Способ формирования и обработки шумоподобного сигнала с повышенной скрытностью Российский патент 2025 года по МПК H04B7/00 H03C3/40 H04L27/32 

Способ относится к радиотехнике и может найти применение в средствах связи.

Известен способ энергетического обнаружения Прайса-Урковица, описанный в учебном пособии «Основы теории радиотехнических систем. Учебное пособие. // В.И. Борисов, В.М. Зинчук, А.Е. Лимарев, Н.П. Мухин. Под ред. В.И. Борисова. Воронежский научно-исследовательский институт связи, 2004», стр. 75-76», недостатком которого является недостаточно высокая скрытность и недостаточно высокая эффективность в условиях наличия помех с неравномерной спектральной плотностью.

Известны способ и система связи с быстрым вхождением в синхронизм сверхширокополосными сигналами, описание которых приведено в патенте RU 2354048, H04B 7/00, недостатком которой является недостаточно высокая скрытность и недостаточно высокая эффективность в условиях наличия помех с неравномерной спектральной плотностью.

Известна система связи с высокой скоростью передачи информации сверхширокополосными сигналами, описание которой приведено в патенте RU 2555864, H04B 7/00, обладающая недостаточно высокой скрытностью и недостаточно высокой эффективностью в условиях наличия помех с неравномерной спектральной плотностью.

Известно устройство для осуществления различения сверхширокополосных короткоимпульсных сигналов при радиообмене, описание которого приведено в патенте RU 191376, H04B 7/00, H04B 1/71637, H04L 9/00, недостатком которого является недостаточно высокая скрытность.

Известны способ формирования широкополосного композитного радиосигнала и устройство для его осуществления, описание которых приведено в патенте RU 2608680, H03B 29/00, недостатком которых является недостаточно высокая скрытность сигнала.

Известны способ приема параллельного многочастотного составного сигнала и устройство для его осуществления, описание которых приведено в патенте RU 22207732, H04J 13/00, H04L 27/30, недостатком которых является недостаточно высокая скрытность сигнала.

Известен способ многочастотной модуляции сигнала, описанный в патенте RU №2565530, H04B 7/26, в котором одновременно передают несколько несущих частот, номера которых в течение каждого тактового интервала выбирают из множества N, и каждую из несущих частот в течение каждого тактового интервала дополнительно модулируют фазовой, амплитудной, либо широтной модуляцией, либо их комбинациями, создают сетку из N частот, в которой шаг сетки частот уменьшен по сравнению с шагом, необходимым для выполнения условия ортогональности в целое число раз, номера передаваемых в течение такта несущих частот определяют для сетки частот с уменьшенным шагом, а в случае невыполнения в конкретном тактовом интервале условий ортогональности несущие при передаче сдвигают на требуемое число шагов сетки частот с уменьшенным шагом в необходимую сторону для попадания в точки сетки, в которых обеспечена ортогональность сигналов. Недостатком способа является недостаточно высокая скрытность сигнала.

Известны способ и устройство энергетического обнаружения сигнала с компенсацией комбинационных составляющих помехи и сигнала, и помехи, описание которых приведено в патенте RU 2683021, H04B 1/10. Недостатком способа является недостаточно высокая скрытность сигнала.

Известен способ выделения сигнала с модуляцией частотным сдвигом с использованием квадратурных составляющих и компенсацией комбинационных составляющих, описанный в патенте RU № 2709182, H04B 1/10, недостатком которого является недостаточно высокая скрытность сигнала.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемому является способ передачи информации с использованием модуляции частотным сдвигом при наличии помех с неравномерной спектральной плотностью, описание которого приведено в патенте RU №2709182, H04B 1/10, принятый за прототип.

Способ-прототип заключается в следующем.

Формируют сигнал, состоящий из нескольких гармонических сигналов с различными частотами, с использованием модуляции с частотным сдвигом (FSK), при приеме сигнала после его умножения на соответствующие опорные сигналы S_опi в блоках умножения и интегрирования интеграторами на выходах интеграторов образуется результат преобразования сигнала и помехи, т.е. умножения на опорный сигнал и интегрирования (корреляционные метрики). Рабочим частотам присваивают условные номера. Информационный символ формируют в виде набора отдельных гармоник и/или N групп гармоник, i-ая группа состоит из K_i гармоник. Каждая гармоника и каждая группа гармоник переносит один бит информации. После вхождения в связь и синхронизации генераторов псевдослучайной последовательности чисел (ПсПЧ) станции работают в режиме псевдослучайной перестройки рабочей частоты (ППРЧ). При этом изменяют положение спектра сигнала. Случайные числа используют для определения значения одной из частот, входящих в спектр сигнала.

В начале работы передачу информации осуществляют на отдельных частотах. Для всех частот в интервале времени, в котором отсутствует сигнал, рассчитывают корреляционные метрики шума. В интервале времени, в котором присутствует аддитивная смесь сигнала и шума. Рассчитывают корреляционные метрики аддитивной смеси сигнала и шума. Рассчитывают корреляционные метрики сигнала и отношения значений корреляционных метрик сигнала и шума (SNR - signal-to-noise ratio). В интервале времени, отведенном для приема информации, решение о наличии сигнала для каждой частоты осуществляют по факту превышения рассчитанных значений SNR порогового значения.

В станции, осуществляющей подготовку информации для передачи, если существуют частоты, для которых значение SNR не превосходит заранее установленное пороговое значение, то данные частоты объединяют в группы так, что значения сумм SNR частот, входящих в одну группу, превосходят заранее установленное пороговое значение; если остаются частоты, не отобранные в группы, то их включают в сформированные группы следующим образом - в группы с минимальным суммарным значением SNR включают гармоники с максимальным значением SNR. В интервале времени, отведенном для передачи информации, передают радиостанции - другая станция, с которой ведется радиосвязь, условные номера частот, отобранных в группы, и номера групп, в которые эти частоты включены.

Станция, получившая данную информацию в очередном цикле передачи-приема, передает подтверждение о приеме этой информации.

В случае если подтверждение о получении номеров групп и значений частот от другой станции не получено, станция продолжает работу с использованием текущего значения частот приема и частот, используемых при передаче информации, и продолжает передавать номера сформированных групп и значений частот, в них входящих.

Если в процессе обмена информацией номера групп и значения частот изменяются, то передают новые номера групп и частот в них входящих. После того, как станция от другой станции получает подтверждение о том, что информация о номерах групп и значений частот в них входящих получена, станция через определенный заранее интервал времени осуществляет передачу информации на отдельных частотах и на группах частот, при этом на частотах, входящих в одну и ту же группу, передают одну и ту же информацию.

В очередном интервале времени, отведенном для передачи информации, другая станция принимает информацию на отдельных частотах и на частотах, входящих в группы соответствующим образом.

Решение о наличии сигнала для отдельных частот осуществляют по факту превышения рассчитанных значений SNR порогового значения, для каждой группы частот - по факту превышения суммы значений SNR частот, входящих в группы соответствующего порогового значения.

Однако способ-прототип имеет недостаточно высокую скрытность сигнала, а также необходимость передачи другой станции условные номера частот, отобранных в группы, и номера групп, в которые эти частоты включены, что снижает скорость обмена информацией.

Задача - повышение скрытности радиосигналов.

Для решения поставленной задачи в способе, заключающемся в том, что формируют сигнал, состоящий из нескольких гармонических сигналов с различными частотами, информационный символ формируют в виде набора групп гармоник, каждая группа гармоник переносит один бит информации, во время установления связи осуществляют синхронизацию генераторов псевдослучайной последовательности чисел (ПсПЧ) станций, для всех групп частот в интервале времени, в котором отсутствует сигнал, определяют значение мощности шума, в интервале времени, в котором присутствует аддитивная смесь сигнала и шума, определяют значение суммарной мощности аддитивной смеси сигнала и шума, рассчитывают значение мощности сигнала, в интервале времени, отведенном для приема информации, решение о наличии сигнала для каждой группы частот осуществляют по результату сравнения рассчитанных значений мощности сигнала с соответствующими пороговыми значениями, согласно изобретению, используют амплитудную манипуляцию сигнала,

информационный символ образуют в виде нескольких групп гармоник, число групп устанавливают заранее;

одновременно формируют несколько информационных символов;

группы гармоник нумеруют каким-либо образом, номера групп гармоник, используемых для образования одного информационного символа, определяют с использованием первого генератора ПсПЧ, который синхронизируют с генератором ПсПЧ передающей станции;

полосы групп гармоник не перекрываются, их величины имеют различные значения, расстояние между верхней частотой и нижней частотой любых двух соседних групп не превосходит установленного значения, суммарная полоса частот групп гармоник соответствует полосе частот сигнала;

гармоники каждой группы формируют со случайным значением частот и с псевдослучайным значением амплитуд, причем значения амплитуд устанавливают с использованием второго генератора ПсПЧ в заранее установленном интервале так, что суммарная энергия групп гармоник, образующих информационный символ, соответствует одному из типов сигнала, вторые генераторы ПсПЧ радиостанций, осуществляющих радиообмен, не синхронизируют;

при приеме сигнала, его фильтруют в соответствии с используемыми полосами частот групп гармоник;

определяют значения мощности шума, сигнала и шума, рассчитывают значение мощности сигнала, для каждой группы гармоник суммируют значения мощностей сигнала в соответствии с псевдослучайными числами, сформированными в первом генераторе ПСпЧ;

решение о наличии типа сигнала для каждой группы частот осуществляют по результату сравнения рассчитанных значений мощности сигнала с соответствующими пороговыми значениями.

Предлагаемый способ заключается в следующем.

Используют амплитудную манипуляцию сигнала, например так, что отношение мощностей сигналов, переносящих бит информации - единицу, и переносящих бит информации - ноль, равно установленному значению

K=P₁/P₂, (1)

где K - значение отношения мощностей сигналов информационных символов первого и второго типов.

Информационный символ образуют в виде нескольких групп гармоник (M). Число групп устанавливают заранее, в зависимости от необходимого значения скорости обмена информацией и дальности связи.

Одновременно формируют несколько информационных символов.

Число групп и информационных символов определяют путем математического моделирования или экспериментальным путем на этапе разработки радиостанций.

Группы гармоник нумеруют каким-либо образом.

Номера групп гармоник, используемых для образования одного информационного символа, определяют с использованием ПсПЧ, например, следующим образом.

Первый генератор ПсПЧ, который синхронизируют с генератором ПсПЧ передающей станции, вырабатывает случайные числа, распределенные по равномерному закону в отрезке единичной длины.

Рассчитывают величины промежутков отрезка единичной длины, которые используют при определении номера групп гармоник

p= 1/ N, (2)

где: N - число всех групп гармоник.

Формируют отрезки из полуоткрытых промежутков

[0, p), [p, 2p), …, [p_i, 1]. (3)

После получения M случайных чисел от генератора ПсПЧ, определяют номера групп гармоник как номера полуоткрытых промежутков, в которые попадают случайное число. Если в один и тот же промежуток попадает несколько (L) случайных чисел, используют следующие L случайных чисел. Процесс продолжают до тех пор, пока не будут определены номера M групп гармоник.

Полосы частот групп гармоник не перекрываются. Их величины могут иметь различные значения. Расстояние между верхней частотой и нижней частотой любых двух соседних групп не превосходит установленного значения. Суммарная полоса групп гармоник соответствует полосе частот сигнала. Гармоники каждой группы формируют со случайным значением частот, фаз и с псевдослучайным значением амплитуд. Иллюстративный пример приведен на фиг. 1.

Группы гармоник формируют, например, путем фильтрации широкополосных хаотических сигналов полосовыми фильтрами (ПФ) с соответствующими значениями полос частот.

Хаотический сигнал формируют, например, путем использования генераторов хаотических колебаний, например, описанного в патенте RU 2058660 Н03В 29/00, или описанного в патенте RU 2327278, Н03В 29/00, или в патенте RU 2449461, Н03В 29/00.

На этапе разработки измеряют значения мощности сигнала на выходе каждого ПФ - U_сфi.

Сигналы с выходов ПФ подают на соответствующие усилители промежуточной частоты (УПЧ), коэффициенты усиления которых регулируют так, чтобы суммарная энергия групп гармоник, образующих информационный символ, соответствовала биту информации (типу сигнала), который переносит данный информационный символ.

Псевдослучайные значения амплитуд устанавливают с использованием ПсПЧ в заранее установленных интервалах амплитуд. Данные ПСпЧ формируют во втором генераторе ПСпЧ, который вырабатывает случайные числа, распределенные по равномерному закону в отрезке единичной длины. Данный генератор не синхронизируют с аналогичным генератором ПсПЧ передающей станции.

Псевдослучайные значения амплитуд формируют, например, следующим образом.

Устанавливают нижние и верхние границы изменения мощности сигнала, для каждого бита информации:

U_н1, U_в1, U_н2, U_в2,

где: U_н1, U_в1, U_н2, U_в2 - нижняя и верхняя границы изменения мощности сигнала, для сигнала первого типа (например, 1) и для сигнала второго типа (например, 0) соответственно.

Амплитуды (M-1)-ых сигналов рассчитывают по формулам:

для первого типа сигнала

U_мi = (U_в1-U_н1)R_i + U_н1, (4)

для второго типа сигнала

U_мi = (U_в2-U_н2)R_i + U_н2, (5)

где R_i - i-ое случайное число.

Амплитуду M-го сигнала рассчитывают по формуле

U_мm = U_мосj-U_мi,(6)

где U_мосj - значение мощности сигнала для j-го вида сигнала.

Коэффициенты усиления УПЧ рассчитывают следующим образом

K_уi= U_мi / U_сфi,

(см. стр. 8 описания).

При приеме сигнала, его фильтруют в соответствии с используемыми полосами частот групп гармоник.

Определяют значения мощности шума, сигнала и шума и рассчитывают значение мощности сигнала, для каждой группы гармоник.

Мощность помехи и смеси сигнала и помехи рассчитывают, например, способом энергетического обнаружения, описание которого приведено в учебном пособии «Основы теории радиотехнических систем. Учебное пособие. // В.И. Борисов, В.М. Зинчук, А.Е. Лимарев, Н.П. Мухин. Под ред. В.И. Борисова. Воронежский научно-исследовательский институт связи, 2004», стр. 75-78.

Сумму сигнала и помехи обрабатывают в линейном тракте приемника. Полученный сигнал возводят в квадрат. Фильтруют полученный после возведения в квадрат сигнал фильтром нижних частот (ФНЧ), полоса которого согласована с полосой сигнала. Полученное значение является оценкой мощности суммы сигнала и помехи.

Оценку мощности помехи осуществляют таким же способом в интервале, где сигнал отсутствует.

Суммируют значения мощностей сигнала групп частот в соответствии с псевдослучайными числами, сформированными в первом генераторе ПСпЧ, который синхронизируют с генератором ПсПЧ передающей станции.

Решение о наличии типа сигнала для каждой группы частот осуществляют по результату сравнения рассчитанных значений мощности сигнала с соответствующими пороговыми значениями.

Значения пороговых значений определяют любым известным способом, например, с использованием эталонного сигнала, который передают до начала передачи сообщений.

При несанкционированном приеме такого сигнала он практически ничем не отличается от аддитивного белого гауссовского шума (АБГШ).

Если при несанкционированном приеме известен данный способ модуляции, то поскольку неизвестны значения полос групп частот и число групп, которые используют для образования информационного символа, то потребуется осуществлять перебор очень большого числа комбинаций для демодуляции данного сигнала.

Например, при использовании 10 значений полос частот, 30 групп частот и 5 групп, которые используют для образования информационного символа, потребуется перебрать около 10¹⁰ комбинаций. Если для обработки одного символа требуется около 2 мкс, то время демодуляции одного информационного символа составит около 6 часов.

Следует отметить, что данный пример приведен для случая цифровой обработки сигнала, поскольку аналоговая обработка в данном случае практически нереализуема, так в случае аналоговой обработки необходимо использовать ряд ПФ с перестраиваемой полосой.

Результаты оценки эффективности предлагаемого способа получены методом математического моделирования на ЭВМ с использованием системы MATLAB.

Помеха и сигнал при моделировании представлены в виде совокупности гармонических колебаний со случайными значениями амплитуд (U_pi) и фаз (ϕ_pi), которые распределены по нормальному (амплитуды) и равномерному (фазы) законам (см., например, учебное пособие «Основы теории радиотехнических систем». Учебное пособие.// В.И. Борисов, В.М. Зинчук, А.Е. Лимарев, Н.П. Мухин. Под ред. В.И. Борисова. Воронежский научно-исследовательский институт связи, 2004., стр. 51, 68)

где: ω_pi, ϕ_pi - частота и фаза i-ой составляющей помехи, соответственно.

При моделировании использовались следующие исходные данные:

- число реализаций - 10³;

- вид манипуляции - амплитудная манипуляция;

- отношение мощностей сигналов различных групп частот (P₁/P₂) - 4;

- число гармонических составляющих помехи, используемых для ее представления - 10³;

- число гармонических составляющих сигнала, используемых для его представления - 10³.

Результаты моделирования для помехи типа АБГШ приведены в табл..

Таблица

Наименование параметра Значение отношение мощностей сигнала и помехи Вероятность правильного обнаружения сигнала 0,3 0,4 0,5 0,99 0,999 >0,999

Анализ данных, приведенных в табл., позволяет сделать вывод о том, что предлагаемый способ обладает высокой эффективностью.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет повысить скрытность сигналов средств связи за счет использования шумоподобного сигнала, в котором номера групп гармоник, используемых для образования одного информационного символа, определяют с использованием ПсПЧ, псевдослучайные значения амплитуд устанавливают с использованием ПсПЧ в заранее установленных интервалах амплитуд.

Технический результат заключается в обеспечении повышенной скрытности сигналов радиостанций.

Структурная схема устройства, позволяющего реализовать предлагаемый способ, приведена на фиг. 3, где обозначено:

1 - кодер;

2 - модулятор;

3.1, 3.2 - первый и второй смесители;

4.1, 4.2 - первый и второй полосовые фильтры (ПФ);

5 - передатчик;

6.1, 6.2 - первый и второй синтезаторы частот (СЧ);

7 - антенна;

8.1, 8.2 - первый и второй генераторы псевдослучайных последовательностей чисел (ПсПЧ);

9 - усилитель промежуточной частоты (УПЧ);

10 - широкополосный фильтр (ШпФ);

11 - демодулятор;

12 - устройство управления;

13 - усилитель высоких частот (УВЧ);

14 - устройство синхронизации;

15 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

16 - детектор автоматической регулировки усиления (АРУ);

17 - усилитель нижних частот (УНЧ);

18 - фильтр нижних частот (ФНЧ);

19 - декодер.

Устройство содержит последовательно соединенные кодер 1, модулятор 2, первый смеситель 3.1, первый ПФ 4.1, передатчик 5 и антенну 7, вход-выход которой является входом-выходом устройства. Выход антенны 7 через последовательно соединенные ШпФ 10, УВЧ 13, второй смеситель 3.2 и УПЧ 9 соединен со входом второго ПФ 4.2, выход которого соединен с первым входом демодулятора 11 и входом детектора АРУ 16. При этом выход детектора АРУ 16 через последовательно соединенные УНЧ 17 и ФНЧ 18 соединен со вторым входом УПЧ 9.

Первый выход демодулятора 11 через последовательно соединенные устройство синхронизации 14 и АЦП 15 подключен к первому входу устройства управления 12, первый выход которого соединен со вторым входом демодулятора 11, второй выход которого соединен с входом декодера 19, выход которого является выходом устройства.

Второй выход устройства управления 12 соединен с входом первого генератора ПсПЧ 8.1, выход которого соединен со вторым входом модулятора 2 и третьим входом демодулятора 11. Третий выход устройства управления 12 соединен с входом второго генератора ПсПЧ 8.2, выход которого подсоединен к третьему входу модулятора 2. Четвертый выход устройства управления 12 соединен с четвертым входом модулятора 2.

Выход первого синтезатора частот 6.1 соединен со вторым входом первого смесителя 3.1. Выход второго синтезатора частот 6.2 соединен со вторым входом второго смесителя 3.2.

Вход кодера 1 является входом устройства, а его выход соединен со вторым входом устройства управления 12.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал кодируют в кодере 1 и подают в модулятор 2, где его модулируют. Способ модуляции приведен на стр. 7-9 описания.

Структурная схема модулятора, в котором может быть реализован данный способ модуляции, приведена на фиг. 3, где обозначено:

2.1 - генератор хаотических колебаний (ГХК);

2.2.1÷2.2.n - с первого по n-й полосовые фильтры (ПФ);

2.3.1÷2.3.n - с первого по n-й усилители;

2.4 - устройство суммирования;

2.5 - устройство управления.

Устройство содержит n линеек, каждая из которых состоит из соответствующих последовательно соединенных полосового фильтра 2.2 (2.2.1÷2.2.n) и усилителя 2.3 (2.3.1÷2.3.n), при этом выход каждого из n усилителей 2.3.1÷2.3.n соединен с соответствующим входом устройства суммирования 2.4, выход которого является выходом модулятора. Выход генератора хаотических колебаний 2.1 соединен с объединенными входами полосовых фильтров 2.2.1÷2.2.n.

Входы устройства управления 2.5 с первого по четвертый являются соответствующими входами модулятора 2 с первого по четвертый.

Выходы устройства управления 2.5 соединены со вторыми входами соответствующих усилителей 2.3.1÷2.3.n.

Модулятор 2 работает следующим образом.

В ГХК 2.1 формируют шумоподобный сигнал известным образом (см. стр. 8 описания). Сформированный сигнал фильтруют ПФ 2.2.1÷2.2.n и подают на соответствующие усилители 2.3.1÷2.3.n с регулируемыми коэффициентами усиления. Усилитель с изменяемым коэффициентом усиления может быть выполнен, например, способом, описанным в патенте RU 2258309, H04B/005 «Схемы передатчика для систем связи».

Коэффициенты усиления рассчитывают в устройстве управления 2.5 в соответствии с информационной битовой последовательностью, которую подают на его первый вход с выхода кодера 1 в соответствии со случайными числами, которые формируют в первом генераторе ПсПЧ 8.1 и подают на второй вход устройства управления 2.5 и в соответствии со случайными числами, которые формируют во втором генераторе ПсПЧ 8.2 и подают на третий вход устройства управления 2.5 способом, который приведен на стр. 8, 9 описания. На четвертый вход устройства управления 2.5, который является четвертым входом модулятора 2, подают сигнал управления с четвертого выхода устройства управления 12.

Сформированные сигналы управления, в соответствии с которыми устанавливают значения коэффициентов усиления, подают на вторые входы усилителей 2.3.1÷2.3.n.

Если какие-либо группы частот не используются для формирования информационного символа, то в устройстве управления 2.5 формируют сигналы, при подаче которых на вторые входы соответствующих усилителей 2.3.1÷2.3.n, значение коэффициента усиления имеет нулевое значение, и на выходе данных усилителей значения напряжений также имеют нулевое значение.

Сигналы с выходов усилителей 2.3.1÷2.3.n подают на соответствующие входы устройства суммирования 2.4, где их суммируют.

Сформированный сигнал с выхода модулятора 2 подают на вход первого смесителя 3.1 (фиг. 2), где значение частоты сигнала повышают или понижают, за счет умножения сигнала на сигнал, поступающий с первого СЧ 6.1 на второй вход первого смесителя 3.1. Сигнал с выхода первого смесителя 3.1 подают в первый ПФ 4.1, где его фильтруют. Затем сигнал подают в передатчик 5, где его усиливают и фильтруют соответствующим образом. Сформированный сигнал через антенну 7 излучают в пространство.

В интервале времени, предназначенном для приема информации, принятый сигнал с выхода антенны 7 подают в ШпФ 10, где его фильтруют. Затем сигнал усиливают в УВЧ 13. После чего частоту сигнала повышают или понижают во втором смесителе 3.2, за счет его умножения на сигнал, поступающий со второго СЧ 6.2 на второй вход второго смесителя 3.2.

С выхода второго смесителя 3.2 сигнал подают в УПЧ 9, где его усиливают до необходимого уровня. Коэффициент усиления УПЧ 9 определяют с использованием системы АРУ, которая включает детектор АРУ 16, УНЧ 17 и ФНЧ 18 (см., например, Максимов М.В., Бобнев М.П., Кривицкий Б.Х., и др. «Защита от радиопомех», изд. «Сов. радио», 1976 г., стр. 197, 198).

Сигнал с выхода УПЧ 9 подают на вход второго ПФ 4.2, где его фильтруют. После чего сигнал поступает в демодулятор 11 и в детектор АРУ 16. Сигнал, продетектированный в детекторе АРУ 16, усиливают в УНЧ 17 и фильтруют ФНЧ 18. Напряжение с выхода ФНЧ 18 подают на второй вход УПЧ 9 и тем самым изменяют его коэффициент усиления до необходимого уровня.

В демодуляторе 11 осуществляют демодуляцию сигнала в соответствии с алгоритмом, который приведен на стр. 10, 11 описания.

Структурная схема демодулятора 11, в котором может быть реализован данный алгоритм демодуляции, приведена на фиг. 4, где обозначено:

11.1.1÷11.1.n - с первого по n-й полосовые фильтры (ПФ);

11.2.1÷11.2.n - с первого по n-й блоки оценки мощностей помехи и суммы мощностей помехи и сигнала (ОМСП);

11.3 - вычислительное устройство (ВУ);

11.4 - цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП).

Демодулятор 11 содержит n параллельных линеек, каждая из которых состоит из соответствующих последовательно соединенных ПФ 11.1 (11.1.1÷11.1.n) и блока ОМСП 11.2 (11.2.1÷11.2.n), выходы которых соединены с соответствующими с 1 по n-й входами вычислительного устройства 11.3, причем (n+1)-й и (n+2)-й входы которого являются соответственно вторым и третьим входами демодулятора 11 (фиг. 2). Первый выход ВУ 11.3 является вторым выходом демодулятора 11. Второй выход ВУ 11.3 соединен с входом ЦАП 11.4, выход которого является первым выходом демодулятора. Входы ПФ 11.1.1÷11.1.n объединены и являются входом демодулятора 11.

Демодулятор 11 работает следующим образом.

Принятую аддитивную смесь сигнала и помехи подают на входы ПФ 11.1.1÷11.1.n, где ее фильтруют соответствующим образом. Сигналы с выходов ПФ 11.1.1÷11.1.n подают на блоки ОМСП ПФ 11.2.1÷11.2.n, где рассчитывают мощности помехи или суммы мощностей сигнала и помехи соответствующих групп частот.

В вычислительном устройстве 11.3: в соответствии с сигналами управления, которые формируют в устройстве управления 12 (фиг. 2) в соответствии с временной диаграммой работы радиостанции и подают на второй вход демодулятора 11, рассчитывают мощности сигналов групп частот; в соответствии с ПсПЧ, которые формируют в первом генераторе ПсПЧ 8.1 и подают на третий вход демодулятора 11, суммируют значения мощностей сигналов групп частот.

По результатам сравнения полученных значений с соответствующими порогами формируют сигналы, соответствующие сигналам первого или второго типа. Полученные цифровые данные подают на второй выход демодулятора 11.

В вычислительном устройстве 11.3 также суммируют значения мощностей всех информационных символов. Данную величину со второго выхода ВУ 11.3 подают на ЦАП 11.4, где ее преобразуют в аналоговый вид и подают на первый выход демодулятора 11.

Структурная схема блоков ОМСП 11.2.1 - 11.2.n, в которых может быть реализован алгоритм энергетической оценки мощностей помехи и суммы мощностей помехи и сигнала приведена на фиг. 5, где обозначено (приведен пример для первого блока ОМСП 11.2.1):

11.2.1.1 - устройство возведения в квадрат;

11.2.1.2 - интегратор.

Блок ОМСП 11.2. содержит последовательно соединенные устройство возведения в квадрат 11.2.1.1 и интегратор 11.2.1.2, выход которого является выходом блока ОМСП 11.2.1, вход устройства возведения в квадрат 11.2.1.1 является входом блока ОМСП 11.2.1.

Блок ОМСП 11.2 работает следующим образом.

Смесь сигнала и помехи возводят в квадрат в устройстве возведения в квадрат 11.2.1.1. Результирующий сигнал суммируют в интеграторе 11.2.1.2. Полученный сигнал пропорционален сумме мощностей сигнала и помехи.

Мощность помехи оценивают таким же способом в интервале, где сигнал отсутствует.

С первого выхода демодулятора 11 (фиг. 2) сигнал в аналоговом виде подают в устройство синхронизации 14, выполненное, например, как устройство, описанное в учебном пособии «Основы теории радиотехнических систем. Учебное пособие. // В.И. Борисов, В.М. Зинчук, А.Е. Лимарев, Н.П. Мухин. Под ред. В.И. Борисова. Воронежский научно-исследовательский институт связи, 2004», стр. 227, 228, рис. 7.17 г.

Структурная схема устройства синхронизации 14 приведена на фиг. 6, где обозначено:

14.1 - фильтр нижних частот (ФНЧ);

14.2 - устройство возведения в квадрат;

14.3 - дифференцирующее устройство;

14.4 - схема фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ).

Устройство синхронизации 14 содержит последовательно соединенные ФНЧ 14.1, устройство возведения в квадрат 14.2, дифференцирующее устройство 14.3 и схему ФАПЧ 14.4, выход которой является выходом устройства синхронизации 14, вход схемы ФНЧ 14.1 является его входом.

Устройство синхронизации 14 работает следующим образом.

В результате преобразования сигнала в устройстве возведения в квадрат 14.2 и в дифференцирующем устройстве 14.3 формируют сигналы со спектральной составляющей на частоте, соответствующей скорости передачи импульсов. Данная частота отслеживается ФАПЧ 14.4. Синхросигнал с выхода схемы ФАПЧ 14.4 подают на выход устройства синхронизации 14.

С выход устройства синхронизации 14 (фиг. 2) сигнал через АЦП 15, где его преобразуют в цифровую форму, подают на первый вход устройства управления 12.

Демодулированную пользовательскую информацию со второго выхода демодулятора 11 подают на вход декодера 19. С выхода декодера 19 декодированную информацию подают на выход устройства.

Первый 8.1 и второй 8.2 генераторы ПсПЧ выполнены в виде вычислительного устройства, в котором по каким-либо алгоритмам, рассчитываются значения случайных чисел (см., например, «Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов модуляцией несущей псевдослучайной последовательностью», В.И. Борисов, В. М. Зинчук, А.Е. Лимарев, Н.П. Мухин, Г.С. Нахмансон, под ред. члена - корреспондента РАН В.И. Борисова. М. «Радио и связь», 2003, стр. 32-52).

Устройства управления 12 (фиг. 2), 2.5 (фиг. 3), вычислительное устройство 11.3, могут быть выполнены, например, в виде единого микропроцессорного устройства с соответствующим программным обеспечением, например, процессора серии TMS320VC5416 фирмы Texas Instruments, или в виде программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС), с соответствующим программным обеспечением, например, ПЛИС XCV400 фирмы Xilinx.

АЦП 15 может быть выполнено, например, на микросхеме AD7495BR фирмы Analog Devices.

ЦАП 11.4 может быть выполнен, например, на микросхеме AD5443YRМ фирмы Analog Devices.

Усилители 2.3.1÷2.3.n могут быть реализованы, например, на микросхеме AD8054ARUZ фирмы Analog Devices.

Таким образом, описанное устройство позволяет реализовать способ формирования и обработки многочастотного сигнала с повышенной скрытностью.

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в средствах связи. Техническим результатом изобретения является обеспечение повышенной скрытности сигналов радиостанций. Способ формирования и обработки шумоподобного сигнала с повышенной скрытностью дополнительно заключается в том, что используют амплитудную манипуляцию сигнала. Информационный символ (ИнС) образуют в виде нескольких групп гармоник. Одновременно формируют несколько ИнС. Группы гармоник нумеруют. Номера групп, используемых для образования одного ИнС, определяют с использованием первого генератора псевдослучайной последовательности чисел (ПсПЧ), который синхронизируют с генератором ПсПЧ передающей станции. Полосы групп гармоник не перекрываются, их величины имеют различные значения. Суммарная полоса частот групп гармоник соответствует полосе частот сигнала. Гармоники каждой группы формируют со случайным значением частот, фаз и с псевдослучайным значением амплитуд. Значения амплитуд устанавливают в заранее установленном интервале с использованием второго генератора ПсПЧ так, что суммарная энергия групп гармоник, образующих ИнС, соответствует одному из типов сигнала. При приеме сигнала его фильтруют в соответствии с используемыми полосами частот. Определяют значения мощности шума, сигнала и шума. Рассчитывают значение мощности сигнала для каждой группы гармоник. Суммируют значения мощностей сигнала в соответствии с псевдослучайными числами, сформированными в первом генераторе ПСпЧ. Решение о наличии типа сигнала для каждой группы частот осуществляют по результату сравнения рассчитанных значений мощности сигнала с соответствующими пороговыми значениями. 6 ил., 1 табл.

Способ формирования и обработки шумоподобного сигнала с повышенной скрытностью, заключающийся в том, что формируют сигнал, состоящий из нескольких гармонических сигналов с различными частотами, информационный символ формируют в виде набора групп гармоник, каждая группа гармоник переносит один бит информации, во время установления связи осуществляют синхронизацию генераторов псевдослучайной последовательности чисел (ПсПЧ) станций, для всех групп частот в интервале времени, в котором отсутствует сигнал, определяют значение мощности шума, в интервале времени, в котором присутствует аддитивная смесь сигнала и шума, определяют значение суммарной мощности аддитивной смеси сигнала и шума, рассчитывают значение мощности сигнала, в интервале времени, отведенном для приема информации, решение о наличии сигнала для каждой группы частот осуществляют по результату сравнения рассчитанных значений мощности сигнала с соответствующими пороговыми значениями, отличающийся тем, что используют амплитудную манипуляцию сигнала, информационный символ образуют в виде нескольких групп гармоник, число групп устанавливают заранее, одновременно формируют несколько информационных символов, группы гармоник нумеруют каким-либо образом, номера групп гармоник, используемых для образования одного информационного символа, определяют с использованием первого генератора ПсПЧ, который синхронизируют с генератором ПсПЧ передающей станции, полосы групп гармоник не перекрываются, их величины имеют различные значения, расстояние между верхней частотой и нижней частотой любых двух соседних групп не превосходит установленного значения, суммарная полоса частот групп гармоник соответствует полосе частот сигнала, гармоники каждой группы формируют со случайным значением частот и с псевдослучайным значением амплитуд, причем значения амплитуд устанавливают с использованием второго генератора ПсПЧ в заранее установленном интервале так, что суммарная энергия групп гармоник, образующих информационный символ, соответствует одному из типов сигнала, вторые генераторы ПсПЧ радиостанций, осуществляющих радиообмен, не синхронизируют при приеме сигнала, его фильтруют в соответствии с используемыми полосами частот групп гармоник, определяют значения мощности шума, сигнала и шума, рассчитывают значение мощности сигнала для каждой группы гармоник, суммируют значения мощностей сигнала в соответствии с псевдослучайными числами, сформированными в первом генераторе ПСпЧ, решение о наличии типа сигнала для каждой группы частот осуществляют по результату сравнения рассчитанных значений мощности сигнала с соответствующими пороговыми значениями.