Способ формирования сигнала в режиме программной перестройки рабочей частоты с изменяющейся полосой частот Российский патент 2021 года по МПК H04B1/713 

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для применения в системах радиосвязи (СРС) с программной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ), использующих структурно-скрытные радиосигналы.

Известен «Способ адаптивной передачи данных в радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты» (Патент РФ №2 356 167, МПК H04J 13/06 (2006.01), опубл. 20.05.2009 Бюл. №14).

Согласно известному способу на передающем конце радиолинии проводят преобразование информационной скорости в техническую скорость с выделением пакетов информации, состоящих из фреймов и слотов, значения переменных для формирования которых определяют в процессе радиосвязи, модуляцию информационных и служебных слотов на соответствующих частотах передачи в соответствии с первой псевдослучайной последовательностью (ПСП); на приемном конце проводят разделение принятого сигнала на служебные и информационные части, для служебной части на соответствующих частотах в соответствии со второй ПСП осуществляют выбор канала передачи, формирование синхросигнала, пиков взаимно корреляционной функции для точной синхронизации при демодуляции, проводят анализ качества принятой синхропоследовательности, который используют для определения вероятности ошибки на служебный бит, которую передают в служебных фреймах на передающую сторону, для информационной части осуществляют демодуляцию служебных фреймов на соответствующих частотах приема в соответствии с первой ПСП, полученные при демодуляции значения переменных используют для формирования следующего пакета, причем по принятому информационному фрейму производят анализ качества информации с выделением ошибки на информационный бит, которую передают в служебных фреймах передающей стороне, а также используют для расчета вероятности правильного приема возможных способов помехоустойчивого кодирования.

Недостатком известного способа является относительно низкая структурная скрытность, поскольку па

Представленная в способе-прототипе функциональная модель радиолинии основывается на применении помехоустойчивого кода мажоритарной обработки в зависимости от деструктивного воздействия помех: при ухудшении качества передачи снижают скорость передачи информации, что снижает показатель своевременности передачи сообщений.

Недостатком известного способа является относительно низкая его структурная скрытность, поскольку изменение параметров передачи происходит только в условиях преднамеренных помех.

Известен «Способ адаптивной передачи данных в радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты» (Патент РФ №2 707 572, МПК Н04В 1/713 (2011.01), опубл. 28.11.2019 Бюл. №34).

В известном способе адаптивной передачи данных в радиолинии с ППРЧ, включающем на передающем конце преобразование информационной скорости в техническую, выделение пакетов информации, состоящих из фреймов и слотов, модуляцию служебных слотов на соответствующих частотах передачи в соответствии с первой ПСП и информационных слотов на соответствующих частотах передачи в соответствии со второй ПСП, излучение модулированных слотов в пространство, на приемном конце радиолинии - разделение принятого сигнала на информационные и служебные части, для служебной части на соответствующих частотах в соответствии со второй ПСП осуществляют выбор канала передачи, формирование синхросигнала, пиков взаимно корреляционной функции для точной синхронизации при демодуляции, проводят анализ качества принятой синхропоследовательности, который используют для определения вероятности ошибки на служебный бит, которую передают в служебных фреймах на передающую сторону, для информационной части осуществляют демодуляцию служебных фреймов на соответствующих частотах приема в соответствии с первой ПСП, полученные при демодуляции значения переменных используют для формирования следующего пакета, причем по принятому информационному фрейму производят анализ качества информации с выделением ошибки на информационный бит, которую передают в служебных фреймах передающей стороне, а также используют для расчета вероятности правильного приема возможных способов помехоустойчивого кодирования, на передающем конце радиолинии на основе списка состояния частот корреспондента определяют частоты передачи, формируют цифровую тестовую последовательность, которую в совокупности со списком состояния частот добавляют в виде служебного слота в информационный фрейм, излучают модулированные слоты в пространство, на приемной стороне выделяют служебный слот, разделяют тестовую последовательность и список состояния частот корреспондента, определяют количество неправильно принятых битов тестовой последовательности, принимают решение об исключении частоты, формируют новый список состояния частот, при превышении заданного количества непригодных частот все частоты в списке состояния определяют пригодными.

Недостатком известного способа является относительно низкая его структурная скрытность, поскольку изменение параметров передачи происходит только в условиях преднамеренных помех.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) к заявляемому способу, является «Способ формирования сигнала с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты» (Патент РФ №2648291, МПК Н04 В 1/713, опубл. 23.03.2018 Бюл. №9).

В способе-прототипе для формирования сигнала в режиме ППРЧ генерируют первичный сигнал S(t), модулируют его цифровой последовательностью C(t), формируют опорное колебание M(t), частоты которого f₁, f₂, … определяют в соответствии с заданной псевдослучайной кодовой цифровой последовательностью (ПКЦП) О₂(t), после чего перемножают модулированный сигнал S'(t) с опорным колебанием M(t), при этом первичный сигнал S(t) генерируют в базисах функций сплайн-характеров (БФСХ), значения изменяющихся параметров которых выбирают в соответствии с заданной ПКЦП O₁(t) синхронно с изменением частоты опорного колебания M(t), причем ПКЦП O₁(t) формируют в виде С=А составных частей O¹₁(t), O²₁(t), …, O^C₁(t), где А - количество изменяющихся параметров БФСХ.

Недостаток способа-прототипа состоит в том, что его техническим результатом является повышение структурной скрытности формируемых сигналов. В тоже время параметры самой передачи ППРЧ в способе-прототипе остаются постоянными. А именно параметры передач ППРЧ в большей степени определяют их структурную скрытность при поиске.

Это обстоятельство указывает на относительно низкую структурную скрытность самой передачи с ППРЧ, организуемой в соответствии со способом-прототипом.

Задачей изобретения является создание способа, позволяющего обеспечить различную ширину спектра (занимаемую полосу частот) на каждой рабочей частоте, что приведет к изменению параметров передачи в режиме с ППРЧ.

Техническим результатом заявляемого способа является повышение структурной скрытности передачи в режиме с ППРЧ.

Заявляемый технический результат достигается тем, что в способе формирования сигнала в режиме ППРЧ с изменяющейся полосой частот, генерируют первичный сигнал S(t), модулируют его цифровой последовательностью C(t), формируют опорное колебание M(t), частоты которого f1, f2, … определяют в соответствии с заданной ПКЦП O2(t), перемножают модулированный сигнал S'(t) с опорным колебанием M(t), параметры первичного сигнала S(t) выбирают в соответствии с заданной ПКЦП O1(t) синхронно с изменением частоты опорного колебания M(t), причем в качестве первичного сигнала S(t) выбирают гармоническое колебание, а в качестве параметров первичного сигнала S(t) определяют коды Баркера с различной разрядностью, которыми расширяют цифровую последовательность C(t), при этом количество элементов ПКЦП O1 (t), выбирают равное количеству используемых типов кодов Баркера, после чего передают сформированный сигнал на приемную сторону, при этом осуществляют синхронный выбор номера частоты и номера кода Баркера, в соответствии с кодовыми словами последовательностей O2(t) и O1(t).

Благодаря новой совокупности существенных признаков в заявленном способе, заключающихся: в расширении цифровой последовательности C(t) кодами Баркера с различной разрядностью; случайным выбором разрядности кода Баркера для расширения цифровой последовательности каждый раз при смене рабочей частоты в режиме ППРЧ, обеспечивается повышение структурной скрытности передачи в режиме с ППРЧ.

В настоящее время известно семь типов кодов Баркера, определяемых их разрядностью, которые могут использоваться для расширения цифровой последовательности.

Применение кодов Баркера с различной разрядностью приведет к изменению ширины спектра, т.е. изменению полосы частот занимаемой сигналом на каждой рабочей частоте. А этот признак как раз и определяет структурную скрытность передачи в режиме ППРЧ.

Кроме того, применение кодов Баркера приводит к расширению спектра, что делает сигнал шумоподобным и затрудняет его обнаружение, т.к. снижается спектральная плотность мощности.

Заявленный способ поясняется чертежами, на которых показаны:

фиг. 1 - принцип кодирования информационных «1» и «0» двухэлементным (двухразрядным) кодом Баркера;

фиг. 2 - принцип расширения цифровой последовательности C(t) кодами

Баркера различной разрядности.

Реализация заявляемого способа формирования сигнала в режиме с программной перестройки рабочей частоты с изменяющейся полосой частот.

1. Предварительно задают список рабочих частот и определяют порядок их выбора в соответствии с ПКЦП O2(t). Выбирают типы кодов Баркера, в соответствии с их разрядностью, которые определяют в качестве параметров первичного сигнала S(t), для расширения цифровой последовательности C(t). Задают порядок кодирования информационных «1» и «0».

В качестве примера, на фиг.1 показан принцип кодирования информационных «1» и «0» прямой и инверсной формами двухэлементного кода Баркера.

2. Согласовывают выбор типов кодов Баркера в соответствии с ПКЦП O1(t). При этом количество элементов ПКЦП O1(t), выбирают равное количеству используемых типов кодов Баркера (т.е. в соответствии с их разрядностью).

3. Цифровую последовательность C(t) расширяют кодами Баркера различной разрядности.

Операция расширения заключается в том, что каждый импульс цифровой последовательности C(t) длительностью Τ расширяют импульсами кода Баркера (длительность импульсов кодов Баркера различной разрядности τ1 или τ2 или τ3 или τ4 или τ5 или τ6 или τ7, здесь цифра указывает тип кода Баркера, определяемого его разрядностью; в качестве примера на фиг.1 показаны импульсы длительностью τ1, соответствующие двухразрядному коду Баркера), разрядность которых выбирают в соответствии с заданной ПКЦП O1(t). При этом информационную «1» кодируют прямой формой кода Баркера, а информационный «0» - инверсной формой кода Баркера, см. фиг.1 (или наоборот).

В результате операции расширения получают новую цифровую последовательность C'(t), в которой каждый информационный элемент (импульс) длительностью Т, представляет собой совокупность импульсов длительностью οт τ1 до τ7, которая определяется типом кода Баркера.

В качестве примера на фиг.2 показан фрагмент последовательности C'(t), первый и второй элементы которой (номиналом «1») расширены импульсами длительностью τ2 трехразрядного кода Баркера и импульсами длительностью τ1 двухразрядного кода Баркера. А третий элемент номиналом «0», расширен импульсами длительностью τ3 четырехразрядного кода Баркера (инверсная версия, для элемента «0»).

4. Генерируют первичный сигнал S(t) в виде гармонического колебания, и модулируют его расширенной цифровой последовательностью C'(t). В результате получают модулированный сигнал S'(t).

В качестве примера, на фиг.2 показан модулированный сигнал S'(t), сформированный на основе расширенной цифровой последовательности С'(t).

5. Формируют опорное колебание M(t), частоты которого f1, f2, … определяют в соответствии с заданной ПКЦП O2(t).

6. Перемножают модулированный сигнал S'(t) с опорным колебанием M(t). При этом выбор текущей рабочей частоты f1, f2, … опорного колебания M(t) выбирают синхронно с изменением параметров первичного сигнала S(t). В результате такой технической операции, каждый информационный символ длительностью Τ модулированного сигнала S'(t), будет передаваться на приемную сторону строго только на одной из частот f1, f2, …, определяемых в соответствии с заданной ПКЦП O2(t).

7. Передают сформированный сигнал на приемную сторону, при этом осуществляют синхронный выбор номера частоты и номера кода Баркера в соответствии с кодовыми словами последовательностей O2(t) и O1(t).

То есть каждый информационный символ длительностью Τ модулированного сигнала S'(t), передают на приемную сторону строго только на одной из частот f1, f2, … определяемых в соответствии с заданной ПКЦП O2(t).

В результате такой технической операции на каждой рабочей частоте будет передаваться в пределах временного интервала Τ несколько радиоимпульсов, количество которых будет определяться параметрами первичного сигнала S(t), т.е. разрядностью используемого кода Баркера. А так как занимаемая полоса частот (ширина спектра) сигнала зависит от наименьшего по длительности радиоимпульса, то на каждой рабочей частоте ширина спектра, занимаемого сигналом, будет различна. Поскольку ширина спектра сигнала на каждой рабочей частоте будет каждый раз различной, то это приведет к повышению структурной скрытности передачи в режиме с ППРЧ.

Таким образом, в заявляемом изобретении при его реализации, за счет совокупности новых существенных признаков, заключающихся в расширении цифровой последовательности C(t) кодами Баркера с различной разрядностью, случайным выбором разрядности кода Баркера для расширения цифровой последовательности каждый раз при смене рабочей частоты в режиме с ППРЧ, обеспечивается повышение структурной скрытности передачи в режиме с ППРЧ, что указывает на достижение технического результата.

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для применения в системах радиосвязи с программной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ), использующих структурно-скрытные радиосигналы. Техническим результатом заявляемого способа является повышение структурной скрытности передачи в режиме с ППРЧ. В способе формирования сигнала в режиме программной перестройки рабочей частоты с изменяющейся полосой частот, в том числе, первичный сигнал модулируют цифровой последовательностью, расширенной кодами Баркера различной разрядности, выбор которых осуществляется в соответствии с заданной первой псевдослучайной кодовой цифровой последовательностью (ПКЦП). Затем полученный сигнал перемножают с опорными колебаниями, частоты которых изменяются в соответствии со второй ПКЦП. После чего передают сформированный сигнал на приемную сторону. При этом осуществляют синхронный выбор номера частоты и номера кода Баркера, в соответствии с первой и второй ПКЦП. 2 ил.

Способ формирования сигнала в режиме программной перестройки рабочей частоты с изменяющейся полосой частот, заключающийся в том, что генерируют первичный сигнал S(t), модулируют его цифровой последовательностью C(t), формируют опорное колебание M(t), частоты которого f1, f2, … определяют в соответствии с заданной псевдослучайной кодовой цифровой последовательностью O2(t), перемножают модулированный сигнал S'(t) с опорным колебанием M(t), параметры первичного сигнала S(t) выбирают в соответствии с заданной псевдослучайной кодовой цифровой последовательностью O1(t) синхронно с изменением частоты опорного колебания M(t), отличающийся тем, что в качестве первичного сигнала S(t) выбирают гармоническое колебание, а в качестве параметров первичного сигнала S(t) определяют коды Баркера с различной разрядностью, которыми расширяют цифровую последовательность C(t), при этом количество элементов псевдослучайной кодовой цифровой последовательности O1(t), выбирают равное количеству используемых типов кодов Баркера, после чего передают сформированный сигнал на приемную сторону, при этом осуществляют синхронный выбор номера частоты и номера кода Баркера, в соответствии с кодовыми словами последовательностей O2(t) и O1(t).