RU2446588C2

RU2446588C2 - Radiocommunication method

Info

Publication number: RU2446588C2
Application number: RU2010115141/08A
Authority: RU
Inventors: Юрий Леонтьевич Козирацкий (RU); Юрий Леонтьевич Козирацкий; Александр Юрьевич Козирацкий (RU); Александр Юрьевич Козирацкий; Сергей Сергеевич Кущев (RU); Сергей Сергеевич Кущев; Павел Евгеньевич Кулешов (RU); Павел Евгеньевич Кулешов; Максим Леонидович Паринов (RU); Максим Леонидович Паринов; Юрий Александрович Бондарцов (RU); Юрий Александрович Бондарцов; Александр Иванович Гревцев (RU); Александр Иванович Гревцев
Priority date: 2010-04-15
Filing date: 2010-04-15
Publication date: 2012-03-27
Also published as: RU2010115141A

Abstract

FIELD: information technology.

SUBSTANCE: radiocommunication method is based on emission, along with useful signal, an interfering signal of comb-shaped structure with spectral and energy characteristics similar to spectral and energy characteristics of useful signal, and on receiving side, useful signal filtration against interfering emission.

EFFECT: higher security of narrow-band information signal transmission due to longer time of signal search and detection in searched band by interceptor receiver.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано при разработке систем передачи данных различного назначения.The invention relates to the field of radio communications and can be used in the development of data transmission systems for various purposes.

Наиболее близким по технической сущности является способ радиосвязи (см., например, Жеребцов И.П. Радиотехника. - М.: Связьиздат, 1953, с.15-18) в аналоговом или цифровом виде, основанный на передаче передающим устройством узкополосного информационного сигнала на одной частоте несущего колебания и приеме приемным устройством узкополосного информационного сигнала на этой же частоте несущего колебания (классический способ организации связи). Существенным недостатком способа является возможность быстрого поиска и обнаружения узкополосного информационного сигнала в полосе частот перестройки приемного устройства средства перехвата при соответствующем выборе полосы пропускания и величины порога.The closest in technical essence is the method of radio communication (see, for example, Zherebtsov IP Radio Engineering. - M .: Svyazizdat, 1953, p.15-18) in analog or digital form, based on the transmission of a narrow-band information signal to one frequency of the carrier oscillation and reception by the receiver of a narrow-band information signal at the same frequency of the carrier oscillation (a classical way of organizing communication). A significant disadvantage of this method is the ability to quickly search and detect a narrow-band information signal in the tuning frequency band of the receiving device of the interception means with the appropriate choice of bandwidth and threshold value.

Техническим результатом, на достижение которого направленно предлагаемое изобретение, является повышение скрытности передачи узкополосного информационного сигнала за счет увеличения времени поиска и обнаружения сигнала в просматриваемом диапазоне частот приемным устройством средства перехвата.The technical result, the achievement of which the invention is directed, is to increase the secrecy of the transmission of a narrowband information signal by increasing the search time and detecting the signal in the frequency range being viewed by the receiving device of the interception means.

Технический результат достигается тем, что в известном способе радиосвязи, основанном на передаче передающим устройством узкополосного информационного сигнала на одной частоте несущего колебания, приеме приемным устройством узкополосного информационного сигнала на этой же частоте несущего колебания, дополнительно излучают с узкополосным информационным сигналом помеховый сигнал гребенчатой структуры со спектральными и энергетическими характеристиками элементов гребенки, аналогичными спектральным и энергетическим характеристикам узкополосного информационного сигнала, а на приемной стороне осуществляют фильтрацию полезного сигнала на фоне помехового сигнала гребенчатой структуры.The technical result is achieved by the fact that in the known method of radio communication, based on the transmission of a narrow-band information signal at a single carrier frequency by a transmitter, receiving by a receiver of a narrow-band information signal at the same carrier frequency, an interference signal of a comb structure with spectral is additionally emitted with a narrow-band information signal and energy characteristics of comb elements similar to spectral and energy characteristics am of the narrowband information signal, and on the receiving side, the useful signal is filtered against the background of the interfering signal of the comb structure.

Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно к передающему устройству полезного сигнала применяется передающее устройство помехового сигнала. Т.е. совместно с передачей полезного информационного узкополосного сигнала передается помеховый сигнал гребенчатой структуры в широкой полосе частот (в ожидаемой полосе частот приемного устройства средства перехвата). При этом ширина спектра и энергия элемента гребенки помехового сигнала идентичны этим характеристикам полезного сигнала, что приводит к увеличению времени поиска и обнаружения узкополосного информационного (в дальнейшем - полезного) сигнала приемным устройством средства перехвата в заданной частотной полосе.The essence of the invention lies in the fact that in addition to the transmitting device of the useful signal, a transmitting device of the interfering signal is used. Those. together with the transmission of a useful information narrowband signal, a comb signal of a comb structure is transmitted in a wide frequency band (in the expected frequency band of the receiving device of the interception means). The width of the spectrum and the energy of the comb element of the interfering signal are identical to these characteristics of the useful signal, which leads to an increase in the search time and detection of a narrow-band information (hereinafter - useful) signal by the receiving device of the interception means in a given frequency band.

На фигуре 1 представлены эпюры помеховой гребенки и полезного сигнала на частотной оси, где обозначены Δf_прм - полоса пропускания фильтра приемного устройства полезного сигнала, Δf_сиг. - ширина спектра полезного сигнала, Δf_пом. - спектральная ширина элемента гребенки помехового сигнала. Δf_{прм перехвата} - полоса пропускания фильтра приемного устройства средства перехвата, осуществляющего последовательный просмотр частотного диапазона, f_сиг. - частота несущего колебания полезного сигнала, U_пор. - энергетический порог приемного устройства. Помеховые максимумы аналогичны по спектру полезному сигналу и имеют произвольный период следования максимальных составляющих (гребенчатая апериодическая помеха в широком диапазоне). Приемное устройство полезного сигнала работает с узкой полосой пропускания в приемном тракте, чем достигается вырезание помеховых гребенок и выделение полезного сигнала из сигнально помеховой смеси.The figure 1 presents the plot of the interference comb and the useful signal on the frequency axis, where Δf _prm is indicated - the passband of the filter of the receiver of the useful signal, Δf _sig. - the spectrum width of the useful signal, Δf _pom. - spectral width of the comb element of the interfering signal. Δf _{prm interception} - the passband of the filter of the receiving device of the interception means performing sequential viewing of the frequency range, f _sig. - frequency of the carrier oscillation of the useful signal, U _then. - energy threshold of the receiving device. The interference maxima are similar in spectrum to the useful signal and have an arbitrary period of maximum components (comb aperiodic interference in a wide range). The receiver of the useful signal operates with a narrow passband in the receiving path, thereby achieving the cutting of interfering combs and the selection of the useful signal from the signal-interference mixture.

Как следует из фигуры 1, при последовательной перестройке по частоте приемное устройство средства перехвата может обнаружить сигнал на фоне помех, но при этом приемник такого типа будет на каждом элементе помеховой гребенки тратить время на анализ принятого колебания. Это приведет к увеличению времени поиска и обнаружения полезного сигнала при просмотре сетки частот (Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. - М.: Сов. радио, 1966, с.135-160).As follows from figure 1, when sequentially tuned in frequency, the receiver of the interceptor can detect the signal against the background of interference, but at the same time, a receiver of this type will spend time analyzing the received oscillation on each element of the interference comb. This will lead to an increase in the search and detection of a useful signal when viewing the frequency grid (Tikhonov V.I. Statistical radio engineering. - M.: Sov. Radio, 1966, p.135-160).

Для определения временных затрат на поиск и обнаружение полезного сигнала приемным устройством средства перехвата использована методика оценки времени поэтапного функционирования приемного устройства при последовательном просмотре частотного участка. Пусть диапазон рабочих частот ΔF приемного устройства последовательного обзора будет разбит на N согласованных с полосой пропускания частотных интервалов Δf (см. фигуру 2). Приемное устройство просматривает диапазон рабочих частот со скоростью v. Приемное устройство последовательно просматривает каждый элемент и после просмотра каждого элемента принимается решение о наличии или отсутствии сигнала.To determine the time spent on searching and detecting a useful signal by the receiving device of the interceptor, a technique was used to estimate the time of the phased operation of the receiving device during sequential viewing of the frequency section. Let the operating frequency range ΔF of the sequential review receiver be divided into N frequency intervals Δf matched with the passband (see figure 2). The receiving device scans the range of operating frequencies with speed v. The receiving device sequentially scans each element and after viewing each element, a decision is made about the presence or absence of a signal.

Выражение для определения времени однократного просмотра диапазона рабочих частот T_ob приемного устройства средства перехвата можно записать в виде:The expression for determining the time of a single viewing of the operating frequency range T _{ob the} receiving device of the interception means can be written in the form:

где T_apr - время анализа и принятия решения о наличии помехи в частотном элементе, T_as - время анализа и принятия решения о наличии сигнала в частотном элементе, T₀ - время просмотра пустого частотного элемента.where T _apr is the analysis and decision-making time about the presence of interference in the frequency element, T _as is the analysis and decision-making time about the presence of the signal in the frequency element, T ₀ is the viewing time of the empty frequency element.

Выражение для определения времени анализа и принятия решения о наличии помехи в частотном элементе можно записать в виде:The expression for determining the analysis time and making a decision about the presence of interference in the frequency element can be written as:

где T_resh - время принятия решения о наличии помехи, T_apr - время анализа помехи, P_F - вероятность правильного обнаружения помехи.where T _resh is the decision-making time for interference, T _apr is the interference analysis time, P _F is the probability of correct interference detection.

Аналогично для определения времени анализа и принятия решения о наличии сигнала в частотном элементе и времени просмотра частотного элемента получим:Similarly, to determine the analysis time and decide on the presence of a signal in the frequency element and the viewing time of the frequency element, we obtain:

где P_D - вероятность правильного обнаружения сигнала,

- время анализа пустого элемента.where P _D is the probability of correct signal detection,

- time of analysis of an empty element.

Анализируя выражения (1)-(3) для сигнала с ограниченным временем излучения равновероятно находящегося в полосе частот ΔF=5 МГц, Δf=50 кГц, v=100 МГц/с, при T_as=T_apr=10 с, получим, что на просмотр всего диапазона будет затрачено 13 мин, что не соответствует требованиям к аппаратуре перехвата по оперативным показателям (время передачи данных для средств связи не превышает 1 мин, при просмотре назначенного диапазона частот за время, большее времени передачи сообщения, вероятность обнаружения, распознавания и извлечения информации из передаваемого сообщения уменьшается). При этом для устойчивого приема полезного сигнала достаточно обеспечить требования по избирательности для конкретного диапазона частот, т.е. согласовать приемное устройство с принимаемым сигналом по полосе пропускания и выбрать параметры помеховой гребенки, обеспечивающие требуемое соотношение сигнал/шум на входе приемного устройства.Analyzing expressions (1) - (3) for a signal with a limited radiation time that is equally likely to be in the frequency band ΔF = 5 MHz, Δf = 50 kHz, v = 100 MHz / s, at T _as = T _apr = 10 s, we find that 13 minutes will be spent on viewing the entire range, which does not meet the requirements for interception equipment by operational indicators (data transmission time for communications does not exceed 1 min, when viewing the assigned frequency range for a time longer than the message transmission time, the probability of detection, recognition and extraction information from the transmitted community Ia decreases). Moreover, for stable reception of a useful signal, it is sufficient to provide selectivity requirements for a specific frequency range, i.e. coordinate the receiving device with the received signal in the passband and select the parameters of the interference comb, providing the desired signal to noise ratio at the input of the receiving device.

Способ может быть реализован, например, с помощью устройства, блок-схема которого приведена на фигуре 3.The method can be implemented, for example, using a device, a block diagram of which is shown in figure 3.

Блок-схема содержит блок частотного и временного согласования помехового и полезного сигналов 7, передающее устройство полезного сигнала 1, передающее устройство помехового сигнала 2, содержащее генератор шума 3, N-e число полосовых фильтров 4, широкополосный усилитель ВЧ 5 и антенно-фидерный тракт 6.The block diagram contains a block of frequency and time matching of the interfering and useful signals 7, a transmitting device of a useful signal 1, a transmitting device of an interfering signal 2, containing a noise generator 3, N-e number of band-pass filters 4, a broadband high-frequency amplifier 5 and an antenna-feeder path 6.

Устройство функционирует следующим образом. Передающее устройство помехового сигнала 2 с помощью генератора шума 3, формирующего шумоподобный широкополосный сигнал, N-го числа полосовых фильтров 4, вырезающих из шумоподобного широкополосного сигнала элементы с требуемой шириной спектра формируемой помеховой гребенки, широкополосного усилителя ВЧ 5, усиливающего помеховый сигнал гребенчатой структуры до требуемого уровня, и антенно-фидерного тракта излучает помеховый сигнал с характеристиками элементов, аналогичными полезному сигналу. Передающее устройство полезного сигнала 1 излучает узкополосный информационный сигнал. При этом временное и частотное согласование передающих устройств 1 и 2 обеспечивает блок частотного и временного согласования 7. На приемном конце полезный сигнал выделяется на фоне помех с помощью полосового фильтра с высокими избирательными характеристиками (см., например, Татур Т.А. Основы теории электрических цепей. - М.: Высшая школа, 1980, с.106-113).The device operates as follows. Transmitter of the interfering signal 2 using a noise generator 3, forming a noise-like broadband signal, of the Nth number of band-pass filters 4, cutting out elements from the noise-like broadband signal with the required width of the spectrum of the generated interference comb, a broadband amplifier HF 5, amplifying the interference signal of the comb structure to the desired level, and antenna-feeder path emits an interfering signal with characteristics of elements similar to the useful signal. The transmitting device of the useful signal 1 emits a narrowband information signal. In this case, the time and frequency matching of the transmitting devices 1 and 2 is provided by the frequency and time matching block 7. At the receiving end, the useful signal is distinguished against the background of interference using a band-pass filter with high selective characteristics (see, for example, Tatur T.A. Fundamentals of electrical theory chains. - M.: Higher School, 1980, pp. 106-113).

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить скрытность передачи узкополосного информационного сигнала за счет увеличения времени поиска и обнаружения сигнала в просматриваемом диапазоне частот приемным устройством средства перехвата путем отвлечения его временных ресурсов на анализ элементов гребенки помехового сигнала, идентичных по ширине спектра и энергетике характеристикам полезного сигнала.Thus, the proposed method allows to increase the secrecy of the transmission of a narrow-band information signal by increasing the search time and detecting the signal in the frequency range being viewed by the receiving device of the interception means by diverting its time resources to the analysis of the elements of the interfering signal comb, which are identical in the spectrum width and energy to the characteristics of the useful signal.

Заявленный способ радиосвязи соответствует требованиям новизны, т.к. из имеющихся источников информации не известен способ радиосвязи, основанный на передаче передающим устройством узкополосного информационного сигнала на одной частоте несущего колебания, приеме приемным устройством узкополосного информационного сигнала на этой же частоте несущего колебания, дополнительном излучении с узкополосным информационным сигналом помехового сигнала гребенчатой структуры со спектральными и энергетическими характеристиками элементов гребенки, аналогичными спектральным и энергетическим характеристикам узкополосного информационного сигнала, осуществлении на приемной стороне фильтрации полезного сигнала на фоне помехового сигнала гребенчатой структуры.The claimed method of radio communication meets the requirements of novelty, because from the available sources of information, a radio communication method is not known, based on the transmission of a narrow-band information signal at a single carrier frequency by a transmitting device, reception by a receiving device of a narrow-band information signal at a same carrier frequency, additional radiation with a narrow-band information signal of a comb signal with spectral and energy characteristics of comb elements similar to the spectral and energy characteristics of kopolosnogo information signal at the receiver side implementing the desired signal filtering background noise signal comb.

Предлагаемое техническое решение практически применимо, т.к. для его реализации могут быть использованы типовые радиотехнические узлы и устройства.The proposed technical solution is practically applicable, because for its implementation, typical radio components and devices can be used.

Claims

A radio communication method based on the transmission of a narrowband information signal at a single carrier frequency by a transmitting device, reception of a narrowband information signal at a same carrier frequency by a receiving device, characterized in that a comb signal with spectral and energy characteristics of elements is additionally emitted with a narrowband information signal combs similar to the spectral and energy characteristics of narrowband information with Ignala, and on the receiving side, filtering a narrow-band information signal against the background of an interference signal of a comb structure.