Analysis of Signal-Code Structures in the Tasks of Increasing the Energy Stealth of Radios
DOI:
https://doi.org/10.22213/2410-9304-2020-11-20Keywords:
modulation, jam-resistant coding, PMD signals, signal-code structures, energy stealth of radiosAbstract
The paper is devoted to analyzing signal-code structures for the tasks of increasing the energy stealth of radios, including the study of digital modems and jamming coders. The main criterion of the energy efficiency is the ratio of signal power to noise power after the signal's compression on the receiver detector at a given ratio in the communication channel and the required probability of the error per bit for the received signal.
It is substantiated that among the digital modems' signals, the greatest energy stealth in a noisy electromagnetic environment is obtained by broadband linearly modulated signals. For this purpose, they are compared with traditionally modulated signals and with phase-manipulated broadband signals.
A study of the impact of jam-resistant coders on radios' energy efficiency was conducted to provide efficient radio communication in conditions of the maximum reduction of signal power compared to radio channel noise. First, calculations were made for signal-code structures formed by different combinations of digital modulators' typical variants and jam-resistant coders. The digital modulators list includes PAM, ASK, PSK, QAM, FSK, MSK with varying degrees of multiposition. Codes BCH, Reed-Solomon, Goley, convolution, Hemming were selected among the jamming codes. The effectiveness of their different combinations was studied at the National Instruments stand by SDR technology using ready-made routines for modulators and jam-resistant coders implemented in LabView.
Separately, to ensure the increased jam-resistance of stealthy radio channels, the analysis and selection of parameters of signal-code structures efficiency based on linearly modulated signals were made. It is shown that the highest energy stealth of radio lines will be provided by methods of combined application of linearly modulated signals with Reed-Solomon jam-resistant coders.References
Чипига А. Ф., Сенокосова А. В. Способ обеспечения энергетической скрытности спутниковой связи // Космические исследования. 2009. Т. 47, № 5. С. 428–433.
Мальцев Г. Н. Помехоустойчивость и скрытность передачи информации по радиоканалам на основе комбинированного случайного кодирования // Информационно-управляющие системы. 2015. № 2. С. 82–89.
Пашинцев В. П., Чипига А. Ф., Анзин И. В. Энергетическая скрытность низкоорбитальной системы спутниковой связи при произвольном удалении приемника радиоперехвата // Системы управления, связи и безопасности. 2018. № 4. С. 122–135.
Бабинцев Е. С., Лянгузов К. А. Структурная скрытность сложного сигнала с ППРЧ // Вестник Ижевского государственного технического университета. 2007. № 3. С. 57–58.
Кальянов Э. В. Скрытая передача информации при использовании запаздывания для выделения полезного сигнала из маскирующих колебаний // Письма в ЖТФ. 2009. Т. 35, вып. 6. С. 56–62
Галкин В. А. Цифровая мобильная радиосвязь. М. : МИЭТ, 2007. 432 с.
Золотарев В. В., Овечкин Г. В. Помехоустойчивое кодирование. Методы и алгоритмы : справочник / под. ред. чл.-кор. РАН Ю.Б. Зубарева. М. : Горячая линия – Телеком, 2004. 126 с.
Морелос-Сарагоса. Искусство помехоустойчивого кодирования. Методы, алгоритмы, применение. М. : Техносфера, 2005. 320 с.
Банкет В. Л. Сигнально-кодовые конструкции в телекоммуникационных системах. Одесса : Фенiкс, 2009. 180 с.
Галкин В. А. Основы программно-конфигурируемого радио. М. : Горячая линия – Телеком, 2015. 372 с. ISBN 978-5-9912-0305-0.
Шумоподобные сигналы (анализ, синтез, обработка) / В. Е. Гантмахер, Н. Е. Быстров, Д. В. Чеботарев. СПб. : Наука и техника, 2005. 396 с.
Аронов Д. А. Оценка вероятности ошибки на бит передаваемой информации при наличии шума и модулированной помехи // Электросвязь. 2007. № 11. С. 56–59.
Анпилогов В. Р., Тырин П. Н., Эйдус А. Г. Характерные особенности развития спутниковой связи и вещания // Технологии и средства связи. 2014. № 6-2, специальный выпуск «Спутниковая связь и вещание – 2015». С. 36– 41.
Гурьянов И. О. Когнитивное радио: Новые подходы к обеспечению радиочастотным ресурсом перспективных радиотехнологий // Электросвязь. 2012. № 8. С. 5–8.
Мирошникова Н. Е. Обзор систем когнитивного радио // T-Comm – Телекоммуникации и транспорт. 2013. № 9. С. 108–111.
Локшин Б. А. Негестационарные системы фиксированной спутниковой связи – состояние и перспективы развития // Электросвязь. 2018. № 2. С. 30–39.
Управление радиочастотным спектром и электромагнитная совместимость радиосистем / под ред. М. А. Быховского. М. : Эко-Трендз, 2006. 376 с.
Тутыгин В. С., Южаков А. В. Цифровая обработка спутниковых ЛЧМ-сигналов в реальном времени средствами ПЛИС XILINX // Научно-технические ведомости СПбГПУ 6 – 1 2011. С. 32–39.
Елагина К. А. Способы обнаружения сигналов с линейной и нелинейной частотной модуляцией со стабилизацией вероятности ложной тревоги // Цифровая обработка сигналов. 2016. № 2. С. 20–25.
Аксельрод Г. З., Елагина К. А. Применение сигнала с нелинейной частотной модуляцией для уменьшения потерь обнаружения // Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2015. Вып. 2. С. 40–43.
Кандырин Н. П. Формирование широкополосных ЛЧМ-сигналов методом прямого цифрового синтеза и перенос их в диапазон СВЧ. Часть 1. Формирование прецизионных ЛЧМ-сигналов DDS-синтезаторами // Системы обработки информации. 2016. Вып. 3. С. 64–68.
Тутыгин В. С., Шведов С. В., Южаков А. В. Новые адаптивные алгоритмы обнаружения и определения параметров ЛЧМ-сигналов // Цифровая обработка сигналов. 2011. № 1.
Шведов С. В. Способ компенсации станционных помех при обработке ЛЧМ-сигналов // Научно-технические ведомости СПбГПУ 6 – 1 2011. С. 215–219.
Буйлов Е. Н., Горшков С. А. Методика выбора параметров устройства корреляционно-фильтровой обработки широкополосного линейно-частотно-модулированного сигнала // Доклады БГУИР. 2019. № 5 (123). С. 101–107.
Шарипов Т. А., Шишаков К. В. Исследование эффективности сигнально-кодовых конструкций для настройки когнитивной радиосистемы // Вестник ИжГТУ. 2019. Т. 22. № 3. С. 63–71.
Бонч-Бруевич А. М., Кашпур Е. И. Исследование перспективных технологий цифровой модуляции в системах охранно-пожарной сигнализации // Молодежный научно-технический вестник : электрон-ный журнал МГТУ им. Н. Э. Баумана. Эл. No ФС77-51038, ISSN 2307-0609. 10 с. URL: http://sntbul.bmstu.ru/doc/799518.html.
Верхулевский К. Технология LoRa в вопросах и ответах // Беспроводные технологии. 2016. № 1. С. 18–22.
