RU2799089C1 - Method for transmitting information using frequency shift modulation in the presence of interference with non-uniform spectral density - Google Patents
Method for transmitting information using frequency shift modulation in the presence of interference with non-uniform spectral density Download PDFInfo
- Publication number
- RU2799089C1 RU2799089C1 RU2022121839A RU2022121839A RU2799089C1 RU 2799089 C1 RU2799089 C1 RU 2799089C1 RU 2022121839 A RU2022121839 A RU 2022121839A RU 2022121839 A RU2022121839 A RU 2022121839A RU 2799089 C1 RU2799089 C1 RU 2799089C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequencies
- signal
- information
- groups
- frequency
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Способ относится к области радиосвязи, может быть использован в радиостанциях для организации обмена информацией при использовании модуляции частотным сдвигом в условиях воздействия помех с неравномерной спектральной плотностью.The method relates to the field of radio communications, can be used in radio stations to organize the exchange of information when using frequency shift modulation under the influence of interference with uneven spectral density.
Известен способ и устройство для адаптивной радиосвязи, описанные в патенте РФ № 2284659, H04B 7/005, в которых качество канала связи оценивают путем сравнения сигнала контрольной комбинации, уровень которого изменяют в заданных пределах, с тем же сигналом, искаженным шумами и помехами в месте приема. На каждой выделенной для связи частоте подсчитывают количество ошибок, определяют с какой максимальной скоростью передачи можно работать и выбирают для связи частоту, обеспечивающую максимальную скорость передачи при минимальном сигнале. A known method and device for adaptive radio communication, described in the patent of the Russian Federation No. 2284659, H04B 7/005, in which the quality of the communication channel is evaluated by comparing the signal of the control combination, the level of which is changed within the specified limits, with the same signal, distorted by noise and interference in place reception. On each frequency allocated for communication, the number of errors is counted, the maximum transmission rate is determined at which it is possible to work, and a frequency is selected for communication that provides the maximum transmission rate with a minimum signal.
Недостатком этого технического решения является отсутствие адаптации к изменению помеховой обстановки, что приводит к снижению эффективности способа при работе радиосредств в условиях наличия помех с неравномерной спектральной плотностью.The disadvantage of this technical solution is the lack of adaptation to changes in the interference environment, which leads to a decrease in the effectiveness of the method when operating radio equipment in the presence of interference with uneven spectral density.
Известна станция связи с адаптивной коммутацией каналов, описанная в патенте RU № 2594758, H04B 7/26, в которой осуществляют непрерывный анализ состояния всех каналов, выделенных для связи и хранения информации об этом, выделения для передачи, приема, анализа, совместной обработки принимаемых сигналов нескольких частотных каналов с максимальными отношениями сигнал/шум как в прямом направлении, так и в обратном направлении, формирования новых планов связи, передачи этой информации соответствующим абонентам системы, хранения ее до деградации параметров хотя бы одного из работающих радиоканалов и перехода на новый план связи в дальнейшем. A communication station with adaptive circuit switching is known, described in patent RU No. 2594758, H04B 7/26, in which a continuous analysis of the state of all channels allocated for communication and storage of information about it, selection for transmission, reception, analysis, joint processing of received signals is carried out several frequency channels with maximum signal-to-noise ratios both in the forward and reverse directions, the formation of new communication plans, the transmission of this information to the corresponding subscribers of the system, its storage until the degradation of the parameters of at least one of the operating radio channels and the transition to a new communication plan in further.
Недостатком данного устройства является снижение скорости передачи информации, а также недостаточно высокая эффективность в условиях наличия помех с неравномерной спектральной плотностью. The disadvantage of this device is the reduction in the rate of information transfer, as well as insufficiently high efficiency in the presence of interference with uneven spectral density.
Известен способ многочастотной модуляции сигнала, описанный в патенте RU № 2565530, H04B 7/26, в котором одновременно передают несколько несущих частот, номера которых в течение каждого тактового интервала выбирают из множества N, и каждую из несущих частот в течение каждого тактового интервала дополнительно модулируют фазовой, амплитудной, либо широтной модуляцией, либо их комбинациями, создают сетку из N частот, в которой шаг сетки частот уменьшен по сравнению с шагом, необходимым для выполнения условия ортогональности в целое число раз, номера передаваемых в течение такта несущих частот определяют для сетки частот с уменьшенным шагом, а в случае невыполнения в конкретном тактовом интервале условий ортогональности несущие при передаче сдвигают на требуемое число шагов сетки частот с уменьшенным шагом в необходимую сторону для попадания в точки сетки, в которых обеспечена ортогональность сигналов. Недостатком способа является снижение скорости передачи информации и недостаточно высокая эффективность в условиях наличия помех с неравномерной спектральной плотностью. A known method of multi-frequency signal modulation is described in patent RU No. 2565530, H04B 7/26, in which several carrier frequencies are simultaneously transmitted, the numbers of which are selected from the set N during each clock interval, and each of the carrier frequencies is additionally modulated during each clock interval phase, amplitude, or width modulation, or their combinations, create a grid of N frequencies, in which the frequency grid step is reduced compared to the step required to fulfill the orthogonality condition by an integer number of times, the numbers of carrier frequencies transmitted during the cycle are determined for the frequency grid with a reduced step, and in case of non-fulfillment of the orthogonality conditions in a particular clock interval, the carriers during transmission are shifted by the required number of frequency grid steps with a reduced step in the required direction to hit the grid points where signals orthogonality is ensured. The disadvantage of this method is the reduction in the rate of information transfer and insufficiently high efficiency in the presence of interference with uneven spectral density.
Известен способ, описанный в патенте RU № 2755032, H04B 1/713, в котором осуществляется обмен информацией с использованием псевдослучайной перестройки рабочей частоты (ППРЧ), при этом в станциях используется любой известный алгоритм расчета значения оптимальных рабочих частот (ОРЧ). В случае обеспечения обмена информацией о выбранных ОРЧ станции осуществляют обмен на этих частотах. При этом продолжается работа датчиков случайных чисел, которые используются при работе в режиме ППРЧ, и обеспечивается поддержка их синхронной работы в станциях. Если обмен информацией на ОРЧ нарушается, то станции переходят в режим ППРЧ. Недостатком данного способа является то, что способ не позволяет оптимально выбирать частоты при использовании модуляции частотным сдвигом в условиях воздействия помех с неравномерным распределением мощности помехи по частотам.A known method is described in patent RU No. 2755032, H04B 1/713, in which information is exchanged using pseudo-random tuning of the operating frequency (PRCH), while the stations use any known algorithm for calculating the value of optimal operating frequencies (ORF). In the case of ensuring the exchange of information about the selected ORF stations exchange on these frequencies. At the same time, the operation of random number generators, which are used when operating in the frequency hopping mode, continues, and support for their synchronous operation in stations is provided. If the exchange of information on the OFR is violated, then the stations go into the frequency hopping mode. The disadvantage of this method is that the method does not allow optimal selection of frequencies when using frequency shift modulation under interference conditions with uneven distribution of interference power over frequencies.
Известен способ выделения сигнала с модуляцией частотным сдвигом с использованием квадратурных составляющих и компенсацией комбинационных составляющих, описанный в патенте RU № 2709182, H04B 1/10, недостатком которого является обеспечение передачи информации с заданным качеством на отдельных частотах, что приводит к снижению эффективности в условиях наличия помех с неравномерной спектральной плотностью. There is a known method for extracting a signal with frequency shift modulation using quadrature components and compensation for combination components, described in patent RU No. interference with uneven spectral density.
Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемому является способ, который заключается в использовании модуляции с ортогональным частотным сдвигом (FSK) (мультиплексирование (уплотнение) с ортогональным частотным делением каналов (ОФДМ)) и выделения сигнала с использованием оптимального максимума правдоподобия детектора, описанный в книге «Прокис Джон, «Цифровая связь». Пер. с англ./Под ред. Д.Д. Кловского. – М.: Радио и связь. 2000, стр. 141, 208, 219-221, 593-596, принятый за прототип. The closest analogue in technical essence to the proposed one is a method that consists in using modulation with orthogonal frequency shift (FSK) (multiplexing (multiplexing) with orthogonal frequency division channels (OFDM)) and signal extraction using the optimal maximum likelihood of the detector, described in the book Sour John, "Digital Communication". Per. from English / Ed. D.D. Klovsky. – M.: Radio and communications. 2000, pp. 141, 208, 219-221, 593-596, adopted as a prototype.
Способ-прототип заключается в следующем.The prototype method is as follows.
При использовании способа модуляции с частотным сдвигом формируют M ортогональных сигналов равной энергии. Данные сигналы различаются по частотеWhen using the modulation method with a frequency shift form M orthogonal signals of equal energy. These signals vary in frequency
Здесь: m=1,2,…,M;Here: m=1,2,…,M;
0≤t ≤T;0≤t≤T;
ε – энергия сигнала; ε is the signal energy;
T – период изменения сигнала, соответствующий минимальному значению частоты спектра сигнала;T is the period of signal change corresponding to the minimum value of the frequency of the signal spectrum;
fc - частота сигнала;f c - signal frequency;
Δf – частотный сдвиг между сигналами.Δf is the frequency shift between signals.
Эквивалентный низкочастотный сигнал определяют в видеThe equivalent low-frequency signal is defined as
Эти формы сигналов характеризуются равной энергией и коэффициентом взаимной корреляцией, вещественная часть которого равна These waveforms are characterized by equal energy and cross-correlation coefficient, the real part of which is equal to
Re (ρkm)=0, когда Δf=1/(2T) и m≠k.Re (ρ km )=0 when Δf=1/(2T) and m≠k.
Поскольку случай │m-k│=1 соответствует соседним частотным интервалам, то Δf=1/(2T) представляет минимальную величину частотного разноса между смежными сигналами для ортогональности M сигналов.Since the case │m-k│=1 corresponds to adjacent frequency intervals, then Δf=1/(2T) represents the minimum amount of frequency separation between adjacent signals for the orthogonality of M signals.
На вход приемника поступает аддитивная смесь сигнала и помехиThe receiver input receives an additive mixture of signal and noise
где: Us – сигнал, сформированный с использованием модуляции с частотным сдвигом; Up – помеха. where: U s is a signal generated using modulation with a frequency shift; U p - interference.
После умножения на соответствующие опорные сигналы Sоп.i в блоках умножения и интегрирования интеграторами на выходах интеграторов образуется результат преобразования сигнала и помехи, т.е. умножения на опорный сигнал и интегрирования (корреляционные метрики):After multiplication by the corresponding reference signals S op.i in the blocks of multiplication and integration by the integrators, the result of the signal and noise conversion is formed at the outputs of the integrators, i.e. multiplication by the reference signal and integration (correlation metrics):
где Kis, Kip – коэффициенты преобразования сигнала и помехи, соответственно, зависящие от вида используемой системы ортогональных функций. where K is , K ip are the signal and noise conversion coefficients, respectively, depending on the type of orthogonal function system used.
В устройстве выбора по максимуму выбирается сигнал, соответствующий наибольшей корреляционной метрике.In the maximum selector, the signal corresponding to the highest correlation metric is selected.
Недостатком способа-прототипа является недостаточно высокая эффективность в условиях наличия помех с неравномерной спектральной плотностью. The disadvantage of the prototype method is not high enough efficiency in the presence of interference with uneven spectral density.
Задача предлагаемого способа – повышение эффективности связи при использовании модуляции частотным сдвигом в условиях наличия помех с неравномерной спектральной плотностью за счет использования групп частот для передачи информационных символов. The objective of the proposed method is to improve communication efficiency when using frequency shift modulation in the presence of interference with uneven spectral density by using frequency groups to transmit information symbols.
Для решения поставленной задачи в способе передачи информации с использованием модуляции частотным сдвигом при наличии помех с неравномерной спектральной плотностью, заключающийся в том, что формируют сигнал, состоящий из нескольких гармонических сигналов с различными частотами, с использованием модуляции с частотным сдвигом (FSK), при приеме сигнала, после его умножения на соответствующие опорные сигналы Sопi в блоках умножения и интегрирования интеграторами, на выходах интеграторов образуется результат преобразования сигнала и помехи, т.е. умножения на опорный сигнал и интегрирования (корреляционные метрики), согласно изобретению , рабочим частотам присваивают условные номера, информационный символ формируют в виде набора отдельных гармоник и/или N групп гармоник, i-ая группа состоит из Ki гармоник, каждая гармоника и каждая группа гармоник переносит один бит информации, после вхождения в связь и синхронизации генераторов псевдослучайной последовательности чисел (ПсПЧ) станции работают в режиме ППРЧ, при этом изменяют положение спектра сигнала, случайные числа используют для определения значения одной из частот, входящих в спектр сигнала, To solve the problem in the method of transmitting information using frequency shift modulation in the presence of interference with uneven spectral density, which consists in the fact that a signal is formed, consisting of several harmonic signals with different frequencies, using frequency shift modulation (FSK), when receiving signal, after its multiplication by the corresponding reference signals S opi in the blocks of multiplication and integration by integrators, the result of signal conversion and noise is formed at the outputs of the integrators, i.e. multiplication by the reference signal and integration (correlation metrics), according to the invention , the operating frequencies are assigned conditional numbers, the information symbol is formed as a set of individual harmonics and / or N groups of harmonics, the i-th group consists of K i harmonics, each harmonic and each group harmonics carries one bit of information, after entering into communication and synchronizing the pseudo-random number sequence generators (PSFC), the stations operate in the frequency hopping mode, while changing the position of the signal spectrum, random numbers are used to determine the value of one of the frequencies included in the signal spectrum,
в начале работы передачу информации осуществляют на отдельных частотах, at the beginning of work, information is transmitted at separate frequencies,
для всех частот в специально выделенном интервале времени, в котором отсутствует сигнал, рассчитывают корреляционные метрики шума, в интервале времени, в котором присутствует аддитивная смесь сигнала и шума, рассчитывают корреляционные метрики аддитивной смеси сигнала и шума, рассчитывают корреляционные метрики сигнала и отношения значений корреляционных метрик сигнала и шума (SNR – signal-to-noise ratio), for all frequencies in a specially allocated time interval in which there is no signal, noise correlation metrics are calculated, in a time interval in which an additive mixture of signal and noise is present, correlation metrics of an additive mixture of signal and noise are calculated, signal correlation metrics and ratios of correlation metric values are calculated signal and noise (SNR - signal-to-noise ratio),
в интервале времени, отведенном для приема информации, решение о наличии сигнала для каждой частоты осуществляют по факту превышения рассчитанных значений SNR порогового значения, in the time interval allotted for receiving information, the decision on the presence of a signal for each frequency is carried out upon exceeding the calculated SNR values of the threshold value,
в станции, осуществляющей подготовку информации для передачи, если существуют частоты, для которых значение SNR не превосходит заранее установленное пороговое значение, то данные частоты объединяют в группы, группы формируют путем включения частот в каждую группу так, что значения сумм SNR частот, входящих в одну группу, превосходят заранее установленное пороговое значение, если остаются частоты, не отобранные в группы, то их включают в сформированные группы следующим образом – в группы с минимальным суммарным значением SNR включают гармоники с максимальным значением SNR, in the station that prepares information for transmission, if there are frequencies for which the SNR value does not exceed a predetermined threshold value, then these frequencies are combined into groups, groups are formed by including frequencies in each group so that the values of the SNR sums of the frequencies included in one group, exceed a predetermined threshold value, if there are frequencies that are not selected into groups, then they are included in the formed groups as follows - the groups with the minimum total SNR value include harmonics with the maximum SNR value,
в интервале времени, отведенном для передачи информации, передают радиостанции, с которой ведется радиосвязь – другая станция, условные номера частот, отобранных в группы, и номера групп, в которые эти частоты включены, эту информацию передают способом, обеспечивающим доведение информации с вероятностью не ниже заданного уровня, in the time interval allotted for the transmission of information, the radio station with which radio communication is conducted is transmitted - another station, the conditional numbers of the frequencies selected into groups, and the numbers of the groups in which these frequencies are included, this information is transmitted in a way that ensures the delivery of information with a probability of at least given level,
станция, получившая данную информацию в очередном цикле передачи-приема, передает кодовое слово – подтверждение о приеме этой информации способом, обеспечивающим доведение информации с вероятностью не ниже заданного уровня, the station that received this information in the next transmission-reception cycle transmits a code word - confirmation of the receipt of this information in a way that ensures the delivery of information with a probability not lower than a given level,
в случае если подтверждение о получении номеров групп и значений частот от другой станции не получено, станция продолжает работу с использованием текущего значения частот приема и частот, используемых при передаче информации, и продолжает передавать номера сформированных групп и значений частот, в них входящих, if confirmation of receipt of group numbers and frequency values from another station is not received, the station continues to work using the current value of the receiving frequencies and frequencies used in the transmission of information, and continues to transmit the numbers of the formed groups and the frequency values included in them,
если в процессе обмена информацией номера групп и значения частот изменяются, то передают новые номера групп и частот, в них входящих, if in the process of information exchange the group numbers and frequency values change, then the new group numbers and frequencies included in them are transmitted,
после того, как станция от другой станции получает подтверждение о том, что информация о номерах групп и значений частот, в них входящих, получена, станция через определенный заранее интервал времени осуществляет передачу различной информации на отдельных частотах и на группах частот, при этом на частотах, входящих в одну и ту же группу, передают одну и ту же информацию, after the station receives confirmation from another station that information about the numbers of groups and the values of the frequencies included in them has been received, the station, after a predetermined time interval, transmits various information on individual frequencies and on frequency groups, while at frequencies belonging to the same group transmit the same information,
в очередном интервале времени, отведенном для передачи информации, другая станция принимает информацию на отдельных частотах и на частотах, входящих в группы, соответствующим образом, in the next time interval allotted for transmitting information, another station receives information on individual frequencies and on frequencies included in the groups, respectively,
решение о наличии сигнала для отдельных частот осуществляют по факту превышения рассчитанных значений SNR порогового значения, для каждой группы частот – по факту превышения суммы значений SNR частот, входящих в группы, соответствующего порогового значения. the decision on the presence of a signal for individual frequencies is made upon the fact that the calculated SNR values exceed the threshold value, for each group of frequencies - upon the fact that the sum of the SNR values of the frequencies included in the groups exceeds the corresponding threshold value.
Предлагаемый способ заключается в следующем. The proposed method is as follows.
Формируют сигнал, состоящий из нескольких гармонических сигналов, с использованием модуляции с частотным сдвигом (FSK). Число используемых частот Nf устанавливают заранее. A signal consisting of several harmonic signals is generated using frequency shift modulation (FSK). The number of used frequencies N f is set in advance.
Рабочим частотам присваивают условные номера. Информационный символ формируют в виде набора отдельных частот и/или N групп гармоник, i-ая группа состоит из Ki гармоник. Каждая гармоника и каждая группа гармоник переносит один бит информации.Operating frequencies are assigned conditional numbers. The information symbol is formed as a set of individual frequencies and/or N groups of harmonics, the i-th group consists of K i harmonics. Each harmonic and each group of harmonics carries one bit of information.
Число используемых групп гармоник – N определяют по результатам процесса отбора частот в группы. The number of used groups of harmonics - N is determined by the results of the process of selecting frequencies into groups.
После вхождения в связь и синхронизации генераторов ПсПЧ станции работают в режиме ППРЧ, при этом изменяют положение спектра сигнала. Случайные числа используют для определения значения одной из частот, входящих в спектр сигнала, например с минимальным значением. Значения остальных частот спектра сигнала рассчитывают путем увеличения значения частот на значение частотных сдвигов между соседними гармоническими сигналами.After entering into communication and synchronization of the FSFC generators, the stations operate in the frequency hopping mode, while changing the position of the signal spectrum. Random numbers are used to determine the value of one of the frequencies included in the signal spectrum, for example, with a minimum value. The values of the remaining frequencies of the signal spectrum are calculated by increasing the frequency value by the value of the frequency shifts between adjacent harmonic signals.
В начале работы передачу информации осуществляют на отдельных частотах. At the beginning of work, information is transmitted at separate frequencies.
Для всех частот в специально выделенном интервале времени, в котором отсутствует сигнал, рассчитывают корреляционные метрики шума. For all frequencies in a specially allocated time interval in which there is no signal, noise correlation metrics are calculated.
В интервале времени, в котором присутствует аддитивная смесь сигнала и шума, рассчитывают корреляционные метрики аддитивной смеси сигнала и шума (иллюстративное пояснение приведено на фиг. 1 – фиг. 2). Рассчитывают корреляционные метрики сигнала и отношения значений корреляционных метрик сигнала и шума (SNR – signal-to-noise ratio).In the time interval in which there is an additive mixture of signal and noise, the correlation metrics of the additive mixture of signal and noise are calculated (an illustrative explanation is given in Fig. 1 - Fig. 2). The correlation metrics of the signal and the ratio of the values of the correlation metrics of the signal and noise (SNR - signal-to-noise ratio) are calculated.
Корреляционные метрики сигнала рассчитывают по формуле (с использованием ф. (5) описания):The correlation metrics of the signal are calculated by the formula (using f. (5) of the description):
то естьthat is
В интервале времени, отведенном для приема информации, решение о наличии сигнала для каждой частоты осуществляют по факту превышения рассчитанных значений SNR порогового значения.In the time interval allotted for receiving information, the decision on the presence of a signal for each frequency is carried out upon exceeding the calculated SNR values of the threshold value.
Пороговое значение определяют, например, путем измерения корреляционных метрик для тестового сигнала, корреляционной метрики для шума, и последующего расчета порогового значения. The threshold is determined, for example, by measuring the correlation metrics for the test signal, the correlation metric for the noise, and then calculating the threshold.
Расчет порогового значения может осуществляться, например, исходя из предположения, что входная аддитивная смесь сигнала и шума распределена по нормальному закону, при этом используют заданное значение вероятности обнаружения сигнала и ложной тревоги (см., например, «Основы теории радиотехнических систем». Учебное пособие. // В. И. Борисов, В. М. Зинчук, А. Е. Лимарев, Н. П. Мухин. Под ред. В. И. Борисова. Воронежский научно-исследовательский институт связи, 2004», стр. 66-67). The calculation of the threshold value can be carried out, for example, based on the assumption that the input additive mixture of signal and noise is distributed according to the normal law, while using a given value of the probability of detecting a signal and a false alarm (see, for example, "Fundamentals of the theory of radio engineering systems". Training manual // V. I. Borisov, V. M. Zinchuk, A. E. Limarev, N. P. Mukhin, edited by V. I. Borisov, Voronezh Research Institute of Communications, 2004, pp. 66- 67).
В станциях осуществляют анализ частот следующим образом. The stations carry out frequency analysis as follows.
Проверяют наличие частот, для которых значение отношения SNR не превосходит заранее установленное пороговое значение – неэффективные частоты. При наличии таких частот осуществляют объединение частот в группы так, что суммарные значения SNR, рассчитанные для групп частот, превосходят заранее установленные пороговые значения. Check for the presence of frequencies for which the SNR value does not exceed a predetermined threshold value - ineffective frequencies. In the presence of such frequencies, the frequencies are combined into groups so that the total SNR values calculated for the frequency groups exceed predetermined threshold values.
Данные пороговые значения для различного числа частот в группах определяют путем математического моделирования. При этом может, например, использоваться методика, приведенная в книге «Основы теории радиотехнических систем». Учебное пособие. // В. И. Борисов, В. М. Зинчук, А. Е. Лимарев, Н. П. Мухин. Под ред. В. И. Борисова. Воронежский научно-исследовательский институт связи, 2004», стр. 66-67. При проведении расчетов в качестве исходных данных используют пороговое значение вероятности доведения информации. Это пороговое значение задают на этапе разработки радиостанций исходя из их функционального назначения. These threshold values for different numbers of frequencies in groups are determined by mathematical modeling. In this case, for example, the technique given in the book "Fundamentals of the Theory of Radio Engineering Systems" can be used. Tutorial. // V. I. Borisov, V. M. Zinchuk, A. E. Limarev, N. P. Mukhin. Ed. V. I. Borisov. Voronezh Research Institute of Communications, 2004”, pp. 66-67. When carrying out calculations, the threshold value of the probability of bringing information is used as the initial data. This threshold value is set at the stage of development of radio stations based on their functional purpose.
Отбор частот в группы, для которых значение отношения SNR не превосходит заранее установленное пороговое значение, может осуществляться с использованием следующего алгоритма. The selection of frequencies into groups for which the SNR value does not exceed a predetermined threshold value can be performed using the following algorithm.
1. Берут частоту с максимальным значением SNR. Рассчитывают разность между пороговым значением, определенным для двух частот, и данным значением SNR. Находят частоту с максимально близким значением SNR к этой разности, и так, чтобы суммарное значение SNR этих частот превосходило соответствующее пороговое значение. Запоминают номера частот, отобранных в группу, и номер группы, из списка неэффективных частот удаляют отобранные частоты. 1. Take the frequency with the maximum SNR value. The difference between the threshold value defined for the two frequencies and the given SNR value is calculated. Find the frequency with the closest SNR value to this difference, and so that the total SNR value of these frequencies exceeds the corresponding threshold value. Remember the numbers of frequencies selected in the group, and the number of the group, the selected frequencies are removed from the list of ineffective frequencies.
2. Повторяют процесс для других частот. 2. Repeat the process for other frequencies.
3. Если не удается найти частоту, обеспечивающую выполнение условия, приведенного в п. 1 алгоритма, то в группу включают очередную частоту с максимальным значением SNR. Из списка неэффективных частот удаляют данную частоту. Рассчитывают суммарное значение SNR частот группы. Осуществляют поиск очередной частоты для включения в группу по методике, приведенной в п. 1 алгоритма, при этом используют пороговое значение, соответствующее количеству частот в группе.3. If it is not possible to find a frequency that ensures the fulfillment of the condition given in paragraph 1 of the algorithm, then the next frequency with the maximum SNR value is included in the group. This frequency is removed from the list of ineffective frequencies. Calculate the total value of the SNR frequencies of the group. The next frequency is searched for inclusion in the group according to the method given in paragraph 1 of the algorithm, while using a threshold value corresponding to the number of frequencies in the group.
4. Если в процессе формирования последней вновь сформированной группы будут использованы все оставшиеся частоты и сумма значений SNR частот этой группы не превышает соответствующий порог, то данные частоты распределяют по сформированным группам с соблюдением условия включения в группу с минимальным суммарным значением SNR частоты с максимальным значением SNR.4. If in the process of forming the last newly formed group all the remaining frequencies are used and the sum of the SNR values of the frequencies of this group does not exceed the corresponding threshold, then these frequencies are distributed among the formed groups subject to the condition of inclusion in the group with the minimum total SNR value of the frequency with the maximum SNR value .
В интервале времени, отведенном для передачи информации, передают радиостанции, с которой ведется радиосвязь – другая станция, условные номера отобранных частот и номера групп, в которые эти частоты включены. Данную информацию передают способом, обеспечивающим доведение информации с вероятностью не ниже заданного уровня, например, путем использования соответствующего способа кодирования. In the time interval allotted for the transmission of information, the radio station with which radio communication is conducted is transmitted - another station, the conditional numbers of the selected frequencies and the numbers of the groups in which these frequencies are included. This information is transmitted in a manner that ensures that the information is communicated with a probability not lower than a given level, for example, by using an appropriate coding method.
В случае если подтверждение о получении номеров группы и значений частот от другой станции не получено, станция продолжает работу с использованием текущего значения частот приема и частот, используемых при передаче информации, и продолжает передавать номера сформированных групп и значений частот, в них входящих. Если в процессе передачи данной информации номера групп и значения частот изменяются, то передают новые номера групп и новые значения частот.If confirmation of receipt of group numbers and frequency values from another station is not received, the station continues to work using the current value of the receiving frequencies and frequencies used in the transmission of information, and continues to transmit the numbers of the formed groups and the frequency values included in them. If during the transmission of this information the group numbers and frequency values change, then new group numbers and new frequency values are transmitted.
После того как станция от другой станции получает подтверждение о том, что информация о номерах групп и значениях частот получена, станция через определенный заранее интервал времени осуществляет передачу на этих частотах в очередном интервале времени, отведенном для передачи информации. Другая станция принимает информацию на этих частотах. After the station receives confirmation from another station that information on group numbers and frequency values has been received, the station, after a predetermined time interval, transmits on these frequencies in the next time interval allotted for information transmission. Another station receives information on these frequencies.
Станция осуществляет передачу на частотах, объединенных в новые группы в очередном цикле передачи-приема, который следует за циклом передачи-приема, в котором получено подтверждение о том, что информация о номерах групп и значениях частот получена другой станцией. The station transmits on the frequencies combined into new groups in the next transmit-receive cycle that follows the transmit-receive cycle in which confirmation is received that information about group numbers and frequency values has been received by another station.
Ниже приведен пример распределения шести частот по двум группам частот (иллюстративное пояснение приведено на фиг. 3). The following is an example of the distribution of six frequencies over two groups of frequencies (an illustrative explanation is given in Fig. 3).
В таблице приведены значения отношений амплитуд сигнала и помехи для используемых частот.The table shows the ratios of the signal and noise amplitudes for the frequencies used.
При использовании описанного алгоритма получено следующее распределение частот по группам.When using the described algorithm, the following frequency distribution by groups was obtained.
Группа №1: F1, F3, F6.Group No. 1: F 1 , F 3 , F 6 .
Группа №2: F2, F4, F5.Group No. 2: F 2 , F 4 , F 5 .
При этом средние значения SNR для групп будут следующие.In this case, the average SNR values for groups will be as follows.
Группа №1 – 3,33.Group No. 1 - 3.33.
Группа №2 – 3,67.Group No. 2 - 3.67.
При традиционном распределении частот по группам, например, по возрастанию номеров, результат распределение частот по группам будет следующим.With the traditional distribution of frequencies into groups, for example, in ascending order, the result of the distribution of frequencies into groups will be as follows.
Группа №1: F1, F2, F3.Group No. 1: F 1 , F 2 , F 3 .
Группа №2: F4, F5. F6.Group No. 2: F 4 , F 5 . F6 .
При этом средние значения SNR для групп будут следующие.In this case, the average SNR values for groups will be as follows.
Группа №1 – 2.Group No. 1 - 2.
Группа №2 – 5.Group number 2 - 5.
Таким образом, при осуществлении обмена информацией с использованием способа передачи информации на частотах, входящих в группу частот, в условиях воздействия помех с неравномерной спектральной плотностью, неравномерность среднего значения SNR для частот группы, снижается более чем в два раза.Thus, when exchanging information using the method of transmitting information at frequencies included in a group of frequencies, under the influence of interference with uneven spectral density, the unevenness of the average SNR value for the frequencies of the group is reduced by more than two times.
Структурная схема устройства для реализации предлагаемого способа приведена на фиг. 4, где обозначено: The block diagram of the device for implementing the proposed method is shown in Fig. 4, where it is indicated:
1 – кодер; 1 - encoder;
2 – блок модуляторов; 2 - block of modulators;
3.1, 3.2 – первый и второй смесители; 3.1, 3.2 - the first and second mixers;
4.1, 4.2 – первый и второй полосовые фильтры (ПФ); 4.1, 4.2 - the first and second band-pass filters (PF);
5 – передатчик; 5 - transmitter;
6 – генератор сетки частоты (ГСЧ); 6 – frequency grid generator (RNG);
7.1, 7.2 – первый и второй синтезаторы частот (СЧ); 7.1, 7.2 - the first and second frequency synthesizers (MF);
8 – генератор псевдослучайной последовательности чисел (ПсПЧ); 8 – generator of pseudo-random sequence of numbers (PSCH);
9 – антенна; 9 - antenna;
10 – усилитель промежуточной частоты (УПЧ); 10 - intermediate frequency amplifier (IFA);
11 – широкополосный фильтр (ШпФ); 11 – broadband filter (WPF);
12 – демодулятор; 12 - demodulator;
13 – устройство управления; 13 - control device;
14 – усилитель высоких частот (УВЧ);14 - high frequency amplifier (UHF);
15 – устройство синхронизации; 15 - synchronization device;
16 – аналого-цифровой преобразователь (АЦП)16 - analog-to-digital converter (ADC)
17 – фильтр низких частот (ФНЧ); 17 - low-pass filter (LPF);
18 – усилитель нижних частот (УНЧ); 18 - low-frequency amplifier (ULF);
19 – детектор автоматической регулировки усиления (АРУ); 19 - detector of automatic gain control (AGC);
20 – декодер; 20 - decoder;
21 – вычислительное устройство (ВУ).21 - computing device (CD).
Устройство содержит последовательно соединенные кодер 1, блок модуляторов 2, первый смеситель 3.1, первый ПФ 4.1, передатчик 5, и антенну 9, вход-выход которой является входом-выходом устройства, при этом выходы генератора сетки частот 6 с первого по n-ый соединены соответственно с третьего по (n+2)-ой входами блока модуляторов 2. Выход генератора ПсПЧ 8 соединен с входами первого 7.1 и второго 7.2 синтезаторов частот, выходы которых соединены со вторыми входами первого 3.1 и второго 3.1 смесителей соответственно. Выход антенны 9 через последовательно соединенные ШпФ 11, УВЧ 14, второй смеситель 3.2 и УПЧ 10 соединен с входом второго ПФ 4.2, выход которого соединен с первым входом демодулятора 12 и входом детектора АРУ 19. При этом выход детектора АРУ 19 через последовательно соединенные УНЧ 18 и ФНЧ 17 соединен со вторым входом УПЧ 10. Первый выход демодулятора 12 через последовательно соединенные устройство синхронизации 15 и АЦП 16 подключен к третьему входу устройства управления 13. Второй выход демодулятора 12 шиной соединен с первыми входами декодера 20 и вычислительного устройства 21, первый выход которого является выходом всего устройства, а второй выход вычислительного устройства 21 соединен со вторым входом устройства управления 13, четвертый выход которого соединен с третьим входом вычислительного устройства 21, а его второй вход подсоединен к выходу декодера 20. Кроме того, первый выход устройства управления 13 соединен со входом кодера 1. Второй выход устройства управления 13 соединен со вторым входом блока модуляторов 2. Третий выход устройства управления 13 соединен со вторым входом генератора ПсПЧ 8. Четвертый выход устройства управления 13 соединен с третьим входом вычислительного устройства 21.The device contains serially connected encoder 1, a block of
Устройство работает следующим образом. The device works as follows.
В станции формируют сигнал, состоящий из нескольких гармонических сигналов, которые генерируют в ГСЧ 6.The station generates a signal consisting of several harmonic signals that are generated in the RNG 6.
Число используемых частот Nf устанавливают заранее. The number of used frequencies N f is set in advance.
Устанавливают заранее значения частотных сдвигов между соседними сигналами (поднесущими) в соответствии с используемым способом модуляции. Set in advance the values of frequency shifts between adjacent signals (subcarriers) in accordance with the modulation method used.
После установления связи и синхронизации станций, в соответствии со случайными числами, которые вырабатываются генератором ПсПЧ 8, в первом 7.1 и во втором СЧ 7.2 устанавливают соответствующие значения частот, в соответствии с которыми частоты сигнала повышают или понижают в первом 3.1 и во втором 3.2 смесителях, за счет умножения сигналов на сигналы, поступающие с первого 7.1 и со второго 7.2 СЧ соответственно. After establishing communication and synchronization of stations, in accordance with the random numbers that are generated by the
Первое случайное число вырабатывается генератором ПсПЧ 8 в соответствии с управляющим сигналом, который поступает на его вход с третьего выхода устройства управления 13. Последующие случайные числа вырабатываются генератором ПсПЧ 8 с заданным темпом.The first random number is generated by the
На первый вход устройства управления 13 подают пользовательскую информацию с внешнего устройства (на фиг. 4 не показано). The first input of the
В ВУ 21 осуществляют нумерацию частот, например, по возрастанию значений частот, в процессе установки программного обеспечения в радиостанцию.In
В момент включения в ВУ 21 служебную информацию – номера частот с первого выхода ВУ 21 подают на второй вход устройства управления 13, где формируют пакет данных и подают его с первого выхода устройства управления 13 на вход кодера 1. В кодере 1 информацию кодируют в соответствии с используемым способом кодирования. В пакеты данных включают установленное число информационных символов. At the time of inclusion in the
С выхода кодера 1 информацию подают на первый вход блока модуляторов 2.From the output of the encoder 1, information is fed to the first input of the
В блоке модуляторов 2 в соответствии с информацией, в том числе о номерах групп гармоник и номерах частот, в них входящих, которую подают на его второй вход со второго выхода устройства управления 13, пакеты информации подают на соответствующие модуляторы. В этих модуляторах гармонические сигналы, которые подают с ГСЧ 6 на входы с третьего по (n+2)-ой модулятора 2 модулируют в соответствии с используемым способом модуляции. In the
Структурная схема устройства, с использованием которого может быть реализован блок модуляторов 2, приведена на фиг. 5, где обозначено:The block diagram of the device, which can be used to implement the block of
2.1 – вычислительное устройство;2.1 - computing device;
2.2.1 – 2.2.n – модуляторы с первого по n-ый. 2.2.1 - 2.2.n - modulators from the first to the nth.
Устройство содержит вычислительное устройство 2.1 и модуляторы с первого 2.2.1 по n-ый 2.2.n. С первого по n-ый выходы вычислительного устройства 2.1 соединены с входами соответствующих модуляторов с первого 2.2.1 по n-ый 2.2.n. Вторые входы модуляторов с первого 2.2.1 по n-ый 2.2.n являются с третьего по (n+2)-ой входами блока модуляторов 2 соответственно. Первый вход вычислительного устройства 2.1 является первым входом блока модуляторов 2, второй вход вычислительного устройства 2.1 является вторым входом блока модуляторов 2. Выходы модуляторов с первого 2.2.1 по n-ый 2.2.n объединены и являются выходом модулятора 2. The device contains a computing device 2.1 and modulators from the first 2.2.1 to the n-th 2.2.n. From the first to the n-th outputs of the computing device 2.1 connected to the inputs of the respective modulators from the first 2.2.1 to the n-th 2.2.n. The second inputs of the modulators from the first 2.2.1 to the n-th 2.2.n are the third to (n+2)-th inputs of the
Блок модуляторов 2 работает следующим образом. На первый вход блока модуляторов 2 с выхода кодера 1 и соответственно на второй вход вычислительного устройства 2.1 подают информацию в виде сформированных пакетов. Служебную информацию – номера групп и номера частот, входящих в группы, подают на второй вход модулятора 2 и, соответственно – на второй вход вычислительного устройства 2.1 со второго выхода устройства управления 13. В блоке модуляторов 2 пользовательскую информацию в виде сформированных пакетов подают на соответствующие модуляторы с первого 2.2.1 по n-ый 2.2.n в соответствии с информацией о номерах групп и номерах частот, входящих в группы, которую подают на второй вход блока модуляторов 2.
Например, если сформированы группы частот:For example, if frequency groups are formed:
группа №1: F1, F3, F6; group No. 1: F 1 , F 3 , F 6 ;
группа №2: F2, F4, F5, group number 2: F 2 , F 4 , F 5 ,
то пакет № 1 подают на первый 2.2.1, третий 2.2.3 и шестой модуляторы 2.2.6, пакет № 2 подают на второй 2.2.2, четвертый 2.2.4 и пятый 2.2.5 модуляторы. then packet No. 1 is served on the first 2.2.1, third 2.2.3 and sixth modulators 2.2.6, packet No. 2 is served on the second 2.2.2, fourth 2.2.4 and fifth 2.2.5 modulators.
После чего промодулированные сигналы подают в первый смеситель 3.1, где значения частот сигнала повышают или понижают, за счет умножения этих сигналов на сигнал, поступающий с первого СЧ 7.1, значение частоты которого установлено в соответствии со случайным числом, сформированным генератором ПсПЧ 8.After that, the modulated signals are fed into the first mixer 3.1, where the signal frequencies are increased or decreased by multiplying these signals by the signal coming from the first midrange 7.1, the frequency value of which is set in accordance with a random number generated by the
Сигнал с выхода первого смесителя 3.1 подают в первый ПФ 4.1, где его фильтруют. The signal from the output of the first mixer 3.1 is fed into the first PF 4.1, where it is filtered.
Затем сигнал подают в передатчик 5, где его усиливают и фильтруют соответствующим образом. Сформированный сигнал через антенну 9 излучают в пространство. The signal is then fed to
В интервале времени, предназначенном для приема информации, принятый сигнал с выхода антенны 9 подают в ШпФ 11, где его фильтруют. Затем сигнал усиливают в УВЧ 14. После чего частоту сигнала повышают или понижают во втором смесителе 3.2, за счет умножения этого сигнала на сигнал, поступающий со второго СЧ 7.2, значение частоты которого установлено в соответствии со случайным числом, сформированным генератором ПсПЧ 8. In the time interval intended for receiving information, the received signal from the output of the
С выхода второго смесителя 3.2 сигнал подают в УПЧ 10, где его усиливают до необходимого уровня. From the output of the second mixer 3.2, the signal is fed to the IF 10, where it is amplified to the required level.
Коэффициент усиления УПЧ 10 определяют с использованием системы АРУ, которая включает детектор АРУ 19, УНЧ 18 и ФНЧ 17 (см., например, Максимов М.В., Бобнев М.П., Кривицкий Б.Х., и др. «Защита от радиопомех», изд. «Сов. радио», 1976 г., стр. 197, 198). The amplification factor of the UPC 10 is determined using the AGC system, which includes the
Сигнал с выхода УПЧ 10 подают во второй ПФ 4.2, где его фильтруют. После чего сигнал подают в демодулятор 12 и в детектор АРУ 19. The signal from the output of the IF 10 is fed into the second PF 4.2, where it is filtered. After that, the signal is fed to the demodulator 12 and to the
Сигнал, продетектированный в детекторе АРУ 19, усиливают в УНЧ 18 и фильтруют ФНЧ 17. Напряжение с выхода ФНЧ 17 подают на второй вход УПЧ 10 и тем самым изменяют его коэффициент усиления до необходимого уровня. Усилитель с изменяемым коэффициентом усиления может быть выполнен, например, способом, описанным в патенте RU 2258309 H04B/005 «Схемы передатчика для систем связи». The signal detected in the
В демодуляторе 12 осуществляют демодуляцию сигнала в соответствии с используемым видом модуляции. Demodulator 12 performs demodulation of the signal in accordance with the type of modulation used.
Структурная схема устройства, с использованием которого может быть реализован демодулятор 12, приведена на фиг. 6, где обозначено: A block diagram of a device with which demodulator 12 can be implemented is shown in FIG. 6, where it is indicated:
12.1.1 – 12.1.n – генераторы опорных напряжений (ГОН) с первого по n-ый; 12.1.1 - 12.1.n - reference voltage generators (GON) from the first to the nth;
12.2.1 – 12.2.n – блоки умножения с первого по n-ый; 12.2.1 - 12.2.n - multiplication blocks from the first to the nth;
12.3.1 – 12.3.n – интеграторы с первого по n-ый; 12.3.1 - 12.3.n - integrators from the first to the nth;
12.4.1 – 12.4.n – аналого-цифровые преобразователи (АЦП) с первого по n-ый.12.4.1 - 12.4.n - analog-to-digital converters (ADC) from the first to the n-th.
Устройство содержит n параллельных линеек, каждая из которых состоит из соответствующих, последовательно соединенных блока умножения 12.2, интегратора 12.3 и АЦП 12.4, причем первые входы n блоков умножения 12.2.1 – 12.2.n объединены и являются первым входом демодулятора 12. Входы n генераторов опорных напряжений 12.1.1 – 12.1.n объединены и являются вторым входом демодулятора 12. Выходы n ГОН 12.1.1 – 12.1.n соединены со вторыми входами (входами опорного напряжения) n блоков умножения 12.2.1 – 12.2.n соответственно. Выходы n интеграторов 12.3.1 – 12.3.n объединены и являются первым выходом демодулятора 12. Выходы n АЦП 12.4.1 –12.4.n объединены в шину данных и является вторым выходом демодулятора 12. The device contains n parallel lines, each of which consists of the corresponding serially connected multiplication unit 12.2, the integrator 12.3 and the ADC 12.4, and the first inputs of the n multiplication units 12.2.1 - 12.2.n are combined and are the first input of the demodulator 12. The inputs of the n reference generators voltages 12.1.1 - 12.1.n are combined and are the second input of the demodulator 12. The outputs n GON 12.1.1 - 12.1.n are connected to the second inputs (reference voltage inputs) of n multiplication blocks 12.2.1 - 12.2.n, respectively. The outputs of n integrators 12.3.1 - 12.3.n are combined and are the first output of the demodulator 12. The outputs of n ADC 12.4.1 -12.4.n are combined into a data bus and is the second output of the demodulator 12.
Демодулятор 12 работает следующим образом.Demodulator 12 operates as follows.
Опорные частоты в ГОН 12.1.1 – 12.1.n формируют с теми же значениями, что и гармонические сигналы. Reference frequencies in GON 12.1.1 - 12.1.n are formed with the same values as the harmonic signals.
Принятую аддитивную смесь сигнала и помехи подают на первые входы блоков умножения 12.1.1 – 12.1.n, на вторые входы которых подают соответствующие опорные напряжения, например,The received additive mixture of signal and interference is fed to the first inputs of the multiplication blocks 12.1.1 - 12.1.n, the second inputs of which are supplied with the corresponding reference voltages, for example,
Uоп1=sin(x1);U op1 \u003d sin (x 1 );
Uопn=sin(xn).U opn \u003d sin (x n ).
Управляющее напряжение подают с пятого выхода устройства управления 13 на второй вход демодулятора 12, то есть на входы ГОН 12.1.1 – 12.1.n, и тем самым инициируют их работу. The control voltage is supplied from the fifth output of the
После умножения сигнала на соответствующие опорные сигналы Sоп.i в блоках умножения 12.2.1 – 12.2.n и интегрирования интеграторами 12.3.1 – 12.3.n на выходах интеграторов 12.3.1 – 12.3.n образуется результат преобразования сигнала и помехи, т.е. умножения на опорный сигнал и интегрирования (корреляционные метрики). After multiplying the signal by the corresponding reference signals S op.i in multiplication blocks 12.2.1 - 12.2.n and integrating by integrators 12.3.1 - 12.3.n, the result of signal conversion and noise is formed at the outputs of integrators 12.3.1 - 12.3.n, i.e. e. multiplication by the reference signal and integration (correlation metrics).
Полученные сигналы преобразуют в цифровой вид в соответствующих АЦП 12.4.1 – 12.4.n. Данные сигналы в цифровом виде подают на второй выход демодулятора 12, затем по шине данных их подают в декодер 20.The received signals are converted into digital form in the corresponding ADC 12.4.1 - 12.4.n. These signals in digital form are fed to the second output of the demodulator 12, then they are fed to the
С выходов интеграторов 12.3.1 – 12.3.n (первого выхода демодулятора) сигнал в аналоговом виде подают в устройство синхронизации 15, выполненное, например, как устройство, описанное в учебном пособии «Основы теории радиотехнических систем. Учебное пособие. // В. И. Борисов, В. М. Зинчук, А. Е. Лимарев, Н. П. Мухин. Под ред. В. И. Борисова. Воронежский научно-исследовательский институт связи, 2004», стр. 222, 223. From the outputs of the integrators 12.3.1 - 12.3.n (the first output of the demodulator), the signal in analog form is fed to the synchronization device 15, made, for example, as the device described in the textbook “Fundamentals of the theory of radio engineering systems. Tutorial. // V. I. Borisov, V. M. Zinchuk, A. E. Limarev, N. P. Mukhin. Ed. V. I. Borisov. Voronezh Research Institute of Communications, 2004”, pp. 222, 223.
Устройство синхронизации 15 выполнено в виде устройства, структурная схема которого приведена на фиг. 7 (см. «Основы теории радиотехнических систем. Учебное пособие. // В. И. Борисов, В. М. Зинчук, А. Е. Лимарев, Н. П. Мухин. Под ред. В. И. Борисова. Воронежский научно-исследовательский институт связи, 2004», стр. 222, 223), где обозначено: The synchronization device 15 is made in the form of a device, the block diagram of which is shown in Fig. 7 (see "Fundamentals of the theory of radio engineering systems. Textbook. // V. I. Borisov, V. M. Zinchuk, A. E. Limarev, N. P. Mukhin. Edited by V. I. Borisov. Voronezh scientific - Research Institute of Communications, 2004", pp. 222, 223), where it is indicated:
15.1 – схема регистрации; 15.1 - registration scheme;
15.2 – фазовый дискриминатор (ФД); 15.2 - phase discriminator (PD);
15.3 – интегратор; 15.3 - integrator;
15.4 – преобразователь напряжения;15.4 - voltage converter;
15.5 – генератор тактовых импульсов (ГТИ). 15.5 - clock pulse generator (GTI).
Устройство синхронизации 15 содержит схему регистрации 15.1 и фазовый дискриминатор 15.2, первые входы которых объединены и являются входом устройства синхронизации 15. При этом выход фазового дискриминатора 15.2 через последовательно соединенные интегратор 15.3 и преобразователь напряжения 15.4 соединен с входом генератора тактовых импульсов 15.5, первый выход которого соединен со вторым входом схемы регистрации 15.1. Второй выход ГТИ 15.5 соединен со вторым входом фазового дискриминатора 15.2. Выход схемы регистрации 15.1 является выходом устройства регистрации 15.The synchronization device 15 contains a registration circuit 15.1 and a phase discriminator 15.2, the first inputs of which are combined and are the input of the synchronization device 15. In this case, the output of the phase discriminator 15.2 is connected through a series-connected integrator 15.3 and a voltage converter 15.4 to the input of the clock generator 15.5, the first output of which is connected with the second input of the registration circuit 15.1. The second output of the GTI 15.5 is connected to the second input of the phase discriminator 15.2. The output of the registration circuit 15.1 is the output of the registration device 15.
Устройство синхронизации 15 работает следующим образом. The synchronization device 15 operates as follows.
В режиме слежения за фазой сигнал с выхода демодулятора 12 подают в фазовый дискриминатор 15.2, на второй вход которого подают сигналы с ГТИ 15.5, управляемого напряжением. Фазовый дискриминатор 15.2 вырабатывает напряжение (напряжение ошибки), знак и амплитуда которого пропорциональна знаку и величине рассогласования фаз (времени) между тактовыми импульсами ГТИ 15.5 и принимаемыми символами. Символ, в данном случае, представляет собой сигнал установленной заранее длительности с полностью известными параметрами, кроме его времени прихода (фазы). Напряжение, поступающее с выхода фазового дискриминатора 15.2, усредняют в интеграторе 15.3 и формируют с его использованием управляющее напряжение в преобразователе напряжения 15.4 таким образом, чтобы рассогласование фаз уменьшилось до минимума. Напряжение с выхода преобразователя напряжения 15.4 поступает в ГТИ 15.5, где формируют соответствующие импульсы. На выход схемы регистрации 15.1 поступают символы после того, как процесс синхронизации завершают. Схема регистрации 15.1 может быть выполнена, например, в виде электронного ключа, который открывают напряжением, поступающим с ГТИ 15.6. В данном случае преобразователь напряжения 15.4 преобразует напряжение, которое изменяется в пределах от U1 до U2, в напряжение, которое изменяется соответственно в пределах от U3 до U4 по определенной функциональной зависимости. In the phase tracking mode, the signal from the output of the demodulator 12 is fed into the phase discriminator 15.2, the second input of which is fed signals from the voltage-controlled GTI 15.5. The phase discriminator 15.2 generates a voltage (error voltage), the sign and amplitude of which is proportional to the sign and magnitude of the phase mismatch (time) between the clock pulses of the GTI 15.5 and the received symbols. The symbol, in this case, is a signal of a predetermined duration with completely known parameters, except for its arrival time (phase). The voltage coming from the output of the phase discriminator 15.2 is averaged in the integrator 15.3 and the control voltage is formed using it in the voltage converter 15.4 so that the phase mismatch is reduced to a minimum. The voltage from the output of the voltage converter 15.4 is supplied to the GTI 15.5, where the corresponding pulses are formed. The output of the registration circuit 15.1 receives symbols after the synchronization process is completed. The registration scheme 15.1 can be made, for example, in the form of an electronic key, which is opened by the voltage coming from the GTI 15.6. In this case, the voltage converter 15.4 converts the voltage, which varies from U 1 to U 2 , into a voltage that varies, respectively, from U 3 to U 4 according to a certain functional relationship.
Сигналы в цифровом виде с второго выхода демодулятора 12 подают по шине данных в декодер 20, где принятую служебную и пользовательскую информацию декодируют соответствующим образом. Signals in digital form from the second output of the demodulator 12 are fed via the data bus to the
Декодированную информацию по шине данных подают на первый вход ВУ 21. В ВУ 21 с использованием пользовательской информации и информации о распределении частот по группам определяют, приняты или не приняты сигналы, которые были переданы на отдельных частотах и на частотах каждой группы – вторичное декодирование. В данном процессе используют информацию о распределении частот по группам, которая была получена в предыдущем интервале приема. Определение факта передачи сигнала осуществляют путем сравнения суммарного значения SNR для сигналов, переданных на частотах группы, с соответствующим порогом. The decoded information on the data bus is fed to the first input of the
Пользовательскую информацию, декодированную таким образом, с первого выхода ВУ 21 подают на выход устройства.The user information, decoded in this way, from the first output of the
С выхода устройства синхронизации 15 сигнал подают на вход АЦП 16. С его выхода сигнал в цифровой форме подают на третий вход устройства управления 13, где формируют сигнал, синхронизированный с входным сигналом. From the output of the synchronization device 15, the signal is fed to the input of the
Данный сигнал с четвертого выхода устройства управления 13 подают на третий вход ВУ 21. В ВУ 21 при получении данного управляющего сигнала осуществляют расчет для всех частот значений SNR с использованием значений корреляционных метрик, которые подают на второй вход ВУ 21 по шине данных с демодулятора 12.This signal from the fourth output of the
Так же в ВУ 21 с использованием рассчитанных значений SNR осуществляют отбор частот в группы по алгоритму, описанному на стр. 9 описания. Результат отбора частот подают с первого выхода ВУ 21 на второй вход устройства управления 13, где служебную и пользовательскую информацию объединяют соответствующим образом в информационные пакеты и подают с первого выхода устройства управления 13 на вход кодера 1. Also in
С третьего выхода устройства управления 13 на вход генератора ПсПЧ 8 подают в соответствии с установленным временным режимом смены частот при работе в режиме ППРЧ управляющий сигнал в цифровом виде, в соответствии с которым в генераторе ПсПЧ 8 формируют очередное случайное число. From the third output of the
Генератор ПсПЧ 8 выполнен в виде вычислительного устройства, в котором по каким-либо алгоритмам, рассчитываются значения случайных чисел (см., например, «Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов модуляцией несущей псевдослучайной последовательностью», В.И. Борисов, В. М. Зинчук, А. Е. Лимарев, Н. П. Мухин, Г.С. Нахмансон, под ред. члена – корреспондента РАН В. И. Борисова. М. «Радио и связь», 2003, стр. 32-52). The
Устройство управления 13 может быть выполнено в виде процессора или в виде программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС).The
Генератор ПсПЧ 8, вычислительное устройство 2.1, устройство управления 13, могут быть выполнены, например, в виде единого микропроцессорного устройства с соответствующим программным обеспечением, например, процессора серии TMS320VC5416 фирмы Texas Instruments, или в виде программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС), с соответствующим программным обеспечением, например ПЛИС XCV400 фирмы Xilinx. The
АЦП с первого 12.4.1 по n-ый 12.4.n могут быть выполнены, например, на микросхеме AD7495BR фирмы Analog Devices. ADCs from the first 12.4.1 to the n-th 12.4.n can be implemented, for example, on the AD7495BR chip from Analog Devices.
Таким образом, описанное устройство позволяет реализовать способ передачи информации с использованием модуляции частотным сдвигом при наличии помех с неравномерной спектральной плотностью, который обеспечивает обмен информацией с использованием групп рабочих частот, что позволяет и повысить скорость передачи информации при наличии помех с неравномерной спектральной плотностью.Thus, the described device makes it possible to implement a method for transmitting information using frequency shift modulation in the presence of interference with a non-uniform spectral density, which ensures the exchange of information using groups of operating frequencies, which also makes it possible to increase the rate of information transmission in the presence of interference with a non-uniform spectral density.
Claims (11)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2799089C1 true RU2799089C1 (en) | 2023-07-04 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2397431A1 (en) * | 2002-08-09 | 2004-02-09 | Andrew Lohbihler | Method and apparatus for a wireless position sensing interface device employing spread spectrum technology of one or more radio transmitting devices |
| WO2013015859A2 (en) * | 2011-05-02 | 2013-01-31 | Massachusetts Institute Of Technology | Optical receiver configurable to accommodate a variety of modulation formats |
| RU2709182C1 (en) * | 2019-08-28 | 2019-12-17 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method of selecting a signal with frequency shift modulation using quadrature components and compensation of combination components |
| RU2745918C1 (en) * | 2020-08-05 | 2021-04-02 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method for transmitting discrete information over a multipath communication channel using frequency shift modulation |
| RU2755032C1 (en) * | 2020-10-08 | 2021-09-10 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method for information exchange using frequency hopping spread spectrum combined with an algorithm for selecting optimal traffic frequencies |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2397431A1 (en) * | 2002-08-09 | 2004-02-09 | Andrew Lohbihler | Method and apparatus for a wireless position sensing interface device employing spread spectrum technology of one or more radio transmitting devices |
| WO2013015859A2 (en) * | 2011-05-02 | 2013-01-31 | Massachusetts Institute Of Technology | Optical receiver configurable to accommodate a variety of modulation formats |
| RU2709182C1 (en) * | 2019-08-28 | 2019-12-17 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method of selecting a signal with frequency shift modulation using quadrature components and compensation of combination components |
| RU2745918C1 (en) * | 2020-08-05 | 2021-04-02 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method for transmitting discrete information over a multipath communication channel using frequency shift modulation |
| RU2755032C1 (en) * | 2020-10-08 | 2021-09-10 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method for information exchange using frequency hopping spread spectrum combined with an algorithm for selecting optimal traffic frequencies |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU751959B2 (en) | Receiving a spread spectrum signal | |
| US7280615B2 (en) | Method for making a clear channel assessment in a wireless network | |
| AU752012B2 (en) | Acquiring a spread spectrum signal | |
| KR100488431B1 (en) | Constant amplitude coded bi-orthogonal coding and decoding apparatus | |
| AU752349B2 (en) | Bandpass correlation of a spread spectrum signal | |
| KR970056495A (en) | Digital communication device | |
| AU752232B2 (en) | Bandpass processing of a spread spectrum signal | |
| KR100675502B1 (en) | System for code division multi-access communication | |
| RU2799089C1 (en) | Method for transmitting information using frequency shift modulation in the presence of interference with non-uniform spectral density | |
| US7280601B2 (en) | Method for operating multiple overlapping wireless networks | |
| RU2500069C1 (en) | Method of generating codes for generating signal ensembles in telecommunication networks | |
| US20070153939A1 (en) | Method of differential-phase/absolute-amplitude qam | |
| JP2022522450A (en) | Methods and Devices for Modulation Using the ZADOFF-CHU Series | |
| US7242663B2 (en) | Multi-channel spread spectrum communications system | |
| US5841807A (en) | Spread spectrum data communicator | |
| CN114374586B (en) | Data transmission method, transmitter and receiver | |
| JPH07107007A (en) | Spreading code generation system | |
| CN114465856A (en) | Signal multi-system modulation method, demodulation method and equipment based on CDMA system | |
| CN113067671A (en) | Transmitting system and receiving system based on pseudorandom phase sequence spread spectrum | |
| RU2168267C2 (en) | Method of automatic frequency control and device for its realization | |
| US7239676B2 (en) | Method of differential-phase/absolute-amplitude QAM | |
| RU2804937C1 (en) | Method of jamming-resistant information transmission based on amplitude manipulation | |
| RU2789517C1 (en) | Method for noise-proof transmission of discrete signals based on single-sideband modulation | |
| JPH07107128A (en) | Digital modulating/demodulating method and digital modulator | |
| KR20040095843A (en) | Constant amplitude coded bi-orthogonal coding and decoding apparatus |