RU2583734C1 - Method of generating noise-immune radio signals - Google Patents
Method of generating noise-immune radio signals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2583734C1 RU2583734C1 RU2015118552/08A RU2015118552A RU2583734C1 RU 2583734 C1 RU2583734 C1 RU 2583734C1 RU 2015118552/08 A RU2015118552/08 A RU 2015118552/08A RU 2015118552 A RU2015118552 A RU 2015118552A RU 2583734 C1 RU2583734 C1 RU 2583734C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radio
- modulation
- signals
- frequency
- increase
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L2201/00—Algorithms used for the adjustment of time-domain equalizers
Landscapes
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для повышения помехоустойчивости радиосигналов (PC) в системах связи.The invention relates to radio engineering and can be used to improve the noise immunity of radio signals (PC) in communication systems.
Известны различные способы формирования помехоустойчивых PC [патенты РФ №2231924, 2205496]. В указанных способах для формирования помехоустойчивых шумоподобных PC используют модуляцию несущего колебания псевдослучайной последовательностью (ПСП).There are various methods of forming noise-resistant PC [RF patents No. 2231924, 2205496]. In these methods, pseudorandom sequence modulation (PSS) of the carrier wave is used to form noise-resistant noise-like PCs.
В известном способе [патент RU 2231924, опубликованный 27.06.2004] формируют помехоустойчивые шумоподобные радиоимпульсы (ШРИ) для передачи бинарных символов информации сложными сигналами. Известное изобретение относится к системам передачи информации и включает минимальную кодочастотную модуляцию несущей частоты путем суммирования модулированных по амплитуде и фазе колебаний квадратурных каналов, модулирующие кодовые последовательности, которых получают перекодировкой кодовой последовательности ШРИ, стробирование полученной суммы видеоимпульсом, равным длительности кодовой последовательности, формирование противоположного сигнала инверсией кода модулирующей кодовой последовательности одного из квадратурных каналов.In the known method [patent RU 2231924, published on June 27, 2004], noise-resistant noise-like radio pulses (SRI) are formed to transmit binary information symbols with complex signals. The known invention relates to information transmission systems and includes minimal code-frequency modulation of the carrier frequency by summing the amplitude and phase modulated quadrature channels, modulating code sequences, which are obtained by transcoding the SRI code sequence, gating the resulting amount with a video pulse equal to the length of the code sequence, generating the opposite signal by inversion code of the modulating code sequence of one of the quadrature Anal.
Недостатком данного способа является сложность его реализации, связанная с необходимостью формирования квадратурных каналов. Кроме того, в указанном способе применяется энергетически неоптимальная сигнально-кодовая конструкция, включающая амплитудно-фазовую модуляцию, что снижает эффект повышения помехоустойчивости.The disadvantage of this method is the complexity of its implementation, associated with the need to form quadrature channels. In addition, the specified method employs an energetically non-optimal signal-code design, including amplitude-phase modulation, which reduces the effect of increasing noise immunity.
В известном способе [патент RU 2205496, опубликованный 27.05.2003] формируется и обрабатывается сложный сигнал в помехозащищенных радиосистемах. Известное изобретение относится к области радиотехники и включает фазовую манипуляцию несущего колебания ПСП и сигналом информации, на приемной стороне - снятие ПСП с последующей демодуляцией в схеме Костаса, причем в качестве несущего колебания используют модифицированный полосовой шум.In the known method [patent RU 2205496, published May 27, 2003] a complex signal is generated and processed in noise-immune radio systems. The known invention relates to the field of radio engineering and includes phase manipulation of the carrier oscillation of the SRP and the information signal, on the receiving side, the removal of the SRP with subsequent demodulation in the Costas scheme, and a modified band noise is used as the carrier oscillation.
Недостаток известного способа заключается в том, что повышение скрытности передаваемого PC достигается за счет снижения помехоустойчивости приемника радиолинии.The disadvantage of this method is that increasing the stealth of the transmitted PC is achieved by reducing the noise immunity of the radio receiver.
Наиболее близким аналогом по технической сущности к заявленному является способ формирования помехоустойчивых сигналов [патент RU 2412551, опубликованный 20.02.2011. Бюл. №5]. В способе-прототипе формируют помехоустойчивые сигналы на основе формирования широкополосного сигнала, для которого используют расширение спектра сигнала методом ПСП, которую модулируют двоичной фазовой манипуляцией. Причем для модуляции ПСП используют биортогональные вейвлет-функции (БВФ), при этом "0" и "1" модулируют противоположными БВФ.The closest analogue in technical essence to the claimed is a method of generating noise-resistant signals [patent RU 2412551, published on 02.20.2011. Bull. No. 5]. In the prototype method, noise-resistant signals are generated based on the formation of a broadband signal, for which they use the expansion of the signal spectrum by the SRP method, which is modulated by binary phase shift keying. Moreover, biorthogonal wavelet functions (BVF) are used to modulate the PSP, while “0” and “1” are modulated by opposite BVF.
Недостатком прототипа является относительно низкая помехоустойчивость, обусловленная недостаточным увеличением ширины спектра (занимаемой полосы частот) PC модулированного БВФ.The disadvantage of the prototype is the relatively low noise immunity due to the insufficient increase in the width of the spectrum (occupied frequency band) of the PC modulated BCF.
Техническим результатом заявленного способа является повышение помехоустойчивости радиосигналов за счет увеличения ширины спектра (занимаемой ими полосы частот).The technical result of the claimed method is to increase the noise immunity of radio signals by increasing the width of the spectrum (occupied by them frequency band).
Это достигается тем, что способ формирования помехоустойчивых радиосигналов, основанный на формировании широкополосного сигнала, для которого используют расширение спектра методом псевдослучайной последовательности, которую модулируют биортогональными вейвлет-функциями, отличается тем, что для модуляции логических элементов псевдослучайной последовательности используют радиоимпульсы, которые получают в результате перемножения биортогональных вейвлет-функций и сигналов с линейной частотной модуляцией, у которых для модуляции логического элемента «1» и логического элемента «0» псевдослучайной последовательности задают различную скорость увеличения частоты, причем скорость увеличения частоты в сигнале с линейной частотной модуляцией задают произвольной, но таким образом, чтобы ее значение для модуляции логического элемента «1» отличалось не менее чем в два раза по отношению к логическому элементу «0», а в качестве биортогональных вейвлет-функций используют функции второй производной от функции Гаусса.This is achieved by the fact that the method of generating noise-tolerant radio signals based on the formation of a broadband signal, which uses the expansion of the spectrum by the pseudo-random sequence method, which is modulated by biorthogonal wavelet functions, is characterized in that for the modulation of the logical elements of the pseudo-random sequence, radio pulses are used, which are obtained as a result of multiplication biorthogonal wavelet functions and signals with linear frequency modulation, for which l the logical element “1” and the logical element “0” of the pseudo-random sequence specify a different rate of increase in frequency, and the rate of increase in frequency in a signal with linear frequency modulation is set arbitrarily, but so that its value for modulation of the logical element “1” is not less than twice with respect to the logic element “0”, and as the biorthogonal wavelet functions, the functions of the second derivative of the Gaussian function are used.
Благодаря новой совокупности существенных признаков в заявляемом способе, заключающихся в использовании вместо БВФ радиоимпульсов, представляющих результат перемножения БВФ и сигналов ЛЧМ с различным значением скорости изменения частоты, обеспечивается увеличение ширины спектра результирующего PC.Thanks to the new set of essential features in the present method, which consist of using radio pulses instead of the BVF, representing the result of multiplying the BVF and the LFM signals with different values of the rate of change of frequency, the spectrum width of the resulting PC is increased.
Заявленный способ поясняется чертежами, на которых показано:The claimed method is illustrated by drawings, which show:
фиг. 1 - числовая бинарная ПСП 000100110101111, сформированная с помощью генератора случайных чисел;FIG. 1 -
фиг. 2 - временное представление прямой формы БВФ, представляющей вторую производную от функции Гаусса;FIG. 2 is a temporary representation of the direct form of the BVF, representing the second derivative of the Gauss function;
фиг. 3 - временное представление обратной формы БВФ, представляющей вторую производную от функции Гаусса;FIG. 3 is a temporary representation of the inverse form of the BVF, representing the second derivative of the Gauss function;
фиг. 4 - временное представление сигнала с ЛЧМ для модуляции логической «1»;FIG. 4 - temporary representation of the signal with the chirp for modulating the logical "1";
фиг. 5 - временное представление сигнала с ЛЧМ для модуляции логического «0» (скорость возрастания частоты в сигнале с ЛЧМ увеличена в два раза по отношению к скорости возрастания частоты, используемой в сигнале с ЛЧМ, предназначенном для модуляции логической «1»);FIG. 5 is a temporal representation of the signal with the LFM for modulating the logical “0” (the rate of increase in the frequency of the signal with the LFM is doubled in relation to the rate of increase of the frequency used in the signal with the LFM intended for modulating the logical “1”);
фиг. 6 - временное представление радиоимпульса, построенного на основе перемножения БВФ, представляющей вторую производную от функции Гаусса, и сигнала с ЛЧМ для модуляции логической «1»;FIG. 6 is a temporal representation of a radio pulse constructed on the basis of multiplication of the BVF, representing the second derivative of the Gaussian function, and a signal with an LFM for modulating the logical “1”;
фиг. 7 - временное представление радиоимпульса, построенного на основе перемножения БВФ, представляющей вторую производную от функции Гаусса, и сигнала с ЛЧМ для модуляции логического «0»;FIG. 7 is a temporary representation of a radio pulse constructed on the basis of the multiplication of the BVF, representing the second derivative of the Gaussian function, and the signal with the LFM to modulate the logical "0";
фиг. 8 - элемент PC, сформированный путем модулирования числовой бинарной ПСП, представленной на фиг.1, радиоимпульсами, сформированными на основе перемножения БВФ и сигналов с ЛЧМ с различной скоростью увеличения частоты для модуляции логических «1» и «0» ПСП;FIG. 8 - PC element, formed by modulating the numerical binary SRP shown in Fig. 1, by radio pulses generated on the basis of multiplying the BVF and the LFM signals with different frequency increase rates to modulate the logical “1” and “0” SRP;
фиг. 9 - элемент PC, сформированный путем модулирования числовой бинарной ПСП, представленной на фиг. 1, сигналами на основе прямой формы БВФ для «1» и обратной формы БВФ для «0»;FIG. 9 is a PC element formed by modulating the numerical binary SRP shown in FIG. 1, by signals based on the direct form of the BVF for “1” and the inverse form of the BVF for “0”;
фиг. 10 - модуль спектра PC, сформированного путем модулирования числовой бинарной ПСП, представленной на фиг. 1, радиоимпульсами, сформированными на основе перемножения БВФ и сигналов с ЛЧМ с различной скоростью увеличения частоты для модуляции логических «1» и «0» ПСП;FIG. 10 is a modulus of the spectrum of a PC formed by modulating the numerical binary SRP shown in FIG. 1, by radio pulses formed on the basis of multiplication of BVF and signals with LFM with different speed of frequency increase for modulating logical “1” and “0” SRP;
фиг. 11 - модуль спектра PC, сформированного путем модулирования числовой бинарной ПСП, представленной на фиг.1, сигналами на основе прямой формы БВФ для «1» и инверсной формы БВФ для «0».FIG. 11 is a module of a PC spectrum formed by modulating the numerical binary SRP shown in FIG. 1 with signals based on the direct waveform of the BVF for “1” and the inverse form of the BVF for “0”.
Реализация заявленного способа объясняется следующим образом.The implementation of the claimed method is explained as follows.
1. Предварительно задают числовую бинарную ПСП.1. Pre-set the numerical binary SRP.
Числовая бинарная ПСП может задаваться, например, с помощью генератора случайных сигналов. Генераторы случайных сигналов известны и описаны, например, в патенте РФ №2168260 от 27.05.2001. Количество элементов в ПСП должно быть не менее двух.A numerical binary SRP can be set, for example, using a random signal generator. Random signal generators are known and described, for example, in RF patent No. 2168260 dated 05/27/2001. The number of elements in the memory bandwidth should be at least two.
В качестве примера на фиг. 1 показана числовая бинарная ПСП 000100110101111, сформированная с помощью генератора случайных чисел.As an example in FIG. 1 shows a
2. Формируют радиоимпульсы в результате перемножения БВФ и сигналов с ЛЧМ для модулирования логических «1» и «0» ПСП.2. Generate radio pulses as a result of multiplying the BVF and signals with the LFM to modulate the logical "1" and "0" of the SRP.
В качестве БВФ используют прямую или обратную (инверсную) формы функции (см. фиг. 2 и фиг. 3), которая представляет вторую производную от функции Гаусса.As the BVF, use the direct or reverse (inverse) form of the function (see Fig. 2 and Fig. 3), which represents the second derivative of the Gaussian function.
Функция второй производной от функции Гаусса известна. Принцип ее формирования описан, см. Н.М. Асафьев. Вейвлет-анализ: основы теории и примеры применения // Успехи физических наук, т. 166, №11, 1996 г., с. 1152 и патент RU 2412551, опубликованный 20.02.2011 г. Бюл. №5.The function of the second derivative of the Gauss function is known. The principle of its formation is described, see N.M. Asafiev. Wavelet Analysis: Fundamentals of the Theory and Application Examples // Uspekhi Fizicheskikh Nauk, vol. 166, No. 11, 1996, p. 1152 and patent RU 2412551, published on 02.20.2011, Bull. No. 5.
Сигналы ЛЧМ (см. фиг. 4 и 5) известны и описаны, например, см. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. Учебник для вузов. Изд. 2-е, переработанное и дополненное. М.: «Советское радио», 1971 г., стр. 136-137.LFM signals (see Figs. 4 and 5) are known and described, for example, see IS Gonorovsky. Radio circuits and signals. Textbook for high schools. Ed. 2nd, revised and supplemented. M .: "Soviet Radio", 1971, pp. 136-137.
При перемножении выбирают БВФ и сигналы с ЛЧМ таким образом, чтобы число временных отсчетов у БВФ и у сигналов с ЛЧМ было одинаковым.When multiplying, select the BCF and the signals with the LFM so that the number of time samples for the BCF and the signals with the LFM is the same.
При этом сама процедура перемножения заключается в последовательном перемножении соответствующих временных отсчетов БВФ и сигналов с ЛЧМ.In this case, the multiplication procedure itself consists in sequentially multiplying the corresponding time samples of the BCF and the signals from the LFM.
На фиг. 6 показан радиоимпульс, сформированный в результате перемножения БВФ и сигнала с ЛЧМ для модуляции логической «1». На фиг. 7 показан радиоимпульс, сформированный в результате перемножения БВФ и сигнала с ЛЧМ для модуляции логического «0».In FIG. 6 shows a radio pulse generated as a result of multiplication of the BVF and the signal with the LFM to modulate the logical “1”. In FIG. 7 shows a radio pulse generated as a result of multiplying the BVF and the signal with the LFM to modulate a logical “0”.
При формировании радиоимпульсов в равной мере может использоваться как прямая, так и обратная (инверсная) форма БВФ.In the formation of radio pulses, both direct and reverse (inverse) form of BVF can be used equally.
3. Модулируют элемент PC.3. Modulate the PC element.
Модуляция заключается в формировании последовательности радиоимпульсов в соответствии с логическими элементами ПСП. Вместо логических элементов «1» и «0» подставляют соответствующие радиоимпульсы с различной скоростью возрастания частоты. Процесс модуляции ПСП известен, см. патент RU 2412551 С2, опубликованный 20.02.2011. Бюл. №5.Modulation consists in the formation of a sequence of radio pulses in accordance with the logical elements of the SRP. Instead of logic elements “1” and “0”, substitute the corresponding radio pulses with different frequencies of increasing frequency. The modulation process of the SRP is known, see patent RU 2412551 C2, published on 02.20.2011. Bull. No. 5.
Для примера на фиг. 8 показан элемент PC, модулированный последовательностью радиоимпульсов, в соответствии с ПСП, представленной на фиг. 1.For the example of FIG. 8 shows a PC element modulated by a sequence of radio pulses in accordance with the SRP shown in FIG. one.
При модуляции элемента PC не принципиально, у какого из радиоимпульсов, предназначенных для модуляции логических «0» или «1», скорость увеличения частоты больше. Важным моментом является различие в значениях скорости увеличения частоты в сигналах с ЛЧМ.When modulating a PC element, it doesn’t matter which of the radio pulses designed to modulate logical “0” or “1” has a higher frequency increase rate. An important point is the difference in the values of the rate of increase in frequency in the signals with the LFM.
Использование сформированных радиоимпульсов для модулирования логических элементов ПСП приводит к увеличению занимаемой PC полосы частот, т.е. к расширению спектра.The use of generated radio pulses to modulate the logical elements of the memory bandwidth leads to an increase in the occupied bandwidth of the PC, i.e. to expand the spectrum.
В качестве примера на фиг. 9 показан элемент PC, сформированный в соответствии со значением ПСП (см. фиг. 1) согласно способу-прототипу.As an example in FIG. 9 shows a PC element formed in accordance with the SRP value (see FIG. 1) according to the prototype method.
На фиг. 10 показан спектр, сформированный на основе заявляемого способа (для элемента PC на фиг. 8), а на фиг. 11 - спектр, сформированный на основе способа-прототипа (для элемента PC на фиг. 9).In FIG. 10 shows a spectrum formed on the basis of the proposed method (for the PC element in FIG. 8), and in FIG. 11 is a spectrum formed on the basis of the prototype method (for the PC element in Fig. 9).
Анализ полученных спектров показал увеличение ширины занимаемой полосы частот для PC, сформированного согласно заявляемому способу (см. фиг. 10 и фиг. 11). Причем чем больше различие в скорости увеличения частоты сигналов с ЛЧМ, тем сильнее расширение спектра результирующего PC.Analysis of the obtained spectra showed an increase in the occupied bandwidth for the PC formed according to the claimed method (see Fig. 10 and Fig. 11). Moreover, the greater the difference in the rate of increase in the frequency of signals with LFM, the greater the expansion of the spectrum of the resulting PC.
Таким образом, благодаря новой совокупности существенных признаков в заявляемом способе обеспечивается увеличение ширины спектра для сформированного PC за счет использования для модуляции элементов последовательности ПСП радиоимпульсов с различной скоростью возрастания частоты.Thus, thanks to a new set of essential features, the claimed method provides an increase in the width of the spectrum for the formed PC due to the use of radio pulses with different rates of increasing frequency for modulating elements of the PSP sequence.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015118552/08A RU2583734C1 (en) | 2015-05-18 | 2015-05-18 | Method of generating noise-immune radio signals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015118552/08A RU2583734C1 (en) | 2015-05-18 | 2015-05-18 | Method of generating noise-immune radio signals |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2583734C1 true RU2583734C1 (en) | 2016-05-10 |
Family
ID=55960151
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015118552/08A RU2583734C1 (en) | 2015-05-18 | 2015-05-18 | Method of generating noise-immune radio signals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2583734C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6421464B1 (en) * | 1998-12-16 | 2002-07-16 | Fastvdo Llc | Fast lapped image transforms using lifting steps |
RU2246132C2 (en) * | 2003-01-09 | 2005-02-10 | Военно-морской институт радиоэлектроники | Method and device for fast computing of discontinuous wavelet-conversion of signal with random discretization step of scale coefficients |
RU2282209C1 (en) * | 2004-12-07 | 2006-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова | Method and device for detection of complex wideband frequency-modulated signal with filtration within scale-time area |
RU2412551C2 (en) * | 2009-02-19 | 2011-02-20 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Generation method of robust signals |
RU121616U1 (en) * | 2011-04-28 | 2012-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | DEVICE FOR DETERMINING A FREQUENCY-TIME SPECTRUM BASED ON A WAVELET TRANSFORM |
-
2015
- 2015-05-18 RU RU2015118552/08A patent/RU2583734C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6421464B1 (en) * | 1998-12-16 | 2002-07-16 | Fastvdo Llc | Fast lapped image transforms using lifting steps |
RU2246132C2 (en) * | 2003-01-09 | 2005-02-10 | Военно-морской институт радиоэлектроники | Method and device for fast computing of discontinuous wavelet-conversion of signal with random discretization step of scale coefficients |
RU2282209C1 (en) * | 2004-12-07 | 2006-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова | Method and device for detection of complex wideband frequency-modulated signal with filtration within scale-time area |
RU2412551C2 (en) * | 2009-02-19 | 2011-02-20 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Generation method of robust signals |
RU121616U1 (en) * | 2011-04-28 | 2012-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | DEVICE FOR DETERMINING A FREQUENCY-TIME SPECTRUM BASED ON A WAVELET TRANSFORM |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ren et al. | A chaotic spread spectrum system for underwater acoustic communication | |
JP4271039B2 (en) | Ultra-wideband impulse generation and modulation circuit | |
Tian et al. | On radar and communication integrated system using OFDM signal | |
RU2412551C2 (en) | Generation method of robust signals | |
CN108627809A (en) | One kind being based on FPGA real-time radar signal generating means and modulator approach | |
US20180227154A1 (en) | Method and Device for Phase Modulation of a Carrier Wave and Application to the Detection of Multi-Level Phase-Encoded Digital Signals | |
JP4635822B2 (en) | Modulation circuit and transmitter, receiver and communication system using the same | |
KR102277047B1 (en) | A kind of superposition multiplexing modulation method, apparatus and system | |
Qiao et al. | A new architecture of UWB radar utilizing microwave chaotic signals and chaos synchronization | |
Prabhu et al. | Implementation of direct sequence spread spectrum communication system using FPGA | |
RU2279183C2 (en) | Method for transferring information in communication system with broadband signals | |
KR100815584B1 (en) | Apparatus and method for generation of noise signal | |
RU2648291C1 (en) | Method for forming signal with pseudorandom tuning of working frequency tuning | |
RU2613923C1 (en) | Method for forming interference resistance signals | |
RU2583734C1 (en) | Method of generating noise-immune radio signals | |
RU2231924C1 (en) | Method for shaping noise-like radio pulses for transmitting binary data characters by composite signals | |
Hague | Transmit waveform design using multi-tone sinusoidal frequency modulation | |
RU2578677C1 (en) | Method for formation of noiseimmune radio signals | |
RU2550358C1 (en) | Method of formation of noiseimmune radio signals | |
RU2580821C1 (en) | Method of generating noise-immune radio signals | |
RU2631899C2 (en) | Device for formation of phasomapulated signal with smooth change of phase between elementary pulses | |
JP6201351B2 (en) | Interference signal generating apparatus and interference signal generating method | |
RU2579759C1 (en) | Method of forming noise-immune wideband signals | |
CN108400865B (en) | Chaotic encryption method based on DCSK | |
CN113030882A (en) | Construction method of carrier-free ultra-wideband transmitting signal waveform library |