Анализ сигнально-кодовых конструкций в задачах повышения энергетической скрытности радиолиний
DOI:
https://doi.org/10.22213/2410-9304-2020-11-20Ключевые слова:
модуляция, помехоустойчивое кодирование, ЛЧМ-сигналы, сигнально-кодовые конструкции, энергетическая скрытность радиолинийАннотация
Статья посвящена анализу сигнально-кодовых конструкций для задач повышения энергетической скрытности радиолиний, включая исследование цифровых модемов и помехоустойчивых кодеров. В качестве основного критерия энергетической эффективности выбрано отношение мощности сигнала к мощности шума после компрессии сигнала на детекторе приемника при заданном его отношении в канале связи и при требуемом значении вероятности ошибки на бит для принимаемого сигнала.
Обосновывается, что среди сигналов цифровых модемов наибольшую энергетическую скрытность в зашумленной электромагнитной обстановке позволяют достичь широкополосные линейно-частотно модулированные сигналы. Для этого проведено их сравнение с традиционно модулированными сигналами и с фазоманипулированными широкополосными сигналами.
Для задач обеспечения эффективной радиосвязи в условиях предельного уменьшения мощности сигнала по сравнению с шумами радиоканала проведено исследование влияния помехоустойчивых кодеров на повышение энергетической эффективности радиолиний. Сначала выполнены расчеты для сигнально-кодовых конструкций, сформированных разными комбинациями типовых вариантов цифровых модуляторов и помехоустойчивых кодеров. В список цифровых модуляторов вошли следующие: PAM, ASK, PSK, QAM, FSK, MSK с разной степенью многопозиционности. Среди помехоустойчивых кодов были выбраны коды БЧХ, Рида-Соломона, Голея, сверточные, Хэмминга. Исследование эффективности разных их комбинаций выполнено на стенде National Instruments на основе технологии SDR с использованием готовых подпрограмм для модуляторов и помехоустойчивых кодеров, реализованных в среде LabView.
Отдельно для обеспечения повышенной помехоустойчивости скрытных радиоканалов выполнен анализ и выбор параметров эффективности сигнально-кодовых конструкций на основе линейно-частотно модулированных сигналов. Показано, что наиболее высокая энергетическая скрытность радиолиний будет обеспечиваться методами комбинированного применения линейно частотно модулированных сигналов с помехоустойчивыми кодерами Рида – Соломона.Библиографические ссылки
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.
