Способ формирования помехоустойчивых сигналов



Способ формирования помехоустойчивых сигналов
Способ формирования помехоустойчивых сигналов

 


Владельцы патента RU 2613923:

федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для формирования помехоустойчивых сигналов. Технический результат - повышение помехоустойчивости радиосигнала в системах связи путем увеличения ширины полосы, занимаемой им частот. Способ формирования помехоустойчивых сигналов основан на формировании широкополосного сигнала, для которого используют расширение спектра методом псевдослучайной последовательности, которую модулируют вейвлет-функциями, при этом модуляция логических элементов «1» и «0» псевдослучайной последовательности осуществляется соответствующими вейвлет-функциями, отличающимися друг от друга порядком производной от функции Гаусса. 8 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для повышения помехоустойчивости радиосигналов (PC) в системах связи.

Известен способ формирования шумоподобных радиоимпульсов для передачи бинарных символов информации сложными сигналами [патент RU 2231924 C1 от 27.06.2004]. Изобретение относится к системам передачи информации и включает минимальную кодочастотную модуляцию несущей частоты путем суммирования модулированных по амплитуде и фазе колебания квадратурных каналов, модулирующие кодовые последовательности которых получают перекодировкой кодовой последовательности шумоподобных радиоимпульса, стробирование полученной суммы видеоимпульсом, равным длительности кодовой последовательности, формирование противоположного сигнала инверсией кода модулирующей кодовой последовательности одного из квадратурных каналов.

Недостатком данного способа является сложность его реализации, связанная с необходимостью формирования квадратурных каналов. Кроме того, в указанном способе применяется энергетически неоптимальная сигнально-кодовая конструкция, включающая амплитудно-фазовую модуляцию, что снижает эффект повышения помехоустойчивости.

Известен способ формирования и обработки сложного сигнала в помехозащищенных радиосистемах [патент RU 2205496 C1 от 27.05.2003]. Заявленное изобретение относится к области радиотехники и включает фазовую манипуляцию несущего колебания ПСП и сигналом информации, на приемной стороне - снятие ПСП с последующей демодуляцией в схеме Костаса, причем в качестве несущего колебания используется модифицированный полосовой шум.

Недостаток способа в том, что повышение скрытности передаваемого PC достигается за счет снижения помехоустойчивости приемника радиолинии.

Известен способ с повышенной помехозащищенностью и высокой скоростью передачи информации [патент RU 2334361 С2 от 15.05.2006].

Недостатком данного способа является сложность синхронизации, поскольку реализуемый в нем сигнал является сверхширокополосным импульсным сигналом. А в сверхширокополосных системах расширение спектра происходит за счет уменьшения длительности импульса вплоть до нескольких пикосекунд.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к заявленному является способ формирования помехоустойчивых сигналов [патент RU 2412551 C2 от 20.02.2011]. В способе-аналоге предварительно формируют биортогональные вейвлет-функции, затем задают числовую ПСП, которую модулируют двоичной фазовой манипуляцией, при этом "0" и "1" модулируют противоположными биортогональными вейвлет-функциями.

Недостатком наиболее близкого аналога является относительно низкая помехоустойчивость, связанная с недостаточным увеличением ширины полосы PC, модулированного биортогональной вейвлет-функцией, по сравнению с шириной полосы PC, модулированного двоичной фазовой манипуляцией.

Целью заявленного технического решения является разработка способа формирования помехоустойчивых PC, обеспечивающего повышение помехоустойчивости радиосигнала в системах связи путем увеличения ширины полосы, занимаемой им частот.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе формирования помехоустойчивых сигналов, основанном на формировании широкополосного сигнала, для которого используют расширение спектра методом ПСП, которую модулируют вейвлет-функциями, причем вейвлет-функции, которыми модулируют ПСП, представляют собой производные различных порядков от функции Гаусса.

Благодаря новой совокупности существенных признаков в заявленном способе обеспечивается повышение помехоустойчивости сигналов за счет использования при модулировании ПСП вейвлет-функций различных порядков от функции Гаусса.

Кроме того, заявляемый способ позволяет добиться существенного увеличения ширины полосы модулированного сигнала за счет использования при модулировании ПСП вейвлет-функций различных порядков от функции Гаусса. Заявляемый способ модуляции позволяет также увеличить помехоустойчивость сигнала пропорционально увеличению ширины полосы, поскольку увеличивается база сигнала.

База сигнала - это произведение эффективного значения длительности сигнала и эффективного значения ширины его спектра [см. С.И. Баскаков. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: «Высшая школа», 2-е изд., 1988, 446 с.].

Заявленный способ поясняется чертежами, на которых показаны:

на фиг. 1 - числовая бинарная ПСП 1010010100, сформированная с помощью генератора случайных чисел;

на фиг. 2 - временное представление сигнала, построенного на основе функции первой производной от функции Гаусса;

на фиг. 3 - временное представление сигнала, построенного на основе функции восьмой производной от функции Гаусса;

на фиг. 4 - спектральное представление сигналов (модули), сформированных на основе первой и восьмой производных от функции Гаусса;

на фиг. 5 - временное представление сигнала, сформированного путем модулирования числовой бинарной ПСП, представленной на фиг. 1, сигналами на основе первой и восьмой производных от функции Гаусса;

на фиг. 6 - временное представление сигнала, сформированного на основе сигналов биортогональной вейвлет-функции и ее противоположной копии;

на фиг. 7 - спектр сигнала (модуль), сформированного путем модулирования числовой бинарной ПСП, представленной на фиг. 1, сигналами на основе первой и восьмой производных от функции Гаусса;

на фиг. 8 - спектр сигнала (модуль), сформированного путем модулирования числовой бинарной ПСП, представленной на фиг. 1, сигналами на основе биортогональной вейвлет-функции и ее противоположной копии.

Реализация заявленного способа объясняется следующим образом.

п. 1. Предварительно задают числовую бинарную ПСП.

Числовая бинарная ПСП может задаваться, например, с помощью генератора случайных сигналов. Генераторы случайных сигналов известны и описаны, например, в патенте РФ №2168260 от 27.05.2001.

В качестве примера на фиг. 1 показана числовая бинарная ПСП 1010010100, сформированная с помощью генератора случайных чисел.

п. 2. Значения нулей и единиц модулируют предварительно сформированными вейвлет-функциями, которые представляют собой производные различных порядков от функции Гаусса.

Производные высоких порядков от функции Гаусса известны (см. Интернет: Тема 20. Свойства вейвлетов http://podelise.ru/docs/index-25329097.html, 22/07/2012). Каждая последующая производная повышает число осцилляций. При этом длительность самого вейвлета сохраняется, что позволяет обеспечить тактовую синхронизацию при обработке результирующих широкополосных сигналов.

В качестве примера, поясняющего технический результат расширения спектра, для модуляции ПСП выбраны модулирующие сигналы на основе первой и восьмой производных от функции Гаусса.

В заявляемом способе могут использоваться сигналы на основе вейвлет-функций, представляющих производные любых, т.е. различных, порядков от функции Гаусса. Если, например, логический «0» в ПСП модулируется вейвлет-функцией одного порядка, то логическая «1» должна модулироваться вейвлет-функцией другого порядка. Выбор порядка производной от функции Гаусса может быть любым, но различным для «0» и «1».

В качестве примера на фиг. 2 показано временное представление сигнала S1(t), построенного на основе функции первой производной от функции Гаусса, а на фиг. 3 - временное представление сигнала S0(t), построенного на основе функции восьмой производной от функции Гаусса.

Функции производных высоких порядков от функции Гаусса известны. Принцип их формирования описан, например, в [Н.М. Асафьев. Вейвлет-анализ: основы теории и примеры применения // Успехи физических наук, т. 166, №11, 1996 г., с. 1152]. Формирование сигналов на основе вейвлет-функций, являющихся производными высоких порядков от функции Гаусса, известны, см., например, патент RU 2334361 C2 от 15.05.2006 и Интернет: Тема 20. Свойства вейвлетов http://podelise.ru/docs/index-25329097.html, 22/07/2012.

Использование для модулирования ПСП вейвлет-функций, являющихся производными высоких порядков от функции Гаусса, приводит к увеличению занимаемой сформированным сигналом полосы частот и тем самым позволяет увеличить его базу сигнала. В свою очередь увеличение базы сигнала приводит к повышению его помехоустойчивости. В качестве примера, на фиг. 4 показаны модули спектров сигналов: - сигнала, сформированного на основе первой производной функции Гаусса; - сигнала, сформированного на основе восьмой производной функции Гаусса.

п. 3. Модулируют значения нулей и единиц в ПСП вейвлет-функциями, являющимися производными высоких порядков от функции Гаусса.

Процедуры модуляции известны, например [см. патент RU 2412551 C2 от 20.02.2011].

В качестве примера, на фиг. 5 представлен сигнал Z(t), сформированный путем модулирования числовой бинарной ПСП вейвлет-функциями на основе производных различных порядков от функции Гаусса. Единицы модулируют S1(t) - сигналом на основе первой производной функции Гаусса, а нули модулируют S0(t) - сигналом на основе восьмой производной функции Гаусса.

Таким образом, повышение помехоустойчивости PC достигается в результате увеличения ширины полосы занимаемых им частот, при использовании в качестве модулирующих сигналов вейвлет-функциц, являющихся производными высоких порядков от функции Гаусса. Указанное увеличение ширины полосы занимаемых частот получено по отношению к сигналу V(t), сформированному путем модулирования числовой бинарной ПСП (см. фиг. 1) сигналами биортогональной вейвлет-функции и ее противоположной копии, используемыми для формирования помехоустойчивых сигналов в наиболее близком аналоге [патент RU 2412551 C2 от 20.02.2011] (см. фиг. 6).

На фиг. 7 показан - модуль спектра сигнала Z(t), сформированного путем модулирования числовой бинарной ПСП вейвлет-функциями на основе производных различных порядков от функции Гаусса. А на фиг. 8 показан - модуль спектра сигнала, сформированного путем модулирования числовой бинарной ПСП, представленной на фиг. 1, сигналами на основе биортогональной вейвлет-функции и ее противоположной копии.

Анализ полученных спектров показал, что в заявляемом способе увеличение ширины полосы широкополосного сигнала, модулированного вейвлет-функциями на основе производных различных порядков от функции Гаусса, по отношению к сигналу, модулированному сигналами на основе биортогональной вейвлет-функции, в 1,4 раза или в 4,9 раза по сравнению с шириной полосы сигнала, модулированного сигналами двоичной фазовой манипуляции. При этом увеличение помехоустойчивости полученного сигнала пропорционально увеличению ширины полосы [см. патент RU 2412551 C2 от 20.02.2011].

Таким образом, благодаря новой совокупности существенных признаков в заявленном способе при его использовании обеспечивается достижение указанного технического результата - повышение помехоустойчивости широкополосного сигнала за счет использования при модулировании ПСП вейвлет-функций на основе производных различных порядков от функции Гаусса.

Способ формирования помехоустойчивых сигналов, основанный на формировании широкополосного сигнала, для которого используют расширение спектра методом псевдослучайной последовательности, которую модулируют вейвлет-функциями, отличающийся тем, что модуляция логических элементов «1» и «0» псевдослучайной последовательности осуществляется соответствующими вейвлет-функциями, отличающимися друг от друга порядком производной от функции Гаусса.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электричества, в частности к передающим устройствам СВЧ, и может быть использовано в транзисторных радиопередатчиках. Технический результат - повышение надежности в работе посредством улучшения теплоотдачи.

Изобретение относится к технике радиосвязи. Технический результат состоит в создании радиостанции, конструкция которой предусматривает возможность совместной компоновки с аппаратурой, включающей ее системы.

Изобретение относится к системам контроля и управления доступом и охранной сигнализации, предназначено для защиты охраняемых объектов от несанкционированного доступа транспортных средств, организации пропуска транспорта через автотранспортные контрольно-пропускные пункты (АКПП).

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано в радиоприемниках диапазона сверхдлинных волн (СДВ). Технический результат - повышение избирательности радиоканала.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к технике управления корабельными радиокомплексами, и может быть использовано для организации внутренней и внешней связи на кораблях, судах и других подвижных объектах.

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в системах связи. Техническим результатом является повышение помехоустойчивости систем связи в условиях воздействия помех и повышение скорости передачи информации.

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано для обработки сигналов помех. Способ обработки сигналов помех содержит этапы, на которых: принимают радиосигнал, причем сигнал содержит сигнал собственных помех от передающей антенны, содержащий первый сигнал собственных помех и второй сигнал собственных помех; выполняют первичную обработку подавления помех с использованием первого опорного сигнала применительно к принимаемому сигналу для устранения первого сигнала собственных помех; и выполняют вторичную обработку подавления помех с использованием второго опорного сигнала применительно к сигналу, полученному после первичной обработки подавления помех, для устранения второго сигнала собственных помех.

Изобретение относится к области преобразования с понижением частоты для схемы радиоприемника. Достигаемый технический результат - подавление гармонического содержимого, преобразованного с понижением частоты сигнала.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиопередатчиках. Достигаемый технический результат - унификация радиопередатчиков в части возбудительных устройств и усилителей мощности.

Изобретение относится к радиотехнике. Технический результат - улучшение подавления помех и устранения искажения полезного сигнала.

Изобретение относится к системам связи, в частности к приемнику, преобразующему радиочастотный сигнал в цифровую форму, и предназначено для уменьшения соотношения сигнал-шум приемника. Приемник, преобразующий радиочастотный сигнал в цифровую форму, содержит модулятор, дискретизирующий сигнал на первой частоте. Приемник содержит по меньшей мере один обрабатывающий блок. Обрабатывающий блок содержит множество цифровых полосовых фильтров, разделяющих сигнал и восстанавливающих сигнал на частоте, меньшей первой частоты. Обрабатывающий блок содержит цифровой понижающий преобразователь, регулирующий частотный сдвиг или центрирующий сигнал на частоте, меньшей первой частоты. Приемник содержит по меньшей мере одно буферное управляющее устройство для управления частотой, соединенное с соседними обрабатывающими блоками при размещении в приемнике по меньшей мере двух обрабатывающих блоков. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области связи. Технический результат заключается в том, что путем обеспечения контрвклада относительно вклада усилителя мощности передатчика на входе приемника в приемо-передающем устройстве, этот вклад может быть подавлен. Раскрыт приемопередатчик, подходящий для дуплексной связи с разделением частоты. Приемопередатчик содержит передатчик, причем передатчик содержит усилитель мощности; приемник; вспомогательный усилитель мощности, который выполнен с возможностью обеспечения выходного сигнала с управляемым фазовым сдвигом и усилением; первый фильтр, предусмотренный на выходе усилителя мощности, выполненный с возможностью ослабления частот на частоте приема приемника; второе устройство фильтра на выходе вспомогательного усилителя мощности, выполненное с возможностью ослабления частот на частоте приема приемника; и устройство передачи сигналов. Устройство передачи сигналов выполнено с возможностью передачи сигналов, предоставленных от передатчика через его усилитель мощности к точке радиочастотного, RF, соединения, приема сигналов от точки RF соединения и предоставления сигналов в приемник и предоставления сигналов от вспомогательного усилителя на вход приемника. Приемопередатчик также содержит контроллер, причем контроллер выполнен с возможностью управления выходом вспомогательного усилителя мощности, чтобы обеспечить сигнал, который имеет фазу и амплитуду по отношению к выходному сигналу усилителя мощности передатчика такую, что вклад передатчика в сигнал на входе приемника подавляется. 2 н. и 31 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к области связи. Технический результат – эффективность радиопередачи и управления радиопередачей. Для этого передатчик включает в себя усилитель мощности, фазовый модулятор, преобразователь DC-DC с переключением режимов, каждый из которых работает в двух режимах, и контроллер. Усилитель мощности выполнен с возможностью селективной работы либо в первом режиме, либо во втором режиме, причем первый режим является линейным режимом, а второй режим является нелинейным режимом, для обеспечения энергосбережения с минимальным увеличением затрат на аппаратные средства. Передатчик выполнен с возможностью работы с различными полосами частот, а также с использованием различных стандартов радиосвязи наряду с минимальным энергопотреблением, регулируемым посредством контроллера. 5 н. и 12 з.п. ф-лы, 25 ил.
Наверх