CC BY
2
УДК 621.391.17
A * * ••
Анал13 завадозахищеност1 когерентно1
демодуляци синхронних взаемно неортогональних цифрових сигнал!в з мнпмальною частотною машпулящею
Рома О. М., Пелешок 6. В., Голь В. Д., Василенко С. В.
Нацншалышй тохшчшш ушворситот Укра'ши "Ки'шський иолггохшчшш шститут ¡Moiii 1горя СЛкорського"
E-mail: рсШ50икг. п с I.
Вступ. При забезпечепш пеобх1дпого р!впя екопом1чпого та оборошюго потешцалу держави важливо мкце займае проблема завадозахшцепоста лшш та мереж цифрового радюзв'язку. Вшикае пеобхь дшсть серед множили техшчпих метод!в боротьби 1з завадами вибирати рацюпальпу i'x сукупшсть. що забезпечуватиме викопаппя сучаспих вимог до завадозахшцепост! цифрових лшш радюзв'язку. Метою досл1джеппя i осповпим змютом статт! е апал1з завадозахшцепост! когерентно! демодуляци корисиого цифрового сигналу (ЦС) з мшшальпою частотною мапшуляц1ею (minimum-shift, keying MSK) в умовах впливу потужпо! структурно! завади.
Теоретичш результати. Для вгцяшеппя поставлено! мети в статт! було BHpinieiio ряд часткових завдапь. а саме: снптезовапо фупкцюпальпу схему когерентного демодулятора синхрошшх взаемно пеортогопалышх ЦС з MSK: розроблепо 1м1тац1йну модель цифрово! радюлшп. яка фупкцюпуе в умовах впливу потужио! MSK-завади. з реал!зац1ею па приймальпш сторош фупкцюпалыю! схеми когерентного демодулятора сипхрошшх взаемпо пеортогопалышх ЦС з MSK: проведено ряд екс-перимептав для 1шзки в1дпошепь сигпал/шум та сигнал/завада в капал! зв'язку: проведено апал!з завадозахшцепоста когерентного прийому корисиого ЦС з MSK в умовах дп сипхроппо! потужио! структурно! завади.
Висновки. За доиомогою середовища комп'ютерпого моделювапия Mat.lab R2017b з пакетом розшире-ппя Simulink розроблепо 1м1тацшпу модель когерентного демодулятора роздглеппя сппхрошшх взаемпо пеортогопалышх ЦС з MSK. За в1дсутпост! MSK-завади дапий когерептпий демодулятор вироджуеться у класичпий когерептпий демодулятор MSK-сигпалу. Апал1з завадозахищепост! прийому MSK-сигпалу в умовах впливу потужпо! MSK-завади показав, що при перевшцепш миттево! потужпост! MSK-завади, бглыне шж па 7 дБ. над миттевою потужшстю корисиого сигналу пегативпий вплив па завадозахищешсть прийому остаппього паближаеться до пуля, а завадозахищешсть прийому паближаеться до иотешцалыю! завадозахищепост! когерентного прийому frequency-sliift. keying-сигпалу.
Клюноаг слова: завадозахищешсть: когерептпий прийом: пеортогопальш сигпали: миимальпа частотна машпуляц1я: 1м1тацшпа модель
DOI: 10.20535/RADAP.2019.79.48-55
Вступ
При вщлшонш задач1 забозпечоння нообхвдно-го р1вня оконсушчного та оборошюго потенщалу держави важливо мкце займае проблема завадоза-хшценоста лппй та мереж цифрового радюзв'язку. Очевидно, що забозпочити захист цифрових лппй в1йськового або цившьного радюзв'язку ввд великого р1зномашття иавмисиих або ненавмисних завад з використаииям будь-якого одного методу номожли-во. На вщлшоння дано! ироблеми бшыпо шж шв-стор1ччя сирямоваиа велика кшьккть робщ напри-клад. [1.2]. По теиершшй час вшшкае нообхвдшеть
серед множили техшчпих мотод1в боротьби 1з завадами вибирати дояку рацюнальну 1х сукупшсть. що забезпечуватиме виконання сучасних вимог до за-вадозахшценоста цифрових лппй радюзв'язку [3.4].
В межах зазначено! проблеми актуалышм с по-шук ефективних шлях1в шдвшцоння завадозахшцо-носп прийому корисиого цифрового сигналу (ЦС) в умовах впливу навмисних завад. яш подобш за своею структурою до корисиого сигналу.
Пропонуеться для шдвшцоння завадозахигцено-сп прийому корисиого ЦС. що приймасться в умовах адитивного впливу потужио! структурно! зава-
ди, використовувати в демодуляторах приймалышх пристрсмв комионеащйш процодури [5.6].
Метою доелгдження i ociiobiiiim запетом статт1 е. анатз завадозахищеноста когерентно! домодуляцй корисного ЦС з мпималыгою частотною машпулящяо (minimum-shift keying MSK) в умо-вах впливу синхронно! по тактовим точкам до корисного сигналу потужно! подобно! завади. синтез математично! модел1 яко! наведений в [0.7].
Для досягнення поставлено! мсти слад вир1шити ряд часткових задач, а само:
синтезувати функдоональну схему когерентного демодулятора синхронних взаемно неорто-гоналышх ЦС з MSK:
розробити iMiTau;ifiiiy модель цифрово! радю jiiiiiT, яка функдоонуе в умовах впливу потужно! MSK завади. з роатзащето на приймаль-nifi CToponi функционально! схеми когерентного демодулятора синхронних взаемно неорто-гоналышх ЦС з MSK:
провести ряд окспоримонпв для низки ввдно-шень сигнал/шум та сигнал/завада в канат зв'язку:
оцшити та провести анатз завадозахшценосп когерентного прийому корисного ЦС з MSK в умовах Д11 синхронно! потужно! структурно! завади.
1 Синтез функционально]" схеми когерентного демодулятора синхронних взаемно неор-тогональних ЦС з MSK
Продставимо сигнал з MSK на А;-му тактовому шторват таким виразом [7].
s (f'k, t) = Aq cos (woi + rkudt + 9k),
t e [tk-i,tk), (1)
де h = -(-1)rfc,?k = -1,1,rk = 0,1,k = 1,2,3..- дискретний параметр (ДП); A0- ампль туда МЖ"-сигналу; = трт — дев1адоя часто-k-1 k-1
-2 £ (-1Г +
ти; в
k
IE гг - ^ h
початкова фаза сигналу на А;-му
3 урахуванням (1) продставимо модель видного спостерожения на тривалосп одного тактового штервалу:
у (t) = S1 (rs; t) + S2 (rz; t) + n (t).
(2)
де n (t) — адитивний бший гаушвський шум (АБГШ) з односторонньою спектрального щшып-стю потужносп N0.
Використовуючи методику синтезу процедур когерентно-некогерентно! демодуляцп корисного сигналу в умовах впливу потужно! подобно! завади [3] було отримано правило прийняття piineiiira (ППР) про пероданпй ДП корисного ЦС з MS К [0.7]:
г* = rect
К
bi (1) - bi (0)
- Arth
2 )
' ^ b2 (0) - b2 (1) у
th
•th(Äi2 (1,0) - Ri2 (1,1))
де rect (x) = < 0' ^ ^ 0 _ виршуюча функдоя;
(3)
tk
bi (rs) = £ f У (t) si (rs; t)dt
В1ДНОШОННЯ
tk-1
подвояюго скалярного добутку входного спосторе-ження ( ) i корисного сигналу si (rs;t) на довжиш тактового шторвалу [tk-1,tk) до односторонньо! спектрально! щшыгосп потужносп АБГШ:
t-k
b2 (rz) = 4 / у (t) S2 (rz; t)dt
В1ДНОШСННЯ
tk-
подвояюго скалярного добутку входного спостере-ження ( ) та структурно! завади s2 (rz;t) на довжиш тактового штервалу [tk-1,tk) до односторонньо! спектрально! щшыгосп иотужносп АБГШ:
tk
+ (-1)^ тактовому шторват. Для зручносп запису викори-стовуються обидва застосованих в panime ввдомих иублшадоях [0,7] впзначення ДП fj = — ( —1)n.
Вважатнмемо. гцо корпений сигнал з MSK s1 (rs; t) та потужна структурна завада s2 (rz; t) розповсюджуються в стационарному канат ра-дюзв'язку. l'xni частотш позицп та тактов! точки сшвпадають, а ношформащйш параметри точно Bi-дом1.
Й12 Гг) = / г) в2 (гг;t)dt — ввд-
tk-1
ношения скалярного добутку корисного сигналу в1 (гз та структурно! завади в2 (гг на довжи-ш тактового штервалу ) до односторонньо!
спектрально! щшыгосп потужност1 АБГШ:
г8 = ОД; г2 =0,1.
На основ1 ППР (3) спнтезовано функщональ-ну схему когерентного демодулятора роздшення на одному тактовому шторват синхронних взаемно не-ортогоналышх ЦС з МБК, яка зображена на рис. 1.
2 г МЧ
No J
Рис. 1. Функциональна схема когерентного демодулятора роздшення синхрошшх взаемно пеортогопалышх ЦС з MSK
CyTiiicTb синтезовано! функщоналыю! схемн по-лягае в тому, що вона описуе процес компенсацп впливу структурно! завади з MSK на виходо коре-лятора сигналыю! гшки демодулятора. Вщмшною особливктю дано! функщоналыю! схеми вщ загаль-новщомо! класично! когерентно! демодуляци сигналу з MSK е наявшеть компонеащйного тракту. При цьому KOMnencyiOHi напруги формуються на ocuoBi опорних коливань сигналу i завади. а !х знаки на виходо завадово! гшки демодулятора.
Якщо в (3) модул1 величин &2 (0) — (1) суттево перевищують одиницю (тобто складов! завади за миттевою потужшетю набагато бшыпо корисиого сигналу) правило прийняття pinioiiira можна суттево сиростити th (х >> 1) « 1; th (х << 1) « —1.
г* = rect
i(
bi (1) — 6i (0)
— sign
2 )-^ b2 (0) — b2 (1) ^
(Й12 (1, 0) — Д12 (1, 1)) У (4)
де sign (ж) =
сигнальна функщя.
1, х > 0 — 1,ж < 0
Спрощене представления (4) модат роздшення (3) дозволяе анаттично продемонструвати процедуру компенсацп потужио! MSK-завади. подобно! корисному сигналу з MSK. Демонстращя функцю-нування ППР (4) наведена в табл. 1.
ifc
Тут hi (rs) = J s2 (rs,t)dt — енерпя ко-ifc-i
рисного MSK-сигналу на довжиш тактового iii-тервалу [tk-1,tk) до односторонньо! спектрально! гцшьноета потужносп АБГШ; Д12 (1;0) « R12 (0; 1); д12 (1; 1) ~ д12 (0; 0) — енерпя корисного MSK-сигналу та МЖ-завади; argrect (ж) — аргумент ППР (4).
При складанш табл. 1 з метою прозороста по-яснонь наявшеть шумових складових на виходах королятор1в схеми рис. 1 не враховувались.
2 1м1тацшна модель цифрово1 радюлшп з реал1защею на приймальнш сторон! функционально]" схеми когерентного демодулятора синхрон-них взаемно неортогональних ЦС з MSK
За допомогою середовища комп'ютерпого мо-долювання Matlab E2017b з пакетом розшироння Simulink розроблепо цифрову радкмшшо. що функщонуе в умовах впливу потужио! Л'ЛЖ-завади. на ириймалыпй CToponi яко! внкорнстовуеться коге-рентннй демодулятор синхрошшх взаемно неортогональних ЦС з MSK.
Визначоння завадозахшцоносп когерентного прийому корисиого сигналу з MSK в умовах впливу потужио! подобно! завади проведено за таких початкових умов:
шдокс машпуляцп корисного MSK-сигналу та структурно! МЖ-завади дор1вшое 0.5:
модель вхщного спосторожоння е аднтнвною сухйшшю корисного МБК-сши'Алу, потужио! подобно! завади та АБГШ:
канал радюзв'язку з постпппгаи (повшьно змшшгаи) параметрами у nopiBiraimi з трива-лютю тактового шторвалу;
завада поровшцуе корпений сигнал за митте-вою потужшетю;
частотш позпцп i тактов! точки корисного сигналу та завади сшвпадають.
Блок-схема iMiTanifnio! модат цифрово! радю jiiiiiT, що функщонуе в умовах впливу потужио! МЖ-завади. зображена на рис. 2.
Рис. 2. Блок-схема iMiTanifnio! модат цифрово! радю jiiiiiT, що функщонуе в умовах впливу потужно!
МЖ-завади
Ьитащйна модель корисного MSK-сигналу, потужио! подобно! завади та вхщного спостережения в соредовшщ розповсюдження зображена на рис. 3. При формуванш корисного МЖ-сигналу та MSK було використано квадратурний метод формування MSK-сигналу [8,9].
Табл. 1 Демонстрация функцюнування правила прийняття р!шення (4)
^кор. ^зав. ¿1(1) —1(0) 2 b2(0)-b2(1) 2 arg rect (x) * V ' кор.
0 0 Ä12 (1,0) - h2 (0) - Ä12 (0,0) -Ä12 (0,1) + Ri2 (0,0) + h2 (0) > 0 -hl (0) 0
0 1 Rl2 (1, 1) - ^2 (0) - Ä12 (0, 1) -Ä12 (0,1) - h2 (1) + R12 (0,0) < 0 -hl (0) 0
1 0 h'1 (1) + Ri2 (1,0) - Ri2 (0, 0) -Ä12 (1,1) + Ri2 (1,0) + h'2 (0) >0 hl (1) 1
1 1 hl (1)+ Ri2 (1, 1) - Ä12 (0, 1) -Ä12 (1, 1) - h2 (1)+ Ä12 (1, 0) <0 hl (1) 1
Рис. 3. 1м!тац!йна модель корисного MSK-сигналу, потужно!* под!бно!" завади та вхщного спостережен-
ня
В квадратурному представлены MSK-сигнал мае вид [8,9]:
s (t) = I (t) cos (&ot) — Q (t) sin (&ot) =
I r I
= cos I i^d / bo (t) dt I cos (&ot) —
— sin ^d J bo (t) sin (uot), (5)
де I (t) i Q (t) — дысна i уявна компоненти комплексно! огинаючо!* (синфазна i квадратурна компоненти); Ud — дев!ац!я частоти; ^o — нес!вна частота; bo (t) — быолярна вх!дна дискретна посл!довн!сть.
На рис. 3 верхня г!лка !м!тацшно!" модал! в!д-повщае за формування корисного MSK-сигналу, нижня за формування М5^-завади. Генератори ви-надкових дискретних нараметр!в (Bernoulli Binary Generator) корисного сигналу та завади генерують уншолярш дискреты вх!дн! носл!довност! корисного сигналу та завади, що рознодшен! за законом Бернулл!. Номшальне значения амшптуди ДП корисного МЖ~сигналу та MS-ЙГ-завади — 1 В, три-валють ixHboro тактового штервалу (дискретного параметра) — 1с.
Блок формування двшково!* фазово!" маншуляц!!* (BPSK Modulator Baseband) здшснюе неретворення уншолярно!* дискретно!* посл!довност! у бшолярну bo (£). 1нтегратор (Discrete-Time Integrator), ыдси-лювач (Gain) та блоки функщй (cos, sin) формують сипфазпу I (t) та квадратурну Q (t) складову ( ), як корисного MSK-cигналу так i MSK-завади. Генератори синусо'щальних сигнал!в (Sine Wave), для кращо! в!зуал!зац!!*, генерують синусо!*дальн! та ко-
синусо'щальн! (початкова фаза коливання зсунута на 90°) HeciBHi з амил!тудами 1В (генератори жов-того колюру) для MSK-c игналу та 7В (генератори зеленого кольору) для формування MSK-завади на частотах = 2Hz. На виход! кыцевого суматора (SUM) формуеться вхщне спостереження шляхом адитивного складання корисного МЖ-сигналу та потужно!" синхронно!* MS К-завади.
Для забезнечення !м!тацй* реальних умов розпо-всюдження радюхвиль використовуеться стандар-тний модуль (AWGN Channel), який !м!туе канал з АБГШ та дае можлившть встановлювати зада-не в!дношеппя сигнал/шум fr2 = 0 ^ 14, 02 dB при введены вхщних даних для моделювання.
На рис. 4 представлен! осцилограми, отрима-н! за допомогою осцилографа (TimeScope), в кон-трольних точках !м!тацшно!" модал! корисного MSK-сигналу, потужно!* под!бно!* завади та результат моделювання — вх!дного спостереження у (t).
Рис. 4. Осцилограми сигнал!в в контрольних точках !м!тац!йно!* м одел i корисного МЖ-сигналу, потужно!* MSK-зъвд^щ та вх!дного спостереження у (t)
Розглянемо !м!тац!йну модель когерентного демодулятора взаемно неортогональних ЦС з MSK (див. рис. 6), яка вщповщае функцюнальнш схем! когерентного демодулятора синхронних за тактови-ми точками корисного МЖ-сигналу та потужно!* МЖ-завади (рис. 1).
На вх!д схеми надходить вх!дне спостереження у (£), яке сформоване в AWGN Channel при зада-ному в!дношенн! сигнал/шум hi. Генератори Sine Wave генерують синусо!*дальн! та косинусо!*дальн! нес!вн! з параметрами, як! задан! на передавальнш сторон!.
Табл. 2 Розраховаш значения сигнал/шум h1 та загальна кшьшсть Nsu оброблялися iMiTaiflfnioio моделлю
ДП корисного сигналу, що
р -*- еггог.ехрес. 10 - 6 10 - 5 10-4 10 - 3 10 - 2 10 0.5
^(ДБ) 13.32 12.61 10.79 9.65 8.01 5.01 0
^sum 1010 109 108 107 106 105 104
1 b(l)-b(Q) 2
|_г Trigonometric Functtonl I
Г м м
Принцишальна схема пристрою обчислення ймо-BipnocTi помилки прийому ДП корисного MSK-сигналу (Statistics) зображена на рис. 7.
ngonomstnc
""'4(42 ().)>-RM)
Рис. 5. Вптацпша модель когерентного демодулятора роздшення на одному тактовому штервал1 синхрошшх взаемно пеортогопалышх ЦС з MSK
Перша гшка iMiTaiflfnioi' модел1 на тривалосп тактового штервалу [tfc-1 ,t^) формуе коливання двох
■ bi(1) с- -bi(0) ■ ■
вид1в або —2; 1 в1дпов1дае за визначення того, який ДП корисного MSK-сигналу передавався на даному тактовому штерваль
Третя гшка iMiTaiflfnioi' модел1 вщповщае за фор-мування взаемно! енергГ! Д12 (1;0) « Д12 (0; 1) або Д12 (1; 1) ~ Д12 (0;0) f , ] в залежносп в1д того. яка комбшащя ДП корисного сигналу та завади породаеться на тривалоста тактового шторвалу [tk-1,tk )•
Друга гшка модат вщповщае за визначеи-ия шлях1в компенсацп (додавання чи вщшмання) сформовано! взаемно! oiiopril корисного сигналу та
завади в канал1 зв'язку вщ коливання корисного
bi (1)-bi(0) сигналу ^ ' 2 к '.
Модуль sign peani3ye функщю ршення rect (ж) формуючи на своему виход1 pinieiura про переда-ний дискретиий параметр корисного MSK-сагпллу г** з номшальнпм значениям амшптуди As = 1B та тривалштю Ts = 1c.
На рис. 6 представлен! осцилограми отримаш в контролышх точках 1м1тацпшо! модел1 когерентного демодулятора роздшення на одному тактовому штервал1 синхрошшх взаемно неортогоналышх ЦС з MSK (умови моделювання: As = 1B; Ts = 1c;
= 7B; Tz = 1q ш0 = 2Hz h2 = 7dB).
3 (_|~ Bernoulli Binary G<
Рис. 7. Схема пристрою обчислення iraoBipnocTi помилки прийому ДП корисного MSK-сигналу (Statistics)
Загальна кшьшеть неправильно прийнятих (де-модульованпх) ДП визначаеться в блощ Logical Operator (XOR) шляхом складання по модулю 2 передано! шформащйно! послщовноста ДП (вхщ si) з послщовшстю, яка отримана шеля компенсацп потужио! структурно! завади та демодуляци корисиого MSK-aivii'Any (вхщ s4). Залежно вщ кшькоста помилок, виявлених при nopiBiraimi послщовностей, внзначаеться в блощ Divide fiMOBipnicTb помилки прийому
р *
N„
Nm
де NelIoI — кшькшть помилково прийнятих ДП корисного сигналу; Nsum — загальна кшькшть ДП корисного сигналу, що породавалися.
3 Анал1з завадозахищеноеш когерентного прийому корисного ЦС з MSK в умовах дп синхронно1 потужно1 структурно! завади
Для пор1внялыгого анал1зу завадозахшценость як прототип, обрано потенщйиу завадозахищешсть когерентного прийому MSK-сигналу в канал1 без потужио! подобно! завади з постайними параметрами.
При KorepeiiTiiifi демодуляци MSK-сигналу ймо-BipiiicTb иомилкового прийому ДП корисиого сигналу для низки вщношонь сигнал/шум внзначаеться за такою формулою [10]:
Ре
error.MSK
— 2Р
— е
error.PM
(1 - Ре
error.PM
) .
Рис. 6. Осцилограми сигнал1в в контролышх точках iMiTanifino! модат когерентного демодулятора синхрошшх взаемно пеортогопалышх ЦС з MSK
Через те, що pinieiura про передаиий ДП корисного МЖ-сигналу в (4) приймаеться при обробщ вхщно-го спостереження на одному тактовому штерваль
Табл. 3 Имов1рност1 помилкового прийому ДП Perror.expec корисного сигналу з MSK при Ah2 = 0dB та Ah2 = 7 dB)
Ah2 = 0 дБ
Р J error.expec. 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 0.5
^(дБ) 13.32 12.61 10.79 9.65 8.01 5.01 0
^sura 10lu 109 108 107 106 105 104
Ah2 = 7 дБ
P J error.expec. 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10 0.5
^(дБ) 13.32 12.61 10.79 9.65 8.01 5.01 0
^sura 10lu 109 108 107 106 105 104
тому очшусться. що асимптотична завадозахшце-nicTb когерентно! демодуляцй сиихроииих взаемно неортогоналышх ЦС з MSK виявиться такою ж. як i для когерентно! демодуляцй частотно маншульова-ного (frequency-shift keying FSK) сигналу в канат зв'язку без завади.
В табл. 2 зазначеш розраховаш значения сигнал /шум hi, яш в подалыному задавалися в модул1 AWGN Channel для визначення за допомогою роз-роблено! iMiTau;ifiiioi модат очшувано! iraoBipnocTi помилки Реггог.ехрес демодуляцй корисного MSK-сигналу. що спостер1гаеться на фош структурно! завади. та загальна кшыисть значень ДП корисного сигналу, що оброблялася:
Nm
(1 — Ре
) Ре,
error.expec/ J error.expec
(1 — X) e2
де Реггог.ехрес — сгакувана ймов1ршсть помилки; \ — надшшеть того, що Реггог.ехрес сшвпаде з реальною fiMOBipiiicTio помилки з похибкою. що ие переви-
щуе е.
Отримаш в результат! 1м1тацшного модолювання ймов1рноста помилкового прийому ДП Ре
error.expec
ко-
рисного сигналу з MSK, що спостер1гаеться на фош структурно! завади для низки значень Ah2 (dB) = h2 — hi > 0 наведеш в табл. 3. Тут
h22
Гк
Wo J s2 (r'>t)dt
tk-1
nopoBipiiTii ирацездатшеть сиитезовано! функционально! схеми когерентного демодулятора роздшення синхронних взаемно неортогональ-них ЦС з MSK:
провести ряд скспериментав для низки ввдно-шень сигнал/шум hi та сигнал/завада Ah2 в канат зв'язку:
методами теорп потенщалыго! завадоспйкосп ощнити завадозахшцешеть демодуляцй корисного Л'ЛЖ-сигналу в умовах впливу подобно! завади:
методами статистично! обробки отриманих результате здшенити перев1рку сиитезовано! математично! модат (3) на адекватшеть.
Анал1з завадозахшценосп когерентного прийому MSK-сигналу в умовах вплнву потужно! MSK-завади показав, що при псревищенш миттсво! поту-жносп MSK-завади. бшыне шж на 7 dB. над мит-тсвою потужшетю корисного сигналу негативний вплив на завадозахшцешеть прийому остаинього на-ближаеться до нуля, а завадозахшцешеть прийому наближаеться до потенщалыго! завадозахшценосп когерентного прийому FSK-ciivii'Any.
Дй2=0 dB
с ciicprieio MSK-завади на довжиш тактового in-тервалу [tk-i, tk] ДО односторонньо! спектрально! нцлыгоста потужносп АБГШ.
На рис. 8 зображеиа fiMOBipnicTb помилкового прийому ДП Р*ггог корисного ЦС з MSK в умовах впливу подобно! завади для низки значень си-Ah2
Висновки
Дй2 =3 dB
Потенщальна завадозахищешсть FSK-сигналу
5 6 7 8
9 10 11 12 13
h2 (dB)
Рис. 8. Графш залежносп fiMOBipHOCTi помилкового прийому ДП Ре*ггог при когерентнш демодуляцй
Ah2
0,1
-3
-5
-6
2 3
Розроблеиа. за допомогою середовища комп'ютериого моделюваиия Matlab E2017b з пакетом розширеиия Simulink. 1м1тацшна модель дозволила:
Перелж посилань
1. Козлов С. В. Оцеио'шо-комшшсацшшиьш алгоритм селекции имитационных помех/ С. В. Козлов // Вело-
русский государственный университет информатики и радиоэлектроники. '2018. JY" 2 (112). С. 18 25.
2. Сосулин Ю. Г. Оценочно-корреляционная обработка сигналов и компенсация помех / Ю. Г. Сосулин. В. В. Костров. Ю. Н. Паршин / М. : Радиотехника. 2014. 632 с.
3. Вобровский В. 11. Многопользовательское детектирование / Вобровский В. 11.; иод ред. Д. .il. Вурачеико Ульяновск. : Вектор-С. 2007. 346 с.
4. Vordu S. Multiuser Detection. Cambridge: Cambridge University Press. 1998. 474 p.
5. Cpoxiii В. Ф. Математична модель цроцедури некоге-peiiTiioï демодуляци цифрового сигналу з частотною машиулящею. що сиостерй'аеться на фон! потужио!" ii(wi6iioï завади / В. Ф. Cpoxiii. С. В. Полошок // Прикладная радиоэлектроника 2015. Том. 14. JY"
2 С. 160 165.
6. Cpoxiii В. Ф. Математична модель роздЬюшш acmi-хрошшх взаемно иеортогоиалышх цифрових cui4ia;iiB
3 мипмалыюю частотною машпулящею / В. Ф. Cpoxiii. С. В. Полошок // Сучасиий захист шформаци. 2016. №. 1. С. 4 13."
7. Полошок С. В. Математична модель когерентно! демодуляци взаемиозаважаючих цифрових cui4ia.;iiB з мипмалыюю частотною машцулящею / С. В. Пеле-шок // Проблеми телекомушкащй. 2015. № 2 (17). С. 26 35.
8. Кузьмин Е. В. Параметризованная модель квадратурного модулятора MSK-curiia;ia / Е. В. Кузьмин. Ф. Г. Зограф // Инженерный вестник Дона. 2016. JY" 1.
9. Pasupathy S. Error-Control Properties of Minimum Shift Keying / S. Pasupathy. H. Leib // IEEE Communications Magazine. 1993. "pp. 52 61.
10. Ямаиов Д. П. Повторное использование частот в каналах связи с минимальной частотной манипуляцией сигналов / Д. П. Ямаиов. С. С. Жаворонков // Научный вестник МГТУ ГЛ. Серия Радиофизика и радиотехника. 2006. № 98 (2). С. 55 60.
References
[1] Kozlov S.V. (2018) Otsenochno-kompensatsionnyi algoritm selektsii imitatsionnykh pomekh. Belorusskii gosudarstvonnyi universitet informatiki i radiooloktroniki. No 2 (112). pp. 18-25.
[2] Sosulin Yu.O.. Kostrov V.V. and Parshin Yu.N. (2014) Otsenochno-korrelyatsionnaya obrabotka signalov i kompensatsiya pomekh. Radiotekhnika. 632 p.
[3] Bobrovskii V'.l. (2007) Mnogopol'zovatel'skoe detekti-rovanie. Vektor-S. 346 s.
[4] Vordu S. (1998) Multiuser Detection. Cambridge University Press. 474 p.
[5] Yerokhin V.F.. Peleshok Ye.V. (2015) Matematychna model protsedury nokohorontnoi demoduliatsii tsyfrovoho syhnalu z chastotnoiu manipuliatsiioiu. shcho sposteri-haietsia na foni potuzhnoi podibnoi zavady. Prykladnaia radyo3lektronyka. Vol. 14. No 2. pp. 160 165.
[6] Yerokhin V.F.. Peleshok Ye.V. (2016) Matematychna model rozdilennia asynkhronnykh vzaiomno neortohonalnykh tsyfrovykh syhnaliv z minimalnoiu chastotnoiu manipuliatsiioiu. Suchasnyi zakhyst iiiformatsii, No. 1. pp. 4 13.
[7] Peleshok Ye.V. (2015) Matematychna model koherentnoi demoduliatsii vzaiemnozavazhaiuchykh tsyfrovykh syhnaliv z minimalnoiu chastotnoiu manipuliatsiioiu. Problemy telekomunikatsii, No 2 (17). pp. 26 35.
[8] Kuz:min E.V.. Zograf P.O. (2016) Parametrizovannaya model: kvadraturnogo modulyatora MSK-signala. Inzhenemyi vestnik Dona, Np 1.
[9] Leib H. and Pasupathy S. (1993) Error-control properties of minimum shift keying. IEEE Communications Magazine, Vol. 31. Iss. 1. pp." 52-61. DOl: 10.1109/35.180074
[10] Yamanov D.N.. Zhavoronkov S.S. (2006) Povtornoe ispol:zovanio chastot v kanalakh svyazi s minimal:noi chastotnoi manipulyatsiei signalov. Nauchnyi vestnik MGTU OA. Seriya Radiojizika i radiotekhnika, No 98 (2). pp. 55 60.
Анализ помехозащищенности когерентной демодуляции синхронных взаимно неортогональных цифровых сигналов с минимальной частотной манипуляцией
Рома А.Н., ПелешокЕ.В., Голь В.Д., Василенко С. В.
Целыо исследования и основным содержанием статьи есть анализ помехозащищенности когерентной демодуляции полезного цифрового сигнала (ЦС) с минимальной частотной манипуляцией (minimum-shift keying MSK) в условиях воздействия мощной структурной помехи. Анализ помехозащищенности приема MSK-сигпала в условиях воздействия мощной MSK-помехи показал, что при превышении мгновенной мощности MSK-помехи. более чем па 7 дБ. над мгновенной мощностью полезного сигнала негативное влияние па помехозащищенность приема последнего стремится к пулю, а помехозащищенность приема приближается к потенциальной помехозащищенности когерентного приема frequency-shift, keying-снгпала.
Ключевые слова: помехозащищенность: когерентный прием: пеортогопальпые сигналы: минимальная частотная манипуляция: имитационная модель
Noise Immunity Analysis of Coherent Demodulation of Synchronous Mutually non-Orthogonal Digital Signals with Minimum-Shift Keying
RomaO.M., Peleshok Ye.V., HolV.D., Vasylenko S.V.
Introduction. With the provision of the necessary level of economic and defense potential of the state, the problem of protection of lines and networks of digital radio is of high importance. There is a need among the set of technical methods to combat the obstacles to choose their rational set., which will ensure the implementation of modern requirements for noise immunity of digital radio links. The purpose of the study and the basis of the article is to analyze the protection of coherent, demodulation of a
useful digital signals with frequency minimum-shift keying (MSK) under conditions of strong powerful obstacle.
Theoretical results. In order to achieve this goal, a number of partial tasks were solved in the article, namely: a functional diagram of a coherent demodulator of synchronous mutually nonorthogonal digital signals with MSK was synthesized; the simulation model of the digital radio line, which operates under the conditions of a powerful MSK-obstacle, is developed, with the implementation on the receiving side of the functional scheme of the coherent demodulator of synchronous mutually nonorthogonal digital signals with MSK; a series of experiments were conducted for a number of signal-to-noise ratios and signal-to-obstacle in the communication channel; the analysis of the interference protection were conducted of coherent reception of a useful digital signals with MSK in conditions of synchronous strong powerful obstacle.
Conclusions. In the absence of MSK-obstacle the coherent demodulator of synchronous mutually nonorthogonal digital signals with MSK degenerates into a classica 1 coherent demodulator of MSK-signal. The analysis reception protection of the MSK-signal under conditions of the influence of a powerful MSK-obstacle has shown that in case of exceeding the instantaneous power of MSK-obstacle, more than 7 dB over the instantaneous power of a useful signal, the negative influence on the noise immunity of receiving the latter is close to zero, and the noise immunity of reception is approaching of the coherent reception of the frequency-shift keying signal.
Key words: noise immunity; coherent reception; nonorthogonal signals; minimum frequency shift keying; simulation model
