. 320-322, Fig. 12.36 - 12.38]. In addition, it is known that frequency rejection does not suppress all spectral components of a spectrum-squeezed MS, which leads to the appearance of uncompensated MS residues, a decrease in the MS compensation efficiency and the reliability of PS isolation [Adaptive interference compensation in communication channels / Yu.I. Losev, A G.G. Berdnikov, E.Sh. Goikhman et al. / Ed. Yu.I. Loseva. - M .: Radio and communications, 1988, p. 13, 72].
Наиболее близким к заявленному способу по своей технической сущности является способ повышения скрытности передачи группы бинарных ПС, манипулированных по амплитуде, фазе или частоте [Патент РФ №2282941, МПК Н04К 1/02, опубл. 27.08.2006]. В соответствии с этим способом при передаче группы ПС независимо излучаются не только каждый ПС, манипулированный по фазе или частоте, но и широкополосный МС, спектр которого перекрывает диапазон частот всей группы ПС. Значение несущей частоты МС выбирается кратным величине, обратной длительности одного элемента ПС, а период - кратным длительности одного элемента ПС. Полезная цифровая информация передается с помощью манипулированного по амплитуде, частоте или фазе ПС. Несущие частоты полезных сигналов в группе кратны величине, обратной длительности одного элемента ПС. При приеме аддитивной смеси группы ПС и широкополосного МС осуществляется компенсация МС при вычитании из не задержанной аддитивной смеси ПС и МС аддитивной смеси ПС и МС, задержанной на период маскирующего сигнала. Возникающие в результате компенсации искажения полезных сигналов устраняют в блоках восстановления ПС, включенных на выходах приемников.Closest to the claimed method in its technical essence is a way to increase the secrecy of the transmission of a group of binary PS, manipulated in amplitude, phase or frequency [RF Patent No. 2282941, IPC Н04К 1/02, publ. 08/27/2006]. In accordance with this method, when transmitting a PS group, not only each PS, manipulated in phase or frequency, but also a broadband MS, the spectrum of which covers the frequency range of the entire PS group, is independently emitted. The value of the carrier frequency MS is selected as a multiple of the reciprocal duration of one PS element, and the period is a multiple of the duration of one PS element. Useful digital information is transmitted using manipulated amplitude, frequency or phase PS. The carrier frequencies of useful signals in the group are multiples of the reciprocal of the duration of one PS element. Upon receipt of the additive mixture of the PS group and broadband MS, the MS is compensated by subtracting from the unrestricted additive mixture of the PS and MS the additive mixture of the PS and MS delayed for the period of the masking signal. The distortions of the useful signals resulting from compensation are eliminated in the PS recovery blocks included at the outputs of the receivers.
Способ не обеспечивает надежной скрытности передачи информации, также достаточной эффективности компенсации МС и достоверности выделения ПС. Это обусловлено тем, что при частотном различии ширины спектров ПС и МС существуют методы выделения узкополосного ПС на фоне широкополосного МС [Уидроу Б., Стирнз С. Адаптивная обработка сигналов / Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1989. стр.320-322, рис.12.36-12.38]. Кроме того, периодическое повторение одной и той же структуры МС позволяет его компенсировать (т.е. вскрывать ПС) не только при приеме в своем радиоканале, но и в средствах радиоразведки с использованием межпериодной компенсации.The method does not provide reliable secrecy of the transmission of information, as well as sufficient compensation efficiency of the MS and the reliability of the allocation of PS. This is due to the fact that with a frequency difference in the spectral widths of PS and MS, there are methods for isolating narrow-band PS against the background of broadband MS [Widrow B., Stirnz S. Adaptive signal processing / Transl. from English - M.: Radio and Communications, 1989. pp. 320-322, Fig. 12.36-12.38]. In addition, the periodic repetition of the same structure of the MS allows it to be compensated (i.e., to open the PS) not only when received in its own radio channel, but also in the means of radio reconnaissance using inter-period compensation.
В патенте не проводился анализ эффективности межпериодной компенсации МС в зависимости от кратности межпериодного вычитания. Однако анализ эффективности компенсации мешающих сигналов в зависимости от кратности вычитания показывает, что наихудшее подавление помех реализуется при однократном вычитании МС, которое применяется в способе - прототипе [Радиотехнические системы: Учеб. для вузов / Ю.П.Гришин, В.П.Ипатов, Ю.М.Казаринов и др. / Под ред. Ю.М.Казаринова. - М.: Высш. шк., 1990, стр.265-268, рис.12.3]. Поэтому однократная компенсация не обеспечивает надежного подавления всех спектральных составляющих МС, что снижает эффективность компенсации МС, а соответственно уменьшает и достоверность выделения ПС.The patent did not analyze the effectiveness of inter-period compensation for MS depending on the multiplicity of inter-period subtraction. However, analysis of the compensation efficiency of interfering signals depending on the subtraction factor shows that the worst noise suppression is realized with a single subtraction of the MS, which is used in the prototype method [Radio systems: Textbook. for universities / Yu.P. Grishin, V.P. Ipatov, Yu.M. Kazarinov et al. / Ed. Yu.M. Kazarinova. - M .: Higher. school, 1990, pp. 265-268, Fig. 12.3]. Therefore, a single compensation does not provide reliable suppression of all spectral components of the MS, which reduces the effectiveness of the compensation of the MS, and therefore reduces the reliability of the allocation of PS.
Заявляемое изобретение направлено на повышения скрытности и надежности приема полезных радиосигналов.The claimed invention is aimed at increasing the secrecy and reliability of the reception of useful radio signals.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, состоит в формировании такой структуры радиосигнала, для которой маскирующий и полезный сигналы не различаются между собой по своим статистическим, структурным, поляризационным, пространственным, частотным и временным характеристикам.The technical result to which the invention is directed is to form a radio signal structure for which the masking and useful signals do not differ in statistical, structural, polarizing, spatial, frequency and temporal characteristics.
Этот технический результат в заявленном способе достигается тем, что в известном способе передачи и приема бинарных сигналов (который заключается в одновременном излучении манипулированных по амплитуде и фазе полезного и маскирующего сигналов, формирующем их аддитивную смесь на входе приемника, и последующем подавлении маскирующего сигнала при приеме) используют излучение маскирующего сигнала, которое не только не отличается от полезного сигнала по поляризационным, пространственным, временным и частотным параметрам, но и перекрывает диапазон изменения частоты излучения каждого полезного сигнала. Для достижения требуемого технического результата дополнительно формируют два опорных сигнала с равными амплитудами и начальными фазами. При этом параметры первого из них совпадают с параметрами излучаемого полезного сигнала. У второго же из них все параметры, кроме несущей частоты, которая зеркальна относительно несущей частоты маскирующего сигнала, также совпадают с параметрами излучаемого полезного сигнала. С помощью этих опорных сигналов определяют взаимно корреляционные функции между принимаемой аддитивной смесью полезного и маскирующего сигналов и соответствующими опорными сигналами, а затем из первой взаимно корреляционной функции вычитают вторую. Результат вычитания, являющийся автокорреляционной функцией полезного сигнала, будет выходом приемника. Формирование двух опорных сигналов, двух взаимно корреляционных функций и их последующее вычитание реализует новый метод межспектральной послекорреляционной компенсации маскирующего сигнала.This technical result in the claimed method is achieved by the fact that in the known method of transmitting and receiving binary signals (which consists in simultaneously emitting the amplitude and phase of the useful and masking signals, forming their additive mixture at the receiver input, and then suppressing the masking signal when receiving) use the radiation of a masking signal, which not only does not differ from the useful signal in polarization, spatial, temporal and frequency parameters, but also overlaps the range of variation of the radiation frequency of each of the desired signal. To achieve the desired technical result, two reference signals with equal amplitudes and initial phases are additionally formed. In this case, the parameters of the first of them coincide with the parameters of the emitted useful signal. The second of them has all the parameters except the carrier frequency, which is mirror relative to the carrier frequency of the masking signal, also coincide with the parameters of the emitted useful signal. Using these reference signals, the cross-correlation functions between the received additive mixture of the useful and masking signals and the corresponding reference signals are determined, and then the second is subtracted from the first cross-correlation function. The result of the subtraction, which is the autocorrelation function of the useful signal, will be the output of the receiver. The formation of two reference signals, two cross-correlation functions and their subsequent subtraction implements a new method of interspectral post-correlation compensation of the masking signal.
Для создания двух опорных сигналов с равными параметрами кроме несущей частоты рассмотрим преобразование частоты. Как следует из известных источников литературы, для сдвига спектра полезного сигнала как в область суммарной частоты колебаний, участвующих в этом преобразовании, так и в область разностной частоты, необходимо осуществить преобразование частоты. В области суммарной частоты колебаний фазы колебаний, участвующих в этом преобразовании, суммируются, а в области разностной частоты - вычитаются [Гоноровский И.С., Демин М.П. Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. пособ. для вузов. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1994, стр.240-243, (8.51)-(8.54'); Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. пособ. для вузов. / Под ред. К.А.Самойло. - М.: Радио и связь, 1982, стр.245-250, (9.25)-(9.31)].To create two reference signals with equal parameters, in addition to the carrier frequency, we consider the frequency conversion. As follows from well-known literature sources, in order to shift the spectrum of the useful signal both to the region of the total frequency of oscillations involved in this transformation and to the region of the difference frequency, it is necessary to carry out the frequency conversion. In the region of the total frequency of oscillations, the phases of the oscillations involved in this transformation are summed up, and in the region of the difference frequency, they are subtracted [Gonorovsky IS, Demin MP Radio engineering circuits and signals: Textbook. benefits for universities. - 5th ed., Revised. and add. - M .: Radio and communications, 1994, pp. 240-243, (8.51) - (8.54 '); Radio engineering circuits and signals: Textbook. benefits for universities. / Ed. K.A. Samoilo. - M.: Radio and Communications, 1982, p. 245-250, (9.25) - (9.31)].
Уровень техники в настоящее время позволяет преобразовывать фазу сигнала на противоположную либо при применении дополнительного генератора сигналов с частотой в два раза большей частоты сигнала, у которого преобразуют фазу [Радиоэлектронные системы: основы построения и теория. Справочник. / Ширман Я.Д., Лосев Ю.И., Минервин Н.Н. и др.; Под ред. Я.Д.Ширмана. - М.: ЗАО «Маквис», 1998. стр.740, рис.25.21; Радиоэлектронные системы: основы построения и теория: Справочник. Изд. 2-е, перераб. и доп. / Под ред. Я.Д.Ширмана. - М.: Радиотехника, 2007, стр.450, рис.25.34], либо при использовании известной квадратурной обработки сигналов [Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов: Учебник для вузов. 2-е изд. - СПб.: Питер, 2007, стр.168-170, рис.3.14] с использованием дополнительного генератора гармонического сигнала [Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. пособ. для вузов. / Под ред. К.А.Самойло. - М.: Радио и связь, 1982, стр.249-250]. При использовании дополнительного генератора гармонического сигнала разность фаз у квадратурных составляющих будет противоположной разности фаз, получаемой в результате классического преобразования частоты. Восстановление радиосигнала по этим квадратурным составляющим позволит получить гетеродинный сигнал с противоположной начальной фазой. Таким образом, вначале формируются два гетеродинных сигнала одной частоты, но с противоположными фазами.The prior art currently allows you to convert the phase of the signal to the opposite or when using an additional signal generator with a frequency twice the frequency of the signal, which phase is converted [Radio-electronic systems: the basics of construction and theory. Directory. / Shirman Y.D., Losev Yu.I., Minervin N.N. and etc.; Ed. J.D. Shirman. - M .: ZAO Makvis, 1998. p. 740, fig. 25.21; Radio-electronic systems: the basics of construction and theory: a Handbook. Ed. 2nd, rev. and add. / Ed. J.D. Shirman. - M .: Radio engineering, 2007, p. 450, fig. 25.34], or when using the well-known quadrature signal processing [Sergienko AB Digital Signal Processing: A Textbook for High Schools. 2nd ed. - St. Petersburg: Peter, 2007, pp. 168-170, Fig. 3.14] using an additional harmonic signal generator [Radio engineering circuits and signals: Textbook. benefits for universities. / Ed. K.A. Samoilo. - M.: Radio and Communications, 1982, pp. 249-250]. When using an additional harmonic signal generator, the phase difference of the quadrature components will be opposite to the phase difference obtained as a result of the classical frequency conversion. The restoration of the radio signal from these quadrature components will make it possible to obtain a heterodyne signal with the opposite initial phase. Thus, at first two heterodyne signals of the same frequency are formed, but with opposite phases.
При последующем преобразовании частоты из исходного полезного сигнала с помощью этих гетеродинных сигналов формируются два опорных сигнала, соответственно, на суммарной и разностной частотах, у которых начальные фазы равны. Поскольку получение двух опорных сигналов на разных несущих частотах осуществляется в результате преобразования частоты исходного полезного сигнала с помощью двух гетеродинных сигналов равной амплитуды, то комплексные огибающие опорных сигналов будут равны.In the subsequent frequency conversion from the original useful signal using these heterodyne signals, two reference signals are formed, respectively, at the total and difference frequencies, in which the initial phases are equal. Since two reference signals at different carrier frequencies are obtained by converting the frequency of the original useful signal using two heterodyne signals of equal amplitude, the complex envelopes of the reference signals will be equal.
Существенным аспектом повышения эффективности применения различных систем радиоэлектроники является использование одного и того же радиочастотного ресурса, т.е. общей полосы частот, для различных радиосигналов. Для повышения не только надежности передачи первичного сигнала (сигнала-переносчика информационного сообщения), но и снижения межканальной интерференции сигналов в радиосвязи применяют коды с расширением спектра сигналов. Для выделения каждого из сигналов, одновременно присутствующих в общей полосе частот, необходимо применение радиосигналов, ортогональных либо по форме, либо по времени их существования [Гепко И.А., Олейник В.Ф., Чайка Ю.Д., Бондаренко А.В. Современные беспроводные сети: состояние и перспективы развития.- К.: Екмо, 2009, стр.73-74].An essential aspect of increasing the efficiency of using various systems of radio electronics is the use of the same radio frequency resource, i.e. common frequency band for various radio signals. To increase not only the reliability of the transmission of the primary signal (signal carrier of the information message), but also reduce the inter-channel interference of signals in radio communications, codes are used with the expansion of the signal spectrum. To isolate each of the signals simultaneously present in the common frequency band, it is necessary to use radio signals orthogonal either in form or in time of their existence [Gepko I.A., Oleinik V.F., Chaika Yu.D., Bondarenko A.V. . Modern wireless networks: state and development prospects. - K .: Ekmo, 2009, p. 73-74].
Широкое распространение, например, получили сигналы с расширением спектра, манипулированные по фазе согласно ортогональным кодам, например, на основе матрицы Уолша-Адамара [A.M.Шлома, М.Г.Бакулин, В.Б.Крейделин, А.П.Шумов. Новые алгоритмы формирования и обработки сигналов в системах подвижной связи. - М.: Горячая линия - Телеком, 2008, стр.43; Гепко И.А., Олейник В.Ф., Чайка Ю.Д., Бондаренко А.В. Современные беспроводные сети: состояние и перспективы развития. - К.: Екмо, 2009, стр.165-167].Widespread, for example, spread-spectrum signals that are phase-manipulated according to orthogonal codes, for example, based on the Walsh-Hadamard matrix [A.M. Shloma, M.G. Bakulin, V.B. Kreidelin, A.P. Shumov. New algorithms for generating and processing signals in mobile communication systems. - M .: Hot line - Telecom, 2008, p. 43; Gepko I.A., Oleinik V.F., Chaika Yu.D., Bondarenko A.V. Modern wireless networks: status and development prospects. - K .: Ekmo, 2009, pp. 165-167].
Наряду с приведенными кодами для обеспечения поддержки различных скоростей передачи информации применяются ортогональные коды переменной длины, т.н. коды OVSF [A.M.Шлома, М.Г.Бакулин, В.Б.Крейделин, А.П.Шумов. Новые алгоритмы формирования и обработки сигналов в системах подвижной связи. - М.: Горячая линия - Телеком, 2008, стр.43; Гепко И.А., Олейник В.Ф., Чайка Ю.Д., Бондаренко А.В. Современные беспроводные сети: состояние и перспективы развития.- К.: Екмо, 2009, стр.170-172].Along with the given codes, orthogonal codes of variable length, the so-called OVSF codes [A.M. Shloma, M.G. Bakulin, V.B. Kreidelin, A.P. Shumov. New algorithms for generating and processing signals in mobile communication systems. - M .: Hot line - Telecom, 2008, p. 43; Gepko I.A., Oleinik V.F., Chaika Yu.D., Bondarenko A.V. Modern wireless networks: state and development prospects. - K .: Ekmo, 2009, pp. 170-172].
Применение ортогональных сигналов в одном частотном диапазоне приводит к тому, что формирование аддитивной смеси полезных и маскирующего сигналов на входе приемника осуществляют за счет одновременного излучения полезных и маскирующего сигналов, причем манипуляция фазы полезных сигналов определяется ортогональными как короткими, так и длинными кодами. Для того чтобы выделить автокорреляционные функции соответствующих полезных сигналов в принимаемой аддитивной смеси необходима межспектральная послекорреляционная компенсация маскирующего сигнала для каждого полезного сигнала.The use of orthogonal signals in the same frequency range leads to the fact that the formation of an additive mixture of useful and masking signals at the input of the receiver is carried out by simultaneously emitting the useful and masking signals, and the phase manipulation of the useful signals is determined by orthogonal both short and long codes. In order to distinguish the autocorrelation functions of the corresponding useful signals in the received additive mixture, cross-spectral post-correlation compensation of the masking signal for each useful signal is necessary.
Хотя коды Уолша являются полными системами функций, но они «ортогональны только в точке», т.е. при отсутствии взаимного временного рассогласования сигналов. В результате этого у взаимной корреляционной функции (ВКФ) сигналов, использующих ортогональные коды Уолша, присутствуют достаточно большие боковые лепестки (корреляционные шумы), которые приводят к снижению надежности передачи информации других сигналов, обнаруживаемых в этих боковых лепестках ВКФ [Гепко И.А., Олейник В.Ф., Чайка Ю.Д., Бондаренко А.В. Современные беспроводные сети: состояние и перспективы развития.- К.: Екмо, 2009, стр.167].Although Walsh codes are complete systems of functions, they are “orthogonal only at a point”, i.e. in the absence of mutual temporary mismatch of signals. As a result of this, the mutual correlation function (VCF) of signals using orthogonal Walsh codes has sufficiently large side lobes (correlation noises), which lead to a decrease in the reliability of the transmission of information of other signals found in these side lobes of the VKF [I. Gepko, Oleinik V.F., Chaika Yu.D., Bondarenko A.V. Modern wireless networks: status and development prospects. - K .: Ekmo, 2009, p.167].
Таким образом, поставленная цель применения ортогональных сигналов, которая обеспечила бы получение боковых лепестков, равных нулю, не была достигнута [Литюк В.И., Литюк Л.В. Методы цифровой многопроцессорной обработки ансамблей радиосигналов. - М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2007, стр.495; Гепко И.А., Олейник В.Ф., Чайка Ю.Д., Бондаренко А.В. Современные беспроводные сети: состояние и перспективы развития. - К.: Екмо, 2009, стр.165].Thus, the goal of using orthogonal signals, which would ensure the receipt of side lobes equal to zero, was not achieved [V. Lityuk, L. V. Lityuk Methods of digital multiprocessor processing of ensembles of radio signals. - M.: SOLON-PRESS, 2007, p. 495; Gepko I.A., Oleinik V.F., Chaika Yu.D., Bondarenko A.V. Modern wireless networks: status and development prospects. - K .: Ekmo, 2009, p. 165].
Решением этой проблемы явилось применение комплементарных сигналов. Характерной особенностью комплементарных сигналов является суммирование корреляционных функций (КФ) комплементарных сигналов (чаще всего пар) группы. Найденные новые свойства группы комплементарных сигналов позволяют обеспечивать равенство нулю боковых лепестков КФ группы (КФгр). При этом основные лепестки КФ комплементарных сигналов группы будут суммироваться. Кроме этого достигается равенство нулю суммарной ВКФ комплементарных сигналов в группе. Последнее, как показывают известные исследования [Литюк В.И., Литюк Л.В. Методы цифровой многопроцессорной обработки ансамблей радиосигналов. - М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2007, стр.403; М.В.Литвин. Свойство избирательного квазирасщепления частоты Доплера комплементарных сигналов // Вопросы радиоэлектроники, сер. РЛТ, 2009, вып.1, стр.139-146; Гепко И.А., Олейник В.Ф., Чайка Ю.Д., Бондаренко А.В. Современные беспроводные сети: состояние и перспективы развития. - К.: Екмо, 2009, стр.175-178], может быть достигнуто лишь при выполнении условия «ортогональности только в точке» каждого из сигналов группы, т.е. при отсутствии взаимного временного рассогласования сигналов.The solution to this problem was the use of complementary signals. A characteristic feature of complementary signals is the summation of the correlation functions (CF) of complementary signals (most often pairs) of a group. The found new properties of the group of complementary signals allow the side lobes of the CF group to be equal to zero (CFG). In this case, the main lobes of CF complementary signals of the group will be summed. In addition, equality to zero of the total VKF of complementary signals in the group is achieved. The latter, as shown by well-known studies [Lityuk V.I., Lityuk L.V. Methods of digital multiprocessor processing of ensembles of radio signals. - M.: SOLON-PRESS, 2007, p. 403; M.V. Litvin. The property of selective quasi-splitting of the Doppler frequency of complementary signals // Questions of radio electronics, ser. RLT, 2009,
Для достижения при использовании комплементарных полезных сигналов требуемого технического результата необходимо результаты соответствующих межспектральных послекорреляционных компенсаций маскирующего сигнала, входящих в одну группу, суммировать. Это позволит после суммирования получить КФгр комплементарных полезных сигналов, что и будет выходом для соответствующей группы.To achieve the required technical result when using complementary useful signals, the results of the corresponding inter-spectral post-correlation compensations of the masking signal, included in one group, must be summed. This will allow, after summing, to obtain CFG of complementary useful signals, which will be the output for the corresponding group.
Таким образом, сущность способа заключается в том, что подавление маскирующего сигнала осуществляют методом межспектральной послекорреляционной компенсации, для реализации которого в корреляторах используется новый принцип формирования опорных полезных сигналов с одинаковой начальной фазой на различных несущих частотах.Thus, the essence of the method lies in the fact that the suppression of the masking signal is carried out by the method of cross-spectral post-correlation compensation, for the implementation of which the correlators use the new principle of generating reference useful signals with the same initial phase at different carrier frequencies.
Перечень графических материалов, поясняющих изобретение, приведен на фиг.1-12.The list of graphic materials illustrating the invention is shown in figures 1-12.
На фиг.1 представлена структурная схема системы связи, реализующая предлагаемый способ при использовании полезного сигнала, манипулированного по амплитуде и фазе.Figure 1 presents the structural diagram of a communication system that implements the proposed method using a useful signal, manipulated in amplitude and phase.
На фиг.2 представлена структурная схема системы связи, реализующая предлагаемый способ при использовании полезных сигналов, манипуляция фазы которых определяется соответствующими ортогональными либо короткими, либо длинными кодами.Figure 2 presents the structural diagram of a communication system that implements the proposed method using useful signals, phase manipulation of which is determined by the corresponding orthogonal or short or long codes.
На фиг.3 представлена структурная схема системы связи, реализующая предлагаемый способ при использовании полезных сигналов, у которых манипуляция фазы соответствующего сигнала из группы полезных сигналов определяется соответствующим комплементарным кодом из группы кодов.Figure 3 presents a structural diagram of a communication system that implements the proposed method when using useful signals, in which the phase manipulation of the corresponding signal from the group of useful signals is determined by the corresponding complementary code from the group of codes.
На фиг.4 представлены временные эпюры ПС.Figure 4 presents a temporary plot of PS.
На фиг.5 представлены амплитудно-частотные спектры ПС.Figure 5 presents the amplitude-frequency spectra of the PS.
На фиг.6 представлены модули автокорреляционных функций ПС.Figure 6 presents the modules of the autocorrelation functions of the PS.
На фиг.7 представлены временные эпюры аддитивной смеси ПС и МС и их амплитудно-частотные спектры при нулевом смещении частоты.Figure 7 presents the time plots of the additive mixture of PS and MS and their amplitude-frequency spectra at zero frequency offset.
На фиг.8 представлены временные эпюры аддитивной смеси ПС и МС и их амплитудно-частотные спектры при смещении несущей частоты ПС на половину ширины спектра МС.On Fig presents time plots of the additive mixture of PS and MS and their amplitude-frequency spectra when the carrier frequency of the PS is shifted by half the width of the MS spectrum.
На фиг.9 представлены временные эпюры аддитивной смеси ПС и МС и их амплитудно-частотные спектры при смещении несущей частоты ПС на ширину спектра МС.Figure 9 shows the time plots of the additive mixture of PS and MS and their amplitude-frequency spectra when the carrier frequency of the PS is shifted by the width of the MS spectrum.
На фиг.10 представлены временные эпюры аддитивной смеси ПС и МС и их амплитудно-частотные спектры при смещении несущей частоты ПС на полторы ширины спектра МС.Figure 10 presents the time plots of the additive mixture of PS and MS and their amplitude-frequency spectra when the carrier frequency of the PS is shifted by one and a half spectral widths of the MS.
На фиг.11 представлены модули автокорреляционных функций ПС после межспектральной послекорреляционной компенсации МС при смещении несущей частоты ПС на полширины, ширину и полторы ширины спектра МС, соответственно.Figure 11 shows the modules of the autocorrelation functions of the PS after the interspectral post-correlation compensation of the MS when the carrier frequency of the PS is shifted by half the width, width and one and a half widths of the MS spectrum, respectively.
На фиг.12 представлены модули автокорреляционных функций комплементарных ПС без МС и после межспектральной послекорреляционной компенсации МС при смещении несущей частоты ПС на полширины, ширину и полторы ширины спектра МС, соответственно.On Fig presents the modules of the autocorrelation functions of complementary PS without MS and after interspectral post-correlation compensation of the MS when the carrier frequency of the PS is shifted by half the width, width and one and a half widths of the MS spectrum, respectively.
Структурные схемы системы связи для соответствующих пунктов формулы изобретения, которые реализуют предлагаемый способ, приведены на фиг.1, 2, 3, соответственно, и содержат:Structural diagrams of the communication system for the relevant claims that implement the proposed method are shown in figures 1, 2, 3, respectively, and contain:
1пс, 1мс - передатчики полезных и мешающего сигнала с антеннами, соответственно;1ps, 1ms - transmitters of useful and interfering signal with antennas, respectively;
2пс, 2мс - линии (каналы) связи соответствующих сигналов;2ps, 2ms - communication lines (channels) of corresponding signals;
3 - приемная антенна своей радиолинии;3 - a receiving antenna of its radio link;
4 - приемник ПС;4 - receiver PS;
5 - коррелятор приемника ПС;5 - correlator receiver PS;
6 - формирователь опорных сигналов с равными амплитудами и фазами;6 - driver of reference signals with equal amplitudes and phases;
7 - второй коррелятор приемника ПС;7 - the second correlator of the receiver PS;
8 - схема вычитания;8 is a subtraction scheme;
9 - сумматор;9 - adder;
МПК - межспектральная послекорреляционная компенсация маскирующего сигнала, включающая формирование двух опорных сигналов, двух взаимно корреляционных функций и их последующее вычитание.IPC - inter-spectral post-correlation compensation of the masking signal, including the formation of two reference signals, two cross-correlation functions and their subsequent subtraction.
На данных структурных схемах двойной стрелкой обозначены несколько сигналов.In these structural diagrams, a double arrow indicates several signals.
Для пояснения работы системы, разведываемой противником, рассмотрим структурную схему, поясняющую первый пункт формулы предлагаемого способа. Данная структурная схема, приведенная на фиг.1, состоит из передатчиков полезного 1пс и мешающего 1мс сигналов, линий (каналов) связи 2пс, 2мс, приемной антенны 3, приемника ПС 4, коррелятора приемника ПС 5, формирователя опорных сигналов с одинаковыми фазами 6, второго коррелятора приемника ПС 7, схемы вычитания 9.To explain the operation of the system, reconnaissance by the enemy, we consider a block diagram explaining the first paragraph of the formula of the proposed method. This block diagram shown in Fig. 1 consists of transmitters of useful 1ps and interfering 1ms signals, communication lines (channels) 2ps, 2ms, receiving
С помощью передатчиков полезного и мешающего сигналов 1пс и 1мс одновременно излучаются ПС и МС. Несущая частота излучаемого полезного сигнала ωпc0 смещена относительно частоты мешающего ωмс0 на величину ΔΩ, т.е. ПС излучается на частоте (ωмс0 - ΔΩ). В процессе прохождения радиоэфира 2пс и 2мс формируется аддитивная смесь из излученных ПС и МС, которая принимается приемной антенной 3, и далее поступает в приемник ПС 4, а затем на корреляторы приемника ПС 5 и 7. На первые входы первого и второго корреляторов поступает выходной сигнал приемника, представляющий собой аддитивную смесь из излученных ПС и МС, а на вторые входы первого и второго корреляторов поступают опорные сигналы с равными амплитудами и фазами, т.е. с равными комплексными амплитудами, на основной (ωмс0 - ΔΩ) и «зеркальной» (ωмс0-(-ΔΩ)) частотах, соответственно.Using transmitters of useful and interfering signals 1ps and 1ms, PS and MS are simultaneously emitted. The carrier frequency of the emitted useful signal ω pc0 is shifted relative to the frequency of the interfering ω ms0 by ΔΩ , i.e. PS is emitted at a frequency (ω ms0 - ΔΩ ). In the process of passing the air 2ps and 2ms, an additive mixture of emitted PS and MS is formed, which is received by the receiving
Определение как АКФ, так и ВКФ Ф(τ) сигналов значительно упрощается, если воспользоваться аналитическими сигналами [Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. пособ. для вузов. / Под ред. К.А.Самойло. - М.: Радио и связь, 1982, с.112-116; Гоноровский И.С., Демин М.П. Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб.пособ. для вузов. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1994. стр.105-107], которые связаны с корреляционной функцией исходного действительного сигнала Φs(τ) следующим соотношениемThe definition of both ACF and VKF F (τ) signals is greatly simplified if we use analytical signals [Radio engineering circuits and signals: Textbook. benefits for universities. / Ed. K.A. Samoilo. - M .: Radio and communications, 1982, p.112-116; Gonorovsky I.S., Demin M.P. Radio engineering circuits and signals: Textbook. for universities. - 5th ed., Revised. and add. - M .: Radio and communications, 1994. pp. 105-107], which are associated with the correlation function of the original real signal Φ s (τ) by the following relation
Φs(τ)=1/2 Re [Φ(τ)].Φ s (τ) = 1/2 Re [Φ (τ)].
Для создания опорных сигналов с равными амплитудами и фазами, т.е. с равными комплексными огибающими, вначале в формирователе опорных сигналов 6 формируются два гетеродинных сигнала одной частоты ΔΩ, но с противоположными фазамиTo create reference signals with equal amplitudes and phases, i.e. with equal complex envelopes, at first two heterodyne signals of the same frequency ΔΩ, but with opposite phases, are formed in the driver of the reference signals 6
где - амплитуда гетеродинных сигналов.Where - the amplitude of the heterodyne signals.
При последующем преобразовании частоты из исходного полезного сигналаIn a subsequent frequency conversion from the original wanted signal
snc(t)=Sпс(t)exp(jωмс0t)snc (t) = S ps (t) exp (jω ms0 t)
с помощью этих гетеродинных сигналов, формируются два опорных сигнала, соответственно, на суммарной и разностной частотах, у которых начальные фазы равны. В результате этих преобразований частоты опорные сигналы имеют следующий видUsing these heterodyne signals, two reference signals are formed, respectively, at the total and difference frequencies, in which the initial phases are equal. As a result of these frequency conversions, the reference signals are as follows
son1(t)=Snc(t)exp[j(ωмс0-ΔΩ)t]s on1 (t) = S nc (t) exp [j (ω ms0 -ΔΩ) t]
иand
son2(t)=Snc(t)exp[j(ωмс0+ΔΩ)t].s on2 (t) = S nc (t) exp [j (ω ms0 + ΔΩ ) t].
Здесь комплексная огибающая опорных сигналов.Here complex envelope of reference signals.
Поскольку получение двух опорных сигналов на разных несущих частотах осуществляется в результате преобразования частоты исходного полезного сигнала snc(t)=Sпс(t)exp(jωмс0t) с помощью двух гетеродинных сигналов равной амплитуды, то комплексные огибающие опорных сигналов son1(t) и son2 (t) будут равны.Since two reference signals at different carrier frequencies are obtained by converting the frequency of the original useful signal snc (t) = S ps (t) exp (jω ms0 t) using two heterodyne signals of equal amplitude, the complex envelopes of the reference signals son1 (t) and son2 (t) will be equal.
Принятая аддитивная смесь полезного snc(t) (ПС)Adopted additive mixture of useful snc (t) (PS)
ω ω
и маскирующего sмc(t) (MC)and masking sms (t) (MC)
сигналов [snc(t)+sмc(t)] после приемника 4 поступает на первые входы первого 4 и второго корреляторов 7, а на вторые входы - первый son1(t) и второй son2(t) опорные сигналы, соответственно. Опорные сигналы имеют равные амплитуды , начальные фазы и законы фазовой манипуляции θnc(t), но разные несущие частоты (ωмс0-ΔΩ) и (ωмс0+ΔΩ)of signals [snc (t) + sms (t)] after
Сигналы на выходах корреляторов для аналитических сигналов определяются выражениями следующего вида [Гоноровский И. С., Демин М.П. Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. пособ. для вузов. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1994, стр.65-71].The signals at the outputs of the correlators for analytical signals are determined by the expressions of the following type [Gonorovsky I. S., Demin MP Radio engineering circuits and signals: Textbook. benefits for universities. - 5th ed., Revised. and add. - M.: Radio and Communications, 1994, p. 65-71].
Здесь верхний индекс «*» означает комплексно сопряженную величину.Here, the superscript “*” means a complex conjugate.
Как предложено в изобретении, для реализации нового метода МПК необходимо из сигнала на выходе первого коррелятора (5) вычесть сигнал второго(6)As proposed in the invention, to implement the new IPC method, it is necessary to subtract the signal of the second (6) from the signal at the output of the first correlator (5)
после чего должна остаться АКФ полезного сигнала.after which the ACF of the useful signal should remain.
Сигнал на выходе коррелятора в случае обработки одного ПС при отсутствии МС может быть представлен в следующем виде [Гоноровский И.С., Демин М.П. Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. пособ. для вузов. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1994, стр.65-71].The signal at the output of the correlator in the case of processing one PS in the absence of MS can be represented as follows [Gonorovsky IS, Demin MP Radio engineering circuits and signals: Textbook. benefits for universities. - 5th ed., Revised. and add. - M.: Radio and Communications, 1994, p. 65-71].
Максимум сигнала на выходе коррелятора (8) достигается при τ=0, т.е. при отсутствии временного рассогласования между полезным snc(t) и опорным son1(t) сигналами [Радиоэлектронные системы: основы построения и теория: Справочник. Изд. 2-е, перераб. и доп. / Под ред. Я.Д.Ширмана. - М.: Радиотехника, 2007, стр.234., Гоноровский И.С., Демин М.П. Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. пособ. для вузов. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1994, стр.65-71]. Из этого следует, что разность сигналов на выходах корреляторов (7) должна быть равной интегралу (8), значит, все остальные слагаемые в (7) должны быть равными нулю.The maximum signal at the output of correlator (8) is achieved at τ = 0, i.e. in the absence of a temporary mismatch between the useful snc (t) and the reference son1 (t) signals [Radio-electronic systems: the basics of construction and theory: Reference. Ed. 2nd, rev. and add. / Ed. J.D. Shirman. - M .: Radio engineering, 2007, p. 234., Honorovsky I.S., Demin M.P. Radio engineering circuits and signals: Textbook. benefits for universities. - 5th ed., Revised. and add. - M.: Radio and Communications, 1994, p. 65-71]. It follows that the signal difference at the outputs of the correlators (7) must be equal to the integral (8), which means that all other terms in (7) must be equal to zero.
Для пояснения компенсации маскирующего сигнала вначале рассмотрим второе слагаемое интеграла (5)To explain the compensation of the masking signal, we first consider the second term of the integral (5)
Тогда, с учетом (2) и (3), выражение (9) можно записатьThen, taking into account (2) and (3), expression (9) can be written
Выразим комплексно-сопряженную огибающую полезного snc(t) через ее спектральную плотностьWe express the complex conjugate envelope of the useful snc (t) in terms of its spectral density
и подставим в формулу (10)and substitute in the formula (10)
Заменим переменную в последнем интеграле и получимWe replace the variable in the last integral and get
Теперь обратимся ко второму слагаемому интеграла (6)Now we turn to the second term of the integral (6)
Для получения ВКФ Ф22 (τ) маскирующего сигнала и второго опорного сигнала проведем преобразования, аналогичные вычислению ВКФ Ф12(τ), но с учетом зеркального смещения частоты относительно несущей частоты МС. Окончательно можно записатьTo obtain the VKF F 22 (τ) of the masking signal and the second reference signal, we perform transformations similar to the calculation of the VKF F 12 (τ), but taking into account the mirror frequency shift relative to the carrier frequency of the MS. You can finally record
Как было отмечено, разность [Φs12(τ)-Φs22(τ)], определяющая качество межспектральной послекорреляционной компенсации МС, должна быть равной нулю. Между тем, используя выражения (12) и (13), достаточно сложно сделать вывод о равенстве нулю выражения (7). Поэтому нужно преобразовать эти ВКФ.As was noted, the difference [Φ s12 (τ) -Φ s22 (τ)], which determines the quality of the inter-spectral post-correlation compensation of the MS, should be equal to zero. Meanwhile, using expressions (12) and (13), it is rather difficult to conclude that expression (7) is equal to zero. Therefore, you need to convert these VKF.
В работе [Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. пособ. для вузов. / Под ред. К.А.Самойло. - М.: Радио и связь, 1982, стр.114-116; Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. - М.: Радио и связь, 1985, стр.39, (3.1)-(3.3)] показано, что комплексная огибающая фазоманипулированного сигнала может быть представлена в видеIn the work [Radio-technical circuits and signals: Textbook. benefits for universities. / Ed. K.A. Samoilo. - M .: Radio and communications, 1982, pp. 114-116; Varakin L.E. Communication systems with noise-like signals. - M .: Radio and communications, 1985, p. 39, (3.1) - (3.3)] it is shown that the complex envelope of the phase-shift key signal can be represented as
Здесь , θn - модуль и аргумент комплексной огибающей дискреты фазоманипулированного сигнала; N - количество дискрет фазоманипулированного сигнала; τд - длительность дискреты. Для случая бинарных фаз θn=±π можно также ввести последовательность Cn=exp[j θn], элементы которой принимают ±1 в зависимости от значения фазы θn. Тогда ВКФ маскирующего и первого опорного сигналов можно записатьHere , θ n is the modulus and argument of the complex envelope of the discrete of the phase-manipulated signal; N is the number of discrete phase-shifted signal discrete; τ d - the duration of the discrete. For the case of binary phases θ n = ± π, one can also introduce the sequence C n = exp [j θ n ], whose elements take ± 1 depending on the value of the phase θ n . Then, the VKF of the masking and first reference signals can be written
Поскольку межспектральная послекорреляционная компесация МС осуществляется с помощью одновременно присутствующих дискрет опорного и маскирующего сигналов, то можно ограничиться, без потери общности, интервалом времени одной дискреты. ТогдаSince the interspectral post-correlation MS compaction is carried out using simultaneously present discrete reference and masking signals, it is possible to limit, without loss of generality, the time interval of one discrete. Then
Проделывая преобразования, аналогичные выводу соотношения (12), получимPerforming transformations similar to the derivation of relation (12), we obtain
Здесь - амплитудно-частотный спектр МС.Here - the amplitude-frequency spectrum of the MS.
Представим частотный спектр дискреты МС в виде суммы основного Gд мсn0 и боковых лепестков спектра Gд мсnK.We represent the frequency spectrum of the MS discretes in the form of the sum of the main G d msn0 and the side lobes of the spectrum G d msnK .
т.к. они ортогональны. Здесь К - дискретная переменная, определяющая номер бокового лепестка спектраbecause they are orthogonal. Here K is a discrete variable that determines the number of the side lobe of the spectrum
Аналогично гармоническому анализу сигналов модуль лепестков прямоугольной дискреты будет четной функцией, а аргумент θ мсnK - нечетной: , θмсnK=-θмсn-K. При этом следует обратить внимание, θмсnK - кратно (-π), θмсn-K - кратно (+π) [Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. пособ. для вузов. / Под ред. К.А.Самойло. - М.: Радио и связь, 1982, стр.56-57, рис.2.9, рис.2.10; Гоноровский И.С., Демин М.П. Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. пособ. для вузов. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1994. стр.21-35, рис.2.9, рис.2.13].Similar to harmonic signal analysis, the module of the lobes of a rectangular discrete will be an even function, and the argument θ msnK will be odd: , θ msnK = -θ msn-K . It should be noted that θ msnK - multiple (-π), θ msn-K - multiple (+ π) [Radio circuits and signals: Textbook. benefits for universities. / Ed. K.A. Samoilo. - M .: Radio and communications, 1982, p. 56-57, fig. 2.9, fig. 2.10; Gonorovsky I.S., Demin M.P. Radio engineering circuits and signals: Textbook. benefits for universities. - 5th ed., Revised. and add. - M.: Radio and Communications, 1994. pp. 21-35, Fig. 2.9, Fig. 2.13].
Весь этот анализ позволяет для любого К-го лепестка спектра дискреты МС представить ВКФ (15) и (16) в следующем видеAll this analysis allows for any Kth lobe of the spectrum, the MS discretes to represent the VKF (15) and (16) in the following form
Из сравнения выражений (15) и (16) видно, что подынтегральные выражения будут равны между собой, которые обозначимA comparison of expressions (15) and (16) shows that the integrands will be equal to each other, which we denote
Здесь φnmK - фаза RnmK(τ).Here, φ nmK is the phase R nmK (τ) .
Это равенство следует из равенства зеркальных боковых лепестков амплитудного спектра дискреты комплексной огибающей МС, которые умножается на один и тот же спектр дискреты комплексной огибающей ПС. Один и тот же спектр дискреты комплексной огибающей ПС был достигнут благодаря равенству комплексных огибающих опорных сигналов на зеркальных несущих частотах. Вместе с тем, как уже отмечено, фазочастотный спектр дискреты МС будет нечетным.This equality follows from the equality of the mirror side lobes of the amplitude spectrum of the discrete complex envelope of the MS, which is multiplied by the same spectrum of the discrete of the complex envelope of the PS. The same spectrum discrete complex envelope PS was achieved due to the equality of the complex envelopes of the reference signals at the mirror carrier frequencies. At the same time, as already noted, the phase-frequency spectrum of MS discrete will be odd.
Обратимся к корреляционным функциям действительных сигналов, которые будут равныLet us turn to the correlation functions of real signals, which will be equal
Фs12nm-K(τ)=1/2Rе[Ф12nm-K(τ)], Ф22nmK(τ)=1/2 Re [Ф22nm(τ)].Ф s12nm-K (τ) = 1/2 Re [Ф 12nm-K (τ)], Ф 22nmK (τ) = 1/2 Re [Ф 22nm (τ)].
Знаки в выражениях «±» обусловлены рассмотрением четного или нечетного бокового лепестка МС, т.е. четностью или нечетностью К.The signs in the expressions “±” are due to the consideration of the even or odd side lobe of the MS, i.e. parity or oddness K.
В результате этого, при реализации нового метода МПК в процессе вычитания сигнала второго коррелятора из сигнала на выходе первого (7) получим для одной дискреты К-го бокового лепестка МС следующую разность в видеAs a result of this, when implementing the new IPC method in the process of subtracting the signal of the second correlator from the signal at the output of the first (7), we obtain the following difference for one discrete of the Kth side lobe of the MS
которая равна нулю.which is zero.
Аналогичные разности, равные нулю, будут для других боковых лепестков и дискрет МС.Similar differences, equal to zero, will be for other side lobes and discrete MS.
Последний интеграл в выражении (6)Last integral in expression (6)
Это следует из известных времячастотных функций рассогласования Вудворта [Радиоэлектронные системы: основы построения и теория: Справочник. Изд. 2-е, перераб. и доп. / Под ред. Я.Д.Ширмана. - М.: Радиотехника, 2007, стр.269-270].This follows from the well-known time-frequency mismatch functions of Woodworth [Radio-electronic systems: the fundamentals of construction and theory: A Handbook. Ed. 2nd, rev. and add. / Ed. J.D. Shirman. - M .: Radio engineering, 2007, p. 269-270].
Таким образом, после межспектральной послекорреляционной компенсации маскирующего сигнала выделяется АКФ полезного сигнала.Thus, after the cross-spectral post-correlation compensation of the masking signal, the ACF of the useful signal is released.
Для пояснения второго пункта формулы предлагаемого изобретения рассмотрим структурную схему, приведенную на фиг.2. Данная структурная схема состоит из передатчиков мешающего сигнала 1мс и полезных сигналов 1пс, причем манипуляция фазы соответствующих полезных сигналов определяется соответствующими ортогональными либо короткими, либо длинными кодами линий (каналов) связи 2пс, 2мс, приемной антенны 3, приемника ПС 4, а также соответствующими межспектральными послекорреляционными компенсаторами маскирующего сигнала.To clarify the second paragraph of the claims of the present invention, consider the structural diagram shown in figure 2. This block diagram consists of 1ms interfering signal transmitters and 1ps useful signals, moreover, the phase shift of the corresponding useful signals is determined by the corresponding orthogonal or short or long codes of the 2ps, 2ms communication lines (channels), receiving
Принцип работы системы для каждого полезного сигнала, манипуляция фазы которого определяется соответствующим ортогональным либо коротким, либо длинным кодом, аналогичен принципу, рассмотренному выше.The principle of operation of the system for each useful signal, the phase shift of which is determined by the corresponding orthogonal either short or long code, is similar to the principle discussed above.
Выход каждого из межспектральных послекорреляционных компенсаторов маскирующего сигнала, обеспечивающего выделение автокорреляционной функции только соответствующего ортогонального полезного сигнала, поскольку ВКФ ортогональных сигналов равны нулю, будет выходом приемника для соответствующего ортогонального полезного сигнала.The output of each of the cross-spectral post-correlation compensators of the masking signal, which ensures the separation of the autocorrelation function of only the corresponding orthogonal useful signal, since the WKF of the orthogonal signals are zero, will be the receiver output for the corresponding orthogonal useful signal.
Для пояснения третьего пункта формулы предлагаемого изобретения рассмотрим структурную схему, приведенную на фиг.3. Данная структурная схема состоит из передатчиков мешающего сигнала 1мс и полезных сигналов 1пс, причем манипуляция фазы соответствующих полезных сигналов определяется соответствующими комплементарными кодами из группы кодов, линий (каналов) связи 2пс, 2мс, приемной антенны 3, приемника ПС 4, а также соответствующими межспектральными послекорреляционными компенсаторами маскирующего сигнала. Результаты соответствующих межспектральных послекорреляционных компенсаций маскирующего сигнала, входящих в одну группу, суммируются, что формирует автокорреляционную функцию соответствующей группы комплементарных полезных сигналов и является выходом приемника для соответствующей группы полезных сигналов. Принцип работы системы для каждого полезного сигнала, манипуляция фазы которого определяется соответствующими комплементарными кодами из группы кодов, аналогичен принципу, рассмотренному выше.To explain the third paragraph of the claims of the present invention, consider the structural diagram shown in figure 3. This block diagram consists of transmitters of the interfering signal 1ms and 1ps useful signals, and the phase manipulation of the corresponding useful signals is determined by the corresponding complementary codes from the group of codes, 2ps, 2ms communication lines (channels), receiving
Для подтверждения практической возможности получения указанного заявителем технического результата на фиг.4 - фиг.12 представлены результаты математического моделирования заявленного способа.To confirm the practical possibility of obtaining the technical result indicated by the applicant, FIGS. 4 to 12 show the results of mathematical modeling of the claimed method.
В качестве сигналов были выбраны фазоманипулированные двоичными кодами сигналы (ФМС), фазовая структура которых определялась модифицированными матрицами Адамара [Литюк В.И., Литюк Л.В. Методы цифровой многопроцессорной обработки ансамблей радиосигналов. - М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2007, стр.389-407]. В качестве условного обозначения ФМС воспользуемся общепринятым обозначением: плюс (+) и минус (-), когда фаза кода равна нулю и ста восьмидесяти градусам, соответственно. При моделировании, без потери общности, исследовались восьмиэлементные ФМС, из которых составлены ПС и МС [Литюк В.И., Литюк Л.В. Методы цифровой многопроцессорной обработки ансамблей радиосигналов. - М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2007, стр.400]. В качестве ПС были выбраны следующие ФМС, нумерация которых сохранена согласно источнику:S1=[++-+---+]; S6=[-++++-++], а в качестве МС - S7=[-++---+++]; S4=[+++-++-+], ортогональные соответствующим ПС. Временные эпюры ПС показаны на фиг.4, а соответствующие амплитудно-частотные спектры - на фиг.5. Для одновременной передачи по разным частотным каналам двух комплементарных ПС была выбрана расстройка их несущих частот, обратная одной временной дискрете ФМС.As signals, phase-manipulated binary codes (PMS) signals whose phase structure was determined by modified Hadamard matrices [Lituk V.I., Lityuk L.V. Methods of digital multiprocessor processing of ensembles of radio signals. - M.: SOLON-PRESS, 2007, pp. 389-407]. As a conventional designation for the FMS, we will use the generally accepted designation: plus (+) and minus (-), when the phase of the code is zero and one hundred and eighty degrees, respectively. During the simulation, without loss of generality, eight-element FMS were studied, of which PS and MS were composed [Lityuk V.I., Lityuk L.V. Methods of digital multiprocessor processing of ensembles of radio signals. - M.: SOLON-PRESS, 2007, p. 400]. The following FMS were chosen as PS, the numbering of which was preserved according to the source: S1 = [++ - + --- +]; S6 = [- ++++ - ++], and as an MS, S7 = [- ++ --- +++]; S4 = [+++ - ++ - +], orthogonal to the corresponding PS. Temporal diagrams of the PS are shown in Fig. 4, and the corresponding amplitude-frequency spectra are shown in Fig. 5. For the simultaneous transmission of two complementary PSs on different frequency channels, the mismatch of their carrier frequencies was chosen, which is inverse to one time FMS discrete.
Нормированный результат модуля обработки коррелятором соответствующего ПС показан на фиг.6.The normalized result of the processing module by the correlator of the corresponding PS is shown in Fig.6.
Для обеспечения скрытности передаваемой информации необходимо формировать мощные ортогональные МС, обеспечивающие маскировку ПС даже при частотной расстройке, превышающей ширину спектра МС, т.е. в создаваемом внеполосном излучении. Для этого рассмотрен МС, мощность которого на 34 дБ превышает мощность соответствующего ПС. Временные эпюры МС и соответствующие амплитудно-частотные спектры показаны на фиг.6. Временные эпюры аддитивной смеси МС с ПС при смещении несущей частоты ПС на полширины, ширину и полторы ширины спектра МС и соответствующие амплитудно-частотные спектры показаны на фиг.8-10, соответственно. Сравнение временных и спектральных эпюр аддитивной смеси слабого ПС и мощных МС (фиг.8-10) показывает их полное совпадение с временными и спектральными эпюрами одного МС (фиг.7), т.е. ПС на фоне мощных МС не обнаруживаются ни во временной, ни в спектральной областях. На фиг.11 приведены модули автокорреляционных функций ПС после межспектральной послекорреляционной компенсации МС при смещении частоты между МС и ПС на полширины, ширину и полторы ширины спектра МС, соответственно. Сравнение модулей автокорреляционных функций ПС после межспектральной послекорреляционной компенсации МС при смещении несущей частоты ПС на полширины, ширину и полторы ширины спектра МС, соответственно, показывает полное подавление мешающего сигнала. Некоторые отличия автокорреляционных функций ПС после межспектральной послекорреляционной компенсации МС при расстройке, не равной ширине спектра помехи, обусловлены присутствием корреляционных шумов полезных сигналов при их обработке с помощью первого и второго опорных сигналов. Эти корреляционные шумы полезных сигналов можно определить с помощью времячастотных функций рассогласования Вудворта [Радиоэлектронные системы: основы построения и теория: Справочник. Изд. 2-е, перераб. и доп. / Под ред. Я.Д.Ширмана. - М.: Радиотехника, 2007, стр.269-270]. Из времячастотных функций рассогласования Вудворта следует, что при частотной расстройке, равной ширине спектра МС, корреляционные шумы полезных сигналов отсутствуют. Этот эффект можно наблюдать на второй эпюре фиг.11, т.к. АКФ полезного сигнала на фиг.6 полностью совпадает с данным. Однако уже при частотной расстройке, превышающей полторы ширины спектра МС, искажениями автокорреляционных функций ПС можно пренебречь.To ensure the secrecy of the transmitted information, it is necessary to form powerful orthogonal MSs that provide masking of PSs even with a frequency detuning exceeding the MS spectrum width, i.e. in generated out-of-band radiation. To do this, we considered an MS whose power is 34 dB higher than the power of the corresponding PS. The time plots of the MS and the corresponding amplitude-frequency spectra are shown in Fig.6. Temporal plots of the additive mixture of MS with PS with a shift of the carrier frequency of the PS by half-width, width and one and a half widths of the MS spectrum and the corresponding amplitude-frequency spectra are shown in Figs. 8-10, respectively. Comparison of the time and spectral diagrams of the additive mixture of weak PS and powerful MS (Figs. 8-10) shows their complete coincidence with the time and spectral diagrams of one MS (Fig. 7), i.e. PSs against the background of powerful MSs are not detected either in the time or in the spectral regions. Figure 11 shows the modules of the autocorrelation functions of the PS after the interspectral post-correlation compensation of the MS with the frequency offset between the MS and the PS by half-width, width and one and a half widths of the spectrum of the MS, respectively. Comparison of the modules of the autocorrelation functions of the PS after the interspectral post-correlation compensation of the MS when the carrier frequency of the PS is shifted by half the width, width and one and a half widths of the spectrum of the MS, respectively, shows complete suppression of the interfering signal. Some differences in the autocorrelation functions of the PS after the inter-spectral post-correlation compensation of the MS with a detuning that is not equal to the width of the interference spectrum are due to the presence of correlation noises of useful signals when they are processed using the first and second reference signals. These correlation noises of useful signals can be determined using the time-frequency mismatch functions of Woodworth [Radio-electronic systems: the fundamentals of construction and theory: Handbook. Ed. 2nd, rev. and add. / Ed. J.D. Shirman. - M .: Radio engineering, 2007, p. 269-270]. From the time-frequency mismatch functions of Woodworth, it follows that with a frequency detuning equal to the width of the MS spectrum, there are no correlation noises of useful signals. This effect can be observed in the second plot of Fig. 11, because The ACF of the useful signal in Fig. 6 completely coincides with the data. However, even with a frequency detuning exceeding one and a half the width of the MS spectrum, the distortions of the autocorrelation functions of the PS can be neglected.
Следовательно, заявленный способ обеспечивает не только повышение скрытности передачи бинарных полезных сигналов с расширенным спектром посредством модуляции с использованием ортогональных или комплементарных кодов за счет одновременного излучения мощных ортогональных маскирующих сигналов, но и снижает возможности по расшифровке структуры ПС.Therefore, the claimed method provides not only an increase in the secrecy of the transmission of binary useful signals with an extended spectrum through modulation using orthogonal or complementary codes due to the simultaneous emission of powerful orthogonal masking signals, but also reduces the ability to decipher the structure of the PS.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010120945/09A RU2438250C1 (en) | 2010-05-26 | 2010-05-26 | Method of transmitting and receiving signals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010120945/09A RU2438250C1 (en) | 2010-05-26 | 2010-05-26 | Method of transmitting and receiving signals |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2438250C1 true RU2438250C1 (en) | 2011-12-27 |
Family
ID=45782994
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010120945/09A RU2438250C1 (en) | 2010-05-26 | 2010-05-26 | Method of transmitting and receiving signals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2438250C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2546306C1 (en) * | 2014-06-10 | 2015-04-10 | Максим Викторович Шакурский | Secure information transmission method |
RU2546307C1 (en) * | 2014-06-10 | 2015-04-10 | Максим Викторович Шакурский | Information hiding device |
RU2790098C1 (en) * | 2022-06-15 | 2023-02-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" | Method for generating and processing a signal embedded in a masking noise |
-
2010
- 2010-05-26 RU RU2010120945/09A patent/RU2438250C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2546306C1 (en) * | 2014-06-10 | 2015-04-10 | Максим Викторович Шакурский | Secure information transmission method |
RU2546307C1 (en) * | 2014-06-10 | 2015-04-10 | Максим Викторович Шакурский | Information hiding device |
RU2790098C1 (en) * | 2022-06-15 | 2023-02-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" | Method for generating and processing a signal embedded in a masking noise |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4460992A (en) | Orthogonal CDMA system utilizing direct sequence pseudo noise codes | |
US4301530A (en) | Orthogonal spread spectrum time division multiple accessing mobile subscriber access system | |
US4475215A (en) | Pulse interference cancelling system for spread spectrum signals utilizing active coherent detection | |
US4475214A (en) | CW Interference cancelling sytem for spread spectrum signals utilizing active coherent detection | |
Agrawal et al. | An interferer-tolerant CMOS code-domain receiver based on N-path filters | |
US20100283656A1 (en) | Method and system for jamming simultaneously with communication using omni-directional antenna | |
AU715112B2 (en) | Re-orthogonalization of wideband CDMA signals | |
CN105245248B (en) | A kind of method that frequency hopping communications is realized under strong electromagnetic interference environment | |
US10879952B2 (en) | Apparatus and receiver for performing synchronization in analog spread spectrum systems | |
US4549303A (en) | Multichannel time division multiplexed trunk transmission link | |
RU2438250C1 (en) | Method of transmitting and receiving signals | |
CN111294115B (en) | Anti-interception and anti-interference radio frequency communication method based on double optical frequency combs | |
Wang et al. | Optimum design for robustness of frequency hopping system | |
JPH077456A (en) | Component for direct-sequence wide-spectral-signal differential transmitter and corresponding transmitter-receiver | |
Hasjuks et al. | Performance study of chaos-based DSSS and FHSS multi-user communication systems | |
US4270207A (en) | Combined ECCM/diversity tropospheric transmission system | |
Hetling et al. | Optimized perfect reconstruction quadrature mirror filter (PR-QMF) based codes for multi-user communications | |
RU2720215C1 (en) | Method of protecting narrow-band radio communication systems in conditions of complex radioelectronic situation and set of means for realizing said method | |
Berber | Noise‐based spreading in code division multiple access systems for secure communications | |
RU2320084C1 (en) | Data transmission system with multi-access and time division of channels | |
RU2305368C2 (en) | Data transfer system with multi-access and time division of channels | |
JP2000022593A (en) | Spread spectrum transmission and reception system | |
JP2749421B2 (en) | Spread spectrum communication equipment | |
RU2734699C1 (en) | Method of transmitting information using broadband signals | |
RU2713384C1 (en) | Method of transmitting information using broadband signals |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160527 |