RU2683187C1 - Способ определения оптимальной части полосы частот, поражаемой преднамеренной помехой, в системах связи с широкополосными сигналами - Google Patents

Способ определения оптимальной части полосы частот, поражаемой преднамеренной помехой, в системах связи с широкополосными сигналами Download PDF

Info

Publication number
RU2683187C1
RU2683187C1 RU2018114598A RU2018114598A RU2683187C1 RU 2683187 C1 RU2683187 C1 RU 2683187C1 RU 2018114598 A RU2018114598 A RU 2018114598A RU 2018114598 A RU2018114598 A RU 2018114598A RU 2683187 C1 RU2683187 C1 RU 2683187C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency band
interference
optimal
noise
communication systems
Prior art date
Application number
RU2018114598A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Викторович Макарычев
Сергей Борисович Жиронкин
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия воздушно-космической обороны имени Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия воздушно-космической обороны имени Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия воздушно-космической обороны имени Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2018114598A priority Critical patent/RU2683187C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2683187C1 publication Critical patent/RU2683187C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06—Receivers
    • H04B1/10—Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/62—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission for providing a predistortion of the signal in the transmitter and corresponding correction in the receiver, e.g. for improving the signal/noise ratio

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Noise Elimination (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано в телекоммуникационных радиоэлектронных системах с широкополосными сигналами. Технический результат - повышение точности оценки части полосы частот, поражаемой импульсной помехой, в условиях совместного действия импульсной и непрерывной помех. Для получения оптимального значения поражаемой части полосы частот с учетом действия непрерывной помехи значение части оптимальной полосы частот умножают на корректирующий коэффициент, позволяющий учесть оба вида помех. 1 ил., 1 табл.

Description

Предполагаемое изобретение относится к области радиосвязи и может найти применение в телекоммуникационных радиоэлектронных системах с широкополосными сигналами.
В системах передачи дискретных сообщений предпочтительным показателем помехоустойчивости системы является средняя вероятность ошибки на бит информации. Поэтому предположим, что стратегия постановщика помех противника базируется на реализации такого распределения помехи по полосе частот F, занимаемой спектром сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ), которое при фиксированной средней мощности помехи обеспечивает максимум вероятности ошибки. При этом наиболее эффективным признается такое распределение, когда помеха поражает только часть общей полосы частот [Волков Л.Н., Немировский М.С., Шинаков Ю.С. Системы цифровой радиосвязи: базовые методы и характеристики: учеб. пособие. - М: Эко-Трендз, 2005. С. 229-230].
Известен способ оценки части полосы частот, пораженной преднамеренной помехой, в системах радиосвязи (СРС) с ППРЧ и частотной модуляцией [Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты / В.И. Борисов, В.М. Зинчук, А.Е. Лимарев и др. - М.: Радио и связь, 2000. С. 73-74, формула (2.38)]. Способ обеспечивает выявление наихудшей для СРС (оптимальной для противника) помехи, имеющей прерывистый (импульсный) характер, при которой вероятность ошибки на бит максимальна. К недостаткам способа следует отнести отсутствие учета возможного действия на СРС не только импульсной помехи, но и непрерывной помехи (в частности, внутреннего шума приемной аппаратуры), поскольку действием последней просто пренебрегают. Кроме того, рассмотренный способ не позволяет реализовать энергетический подход к оценке помехоустойчивости систем связи, получивший широкое распространение и предполагающий определение отношения сигнал/помеха, требуемого для обеспечения заданной вероятности ошибки.
Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к заявляемому способу является способ оценки части полосы частот, пораженной преднамеренной помехой, при некогерентном приеме сигналов с относительной фазовой модуляцией (ОФМ) и ППРЧ [Биленко А.П., Волков Л.Н. Сравнение помехозащищенности радиолиний с широкополосными сигналами // Радиотехника. - 1986. - №4. - С. 19, формулы (4), (5); Волков Л.Н., Немировский М.С., Шинаков Ю.С. Системы цифровой радиосвязи: базовые методы и характеристики: учеб. пособие. - М.: Эко-Трендз, 2005. С. 229-230], который и выбран в качестве прототипа. При этом способе оптимальное значение части
Figure 00000001
поражаемой преднамеренной помехой полосы частот, максимизирующее вероятность ошибки на бит, рассчитывают как отношение спектральной плотности помехи (Nп) к энергии принимаемого сигнала (Еб), приходящейся на один бит
Figure 00000002
а максимальное значение вероятности ошибки на бит
Figure 00000003
где е - основание натурального логарифма (е ≈ 2,718).
К недостаткам прототипа, как и ранее рассмотренного способа, следует отнести отсутствие учета возможного одновременного действия как импульсной, так и непрерывной помех, а также невозможность реализации энергетического подхода к оценке помехоустойчивости системы в этих условиях.
На каналы систем радиосвязи с расширением спектра возможно одновременное воздействие помехи (шума), имеющей непрерывный характер, и помехи, имеющей прерывистый (импульсный) характер. Для систем радиосвязи с расширением спектра методом ППРЧ импульсный характер имеет помеха в части полосы частот, занимаемой спектром сигналов. Поэтому целью предполагаемого изобретения является определение оптимального значения части поражаемой импульсной помехой полосы частот в условиях ее действия вместе с непрерывной помехой (шумом), которое обеспечивает максимальное отношение сигнал/помеха при заданной вероятности ошибки.
Известно, что при помехе в виде суммы белого гауссовского шума и преднамеренной помехи, поражающей только часть всей рабочей полосы частот, вероятность ошибки на бит при некогерентном приеме сигналов с относительной фазовой модуляцией описывается выражением [Волков Л.Н., Немировский М.С., Шинаков Ю.С. Системы цифровой радиосвязи: базовые методы и характеристики: учеб. пособие. - М.: Эко-Трендз, 2005. С. 229, формула (7.27)]
Figure 00000004
где ρ - часть всей рабочей полосы частот, пораженная прерывистой (импульсной) помехой (0≤ρ≤1);
Еб - энергия принимаемого сигнала, приходящаяся на один бит;
J - мощность импульсной помехи;
F - полоса частот, занимаемая спектром сигналов с ППРЧ;
N0 - спектральная плотность непрерывной помехи (шума).
Для упрощения дальнейших преобразований введем обозначения
Figure 00000005
с учетом которых выражение (3) принимает вид
Figure 00000006
В прототипе действие непрерывной помехи типа белого гауссовского шума не учитывается (N0 → 0, α0 → ∞) и формула (5) принимает вид
Figure 00000007
Для возможной реализации в прототипе энергетического подхода, предполагающего максимизацию отношения сигнал/импульсная помеха (αп → max) при заданной вероятности ошибки Рош б=Рош зад, выразим αп через ρ из соотношения (6)
Figure 00000008
В соответствии с правилом отыскания экстремума функции (7) продифференцируем ее по ρ и приравняем производную нулю. Тогда получим
Figure 00000009
откуда следует
Figure 00000010
Figure 00000011
и окончательно
Figure 00000012
Подставив (8) в (7), получим значение максимального отношения сигнал/импульсная помеха
Figure 00000013
Таким образом, в дальнейшем будем полагать, что при энергетическом подходе прототип обеспечивает определение оптимального значения части поражаемой импульсной помехой полосы частот и максимального отношения сигнал/импульсная помеха по формулам (8), (9), которые не учитывают действия непрерывной помехи совместно с импульсной.
Для такого учета применим проделанные выше процедуры к общему выражению (5), включающему в себя действие как той, так и другой помех.
Разрешая (5) относительно αп, получим
Figure 00000014
Прологарифмируем обе части выражения (10)
Figure 00000015
откуда следует
Figure 00000016
Введем обозначение
Figure 00000017
с учетом которого выражение (11) принимает вид
Figure 00000018
Для отыскания значения ρ, максимизирующего αп, найдем частную производную от (11) по параметру ρ и приравняем ее нулю
Figure 00000019
Из (12) получим
Figure 00000020
После подстановки (15) в (14), вынесения за скобки общего множителя и проведения элементарных преобразований окончательно получим
Figure 00000021
откуда следует
Figure 00000022
Для удобства дальнейших преобразований введем дополнительную переменную
Figure 00000023
следствием которой является
Figure 00000024
Подставив (17), (18) в (16) и опуская зависимость переменных от ρ, получим
Figure 00000025
или, умножая обе части уравнения на α0,
Figure 00000026
Поскольку уравнение (19) в явном виде не решается, удобно представить его как условие равенства двух функций
Figure 00000027
где левая часть представляет собой параболу
Figure 00000028
с вершиной, смещенной в точку с координатами
Figure 00000029
Figure 00000030
а правая часть - показательную функцию (экспоненту)
Figure 00000031
смещенную по оси х в точку х0=-α0.
С учетом сказанного, равенство (20) принимает вид
y1 (x)=y2 (x)
или
Figure 00000032
Абсцисса точки пересечения графиков этих функций дает оптимальное значение хопт переменной х. Тогда из соотношения (12) с учетом (18) получим выражение для оптимальной части полосы частот, поражаемой импульсной помехой
Figure 00000033
При этом максимальное отношение сигнал/импульсная помеха в соответствии с(13)и(17) рассчитывается по формуле
Figure 00000034
Сравнение (21) и (8) показывает, что
Figure 00000035
можно получить умножением
Figure 00000036
на корректирующий коэффициент k (α0, хопт), то есть
Figure 00000037
где
Figure 00000038
Следовательно, отличие предлагаемого способа от прототипа заключается в том, что для получения оптимального значения поражаемой импульсной помехой части полосы частот с учетом дополнительного действия на СРС непрерывной помехи рассчитываемое прототипом значение умножается на корректирующий коэффициент k (α0, хопт), что обеспечивает максимальное отношение сигнал/импульсная помеха при заданной вероятности ошибки.
Данный признак обладает существенными отличиями, т.к. в известных способах не обнаружен.
В качестве примера в таблице 1 представлены результаты графического отыскания переменной хопт с помощью пакета прикладных программ MATLAB для сильной (2 ≤ α0 < 10) и слабой (α0 ≥ 10) непрерывной помехи при заданной вероятности ошибки Рош зад=10-2
Figure 00000039
Покажем на конкретном примере, что оптимальные значения поражаемой импульсной помехой полосы частот при отсутствии учета непрерывной помехи
Figure 00000040
и при учете совместного действия двух видов помех
Figure 00000041
существенно отличаются.
Для заданной выше вероятности ошибки Рош зад=10-2 и α0 = 4 получим:
а) при способе-прототипе в соответствии с (8)
Figure 00000042
б) при предлагаемом способе в соответствии с таблицей 1 и (21)
Figure 00000043
Таким образом, учет того, что в действующей на входе приемника смеси двух помех есть не только импульсная помеха, но и достаточно сильная непрерывная, позволяет снизить величину поражаемой импульсной помехой полосы частот в
Figure 00000044
раза по сравнению с прототипом.
Реализация предлагаемого способа возможна с помощью алгоритма, блок-схема которого приведена на фиг.
В блоке 1 производится ввод необходимых исходных данных: Еб, Рош зад, N0.
В блоке 2 рассчитывается оптимальное значение
Figure 00000045
поражаемой импульсной помехой части полосы частот, реализуемое прототипом, по формуле (8).
В блоке 3 рассчитывается значение параметра α0 по формуле (4).
В блоке 4 строятся графики функций
Figure 00000046
и
Figure 00000047
при фиксированном значении α0 в зависимости от значений вспомогательной переменной х.
В блоке 5 ищется оптимальное значение хопт вспомогательной переменной х как абсцисса точки пересечения графиков функций у1 (х) и y2 (x).
В блоке 6 производится расчет корректирующего коэффициента k (α0, хопт) по формуле (24).
В блоке 7 по формуле (23) рассчитывается оптимальное значение
Figure 00000048
поражаемой импульсной помехой части полосы частот, реализуемое в предлагаемом способе.

Claims (1)

  1. Способ определения оптимальной части полосы частот, поражаемой преднамеренной помехой, в системах связи с широкополосными сигналами, заключающийся в том, что в качестве упомянутой части
    Figure 00000049
    полосы частот принимают произведение удвоенного заданного значения вероятности ошибки Рош зад на число е, представляющее собой основание натурального логарифма, отличающийся тем, что для получения оптимального значения
    Figure 00000050
    поражаемой части полосы частот с учетом действия непрерывной помехи значение
    Figure 00000051
    умножают на корректирующий коэффициент k(α0, хопт), который рассчитывают по формуле
    Figure 00000052
    где α0 вычисляют как отношение энергии сигнала Еб к спектральной плотности N0 непрерывной помехи (шума), а оптимальное значение хопт вспомогательной переменной x определяют графически как абсциссу точки пересечения графиков функций
    Figure 00000053
RU2018114598A 2018-04-19 2018-04-19 Способ определения оптимальной части полосы частот, поражаемой преднамеренной помехой, в системах связи с широкополосными сигналами RU2683187C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018114598A RU2683187C1 (ru) 2018-04-19 2018-04-19 Способ определения оптимальной части полосы частот, поражаемой преднамеренной помехой, в системах связи с широкополосными сигналами

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018114598A RU2683187C1 (ru) 2018-04-19 2018-04-19 Способ определения оптимальной части полосы частот, поражаемой преднамеренной помехой, в системах связи с широкополосными сигналами

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2683187C1 true RU2683187C1 (ru) 2019-03-26

Family

ID=65858755

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018114598A RU2683187C1 (ru) 2018-04-19 2018-04-19 Способ определения оптимальной части полосы частот, поражаемой преднамеренной помехой, в системах связи с широкополосными сигналами

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2683187C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2099871C1 (ru) * 1994-01-12 1997-12-20 Воронежский научно-исследовательский институт связи Способ адаптивной пакетной радиосвязи с временным уплотнением
US7817706B2 (en) * 2004-08-06 2010-10-19 Agilent Technologies, Inc. Method and apparatus to perform reactive jamming while simultaneously avoiding friendly pseudo-random frequency hopping communications
RU2411663C1 (ru) * 2009-05-25 2011-02-10 Министерство обороны Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени С.М. Буденного Радиолиния с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты
RU2572083C1 (ru) * 2014-12-29 2015-12-27 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Способ и устройство (варианты) создания преднамеренных помех

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2099871C1 (ru) * 1994-01-12 1997-12-20 Воронежский научно-исследовательский институт связи Способ адаптивной пакетной радиосвязи с временным уплотнением
US7817706B2 (en) * 2004-08-06 2010-10-19 Agilent Technologies, Inc. Method and apparatus to perform reactive jamming while simultaneously avoiding friendly pseudo-random frequency hopping communications
RU2411663C1 (ru) * 2009-05-25 2011-02-10 Министерство обороны Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени С.М. Буденного Радиолиния с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты
RU2572083C1 (ru) * 2014-12-29 2015-12-27 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Способ и устройство (варианты) создания преднамеренных помех

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БИЛЕНКО А.П. и др. Сравнение помехозащищенности радиолиний с широкополосными сигналами, Радиотехника, Москва,1986 г., N 4, стр. 19. *
БИЛЕНКО А.П. и др. Сравнение помехозащищенности радиолиний с широкополосными сигналами, Радиотехника, Москва,1986 г., N 4, стр. 19. ВОЛКОВ Л.Н. и др. Системы цифровой радиосвязи: базовые методы и характеристики, учебное пособие, Москва, Эко-Трендз, 2005, стр. 229-230. *
ВОЛКОВ Л.Н. и др. Системы цифровой радиосвязи: базовые методы и характеристики, учебное пособие, Москва, Эко-Трендз, 2005, стр. 229-230. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8660206B2 (en) Method of generating pulse waveform
US5719579A (en) Virtual noise radar waveform for reduced radar detectability
JP4443939B2 (ja) 受信時刻計測装置及びこれを用いた距離計測装置
US20090029658A1 (en) Ultra-wideband ranging method and system using narrowband interference supression waveform
KR0145982B1 (ko) 수신기에서의 경로 이득 평가
CN101427152A (zh) 用于跟踪位置的方法和设备
RU2683187C1 (ru) Способ определения оптимальной части полосы частот, поражаемой преднамеренной помехой, в системах связи с широкополосными сигналами
Lobov et al. A narrow-band interference compensation device based on a digital filter bank for broadband low-energy HF radio lines
CN104980185A (zh) 非均匀任意概率分布跳频序列产生方法
EP4270802A1 (en) Uwb receiver and method of operation
KR200214818Y1 (ko) 적응형 광대역과 부분대역 재밍 신호 발생기
CN113489552B (zh) 一种基于时频谱矩阵局部方差的跳频信号检测方法
RU2653288C1 (ru) Способ определения оптимальных значений показателей устойчивости системы связи с широкополосными сигналами к одновременному воздействию непрерывной и импульсной помех
RU2669507C1 (ru) Способ определения оптимальной части полосы частот, поражаемой преднамеренной помехой, в системах связи с широкополосными сигналами
RU2652435C1 (ru) Способ определения оптимальной части полосы частот, поражаемой преднамеренной помехой, в системах связи с широкополосными сигналами
CN108900211A (zh) 一种采用相关接收机模板设计抑制超宽带脉冲无线电干扰的方法
Khader Enhanced performance of fh detection system using adaptive threshold level
Huyen et al. Proposing adaptive PN sequence length scheme for testing non-destructive structure using DS-UWB
RU2734699C1 (ru) Способ передачи информации с помощью широкополосных сигналов
EP1252721B1 (en) System for continuous wave rejection
RU2716702C1 (ru) Способ радиоподавления каналов связи
Ryabova et al. Estimating the Occupancy of Ionospheric HF Channels for Operation of the Intermode Time-Frequency Dispersion Sensor with Minimum Power
Lee et al. FH-CSK Receiver with fractional Fourier transform for covert underwater acoustic communication
CN113904703B (zh) 连续频谱随机信号载波通信方法
RU2811564C1 (ru) Радиолиния с автоматической регулировкой параметров спектра радиосигнала

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200420