RU2820855C1 - Tamper-proof radio link - Google Patents
Tamper-proof radio link Download PDFInfo
- Publication number
- RU2820855C1 RU2820855C1 RU2023124108A RU2023124108A RU2820855C1 RU 2820855 C1 RU2820855 C1 RU 2820855C1 RU 2023124108 A RU2023124108 A RU 2023124108A RU 2023124108 A RU2023124108 A RU 2023124108A RU 2820855 C1 RU2820855 C1 RU 2820855C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- signal
- data processor
- inputs
- Prior art date
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 49
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 26
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 108010076504 Protein Sorting Signals Proteins 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники и может использовано в системах радиорелейной, спутниковой и радиосвязи для передачи цифровой информации с высокой степенью конфиденциальности.The invention relates to the field of radio engineering and can be used in radio relay, satellite and radio communication systems for transmitting digital information with a high degree of confidentiality.
Известна «Радиолиния с амплитудно-фазоманипулированными шумоподобными сигналами» (Патент РФ № 2144272, МПК H04L 27/34, опубл. 10.01.2000 г., бюл.: №1), которая может быть использована в системах связи, функционирующих в условиях неопределенных помех.The “Radio link with amplitude-phase-keyed noise-like signals” is known (RF Patent No. 2144272, IPC H04L 27/34, publ. 01/10/2000, bulletin: No. 1), which can be used in communication systems operating in conditions of uncertain interference .
Радиолиния с амплитудно-фазоманипулированными шумоподобными сигналами содержит на передающей стороне источник информации, второй дешифратор, блок управления, блок перемежения, второй цифроаналоговый преобразователь, фазовый модулятор, модулятор, второй усилитель, первый усилитель, усилитель мощности, антенное устройство, блок синхронизации, генератор несущей частоты, генератор псевдослучайной последовательности, регистр сдвига, регистр хранения, первый дешифратор, первый цифроаналоговый преобразователь. Выход источника информации подключен к информационному входу блока перемежения. Выход блока перемежения подключен к первому входу фазового модулятора. Выход фазового модулятора соединен с первым входом модулятора, а выход генератора несущей частоты подключен к второму входу модулятора. Первый выход блока синхронизации подключен к входу генератора псевдослучайной последовательности и к тактовому входу регистра сдвига, а его второй выход к тактовому входу регистра хранения и к тактовому входу блока управления, выход генератора псевдослучайной последовательности подключен к входу регистра сдвига (N+) выходов регистра сдвига подключены к соответствующим (N+) входам регистра хранения, a N информационных выходов регистра хранения подключены к соответствующим N входам первого дешифратора. Дополнительный (N+)-й выход регистра хранения подключен к второму входу фазового модулятора и к управляющему входу блока управления, а N выходов первого дешифратора подключены к соответствующим N входам первого цифроаналогового преобразователя. Выход первого цифроаналогового преобразователя подключен к управляющему входу первого усилителя, выход которого подключен к входу усилителя мощности. Выход усилителя мощности подключен к входу антенного устройства. Первый и второй синхронизирующие выходы блока управления подключены к соответствующим синхронизирующим входам источника информации и блока перемежения, K управляющих выходов блока управления подключены к соответствующим K управляющим входам блока перемежения и K входам дополнительного дешифратора. M выходов второго дешифратора подключены к соответствующим M входам второго цифроаналогового преобразователя. Выход второго цифроаналогового преобразователя подключен к управляющему входу второго усилителя. Информационный вход второго усилителя подключен к выходу модулятора, а выход - к информационному входу первого усилителя. На приемной стороне радиолиния содержит приемную антенну, смеситель, усилитель промежуточной частоты, перемножитель, усилитель, интегратор, решающий блок, блок перемежения, блок управления, приемник информации, гетеродин, блок синхронизации, генератор псевдослучайной последовательности, регистр сдвига, регистр хранения, дешифратор, цифроаналоговый преобразователь. Выход антенного устройства подключен к первому входу смесителя, а выход смесителя подключен к входу усилителя промежуточной частоты. Выход усилителя промежуточной частоты подключен к информационному входу перемножителя, выход которого подключен к информационному входу усилителя. Выход усилителя подключен к входу интегратора. Выход интегратора подключен к входу решающего устройства и к входу блока синхронизации. Первый выход блока синхронизации подключен к входу генератора псевдослучайной последовательности и тактовому входу регистра сдвига. Второй выход блока синхронизации подключен к тактовому входу регистра хранения и к тактовому входу блока управления. Третий выход блока синхронизации подключен к входу гетеродина. Четвертый выход блока синхронизации подключен к тактовому входу решающего блока. Выход гетеродина подключен к второму входу смесителя. Выход генератора псевдослучайной последовательности подключен к входу регистра сдвига, (N+) выходов которого подключены к соответствующим (N+) информационным входам регистра хранения. N выходов регистра хранения подключены к соответствующим N входам дешифратора. Дополнительный (N+)-й выход регистра хранения подключен к управляющему входу перемножителя и к управляющему входу блока управления, а N выходов дешифратора подключены к соответствующим N входам цифроаналогового преобразователя. Выход цифроаналогового преобразователя подключен к управляющему входу усилителя. Первый и второй синхронизирующие выходы блока управления подключены к соответствующим синхронизирующим входам блока перемежения. K управляющих выходов блока управления подключены к соответствующим K управляющим входам блока перемежения. Выход решающего блока подключен к информационному входу блока перемежения, а выход блока перемежения подключен к входу приемника информации.A radio link with amplitude-phase-keyed noise-like signals contains on the transmitting side an information source, a second decoder, a control unit, an interleaving unit, a second digital-to-analog converter, a phase modulator, a modulator, a second amplifier, a first amplifier, a power amplifier, an antenna device, a synchronization unit, and a carrier frequency generator , pseudo-random sequence generator, shift register, storage register, first decoder, first digital-to-analog converter. The output of the information source is connected to the information input of the interleaving unit. The output of the interleaving unit is connected to the first input of the phase modulator. The output of the phase modulator is connected to the first input of the modulator, and the output of the carrier frequency generator is connected to the second input of the modulator. The first output of the synchronization block is connected to the input of the pseudo-random sequence generator and to the clock input of the shift register, and its second output is to the clock input of the storage register and to the clock input of the control unit, the output of the pseudo-random sequence generator is connected to the input of the shift register (N+) shift register outputs are connected to the corresponding (N+) inputs of the storage register, and N information outputs of the storage register are connected to the corresponding N inputs of the first decoder. The additional (N+) output of the storage register is connected to the second input of the phase modulator and to the control input of the control unit, and N outputs of the first decoder are connected to the corresponding N inputs of the first digital-to-analog converter. The output of the first digital-to-analog converter is connected to the control input of the first amplifier, the output of which is connected to the input of the power amplifier. The output of the power amplifier is connected to the input of the antenna device. The first and second synchronizing outputs of the control unit are connected to the corresponding synchronizing inputs of the information source and the interleaving unit, K control outputs of the control unit are connected to the corresponding K control inputs of the interleaving unit and K inputs of the additional decoder. M outputs of the second decoder are connected to the corresponding M inputs of the second digital-to-analog converter. The output of the second digital-to-analog converter is connected to the control input of the second amplifier. The information input of the second amplifier is connected to the output of the modulator, and the output is connected to the information input of the first amplifier. On the receiving side, the radio line contains a receiving antenna, a mixer, an intermediate frequency amplifier, a multiplier, an amplifier, an integrator, a decision unit, an interleaving unit, a control unit, an information receiver, a local oscillator, a synchronization unit, a pseudo-random sequence generator, a shift register, a storage register, a decoder, a digital-to-analog converter. The output of the antenna device is connected to the first input of the mixer, and the output of the mixer is connected to the input of the intermediate frequency amplifier. The output of the intermediate frequency amplifier is connected to the information input of the multiplier, the output of which is connected to the information input of the amplifier. The amplifier output is connected to the integrator input. The integrator output is connected to the input of the solver and to the input of the synchronization unit. The first output of the synchronization block is connected to the input of the pseudorandom sequence generator and the clock input of the shift register. The second output of the synchronization block is connected to the clock input of the storage register and to the clock input of the control unit. The third output of the synchronization block is connected to the local oscillator input. The fourth output of the synchronization block is connected to the clock input of the decision block. The local oscillator output is connected to the second input of the mixer. The output of the pseudo-random sequence generator is connected to the input of the shift register, the (N+) outputs of which are connected to the corresponding (N+) information inputs of the storage register. N outputs of the storage register are connected to the corresponding N inputs of the decoder. The additional (N+) output of the storage register is connected to the control input of the multiplier and to the control input of the control unit, and the N outputs of the decoder are connected to the corresponding N inputs of the digital-to-analog converter. The output of the digital-to-analog converter is connected to the control input of the amplifier. The first and second synchronizing outputs of the control unit are connected to the corresponding synchronizing inputs of the interleaving unit. The K control outputs of the control unit are connected to the corresponding K control inputs of the interleaving unit. The output of the decision block is connected to the information input of the interleaving block, and the output of the interleaving block is connected to the input of the information receiver.
Недостатком данной радиолинии с амплитудно-фазоманипулированными шумоподобными сигналами является низкая защищенность от несанкционированного доступа к информации при однократном выявлении закона перемежения символов.The disadvantage of this radio link with amplitude-phase-keyed noise-like signals is the low security against unauthorized access to information when the law of symbol interleaving is detected once.
Известна «Когерентная радиолиния» (Патент РФ № 2286026, МПК H04L 27/32, опубл. 20.10.2006 г., бюл.: №29), которая может быть использована для передачи конфиденциальной аналоговой и дискретной информации с использованием сложных сигналов с комбинированными амплитудной модуляцией, фазовой и частотной манипуляциями (АМ-ФМн-ЧМн). The “Coherent radio line” is known (RF Patent No. 2286026, IPC H04L 27/32, publ. 10.20.2006, bulletin: No. 29), which can be used to transmit confidential analog and discrete information using complex signals with combined amplitude modulation, phase and frequency keying (AM-PSK-FSK).
Передающая часть когерентной радиолинии содержит последовательно включенные первый источник дискретных сообщений, кодирующее устройство, первый цифровой скремблер, фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора высокой частоты, частотный манипулятор, второй вход которого через второй цифровой скремблер соединен с выходом второго источника дискретных сообщений, амплитудный модулятор, второй вход которого через аналоговый скремблер соединен с выходом источника аналоговых сообщений, передатчик и передающую антенну.The transmitting part of the coherent radio line contains a sequentially connected first source of discrete messages, an encoder, a first digital scrambler, a phase manipulator, the second input of which is connected to the output of the high-frequency generator, a frequency manipulator, the second input of which is connected through the second digital scrambler to the output of the second source of discrete messages, an amplitude modulator, the second input of which is connected through an analog scrambler to the output of the source of analog messages, a transmitter and a transmitting antenna.
Приемная часть когерентной радиолинии содержит последовательно включенные приемную антенну, приемник, смеситель, второй вход которого через гетеродин соединен с выходом блока поиска, усилитель промежуточной частоты, удвоитель фазы, второй измеритель ширины спектра, блок сравнения, второй вход которого через первый измеритель ширины спектра соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, пороговый блок, второй вход которого через линию задержки соединен с его выходом, ключ, второй вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, первый амплитудный ограничитель, синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом ключа, аналоговый скремблер и блок регистрации, последовательно подключенные к выходу удвоителя фазы второй амплитудный ограничитель, первую систему ФАПЧ, делитель фазы на два, первый узкополосный фильтр. Частотный демодулятор и первый цифровой дескремблер, выход которого подключен ко второму входу блока регистрации, последовательно подключенные к выходу второго амплитудного ограничителя, вторую систему ФАПЧ, делитель фазы на два и второй узкополосный фильтр, выход которого подключен ко второму входу частотного демодулятора, третий вход которого соединен с выходом первого амплитудного ограничителя, последовательно подключенные к выходу первого узкополосного фильтра, первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого амплитудного ограничителя, сумматор, третий фазовый детектор и второй дискретный дескремблер, выход которого соединен с третьим входом блока регистрации, подключенный к выходу второго узкополосного фильтра, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого амплитудного ограничителя, а выход подключен ко второму входу сумматора, подключенный к выходу первого узкополосного фильтра, формирователь, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра, а выход подключен ко второму входу третьего фазового детектора, вход блока поиска соединен с выходом порогового блока.The receiving part of the coherent radio line contains a series-connected receiving antenna, a receiver, a mixer, the second input of which is connected through a local oscillator to the output of the search unit, an intermediate frequency amplifier, a phase doubler, a second spectrum width meter, a comparison unit, the second input of which is connected through the first spectrum width meter to output of the intermediate frequency amplifier, a threshold block, the second input of which is connected to its output through a delay line, a switch, the second input of which is connected to the output of the intermediate frequency amplifier, the first amplitude limiter, a synchronous detector, the second input of which is connected to the output of the switch, an analog scrambler and a block registration, sequentially connected to the output of the phase doubler, the second amplitude limiter, the first PLL system, the phase divider into two, the first notch filter. A frequency demodulator and a first digital descrambler, the output of which is connected to the second input of the recording unit, connected in series to the output of the second amplitude limiter, a second PLL system, a phase divider into two and a second narrow-band filter, the output of which is connected to the second input of the frequency demodulator, the third input of which is connected with the output of the first amplitude limiter, connected in series to the output of the first narrow-band filter, the first phase detector, the second input of which is connected to the output of the first amplitude limiter, the adder, the third phase detector and the second discrete descrambler, the output of which is connected to the third input of the recording unit, connected to the output a second narrow-band filter, a second phase detector, the second input of which is connected to the output of the first amplitude limiter, and the output is connected to the second input of the adder, connected to the output of the first narrow-band filter, a shaper, the second input of which is connected to the output of the second narrow-band filter, and the output is connected to the second input of the third phase detector, the input of the search block is connected to the output of the threshold block.
Измерители и ширины спектра, удвоитель фазы, блок сравнения, пороговый блок и линия задержки образуют обнаружитель.Spectral width meters, a phase doubler, a comparison block, a threshold block and a delay line form the detector.
Недостатком данной когерентной радиолинии является низкая защищенность от несанкционированного доступа к информации при однократном выявлении детерминированного порядка модуляции и кодирования передаваемой информации.The disadvantage of this coherent radio link is the low security against unauthorized access to information with a one-time detection of the deterministic order of modulation and encoding of the transmitted information.
Наиболее близкой к заявленной радиолинии по технической сущности (прототипом) является модем с квадратурной модуляцией 16-QAM, представленный в (Ю.Б.Зубарев, М.И. Кривошеев, И.Н. Красносельский. Цифровое телевизионное вещание. Основы, методы, системы. М.: Научно-исследовательский институт радио (НИИР), 2001. - 568 с., стр. 70-72), заключающийся в том, что на передающей части на вход процессора данных поступает входной поток данных, где он подвергается цифровой обработке: выделению тактовой частоты, скремблированию, дифференциальному кодированию, последовательно-параллельному преобразованию. Первый и второй выходы процессора данных, содержащие два старших разряда параллельного четырехразрядного кода, подключены к первому цифро-аналоговому преобразователю. Третий и четвертый выходы процессора данных, содержащие два младших разряда параллельного четырехразрядного кода, подключены ко второму цифро-аналоговому преобразователю. В соответствующих цифро-аналоговых преобразователях проводится формирование из двух двоичных потоков двух четырехуровневых аналоговых сигналов. Выходы первого и второго цифро-аналоговых преобразователей (каналы I и Q) подключены соответственно к входам первого и второго фильтров нижних частот, в которых для придания четырехуровневым аналоговым импульсам сглаженной формы проводится ограничение спектра по частоте. Далее четырехуровневые сигналы в каналах I и Q с выходов фильтров нижних частот поступают на первые входы соответствующих балансных модуляторов. На вторые входы балансных модуляторов каналов I и Q с первого и второго выходов формирователя квадратурных несущих поступают квадратурные несущие (со сдвигом по фазе на π/2). При чем, вход формирователя квадратурных сигналов подключен к выходу задающего генератора несущей частоты сигнала. Выходы балансных модуляторов каналов I и Q подключены к первому и второму входам сумматора, где производится сложение сигналов и формируется сигнал 16-QAM с двумя полосами и подавленной несущей. Выход сумматора подключен к входу полосового фильтра, где формируется спектр сигнала путем подавления внеполосных излучений. С выхода полосового фильтра сигнал поступает в кодер канала связи, где может быть сконвертирован в полосу любого канала связи.The closest to the declared radio line in technical essence (prototype) is a modem with quadrature modulation 16-QAM, presented in (Yu.B. Zubarev, M.I. Krivosheev, I.N. Krasnoselsky. Digital television broadcasting. Fundamentals, methods, systems . M.: Scientific Research Institute of Radio (NIIR), 2001. - 568 pp., pp. 70-72), which consists in the fact that at the transmitting part an input data stream is received at the input of the data processor, where it is subjected to digital processing: clock frequency allocation, scrambling, differential coding, serial-parallel conversion. The first and second outputs of the data processor, containing the two most significant bits of the parallel four-bit code, are connected to the first digital-to-analog converter. The third and fourth outputs of the data processor, containing the two least significant bits of the parallel four-bit code, are connected to the second digital-to-analog converter. In the corresponding digital-to-analog converters, two four-level analog signals are formed from two binary streams. The outputs of the first and second digital-to-analog converters (channels I and Q) are connected, respectively, to the inputs of the first and second low-pass filters, in which the spectrum is limited in frequency to give the four-level analog pulses a smooth shape. Next, four-level signals in channels I and Q from the outputs of low-pass filters are supplied to the first inputs of the corresponding balanced modulators. The second inputs of the balanced modulators of the I and Q channels receive quadrature carriers (with a phase shift of π/2) from the first and second outputs of the quadrature carrier shaper. Moreover, the input of the quadrature signal shaper is connected to the output of the master signal carrier frequency oscillator. The outputs of the balanced modulators of channels I and Q are connected to the first and second inputs of the adder, where the signals are added and a 16-QAM signal with two bands and a suppressed carrier is generated. The output of the adder is connected to the input of the bandpass filter, where the signal spectrum is formed by suppressing out-of-band emissions. From the output of the bandpass filter, the signal enters the communication channel encoder, where it can be converted into the band of any communication channel.
В демодуляторе входной сигнал из декодера канала связи поступает в полосовой фильтр, где подвергается фильтрации от внеполосных помеховых составляющих. Выход полосового фильтра подключен ко входу схемы автоматической регулировки усиления сигнала, где сигнал усиливается до необходимого уровня. Выход схемы автоматического усиления сигнала подключен к первым входам первого и второго балансных демодуляторов, в которых выполнятся квадратурная демодуляция сигналов. На вторые входы In the demodulator, the input signal from the communication channel decoder enters a bandpass filter, where it is filtered from out-of-band interference components. The output of the bandpass filter is connected to the input of the automatic signal gain control circuit, where the signal is amplified to the required level. The output of the automatic signal amplification circuit is connected to the first inputs of the first and second balanced demodulators, in which quadrature demodulation of the signals is performed. To the second entrances
первого и второго балансных демодуляторов поступают сигналы квадратурных несущих с первого и второго выходов управляемого генератора квадратурных несущих, управляемого системой фазовой автоподстройки частоты, состоящей из вычислителя фазовой ошибки, фильтра петли фазовой автоподстройки частоты, управляемого генератора квадратурных несущих. Выходы первого и второго балансных демодуляторов подключены к соответствующим входам фильтров нижних частот, где аналоговый сигнал ограничивается по спектру. Выходы первого и второго фильтров нижних частот подключены к соответствующим входам первого и второго аналогово- цифровых преобразователей, а также, первому и второму входам вычислителя фазовой ошибки системы фазовой автоподстройки частоты. В аналогово- цифровых преобразователях сигналы преобразуются в параллельный двоичный цифровой код, являющийся выходом демодулятора.The first and second balanced demodulators receive quadrature carrier signals from the first and second outputs of a controlled quadrature carrier generator, controlled by a phase-locked loop system consisting of a phase error calculator, a phase-locked loop filter, and a controlled quadrature carrier generator. The outputs of the first and second balanced demodulators are connected to the corresponding inputs of low-pass filters, where the analog signal is spectrum limited. The outputs of the first and second low-pass filters are connected to the corresponding inputs of the first and second analog-to-digital converters, as well as the first and second inputs of the phase error calculator of the phase-locked loop system. In analog-to-digital converters, the signals are converted into a parallel binary digital code, which is the output of the demodulator.
Недостатком прототипа является низкая защищенность от возможности доступа к информации, передаваемой в линии связи на основе модема с квадратурной модуляцией 16-QAM при однократном выявлении детерминированного порядка модуляции и кодирования.The disadvantage of the prototype is the low security against the possibility of accessing information transmitted in a communication line based on a modem with 16-QAM quadrature modulation with a single determination of the deterministic order of modulation and coding.
Задачей изобретения является создание радиолинии, защищенной от несанкционированного доступа.The objective of the invention is to create a radio link protected from unauthorized access.
Техническим результатом изобретения является повышение защищенности информации, передаваемой по радиолинии, от несанкционированного доступа.The technical result of the invention is to increase the security of information transmitted over a radio link from unauthorized access.
Технический результат достигается тем, что Радиолиния, защищенная от несанкционированного доступа, содержащая на передающей части процессор данных, последовательно соединенные первый цифро-аналоговый преобразователь, первый формирующий фильтр низких частот и первый балансный модулятор, последовательно соединенные второй цифро- аналоговый преобразователь, второй формирующий фильтр низких частот и второй балансный модулятор, последовательно соединенные сумматор, полосовой фильтр и кодер канала связи, а также последовательно соединенные The technical result is achieved by the fact that a radio link, protected from unauthorized access, contains on the transmitting part a data processor, a first digital-to-analog converter, a first low-pass shaping filter and a first balanced modulator connected in series, a second digital-to-analog converter, a second low-pass shaping filter connected in series frequencies and a second balanced modulator, a series-connected adder, a band-pass filter and a communication channel encoder, as well as a series-connected
генератор промежуточной несущей и схему формирования квадратурных промежуточных несущих, при этом выходы 1…2k процессора данных, где k - это разряд цифрового кода, соединены с 1…2k входами первого цифро- аналогового преобразователя, а выходы 2k+1…4k процессора данных соединены с входами 1…2k второго цифро-аналогового преобразователя, при этом выходы первого и второго балансных модуляторов соединены с первым и вторым входами сумматора соответственно, первый и второй выходы схемы формирования квадратурных промежуточных несущих соединены со вторыми входами первого и второго балансных модуляторов соответственно, на приемной части последовательно соединенные декодер канала связи, полосовой фильтр и усилитель мощности сигнала с автоматической регулировкой усиления, последовательно соединенные первый балансный демодулятор, третий формирующий фильтр нижних частот и первый аналогово-цифровой преобразователь, последовательно соединенные второй балансный демодулятор, четвертый формирующий фильтр нижних частот и второй аналогово-цифровой преобразователь, последовательно соединенные вычислитель фазовой ошибки, фильтр петли фазовой автоподстройки частоты и управляемый генератор квадратурных опорных сигналов, при этом выход усилителя мощности сигнала с автоматической регулировкой усиления соединен с первыми входами первого и второго балансных an intermediate carrier generator and a circuit for generating quadrature intermediate carriers, wherein the outputs 1...2k of the data processor, where k is the digit of the digital code, are connected to the 1...2k inputs of the first digital-to-analog converter, and the outputs 2k+1...4k of the data processor are connected to inputs 1...2k of the second digital-to-analog converter, while the outputs of the first and second balanced modulators are connected to the first and second inputs of the adder, respectively, the first and second outputs of the quadrature intermediate carrier generation circuit are connected to the second inputs of the first and second balanced modulators, respectively, on the receiving part a communication channel decoder, a bandpass filter and a signal power amplifier with automatic gain control connected in series, a first balanced demodulator, a third low-pass shaping filter and a first analog-to-digital converter connected in series, a second balanced demodulator, a fourth low-pass shaping filter and a second analogue connected in series a digital converter, a phase error calculator, a phase-locked loop filter and a controlled quadrature reference signal generator connected in series, wherein the output of the signal power amplifier with automatic gain control is connected to the first inputs of the first and second balanced
демодуляторов, вторые входы которых соединены с первым и вторым выходами управляемого генератора квадратурных опорных сигналов соответственно, при этом первый и второй входы вычислителя фазовой ошибки соединены с выходами третьего и четвертого формирующих фильтров нижних частот соответственно, а его третий и четвертый входы соединены с 2k+1 выходами первого и второго аналогово-цифровых преобразователей соответственно, отличающаяся тем, что устройство дополнительно содержит на передающей части источник информации, выход которого соединен с первым входом процессора данных, первый формирователь псевдослучайного угла поворота сигнального созвездия QAM-сигнала, входы 1…h которого соединены с выходами 1…h блока задания h-разрядной кодовой комбинации, h+1 вход формирователя псевдослучайного угла поворота сигнального созвездия QAM-сигнала соединен с выходом 4k+1 процессора данных, при этом выход 4k+1 процессора данных является выходом тактовой частоты процессора данных, а выход формирователя псевдослучайного угла поворота сигнального созвездия QAM-сигнала соединен с входом 2 процессора данных, при этом вход 2 процессора данных является входом, принимающим последовательные кодовые комбинации, задающие псевдослучайный угол поворота сигнального созвездия, а также передающее антенно-фидерное устройство, вход которого соединен с выходом кодера канала связи, а на приемной части - приемное антенно-фидерное устройство, связанное по радиоканалу с передающим антенно-фидерным устройством, при этом выход приемного антенно-фидерного устройства соединен со входом декодера канала связи, а также процессор данных приемной части, входы 1…2k которого соединены с 1…2k выходами первого аналогово-цифрового преобразователя, а входы 2k+1…4k соединены с 1…2k выходами второго аналогово-цифрового преобразователя, приемник информации, вход которого соединен с первым выходом процессора данных приемной части, и второй формирователь псевдослучайного угла поворота сигнальногоdemodulators, the second inputs of which are connected to the first and second outputs of the controlled generator of quadrature reference signals, respectively, while the first and second inputs of the phase error calculator are connected to the outputs of the third and fourth low-pass shaping filters, respectively, and its third and fourth inputs are connected to 2k+1 outputs of the first and second analog-to-digital converters, respectively, characterized in that the device additionally contains on the transmitting part an information source, the output of which is connected to the first input of the data processor, a first generator of a pseudo-random rotation angle of the QAM signal constellation, inputs 1...h of which are connected to outputs 1...h of the unit for specifying the h-bit code combination, h+1 input of the generator of the pseudo-random rotation angle of the signal constellation QAM signal is connected to the output 4k+1 of the data processor, while the output 4k+1 of the data processor is the clock frequency output of the data processor, and The output of the generator of the pseudo-random rotation angle of the QAM signal constellation is connected to the input 2 of the data processor, while the input 2 of the data processor is an input that receives sequential code combinations that specify the pseudo-random rotation angle of the signal constellation, as well as a transmitting antenna-feeder device, the input of which is connected to the output of the communication channel encoder, and on the receiving part - a receiving antenna-feeder device, connected via a radio channel to the transmitting antenna-feeder device, while the output of the receiving antenna-feeder device is connected to the input of the communication channel decoder, as well as the data processor of the receiving part, inputs 1 ...2k of which are connected to 1...2k outputs of the first analog-to-digital converter, and inputs 2k+1...4k are connected to 1...2k outputs of the second analog-to-digital converter, an information receiver, the input of which is connected to the first output of the data processor of the receiving part, and the second generator of pseudo-random signal rotation angle
созвездия QAM-сигнала, 1…h входы которого соединены с 1…h выходами блока задания h-разрядной кодовой комбинации, а вход h+1 формирователя псевдослучайного угла поворота сигнального созвездия QAM-сигнала соединен с выходом 2 процессора данных приемной части, при этом выход 2 процессора данных приемной части является выходом тактовой частоты, а выход формирователя псевдослучайного угла поворота сигнального созвездия QAM-сигнала соединен с входом 4k+1 процессора данных, при этом вход 4k+1 процессора данных является входом, принимающим последовательные кодовые комбинации, задающие псевдослучайный угол поворота сигнального созвездия, выход приемника информации является выходом устройства.constellation QAM signal, 1...h inputs of which are connected to 1...h outputs of the unit for specifying the h-bit code combination, and input h+1 of the generator of the pseudo-random rotation angle of the QAM signal constellation is connected to output 2 of the data processor of the receiving part, while the output 2 of the data processor of the receiving part is the output of the clock frequency, and the output of the generator of the pseudo-random rotation angle of the QAM signal constellation is connected to the input 4k+1 of the data processor, while the input 4k+1 of the data processor is the input that receives sequential code combinations that specify the pseudo-random rotation angle signal constellation, the output of the information receiver is the output of the device.
Технический результат достигается благодаря новой совокупности признаков за счет введения новых блоков и связей в известное устройство, с помощью которых обеспечивается внесение псевдослучайной составляющей при модулировании QAM-сигналов, что затрудняет прием и декодирование информации злоумышленником.The technical result is achieved thanks to a new set of features by introducing new blocks and connections into a known device, with the help of which a pseudo-random component is introduced when modulating QAM signals, which makes it difficult for an attacker to receive and decode information.
Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественным всем признакам заявленного способа, отсутствуют. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «новизна». Результаты поиска известных решений в данной и смежной областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень». «Промышленная применимость» способа обусловлена наличием элементной базы и технических решений, на основе которых могут быть выполнены устройства, реализующие данную радиолинию.The analysis of the state of the art made it possible to establish that there are no analogues characterized by sets of features identical to all the features of the claimed method. Consequently, the claimed invention meets the patentability condition of “novelty”. The results of a search for known solutions in this and related fields of technology in order to identify features that coincide with the features of the claimed invention that are distinctive from the prototypes, showed that they do not follow explicitly from the prior art. The prior art determined by the applicant does not reveal the impact of the essential features of the claimed invention on achieving the specified technical result. Therefore, the claimed invention meets the patentability requirement of “inventive step”. The “industrial applicability” of the method is due to the presence of the element base and technical solutions on the basis of which devices that implement this radio link can be made.
Заявляемое устройство поясняется чертежами, на которых показаны: The claimed device is illustrated by drawings, which show:
фиг. 1 - структурная схема радиолинии, защищенной от несанкционированного доступа; fig. 1 - block diagram of a radio line protected from unauthorized access;
фиг.2 - вид исходного и закодированного кодом Грэя сигнальных созвездий для QAM-16;FIG. 2 is a view of the original and Gray-coded signal constellations for QAM-16;
фиг. 3 - пояснение к порядку определения значений амплитуд квадратурных составляющих в повернутом сигнальном созвездии QAM- сигнала;fig. 3 - explanation of the procedure for determining the amplitude values of the quadrature components in the rotated signal constellation of the QAM signal;
фиг. 4 - структурная схема реализации формирователя псевдослучайного угла поворота сигнального созвездия QAM-сигнала;fig. 4 is a block diagram of the implementation of a pseudo-random rotation angle generator for a QAM signal constellation;
фиг. 5 - структурная схема реализации вычислителя фазовой ошибки сигнала;fig. 5 - block diagram of the implementation of a signal phase error calculator;
фиг. 6 - пояснение к эффекту создания радиолинии.fig. 6 - explanation of the effect of creating a radio link.
Заявляемая радиолиния защищенная от несанкционированного доступа, представленная на фиг. 1, содержит на передающей части источник информации 1, процессор данных передающей части 2, первый цифро-аналоговый преобразователь 3, второй цифро-аналоговый преобразователь 4, первый формирующий фильтры низких частот 5, второй формирующий фильтры низких частот 6, первый балансный модулятор 7, второй балансный модулятор 8, генератор промежуточной несущей 9, схему формирования квадратурных промежуточных несущих 10, сумматор 11, полосовой фильтр 12, кодер канала связи 13, передающее антенно-фидерное устройство 14, первый блок задания h-разрядной кодовой комбинации 15, первый формирователь псевдослучайного угла поворота сигнального созвездия QAM-сигнала 16. Выход источника информации 1 подключен к первому входу процессора данных передающей части 2. Выходы с 1-го по 2k-й процессора данных 2 подключены к 1-му по 2k-й входам первого цифро-аналогового преобразователя 3. Выходы с 2k+1-го по 4k-й процессора данных 2 подключены к 1-му по 2k-й входам второго цифро-аналогового преобразователя 4. Выход первого цифро-аналогового преобразователя 3 подключен к входу первого формирующего фильтра низких частот 5. Выход второго цифроаналогового преобразователя 4 подключен к входу второго формирующего фильтра низких частот 6. Выход первого формирующего фильтра низких частот 5 подключен к первому входу первого балансного модулятора 7. Выход второго формирующего фильтра низких частот 6 подключен к первому входу второго балансного модулятора 8. Выход генератора промежуточной несущей частоты 9 подключен к входу схемы формирования квадратурных промежуточных несущих 10. Первый выход схемы формирования квадратурных промежуточных несущих 10 подключен к второму входу первого балансного модулятора 7. Второй выход схемы формирования квадратурных промежуточных несущих 10 подключен к второму входу второго балансного модулятора 8. Выход первого балансного модулятора 7 подключен к первому входу сумматора 11. Выход второго балансного модулятора 8 подключен ко второму входу сумматора 11. Выход сумматора сигналов 11 подключен к входу полосового фильтра 12. Выход полосового фильтра 12 подключен к кодеру канала связи 13. Выход кодера канала связи подключен к входу передающего антенно-фидерного устройства 14. Выходы с 1 по h первого блока задания h-разрядной кодовой комбинации 15 подключены к входам с 1 по h первого формирователя псевдослучайного угла поворота сигнального созвездия QAM-сигнала 16. Выход 4k+1 (тактовой частоты) процессора данных 2 подключен к h+1 входу первого формирователя псевдослучайного угла поворота сигнального созвездия QAM-сигнала 16. Выход первого формирователя псевдослучайного угла поворота сигнального созвездия QAM-сигнала 16 подключен к входу 2 процессора данных 2. The inventive radio link protected from unauthorized access, shown in Fig. 1, contains on the transmitting part an information source 1, a data processor of the transmitting part 2, a first digital-to-analog converter 3, a second digital-to-analog converter 4, a first forming low-pass filters 5, a second forming low-pass filters 6, a first balanced modulator 7, a second balanced modulator 8, intermediate carrier generator 9, circuit for generating quadrature intermediate carriers 10, adder 11, bandpass filter 12, communication channel encoder 13, transmitting antenna-feeder device 14, first unit for setting the h-bit code combination 15, first pseudo-random rotation angle generator signal constellation QAM signal 16. The output of information source 1 is connected to the first input of the data processor of the transmitting part 2. Outputs from the 1st to 2k data processor 2 are connected to the 1st to 2k inputs of the first digital-to-analog converter 3. Outputs from 2k+1st to 4kth data processor 2 are connected to the 1st to 2kth inputs of the second digital-to-analog converter 4. The output of the first digital-to-analog converter 3 is connected to the input of the first low-pass shaping filter 5. The output of the second digital-to-analog converter 4 is connected to the input of the second low-pass shaping filter 6. The output of the first low-pass shaping filter 5 is connected to the first input of the first balanced modulator 7. The output of the second low-pass shaping filter 6 is connected to the first input of the second balanced modulator 8. The output of the intermediate carrier frequency generator 9 is connected to the input of the quadrature intermediate carrier generation circuit 10. The first output of the quadrature intermediate carrier formation circuit 10 is connected to the second input of the first balanced modulator 7. The second output of the quadrature intermediate carrier formation circuit 10 is connected to the second input of the second balanced modulator 8. The output of the first balanced modulator 7 connected to the first input of the adder 11. The output of the second balanced modulator 8 is connected to the second input of the adder 11. The output of the signal adder 11 is connected to the input of the bandpass filter 12. The output of the bandpass filter 12 is connected to the communication channel encoder 13. The output of the communication channel encoder is connected to the input of the transmitting antenna -feeder device 14. Outputs 1 to h of the first block for specifying the h-bit code combination 15 are connected to inputs 1 to h of the first generator of the pseudo-random rotation angle of the signal constellation QAM signal 16. Output 4k+1 (clock frequency) of data processor 2 is connected to h+1 input of the first generator of the pseudo-random angle of rotation of the signal constellation of the QAM signal 16. The output of the first generator of the pseudo-random angle of rotation of the signal constellation of the QAM signal 16 is connected to input 2 of the data processor 2.
На приемной части заявленное устройство содержит приемное антенно-фидерное устройство 17, декодер канала связи 18, полосовой фильтр 19, усилитель мощности сигнала с автоматической регулировкой усиления 20, первый балансный демодулятор 21, второй балансный демодулятор 22, третий формирующий фильтр нижних частот 23, четвертый формирующий фильтр нижних частот 24, первый аналогово-цифровой преобразователь 25, второй аналогово-цифровой преобразователь 26, вычислитель фазовой ошибки 27, фильтр петли фазовой автоподстройки частоты 28, управляемый генератор квадратурных опорных сигналов 29, процессор данных приемной части 30, приемник информации 31, второй блок задания h-разрядной кодовой комбинации 32, второй формирователь псевдослучайного угла поворота сигнального созвездия QAM-сигнала 33. Выход приемного антенно-фидерного устройства 17 подключен к входу декодера канала связи 18. Выход декодера канала связи 18 подключен к входу полосового фильтра 19. Выход полосового фильтра 19 подключен к входу усилителя мощности сигнала с автоматической регулировкой усиления 20. Выход усилителя мощности сигнала с автоматической регулировкой усиления 20 подключен к первым входам первого и второго балансных демодуляторов 21 и 22. Выход первого балансного демодулятора 21 подключен к входу третьего формирующего фильтра низких частот 23. Выход второго балансного демодулятора 22 подключен к входу четвертого формирующего фильтра низких частот 24. Выход третьего формирующего фильтра низких частот 23 подключен к входу первого аналогово-цифрового преобразователя 25. Выход четвертого формирующего фильтра низких частот 24 подключен к входу второго аналогово-цифрового преобразователя 26. Также выходы третьего формирующего фильтра низких частот 23 и четвертого формирующего фильтра низких частот 24 соответственно подключены к первому и второму входам вычислителя фазовой ошибки 27. Выход 2k+1 первого аналогово-цифрового преобразователя 25 подключен к третьему входу вычислителя фазовой ошибки 27. Выход с номером 2k+1 второго аналогово-цифрового преобразователя 26 подключен к четвертому входу вычислителя фазовой ошибки 27. Выход вычислителя фазовой ошибки 27 подключен к входу фильтра петли фазовой автоподстройки частоты 28. Выход фильтра петли фазовой автоподстройки частоты 28 подключен к входу управляемого генератора квадратурных опорных сигналов 29. Первый выход управляемого генератора квадратурных несущих 29 подключен ко второму входу первого балансного демодулятора 21. Второй выход управляемого генератора квадратурных несущих 29 подключен ко второму входу второго балансного демодулятора 22. Выходы с 1-го по 2k-й первого аналогово-цифрового преобразователя 25 подключены к входам с 1 по 2k процессора данных приемной части 30. Выходы с 1-го по 2k-й второго аналогово-цифрового преобразователя 26 подключены к входам с 2k+1 по 4k процессора данных приемной части 30. Первый выход процессора данных приемной части 30 подключен к входу приемника информации 31. Выходы с 1 по h второго блока задания h-разрядной кодовой комбинации 32 подключены к входам с 1 по h второго формирователя псевдослучайного угла поворота сигнального созвездия QAM-сигнала 33. Второй выход (тактовой частоты) процессора данных 30 подключен к входу h+1 второго формирователя псевдослучайного угла поворота сигнального созвездия QAM-сигнала 33. Выход второго формирователя псевдослучайного угла поворота сигнального созвездия QAM-сигнала 33 подключен к входу 2 процессора данных 30. Выход приемника информации 31 является выходом устройства. On the receiving part, the claimed device contains a receiving antenna-feeder device 17, a communication channel decoder 18, a bandpass filter 19, a signal power amplifier with automatic gain control 20, a first balanced demodulator 21, a second balanced demodulator 22, a third low-pass shaping filter 23, a fourth shaping low-pass filter 24, first analog-to-digital converter 25, second analog-to-digital converter 26, phase error calculator 27, phase-locked loop filter 28, controlled generator of quadrature reference signals 29, data processor of the receiving part 30, information receiver 31, second block setting the h-bit code combination 32, the second generator of the pseudo-random rotation angle of the signal constellation of the QAM signal 33. The output of the receiving antenna-feeder device 17 is connected to the input of the communication channel decoder 18. The output of the communication channel decoder 18 is connected to the input of the bandpass filter 19. The output of the bandpass filter 19 is connected to the input of the signal power amplifier with automatic gain control 20. The output of the signal power amplifier with automatic gain control 20 is connected to the first inputs of the first and second balanced demodulators 21 and 22. The output of the first balanced demodulator 21 is connected to the input of the third low-pass shaping filter 23. The output of the second balanced demodulator 22 is connected to the input of the fourth low-pass shaping filter 24. The output of the third low-pass shaping filter 23 is connected to the input of the first analog-to-digital converter 25. The output of the fourth low-pass shaping filter 24 is connected to the input of the second analog-to-digital converter 26. Also the outputs of the third low-pass shaping filter 23 and the fourth low-pass shaping filter 24 are respectively connected to the first and second inputs of the phase error calculator 27. Output 2k+1 of the first analog-to-digital converter 25 is connected to the third input of the phase error calculator 27. Output number 2k+ 1 of the second analog-to-digital converter 26 is connected to the fourth input of the phase error calculator 27. The output of the phase error calculator 27 is connected to the input of the phase-locked loop filter 28. The output of the phase-locked loop filter 28 is connected to the input of the controlled generator of quadrature reference signals 29. The first output controlled quadrature carrier generator 29 is connected to the second input of the first balanced demodulator 21. The second output of the controlled quadrature carrier generator 29 is connected to the second input of the second balanced demodulator 22. Outputs 1 to 2k of the first analog-to-digital converter 25 are connected to inputs 1 2k of the data processor of the receiving part 30. Outputs from 1 to 2k of the second analog-to-digital converter 26 are connected to inputs from 2k+1 to 4k of the data processor of the receiving part 30. The first output of the data processor of the receiving part 30 is connected to the input of the information receiver 31. Outputs 1 to h of the second unit for setting the h-bit code combination 32 are connected to inputs 1 to h of the second generator of the pseudo-random rotation angle of the signal constellation QAM signal 33. The second output (clock frequency) of the data processor 30 is connected to input h+1 the second generator of the pseudo-random rotation angle of the QAM signal constellation 33. The output of the second generator of the pseudo-random rotation angle of the QAM signal constellation 33 is connected to input 2 of the data processor 30. The output of the information receiver 31 is the output of the device.
Назначение и реализация отдельных блоков и их функций в заявляемом устройстве.Purpose and implementation of individual blocks and their functions in the claimed device.
Источник информации 1 генерирует сам или воспринимает извне исходную информацию и преобразовывает ее в последовательность двоичных импульсов, сгруппированных в кодовые блоки, соответствующие различимым частям передаваемой информации. В частности, при передаче оцифрованной аналоговой информации каждый такой блок может представлять собой двоичный k-разрядный цифровой код очередного отсчета, квантуемого на 2k уровней. Information source 1 generates itself or receives the original information from the outside and converts it into a sequence of binary pulses grouped into code blocks corresponding to distinguishable parts of the transmitted information. In particular, when transmitting digitized analog information, each such block can be a binary k-bit digital code of the next sample, quantized into 2 k levels.
Вариант реализации источника информации 1 описан в аналоге (Патент РФ № 2144272, МПК H04L 27/34, опубл. 10.01.2000 г., бюл.: №1).An implementation option for information source 1 is described in an analogue (RF Patent No. 2144272, IPC H04L 27/34, publ. 01/10/2000, bulletin: No. 1).
Процессор данных передающей части 2 осуществляет цифровую обработку входного сигнала: скремблирование, кодирование, определение псевдослучайной фазы поворота сигнального созвездия QAM-сигнала, определение значений квадратурных составляющих сигнала в соответствии со значением угла поворота сигнально созвездия QAM-сигнала, выделение тактовой частоты, последовательно-параллельное преобразование. The data processor of the transmitting part 2 performs digital processing of the input signal: scrambling, encoding, determining the pseudo-random phase of rotation of the QAM signal constellation, determining the values of the quadrature components of the signal in accordance with the value of the rotation angle of the QAM signal constellation, selecting a clock frequency, serial-parallel conversion .
Варианты реализации процессора данных передающей части 2 представлен в источниках [Огородников И.Н. Микропроцессорная техника: учебник / И.Н. Огородников. 2-е изд., перераб. и доп. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2007. 380 с., стр. 125-170; Аксенов В.П. Сигнальные процессоры: учеб. пособие / В.П. Аксенов. - Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2006. -135 с., стр. 28-59].Options for implementing the data processor of the transmitting part 2 are presented in the sources [Ogorodnikov I.N. Microprocessor technology: textbook / I.N. Ogorodnikov. 2nd ed., revised. and additional - Ekaterinburg: USTU-UPI, 2007. 380 pp., pp. 125-170; Aksenov V.P. Signal processors: textbook. allowance / V.P. Aksenov. - Vladivostok: Publishing House of Far Eastern State Technical University, 2006. -135 pp., pp. 28-59].
Скремблирование заключается в получении последовательности, в которой статистика появления нулей и единиц приближается к случайной, что позволяет удовлетворять требованиям надежного выделения тактовой частоты и постоянной, сосредоточенной в заданной области частот спектральной плотности мощности передаваемого сигнала. Реализация различных алгоритмов скремблирования изложена в источниках [Касперски К. Техника защиты компакт-дисков от копирования. - СПб.: БХВ-Петербург, 2004. - 464 с., стр. 30-39; Конахович Г. Ф., Климчук В. П., Паук С. М., Потапов В.Г. Защита информации в телекоммуникационных системах. - К.: "МК-Пресс", 2005. - 288 с.; стр. 234-239; А. И. Одинец, А. Н. Бурдин. Основы цифрового телевидения стандарта DVB-T. Омск: Издательство ОмГТУ, 2012. - 75 с.; стр. 48-50].Scrambling consists of obtaining a sequence in which the statistics of the appearance of zeros and ones approaches random, which makes it possible to satisfy the requirements of reliable allocation of the clock frequency and a constant, concentrated in a given frequency region, spectral power density of the transmitted signal. The implementation of various scrambling algorithms is described in the sources [Kaspersky K. Technique for protecting CDs from copying. - St. Petersburg: BHV-Petersburg, 2004. - 464 pp., pp. 30-39; Konakhovich G.F., Klimchuk V.P., Pauk S.M., Potapov V.G. Information protection in telecommunication systems. - K.: "MK-Press", 2005. - 288 p.; pp. 234-239; A. I. Odinets, A. N. Burdin. Basics of digital television of the DVB-T standard. Omsk: Omsk State Technical University Publishing House, 2012. - 75 pp.; pp. 48-50].
Кодирование заключается в добавлении к цифровой последовательности сигнала дополнительных бит, позволяющих обнаруживать и исправлять ошибки на приемной части, и дополнительном кодировании кодом Грея с целью снижения значимости ошибки в сигнальном созвездии. Coding consists of adding additional bits to the digital signal sequence, allowing errors to be detected and corrected at the receiving end, and additional coding with Gray code in order to reduce the significance of the error in the signal constellation.
Реализация различных алгоритмов кодирования обнаруживающего и исправляющего ошибки изложена в источниках [Блейхут P. Теория и практика кодов, контролирующих ошибки: Пер. с англ. - М.: Мир, 1986. - 576 с., стр. 61-83, 112-183, 187-236, 399-412; Р. Морелос-Сарагоса Искусство помехоустойчивого кодирования. Методы, алгоритмы, применение. - М.: Техносфера, 2005. - 320с., стр. 49-103, 111-126, 129-166, 169-200].The implementation of various coding algorithms that detect and correct errors is described in the sources [Bleikhut P. Theory and practice of error-control codes: Trans. from English - M.: Mir, 1986. - 576 pp., pp. 61-83, 112-183, 187-236, 399-412; R. Morelos-Zaragoza The art of noise-resistant coding. Methods, algorithms, application. - M.: Tekhnosphere, 2005. - 320 pp., pp. 49-103, 111-126, 129-166, 169-200].
Реализация различных алгоритмов кодирования сигналов QAM кодом Грея представлена в источниках [А. И. Одинец, А. Н. Бурдин. Основы цифрового телевидения стандарта DVB-T. Учебное электронное издание. - Омск: Издательство ОмГТУ, 2012., стр. 21; Р. Морелос-Сарагоса Искусство помехоустойчивого кодирования. Методы, алгоритмы, применение. - М.: Техносфера, 2005. - 320с., стр. 273; Фрэнк Грей. Импульсно-кодовая связь. Патент США №2632058. Выдан 17 марта 1953 г.]. The implementation of various algorithms for encoding QAM signals using Gray code is presented in the sources [A. I. Odinets, A. N. Burdin. Basics of digital television of the DVB-T standard. Educational electronic publication. - Omsk: Omsk State Technical University Publishing House, 2012, p. 21; R. Morelos-Zaragoza The art of noise-resistant coding. Methods, algorithms, application. - M.: Tekhnosphere, 2005. - 320 pp., p. 273; Frank Gray. Pulse-code communication. US Patent No. 2632058. Issued March 17, 1953].
Определение псевдослучайной фазы поворота сигнального созвездия QAM-сигнала осуществляется на основе кодовой комбинации, поступающей с выхода формирователя псевдослучайного угла поворота сигнального созвездия QAM-сигнала 16 путем выполнения следующих действий:Determination of the pseudo-random rotation phase of the QAM signal constellation is carried out on the basis of the code combination coming from the output of the generator of the pseudo-random rotation angle of the QAM signal constellation 16 by performing the following actions:
- преобразуют входной код, состоящий из h-разрядов в десятичное число hd;- convert the input code consisting of h-digits into a decimal number h d ;
- определяют значение угла поворота сигнального созвездия QAM-сигнала:- determine the rotation angle of the QAM signal constellation:
, (1) , (1)
где hdmax - максимальное значение входного кода.where h dmax is the maximum value of the input code.
Определение значений квадратурных составляющих сигнала в соответствии со значением угла поворота сигнально созвездия QAM-сигнала заключается в выполнении следующих действий:Determining the values of the quadrature components of the signal in accordance with the rotation angle of the QAM signal constellation consists of performing the following actions:
- по входному коду сигнала в соответствии со схемой кодирования по коду Грея (фиг. 2) определяют местоположение точки в стандартном сигнальном созвездии QAM-сигнала;- using the input signal code in accordance with the Gray code coding scheme (Fig. 2), the location of the point in the standard signal constellation of the QAM signal is determined;
- по выбранному местоположению определяют значения амплитуд квадратурных составляющих для стандартного не повернутого сигнального созвездия QAM-сигнала Re и Im по выражениям, представленным в [3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Physical channels and modulation (Release 17), pp. 17-18];- at the selected location, determine the amplitude values of the quadrature components for a standard non-rotated signal constellation of the QAM signal Re and Im using the expressions presented in [3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Physical channels and modulation (Release 17), pp. 17-18];
- по определенным Re и Im вычисляют значения амплитуды A и фазы ϕ комплексного сигнала Re+j⋅Im (фиг. 3):- based on certain Re and Im, the values of the amplitude A and phase ϕ of the complex signal Re+j⋅Im are calculated (Fig. 3):
(2) (2)
(3) (3)
- определяют новую фазу сигнала ϕ1 с учетом значения фазы ϕПСП, определенной по выражению (1) и φ, определенной по выражению (3) (фиг. 3): - determine the new phase of the signal ϕ 1 taking into account the value of the phase ϕ PSP determined by expression (1) and φ determined by expression (3) (Fig. 3):
ϕ1= ϕ+ϕПСП; (4)ϕ 1 = ϕ+ϕ PSP ; (4)
- по значению амплитуды сигнала A, определенной по выражению (2), и фазы ϕ1, определенной по выражению (4), определяют значения амплитуд квадратурных составляющих в повернутом на ϕПСП сигнальном созвездии QAM-сигнала (фиг. 3):- based on the value of the signal amplitude A, determined by expression (2), and the phase ϕ 1 , determined by expression (4), the values of the amplitudes of the quadrature components in the PSP signal constellation of the QAM signal rotated by ϕ are determined (Fig. 3):
Re1=A∙cos(ϕ1);Re 1 =A∙cos(ϕ 1 );
Im1=A∙sin(ϕ1).Im 1 =A∙sin(ϕ 1 ).
Выделение тактовой частоты сигнала заключается в формировании из входного цифрового потока импульсов, соответствующих частоте следования информационных блоков двоичных символов, подвергаемых дальнейшей цифровой обработке. Isolating the signal clock frequency consists of generating pulses from the input digital stream that correspond to the repetition rate of information blocks of binary symbols subjected to further digital processing.
Вариант реализации различных алгоритма выделение тактовой частоты сигнала представлен в источнике [Алексенко А. Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника: Учеб. пособие для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1990. - 496 с., стр. 224-228].An implementation option for various algorithms for isolating the clock frequency of a signal is presented in the source [Aleksenko A.G., Shagurin I.I. Microcircuitry: Textbook. manual for universities. - 2nd ed., revised. and additional - M.: Radio and Communications, 1990. - 496 pp., pp. 224-228].
Последовательно-параллельное преобразование заключается в преобразовании формата представления цифрового сигнала из последовательного в параллельный вид.Serial-to-parallel conversion involves converting the digital signal representation format from serial to parallel.
Вариант реализации алгоритма последовательно-параллельного преобразования представлен в источнике [Алексенко А. Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника: Учеб. пособие для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1990. - 496 с., стр. 215-217].An implementation option for the serial-parallel conversion algorithm is presented in the source [Aleksenko A.G., Shagurin I.I. Microcircuitry: Textbook. manual for universities. - 2nd ed., revised. and additional - M.: Radio and Communications, 1990. - 496 pp., pp. 215-217].
Первый и второй цифро-аналоговые преобразователи 3 и 4 предназначены для преобразования сигнала, поступающего с выхода процессора данных в виде параллельного двоичного кода, в соответствующий аналоговый сигнал.The first and second digital-to-analog converters 3 and 4 are designed to convert the signal coming from the output of the data processor in the form of a parallel binary code into a corresponding analog signal.
Варианты реализации первого и второго цифро-аналоговых преобразователей 3 и 4 представлен в источнике [Цифровые устройства: учеб. пособие / А. И. Одинец ; Минобрнауки России, ОмГТУ. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2016., стр. 31-34].Options for implementing the first and second digital-to-analog converters 3 and 4 are presented in the source [Digital devices: textbook. allowance / A. I. Odinets; Ministry of Education and Science of Russia, Omsk State Technical University. - Omsk: Omsk State Technical University Publishing House, 2016, pp. 31-34].
Первый 5, второй 6, третий 23 и четвертый 24 формирующие фильтры низких частот предназначены для ограничения полосы спектра сигнала по верхней частоте.The first 5, second 6, third 23 and fourth 24 low-pass shaping filters are designed to limit the signal spectrum band at the upper frequency.
Варианты реализации фильтров нижних частот 5, 6, 23, 24 представлен в источниках [С.И. Баскаков. Радио/технические цепи и сигналы. Изд. третье, перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 2000. - 462 с., стр. 343-344; Зааль P. Справочник по расчету фильтров: Пер. с нем. - М.: Радио и связь, 1983. - 752 с., стр. 20-26].Options for implementing low-pass filters 5, 6, 23, 24 are presented in the sources [S.I. Baskakov. Radio/technical circuits and signals. Ed. third, revised and additional - M.: Higher School, 2000. - 462 pp., pp. 343-344; Saal P. Handbook on filter calculations: Transl. with him. - M.: Radio and Communications, 1983. - 752 pp., pp. 20-26].
Первый 7 и второй 8 балансные модуляторы предназначены для переноса спектра сигнала на промежуточную частоту. The first 7 and second 8 balanced modulators are designed to transfer the signal spectrum to an intermediate frequency.
Варианты реализации балансного модулятора представлены в источнике [Ворона В. А. Радиопередающие устройства. Основы теории и расчета: Учебное пособие для вузов. - М.: Горячая линия-Телеком. - 384 с., стр. 151-153].Options for implementing a balanced modulator are presented in the source [Vorona V. A. Radio transmitting devices. Fundamentals of theory and calculation: Textbook for universities. - M.: Hotline-Telecom. - 384 pp., pp. 151-153].
Генератор промежуточной несущей 9 предназначен для генерации сигнала опорной частоты, который поступает на схему формирования квадратурных несущих 10. The intermediate carrier generator 9 is designed to generate a reference frequency signal, which is supplied to the quadrature carrier generating circuit 10.
Варианты реализации генератора промежуточной несущей представлены в источниках [Ворона В. А. Радиопередающие устройства. Основы теории и расчета: Учебное пособие для вузов. - М.: Горячая линия-Телеком. - 384 с., стр. 125, 127]Options for implementing an intermediate carrier generator are presented in the sources [Vorona V. A. Radio transmitting devices. Fundamentals of theory and calculation: Textbook for universities. - M.: Hotline-Telecom. - 384 pp., pp. 125, 127]
Схема формирования квадратурных промежуточных несущих 10 предназначена для формирования двух сигналов промежуточной частоты, сдвинутых по фазе относительно друг друга на π/2 рад и представляет собой устройство содержащее один вход и два выхода. Входной сигнал поступает в два канала. С выхода первого канала сигнал выходит без изменения, с выхода второго канала сигнал выходит с задержкой на π/2 за счет прохождения через соответствующий фазовращатель, имеющийся во втором канале.The circuit for generating quadrature intermediate carriers 10 is designed to generate two intermediate frequency signals, phase-shifted relative to each other by π/2 rad and is a device containing one input and two outputs. The input signal comes into two channels. From the output of the first channel the signal comes out unchanged, from the output of the second channel the signal comes out with a delay of π/2 due to passing through the corresponding phase shifter available in the second channel.
Фазовращатель на π/2 может быть реализован куском кабеля или волновода, обеспечивающим задержку сигнала на π/2, либо по схеме представленной в источнике [Хижа Г.С., Вендик И.Б., Серебрякова Е.А. СВЧ фазовращатели и переключатели: Особенности создания на р-i-n-диодах в интегральном исполнении. - М.: Радио и связь,1984. - 184 с., стр. 51].A phase shifter at π/2 can be implemented with a piece of cable or waveguide that provides a signal delay at π/2, or according to the circuit presented in the source [Khizha G.S., Vendik I.B., Serebryakova E.A. Microwave phase shifters and switches: Features of creation on p-i-n diodes in an integrated design. - M.: Radio and communication, 1984. - 184 p., p. 51].
Сумматор 11 предназначен для суммирования модулированных квадратурных составляющих сигнала QAM. The adder 11 is designed to sum the modulated quadrature components of the QAM signal.
Вариант реализации сумматора представлен в источнике [Алексенко А.Г. и др. Применение прецизионных аналоговых микросхем/А. Г. Алексенко, Е.А. Коломбет, Г. И. Стародуб. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1985. - 256 с., стр. 91]. An implementation option for the adder is presented in the source [Aleksenko A.G. and others. Application of precision analog microcircuits/A. G. Aleksenko, E.A. Colombet, G. I. Starodub. - 2nd ed., revised. and additional - M.: Radio and Communications, 1985. - 256 p., p. 91].
Полосовой фильтр 12 предназначен для фильтрации побочных гармоник сигнала, возникших после модуляции сигнала.Bandpass filter 12 is designed to filter out side harmonics of the signal that arise after modulation of the signal.
Варианты реализации полосового фильтра представлены в источниках [С.И. Баскаков. Радио/технические цепи и сигналы. Изд. третье, перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 2000. - 462 с., стр. 347; Зааль P. Справочник по расчету фильтров: Пер. с нем. - М.: Радио и связь, 1983. - 752 с., стр. 32].Options for implementing a bandpass filter are presented in the sources [S.I. Baskakov. Radio/technical circuits and signals. Ed. third, revised and additional - M.: Higher School, 2000. - 462 p., p. 347; Saal P. Handbook on filter calculations: Transl. with him. - M.: Radio and Communications, 1983. - 752 p., p. 32].
Кодер канала связи 13 предназначен для формирования спектра и мощности сигнала к виду пригодному для передачи по каналу связи. В заявленном устройстве им является радиопередающее устройство.The communication channel encoder 13 is designed to shape the spectrum and power of the signal to a form suitable for transmission over the communication channel. In the claimed device it is a radio transmitting device.
Техническая реализация радиопередающего устройства представлена в источнике [Ворона В. А. Радиопередающие устройства. Основы теории и расчета: Учебное пособие для вузов. - М.: Горячая линия-Телеком. - 384 с., стр. 9 - 12].The technical implementation of a radio transmitting device is presented in the source [Vorona V. A. Radio transmitting devices. Fundamentals of theory and calculation: Textbook for universities. - M.: Hotline-Telecom. - 384 pp., pp. 9 - 12].
Передающее антенно-фидерное устройство 14, предназначено для преобразования сигнала в радиоволны и их излучения в свободное пространство (среду распространения).The transmitting antenna-feeder device 14 is designed to convert the signal into radio waves and radiate them into free space (propagation medium).
Передающее антенно-фидерное устройство представляет собой передающую антенну, к которой по фидерной линии, вид которой определяется в зависимости от диапазона радиоволн подводится сигнал, который требуется передать в радиолинии. A transmitting antenna-feeder device is a transmitting antenna to which the signal that needs to be transmitted in the radio line is supplied via a feeder line, the type of which is determined depending on the radio wave range.
Варианты реализации фидерных линий представлены в источнике [Драбкин А.Л. и др. Антенно-фидерные устройства. Изд. 2-е, доп. и перераб. - М.: «Сов. радио», 1974. - 536 с., стр. 10]. Варианты реализации передающих антенн представлены в источнике [Драбкин А.Л. и др. Антенно-фидерные устройства. Изд. 2-е, доп. и перераб. - М.: «Сов. радио», 1974. - 536 с., стр. 288, 292, 314, 318, 323,393, 333, 334, 345, 369, 416].Options for implementing feeder lines are presented in the source [Drabkin A.L. etc. Antenna-feeder devices. Ed. 2nd, add. and processed - M.: “Sov. radio", 1974. - 536 pp., p. 10]. Options for implementing transmitting antennas are presented in the source [Drabkin A.L. etc. Antenna-feeder devices. Ed. 2nd, add. and processed - M.: “Sov. radio", 1974. - 536 pp., pp. 288, 292, 314, 318, 323,393, 333, 334, 345, 369, 416].
Первый 15 и второй 32 блоки задания h-разрядной кодовой комбинации предназначены для задания h-разрядных кодов, необходимых для формирования уникальных псевдослучайных последовательностей изменения угла поворота сигнального созвездия QAM-сигнала соответственно в первом 16 и втором 33 формирователях псевдослучайного угла поворота сигнального созвездия QAM-сигнала. Первый 15 и второй 32 блоки задания h-разрядной кодовой комбинации представляют собой управляющие устройства приема сигналов набора номера, содержащие в своем составе интерфейсное устройство, обеспечивающие задание пользователями радиолинии необходимой кодовой комбинации, и блок преобразования формата кодовой комбинации, заданной пользователем на интерфейсном устройстве, к необходимому формату h-разрядной кодовой комбинации.The first 15 and second 32 blocks for specifying the h-bit code combination are designed to specify the h-bit codes necessary to generate unique pseudo-random sequences of changing the rotation angle of the QAM signal constellation, respectively, in the first 16 and second 33 generators of the pseudo-random rotation angle of the QAM signal constellation . The first 15 and second 32 blocks for setting the h-bit code combination are control devices for receiving dialing signals, containing an interface device that ensures that users of the radio line set the required code combination, and a block for converting the format of the code combination specified by the user on the interface device, to the required h-bit code combination format.
Варианты реализации первого 15 и второго 32 блоков задания h-разрядной кодовой комбинации представлен в источнике [Управляющие системы электросвязи и их программное обеспечение: Учебник для вузов/ Р. А. Аваков, В. О. Игнатьев, А. Г. Попова, Н. С. Чагаев - М.: Радио и связь, 1991. - 256 с. , стр. 60-68].Options for implementing the first 15 and second 32 blocks of specifying an h-bit code combination are presented in the source [Control telecommunication systems and their software: Textbook for universities / R. A. Avakov, V. O. Ignatiev, A. G. Popova, N. S. Chagaev - M.: Radio and Communications, 1991. - 256 p. , pp. 60-68].
Первый 16 и второй 33 формирователи псевдослучайного угла поворота сигнального созвездия QAM-сигнала, предназначены для генерации псевдослучайного кода, на основе которого соответственно в процессорах данных 2 и 30 вычисляется значение угла поворота сигнального созвездия QAM-сигнала на текущем такте.The first 16 and second 33 generators of the pseudo-random angle of rotation of the signal constellation of the QAM signal are designed to generate a pseudo-random code, on the basis of which, in data processors 2 and 30, respectively, the value of the angle of rotation of the signal constellation of the QAM signal is calculated at the current clock cycle.
Схема реализации первого 16 и второго 33 формирователей псевдослучайного угла поворота сигнального созвездия QAM-сигнала представлена на фиг. 4. Формирователь состоит из генератора псевдослучайной последовательности 16.1 (33.1), представленной в виде h-разрядного параллельного кода, где h-количество бит в кодовой комбинации, битовых сумматоров по модулю 2 в количестве h штук 16.2.1-16.2.h (33.2.1-33.2.h), преобразователя параллельного h-разрядного кода в последовательный 16.3 (33.3).The implementation diagram of the first 16 and second 33 generators of the pseudo-random rotation angle of the QAM signal constellation is presented in Fig. 4. The shaper consists of a pseudo-random sequence generator 16.1 (33.1), presented in the form of an h-bit parallel code, where h is the number of bits in the code combination, bit adders modulo 2 in the number of h pieces 16.2.1-16.2.h (33.2. 1-33.2.h), converter of parallel h-bit code to serial 16.3 (33.3).
Вариант реализации генератора псевдослучайной последовательности 16.1 (33.1), представленной в виде h-разрядного параллельного кода, представлен в источнике [Алексенко А. Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника: Учеб. пособие для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1990. - 496 с., стр. 231].An implementation option for the pseudo-random sequence generator 16.1 (33.1), presented in the form of an h-bit parallel code, is presented in the source [Aleksenko A.G., Shagurin I.I. Microcircuitry: Textbook. manual for universities. - 2nd ed., revised. and additional - M.: Radio and Communications, 1990. - 496 p., p. 231].
Вариант реализации битовых сумматоров по модулю 2 представлен в источнике [Алексенко А. Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника: Учеб. пособие для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1990. - 496 с., стр. 146].An implementation option for bit adders modulo 2 is presented in the source [Aleksenko A.G., Shagurin I.I. Microcircuitry: Textbook. manual for universities. - 2nd ed., revised. and additional - M.: Radio and Communications, 1990. - 496 p., p. 146].
Вариант реализации устройств последовательно-параллельного преобразования представлен в источнике [Алексенко А. Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника: Учеб. пособие для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1990. - 496 с., стр. 215-217].An implementation option for serial-parallel conversion devices is presented in the source [Aleksenko A.G., Shagurin I.I. Microcircuitry: Textbook. manual for universities. - 2nd ed., revised. and additional - M.: Radio and Communications, 1990. - 496 pp., pp. 215-217].
Приемное антенно-фидерное устройство 17 предназначено для приема радиоволн, их преобразования в электрический сигнал, подведения электрического сигнала к декодеру канала связи 17.The receiving antenna-feeder device 17 is designed to receive radio waves, convert them into an electrical signal, and supply the electrical signal to the decoder of the communication channel 17.
Приемное антенно-фидерное устройство 17 представляет собой приемную антенну, к которой по фидерной линии, вид которой определяется в зависимости от диапазона радиоволн подводится сигнал, который требуется передать в декодер канала связи. Варианты реализации приемных антенн представлены в источнике [Драбкин А.Л. и др. Антенно-фидерные устройства. Изд. 2-е, доп. и перераб. - М.: «Сов. радио», 1974. - 536 с., стр. 288, 292, 314, 318, 323,393, 333, 334, 345, 369, 416].The receiving antenna-feeder device 17 is a receiving antenna to which the signal that needs to be transmitted to the decoder of the communication channel is supplied via a feeder line, the type of which is determined depending on the radio wave range. Options for implementing receiving antennas are presented in the source [Drabkin A.L. etc. Antenna-feeder devices. Ed. 2nd, add. and processed - M.: “Sov. radio", 1974. - 536 pp., pp. 288, 292, 314, 318, 323,393, 333, 334, 345, 369, 416].
Декодер канала связи 18 предназначен для осуществления действий обратных, выполняемым в кодере сигнала 13, заключающихся в преобразовании спектра и мощности сигнала к виду пригодному для дальнейшей обработки на промежуточной несущей частоте. В заявленном устройстве им является радиоприемное устройство.The communication channel decoder 18 is designed to carry out the reverse actions performed in the signal encoder 13, which consists in converting the spectrum and power of the signal to a form suitable for further processing at an intermediate carrier frequency. In the claimed device it is a radio receiver.
Техническая реализация радиоприемных устройств представлена в источнике [Макаренко А. А. Плотников М.Ю. Устройства приема и преобразования сигналов. Учебное пособие. - Университет ИТМО, 2019. - 112 с., стр. 39].The technical implementation of radio receiving devices is presented in the source [Makarenko A.A. Plotnikov M.Yu. Devices for receiving and converting signals. Tutorial. - ITMO University, 2019. - 112 p., p. 39].
Полосовой фильтр 19 предназначен для фильтрации помех и побочных гармоник сигнала, возникших после прохождения радиосигнала по каналу связи и цепям декодера канала связи 18.Bandpass filter 19 is designed to filter out interference and side harmonics of the signal that arose after the radio signal passed through the communication channel and the decoder circuits of communication channel 18.
Варианты реализации полосового фильтра представлены в источниках [С.И. Баскаков. Радиотехнические цепи и сигналы. Изд. третье, перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 2000. - 462 с., стр. 347; Зааль P. Справочник по расчету фильтров: Пер. с нем. - М.: Радио и связь, 1983. - 752 с., стр. 32].Options for implementing a bandpass filter are presented in the sources [S.I. Baskakov. Radio engineering circuits and signals. Ed. third, revised and additional - M.: Higher School, 2000. - 462 p., p. 347; Saal P. Handbook on filter calculations: Transl. with him. - M.: Radio and Communications, 1983. - 752 p., p. 32].
Усилитель мощности сигнала с автоматической регулировкой усиления 20 представляет собой усилитель мощности сигнала с переменным коэффициентом и предназначен для приведения сигнала к требуемому для дальнейшей обработки уровню по мощности.The signal power amplifier with automatic gain control 20 is a signal power amplifier with a variable coefficient and is designed to bring the signal to the power level required for further processing.
Варианты реализации усилителя мощности сигнала с автоматической регулировкой усиления представлены в источниках [Г.П. Тартаковский. Динамика систем автоматической регулировки усиления. - М.:Госэнергоиздат, 1957. - 192 с., стр. 13, 51, 56, 60, 187-189; Макаренко А. А., Плотников М. Ю. Устройства приема и преобразования сигналов. Учебное пособие. - Университет ИТМО, 2019. - 112 с., стр. 102].Options for implementing a signal power amplifier with automatic gain control are presented in the sources [G.P. Tartakovsky. Dynamics of automatic gain control systems. - M.: Gosenergoizdat, 1957. - 192 pp., pp. 13, 51, 56, 60, 187-189; Makarenko A. A., Plotnikov M. Yu. Devices for receiving and converting signals. Tutorial. - ITMO University, 2019. - 112 p., p. 102].
Первый и второй балансные демодуляторы 21 и 22 предназначены для детектирования сигналов, поступающих с выхода блока 20. The first and second balanced demodulators 21 and 22 are designed to detect signals coming from the output of block 20.
Вариант реализации балансных демодуляторов 21 и 22 представлен в источнике [Макаренко А. А., Плотников М. Ю. Устройства приема и преобразования сигналов. Учебное пособие. - Университет ИТМО, 2019. - 112 с., стр. 99].An implementation option for balanced demodulators 21 and 22 is presented in the source [Makarenko A. A., Plotnikov M. Yu. Devices for receiving and converting signals. Tutorial. - ITMO University, 2019. - 112 p., p. 99].
Первый и второй аналогово-цифровые преобразователи 25 и 26 предназначены для преобразования аналогового сигнала квадратурных составляющих принятого QAM-сигнала в параллельный цифровой код и подачи тактовой частоты на вычислитель фазовой ошибки.The first and second analog-to-digital converters 25 and 26 are designed to convert the analog signal of the quadrature components of the received QAM signal into a parallel digital code and supply a clock frequency to the phase error calculator.
Вариант реализации аналогово-цифровых преобразователей 25 и 26 представлен в источнике [Цифровые устройства: учеб. пособие / А. И. Одинец; Минобрнауки России, ОмГТУ. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2016., стр. 26].An implementation option for analog-to-digital converters 25 and 26 is presented in the source [Digital devices: textbook. allowance / A. I. Odinets; Ministry of Education and Science of Russia, Omsk State Technical University. - Omsk: Omsk State Technical University Publishing House, 2016, p. 26].
Вычислитель фазовой ошибки 27 предназначен для формирования сигнала пропорционального разности фаз между несущими сигналов квадратурных составляющих и опорными сигналами с выхода управляемого генератора квадратурных опорных сигналов 29.The phase error calculator 27 is designed to generate a signal proportional to the phase difference between the carrier signals of the quadrature components and the reference signals from the output of the controlled generator of quadrature reference signals 29.
Схема реализации вычислителя фазовой ошибки 27 представлена на фиг. 5. Вычислитель фазовой ошибки состоит из умножителя сигналов 25.1, элемента «И» 27.2, электронного ключа 27.3.The implementation diagram of the phase error calculator 27 is shown in Fig. 5. The phase error calculator consists of a signal multiplier 25.1, an “AND” element 27.2, and an electronic key 27.3.
Реализация умножителя сигналов 27.1 представлена в источнике [Алексенко А.Г. и др. Применение прецизионных аналоговых микросхем/А. Г. Алексенко, Е.А. Коломбет, Г. И. Стародуб. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1985. - 256 с., стр. 95].The implementation of the 27.1 signal multiplier is presented in the source [Aleksenko A.G. and others. Application of precision analog microcircuits/A. G. Aleksenko, E.A. Colombet, G. I. Starodub. - 2nd ed., revised. and additional - M.: Radio and Communications, 1985. - 256 p., p. 95].
Реализация элемента «И» 27.2 представлена в источнике [Алексенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника: Учеб. пособие для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1990. - 496 с., стр. 65].The implementation of element “I” 27.2 is presented in the source [Aleksenko A.G., Shagurin I.I. Microcircuitry: Textbook. manual for universities. - 2nd ed., revised. and additional - M.: Radio and Communications, 1990. - 496 p., p. 65].
Варианты реализация электронного ключа 27.3 представлены в источнике [Алексенко А.Г. и др. Применение прецизионных аналоговых микросхем/А. Г. Алексенко, Е.А. Коломбет, Г. И. Стародуб. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1985. - 256 с., стр. 176-178].Options for implementing electronic key 27.3 are presented in the source [Aleksenko A.G. and others. Application of precision analog microcircuits/A. G. Aleksenko, E.A. Colombet, G. I. Starodub. - 2nd ed., revised. and additional - M.: Radio and Communications, 1985. - 256 pp., pp. 176-178].
Фильтр петли фазовой автоподстройки частоты 28 предназначен для выделения изменений сигнала, пропорционального ошибке настройки генератора квадратурных опорных сигналов на частоту и фазу входного сигнала. Фильтр петли фазовой автоподстройки частоты 28 является фильтром высоких частот, задачей которого является подавление постоянной составляющей сигнала с выхода блока 27.The phase-locked loop filter 28 is designed to isolate signal changes proportional to the error in tuning the quadrature reference signal generator to the frequency and phase of the input signal. The phase-locked loop filter 28 is a high-pass filter whose task is to suppress the DC component of the signal from the output of block 27.
Вариант фильтра петли фазовой автоподстройки частоты 28 представлен в источнике [С.И. Баскаков. Радио/технические цепи и сигналы. Изд. третье, перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 2000. - 462 с., стр. 347].A variant of the phase-locked loop filter 28 is presented in the source [S.I. Baskakov. Radio/technical circuits and signals. Ed. third, revised and additional - M.: Higher School, 2000. - 462 p., p. 347].
Управляемый генератор квадратурных несущих 29 предназначен для выработки двух сигналов с одинаковой амплитудой и частотой, сдвинутых друг относительно друга по фазе на π/2 рад. The controlled quadrature carrier generator 29 is designed to generate two signals with the same amplitude and frequency, shifted relative to each other in phase by π/2 rad.
Вариант реализации управляемого генератора квадратурных несущих 29 представлен в источнике [Алексенко А.Г. и др. Применение прецизионных аналоговых микросхем/А. Г. Алексенко, Е.А. Коломбет, Г. И. Стародуб. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1985. - 256 с., стр. 138], вариант схемы электронного управления значением частоты и фазы представлен в [Алексенко А.Г. и др. Применение прецизионных аналоговых микросхем/А. Г. Алексенко, Е.А. Коломбет, Г. И. Стародуб. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1985. - 256 с., стр. 135].An implementation option for a controlled quadrature carrier generator 29 is presented in the source [Aleksenko A.G. and others. Application of precision analog microcircuits/A. G. Aleksenko, E.A. Colombet, G. I. Starodub. - 2nd ed., revised. and additional - M.: Radio and Communications, 1985. - 256 p., p. 138], a version of the electronic control circuit for frequency and phase values is presented in [Aleksenko A.G. and others. Application of precision analog microcircuits/A. G. Aleksenko, E.A. Colombet, G. I. Starodub. - 2nd ed., revised. and additional - M.: Radio and Communications, 1985. - 256 p., p. 135].
Процессор данных приемной части 30 осуществляет цифровую обработку входного цифрового сигнала: определение псевдослучайной фазы поворота сигнального созвездия QAM-сигнала, определение значений кода квадратурных составляющих сигнала в соответствии со значением угла поворота сигнально созвездия QAM-сигнала, декодирование, дескремблирование, выделение тактовой частоты, параллельно-последовательное преобразование.The data processor of the receiving part 30 performs digital processing of the input digital signal: determining the pseudo-random phase of rotation of the QAM signal constellation, determining the code values of the quadrature components of the signal in accordance with the value of the rotation angle of the QAM signal constellation, decoding, descrambling, clock frequency selection, parallel sequential conversion.
Варианты реализации процессора данных приемной части 30 представлен в источниках [Огородников И.Н. Микропроцессорная техника: учебник / И.Н. Огородников. 2-е изд., перераб. и доп. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2007. 380 с., стр. 125-170; Аксенов В.П. Сигнальные процессоры: учеб. пособие / В.П. Аксенов. - Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2006. -135 с., стр. 125-170].Options for implementing the data processor of the receiving part 30 are presented in the sources [Ogorodnikov I.N. Microprocessor technology: textbook / I.N. Ogorodnikov. 2nd ed., revised. and additional - Ekaterinburg: USTU-UPI, 2007. 380 pp., pp. 125-170; Aksenov V.P. Signal processors: textbook. allowance / V.P. Aksenov. - Vladivostok: Publishing House of Far Eastern State Technical University, 2006. -135 pp., pp. 125-170].
Реализация функций определения псевдослучайной фазы поворота сигнального созвездия QAM-сигнала и выделение тактовой частоты аналогична реализации подобных функций в блоке 2. The implementation of the functions of determining the pseudo-random phase of rotation of the QAM signal constellation and the allocation of the clock frequency is similar to the implementation of similar functions in block 2.
Реализация функции определение значений кода, соответствующего квадратурным составляющим сигнала в соответствии со значением угла поворота сигнально созвездия QAM-сигнала, заключается в выполнении обратных действий, проведенных в процессоре данных 2 передающей части:The implementation of the function of determining the code values corresponding to the quadrature components of the signal in accordance with the value of the rotation angle of the signal constellation of the QAM signal consists in performing the reverse actions carried out in the data processor 2 of the transmitting part:
- по входным кодам квадратурных составляющих Re’ и Im’ определяют текущие значения амплитуды и фазы комплексного сигнала по выражениям, аналогичным (2) и (3);- using the input codes of the quadrature components Re’ and Im’, the current values of the amplitude and phase of the complex signal are determined using expressions similar to (2) and (3);
(5) (5)
(6) (6)
- определяют исходную фазу сигнала ϕ0 с учетом значения фазы ϕПСП, определенной по выражению (1) и ϕ’, определенной по выражению (6): - determine the initial phase of the signal ϕ 0 taking into account the value of the phase ϕ PSP , determined by expression (1) and ϕ', determined by expression (6):
ϕ1’= ϕ-ϕПСП; (7)ϕ 1 '= ϕ-ϕ PSP ; (7)
- по значению амплитуды сигнала A’, определенной по выражению (5), и фазы ϕ1’, определенной по выражению (7), определяют значения амплитуд квадратурных составляющих в исходном (неповернутом) сигнальном созвездии QAM-сигнала:- based on the value of the signal amplitude A', determined by expression (5), and the phase ϕ 1 ', determined by expression (7), the values of the amplitudes of the quadrature components in the original (unrotated) signal constellation of the QAM signal are determined:
Re’=A’⋅cos(ϕ1’);Re'=A'⋅cos(ϕ 1 ');
Im’=A’⋅sin(ϕ1’).Im'=A'⋅sin(ϕ 1 ').
- по значениям амплитуд квадратурных составляющих для стандартного (неповернутого) сигнального созвездия QAM-сигнала Re’ и Im’ путем сравнения значений со значениями амплитуд, полученными по выражениям, представленным в [3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Physical channels and modulation (Release 17), pp. 17-18] определяют местоположение точки в сигнальном созвездии;- by the amplitude values of the quadrature components for the standard (unrotated) signal constellation QAM signal Re’ and Im’ by comparing the values with the amplitude values obtained from the expressions presented in [3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Physical channels and modulation (Release 17), pp. 17-18] determine the location of the point in the signal constellation;
- определяют значение кода Грея, соответствующего данной точке. - determine the value of the Gray code corresponding to a given point.
Реализация функций декодирования и дескремблирования заключается в выполнении функций обратных функциям кодирования и скремблирования, выполняемых в блоке 2.The implementation of the decoding and descrambling functions consists in performing the functions inverse to the encoding and scrambling functions performed in block 2.
Параллельно-последовательное преобразование заключается в преобразовании формата представления цифрового сигнала из параллельного в последовательный вид.Parallel-serial conversion involves converting the format of a digital signal from parallel to serial form.
Вариант реализации функции параллельно-последовательного преобразования изложен в источнике [Алексенко А. Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника: Учеб. пособие для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1990. - 496 с., стр. 217].An implementation option for the parallel-serial conversion function is described in the source [Aleksenko A.G., Shagurin I.I. Microcircuitry: Textbook. manual for universities. - 2nd ed., revised. and additional - M.: Radio and Communications, 1990. - 496 p., p. 217].
Приемник информации 31 преобразует поступающую на вход последовательность двоичных импульсов к воспринимаемому (или необходимому для последующей передачи внешним устройствам) виду информации. В частности, при приеме оцифрованной аналоговой информации кодовые блоки могут преобразовываться в последовательность уровней напряжения, из которых при необходимости путем фильтрации формируется непрерывный аналоговый сигнал. Выход приемника информации является выходом заявляемой радиолинии, защищенная от несанкционированного доступа. The information receiver 31 converts the sequence of binary pulses received at the input to the perceived (or necessary for subsequent transmission to external devices) type of information. In particular, when receiving digitized analog information, code blocks can be converted into a sequence of voltage levels, from which, if necessary, a continuous analog signal is generated by filtering. The output of the information receiver is the output of the proposed radio link, protected from unauthorized access.
Устройство работает следующим образом. The device works as follows.
На передающей части от источника информации 1 на вход процессора данных 2 подается цифровая последовательность в виде 0 и 1, состоящая из блоков определенной длинны, соответствующей формату представления информации, и содержащая информацию, которую требуется передать по радиолинии. В процессоре данных 2 блоки цифрового потока подвергаются цифровой обработке, включающей следующие преобразования: скремблирование, кодирование, определение значений квадратурных составляющих сигнала в соответствии со значением угла поворота сигнально созвездия QAM-сигнала, выделение тактовой частоты, последовательно-параллельное преобразование. Причем, определение значений квадратурных составляющих сигнала в соответствии со значением угла поворота сигнально созвездия QAM-сигнала осуществляется на основе предварительно определенного в процессоре данных псевдослучайной фазы поворота сигнального созвездия QAM-сигнала на основе цифровой последовательности, поступившей от формирователя псевдослучайного угла поворота сигнального созвездия QAM-сигнала 16. Формирователь псевдослучайного угла поворота сигнального созвездия QAM-сигнала 16 вырабатывает псевдослучайные коды, частота смены кода соответствует тактовой частоте процессора данных, а вид псевдослучайной последовательности смены угла поворота QAM-сигнала определяется h-разрядной кодовой комбинации, сформированной в блоке 15. Далее с выхода процессора данных 2 каждая из квадратурных составляющих сигнала в виде цифровых параллельных кодов подаются на входы цифро-аналоговых преобразователей 3 и 4, где данные коды преобразуются в аналоговые сигналы, соответствующие значениям амплитуд квадратурных составляющих. Сигналы с выходов аналогово-цифровых преобразователей 3 и 4 поступают на входы формирующих фильтров нижних частот 5 и 6 соответственно, где отфильтровываются кратные составляющие спектра сигнала за пределами верхней частоты аналогового сигнала, соответствующего значениям амплитуд квадратурных составляющих сигнала. С выходов формирующих фильтров нижних частот 5 и 6 сигналы поступают на входы балансных модуляторов 7 и 8 соответственно, где спектр сигналов переносится в область промежуточной несущей сигнала. Причем, промежуточные несущие формируются в генераторе промежуточной несущей 9 и схеме формирования квадратурных несущих 10, с выхода схемы формирования квадратурных несущих 10 сигналы промежуточных несущих, сдвинутых по фазе относительно друг друга на π/2 рад, поступают на вторые входы балансных модуляторов 7 и 8 соответственно. С выходов балансных модуляторов модулированные сигналы на промежуточной несущей частоте поступают на входы сумматора 11, где суммируются с учетом фазы. Затем просуммированный сигнал поступает на вход полосового фильтра 12, где фильтруются побочные гармоники сигнала. Сигнал с выхода полосового фильтра 12 поступает на вход кодера канала связи 13, где подвергается преобразованию спектра и мощности сигнала к виду пригодному для передачи по каналу связи. С выхода кодера канала связи 13 сигнал поступает на вход передающего антенно-фидерного устройства 15, где преобразуется в радиоволны и излучается в свободное пространство (среду распространения).On the transmitting part, from the information source 1 to the input of the data processor 2, a digital sequence in the form of 0 and 1 is supplied, consisting of blocks of a certain length, corresponding to the information presentation format, and containing the information that needs to be transmitted over the radio link. In the data processor 2, the digital stream blocks are subjected to digital processing, including the following transformations: scrambling, encoding, determining the values of the quadrature components of the signal in accordance with the rotation angle of the QAM signal constellation, selecting a clock frequency, serial-parallel conversion. Moreover, the determination of the values of the quadrature components of the signal in accordance with the value of the rotation angle of the QAM signal constellation is carried out on the basis of the pseudo-random rotation phase of the QAM signal constellation predetermined in the data processor on the basis of a digital sequence received from the generator of the pseudo-random rotation angle of the QAM signal constellation 16. The generator of the pseudo-random rotation angle of the QAM signal constellation 16 produces pseudo-random codes, the frequency of code changes corresponds to the clock frequency of the data processor, and the type of pseudo-random sequence of changing the rotation angle of the QAM signal is determined by the h-bit code combination generated in block 15. Next from the output data processor 2, each of the quadrature components of the signal in the form of digital parallel codes is supplied to the inputs of digital-to-analog converters 3 and 4, where these codes are converted into analog signals corresponding to the amplitude values of the quadrature components. Signals from the outputs of analog-to-digital converters 3 and 4 are supplied to the inputs of low-pass shaping filters 5 and 6, respectively, where multiple components of the signal spectrum beyond the upper frequency of the analog signal corresponding to the amplitude values of the quadrature components of the signal are filtered out. From the outputs of low-pass shaping filters 5 and 6, the signals are supplied to the inputs of balanced modulators 7 and 8, respectively, where the signal spectrum is transferred to the region of the intermediate signal carrier. Moreover, intermediate carriers are formed in the intermediate carrier generator 9 and the quadrature carrier generation circuit 10, from the output of the quadrature carrier generation circuit 10, the signals of the intermediate carriers, phase-shifted relative to each other by π/2 rad, arrive at the second inputs of the balanced modulators 7 and 8, respectively . From the outputs of the balanced modulators, modulated signals at an intermediate carrier frequency are supplied to the inputs of the adder 11, where they are summed taking into account the phase. Then the summed signal is fed to the input of bandpass filter 12, where side harmonics of the signal are filtered. The signal from the output of the bandpass filter 12 is supplied to the input of the encoder of the communication channel 13, where it is subjected to transformation of the spectrum and power of the signal to a form suitable for transmission over the communication channel. From the output of the communication channel encoder 13, the signal arrives at the input of the transmitting antenna-feeder device 15, where it is converted into radio waves and radiated into free space (propagation medium).
На приемной части из среды распространения радиосигнал поступает в приемное антенно-фидерное устройство 17, где преобразуется в электрический сигнал. Из антенно-фидерного устройства 17 сигнал поступает в декодер канала связи 18, где подвергается преобразованию спектра и мощности сигнала к виду пригодному для дальнейшей обработки на промежуточной несущей частоте. С выхода декодера канала связи 18 сигнал поступает на вход полосового фильтра 19, где фильтруется от помех и побочных гармоник сигнала. С выхода полосового фильтра 19 сигнал поступает в усилитель мощности сигнала с автоматической регулировкой усиления 20, где подвергается приведению к требуемому для дальнейшей обработки уровню по мощности. С выхода усилителя мощности сигнала с автоматической регулировкой усиления 20 сигнал поступает на первый и второй балансные демодуляторы 21 и 22, в которых подвергается детектированию. С выходов балансных демодуляторов 21 и 22 сигналы поступают на входы формирующих фильтров низких частот 23 и 24 соответственно, где отфильтровываются побочные составляющие спектра сигнала за пределами верхней частоты аналогового сигнала, соответствующего значениям амплитуд квадратурных составляющих сигнала. С выходов формирующих фильтров низких частот 23 и 24 квадратурные сигналы поступают на входы аналого-цифровых преобразователей 25 и 26 соответственно, где подвергаются преобразованию в цифровой параллельный код, а также на первый и второй входы вычислителя фазовой ошибки 27, где на их основе формируются сигнал пропорциональный разности фаз между несущими сигналов квадратурных составляющих и опорными сигналами с выхода управляемого генератора квадратурных опорных сигналов 29. С сигнальных выходов аналогово-цифровых преобразователей 25 и 26 цифровые коды, соответствующие значениям амплитуд квадратурных составляющих поступают на соответствующие входы процессора данных 30. С тактовых выходов аналогово-цифровых преобразователей 25 и 26 сигналы подаются на третий и четвертый входы вычислителя фазовой ошибки 27, где управляют работой вычислителя. С выхода вычислителя фазовой ошибки 27 сигнал поступает на вход фильтра петли фазовой автоподстройки частоты 27, в котором осуществляется подавление постоянной составляющей спектра сигнала. С выхода фильтра петли фазовой автоподстройки частоты 28 сигнал поступает в управляемый генератор квадратурных несущих 29, в котором данный сигнал управляет настройкой генерируемой частоты сигналов квадратурных несущих. С выхода генератора квадратурных несущих 29 сигнал поступает на вторые входы балансных демодуляторов, где используется для детектирования сигналов, поступающих от блока 20. В процессоре данных 30 сигнал подвергаются цифровой обработке: определению значений кода сигнала в соответствии со значением угла поворота сигнально созвездия QAM-сигнала, декодированию, дескремблированию, выделению тактовой частоты, параллельно-последовательному преобразованию. Причем, определение значений кода сигнала в соответствии со значением угла поворота сигнально созвездия QAM-сигнала осуществляется на основе предварительно определенного в процессоре данных псевдослучайной фазы поворота сигнального созвездия QAM-сигнала на основе цифровой последовательности, поступившей от формирователя псевдослучайного угла поворота сигнального созвездия QAM-сигнала 33. Формирователь псевдослучайного угла поворота сигнального созвездия QAM-сигнала 33 вырабатывает псевдослучайные коды синхронно с формирователем псевдослучайного угла поворота сигнального созвездия QAM-сигнала 16 в передающей части устройства с учетом временной задержки, обусловленной временами обработки и распространения сигнала, частота смены кода соответствует тактовой частоте процессора данных, а вид псевдослучайной последовательности смены угла поворота QAM-сигнала определяется h-разрядной кодовой комбинации, сформированной в блоке 32. При этом, h-разрядные кодовые комбинации, формируемые в блоках 15 и 32 являются идентичными. С выхода процессора данных 30 сигнал в виде цифровой последовательности 0 и 1 подается в приемник информации 31. At the receiving part, the radio signal from the propagation medium enters the receiving antenna-feeder device 17, where it is converted into an electrical signal. From the antenna-feeder device 17, the signal enters the decoder of the communication channel 18, where it undergoes conversion of the spectrum and signal power to a form suitable for further processing at an intermediate carrier frequency. From the output of the communication channel decoder 18, the signal enters the input of the bandpass filter 19, where it is filtered from interference and side harmonics of the signal. From the output of the bandpass filter 19, the signal enters a signal power amplifier with automatic gain control 20, where it is reduced to the power level required for further processing. From the output of the signal power amplifier with automatic gain control 20, the signal is supplied to the first and second balanced demodulators 21 and 22, in which it is detected. From the outputs of balanced demodulators 21 and 22, the signals are supplied to the inputs of low-pass shaping filters 23 and 24, respectively, where side components of the signal spectrum beyond the upper frequency of the analog signal corresponding to the amplitude values of the quadrature components of the signal are filtered out. From the outputs of low-pass forming filters 23 and 24, quadrature signals are supplied to the inputs of analog-to-digital converters 25 and 26, respectively, where they are converted into a digital parallel code, as well as to the first and second inputs of the phase error calculator 27, where a proportional signal is generated on their basis the phase difference between the carrier signals of the quadrature components and the reference signals from the output of the controlled generator of the quadrature reference signals 29. From the signal outputs of analog-to-digital converters 25 and 26, digital codes corresponding to the amplitude values of the quadrature components are supplied to the corresponding inputs of the data processor 30. From the clock outputs of the analog-to-digital converters digital converters 25 and 26 signals are supplied to the third and fourth inputs of the phase error calculator 27, where the operation of the calculator is controlled. From the output of the phase error calculator 27, the signal is supplied to the input of the phase-locked loop filter 27, in which the constant component of the signal spectrum is suppressed. From the output of the phase-locked loop filter 28, the signal enters the controlled quadrature carrier generator 29, in which this signal controls the setting of the generated frequency of the quadrature carrier signals. From the output of the quadrature carrier generator 29, the signal is supplied to the second inputs of the balanced demodulators, where it is used to detect signals coming from block 20. In the data processor 30, the signal is subjected to digital processing: determining the values of the signal code in accordance with the value of the rotation angle of the signal constellation of the QAM signal, decoding, descrambling, clock frequency extraction, parallel-to-serial conversion. Moreover, the determination of the signal code values in accordance with the value of the rotation angle of the QAM signal constellation is carried out on the basis of the pseudo-random rotation phase of the QAM signal constellation predetermined in the data processor on the basis of a digital sequence received from the generator of the pseudo-random rotation angle of the QAM signal constellation 33 The generator of the pseudo-random angle of rotation of the signal constellation of the QAM signal 33 generates pseudo-random codes synchronously with the generator of the pseudo-random angle of rotation of the signal constellation of the QAM signal 16 in the transmitting part of the device, taking into account the time delay caused by the processing and propagation times of the signal, the code change frequency corresponds to the clock frequency of the data processor. , and the type of pseudo-random sequence of changing the rotation angle of the QAM signal is determined by the h-bit code combination generated in block 32. In this case, the h-bit code combinations generated in blocks 15 and 32 are identical. From the output of the data processor 30, the signal in the form of a digital sequence of 0 and 1 is supplied to the information receiver 31.
Эффект повышения конфиденциальности передаваемой информации связан с повышением сложности демодуляции и декодирования передаваемого сигнала на приемной стороне злоумышленника. В случае передачи стандартного сигнального созвездия (без поворота) на приемной стороне принимается сигнал, соответствующий представленному на фиг. 6а. В случае реализации псевдо-случайного изменения угла поворота при формировании квадратурных составляющих QAM-сигнала с помощью передающей части заявленной радиолинии на приемной стороне будет приниматься сигнал, соответствующий, представленному на фиг. 6б, который может быть приведен к виду представленному на фиг. 6а, при реализации приемной части заявленной радиолинии. При отсутствии априорных знаний о законе изменения параметров модуляции QAM-сигнала на стороне злоумышленника, им будет приниматься сигнал, соответствующий фиг. 6б. The effect of increasing the confidentiality of transmitted information is associated with an increase in the complexity of demodulation and decoding of the transmitted signal on the receiving side of the attacker. In the case of transmitting a standard signal constellation (without rotation), the signal corresponding to that presented in Fig. 1 is received at the receiving side. 6a. In the case of implementing a pseudo-random change in the rotation angle during the formation of the quadrature components of the QAM signal using the transmitting part of the declared radio link, a signal corresponding to that shown in FIG. 6b, which can be reduced to the form shown in Fig. 6a, when implementing the receiving part of the declared radio link. In the absence of a priori knowledge about the law of changing the modulation parameters of the QAM signal on the attacker's side, he will receive the signal corresponding to Fig. 6b.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2820855C1 true RU2820855C1 (en) | 2024-06-11 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2101871C1 (en) * | 1996-04-18 | 1998-01-10 | Военная академия связи | Radio line with amplitude-phase-manipulated noise-type signals |
| RU2144272C1 (en) * | 1999-04-20 | 2000-01-10 | Военный университет связи | Radio link with amplitude-phase-shifted noise-like signals |
| US6356555B1 (en) * | 1995-08-25 | 2002-03-12 | Terayon Communications Systems, Inc. | Apparatus and method for digital data transmission using orthogonal codes |
| RU141481U1 (en) * | 2013-01-09 | 2014-06-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | RADIOLINES WITH INCREASED INTERFERENCE PROTECTION OF SIGNAL TRANSMISSION |
| RU2537042C1 (en) * | 2013-11-06 | 2014-12-27 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method of generating amplitude and phase-shift keyed signal |
| RU2548173C2 (en) * | 2013-04-25 | 2015-04-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Кулон" | Command radio link digital modem |
| US11424539B2 (en) * | 2016-12-21 | 2022-08-23 | Intel Corporation | Wireless communication technology, apparatuses, and methods |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6356555B1 (en) * | 1995-08-25 | 2002-03-12 | Terayon Communications Systems, Inc. | Apparatus and method for digital data transmission using orthogonal codes |
| RU2101871C1 (en) * | 1996-04-18 | 1998-01-10 | Военная академия связи | Radio line with amplitude-phase-manipulated noise-type signals |
| RU2144272C1 (en) * | 1999-04-20 | 2000-01-10 | Военный университет связи | Radio link with amplitude-phase-shifted noise-like signals |
| RU141481U1 (en) * | 2013-01-09 | 2014-06-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | RADIOLINES WITH INCREASED INTERFERENCE PROTECTION OF SIGNAL TRANSMISSION |
| RU2548173C2 (en) * | 2013-04-25 | 2015-04-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Кулон" | Command radio link digital modem |
| RU2537042C1 (en) * | 2013-11-06 | 2014-12-27 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method of generating amplitude and phase-shift keyed signal |
| US11424539B2 (en) * | 2016-12-21 | 2022-08-23 | Intel Corporation | Wireless communication technology, apparatuses, and methods |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10574447B2 (en) | Antenna array based OAM wireless communication | |
| US5787123A (en) | Receiver for orthogonal frequency division multiplexed signals | |
| US3497625A (en) | Digital modulation and demodulation in a communication system | |
| KR20160115609A (en) | Encoding method of real number m-ary signal, and encoding apparatus using the same | |
| JP2018514995A5 (en) | ||
| RU2475861C1 (en) | Method of transmitting information and device for realising said method | |
| EP3456010A1 (en) | Wireless communication device, transmitter and methods therein | |
| TW200412044A (en) | Communication apparatus | |
| Gorbatyy | Investigation of the technical efficiency of state-of-the-art telecommunication systems and networks with limited bandwidth and signal power | |
| Chitode | Communication Systems-I | |
| RU2820855C1 (en) | Tamper-proof radio link | |
| CN113055047B (en) | Low power long range radio | |
| US4984219A (en) | Method and apparatus for decoding of frequency inversion based scramblers | |
| RU2500069C1 (en) | Method of generating codes for generating signal ensembles in telecommunication networks | |
| RU92272U1 (en) | DIGITAL SIGNAL TRANSMISSION SYSTEM | |
| US20190207792A1 (en) | MSK Transceiver Of OQPSK Data | |
| US8208572B2 (en) | Method for transmitting and receiving quadrature amplitude modulation signals, a system for carrying out said method, a machine-readable carrier and the use of a method for synchronously receiving quadrature amplitude modulation signals | |
| US20090274221A1 (en) | Method, hardware product, and computer program product for performing high data rate wireless transmission | |
| RU2784030C1 (en) | Method for noise-proof transmission of discrete signals based on single-sideband modulation | |
| RU2801873C1 (en) | Method for forming noise-like signals | |
| RU2774743C1 (en) | Method for counteracting information extraction systems that recognize the individual structure of signals by distorting the waveform | |
| Pareek | A novel implementation of QPSK modulator on FPGA | |
| He et al. | Modulation domain encrypted transmission based on chaotic sequence for satellite communication | |
| CN114024660B (en) | Chaotic encryption OFDM system with noise reduction function in 5G network | |
| JP2008182614A (en) | Radio communication equipment |