RU2652435C1 - Method of determination of optimal part of frequency band affected by intentional interference in communication systems with broadband signals - Google Patents
Method of determination of optimal part of frequency band affected by intentional interference in communication systems with broadband signals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2652435C1 RU2652435C1 RU2017112656A RU2017112656A RU2652435C1 RU 2652435 C1 RU2652435 C1 RU 2652435C1 RU 2017112656 A RU2017112656 A RU 2017112656A RU 2017112656 A RU2017112656 A RU 2017112656A RU 2652435 C1 RU2652435 C1 RU 2652435C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency band
- interference
- affected
- communication systems
- noise
- Prior art date
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 6
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 4
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Security & Cryptography (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Noise Elimination (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиосвязи и может найти применение в телекоммуникационных радиоэлектронных системах с широкополосными сигналами.The invention relates to the field of radio communications and may find application in telecommunication radio-electronic systems with broadband signals.
Стратегия постановщика помех противника базируется на реализации такого распределения помехи по полосе частот F, занимаемой спектром сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ), при котором при фиксированной средней мощности помехи достигается максимум вероятности ошибки. При этом наиболее эффективным признается такое распределение, когда помеха поражает только часть общей полосы частот [Волков Л.Н., Немировский М.С., Шинаков Ю.С. Системы цифровой радиосвязи: базовые методы и характеристики: учеб. пособие. - М.: Эко-Трендз, 2005. С. 229-230]. B этом случае спектральная плотность помехи определяется выражениемThe adversary’s jamming strategy is based on the realization of such an interference distribution over the frequency band F occupied by the spectrum of signals with pseudo-random tuning of the operating frequency (MFC), in which, with a fixed average interference power, the maximum probability of error is achieved. Moreover, such a distribution is recognized as the most effective when the interference affects only part of the total frequency band [Volkov LN, Nemirovsky MS, Shinakov Yu.S. Digital radio communication systems: basic methods and characteristics: textbook. allowance. - M .: Eco-Trends, 2005. S. 229-230]. In this case, the spectral density of the interference is determined by the expression
где - спектральная плотность преднамеренной помехи;Where - spectral density of intentional interference;
J - мощность преднамеренной помехи;J is the power of intentional interference;
ρ - часть всей рабочей полосы частот, пораженная преднамеренной помехой (0≤ρ≤1);ρ - part of the entire working frequency band affected by deliberate interference (0≤ρ≤1);
N0 - спектральная плотность шума.N 0 is the spectral noise density.
Известен способ оценки части полосы частот, пораженной преднамеренной помехой, в системах радиосвязи с ППРЧ и частотной модуляцией [Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты / В.И. Борисов, В.М. Зинчук, А.Е. Лимарев и др. - М.: Радио и связь, 2000. С. 73-74, формула (2.38)]. Способ обеспечивает выявление наихудшей для нас (оптимальной для противника) помехи, при которой вероятность ошибки на бит максимальна. К недостаткам способа следует отнести отсутствие учета внутреннего шума приемной аппаратуры, поскольку его действием просто пренебрегают.A known method of estimating a part of a frequency band affected by deliberate interference in radio communication systems with frequency hopping and frequency modulation [Interference immunity of radio communication systems with expanding the spectrum of signals by pseudorandom tuning of the operating frequency / V.I. Borisov, V.M. Zinchuk, A.E. Limarev et al. - M.: Radio and Communications, 2000. S. 73-74, formula (2.38)]. The method provides the identification of the worst for us (optimal for the enemy) interference, in which the probability of error per bit is maximum. The disadvantages of the method include the lack of consideration of the internal noise of the receiving equipment, since its action is simply neglected.
Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к заявляемому способу является способ оценки части полосы частот, пораженной преднамеренной помехой, при некогерентном приеме сигналов с относительной фазовой модуляцией (ОФМ) и ППРЧ [Биленко А.П., Волков Л.Н. Сравнение помехозащищенности радиолиний с широкополосными сигналами // Радиотехника. - 1986. - №4. - С. 19, формулы (4), (5); Волков Л.Н., Немировский М.С., Шинаков Ю.С. Системы цифровой радиосвязи: базовые методы и характеристики: учеб. пособие. - М: Эко-Трендз, 2005. С. 229-230], который и выбран в качестве прототипа. При этом способе оптимальное значение части поражаемой преднамеренной помехой полосы частот, максимизирующее вероятность ошибки, рассчитывают как отношение спектральной плотности помехи (NП) к энергии принимаемого сигнала (Еб), приходящейся на один битThe closest in technical essence and the set of essential features to the claimed method is a method for estimating a part of a frequency band affected by deliberate interference with incoherent reception of signals with relative phase modulation (OFM) and frequency hopping [Bilenko A.P., Volkov L.N. Comparison of noise immunity of radio links with broadband signals // Radio engineering. - 1986. - No. 4. - S. 19, formulas (4), (5); Volkov L.N., Nemirovsky M.S., Shinakov Yu.S. Digital radio communication systems: basic methods and characteristics: textbook. allowance. - M: Eco-Trends, 2005. S. 229-230], which is selected as a prototype. With this method, the optimal value of the part of the frequency band affected by the intentional interference that maximizes the probability of error is calculated as the ratio of the spectral density of the interference (N P ) to the energy of the received signal (E b ) per bit
а максимальное значение вероятности ошибки на битand the maximum error probability per bit
где е - основание натурального логарифма (е ≈ 2,718).where e is the base of the natural logarithm (e ≈ 2.718).
К недостаткам прототипа, как и ранее рассмотренного способа, следует отнести отсутствие учета внутреннего шума приемной аппаратуры, что приводит к низкой точности определения части поражаемой преднамеренной помехой полосы частот и, как следствие, неверной оценке помехоустойчивости системы.The disadvantages of the prototype, as well as the previously discussed method, include the lack of consideration of the internal noise of the receiving equipment, which leads to low accuracy in determining part of the frequency band affected by deliberate interference and, as a result, an incorrect assessment of the noise immunity of the system.
На каналы систем радиосвязи с расширением спектра возможно одновременное воздействие помехи (шума), имеющей непрерывный характер, и помехи, имеющей прерывистый (импульсный) характер. Для систем радиосвязи с расширением спектра методом ППРЧ импульсный характер имеет помеха в части полосы частот, занимаемой спектром сигналов. Поэтому целью предполагаемого изобретения является определение оптимального значения части поражаемой импульсной помехой полосы частот в условиях ее действия вместе с непрерывной помехой (шумом).The spreading spectrum channels of radio communication systems may be simultaneously affected by noise (noise), which is continuous in nature, and noise, which is intermittent (pulsed) in nature. For radiocommunication systems with spectrum spreading using the frequency hopping technique, the pulsed nature is interfering with respect to the frequency band occupied by the signal spectrum. Therefore, the aim of the proposed invention is to determine the optimal value of the part affected by the impulse noise of the frequency band under the conditions of its operation together with continuous interference (noise).
Известно, что при помехе в виде суммы белого гауссовского шума и преднамеренной помехи, поражающей только часть всей рабочей полосы частот, вероятность ошибки на бит при некогерентном приеме сигналов с относительной фазовой модуляцией описывается выражением [Волков Л.Н., Немировский М.С., Шинаков Ю.С. Системы цифровой радиосвязи: базовые методы и характеристики: учеб. пособие. - М.: Эко-Трендз, 2005. С. 229, формула (7.27)]It is known that with interference in the form of a sum of white Gaussian noise and intentional interference affecting only part of the entire working frequency band, the probability of an error per bit during incoherent reception of signals with relative phase modulation is described by the expression [Volkov L.N., Nemirovsky MS, Shinakov Yu.S. Digital radio communication systems: basic methods and characteristics: textbook. allowance. - M .: Eco-Trends, 2005. S. 229, formula (7.27)]
Для упрощения дальнейших преобразований введем обозначенияTo simplify further transformations, we introduce the notation
с учетом которых выражение (4) принимает видtaking into account which expression (4) takes the form
В соответствии с правилом отыскания экстремума функции (6), учитывающей оба вида помех, найдем от нее частную производную по параметру ρ и приравняем ее нулюIn accordance with the rule for finding the extremum of function (6), which takes into account both types of interference, we find the partial derivative of it with respect to the parameter ρ and equate it to zero
Из выражения (7) следуетFrom the expression (7) follows
или or
что в свою очередь приводит к более удобному для анализа выражениюwhich in turn leads to a more convenient expression for analysis
Будем полагать, что на входящие в (8) значения параметров α0, αп накладываются ограниченияWe assume that the parameters α 0 , α p included in (8) are subject to restrictions
которые по физическому смыслу соответствуют слабой непрерывной и более мощной импульсной помехе, так как , то есть N0≤NП.which in the physical sense correspond to a weak continuous and more powerful impulse noise, since , i.e., N 0 ≤N P.
Тогда нетрудно показать, что даже в самом неблагоприятном случае при граничных значениях параметров α0=10; αп=10 и ρ=1 левая часть выражения (8) будет равнаThen it is easy to show that even in the most unfavorable case, with boundary values of the parameters α 0 = 10; α p = 10 and ρ = 1 the left side of the expression (8) will be equal to
то есть практически не отличается от единицы.that is, it does not practically differ from unity.
С ростом значения α0 и уменьшением значений αп и ρ значение этого выражения становится еще ближе к единице. Следовательно, с высокой степенью точности левую часть выражения (8) можно приравнять единице и оптимальное значение ρ искать из соотношенияWith increasing values of α 0 and decreasing values of α p and ρ, the value of this expression becomes even closer to unity. Therefore, with a high degree of accuracy, the left-hand side of expression (8) can be equated to unity and the optimal value of ρ can be found from the relation
которое приводится к видуwhich is reduced to
После несложных преобразований (10) получаем квадратное уравнениеAfter simple transformations (10), we obtain the quadratic equation
решение которого имеет видwhose solution has the form
Убедимся в работоспособности полученного соотношения (11), подставив в него граничные значения параметров α0=10; αп=10 из ограничений (9)We will verify the operability of the resulting relation (11) by substituting into it the boundary values of the parameters α 0 = 10; α p = 10 from restrictions (9)
Поскольку значение параметра ρ не может быть больше единицы, то из двух корней (11) выберем меньший, то есть ρопт=ρ2=0,127.Since the value of the parameter ρ cannot be greater than unity, we choose the smaller of the two roots (11), that is, ρ opt = ρ 2 = 0.127.
Таким образом, оптимальное значение параметра ρ в условиях действия как импульсной, так и непрерывной помех, при ограничениях (9) должно рассчитываться по формулеThus, the optimal value of the parameter ρ under the conditions of action of both pulsed and continuous interference, with restrictions (9), should be calculated by the formula
где Where
αП≥k(α0) с учетом ограничения 0≤ρ≤1.α P ≥k (α 0 ) subject to the constraint 0≤ρ≤1.
Значения коэффициента k(α0) при различных значениях α0 сведены в таблицу 1The values of the coefficient k (α 0 ) for various values of α 0 are summarized in table 1
В соответствии с последним в (5) обозначением оптимальное значение (2) параметра ρ, рассчитываемое прототипом без учета непрерывной помехи, принимает видIn accordance with the last designation in (5), the optimal value (2) of the parameter ρ calculated by the prototype without taking into account continuous interference takes the form
Сравнение (12) и (14) показывает, чтоA comparison of (12) and (14) shows that
Следовательно, новым по сравнению с прототипом признаком является введение повышающего коэффициента k(α0)≥1, позволяющего учесть влияние непрерывной помехи (шума приемника) на величину поражаемой импульсной помехой полосы частот при их совместном действии.Therefore, a new sign compared to the prototype is the introduction of an increasing coefficient k (α 0 ) ≥1, which allows one to take into account the influence of continuous interference (receiver noise) on the magnitude of the frequency band affected by the impulse noise when they are combined.
Данный признак обладает существенными отличиями, т.к. в известных способах не обнаружен.This symptom has significant differences, because in known methods not detected.
Применение этого признака позволит кроме повышения точности определения поражаемой импульсной помехой части полосы частот повысить точность оценки устойчивости системы радиосвязи к воздействию преднамеренной импульсной помехи на фоне слабой непрерывной помехи (внутреннего шума приемной аппаратуры).The use of this feature will make it possible, in addition to increasing the accuracy of determining part of the frequency band affected by impulse noise, to increase the accuracy of assessing the stability of a radio communication system to the effects of deliberate impulse noise against a background of weak continuous interference (internal noise of the receiving equipment).
Покажем это на конкретном примере при следующих исходных данных: α0=10; αп=5.We show this with a specific example with the following initial data: α 0 = 10; α p = 5.
Подставив эти значения в (14), (15), получимSubstituting these values in (14), (15), we obtain
Следовательно, в заданных условиях рассчитываемое прототипом значение части поражаемой импульсной помехой полосы частот на меньше, чем при заявляемом способе, то есть относительная погрешность ее оценки прототипом составляет Therefore, in the given conditions, the prototype value of the part of the frequency band affected by the impulse noise calculated by the prototype on less than with the claimed method, that is, the relative error of its evaluation by the prototype is
Одним из показателей оценки устойчивости системы связи к воздействию помех является вероятность ошибки на бит Рош б, которая для прототипа составляетOne of the indicators for assessing the stability of a communication system to interference is the probability of an error per bit R osh b , which for the prototype is
Зная величину , по формуле (6) рассчитаем максимальное значение вероятности ошибки при предлагаемом способеKnowing the value , by the formula (6) we calculate the maximum value of the probability of error with the proposed method
Следовательно, в заданных условиях оцениваемое прототипом значение вероятности ошибки наTherefore, under the given conditions, the value of the probability of error estimated by the prototype on
меньше, чем при заявляемом способе, то есть относительная погрешность оценки помехоустойчивости системы радиосвязи прототипом составляетless than with the claimed method, that is, the relative error in evaluating the noise immunity of the radio communication system of the prototype is
Реализация предлагаемого способа возможна как с помощью средств вычислительной техники, так и с помощью устройства, структурная схема которого приведена на фиг. 1. В состав устройства входят такие элементы, как три делителя 2, четыре умножителя 3, три вычитателя 4, сумматор 5, вычислитель квадратного корня 6. Указанные элементы (блоки) известны и приводятся в соответствующей литературе [Горошков Б.И. Элементы радиоэлектронных устройств: Справочник. - М.: Радио и связь, 1988; Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. - СПб: БХВ-Петербург, 2005; Цифровые устройства на интегральных микросхемах. - 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1991 - (Массовая радиобиблиотека. Вып. 1159); Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы. Справочник/ под. ред. С.В. Якубовского. М.: Радио и связь, 1989].Implementation of the proposed method is possible both with the help of computer technology and with a device whose structural diagram is shown in FIG. 1. The device includes such elements as three
Устройство реализует соотношения (12)-(15) и работает следующим образом.The device implements relations (12) - (15) and works as follows.
Информация об энергии принимаемого сигнала Eб с третьего выхода блока задания исходных данных 1 поступает на вход делимого второго делителя 2 и вход множимого второго умножителя 3, на вход множителя которого со второго выхода блока задания исходных данных 1 поступает информация о полосе частот F, занимаемой спектром принимаемого сигнала. Результат перемножения Eб⋅F с выхода второго умножителя 3 поступает на вход делителя первого делителя 2, на вход делимого которого с первого выхода блока задания исходных данных 1 поступает информация о мощности помехи J, а результат деления с его выхода поступает на вход множимого первого умножителя 3. Информация о спектральной плотности шума N0 с четвертого выхода блока задания исходных данных 1 поступает на вход делителя второго делителя 2, с выхода которого результат деления поступает на вход множимого третьего умножителя 3 и на вход делимого третьего делителя 2. Константа, равная 1, с пятого выхода блока задания исходных данных 1 поступает на входы вычитаемого первого и второго вычитателей 4, а также на оба входа сумматора 5, с выхода которого константа 2 подается на вход делителя третьего делителя 2, с выхода которого результат деления поступает на вход уменьшаемого первого вычитателя 4. Результат вычитания с выхода первого вычитателя 4 подается на вход уменьшаемого третьего вычитателя 4, а также на оба входа четвертого умножителя 3, с выхода которого результат умножения поступает на вход уменьшаемого второго вычитателя 4. С его выхода результат вычитания подается на вход вычислителя квадратного корня 6, с выхода которого значениепоступает на вход вычитаемого третьего вычитателя 4, с выхода которого результат вычитания подается на вход множителя третьего умножителя 3. С его выхода результат перемножения, представляющий собой значение повышающего коэффициента k(α0) (см. формулу (13)), подается на вход множителя первого умножителя 3, на выходе которого и формируется значение (см. формулы (12), (15)) искомой величины Information about the energy of the received signal E b from the third output of the
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017112656A RU2652435C1 (en) | 2017-04-12 | 2017-04-12 | Method of determination of optimal part of frequency band affected by intentional interference in communication systems with broadband signals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017112656A RU2652435C1 (en) | 2017-04-12 | 2017-04-12 | Method of determination of optimal part of frequency band affected by intentional interference in communication systems with broadband signals |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2652435C1 true RU2652435C1 (en) | 2018-04-26 |
Family
ID=62045586
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017112656A RU2652435C1 (en) | 2017-04-12 | 2017-04-12 | Method of determination of optimal part of frequency band affected by intentional interference in communication systems with broadband signals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2652435C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6785347B1 (en) * | 1999-04-22 | 2004-08-31 | 3Com Corporation | Nonlinear-least squares based method and apparatus for FSK signal decoding |
WO2005091865A2 (en) * | 2004-03-03 | 2005-10-06 | Powerwave Technologies, Inc. | Digital predistortion system and method for high efficiency trasmitters |
RU2425444C1 (en) * | 2009-11-23 | 2011-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ставропольский государственный университет | Adaptive radio line of digital information transfer |
-
2017
- 2017-04-12 RU RU2017112656A patent/RU2652435C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6785347B1 (en) * | 1999-04-22 | 2004-08-31 | 3Com Corporation | Nonlinear-least squares based method and apparatus for FSK signal decoding |
WO2005091865A2 (en) * | 2004-03-03 | 2005-10-06 | Powerwave Technologies, Inc. | Digital predistortion system and method for high efficiency trasmitters |
RU2425444C1 (en) * | 2009-11-23 | 2011-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ставропольский государственный университет | Adaptive radio line of digital information transfer |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
БИЛЕНКО А.П. и др. Сравнение помехозащищенности радиолиний с широкополосными сигналами. Радиотехника 1986, N 4, с. 19, (4), (5). * |
БИЛЕНКО А.П. и др. Сравнение помехозащищенности радиолиний с широкополосными сигналами. Радиотехника 1986, N 4, с. 19, (4), (5). ВОЛКОВ Л.Н. и др. Системы цифровой радиосвязи: базовые методы и характеристики. Учеб. пособие. Москва, Эко-Трендз, 2005, с. 229-230. * |
ВОЛКОВ Л.Н. и др. Системы цифровой радиосвязи: базовые методы и характеристики. Учеб. пособие. Москва, Эко-Трендз, 2005, с. 229-230. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101372985B1 (en) | Chaotic spreading codes and their generation | |
Kaddoum et al. | Theoretical performance for asynchronous multi-user chaos-based communication systems on fading channels | |
CN109154873B (en) | Touch detection method and system | |
CN103634026A (en) | Digital zero intermediate frequency self-adaptation wave trapping method based on FPGA (filed programmable gate array) | |
Yan et al. | Prediction of the HF ionospheric channel stability based on the modified ITS model | |
CN105572150A (en) | Dual-channel grain moisture measuring method and device based on spread spectrum | |
Bek et al. | Mathematical analyses of pulse interference signal on post‐correlation carrier‐to‐noise ratio for the global positioning system receivers | |
CN113671450A (en) | Chaos coding-based detection and interference integrated waveform design method and device | |
Esmaeili Najafabadi et al. | Chebyshev chaotic polynomials for MIMO radar waveform generation | |
RU2652435C1 (en) | Method of determination of optimal part of frequency band affected by intentional interference in communication systems with broadband signals | |
CN105812300B (en) | Eliminate the long code DSSS blind symbol estimation method of information code jump | |
RU2669507C1 (en) | Method of determination of optimal part of frequency band affected by intentional interference in communication systems with broadband signals | |
RU2653288C1 (en) | Method of determining the optimum values of the stability indices of a communication system with broadband signals to the simultaneous impact of continuous and pulse interference | |
CN105245247A (en) | Adaptive threshold controller and control method, direct sequence spread spectrum signal detection method and circuit | |
Lobov et al. | A narrow-band interference compensation device based on a digital filter bank for broadband low-energy HF radio lines | |
US20230345250A1 (en) | Uwb receiver and method of operation | |
RU2683187C1 (en) | Method of determination of optimal part of frequency band affected by intentional interference in communication systems with broadband signals | |
Melnychuk et al. | Optimization of entropy estimation computing algorithm for random signals in digital communication devices | |
Sheng et al. | An improved power spectrum reprocessing method for DS-SS signal on spreading code period estimation | |
RU2504798C1 (en) | Method for spectral processing of auxiliary signals | |
Arjun et al. | Performance Analysis of Wavelet based Spectrum Sensing and Conventional Spectrum Sensing in Fading Environment for Cognitive Radios | |
Wang et al. | Performance comparison of code discriminators in the presence of CW interference | |
Singh et al. | Lower bounds of correlation measure for time hopping codes in UWB communication systems | |
Khader | Enhanced performance of fh detection system using adaptive threshold level | |
KR100947432B1 (en) | Method of analysis for the efficiency of css system using overlap method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190413 |