Научная статья на тему 'Многочастотные сигналы для помехозащищенных линий радиосвязи'

Многочастотные сигналы для помехозащищенных линий радиосвязи Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
0
0
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
помехозащищенные линии радиосвязи / формирование и обработка многочастотного сигнала / пик-фактор / спектр многочастотного сигнала / помехоустойчивость многочастотного сигнала / отношение сигнал/шум / вероятность ошибки. / noise-proof radio communication lines / formation and processing of a multi-frequency signal / peak factor / spectrum of a multi-frequency signal / noise immunity of a multi-frequency signal / signal-to-noise ratio / error probability.

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Щукин Анатолий Николаевич, Винокур Михаил Викторович, Кулешов Игорь Александрович, Солозобов Сергей Анатольевич

Цель статьи – показать, как осуществляется формирование и обработка шумоподобных сигналов в средствах помехозащищенных линий радиосвязи. В качестве шумоподобного сигнала используется многочастотный сигнал, полученный на основе использования теории вейвлет-преобразования. Представлена методика формирования и обработки многочастотного сигнала в базисе вейвлет-функций. Приведены временные характеристики узкополосного сигнала, который преобразуется в шумоподобный многочастотный сигнал; спектры узкополосного и многочастотного сигналов на входе модулятора и его выходе; зависимость пик-фактора многочастотного сигнала от длины псевдослучайной последовательности и типа вейвлет-функций; частотно-временное распределение многочастотного сигнала с высоким разрешением по времени и частоте. Также представлены временные зависимости шумоподобного сигнала на выходе модулятора, при интерполяции его методом с использованием преобразования Фурье, и сигнала, искаженного каналом связи, на входе демодулятора. Проведен анализ помехоустойчивости многочастотного сигнала при распространении его в каналах с белым Гауссовким шумом, Райса и Рэлея. Представлены графики помехоустойчивости многочастотного сигнала для каналов различной физической природы. Для формирования и обработки многочастотного сигнала при моделировании использовались вейвлет-функции Добеши. На графиках, характеризующих помехоустойчивость сигнала, представлены результаты теоретического расчета вероятности ошибки для фазоманипулированного псевдослучайной последовательностью сигнала, с использованием аналитического выражения для относительно фазоманипулированных сигналов в каналах с переменными параметрами и полученные путем моделирования процессов формирования и обработки многочастотных сигналов. Представлены результаты: методика формирования и обработки многочастотного сигнала, графики узкополосного и многочастотного сигналов, а также помехоустойчивость, полученная в результате имитационного моделирования процессов формирования и обработки многочастотных сигналов. Выполнен анализ полученных результатов. Результаты работы могут быть реализованы при создании помехозащищенных комплексов радиосвязи.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Щукин Анатолий Николаевич, Винокур Михаил Викторович, Кулешов Игорь Александрович, Солозобов Сергей Анатольевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Multi-frequency signals for interference-free radio communication lines

The purpose of the article is to show how the formation and processing of noise-like signals is carried out in the means of noise-proof radio communication lines. A multi-frequency signal obtained using the theory of wavelet transform is used as a noise-like signal. A technique for the formation and processing of a multi-frequency signal in the basis of wavelet functions is presented. The time characteristics of a narrowband signal that is converted into a noise-like multi-frequency signal, the spectra of narrowband and multi-frequency signals at the input of the modulator and its output, the dependence of the peak factor of a multi-frequency signal on the length of a pseudorandom sequence and the type of wavelet functions, the time-frequency distribution of a multi-frequency signal with high resolution in time and frequency are given. The time dependences of the noise-like signal at the output of the modulator, when interpolated using the Fourier transform method, and the signal distorted by the communication channel at the input of the demodulator are also presented. The analysis of the noise immunity of a multi-frequency signal during its propagation in channels with white Gaussian noise, Rice and Rayleigh is carried out. Graphs of the noise immunity of a multi-frequency signal for channels of various physical nature are presented. To generate and process a multi-frequency signal, the Dobshaw wavelet functions were used in the simulation. The graphs characterizing the noise immunity of the signal present the results of the theoretical calculation of the error probability for a phase-manipulated pseudorandom sequence signal using an analytical expression for relatively phase-manipulated signals in channels with variable parameters and obtained by modeling the processes of formation and processing of multi-frequency signals. The results are presented: a technique for the formation and processing of a multi-frequency signal, graphs of narrow-band and multi-frequency signals, as well as noise immunity obtained as a result of simulation modeling of the processes of formation and processing of multi-frequency signals. The analysis of the obtained results is performed. The results of the work can be implemented when creating noise-proof radio communication complexes.

Текст научной работы на тему «Многочастотные сигналы для помехозащищенных линий радиосвязи»

ПЕРЕДАЧА, ПРИЕМЫ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ

УДК 621.396.93 DOI: 10.24412/2782-2141-2024-1-2-12

Многочастотные сигналы для помехозащищенных линий радиосвязи

Щукин А. Н., Винокур М. В., Кулешов И. А., Солозобов С. А.

Аннотация. Цель статьи - показать, как осуществляется формирование и обработка шумоподобных сигналов в средствах помехозащищенных линий радиосвязи. В качестве шумоподобного сигнала используется многочастотный сигнал, полученный на основе использования теории вейвлет-преобразования. Представлена методика формирования и обработки многочастотного сигнала в базисе вейвлет-функций. Приведены временные характеристики узкополосного сигнала, который преобразуется в шумоподобный многочастотный сигнал; спектры узкополосного и многочастотного сигналов на входе модулятора и его выходе; зависимость пик-фактора многочастотного сигнала от длины псевдослучайной последовательности и типа вейвлет-функций; частотно-временное распределение многочастотного сигнала с высоким разрешением по времени и частоте. Также представлены временные зависимости шумоподобного сигнала на выходе модулятора, при интерполяции его методом с использованием преобразования Фурье, и сигнала, искаженного каналом связи, на входе демодулятора. Проведен анализ помехоустойчивости многочастотного сигнала при распространении его в каналах с белым Гауссовким шумом, Райса и Рэлея. Представлены графики помехоустойчивости многочастотного сигнала для каналов различной физической природы. Для формирования и обработки многочастотного сигнала при моделировании использовались вейвлет-функции Добеши. На графиках, характеризующих помехоустойчивость сигнала, представлены результаты теоретического расчета вероятности ошибки для фазоманипулированного псевдослучайной последовательностью сигнала, с использованием аналитического выражения для относительно фазоманипулированных сигналов в каналах с переменными параметрами и полученные путем моделирования процессов формирования и обработки многочастотных сигналов. Представлены результаты: методика формирования и обработки многочастотного сигнала, графики узкополосного и многочастотного сигналов, а также помехоустойчивость, полученная в результате имитационного моделирования процессов формирования и обработки многочастотных сигналов. Выполнен анализ полученных результатов. Результаты работы могут быть реализованы при создании помехозащищенных комплексов радиосвязи.

Ключевые слова: помехозащищенные линии радиосвязи, формирование и обработка многочастотного сигнала, пик-фактор, спектр многочастотного сигнала, помехоустойчивость многочастотного сигнала, отношение сигнал/шум, вероятность ошибки.

Введение

Методы расширенного спектра получили свое название благодаря тому, что полоса частот, используемая для передачи информации, намного шире минимальной полосы, необходимой для ее передачи. Основная идея метода состоит в том, чтобы распределить информационный сигнал в широкой полосе частот, что в итоге позволяет значительно усложнить его подавление или перехват.

В настоящее время широкое распространение, для передачи информации в сетях радиосвязи получили шумоподобные сигналы (ШПС), использующие технологию ФМ-ПСП [1,2]. Эти сигналы реализуются на основе методов цифровой обработки сигналов.

Однако кроме ФМ-ПСП существует большое количество шумоподобных сигналов, обладающих высокой помехозащищенностью [3], среди которых и параллельные сигналы или многочастотные сигналы (МЧС).

МЧС являются аналоговыми сигналами и для их обработки трудно реализовать цифровые методы на основе интегральных микросхем и программного обеспечения. Кроме того, они имеют большой пик-фактор. Для получения большой базы МЧС необходимо реализовать большое число частотных каналов обработки. В связи с указанными недостатками МЧС не нашли, до настоящего времени, широкого практического применения.

Использование вейвлет-функций, при формировании МЧС, позволяет реализовать их на основе микросхем, с программным обеспечением, реализующим цифровые методы обработки.

1. Методика формирования и обработки многочастотных сигналов

Многочастотный сигнал формируется в модуляторе IDWT (Inverse Discrete Wavelet Transform), представленном в работах [4, 5].

Многочастотные сигналы являются суммой N гармоник, амплитуда, частота и фаза каждой из которых определяются в соответствии с выбранными вейвлет-функциями.

Ширина спектра МЧС, сформированного на основе теории вейвлет-преобразования, зависит от выбранного семейства и типа вейвлет-функций, и определяется скоростью передачи информации и длинной последовательности расширения (базой МЧС), используемой для расширения спектра.

Методика формирования и обработки многочастотных сигналов заключается в следующем.

1) Шумоподобный сигнал на входе модуля IDWT-WIiC:

S(x,C) = [x(0.*C(y)], (1)

где: x(z') - биполярный сигнал (информационный); C(j) - М-код (последовательность расширения (ПСП)).

2) Многочастотный сигнал на выходе передатчика (модуля IDWT-ШПСу.

СО 00 (2)

s(t) = Z * Z S(x>С) *т'2 * V(2" - *)»

л=-оо £=-оо

где: п — определяет масштаб вейвлет-функции; к — сдвиг вейвлет-функции вдоль оси времени с масштабом п; v|/(...) - дискретная вейвлет-функция.

3) Многочастотный сигнал на входе приемника (входе модуля DWT-WHC):

y{t) = s(t) + nm(t). (3)

4) Шумоподобный сигнал на выходе модуля DWT-UniC:

Y{n,k) = Y4y(t)*2n'2*\y(T*t-k). (4)

t

5) Определение автокорреляционной функции (АКФ) и принятие решения о переданном информационном бите:

|i?(C,7)>0—»1 (5)

R(C,Y) = E[C(j)Y(n,k)l ) '

| i?(C,7) < о -» 0.

Представленная методика позволяет провести имитационное моделирование процессов формирования и обработки многочастотных сигналов на основе использования теории вейвлет-преобразования.

2. Моделирование процессов формирования и обработки многочастотных сигналов

В процессе моделирования проводилось формирование МЧС, определение ширины

спектра сигнала, его структуры, значения пик-фактора, а также анализ помехоустойчивости

сигнала при его обработке в каналах A WGN (Additive White Gaussian Noise), Раиса (.Rician) и Рэлея (Rayleigh).

Исследования процессов формирования и обработки МЧС осуществлялось в среде MatLab.

В имитационной модели процессов формирования и обработки МЧС, сигнал формировался и обрабатывался при условиях:

- вейвлет-функция : ¿/635;

- длинна псевдослучайной последовательности (база МЧС): 8 чипов;

- скорость передачи информации: 1000 бит/с.

Процесс формирования многочастотного ШПС представлен на рис. 1.

1

«Г °-5

ее

Г о

с

! -0.5

Первичный сигнал: Скорость = 1ÜÜQ бит/с

-1

О 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.003 0.009 0.01

Время, с ШПС: База * В

1

со

0-5

со сс

Г о

с;

I -0.5

О 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.003 0.009 0.01

Время, с

Рис. 1. Процесс формирования многочастотного широкополосного сигнала

На верхнем рисунке показан первичный сигнал, представляющий собой двоичную последовательность, преобразованную в бинарный сигнал. На нижнем рисунке показан шумоподобный сигнал, представляющий собой последовательность из восьми чипов на каждом информационном бите. Ширина спектра шумоподобного сигнала определяется величиной обратнопропорциональной длительности чипа псевдослучайной последовательности.

На рис. 2 представлены спектры информационного узкополосного сигнала (УПС) и преобразованного, с использованием вейвлет-функции, МЧС.

Из рисунка видно, что спектр МЧС в В раз шире, чем спектр первичного информационного сигнала. В полосе частот, занимаемой МЧС (ЛР= 8 кГц), сосредоточено свыше 99 % энергии при использовании вейвлет-функции db35.

На рис. 3 приведены графики, показывающие зависимость пик-фактора многочастотного сигнала от размера его базы (длинны последовательностей расширения) и ее структуры на выходе квадратурного преобразователя частоты при использовании вейвлет-функции db35.

Из рисунка видно, что для данного типа вейвлет-функции и разных структур

последовательностей расширения, при изменении его базы (т = 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8), пик-фактор МЧС не превышает -9.5 дБ.

на величину 2"

-120---'-1-'-1-1---1--'-

0 0.5 1 ЛЬ 2 2.5 3 3.5 4

Частота, Гц < -.г'

Рис. 2. Спектры узкополосного сигнала и шумоподобного многочастотного сигнала

База ШПС, 2т

Рис. 3. Пик-фактор многочастотного сигнала

При моделировании бьшо установлено, что величина пик-фактора зависит как от типа вейвлет-функции, так и структуры последовательностей расширения. Для других типов вейвлет-функции и структур последовательностей расширения пик-фактор будет иметь другие значения.

База ШПС, 2т

Рис. 4. Пик-фактор многочастотного сигнала

п , п

На рис. 4 приведены графики, показывающие зависимость пик-фактора МЧС от размера его базы при использовании вейвлет-функции йЪ\. Из рисунка видно, что для данного типа вейвлет-функции, при изменении его базы на величину 2т, пик-фактор не превышает -4.0 дБ.

Следует также отметить, что пик-фактор вейвлет-функций Добеши (с1Ь) не превышает 10 дБ при изменении длины базы МЧС от 4 до 256, определяемой значением 2т.

На рис. 5 приведена спектрограмма (для 10 бит длительностью 1 мс), показывающая частотно-временное представление многочастотного сигнала (узкое окно преобразования Фурье (хорошее разрешение по времени)). Из рисунка видно, что на длительности одного бита (желтые и оранжевые цвета) передаются 8 чипов (база МЧС), соответствующие количеству чипов на длительности бита.

На рис. 6 приведена спектрограмма (для 10 бит), показывающая частотно-временное представление многочастотного сигнала (широкое окно преобразования Фурье (хорошее разрешение по частоте)). Из рисунка видно, что каждый бит информации передается на разных частотах, в полосе 8 кГц (оранжевый и желтый цвета), с разным количеством частот (6, 8) и уровнем сигнала на них.

На рис. 7 приведены временные диаграммы сигналов на выходе модулятора и входе демодулятора ШПС, показывающие собой изменение сигналов во времени на длительности одного бита. Из рисунка видно, что на каждый отсчет МЧС накладывается отсчет шума (график штриховой линией), что приводит к искажению принимаемого многочастотного сигнала.

0123456709 10 Пте (та)

Рис. 5. Частотно-временное представление многочастотного сигнала

123456789 "Пте (те)

Рис. 6. Частотно-временное представление многочастотного сигнала

На рис. 8 представлен спектры сигнала МЧС на входе канала Рэлея и его выходе (входе приемника), соответствующие сигналам, изображенным на рис. 7.

Из рисунка видно, что спектр МЧС, сформированного сигнала, на входе и выходе канала Рэлея различаются по уровню и структуре. Это обусловлено тем, что шумы различной физической природа и замирания в канале искажают МЧС.

Сигнал ШПС

2.5 I-1-1-г-1--т-

Время, с хЮ'1

Рис. 7. Многочастотный сигнал на выходе модулятора и входе демодулятора ШПС

=г -40

В

% -50

С

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

(J -60

Спектры МЧС на входе канала Рэлея и ПРМ, С/Ш 0 дБ

1.5 2 2.5

Частота, Гц

Рис. 8. Многочастотный сигнал на входе и входе канала Рэлея

3. Оценка влияние типа канала на помехоустойчивость радиосвязи

Влияние канала связи на помехоустойчивость приема информации, передаваемой МЧС, оценивается вероятностью ошибки в каналах с белым гауссовским шумом (БГШ), Рэлеевском и Райсовском каналах.

Параметры многолучевого (2-х лучевого) канала (Рэлей) соответствуют Рекомендациям ГШ-Я Р.ХАЮ «Испытание высокочастотных модемов с шириной полосы частот до 12 кГц с использованием имитатора ионосферных каналов», а именно, одинаковые уровни лучей в точке приема равные 0 дБ, полоса частот равна 8 кГц, задержка между лучами равна 1.0 мс. Параметры канала соответствуют каналу радиосвязи при благоприятных условиях ведения связи в высоких широтах.

Такие же параметры имеет и канал с Райсовскими условиями распространения радиоволн и имеющим КРасШг = 3.

Параметры моделирования для каналов типа 'Rayleigh' и 'ШЫап' представлены табл. 1.

Для канала с переменными параметрами (Рэлеевский) помехоустойчивость, с

учетом длины последовательности расширения (база), определяется выражением для

сигнала ОФМ [61 ,

Р0Ш=1/(2 + 2*В*И2), (6)

где: В - база Ь = ЕС/Ы0 многочастотного сигнала; к - отношение энергии сигнала Ес к энергии шума Ло.

База МЧС определяется длинной М-кода. Пропорционально базе ШПС увеличивается отношение сигнал/шум в радиолинии с ФМ-ПСП.

Для корректного сравнения помехоустойчивости моделируемого многочастотного сигнала с помехоустойчивостью сигнала ФМ-ПСП, при расчете Р0ш, с использованием выражения (6), отношение сигнал/шум увеличивалось на величину пик-фактора моделируемого сигнала.

Таблица 1 - Параметры канала Рэлея и Райса

СЬаппеГГуре: "Rayleigh' СЬаппеГГуре: 'ШЫап'

1прШ;8атр1еРегюс1: 6.25е-05 ЬфШ^атркРепос!: 6.25е-05

Борр1егЗресйпт: [1x1 с1орр1ег.]аке8] Борр1егЗресйпт: [1x1 с1орр1ег.]аке8]

МахЕ)орр1ег8Ый: 0 МахЕ)орр1ег8Ый: 0

РаЙЮекув: [0 1.0е-03 2.0е-031 РаЙЮекув: [0 1.0е-03 2.0е-031

А^аИгОатсШ: [0 0 0] А^а1Шатс1В: [0 0 0]

МогтаПгеРаИгОатв: 1 КРайог: 3

81;огеШ81:огу: 0 Бп-е^РаЩЭоррЬгЗЫй: 0

Зйя-еРаШОатв: 0 Би-е^РагЫпШ^е: 0

Рабате: [1x2 скшЫе] КогтаПгеРаЛОатз: 1

СЬаппеЦЧкегБеку: 0 81;огеБ181:огу: 0

КезеШеАэгеРШешщ: 1 81;огеРа1ЬОат8: 0

1Мит8атр1езРгосе88ес1: 1200000 РаИЛатв: [1x2 с1оиЬ1е]

СЬаппеШШегБеку: 0

КеБеШеАэгеРШегащ: 1

МитЗатрквРгосезвес!: 1200000

На рис. 9 приведены графики зависимости вероятности ошибки МЧС от отношения сигнал/шум на входе демодулятора, при двухлучевом распространении с задержкой между лучами 1 мс. и уровнем лучей в точке приема 0 дБ. Графики вероятности ошибки построены путем расчета по формуле (6) (Теория-ФМ-ПСП) с учетом пик-фактора МЧС (РР), и полученные при моделировании процессов формирования и обработки МЧС для вейвлет-функции ¿/635. Из графиков рис. 9 видно, что помехоустойчивость МЧС, в каналах различной физической природы, выше чем сигнала с ФМ-ПСП в канале с переменными параметрами.

Вероятности ошибки в Рэлеевском и Райсовском каналах, при двухлучевом распространении МЧС, совпадают. Это обусловлено тем, что МЧС, передаваемый как по каналу с Рэлеевскими, так и Райсовскими замираниями, в точке приема одинаково изменяет свою структуру.

ОСШ, дБ

Рис. 9. Вероятность ошибки многочастотного сигнала

На рис. 10 приведены графики зависимости вероятности ошибки МЧС от отношения сигнал/шум на входе демодулятора, при двухлучевом распространении с задержкой между лучами 2 мс. и уровнем лучей в точке приема 0 дБ. Графики вероятности ошибки построены также путем расчета по формуле (6) (Теория-ФМ-ПСП) с учетом пик-фактора МЧС (РР), и полученные при моделировании процессов формирования и обработки МЧС в двухлучевом канале для вейвлет-функции с1Ь35. Из графиков рис. 10 видно, что помехоустойчивость МЧС, в каналах различной физической природы, также выше чем сигнала с ФМ-ПСП в канале с переменными параметрами.

Сравнивая графики рис. 9 и 10 можно увидеть то, что изменение задержки между лучами с 1 до 2 мс. не влияет на качество приема информации, передаваемой в радиолинии с использованием МЧС, тот есть графики рисунков практически одинаковые.

Скоростью ООО бит/с; База: 8; РР: 5.6269 дБ : Ылуч=2

10°--1---'-1----|-----1-|--------1-1-

10-"

10-=- '

-13 -16 -14 -12 -10 -а -Б -4 -2 О

ОСШ. дБ

Рис. 10. Вероятность ошибки многочастотного сигнала при двухлучевом его распространении

ОСШ. дБ

Рис. 11. Вероятность ошибки многочастотного сигнала при трехлучевом его распространении

На рис. 11 приведены графики зависимости вероятности ошибки МЧС от отношения сигнал/шум при трехлучевом распространении радиоволн (задержка межу лучами 1.0 и 2.0 мс., уровни лучей в точке приема 0 дБ) и использовании для его формирования и обработки вейвлет-функции ¿/635.

Из графиков рис. 11 видно, что помехоустойчивость МЧС в каналах Рэлея и Райса, при двух и трехлучевом его распространении, значительно отличается. Это обусловлено тем, что изменилось количество лучей, приходящих в точку приема, и увеличился интервал многолучевости в радиолинии, а длительность информационного бита осталась неизменной. В результате этого следующий луч (третий), несущий информацию о предыдущем бите, воздействует на принимаемый бит информации и искажает его.

Выводы

1) Использование вейвлет-функций позволяет осуществить формирование ШПС типа МЧС с использованием цифровых методов обработки.

2) Ширина спектра МЧС пропорциональна скорости передачи информации и длине последовательности расширения (базе МЧС).

3) Помехоустойчивость МЧС, в каналах различной физической природы, выше, чем помехоустойчивость сигнала ФМ-ПСП, рассчитанного по формуле (6). Это обусловлено тем, что частоты МЧС меньше искажаются при распространении радиоволн в канале с замираниями, чем фаза сигнала ФМ-ПСП.

4) На качество приема МЧС существенное влияние оказывает количество лучей, пришедших в точку приема и несущих повторяющуюся информацию. Разность же хода лучей, при фиксированном их количестве в точке приема, и скорость передачи информации на вероятность ошибки влияют незначительно.

5) Средства радиоэлектронной разведки на коротких дистанциях от средств радиосвязи, использующим многочастотные сигналы, могут идентифицировать его как используемый для передачи информации. Однако для выделения из сигнала полезной информации необходимо знать структуру последовательности расширения. При большой базе сигнала выделение из сигнала полезной информации будет затруднено. Постановка же заградительной помехи потребует значительных энергетических затрат средств подавления.

6) Для обеспечения разведзащищенности радиолиний, использующих многочастотные сигналы, целесообразно применять направленные антенны для связи на большие расстояния и осуществлять регулировку мощности средств радиосвязи в реальном масштабе времени.

Литература

1. CDMA TIA/EIA/IS-95 ANSI-J-STD 008 specification.

2. IEEE Standard 802 Part 15.4: Wireless medium access control and physical layer specifications for low-rate WPANs, 26 p.

3. Варакин JI. E. Системы связи с шумоподобными сигналами // М.: Радио и связь, 1985.

С.384.

4. Щукин А. Н., Солозобов С. А. Формирование спектрально-эффективного OFDM сигнала в базисе дискретных вейвлет-функций // Техника средств связи. 2022. № 3 (159). С. 80-89. DOI: 10.24412/2782-2141 -2022-3-80-89.

5. Кулешов И. А., Щукин А. Н., Солозобов С. А. Устройство формирования сигнала OFDM // Техника средств связи. 2022. № 4 (160). С. 2-7.

6. Игнатов В. В., Бабков В. Ю. Обоснование основных технических параметров техники радиосвязи. Ленинград. ВАС, 1990. 112 с.

References

1. CDMA TIA/EWIS-95 ANSI-J-STD 008 specification.

2. IEEE Standard 802 Part 15.4: Wireless medium access control and physical layer specification for low-rate WPANs, 26 p.

3. Varakin L. E. Sistemy " svyazi s shumopodobny mi signalami [Communication systems with noise-like signals]. Moscow. Radio i svyaz' Publ. 1985. 384 p. (in Russian).

4. Shchukin A.N., Solozobov S.A. Formation of a spectral-efficient OFDM signal in the basis of discrete wavelet functions. Means of Communication Equipment. 2022. No. 3 (159). Pp. 80-89. DOI: 10.24412/2782-2141-2022-3-80-89 (in Russian).

5. Kuleshov I. A., Shchukin A. N., Solozobov S. A. OFDM Signal Generation Device. Means of Communication Equipment. 2022. No. 4 (160). Pp. 2-7. DOI: 10.24412/2782-2141-2022-4-2-7 (in Russian).

6. Ignatov V.V., Babkov V.Yu. Obosnovanie osnovnyh tekhnicheskih parametrov tekhniki radiosvyazi [Justification of the main technical parameters of radio communication technology]. VAS, St. Petersburg. 1990. Pp. 112. (in Russian).

Статья поступила 03 марта 2024 г.

Информация об авторах

Щукин Анатолий Николаевич — Главный специалист ПАО «Интелтех». Кандидат технических наук. Область научных интересов: системы радиосвязи. Тел.: +7(812)448-95-94. E-mail: ShchukinAN@inteltech.ru.

Винокур Михаил Викторович - Генеральный директор ПАО «Интелтех». Область научных интересов: системы связи, навигации и управления специального назначения. Тел.: +7(812)295-50-69. E-mail: VinokurMV@inteltech.ru.

Кулешов Игорь Александрович - Заместитель генерального директора ПАО «Интелтех» по научной работе. Доктор технических наук, доцент. Область научных интересов: системы связи, навигации и управления специального назначения. Тел.: +7(812)542-90-54. E-mail: KuleshovIA@inteltech.ru.

Солозобов Сергей Анатольевич — Начальник научно-исследовательского отделения ПАО «Интелтех». Кандидат технических наук, доцент. Область научных интересов: системы радиосвязи. Тел.: +7(812)295-40-54. E-mail: solozobob@inteltech.ru.

Адрес: 197342, Санкт-Петербург, ул. Кантемировская, д. 8.

Multi-frequency signals for interference-free radio communication lines

A. N. Shchukin, M. V. Vinokur, I. A. Kuleshov, S. A. Solozobov

Annotation. The purpose of the article is to show how the formation and processing of noise-like signals is carried out in the means of noise-proof radio communication lines. A multi-frequency signal obtained using the theory of wavelet transform is used as a noise-like signal. A technique for the formation and processing of a multi-frequency signal in the basis of wavelet functions is presented. The time characteristics of a narrowband signal that is converted into a noise-like multi-frequency signal, the spectra of narrowband and multi-frequency signals at the input of the modulator and its output, the dependence of the peak factor of a multi-frequency signal on the length of a pseudorandom sequence and the type of wavelet functions, the time-frequency distribution of a multi-frequency signal with high resolution in time and frequency are given. The time dependences of the noise-like signal at the output of the modulator, when interpolated using the Fourier transform method, and the signal distorted by the communication channel at the input of the demodulator are also presented. The analysis of the noise immunity of a multi-frequency signal during its propagation in channels with white Gaussian noise, Rice and Rayleigh is carried out. Graphs of the noise immunity of a multi-frequency signal for channels of various physical nature are presented. To generate and process a multi-frequency signal, the Dobshaw wavelet functions were used in the simulation. The graphs characterizing the noise immunity of the signal present the results of the theoretical calculation of the error probability for a phase-manipulated pseudorandom sequence signal using an analytical expression for relatively phase-manipulated signals in channels with variable parameters and obtained by modeling the processes offormation and processing of multi-frequency signals. The results are presented: a technique for the formation and processing of a multi-frequency signal, graphs of narrow-band and multi-frequency signals, as well as noise immunity obtained as a result of simulation modeling of the processes of formation and processing of multi-frequency signals. The analysis of the obtained results is performed. The results of the work can be implemented when creating noise-proof radio communication complexes.

Keywords: noise-proof radio communication lines, formation and processing of a multi-frequency signal, peak factor, spectrum of a multi-frequency signal, noise immunity of a multi-frequency signal, signal-to-noise ratio, error probability.

Information about Authors

Shchukin Anatoly Nikolaevich - Chief Specialist of PJSC "Inteltech". Candidate of Technical Sciences. Research interests: radio communication systems. Tel.: +7(812)448-95-94. E-mail: ShchukinAN@inteltech.ru.

Vinokur Mikhail Viktorovich - General Director of PJSC "Inteltech". Research interests: communication, navigation and control systems for special purposes. +7(812)295-50-69. E-mail: VinokurMV@inteltech. ru.

Kuleshov Igor Aleksandrovich - Deputy General Director of PJSC "Inteltech" for scientific work. Doctor of Technical Sciences, Associate Professor. Research interests: communication, navigation and control systems for special purposes. Tel.: +7(812)542-90-54. E-mail: KuleshovIA@inteltech. ru.

Solozobov Sergey Anatolyevich - Head of the Research Department of PJSC "Inteltech". Candidate of Technical Sciences, Associate Professor. Research interests: radio communication systems. Tel.: +7(812)295-40-54. E-mail: solozobob@inteltech.ru.

Для цитирования: Щукин A. H., Винокур M. В., Кулешов И. А., Солозобов С. А. Многочастотные сигналы для помехозащищенных линий радиосвязи // Техника средств связи. 2024. № 1 (165). С. 2-12. DOI: 10.24412/2782-2141-2024-1-2-12.

For citation: Shchukin A. N., Vinokur M. V., Kuleshov I. A., Solozobov S. A. Multi-frequency signals for interference-free radio communication lines. Means of Communication Equipment. 2024. No. 1 (165). Pp. 2-12. (in Russian). DOI: 10.24412/2782-2141-2024-1-2-12.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.