Immunità al rumore dei sistemi di comunicazione radio con espansione dello spettro dei segnali utilizzando il metodo della sintonizzazione pseudo-casuale frequenza operativa. IN E. Borisov, V.M. Zinchuk, A.E. Limarev, NP Mukhin, V.I. Shestopalov. /2000
Immunità al rumore dei sistemi di comunicazione radio con espansione dello spettro dei segnali utilizzando il metodo di sintonizzazione pseudo-casuale della frequenza operativa. IN E. Borisov, V.M. Zinchuk, A.E. Limarev, NP Mukhin, V.I. Shestopalov. - M.: Radio e Comunicazioni, 2000. - 384 p.: ill. ISBN-5-256-01392-0
Vengono delineati i principi e le caratteristiche di base del metodo di espansione dello spettro dei segnali grazie alla sintonizzazione pseudo-casuale della frequenza operativa (PRFC). Viene fornita un'analisi modi possibili aumentare l'immunità al rumore dei sistemi di comunicazione radio standard (RCS) con salto di frequenza e manipolazione di spostamento di frequenza in condizioni di interferenza organizzata e rumore proprio dell'RCS. I problemi di sintesi e analisi dell'immunità al rumore degli algoritmi di demodulazione adattiva del segnale con salto di frequenza e diversità di frequenza dei simboli di informazione sono risolti in condizioni di incertezza a priori riguardo alla potenza di interferenza concentrata lungo lo spettro. Vengono presentati diagrammi a blocchi e algoritmi tipici per il funzionamento dei principali dispositivi del sottosistema di sincronizzazione nell'SRS con convertitori di frequenza, indicatori e metodi per valutare l'efficacia delle procedure di ricerca ciclica. In esame condivisione con segnali SRS con salto di frequenza e adattivo schiere di antenne(AAR). Viene analizzato un algoritmo di adattamento che fornisce il massimo rapporto segnale-rumore. Vengono descritti gli algoritmi e le caratteristiche operative dei rilevatori di energia che forniscono il rilevamento dei segnali dai convertitori di frequenza allo scopo della loro soppressione elettronica.
Per scienziati, ingegneri, studenti laureati e studenti senior specializzati nella ricerca e sviluppo di sistemi di comunicazione radio.
Il.211. Tabella 14. Bibliografia 112 titoli
Revisori:
Dottore in Ingegneria Scienze, professor Yu.G. Bugrov
Dottore in Ingegneria Scienze, professor Yu.G. Sosulin
Dottore in Ingegneria Scienze, professore N.I. Smirnov
Il modo più importante per ottenere la necessaria immunità al rumore dei sistemi di comunicazione radio (RCS) quando esposti a interferenze organizzate (intenzionali) è l'uso di segnali con salto di frequenza pseudo-casuale (PRFC) e l'uso di algoritmi ottimali e quasi ottimali per elaborazione di tali segnali.
È dedicato al problema dell'immunità al rumore dell'SRS con l'espansione dello spettro dei segnali utilizzando il metodo del salto di frequenza gran numero opere di autori nazionali e stranieri. Questi includono, innanzitutto, le famose monografie e lavori delle scuole scientifiche di L.E. Varakina e G.I. Tuzova; libri di D.J. che non sono ancora stati pubblicati in russo. Torrieri "Principi dei sistemi di comunicazione sicuri", Dedham, MA.: Artech House, Inc., 1985; M.K. Simon, J.K. Omura, RA. Scholtz, B.K. Levitt "Comunicazione a spettro esteso", vol. I-III, Rockville, MD: Computer Science Press, 1985. Nel 1998, Artech House, Inc., una casa editrice specializzata nei campi del radar, delle comunicazioni radio, della guerra elettronica, ecc., ha pubblicato libri di D.C. Schleher "Principi avanzati di guerra elettronica", E. Waltz "Introduzione alla guerra dell'informazione". Associazione degli specialisti americani nel campo della teoria e dell'ingegneria della comunicazione sotto la guida del professor J.S. Lee (Inc. 2001, Jefferson Davis Highway, Suite 601. Arlington, Virginia 22202) ha pubblicato più di dieci lavori, compresi quelli commissionati, su vari aspetti dell'immunità al rumore degli SRS con convertitori di frequenza. Nel 1999 la casa editrice "Radio e Comunicazioni" ha pubblicato una monografia di V.I. Borisova, V.M. Zinchuk "Immunità al rumore dei sistemi di comunicazione radio. Approccio probabilistico".
Tuttavia, il problema dell'efficacia dell'SRS con HFPR è la ricerca e lo sviluppo modi promettenti l'aumento dell'immunità al rumore dell'SRS, soprattutto nel contesto del costante miglioramento delle tattiche e della tecnologia del disturbo elettronico (ERS), rimane rilevante e importante sia dal punto di vista scientifico che pratico.
Apparso in Ultimamente la possibilità di un'introduzione diffusa della tecnologia a microprocessore ad alta velocità e moderna base dell'elemento consentire l'implementazione di nuovi principi per la formazione, la ricezione e l'elaborazione dei segnali dagli saltatori di frequenza, compresa la diversità di frequenza dei simboli con elevata molteplicità e breve durata degli elementi, l'uso congiunto di M-ary manipolazione dello spostamento di frequenza(FM) e codifica resistente al rumore, segnali provenienti da salti di frequenza e array di antenne adattive, ecc. Tutto ciò consente di garantire un'elevata immunità al rumore dell'SRS quando esposto a vari tipi interferenza organizzata.
Gli argomenti discussi nel libro, il loro contenuto e la presentazione riflettono in una certa misura stato attuale gli aspetti principali del problema dell'immunità al rumore dell'SRS, tra cui, tra l'altro, le questioni di sincronizzazione, l'uso congiunto dei segnali dell'HFPR e delle schiere di antenne adattive nell'SRS, nonché il rilevamento dei segnali delle stazioni di ricognizione radiotecnica dell'HFRS che garantiscono la funzionamento efficace dei sistemi elettronici di trasmissione radio. Il contenuto del libro è subordinato a un unico obiettivo: l'analisi dell'efficacia dei possibili modi per aumentare l'immunità al rumore dell'SRS con PDFC nelle condizioni delle apparecchiature elettroniche elettroniche.
Il libro è scritto sulla base di proprie opere autori, utilizza ampiamente i risultati della ricerca di specialisti nazionali e stranieri. Allo stesso tempo, gli autori, rivolgendosi ai lavori di specialisti stranieri inediti in russo su alcuni problemi di immunità al rumore dell'SRS con PDFC, hanno presentato una serie di materiali nel libro sotto forma di revisioni analitiche.
Il libro utilizza un apparato matematico accessibile agli ingegneri, fornisce diagrammi a blocchi di tipici SRS, grafici e tabelle che illustrano le capacità dei metodi di immunità al rumore per SRS con convertitori di frequenza. Il desiderio di semplificare il materiale presentato ha portato al fatto che il libro considera principalmente il tipico SRS binario con FM e canali di comunicazione senza attenuazione e con interferenza gaussiana.
La lettura del libro presuppone la conoscenza dei fondamenti della teoria statistica della comunicazione, esposti nelle più famose, ormai classiche, monografie di V.I. Tikhonov "Ingegneria radiofonica statistica", - M .: Radio e comunicazioni, 1982, e B.R. Levin" Base teorica Ingegneria Radio Statistica", - M.: Radio e Comunicazioni, 1989.
Per il grande aiuto quando si lavora sulla letteratura straniera, gli autori sono grati ai traduttori N.A. Zykov, S.A. Luneva, L.S.
Gli autori sono grati allo staff dell'Istituto di ricerca sulle comunicazioni di Voronezh Yu.G. Belous, E.I. Goncharova, TV Dorovskikh, E.V. Izhbachtina, T.F. Kapaeva, N.A. Parfenova, E.V. Pogosova, O.I. Sorokina e N.N. Starukhina per set di computer materiali librari, effettuando numerosi calcoli, sviluppando e preparando materiale grafico e illustrativo.
PREFAZIONE
INTRODUZIONE
Capitolo 1.
Capitolo 2.
Capitolo 3.
Capitolo 4.
Capitolo 5.
Capitolo 6.
Capitolo 7.
Capitolo 8.
2. Incarico per lavori del corso.
3. Dati iniziali.
4. Schema a blocchi del sistema di comunicazione.
5. Temporaneo e diagrammi spettrali alle uscite dei blocchi funzionali del sistema di comunicazione.
6. Schema a blocchi del ricevitore.
7. Prendere una decisione sulla base di un conteggio.
8. Probabilità di errore all'uscita del ricevitore.
9. Guadagno nel rapporto segnale-rumore quando si utilizza un ricevitore ottimale.
10. La massima immunità al rumore possibile per un dato tipo di segnale.
11. Processo decisionale da parte del ricevente basato su tre campioni indipendenti.
12. Probabilità di errore quando si utilizza il metodo di accumulo sincrono.
13. Calcolo del rumore di quantizzazione durante la trasmissione di segnali utilizzando il metodo IKN.
14.Utilizzo segnale complesso ov e filtro abbinato.
15. Risposta all'impulso di un filtro adattato.
16. Circuito di filtro adattato per ricevere segnali complessi. La forma dei segnali complessi all'uscita dell'SF durante la trasmissione dei simboli “1” e “0”.
17. Soglie ottimali del risolutore per sincrono e modi asincroni processo decisionale quando si ricevono segnali complessi con un filtro adattato.
18. Guadagno di energia quando si utilizza un filtro abbinato.
19. Probabilità di errore all'uscita del ricevitore quando si utilizza un segnale di filtro adattato complesso.
20. Larghezza di banda sistema di comunicazione sviluppato.
21. Conclusione.
Introduzione.Lo scopo di questo lavoro del corsoè una descrizione di un sistema di comunicazione per la trasmissione continua di messaggi segnali discreti.
La trasmissione delle informazioni occupa un posto elevato nella vita società moderna. Più il compito principale, quando trasmette informazioni, le trasmette senza distorsioni. La più promettente in questa direzione è la trasmissione di messaggi analogici tramite segnali discreti. Questo metodo dà grande vantaggio nell'immunità al rumore delle linee di informazione. Tutto moderno reti di informazione sono costruiti su questo principio.
Oltretutto canale discreto La connessione è facile da usare e tramite essa è possibile trasmettere qualsiasi informazione, ad es. ha versatilità. Tutto ciò rende questi canali di comunicazione i più promettenti al momento.
1. Incarico per i lavori del corso.Sviluppare uno schema a blocchi generalizzato di un sistema di comunicazione per la trasmissione di messaggi continui utilizzando segnali discreti, sviluppare uno schema a blocchi di un ricevitore e uno schema a blocchi filtro ottimale, calcolare le principali caratteristiche del sistema di comunicazione sviluppato e trarre conclusioni generali sulla base dei risultati del lavoro.
2. Dati iniziali.1) Numero opzione N=1.
2) Tipo di segnale nel canale di comunicazione DIGA .
3) Velocità di trasmissione del segnale V=6000 Baud.
4) Ampiezza dei segnali del canale A=3 mV.
5) Dispersione del rumore x*x=0,972 µW.
7) Metodo di trasmissione del segnale KG .
8) La larghezza di banda del ricevitore reale è Df=12 kHz.
9) Valore letto Z(t0)=0,75 mV
D f=12kHz.
10) Valore letto Z(t1)=0,75mV
11) Ampiezza massima all'uscita ADC b max=2,3 V.
12) Fattore di picco P.=1,6.
13) Numero di cifre codice binario n=8.
14) Visualizzazione di una sequenza discreta di un segnale complesso
1 -1 1 -1 -1 -1 1 1 -1
3. Schema a blocchi del sistema di comunicazione.Un sistema di comunicazione è un insieme di apparecchiature radio che assicurano la trasmissione di informazioni da una fonte a un destinatario. Consideriamo lo schema del sistema di comunicazione.
Un dispositivo che converte un messaggio in un segnale è chiamato dispositivo trasmittente, mentre un dispositivo che converte un segnale ricevuto in un messaggio è chiamato dispositivo ricevente.
Consideriamo il dispositivo trasmittente:
Il filtro passa-basso limita lo spettro del messaggio originale per soddisfare il teorema di Kotelnikov, necessario per un'ulteriore trasformazione.
Un convertitore analogico-digitale (ADC) converte un messaggio continuo in forma digitale. Questa trasformazione consiste in tre operazioni: innanzitutto, il messaggio continuo viene campionato nel tempo a intervalli; letture ricevute valori istantanei quantizzato (Quantistico); la sequenza risultante di valori quantizzati messaggio trasmesso rappresentato come una sequenza di combinazioni di codici binari tramite codifica.
Il segnale ricevuto dall'uscita ADC viene inviato all'ingresso del modulatore di ampiezza, dove la sequenza di impulsi binari viene convertita in impulsi radio che entrano direttamente nel canale di comunicazione.
SU lato ricevente canale di comunicazione, all'ingresso arriva una sequenza di impulsi dopo la demodulazione nel demodulatore convertitore digitale-analogico(DAC), il cui scopo è ripristinare un messaggio continuo secondo la sequenza di combinazioni di codici ricevuta. Il DAC include un decodificatore, progettato per convertire le combinazioni di codici in una sequenza quantistica di campioni, e un filtro di livellamento (LPF), che ripristina un messaggio continuo da valori quantizzati.
4. Diagrammi temporali e spettrali alle uscite dei blocchi funzionali del sistema di comunicazione.1) Messaggio continuo.
2) Filtro passa basso.
3) Discretizzatore.
4) Quantizzatore.
6) Modulatore.
7) Canale di comunicazione.
8) Demodulatore.
10) Filtro passa basso.
11) Destinatario.
5. Schema a blocchi del ricevitore. 
Nella ricezione coerente viene utilizzato un rilevatore sincrono che elimina l'influenza della componente ortogonale del vettore di interferenza. Componente x=E P · cosj ha una legge di distribuzione e un potere normali
. Pertanto, la probabilità di distorsione del messaggio R(0/1) e probabilità di distorsione della pausa R(1/0) sarà ugualeIl segnale Z(t) va al moltiplicatore, dove viene moltiplicato per il segnale proveniente dalla linea di ritardo. Successivamente, il segnale viene integrato, dopodiché viene inviato a risolutore, dove viene presa una decisione a favore del segnale S1(t) o S2(t).
6. Prendere una decisione sulla base di un conteggio.I messaggi vengono trasmessi in sequenza caratteri binari“1” e “0”, che appaiono con probabilità a priori P(1)=0,09 e P(0)=0,91, rispettivamente.
Questi simboli corrispondono a segnali iniziali S1 e S2, conosciuti appunto nel luogo di ricezione. Nel canale di comunicazione su segnali trasmessi affetto da rumore gaussiano con dispersione D=0,972 μW. Un ricevitore che è ottimale secondo il criterio di un osservatore ideale prende decisioni basate su un campione della miscela di segnale e rumore su un intervallo di durata del segnale T .
Per accettare “1” secondo il criterio dell’osservatore ideale, deve essere soddisfatta la seguente disuguaglianza:
altrimenti viene accettato "0".
Per applicare il criterio dell’osservatore ideale devono essere soddisfatte tre condizioni:
In modo che i segnali siano pienamente noti.
1) In modo che nel canale di comunicazione operi un'interferenza con la legge di distribuzione gaussiana.
È noto che l'immunità al rumore e la segretezza sono i due componenti più importanti dell'immunità al rumore SRS.
Allo stesso tempo, dentro caso generale L'immunità al rumore dell'SRS con controllo della frequenza (così come di qualsiasi altro SRS) è intesa come la capacità di funzionare normalmente, eseguendo compiti di trasmissione e ricezione di informazioni in condizioni di interferenze radio. Di conseguenza, l'immunità al rumore dell'SRS è la capacità di resistere agli effetti dannosi di vari tipi di interferenze radio, comprese, prima di tutto, le interferenze organizzate.
La strategia per combattere l'interferenza organizzata dell'SRS con PDFR consiste, di regola, nella "fuga" dei segnali SRS dall'influenza dell'interferenza, e non nel "confronto" con essi, come viene implementato nell'SRS con FM1IPS. Pertanto, nell'SRS con convertitori di frequenza, quando si protegge dalle interferenze, una caratteristica importante è il tempo di funzionamento effettivo a una frequenza. Quanto più breve è questo tempo, tanto maggiore è la probabilità che i segnali SRS con convertitori di frequenza non siano influenzati da interferenze organizzate.
L'immunità al rumore dell'SRS con convertitori di frequenza dipende non solo dal tempo di funzionamento su una frequenza, ma anche su altre parametri importanti stazioni di disturbo (SP) e CRS, ad esempio, dal tipo di interferenza e dalla sua potenza, dalla potenza del segnale utile, dalla struttura del dispositivo ricevente e dai metodi di immunità al rumore incorporati nel CRS.
L'effetto efficace dell'interferenza sull'SRS con il salto di frequenza può essere ottenuto solo se il jammer conosce i parametri rilevanti dei segnali SRS, ad esempio le frequenze centrali dei canali, la velocità dei salti di frequenza, l'ampiezza della banda di frequenza delle informazioni , potenza del segnale e interferenze nella posizione del dispositivo ricevente SRS. Parametri specificati Il jammer ottiene l'SRS, di regola, direttamente con l'aiuto di una stazione di ricognizione radio (RTR), nonché ricalcolando i parametri SRS misurati in altre caratteristiche SRS ad essi funzionalmente correlate. Ad esempio, misurando la durata di un salto di frequenza, è possibile calcolare la larghezza di banda canale di frequenza Ricevitore SRS.
In generale, RTR, ricevendo e analizzando i segnali intercettati non solo da SRS, ma anche da altri apparati radioelettronici (RES), garantisce la raccolta di informazioni sull'intera controparte. I segnali SRS e RES contengono molte caratteristiche tecniche che costituiscono informazioni di intelligence. Queste caratteristiche determinano la “firma elettronica” di SRS e RES e ci permettono di stabilirne le capacità, lo scopo e l’affiliazione.
Un algoritmo generalizzato per la raccolta di dati di radiointelligence sui parametri del segnale e sulle caratteristiche SRS è mostrato in Fig. 1.18.
Per valutare l'immunità al rumore dell'SRS in condizioni di esposizione a vari tipi di interferenze, è necessario disporre di indicatori appropriati. Dati i modelli di segnale selezionati, il rumore interno del dispositivo ricevente e il rumore additivo nei sistemi di trasmissione di messaggi discreti, l'indicatore preferito di una misura quantitativa dell'immunità al rumore è la probabilità di errore media (AEP) per bit di informazione.
Altri indicatori di immunità al rumore dell'SRS, ad esempio, il rapporto segnale-interferenza richiesto al quale è garantita la qualità specificata della ricezione delle informazioni, la probabilità di errore in parola in codice e altri, possono essere espressi in termini di CBO per bit. La minimizzazione dell'SVO per bit a condizione di trasmissione di simboli altrettanto probabile può essere ottenuta attraverso l'uso di un algoritmo che implementa la regola della massima verosimiglianza
Davanti a tutti,
che per SRS binario ha la forma:
dove è il rapporto di verosimiglianza per il th segnale.
Nella presentazione successiva, gran parte dell'attenzione sarà focalizzata sullo sviluppo e sull'analisi di algoritmi per il calcolo della SVO per bit di informazione. L'analisi dell'SVO per bit sarà effettuata in condizioni di rumore gaussiano del dispositivo ricevente SRS e di interferenza organizzata additiva, principalmente in relazione ai sistemi canonici (tipici) con FM, che sono base di base SRS più complessi.
Immunità al rumore di ShPSSComprendere i segnali a banda larga
1.1 Definizione di ShPS. Applicazione di ShPS nei sistemi di comunicazione
I segnali a banda larga (complessi, simili al rumore) (WPS) sono quei segnali in cui il prodotto dell'ampiezza dello spettro attivo F e della durata T è molto maggiore dell'unità. Questo prodotto è chiamato base del segnale B. Per ShPS
B = PI>>1 (1)
Segnali a banda larga a volte chiamato complesso in contrasto con segnali semplici(ad esempio rettangolare, triangolare, ecc.) con B = 1. Poiché i segnali con durata limitata hanno uno spettro illimitato, per determinare l'ampiezza dello spettro, utilizzare vari metodi e tecniche.
L'aumento della base in ShPS si ottiene mediante modulazione aggiuntiva (o manipolazione) in frequenza o fase durante la durata del segnale. Di conseguenza, lo spettro del segnale F (pur mantenendo la sua durata T) viene notevolmente ampliato. Raramente viene utilizzata una modulazione di ampiezza aggiuntiva intra-segnale.
Nei sistemi di comunicazione con reti a banda larga, l'ampiezza dello spettro del segnale F emesso è sempre molto maggiore dell'ampiezza dello spettro del messaggio informativo.
ShPS sono stati utilizzati in sistemi a banda larga comunicazioni (SHPSS), dal momento che:
Permette di realizzare appieno i benefici metodi ottimali elaborazione del segnale;
· fornire un'elevata immunità al rumore della comunicazione;
· permettono di combattere con successo la propagazione multipercorso delle onde radio suddividendo i raggi;
· permettere lavoro simultaneo molti abbonati in una banda di frequenza comune;
· consentire di creare sistemi di comunicazione con maggiore segretezza;
· fornire compatibilità elettromagnetica(EMC) ShPSS con sistemi di comunicazione e trasmissione radio a banda stretta trasmissione televisiva;
· fornire miglior utilizzo spettro di frequenze in un'area limitata rispetto ai sistemi di comunicazione a banda stretta.
Immunità al rumore di ShPSS
È determinato dalla nota relazione che collega il rapporto segnale-rumore all'uscita del ricevitore q 2 con il rapporto segnale-rumore all'ingresso del ricevitore ρ 2:
q 2 = 2Вρ 2 (2)
dove ρ 2 = R s / R p (R s, R p - potenza e interferenza ShPS);
q2 = 2E/ N p, E - energia dello ShPS, N p - densità di potenza spettrale dell'interferenza nella banda dello ShPS. Di conseguenza, E = P con T , aNp = Pp/F;
B - Base ShPS.
Il rapporto segnale-rumore all'uscita q 2 determina le caratteristiche operative della ricezione a banda larga e il rapporto segnale-rumore all'ingresso ρ 2 determina l'energia del segnale e del rumore. Il valore di q 2 può essere ottenuto a seconda delle esigenze dell'impianto (10...30 dB) anche se ρ 2
