Способ передачи информации шумоподобными сигналами в системе опознавания "свой-чужой"

Авторы патента:

Бельтов Андрей Георгиевич (RU)

Попов Алексей Романович (RU)

Жуков Игорь Юрьевич (RU)

Левицкий Николай Евтеевич (RU)

H04B7/216 - в системах с кодовым разделением каналов или с использованием сигналов с расширенным спектром (способы расширения спектра вообще H04B 1/69)

Владельцы патента RU 2532085:

Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт экономики, информатики и систем управления" (RU)

Изобретение относится к области радиотехники и может найти применение в системах опознавания «свой-чужой», использующих в качестве запросных и ответных сигналов шумоподобные, излучаемые на радиочастоте. Сигнал на радиочастоте формируется в результате фазовой манипуляции сигнала несущей частоты псевдослучайными последовательностями. Достигаемый технический результат - повышение скрытности передачи информации, упрощение реализации устройства. Согласно способу, для формирования шумоподобного сигнала опознавания используется одна синхронизирующая псевдослучайная последовательность и множество маскирующих псевдослучайных последовательностей. Для формирования сигнала опознавания, маскирующие псевдослучайные последовательности выбираются случайным образом из множества взаимно ортогональных или квазиортогональных псевдослучайных последовательностей с использованием датчика случайных чисел с равномерным распределением. Используемые для формирования сигнала, маскирующие псевдослучайные последовательности выбираются из множества псевдослучайных последовательностей, которые ортогональны или квазиортогональны к синхронизирующей псевдослучайной последовательности. Цифровые данные, полученные от источника информации, при формировании сигнала преобразуются в длину маскирующих псевдослучайных последовательностей, содержащихся в сигнале опознавания, а при приеме сигнала длина каждой маскирующей псевдослучайной последовательности преобразуется в цифровые данные, принятые от источника информации. 2 ил.

В настоящее время у нас в стране и за рубежом большое внимание уделяется разработке высокоэффективных средств опознавания наземных, воздушных и надводных объектов. Опознавание производится с использованием запросных и ответных сигналов.

Основное направление развития средств опознавания направлено на повышение достоверности опознавания своих и чужих объектов, уменьшение времени опознавания объектов и уменьшение вероятности распознавания структуры запросных и ответных сигналов противником.

Сигналы, используемые в системе для передачи информации и кода опознавания, должны обладать высокой помехоустойчивостью, обеспечивать скрытность структуры и передаваемой информации, а также обеспечивать достаточно высокую скорость передачи информации. Если скорость передачи информации будет низкая, запросные и ответные сигнала будут иметь большую длительность и их проще будет обнаружить противнику средствами радиотехнической разведки.

Перечисленным требованиям лучше всего удовлетворяют шумоподобные сигналы, полученные в результате фазовой манипуляции сигнала несущей частоты псевдослучайными последовательностями (ПСП).

Известны способы передачи информации шумоподобными сигналами, реализуемые в следующих патентах:

Патент №2085046, «Система для передачи дискретной информации», патентообладатель акционерное общество ′′БСД/СИЛИКОН′′, 1997.07.20. Патент №2219660 «Линия радиосвязи», патентообладатель ФГУП ВНИИС, авторы Заплетин Ю.В. и др.;

а также в научно-технической литературе:

Книга «Шумоподобные сигналы в системах передачи информации» под редакцией В.Б. Пестрякова. М.: Сов. Радио, 1973.

Книга «Широкополосные системы» автора Диксона Р.К., Москва, «Связь», 1979 г., с.207-209.

В данных системах связи каждый бит передаваемой информации кодируется прямой или инверсной псевдослучайной последовательностью. Полученной псевдослучайной последовательностью манипулируют фазу сигнала несущей частоты. На приемной стороне, перед началом работы, производят поиск и синхронизацию. Включают системы слежения задержки и фазовой автоподстройки несущей частоты. С выхода фазового детектора снимают последовательность импульсов принятой информации. Недостатком данных способов является низкая скорость передачи информации. Значительно увеличить скорость передачи информации шумоподобными сигналами можно, используя способ многопозиционного кодирования. Способ многопозиционного кодирования описан в книге Петрович Н.Т., Размахнин М.К. Системы связи с шумоподобными сигналами. Москва, Советское радио, 1969 на стр.89. При данном методе передачи информации используется ансамбль ортогональных между собой псевдослучайных последовательностей {ПСП₁, ПСП₂, …, ПСП_N}. Каждой псевдослучайной последовательности ставится взаимно однозначно один определенный символ алфавита из множества {m₁, m₂, …, m_N}. На приемной стороне производится вычисление функции взаимной корреляции принятого сигнала со всем ансамблем псевдослучайных последовательностей {ПСП₁, ПСП₂, …, ПСП_Nорт}. Для каждой псевдослучайной последовательностей находится максимум модуля функции, корреляции. По последовательности, для которой максимум функции взаимной корреляции является наибольшим, определяется переданный символ алфавита. Недостатком данного способа передачи информации является сложность реализации, так как в приемнике необходимо вычислять функцию корреляции для всего ансамбля псевдослучайных последовательностей, количество которых совпадает с объемом алфавита.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к заявляемому способу передачи информации шумоподобными сигналами в системе опознавания «свой-чужой» является способ передачи информации, описанный в патенте №2286017 «Способ передачи информации в системе связи с шумоподобными сигналами», патентообладатели Николаев Р.П., Попов А.Р., авторы Николаев Р.П., Попов А.Р., 27.04.2006. В данном способе передачи информации цифровые данные, полученные от источника информации на временном отрезке [(n-1)Т, nТ], преобразуют в циклический сдвиг псевдослучайной последовательности на участке [nТ, (n+1)Т] относительно псевдослучайной последовательности на временном отрезке [(n-1)Т, nТ] (где Т - временной интервал, равный периоду ПСП, n=0, 1, 2, …). При циклических сдвигах псевдослучайной последовательности с базой В получаются взаимно ортогональные последовательности. Данные последовательности можно использовать для кодирования символов многопозиционного алфавита. Максимальное количество символов многопозиционного алфавита равно базе сигнала В. Полученной псевдослучайной последовательностью манипулируют по фазе сигнал несущей частоты. В приемном устройстве сигнал усиливается и преобразуется по частоте. Затем вычисляется функция взаимной корреляции принятого сигнала с псевдослучайной последовательностью, сформированной в приемнике. После сравнения максимума функции корреляции с установленным порогом принимается решение об обнаружении сигнала, и в приемном устройстве включаются системы фазовой автоподстройки по несущей и тактовой частоте. В режиме выделения информации через каждый интервал времени, равный периоду псевдослучайной последовательности (Т), вычисляется функция взаимной корреляции R(n) (где n=0, 1, 2, …) входного сигнала с псевдослучайной последовательностью приемника. Для вычисления функции взаимной корреляции в режиме реального времени можно использовать алгоритм быстрой свертки, например, описанный в книге «Теория и применение цифровой обработки сигналов», авторов Л. Рабинер, Б. Гоулд, Москва, «Мир», 1978 г., стр.687-693. После вычисления функций взаимной корреляции R(n) на каждом временном отрезке [nТ, (n+1)Т] находится положение абсолютного максимума М_n. Смещение абсолютного максимума функций корреляции на отрезке [nТ, (n+1)Т] по отношению к максимуму на отрезке [(n-1)Т, nТ], преобразуют в цифровые данные принятой информации, по формуле

где N - количество элементов в периоде псевдослучайной последовательности.

D_n - цифровые данные.

Недостатком рассмотренного способа передачи информации является сложность реализации системы опознавания, использующей запросные и ответные шумоподобные сигналы малой длительности, которые обеспечивают скрытность передачи информации. Обнаружение коротких запросных и ответных шумоподобных сигналов, момент излучения которых неизвестен, наиболее просто реализовать, используя согласованный фильтр, описанный, например, в научно-техническом журнале «Электроника НТБ», выпуск 2/2008, «СБИС для цифрового согласованного фильтра», авторы И. Корнеев, А. Гришин. Для настройки цифрового согласованного фильтра (ЦСФ) на входную псевдослучайную последовательность необходимо записать зеркальное отображение данной последовательности в ЦСФ. При передаче цифровых данных псевдослучайная последовательность циклически сдвигается. После циклического сдвига цифровой фильтр не будет согласован с последовательностью.

Целью заявляемого способа передачи информации шумоподобными сигналами в системе опознавания «свой - чужой» является повышение скрытности передачи информации, упрощение реализации радиоприемного устройства, которое для обнаружения сигналов малой длительности и выделения из сигнала информации использует цифровой согласованный фильтр и пороговое устройство.

Поставленная цель достигается за счет того, что в заявляемом способе передачи информации шумоподобными сигналами в системе опознавания «свой-чужой» из сигнала тактовой частоты формируют синхронизирующую (СП) псевдослучайную последовательность и несколько маскирующих псевдослучайных последовательностей (МП₁, МП₂, …,МП_m). Псевдослучайные последовательности (МП₁, МП₂, …,МП_m) выбирают из множества псевдослучайных последовательностей, которые ортогональны или квазиортогональны к синхронизирующей последовательности СП. Для выбора номеров маскирующих последовательностей сигнала используют датчик случайных чисел. На фиг.1 показана структура сигнала. Сигнал состоит из последовательно чередующихся синхронизирующих СП и маскирующих МП_k последовательностей. Первая и последняя последовательности всегда СП. Цифровые данные, которые необходимо передать по каналу связи от источника информации, преобразуют в количество элементов или длину маскирующих последовательностей (МП₁, МП₂, …,МП_m). Количество бит информации, которое содержит один запросный или ответный сигнал, определяется формулой

I_s=m·log₂N (бит) (1),

где m - количество маскирующих последовательностей в сигнале; N - максимальная длина маскирующей последовательности.

Сформированной псевдослучайной последовательностью для запросного или ответного сигнала манипулируют фазу сигнала несущей частоты.

На приемной стороне сигнал усиливают и переносят на нулевую частоту. После аналого-цифрового преобразования производят согласованную фильтрацию сигнала. Цифровой согласованный фильтр настраивается на синхронизирующую псевдослучайную последовательность. При прохождении сигнала (фиг.1) через согласованный фильтр, на выходе согласованного фильтра формируется комплексная функция корреляции. Вычисляют огибающую комплексной функции корреляции, и сравнивается ее с установленным порогом. На выходе порогового устройства будут формироваться короткие импульсы (фиг.2), только после прохождения синхронизирующей последовательности, на которую настроен согласованный фильтр. Маскирующие последовательности ортогональны (квазиортогональны) к синхронизирующей последовательности, поэтому при прохождении участков сигнала, содержащих маскирующие последовательности, порог превышен не будет. По временным промежуткам между импульсами на выходе порогового устройства определяют цифровые данные принятой информации. Цифровые данные принятой информации можно определить, используя счетчик, который работает с тактовой частотой маскирующей последовательности. Первым импульсом на выходе порогового устройства включается счетчик тактовых импульсов. По переднему фронту импульсов на выходе порогового устройства, записывают показания счетчика в регистры. Цифровые данные принятой информации между двумя синхроимпульсами можно определить по формуле

D_n=d_n+1-d_n-N, (2)

где d_n+1, d_n - цифровые данные, записанные в регистры; N- количество элементов в синхронизирующей последовательности.

В системе опознавания для формирования запросного и ответного сигналов выбираются различные взаимно ортогональные псевдослучайные синхронизирующие последовательности. Через установленные промежутки времени в запросных и ответных сигналах на всех своих объектах одновременно изменяют номера синхронизирующих последовательностей. Временные промежутки смены псевдослучайных синхронизирующих последовательностей, в запросном и ответном сигналах, определяют по количеству различных квазиортогональных псевдослучайных последовательностей, которые можно использовать в качестве синхронизирующей последовательности.

Заявляемый способ передачи информации шумоподобными сигналами в системе опознавания «свой-чужой», позволяет увеличить скрытность передачи информации и упростить реализацию устройства, за счет следующих технологических операций:

- структуру всех маскирующих псевдослучайных последовательностей в сигнале изменяют случайным образом с использованием датчика случайных чисел;

- синхронизирующую последовательность изменяет на всех объектах, одновременно через выбранные промежутки времени;

- позволяет упростить реализацию устройства для работы с запросными и ответными сигналами малой длительности, так как для обнаружения и выделения информации можно использовать выходной сигнала согласованного фильтра и операцию сравнения с порогом.

Способ передачи информации шумоподобными сигналами, в котором на передающей стороне шумоподобные сигналы сформированы включающими последовательно чередующиеся синхронизирующие и маскирующие случайные последовательности, длительность маскирующих последовательностей варьируется в зависимости от цифровых данных, поступающих от источника информации, а на приемной стороне посредством цифрового согласованного фильтра, настроенного на синхронизирующую псевдослучайную последовательность, формируют комплексную функцию корреляции, а цифровые данные принятой информации определяют по временным промежуткам между максимумами модулей комплексной функции корреляции.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах беспроводной связи. Технический результат состоит в повышении качества частотных характеристик каналов связи.

Способ и устройство для макроразнесения нисходящей линии связи в сетях сотовой связи // 2503148

Изобретение относится к системам связи. Описанное здесь изобретение обеспечивает форму макроразнесения нисходящей линии связи в сетях сотовой связи с коммутацией пакетов.

Передача данных с пространственным кодированием с расширением спектра в системе связи mimo // 2503129

Изобретение относится к системам беспроводной связи, использующим передачу и прием данных в системе связи с многими входами и многими выходами. Для передачи данных с пространственным кодированием с расширением спектра передающий объект (1) кодирует и модулирует каждый пакет данных для получения соответствующего блока символов данных, (2) мультиплексирует блок символов данных на Ns потоков символов данных для передачи по Ns передающим каналам MIMO-канала, (3) пространственно кодирует с расширением спектра Ns потоков символов данных с помощью матриц управления, и (4) пространственно обрабатывает Ns потоков закодированных с расширением спектра символов для полной CSI передачи по Ns собственным модам или частичной CSI передачи по Ns пространственным каналам MIMO-канала.

Способ и устройство для формирования частотно-временных шаблонов для опорного сигнала в ofdm-системе беспроводной связи // 2496235

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах беспроводной связи. Технический результат состоит в повышении точности определения местоположения мобильного пользователя системы связи.

Способ передачи информации в системах с кодовым разделением каналов и устройство для его осуществления // 2475961

Изобретение относится к области радиосвязи, а именно к передаче сообщений по радиоканалам с использованием широкополосных шумоподобных сигналов с кодовым разделением абонентов, а также в высокоскоростных системах передачи конфиденциальной информации.

Способ и устройство для макроразнесения нисходящей линии связи в сетях сотовой связи // 2456745

Изобретение относится к системам связи. .

Способ и устройство для передачи сигналов управления в восходящей линии // 2454803

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в мобильных системах связи. .

Система радиосвязи с множественным доступом // 2450452

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано в системах радиосвязи, использующих шумоподобные сигналы, в том числе в системах с множественным доступом.

Способ передачи информации на основе хаотически формируемых ансамблей дискретных многоуровневых ортогональных сигналов // 2428795

Изобретение относится к области передачи информации и может быть использовано при передаче сообщений в широкополосных системах радиосвязи с кодовым разделением каналов.

Способ и устройство для высокоскоростной передачи пакетных данных и передачи данных с малой задержкой // 2422998

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системе беспроводной связи. .

Способ и система позиционирования мобильного терминала внутри зданий на основе глонасс-подобного сигнала // 2533202

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах мобильной связи. Технический результат состоит в повышении точности и надежности позиционирования внутри зданий, допускающего размещение внутри помещений большого количества позиционирующих передающих устройств, не требующего серьезных изменений спутниковых навигационных приемников или иных компонентов, содержащихся в мобильных устройствах, таких как, например, смартфон, а также в недопущении помех существующим навигационным приемникам. Для этого используют стационарные маяки, состоящие из нескольких передатчиков и одного приемника, служащего для синхронизации передатчиков. Содержащиеся в маяке передатчики и приемник синхронизируются единым тактовым генератором, а их положение фиксируется при помощи радиопрозрачного корпуса маяка. В качестве навигационных шумоподобных сигналов используют ГЛОНАСС-подобный сигнал, начало М-последовательности которого для разных сигналов, передаваемых на одной и той же несущей частоте, сдвигают по задержке на разную величину. Перед расчетом позиции в память мобильного терминала загружают информацию об ожидаемом сдвиге М-последовательности и другую информацию. В мобильном терминале сопровождают сигналы передатчиков, определяют углы излучения сигналов, передаваемых передатчиками, настроенными на одну и ту же несущую частоту, а также псевдодальности до всех передатчиков, и рассчитывают позицию. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

Генератор комбинированных сигналов баркера // 2538279

Изобретение относится к системам с кодовым разделением каналов или с использованием сигналов с расширенным спектром. Технический результат - получение новых более сложных, нежели сигналы Баркера, сигналов, обладающих значительно большей помехоустойчивостью. Генератор сигналов Баркера-Волынской содержит два формирователя одиннадцатиэлементного сигнала Баркера, первый и второй формирователи трехэлементного сигнала Баркера, первый и второй формирователи семиэлементного сигнала Баркера, тактовый генератор, делитель частоты на три, делитель частоты на семь, делитель частоты на одиннадцать, сумматор по модулю два, инвертор, первый переключатель, второй двухсекционный переключатель и третий переключатель. 3 ил.

Обнаружитель комбинированных сигналов баркера // 2538280

Изобретение относится к системам с кодовым разделением каналов или с использованием сигналов с расширенным спектром. Технический результат - обнаружение сигналов более сложных и помехоустойчивых, нежели сигналы Баркера. Обнаружитель комбинированных сигналов содержит один стодвадцатиразрядный регистр сдвига PC, девять сумматоров: СМ121, СМ77/1, СМ77/2, СМ49, СМ33/1, СМ33/2, СМ21/1, СМ21/2, СМ9 с количеством входов соответственно: сто двадцать один, семьдесят семь, семьдесят семь, сорок девять, тридцать три, тридцать три, двадцать один, двадцать один, девять, компаратор КП с резисторами R0, R, R1, R2, R3, R4, R5, потенциометр R6, двухсекционный переключатель П на девять позиций, причем выход каждого разряда, начиная с первого, регистра сдвига PC соединен с соответствующим входом сумматоров, выходы которых соединены с входными клеммами первой секции двухсекционного переключателя П, при этом каждый сумматор содержит операционный усилитель ОУ, инвертирующий вход которого соединен с его выходом, а также с соответствующими выходами регистра сдвига PC через резисторы R непосредственно либо через включенные последовательно с резисторами аналоговые инверторы. 2 ил.

Системы и способы координации передач в распределенных беспроводных системах посредством кластеризации пользователей // 2543092

Изобретение относится к распределенным беспроводным системам связи и раскрывает координацию передач в распределенных беспроводных системах посредством кластеризации пользователей, в частности способ, который содержит этапы: измеряют качество линии связи между целевым пользователем и множеством распределенных антенн с распределенным входом и распределенным выходом (DIDO) базовых приемопередающих станций (BTS); используют результаты измерения качества линии связи для определения кластера пользователей; измеряют информацию о состоянии канала (CSI) между каждым пользователем и каждой антенной DIDO в пределах определенного кластера пользователей; и выполняют предварительное кодирование передач данных между каждой антенной DIDO и каждым пользователем в кластере пользователей на основе измеренной CSI. 24 з.п. ф-лы, 48 ил.

Способ и устройство для формирования частотно-временных шаблонов для опорного сигнала в ofdm-системе беспроводной связи // 2553575

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах мобильной связи. Технический результат состоит в повышении качества передачи информации. Для этого способ беспроводной связи включает в себя формирование первого частотно-временного шаблона опорных сигналов в первой базовой станции. Первый частотно-временной шаблон опорных сигналов включает в себя модифицированную версию родительского частотно-временного шаблона фиксированного размера. Способ дополнительно включает в себя передачу первого опорного сигнала с использованием первого частотно-временного шаблона опорных сигналов. 4 н. и 24 з.п. ф-лы, 14 ил.

Способ интегрированной адаптивной навигации мобильных абонентов и устройство его реализации // 2581747

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для обеспечения коммуникации мобильных абонентов и определения их местоположения. Технический результат состоит в том, что изобретение позволяет при плохой видимости спутников назначать ретрансляторы из навигационно-связных терминалов мобильных абонентов, которые могут стать источником локального навигационного поля. Для этого при отсутствии возможности у ретранслятора определять свои навигационные координаты, функции ретранслятора присваивают тому навигационно-связному терминалу мобильного абонента, который определяет свои навигационные координаты непосредственно по глобальной системе спутниковой навигации ГЛОНАСС (GPS) или по местным ориентирам путем ручного ввода координат. В устройстве каждый навигационно-связной терминал и ретранслятор содержат модуль управления, модуль ручного ввода координат, навигационный модуль, антенный вход которого соединен с антенной глобальной навигационной спутниковой системы, и последовательно соединенные переговорно-вызывной модуль, управляющий вычислитель и трансивер, антенный вход которого соединен с подключенной к нему мобильной антенной, выход модуля ручного ввода координат, входы-выходы модуля управления и навигационного модуля подключены, соответственно, к управляющему входу, управляющему и навигационному выходам-входам управляющего вычислителя, информационный вход-выход которого является входом-выходом шлюза. 2 н.п. ф-лы, 1ил.

Система радиосвязи с подвижными объектами // 2643182

Изобретение относится к радиосистемам обмена данными и может быть использовано при проведении тестирования радиолиний связи и контроле информационного обмена между подвижными объектами и наземными (надводными) комплексами (НК). Технический результат состоит в повышении помехозащищенности передачи информации за счет одновременной работы радиостанций в системе на двух частотах, увеличении объема информации, получаемой наземным комплексом, передаваемой с него на ПО и обрабатываемой на АРМ наземного комплекса, повышении надежности связи за счет непрерывного автоматического контроля информации в узлах бортовой аппаратуры связи и наличия возможности обхода неисправного узла. Для этого в систему введены на каждом подвижном объекте два бортовых коммутатора, два бортовых распределителя сигналов, вторая бортовая аппаратура передачи данных, вторая бортовая радиостанция, вторая бортовая антенна и соответствующие связи.1 ил., 1 табл.

Способ обработки и приемник сообщений циркулярных односторонних сетей передачи данных с повторениями // 2643441

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в приемниках циркуляционных односторонних сетей передачи данных с повторениями. Техническим результатом изобретения является повышение оперативности доведения сообщений в каналах связи циркулярных односторонних сетей передачи данных с повторениями, а также схемотехническое упрощение приемника сообщений, который достигается за счет того, что приемник содержит последовательно соединенные демодулятор, декодер и интерфейс представления данных, при этом декодер имеет дополнительный информационный выход, который связан с блоком накопления сообщений, который последовательно связан с блоком формирования векторов, блоком мажоритарных проверок и блоком формирования логических сообщений, при этом выход блока формирования логических сообщений связан со вторым информационным входом декодера, управляющий выход которого соединен с управляющим входом блока формирования векторов, а управляющий выход блока формирования векторов соединен с управляющим входом блока формирования логических сообщений. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил.