Оценка влияния аддитивного белого гауссова шума на энергетическую скрытность сложных сигналов

Лев Алексеевич Сенаторов; Владимир Викторович Хворенков; Александр Владимирович Савельев

doi:10.22213/2413-1172-2023-3-75-81

Авторы

Л. А. Сенаторов ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
В. В. Хворенков ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
А. В. Савельев АО «Сарапульский радиозавод»

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2023-3-75-81

Ключевые слова:

бескомпроматность, энергетическая скрытность, квадратурные сигналы, линейная частотная модуляция (ЛЧМ), QPSK, BPSK, matlab, помехоустойчивость

Аннотация

При проектировании систем радиосвязи специального назначения важно учитывать работу потенциальных противников или злоумышленников, обладающих средствами радиоэлектронной борьбы и радиоэлектронного подавления, задачей которых является нарушение работы радиосвязи или перехват передаваемых сообщений. Сегодня известен ряд способов противодействия средствам радиоэлектронной борьбы, основные из них направлены на уход от деструктивных воздействий. В этой области перспективным является вопрос создания бескомпроматных радиопередающих устройств. Под термином «бескомпроматность» понимается такое радиопередающее устройство, которое способно передавать скрытный сигнал таким образом, чтобы средства радиоэлектронной борьбы и радиоэлектронного подавления противника не могли зафиксировать выход в эфир. Скрытность сигнала обеспечивается за счет комплекса технических и организационных мер. При исследовании вопросов скрытности наибольшее внимание уделяется энергетической скрытности, так как эта компонента зависит в основном от конструкторских решений на стадии проектирования. Рассматривается проблема получения оценки влияния аддитивного белого гауссова шума на вероятность правильной передачи сигналов. Влияние шума и помех рассматривается в качестве важного элемента радиоэлектронной борьбы и противодействия радиоэлектронной борьбы противника. Целью статьи является изучение влияния шума на степень энергетической скрытности сигналов. Проведена оценка влияния аддитивного белого гауссова шума и фазового шума для сигналов BPSK, QPSK, QAM-16 и линейной частотной модуляции. На основании результатов описаны некоторые закономерности, позволяющие оценить влияние аддитивного белого гауссова шума и фазового шума на помехоустойчивость этих сигналов. Проведены исследования сигнала линейной частотной модуляции на степень энергетической скрытности под воздействием шумов. В результате исследования сделаны выводы о влиянии внешних шумов на степень энергетической скрытности сигналов, при этом сигнал линейной частотной модуляции признан потенциально годным для применения в специальных системах связи.

Биографии авторов

Л. А. Сенаторов, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

аспирант

В. В. Хворенков, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

доктор технических наук, профессор

А. В. Савельев, АО «Сарапульский радиозавод»

доктор технических наук, профессор, председатель совета директоров

Библиографические ссылки

Евстафьев Г. А., Селянская Е. А. Метод обеспечения структурной скрытности сигнала // Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов. 2021. Т. 12, № 4. С. 39-45. EDN WMFFKQ.

Абрамов А. В. Обеспечение скрытности работы средств связи за счет синтеза и инверсной фильтрации широкополосных шумоподобных сигналов // I-methods. 2019. С. 39-51

Куприянов А. И. Скрытность сверхузкополосных сигналов // Техника средств связи. 2021. № 2 (154). С. 2-11.

Рушко М. В. Разработка программного комплекса по оценке качества цифрового канала связи морской подвижной спутниковой службы // Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. Серия: Физико-математические и технические науки. 2019. № 2. С. 47-55.

Нгуен Ван Зунг. Помехоустойчивость корреляционного приемника сигналов с многопозиционной фазовой манипуляцией при наличии ретранслированной помехи // Журнал радиоэлектроники. 2019. № 3. URL: http://jre.cplire.ru/jre/mar19/4/text.pdf DOI: 10.30898/1684-1719.2019.3.4

Волхонская Е. В., Коротей Е. В., Власова К. В., Рушко М. В. Модельное исследование помехоустойчивости приема радиосигналов с QPSK, BPSK, 8psk и DBPSK // Известия КГТУ. 2017. № 46. С. 165-174.

Будко П. А., Будко Н. П., Винограденко А. М. Способы повышения помехоустойчивости в автоматизированных системах контроля // Системы управления, связи и безопасности. 2020. № 2. С. 176-211. DOI: 10.24411/2410-9916-2020-10206

Афанасьев Д. С. Цифровая обработка ЛЧМ-сигнала // Известия СПБГЭТУ - ЛЭТИ. 2022. Т. 15, № 4. С. 44-48.

Довбня В. Г., Коптев Д. С., Бабанин И. Г. Оценка потенциальной помехоустойчивости приема цифровых сигналов, используемых в современных и перспективных системах радиорелейной и спутниковой связи // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2020. Т. 10, № 1. С. 21-35.

Lee C. F., Shen J. J., Agrawal S., Wang Y. X. and Lee Y. H. (2020) Data Hiding Method Based on 3D Magic Cube, IEEE Access, vol. 8, pp. 39445-39453. DOI: 10.1109/ACCESS.2020.2975385

Patil A. S., Sundari G. and Joshi V. M. (2022) STONE: Secret-data Transmission On Novelty Encryption, 2022, IEEE 7th International conference for Convergence in Technology (I2CT), Mumbai, India, 2022, pp. 1-6. DOI: 10.1109/I2CT54291.2022.9824466

Jain M. and Lenka S. K. (2015) Secret data transmission using vital image steganography over transposition cipher: International Conference on Green Computing and Internet of Things (ICGCIoT), Greater Noida, India, 2015, pp. 1026-1029. DOI: 10.1109/ICGCIoT.2015.7380614

Ostovari P. and Wu J. (2017) Fault-Tolerant and Secure Data Transmission Using Random Linear Network Coding: 26th International Conference on Computer Communication and Networks (ICCCN), Vancouver, BC, Canada, 2017, pp. 1-9. DOI: 10.1109/ICCCN.2017.8038417

Tao Li, Wai Ho Mow, Vincent Lau, Manhung Siu, Roger S.K. Cheng, Ross D Murch (2007). Robust joint interference detection and decoding for OFDM-based cognitive radio systems with unknown interference. IEEE J. Sel. A.Commun. 25, 3 (April 2007), 566-575. https://doi.org/10.1109/JSAC.2007.070407

Howard Stephen & Weinberg Graham (2019) Optimal Predictive Inference and Non-Coherent CFAR Detectors. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, pp. 1-1. 10.1109/TAES.2019.2951185

Lipski Michael & Kompella Sastry & Narayanan Ram (2021) Practical Implementation of Adaptive Threshold Energy Detection using Software Defined Radio. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 57, 1227-1241. 10.1109/TAES.2020.3040059

Saarnisaari Harri & Vartiainen Johanna (2022) Signal detection with spectrum windows, Heliyon, 8, e10054, 10.1016/j.heliyon.2022.e10054

Тихонов С. С., Кудрявцев А. М., Дворников С. В. Энергетическая скрытность сигналов ППРЧ, сформированных в базисах функций сплайн-характеров // Информация и космос. 2017. № 2. С. 35-41.

Берикашвили В. Ш. Основы радиоэлектроники. Системы передачи информации. 2-е изд. М. : Юрайт, 2019. 105 с.

Перунов Ю. М., Куприянов А. И. Методы и средства радиоэлектронной борьбы : монография. Вологда : Инфра-Инженерия, 2021. 376 с.