Способ обнаружения ответных помех в радиоканалах с дискретными сигналами без модуляции амплитуды Российский патент 2021 года по МПК H04B1/10 

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для применения в системах радиосвязи с возможностью обнаружения воздействия ответных помех.

Известен «Способ обнаружения помех в радиоканалах» (Патент РФ № 2618213, МПК Н04В1/10, опубл. 03.05.2017, Бюл. № 13).

B этом способе оцифрованные отсчеты принятого сигнала на длительности каждой посылки разбивают на две последовательности, для каждой из которых вычисляют их параметры, которые сравнивают с предварительно вычисленным порогом. Окончательное решение об информационном символе принимают по результатам сравнения той последовательности, рассчитанные параметры сигнала которой превысят предварительно вычисленный порог только на частотных позициях, соответствующих или информационной единице, или информационному нулю.

Однако известный способ имеет низкую точность определения ответных помех с изменяемыми параметрами.

Известен «Способ защиты каналов с частотной манипуляцией от искусственных радиопомех» (Патент РФ № 2709184, МПК Н04В 1/10, опубл. 17.12.2019, Бюл. № 35). B этом способе организуют дополнительный канал обнаружения для формирования последовательности импульсов с выявленными моментами и длительностью различия между информационными и мешающими сигналами. Кроме того, посредством генератора эталонных сигналов формируют эталонные информационные сигналы, которые последовательно сравнивают с принятой реализацией.

Однако данный способ, как и предыдущий аналог, характеризуется низкой точностью определения ответных помех с изменяемыми параметрами, кроме того сложностью технической реализации.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом)
к заявляемому изобретению является «Способ обнаружения имитационных помех в радиоканалах» (Патент РФ № 2631941, МПК Н04В1/10, опубл. 18.08.2017, Бюл. № 23).

Согласно способу-прототипу производится обнаружение имитационных помех в радиоканалах, использующих сигналы с частотной манипуляцией. Для этого принимают аналоговый сигнал, оцифровывают его и рассчитывают параметр сигнала, который сравнивают с предварительно вычисленным порогом и по результатам сравнения принимают решение о наличии имитационных помех. А в качестве параметра сигнала вычисляют дисперсию его амплитуды. Решение о наличие имитационной помехи принимают в том случае, если значение параметра сигнала превысит значение предварительно вычисленного порога более чем в 1,5 раза, в качестве которого используют значение дисперсии амплитуды сигнала, вычисленной в отсутствии имитационной помехи.

Недостатком способа-прототипа является низкая точность определения ответных помех с изменяемыми параметрами.

Целью изобретения является разработка способа, позволяющего проводить оценку одновременно двух параметров при принятии решения о воздействии ответных помех: дисперсии амплитуды элементов сигнала и изменения длительности демодулируемых символов.

Технический результат заключается в повышение точности определения ответных помех.

Заявляемый технический результат достигается в предлагаемом способе обнаружения ответных помех в радиоканалах, заключающийся в том, принимают элементы сигнала, рассчитывают дисперсию их амплитуды, которую сравнивают с предварительно вычисленным порогом, в качестве которого выбирают значение дисперсии амплитуды элементов сигнала, вычисленное в отсутствии ответных помех, согласно изобретению для каждого из n элементов сигнала рассчитывают дисперсию амплитуды, демодулируют каждый из n элементов сигнала и осуществляют регенерацию демодулированных символов, сравнивают длительность каждого демодулированного символа с эталонным значением длительности, в качестве которого выбирают длительность демодулированного символа без воздействия ответных помех, затем на блоке из n элементов сигнала подсчитывают количество элементов, на которых дисперсия амплитуды сигнала более чем в 1,5 раза отличается от предварительно вычисленного порога, а также подсчитывают те демодулированные символы, длительность которых отличается от эталонного значения длительности более чем на 20 процентов, если общее количество подсчитанных символов превышает значение 10 процентов от величины n, то принимают решение о воздействии ответных помех.

Благодаря новой совокупности существенных признаков в заявляемом способе повышение точности определения ответных помех с изменяемыми параметрами достигается за счет одновременной оценки изменения энергетических (по дисперсии элементов сигнала) и временных (по длительности демодулированных символов) параметров радиосигнала.

Поясним возможность достижения указанного технического результата.

В прототипе принятие решения о воздействии имитационных помех осуществляется по изменению дисперсии амплитуды принимаемого сигнала частотной телеграфии. Однако, изменение амплитуды сигнала может быть вызвано не только имитационными помехами, но и другими факторами, в частности воздействием шумов с изменяемым уровнем, полигармонических, взаимных помех и др.

В заявляемом способе принятие решения основывается на одновременной оценке двух параметров: дисперсии амплитуды сигнала и длительности демодулированных посылок. Причем для повышения точности определения оценка проводится на блоке из n элементов. При этом длина блока n выбирается исходя из параметров кодирования элементов сигнала: соответствует одному или нескольким кодовым словам или задается исходя из требуемой точности расчета на основе методов математической статистики. Такой алгоритм реализации принятия решения о воздействии согласно [Мирошник И. В., Никифоров, В. О., Фрадков, А. Л. Нелинейное и адаптивное управление сложными динамическими системами. — СПб.: Наука, 2000. — 548 с] определяет повышение точности обнаружения.

Заявленный способ поясняется чертежом, где на Фиг. 1 показаны:

а) элементы информационного первичного электрического сигнала;

б) элементы ответной помехи;

в) радиосигнал;

г) демодулированные символы радиосигнала;

д) регенерированные символы;

Заявляемый способ включает следующие этапы:

1. Принимают элементы сигнала u_р/с (см. фиг. 1 в).

Данная процедура предполагает операции додетектороной обработки элементов сигнала, формируемого из первичного электрического сигнала u_ПЭС (см. фиг. 1 а), и полностью аналогична спсобу-прототипу.

2. Для каждого из n элементов сигнала рассчитывают дисперсию амплитуды, которую сравнивают с предварительно вычисленным порогом, в качестве которого выбирают значение дисперсии амплитуды элементов сигнала, вычисленное в отсутствии ответных помех u_отв (см. фиг. 1 б).

Данные процедуры аналогичны способу-прототипу за исключением того, что расчет перед принятием решения проводится на каждом из n элементов сигнала.

3. Демодулируют каждый из n элементов сигнала u_дем (см. фиг. 1 г).

Процедура демодуляции сигнала является известной и приведена, например, в (Д.Д. Кловский. Теория передачи сигналов. Учебник – М. 1973 г.) или в (Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение / Пер. с англ.; Под ред. А.В. Назаренко.– М.: «Вильямс», 2003).

4. Осуществляют регенерацию демодулированных символов U_рег (см. фиг. 1 д).

Процесс регенерации заключается в восстановлении формы демодулированных посылок. После демодуляции сигнал аналогичен цифровому сигналу. Процедура регенерации цифровых сигналов является известной и приведена, например, в (Мешковский К.А., Мешков И.В. и др. Регенератор цифрового сигнала. Патент РФ № 2037963 от 19.06.1995) или реализована в радиоприемном устройстве серии Р-170П.

5. Сравнивают длительность каждого демодулированного символа с эталонным значением длительности, в качестве которого выбирают длительность демодулированного символа без воздействия ответных помех u_отв (см. фиг. 1 б).

Данная процедура основывается на измерении длительности регенерированного символа и сравнением с эталонным значением (порогом). Операция сравнения величины с эталонным значением (порогом) осуществляется аналогично способу-прототипу. Операция измерения длительности символа является известной и приведена, например, в (Патюков В.Г., Патюков Е.В. Способ цифрового измерения длительности временных интервалов. Патент РФ № 2414736 от 20.03.2011).

6. На блоке из n элементов сигнала подсчитывают количество элементов, на которых дисперсия амплитуды сигнала более чем в 1,5 раза отличается от предварительно вычисленного порога, а также подсчитывают те демодулированные символы, длительность которых отличается от эталонного значения длительности более чем на 20 процентов u_рег (см. фиг. 1 г).

Операция расчета элементов и сравнение с порогом является арифметико-логической и может быть реализована на базе цифровых процессоров аналогично, например, (Пшеничникова А.В., Семисошенко М.А .Радиолиния с программной перестройкой рабочей частоты. Патент РФ № 2273099 от 27.03.06).

7. Если общее количество подсчитанных символов превышает значение 10 процентов от величины n, то принимают решение о воздействии ответных помех.

Операция принятия решения на основе сравнения осуществляется аналогично способу-прототипу.

Последовательность этапов заявляемого способа реализуется следующим образом. Первоначально принимают элементы сигнала. Для каждого из n элементов сигнала рассчитывают дисперсию амплитуды, которую сравнивают с предварительно вычисленным порогом, причем значение n определяют исходя из параметров кодирования источника информации или заданной точности расчета. В качестве значения порога выбирают величину дисперсии амплитуды элементов сигнала, вычисленную в отсутствии ответных помех. Далее производят процедуру демодуляции n элементов сигнала. На следующем этапе сравнивают длительность каждого демодулированного символа с эталонным значением длительности, причем в качестве эталонного значения выбирают длительность демодулированного символа без воздействия ответных помех. На блоке из n элементов сигнала подсчитывают количество элементов, на которых дисперсия амплитуды сигнала более чем в 1,5 раза отличается от предварительно вычисленного порога, а также подсчитывают те демодулированные символы, длительность которых отличается от эталонного значения длительности более чем на 20 процентов. В случае если общее количество подсчитанных символов превышает значение 10 процентов от величины n, то принимают решение о воздействии ответных помех.

Результаты проведенного имитационного моделирования передачи двоичных сообщений в среде МаtLAB на основе разработанного способа показали значительное повышение точности определения ответных помех по сравнению со способом-прототипом.

Таким образом, в заявляемом изобретении при его реализации обеспечивается обнаружение ответных помех в радиоканалах, что указывает на достижение технического результата и цели изобретения.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системах радиосвязи с возможностью обнаружения воздействия ответных помех. Технический результат заключается в повышении точности определения ответных помех. В способе обнаружения ответных помех в радиоканалах с дискретными сигналами без модуляции амплитуды решение о воздействии ответных помех принимают с учетом как дисперсии амплитуд демодулированных элементов сигнала, так и длительности этих элементов. На блоке из n элементов сигнала подсчитывают количество элементов, на которых дисперсия амплитуды сигнала более чем в 1,5 раза отличается от предварительно вычисленного порога, а также подсчитывают те демодулированные символы, длительность которых отличается от эталонного значения длительности более чем на 20%. В случае если общее количество подсчитанных символов превышает значение 10% от величины n, то принимают решение о воздействии ответных помех. 1 ил.

Способ обнаружения ответных помех в радиоканалах с дискретными сигналами без модуляции амплитуды заключается в том, что принимают элементы сигнала, рассчитывают дисперсию их амплитуды, которую сравнивают с предварительно вычисленным порогом, в качестве которого выбирают значение дисперсии амплитуды элементов сигнала, вычисленное в отсутствие ответных помех, отличающийся тем, что для каждого из n элементов сигнала рассчитывают дисперсию амплитуды, демодулируют каждый из n элементов сигнала и осуществляют регенерацию демодулированных символов, сравнивают длительность каждого демодулированного символа с эталонным значением длительности, в качестве которого выбирают длительность демодулированного символа без воздействия ответных помех, затем на блоке из n элементов сигнала подсчитывают количество элементов, на которых дисперсия амплитуды сигнала более чем в 1,5 раза отличается от предварительно вычисленного порога, а также подсчитывают те демодулированные символы, длительность которых отличается от эталонного значения длительности более чем на 20%, если общее количество подсчитанных символов превышает значение 10%, от величины n, то принимают решение о воздействии ответных помех.