RU2692081C1 - Short-wave radio communication system using frequency-shift keyed signals transmitted in pseudorandom operating frequency tuning mode - Google Patents
Short-wave radio communication system using frequency-shift keyed signals transmitted in pseudorandom operating frequency tuning mode Download PDFInfo
- Publication number
- RU2692081C1 RU2692081C1 RU2018127109A RU2018127109A RU2692081C1 RU 2692081 C1 RU2692081 C1 RU 2692081C1 RU 2018127109 A RU2018127109 A RU 2018127109A RU 2018127109 A RU2018127109 A RU 2018127109A RU 2692081 C1 RU2692081 C1 RU 2692081C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- transmitted
- time
- radio
- radio communication
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/18—Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying
- H04L27/22—Demodulator circuits; Receiver circuits
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для повышения скрытности передачи дискретных сообщений по коротковолновым каналам радиосвязи и для повышения помехоустойчивости систем радиосвязи к преднамеренным аддитивным помехам, создаваемым противоборствующей стороной.The invention relates to the field of radio and is designed to increase the secrecy of the transmission of discrete messages over short-wave radio channels and to increase the noise immunity of radio communication systems to intentional additive interference created by the opposing party.
С целью противодействия пеленгации и подавления передаваемых сигналов противоборствующей стороной в системах связи используют метод псевдослучайной перестройки рабочей частоты (ППРЧ) [Прокис Дж. Цифровая связь. - М.: Радио и связь, 2000. С. 628-639; Скляр Бернард. Цифровая связь. - М.: Издательский дом "Вильяме", 2003. С. 752-759; Макаренко С.И., Иванов М.С., Попов С.А. Помехозащищенность систем связи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты. Монография. - СПб.: Свое издательство, 2013. - 166 с. и др.]. Недостатком известных систем связи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты является то, что повышая защиту от преднамеренных помех за счет перестройки частоты, в этих системах обычно используются виды манипуляции сигнала, которые слабо защищены от воздействия селективных замираний и непреднамеренных аддитивных помех.In order to counteract the direction finding and suppression of transmitted signals by the opposing side, the communication systems use the method of pseudo-random frequency tuning (PFC) [Prokis J. Digital communications. - M .: Radio and communication, 2000. p. 628-639; Sklar Bernard. Digital communication. - M .: Publishing House "Williams", 2003. p. 752-759; Makarenko S.I., Ivanov M.S., Popov S.A. Interference immunity to pseudo-random frequency tuning systems Monograph. - SPb .: Own publishing house, 2013. - 166 p. and etc.]. A disadvantage of the known communication systems with a pseudo-random frequency tuning is that by increasing protection against intentional interference by frequency tuning, these systems usually use signal manipulation types that are poorly protected from the effects of selective fading and unintentional additive interference.
Известен, принятый за прототип, способ передачи информации по коротковолновому каналу связи с использованием частотно-манипулированных сигналов, который имеет высокую защиту от селективных замираний сигнала, станционных и импульсных помех [ Патент №2519011 «Способ передачи информации по коротковолновому каналу связи с использованием частотно-манипулированных сигналов» Опубликовано: 10.06.2014 Бюл. №16]. В прототипе частотно-разнесенная передача дискретных сообщений определяет алгоритм формирования, детектирования и декодирования радиосигналов, манипулированных по амплитуде и частоте с учетом частотно-временных матриц, соответствующих многоэлементному символу, последовательно передаваемому радиоимпульсами по частотно-разнесенным подканалам, количество которых соответствует числу 2n временных позиций на длительности одного символа. При этом считается, что все подканалы располагаются на определенных частотах в полосе пропускания одного общего канала связи, например, в полосе пропускания однополосного телефонного канала связи, которая равна 3100 Гц. Очевидно, что в этом случае передаваемые на одной рабочей частоте сообщения имеют специфические признаки, которые позволяют противодействующей стороне легко идентифицировать данный вид сигналов и создавать как целенаправленные, так и заградительные помехи, которые будут противодействовать передаче этих сообщений. Таким образом, данный способ не защищен от воздействия преднамеренных помех, поскольку множество подканалов, по которым передается сообщение, располагается в определенном порядке в ограниченной полосе частот, что позволяет противодействующей стороне относительно легко обнаружить излучаемые передатчиком сигналы и подавить их, создавая преднамеренные помехи.Known adopted for the prototype, a method of transmitting information over a short-wave communication channel using frequency-manipulated signals, which has high protection against selective signal fading, station and impulse noise [Patent No. 2519011 "Method of transmitting information over a short-wave communication channel using frequency-manipulated signals ”Published: 06/10/2014 Bull. No. 16]. In the prototype, the frequency-spaced transmission of discrete messages determines the algorithm for generating, detecting and decoding radio signals manipulated in amplitude and frequency, taking into account frequency-time matrices corresponding to a multi-element symbol sequentially transmitted by radio pulses over frequency-spaced subchannels, the number of which corresponds to the number of 2 n time positions on the duration of one character. It is considered that all subchannels are located at certain frequencies in the bandwidth of one common communication channel, for example, in the bandwidth of a single-band telephone channel, which is equal to 3,100 Hz. Obviously, in this case, the messages transmitted on one working frequency have specific features that allow the opposing party to easily identify this type of signals and create both targeted and barrage interference that will counteract the transmission of these messages. Thus, this method is not protected from the effects of intentional interference, since the many subchannels along which the message is transmitted are arranged in a certain order in a limited frequency band, which allows the opposing side to relatively easily detect the signals emitted by the transmitter and suppress them, creating intentional interference.
Задача изобретения - повышение надежности правильного приема сообщения в каналах связи, в условиях создаваемых противоборствующей стороной преднамеренных аддитивных помех.The objective of the invention is to increase the reliability of the correct reception of the message in the communication channels, in terms of the intentional additive interference created by the opposing party.
Техническим результатом изобретения является повышение коэффициента исправного действия каналов радиосвязи, подверженных воздействию преднамеренных аддитивных помех, за счет использования MN-кратно разнесенных во всей полосе пропускания канала связи по квазислучайному закону частот AM сигналов с многопозиционным частотно-временным кодированием.The technical result of the invention is to increase the coefficient of good operation of radio communication channels exposed to intentional additive interference, by using MN-multiple separated in the entire bandwidth of the communication channel according to the quasi-random frequency law AM signals with multiposition time-frequency coding.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе передачи информации по коротковолновому каналу связи с использованием частотно-манипулированных сигналов с большой девиацией частоты, заключающемся в том, что сигналы на поднесущих частотах принимают как независимые частотно-разнесенные амплитудно-манипулированные колебания с оценкой качества принимаемых сигналов, и выносят решение о значении принимаемого символа, которое зависит от местоположения переднего фронта принимаемых на поднесущих частотах импульсов и полученных оценок качества сигналов, количество разнесенных вдоль оси частот во всей полосе пропускания канала связи по квазислучайному закону поднесущих равно числу NM, на поднесущих, соответствующих передаваемому символу, для обеспечения минимального пикфактора радиосигнала передачу осуществляют последовательно во времени на одной из NM частот, излучая радиоимпульсы длительностью, в N раз меньшей длительности одного символа передаваемого сообщения, при этом время излучения и частота излучения радиоимпульса зависят от значения передаваемого n-элементного (n=ln2(M⋅N)) символа, а решение о значении принимаемого символа выносят с учетом оценок качества принимаемых импульсов на каждой частотно-разнесенной поднесущей по критерию отношения первого по времени максимального значения отсчета уровня мощности на заданной частоте, полученного как вдоль оси времени, так и вдоль оси частот к нормированному (например, с помощью АРУ) уровню мощности аддитивных помех на этой частоте.This technical result is achieved by the fact that in the method of transmitting information over a short-wave communication channel using frequency-manipulated signals with a large frequency deviation, the fact that signals at subcarrier frequencies are received as independent frequency-separated amplitude-manipulated oscillations with an estimate of the quality of received signals and decide on the value of the received symbol, which depends on the location of the leading edge of the received pulses on the subcarrier frequencies and the According to the quasi-random law of subcarriers, the number of frequencies separated along the axis in the entire communication channel bandwidth is equal to the number NM, on the subcarriers corresponding to the transmitted symbol, to ensure the minimum peak signal of the radio signal, the transmission is performed sequentially in time at one of the NM frequencies, radiating radio pulses of duration , N times shorter than the duration of one character of the transmitted message, while the time of radiation and the frequency of radiation of a radio pulse depend on the value of the transmitted n-th element (n = ln 2 (M⋅N)) symbol, and a decision about the received symbol value, taking into account endure received pulses quality estimates for each subcarrier frequency diversity criterion of the time ratio of the first maximum value of the reference power level for a given frequency received both along the time axis and along the frequency axis to the normalized (for example, using AGC) power level of additive interference at this frequency.
В настоящее время известны коротковолновые радиоприемные устройства, которые обеспечивают многоканальный прием сигналов одновременно во всей полосе частот KB диапазона [Патент №65329 «Высокоскоростное многоканальное приемное устройство KB диапазона» H04L 27/34. Опубл. 27.07.2007. Патент №90634. «Многоканальное радиоприемное устройство». Опубл. 10.01.2010]. Это позволяет частотно-манипулированные сигналы, передаваемые в соответствии с описанным в Патенте №2519011 способом, разнести вдоль оси частот на очень большие расстояния в пределах всей полосы пропускания частот используемого диапазона радиоволн (от наименьшей применимой до максимально применимой частоты) [Калинин А.И., Черенкова Е.Л. Распространение радиоволн и работа радиолиний. - М.: Связь, 1971. С. 300-311. Рис. 8.11]. Из рисунка 8.11 указанного источника следует, что полоса пропускания KB канала связи может превышать ширину полосы частот равную ΔF=4-6 МГц. В этом случае, если количество подканалов будет равно N, а количество частот частотно-временной матрицы в каждом подканале будет равно М, то среднее расстояние между частотами излучаемых сигналов будет равно Δf=ΔF/(N⋅M). Если, например, N=8, а М=16 (одним импульсом передается 7-элементная кодовая комбинация), то число частот, по которым будет передаваться сообщение будет равно 128 и среднее расстояние между частотами будет равно 31,250÷46,875 кГц. При этом назначение частот всех N частотно-временных матриц должно производиться квазислучайным методом с использованием генераторов случайных чисел (генераторов псевдошумовой последовательности), которые работают синхронно на передающем и приемном концах радиолинии. [Скляр БернарД. Цифровая связь. - М.: Издательский дом "Вильяме", 2003. Рис. 12.11] Конкретное значение частоты Fij определяется следующим образом:Currently known shortwave radio receivers, which provide multi-channel reception of signals simultaneously in the entire frequency band of the KB band [Patent No. 65329 "High-speed multichannel receiving device KB band" H04L 27/34. Publ. 07/27/2007 Patent number 90634. "Multichannel radio receiver". Publ. January 10, 2010]. This allows the frequency-manipulated signals transmitted in accordance with the method described in Patent No. 2519011 to separate along the frequency axis over very long distances within the entire frequency band of the used radio wave range (from the lowest applicable to the maximum applicable frequency) [Kalinin A.I. , Cherenkova E.L. The propagation of radio waves and the work of radio lines. - M .: Communication, 1971. S. 300-311. Fig. 8.11]. From Figure 8.11 of the indicated source, it follows that the bandwidth of the KB communication channel may exceed the bandwidth equal to ΔF = 4-6 MHz. In this case, if the number of subchannels is equal to N, and the number of frequencies of the frequency-time matrix in each subchannel is equal to M, then the average distance between the frequencies of the emitted signals will be equal to Δf = ΔF / (N⋅M). If, for example, N = 8 and M = 16 (a 7-element code combination is transmitted by one pulse), then the number of frequencies over which the message will be transmitted will be 128 and the average distance between frequencies will be 31.250 ÷ 46.875 kHz. In this case, the frequency assignment of all N frequency-time matrices should be made by a quasi-random method using random number generators (pseudo-noise sequence generators) that operate synchronously at the transmitting and receiving ends of the radio link. [Bernard Sklar Digital communication. - M .: Publishing House "Williams", 2003. Fig. 12.11] The specific value of the frequency F ij is determined as follows:
Fij(n)=fmin+[ΔF⋅Rij(n)],F ij (n) = f min + [ΔF⋅R ij (n)],
где Fjj(n) - значение j-й частоты частотно-временной матрицы i-го подканала;where F jj (n) is the value of the j-th frequency of the time-frequency matrix of the i-th subchannel;
fmin - значение наименьшей применимой частоты;f min - the value of the lowest applicable frequency;
ΔF - полоса пропускания канала связи;ΔF is the bandwidth of the communication channel;
Rij(n) - квазислучайное число, получаемое от генератора случайных чисел при определении j-ой частоты для i-го подканала при передаче n-го символа;R ij (n) is a quasi-random number received from a random number generator when determining the j-th frequency for the i-th subchannel when transmitting the n-th symbol;
[⋅] - операция округления числа в квадратных скобках до ближайшего целого числа.[⋅] is the operation of rounding the number in square brackets to the nearest integer.
Передатчик частотно-манипулированных сигналов в этом случае будет работать в режиме ППРЧ с учетом квазислучайной расстановки подканалов вдоль оси частот и значения квазислучайно расставленных частот в частотно-временных матрицах передаваемых символов.The transmitter of frequency-manipulated signals in this case will operate in frequency hopping mode, taking into account the quasi-random placement of subchannels along the frequency axis and the values of quasi-randomly spaced frequencies in the time-frequency matrices of transmitted symbols.
Для формирования целенаправленной помехи противоборствующей стороне необходимо время на обнаружение сигнала на данной частоте и настройки формирующего целенаправленную помеху передатчика на заданную частоту. В случае, если средства РЭБ противоборствующей стороны находятся в непосредственной близости от передатчика полезного сигнала, то время реакции на формирование целенаправленной помехи при современных высоко оперативных средствах радиопротиводействия могут составлять с учетом временных задержек в фильтрующих элементах приемо-передающих трактов радиостанции всего несколько миллисекунд и целенаправленная помеха придет в точку приема сигнала практически вместе с этим сигналом. Во всех подканалах осуществляется амплитудное детектирование принятых сигналов и выносится решение о результатах детектирования (с учетом разности времени излучения сигналов на отдельных частотах, обусловленных методом кодирования, описанного в прототипе). Целенаправленные помехи, создаваемые противоборствующей стороной, в этом случае в каждом подканале всегда будут запаздывать на некоторый интервал времени относительно времени прихода в точку приема информационного радиоимпульса, что дает возможность принимать правильное решение по первому фронту появления информационного сигнала в подканалах. Такого рода метод принятия решения соответствует обнаружению в канале связи посылок «НАЖАТИЕ» при передаче сообщений методом относительной амплитудной телеграфии [Петрович Н.Т. Передача дискретной информации в каналах с фазовой манипуляцией. - М.: Советское радио, 1965. С. 72]. Алгоритм демодуляции сигналов предлагаемым способом можно, например, реализовать следующим образом: в «скользящих окнах» вдоль оси времени на интервалах длительности элементарной посылки определять разность значений энергии, накопленной на интервале времени «скользящего окна» в данный момент и накопленной на таком же интервале времени в предшествующий момент времени. Если эта разность будет превосходить заданный порог, то выносить решение об обнаружении сигнала. Чем больше разность значений энергий, накопленных в «скользящих окнах», тем больше мощность принимаемого сигнала. В данном случае отношение максимально зафиксированного значения разности энергий в «скользящих окнах» к энергии помех, накопленной на таком же интервале времени, может служить оценкой качества принимаемого сигнала. Момент времени принятия решения в том или другом подканале говорит об информационном содержании данного импульсного сигнала. Такого типа демодулятор сигналов можно назвать «дифференциальным», поскольку в основе его алгоритма заложено определение разности уровней энергии, которые соответствуют соседним моментам времени приема сигналов на соответствующей частоте, т.е. фактически производится оценка производной накапливаемой в «скользящем окне» энергии методом отношения конечных разностей [Волков Е.А. Численные методы.- М.: Наука, 1987. С. 47-50].For the formation of a targeted interference to the opposing side, time is needed to detect the signal at a given frequency and tune the transmitter that forms a targeted interference to a given frequency. If the EW facilities of the opposing side are in close proximity to the transmitter of the useful signal, the response time to the formation of a targeted interference with modern high-operational radio countermeasures can be, taking into account the time delays in the filtering elements of the radio’s receiving and transmitting paths, only a few milliseconds and targeted interference will come to the point of reception of the signal practically with this signal. In all subchannels, amplitude detection of received signals is carried out and a decision is made on the results of detection (taking into account the time difference between the signals emitted at individual frequencies due to the coding method described in the prototype). Purposeful interference generated by the opposing side, in this case, in each subchannel will always be delayed by a certain time interval relative to the time of arrival at the point of reception of the information radio pulse, which makes it possible to make the right decision on the first front of the appearance of the information signal in the subchannels. This kind of decision-making method corresponds to the discovery in the communication channel of the “PRESS” packages when transmitting messages by the method of relative amplitude telegraphy [Petrovich NT Transfer of discrete information in channels with phase shift keying. - M .: Soviet radio, 1965. S. 72]. The algorithm for demodulating signals by the proposed method can, for example, be implemented as follows: in “sliding windows” along the time axis, at intervals of the duration of an elementary premise, determine the difference of energy values accumulated over the time interval of the “sliding window” at the given moment and accumulated over the same time interval previous point in time. If this difference exceeds a predetermined threshold, then decide on the detection of a signal. The greater the difference in energy values accumulated in the “sliding windows”, the greater the power of the received signal. In this case, the ratio of the maximum recorded value of the energy difference in the “sliding windows” to the interference energy accumulated over the same time interval can serve as an estimate of the quality of the received signal. The moment of decision making in one or another subchannel indicates the information content of the given pulse signal. This type of signal demodulator can be called “differential”, because its algorithm is based on determining the difference in energy levels that correspond to the neighboring time points for receiving signals at the corresponding frequency, i.e. in fact, an estimate is made of the derivative of the energy accumulated in a “sliding window” by the finite difference ratio method [EA Volkov. Numerical methods.- M .: Nauka, 1987. S. 47-50].
Необходимо иметь в виду, что в коротковолновых каналах связи, как правило, присутствует многолучевость. В этом случае происходит интерференция лучей. Разность хода лучей при этом может достигать значений 5-6 мс [Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. - М.: Советское радио, 1070. С. 504]. Точность оценки местоположения фронта принимаемого импульса при этом, в зависимости от значения фаз в интерферирующих лучах может превышать разность хода лучей в 3 раза [Хмельницкий Е.А. Оценка реальной помехозащищенности приема сигналов в KB диапазоне. - М.: Связь, 1975. С. 153, рис. 5.2]. С учетом вышесказанного, чтобы избежать неоднозначных результатов при приеме сообщений в режиме ППРЧ, необходимо, чтобы длительность одиночных элементов во много раз превосходила возможную разность хода лучей в КВ канале связи, например, была бы не менее 20 мс. В этом случае информационная скорость передачи сообщения будет приблизительно равна 20 бит/с при 8-позиционной частотно-временной матрице (например, 8 временных позиций и 1 поднесущая частота в частотно-временной матрице) и 50 бит/с при 256-позиционной частотно-временной матрице (например, 8 временных позиций и 32 поднесущих частоты в частотно-временной матрице).It must be borne in mind that in short-wave communication channels, as a rule, there is multipath. In this case, the interference of the rays. The difference of the rays in this case can reach values of 5-6 ms [LM Fink Theory of the transfer of discrete messages. - M .: Soviet Radio, 1070. S. 504]. The accuracy of the estimate of the location of the front of the received pulse in this case, depending on the value of the phases in the interfering rays, can be 3 times the difference in the path of the rays [Khmelnitsky, EA Evaluation of the actual noise immunity of receiving signals in the KB range. - M .: Communication, 1975. S. 153, Fig. 5.2]. Considering the above, to avoid ambiguous results when receiving messages in the FH mode, it is necessary that the duration of single elements is many times greater than the possible path difference in the HF communication channel, for example, would be at least 20 ms. In this case, the information transmission rate of the message will be approximately 20 bit / s with an 8-position time-frequency matrix (for example, 8 time positions and 1 subcarrier frequency in a time-frequency matrix) and 50 bit / s with a 256-position time-frequency a matrix (for example, 8 time positions and 32 frequency subcarriers in a time-frequency matrix).
Поскольку решения о передаваемой информации выносятся по первым фронтам принимаемых радиоимпульсов, а сигналы всегда предшествуют целенаправленным помехам, выставляемым противоборствующей стороной, то передаваемые предлагаемой системой радиосвязи сообщения принципиально не могут быть подавлены целенаправленными помехами формируемыми противоборствующей стороной. Более того, в случае создания сигналоподобной помехи она не только не будет мешать приему информации, а, наоборот, будет увеличивать накапливаемую в «скользящем окне» энергию в моменты приема полезного сигнала и тем самым увеличивать помехоустойчивость системы связи к непреднамеренным аддитивным помехам. Что касается заградительных помех, то их появление возможно лишь в том случае, когда противоборствующей стороне известен алгоритм работы системы ППРЧ, что, практически, исключается. Таким образом, предлагаемая система коротковолновой радиосвязи с использованием частотно-манипулированных сигналов, передаваемых в режиме псевдослучайной перестройки рабочей частоты является индифферентной по отношению к средствам радиоподавления противоборствующей стороны.Since decisions about transmitted information are made on the first fronts of received radio pulses, and signals always precede targeted interference from the opposing side, messages transmitted by the proposed radio communication system cannot in principle be suppressed by targeted interference generated by the opposing side. Moreover, in the case of creating a signal-like interference, it will not only interfere with the reception of information, but, on the contrary, will increase the energy accumulated in the “sliding window” at the moments of reception of the useful signal and thereby increase the noise immunity of the communication system to unintentional additive interference. As for barrage jamming, their appearance is possible only in the case when the opposing party knows the algorithm of the work of the frequency hopping system, which is practically excluded. Thus, the proposed system of short-wave radio communication using frequency-manipulated signals transmitted in the mode of pseudo-random tuning of the operating frequency is indifferent to the means of radio suppression of the opposing side.
Поясним вышесказанное для случая, когда N=4 и М=4 (16-позиционная частотно-временная матрица, когда одним импульсом в одном подканале передается 4-х элементная комбинация). На фиг. 1. изображены моменты времени и частоты передачи всех возможных вариантов 4-х элементных комбинаций. Частоты Fij соответствуют i-му подканалу и j-ой частоте частотно-временной матрицы i-го подканала. Если излучение сигнала производится, например, в первый интервал времени передаваемого символа на частоте F44, то это означает, что передается комбинация из четырех элементов 1101. Эта же комбинация передается в следующий момент времени на частоте F14, В течение третьего интервала времени эта комбинация элементов передается на частоте F24, а в течение четвертого интервала времени, соответственно, на частоте F34.Let us explain the above for the case when N = 4 and M = 4 (16-position frequency-time matrix, when a 4-element combination is transmitted in one pulse in one subchannel). FIG. 1. shows the points in time and frequency of transmission of all possible 4-element combinations. Frequencies F ij correspond to the i-th subchannel and j-th frequency of the time-frequency matrix of the i-th subchannel. If the signal is emitted, for example, in the first time interval of the transmitted symbol at frequency F 44 , this means that a combination of four
На фиг. 2 изображена осциллограмма напряжения на входе демодулятора одного из подканалов на частоте, на которой передается сигнал в случае, когда противоборствующая сторона успевает сформировать целенаправленную (сигналоподобную) помеху. Из осциллограммы видно, что элемент сигнала появляется несколько раньше целенаправленной помехи и на его передний фронт, в котором заложена информация о передаваемом сообщении, целенаправленная помеха ни коим образом повлиять не в состоянии.FIG. 2 shows the oscillogram of the voltage at the input of the demodulator of one of the subchannels at the frequency on which the signal is transmitted in the event that the opposing party manages to form a targeted (signal-like) interference. From the oscillogram it is seen that the signal element appears somewhat earlier than the targeted interference and on its leading edge, which contains information about the transmitted message, the targeted interference in no way affects the state.
На фиг. 3 изображена блок-схема одного из возможных вариантов реализации «дифференциального» амплитудного демодулятора. На блок-схеме обозначено:FIG. 3 shows a block diagram of one of the possible options for implementing a “differential” amplitude demodulator. In the block diagram indicated:
1 - вход демодулятора;1 - demodulator input;
2 - фильтр основной селекции сигнала (ФОС);2 - filter of the main signal selection (FOS);
3 - блок автоматической регулировки усиления (АРУ);3 - automatic gain control unit (AGC);
4 - амплитудный детектор;4 - amplitude detector;
5 - фильтр нижних частот (ФНЧ);5 - low pass filter (LPF);
6.1 и 6.2 - линии задержки;6.1 and 6.2 - delay lines;
7 - квадраторы напряжения;7 - voltage quadrants;
8 - сумматоры;8 - adders;
9 - вычитатель энергий колебаний, накопленных в линиях задержки;9 - subtractor of the oscillation energies accumulated in the delay lines;
10 - решающее устройство;10 - solver;
11 - вход АРУ для сигналов управления от циклового синхронизатора11 - AGC input for control signals from cyclic synchronizer
12 - выход для оценки качества принимаемого сигнала;12 - output to assess the quality of the received signal;
13 - выход демодулятора для принятого решения о значении принимаемого символа.13 - demodulator output for the decision made on the value of the received symbol.
Полоса пропускания ФОС согласована с шириной спектра импульсного сигнала. Блоки АРУ в подканалах на всех частотах управляются сигналами от цикловых синхронизаторов и работают только на интервалах времени, которые предшествуют первым временным позициям возможного появления радиоимпульсов на всех частотно-временных матрицах подканалов. Полученные с помощью АРУ коэффициенты усиления трактов сохраняются в течение всех временных интервалов частотно-временных матриц подканалов. С выхода амплитудного детектора отфильтрованное с помощью ФНЧ низкочастотное колебание поступает на две последовательно включенные линии задержки с отводами. В отводах обеих линий задержки включены квадратеры, которые, в свою очередь, подключены к соответствующим сумматорам, обеспечивающим накопление энергии сигнала на заданных временных интервалах в «скользящих окнах», временные интервалы которых соответствуют длинам линий задержки. С выходов сумматоров напряжения поступают на вычитатель, после которого стоит устройство анализа и принятия решений, определяющее момент появления переднего фронта принимаемого импульса и оценивающего качество принимаемого сигнала по уровню разности напряжений на выходе вычитателя. Если считать нормированный с помощью АРУ уровень помех, оцененных во втором сумматоре, равным «единице», то на выходе вычитателя напряжение, характеризующее разность накопленных значений энергий в сумматорах будет равно отношению мощностей Н2=[«сигнал+помеха»-«помеха»]/«помеха», которое характеризует качество приема символа сообщения. Алгоритм работы «дифференциального» амплитудного демодулятора, блок-схема которого изображена на фиг. 3, легко реализуется в программном варианте на процессоре.The bandwidth of the FOS is consistent with the width of the spectrum of the pulse signal. AGC blocks in subchannels at all frequencies are controlled by signals from cyclic synchronizers and operate only at time intervals that precede the first time positions of the possible appearance of radio pulses on all time-frequency matrices of subchannels. The gains of paths obtained using the AGC are maintained throughout all time intervals of the frequency-time matrices of the subchannels. From the output of the amplitude detector, a low-frequency oscillation filtered by means of a low-pass filter enters two series-connected delay lines with taps. Quadraters, which, in turn, are connected to the corresponding adders, ensuring the accumulation of signal energy at specified time intervals in “sliding windows”, whose time intervals correspond to the lengths of the delay lines, are included in the taps of both delay lines. From the outputs of the voltage adders go to the subtractor, after which there is a device for analyzing and making decisions, determining the moment of appearance of the leading edge of the received pulse and evaluating the quality of the received signal by the level of the voltage difference at the output of the subtractor. If we assume that the noise level normalized by AGC, estimated in the second adder, is equal to “one”, then the voltage at the output of the subtractor that characterizes the difference between the accumulated energies in the adders will be equal to the power ratio H 2 = [“signal + interference” - “interference”] / “Disturbance”, which characterizes the quality of the message character reception. The algorithm of the “differential” amplitude demodulator, the block diagram of which is shown in FIG. 3, is easily implemented in the software version on the processor.
На фиг. 4 изображены осциллограммы сигнала на входе амплитудного демодулятора (а), на выходе ФНЧ амплитудного детектора (b), на выходе сумматоров (с) и на выходе вычитателя (d). На осциллограмме фиг. 4(d) показан порог U0, превышение которого соответствует принятию решения о местоположении на оси времени момента принятия решения to об обнаружении импульсного сигнала и, следовательно, о значении принимаемого символа. Этот момент времени может несколько отличаться от момента времени нахождения переднего фронта импульса. Важно, чтобы момент времени to не выходил за пределы границ временного интервала, которому соответствует принимаемый радиоимпульс. Оценка качества принимаемого радиоимпульса может изменяться с течением времени. В момент принятия решения об обнаружении импульса она может быть значительно ниже по сравнению с окончательно принятой по причине увеличения напряжения на выходе вычитателя по мере накопления энергии сигнала в сумматоре в течение времени приема всего радиоимпульса.FIG. 4 shows the waveforms of the signal at the input of the amplitude demodulator (a), at the output of the low-pass filter of the amplitude detector (b), at the output of adders (c) and at the output of the subtractor (d). In the waveform of FIG. 4 (d) shows the threshold U 0 , the excess of which corresponds to the decision on the location on the time axis of the moment of the decision to detect the pulse signal and, therefore, on the value of the received symbol. This point in time may differ slightly from the point in time when the leading edge of the pulse is found. It is important that the time to to not go beyond the limits of the time interval to which the received radio pulse corresponds. The quality assessment of a received radio pulse may vary over time. At the moment of making a decision about the detection of a pulse, it can be significantly lower compared to that finally adopted due to an increase in the voltage at the output of the subtractor as the signal energy accumulates in the adder during the reception time of the entire radio pulse.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018127109A RU2692081C1 (en) | 2018-07-23 | 2018-07-23 | Short-wave radio communication system using frequency-shift keyed signals transmitted in pseudorandom operating frequency tuning mode |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018127109A RU2692081C1 (en) | 2018-07-23 | 2018-07-23 | Short-wave radio communication system using frequency-shift keyed signals transmitted in pseudorandom operating frequency tuning mode |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2692081C1 true RU2692081C1 (en) | 2019-06-21 |
Family
ID=67038026
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018127109A RU2692081C1 (en) | 2018-07-23 | 2018-07-23 | Short-wave radio communication system using frequency-shift keyed signals transmitted in pseudorandom operating frequency tuning mode |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2692081C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2759699C1 (en) * | 2021-02-04 | 2021-11-17 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Method for increasing noise immunity of short-wave radio communication channels with pseudorandom tuning of operating frequency |
RU2791729C1 (en) * | 2022-12-09 | 2023-03-13 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" | Method for noise-proof transmission of sixteenth phase signals based on single-sideband modulation |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1083389A1 (en) * | 1981-11-26 | 1984-03-30 | Предприятие П/Я В-2132 | Device for synchronizing binary signals in receiving equipment of multichannel communication system |
EP0991237A1 (en) * | 1998-09-30 | 2000-04-05 | TELEFONAKTIEBOLAGET L M ERICSSON (publ) | Multicarrier communication method with time-frequency differential encoding |
RU2519011C1 (en) * | 2013-02-20 | 2014-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Method of transmitting information over short-wave link using frequency-shift keyed signals |
RU2608178C2 (en) * | 2015-06-10 | 2017-01-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Method of power-stealthy transmission of discrete messages over radio communication channels |
-
2018
- 2018-07-23 RU RU2018127109A patent/RU2692081C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1083389A1 (en) * | 1981-11-26 | 1984-03-30 | Предприятие П/Я В-2132 | Device for synchronizing binary signals in receiving equipment of multichannel communication system |
EP0991237A1 (en) * | 1998-09-30 | 2000-04-05 | TELEFONAKTIEBOLAGET L M ERICSSON (publ) | Multicarrier communication method with time-frequency differential encoding |
RU2519011C1 (en) * | 2013-02-20 | 2014-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Method of transmitting information over short-wave link using frequency-shift keyed signals |
RU2608178C2 (en) * | 2015-06-10 | 2017-01-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Method of power-stealthy transmission of discrete messages over radio communication channels |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2759699C1 (en) * | 2021-02-04 | 2021-11-17 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Method for increasing noise immunity of short-wave radio communication channels with pseudorandom tuning of operating frequency |
RU2791729C1 (en) * | 2022-12-09 | 2023-03-13 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" | Method for noise-proof transmission of sixteenth phase signals based on single-sideband modulation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Diamant et al. | Low probability of detection for underwater acoustic communication: A review | |
Lottici et al. | Channel estimation for ultra-wideband communications | |
Stojanovic et al. | Spread spectrum underwater acoustic telemetry | |
Zhang et al. | Biorthogonal pulse position modulation for time-hopping multiple access UWB communications | |
Poturalski et al. | The cicada attack: degradation and denial of service in ir ranging | |
CN110662219B (en) | DA-APH modulation-based secret communication method and system | |
US6781446B2 (en) | Method and apparatus for the detection and classification of signals utilizing known repeated training sequences | |
Shahriar et al. | Performance impact of pilot tone randomization to mitigate OFDM jamming attacks | |
Shepherd et al. | Radar waveform design in active communications channel | |
RU2692081C1 (en) | Short-wave radio communication system using frequency-shift keyed signals transmitted in pseudorandom operating frequency tuning mode | |
KR101101853B1 (en) | Frequency hopping communication apparatus and method using chirp signals | |
RU2638760C1 (en) | Method of discrete information transmission via communication channel with multibeam transmission | |
Miah et al. | Maximization of sum rate in AF-cognitive radio networks using superposition approach and n-out-of-k rule | |
Atta | Improved jamming-resistant frequency hopping spread spectrum systems | |
RU2774894C1 (en) | Method for noise-resistant data transmission to globally remote objects | |
Dehner et al. | Multi-band impulse radio–an alternative physical layer for high data rate UWB communication | |
RU2731129C1 (en) | Interference protection method | |
Li et al. | Performance of ultra-wideband transmission with pulse position amplitude modulation and rake reception | |
CN115865130A (en) | Orthogonal correlation detection receiving method and system for multi-sequence frequency hopping communication signals | |
Shaheen et al. | Analysis and mitigation of the narrowband interference impact on IR-UWB communication systems | |
Kim et al. | Performance of Collaborative Cyclostationary Spectrum Sensing for Cognitive Radio System | |
Saberali et al. | Weak BPSK signal detection in the presence of cochannel interference with time varying characteristics using maximum entropy principle | |
Reddy et al. | Spectrum Sensing of Multi-path Fading Channels for Cognitive Radio Application | |
Wang et al. | Recursive Decoding Based Multi-channel M-ary Spread Spectrum Underwater Acoustic Communication | |
Xu et al. | A multiuser transmitted reference UWB transceiver for high data rate communication |