Синхронизация широкополосных радиолиний с ППРЧ

1.

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Ижевский государственный технический университет имени
М.Т.Калашникова»
(ФГБОУ ВО «ИжГТУ имени М.Т.Калашникова»)
Кафедра «Радиотехника»
ДОКЛАД
на тему: «Синхронизация широкополосных радиолиний с ППРЧ»
Выполнил студент гр . С19-201-1
Романов Д.С.
Ижевск 2023

2.

Введение
Псевдослучайная перестройка рабочей частоты (ППРЧ) представляет собой один из эффективных
методов расширения спектра, при котором сигнал занимает полосу частот значительно более широкую по
сравнению с полосой, минимально необходимой для передачи информации. Рабочая частота сигнала
перестраивается в широких пределах выделенного для СРС частотного диапазона в соответствии с
псевдослучайным кодом, известным на приемной стороне СРС и неизвестным постановщику помех.
Фундаментальный принцип псевдослучайности рабочей частоты препятствуют постановщику помех
добиваться эффективного воздействия на СРС с ППРЧ организованных помех за счет повторения
параметров сигнала и вынуждает систему РЭП с ограниченной мощностью передатчика
распределять спектральную плотность помех либо по всему широкому диапазону частот; либо по
некоторым участкам частотного диапазона СРС, оставляя остальные участки диапазона свободными от
помех. Последнее предопределяет одну из возможных мер защиты СРС с ППРЧ от организованных помех.
Стратегия этой меры защиты заключается в «уходе» сигналов с ППРЧ от воздействия помех, а не в
«противоборстве» с ними, как это реализуется в СРС с непосредственной модуляцией несущей частоты
псевдослучайной последовательностью (ПСП). Поэтому в СРС с ППРЧ важной характеристикой с точки
зрения помехозащищенности является фактическое время работы на одной частоте. Чем меньше это время,
тем выше вероятность того, что сигнал с ППРЧ «уйдет» от воздействия организованной помехи в другой
участок частотного диапазона СРС, незанятого помехой.

3.

4.

Типовые структурные схемы систем радиосвязи с ППРЧ
Основные элементы структурных схем передатчика и приемника СРС с ППРЧ при цифровой
одноканальной модуляции изображены на рис. 1
Рисунок 1

5.

В такой СРС в интервале между переключениями частот имеется только одна несущая частота и
соответствующий канал передачи. При одноканальной модуляции в СРС используется, как правило,
медленная ППРЧ, а в качестве информационной модуляции может применяться ЧМ без разрыва фазы,
при которой сигнал изменяет несущую частоту от одного скачка к другому, сохраняя в то же время
непрерывность фазы. Частотная манипуляция без разрыва фазы позволяет сформировать сигналы со
сравнительно узкой шириной спектра. Наиболее эффективная демодуляция таких сигналов может быть
осуществлена с помощью ограничителя-дискриминатора. Структурная схема приемного устройства
СРС с ППРЧ и ЧМ без разрыва фазы сигнала изображена на рис.1.2.
Рисунок 1.2

6.

На рис.1.3, а, б изображены типовые структурные схемы передатчика и приемника СРС с ППРЧ, двоичной
ЧМ и смежными по частоте каналами.
Рисунок 1.3

7.

8.

Общая характеристика помехозащищенности систем радиосвязи с ППРЧ.
В общем случае под помехоустойчивостью СРС с ППРЧ (впрочем, как и любых других СРС) понимается
способность нормально функционировать, выполняя задачи по передаче и приему информации в условиях действия
радиопомех. Следовательно, помехоустойчивость СРС – это способность противостоять вредному воздействию
различного вида радиопомех, включая, в первую очередь, организованные помехи.
Стратегия борьбы с организованными помехами СРС с ППРЧ заключается, как правило, в «уходе» сигналов СРС от
воздействия помех, а не в «противоборстве» с ними, как это реализуется в СРС с ФМ1ИПС. Поэтому в СРС с ППРЧ
при защите от помех важной характеристикой является фактическое время работы на одной частоте. Чем меньше
это время, тем выше вероятность того, что сигналы СРС с ППРЧ не будут подвержены воздействию
организованных помех.
Помехоустойчивость СРС с ППРЧ зависит не только от времени работы на одной частоте, но и от других важных
параметров станции помех (СП) и СРС, например, от вида помехи и ее мощности, мощности полезного сигнала,
структуры приемного устройства и заложенных в СРС способов помехоустойчивости.
Эффективное воздействие помех на СРС с ППРЧ может быть достигнуто лишь при условии знания постановщиком
помех соответствующих параметров сигналов СРС, например, центральных частот каналов, скорости скачков
частоты, ширины информационной полосы частот, мощности сигнала и помехи в точке нахождения приемного
устройства СРС. Указанные параметры СРС постановщик помех добывает, как правило, непосредственно с
помощью станции радиотехнической разведки (РТР), а также путем пересчета измеренных параметров СРС в
другие, функционально связанные с ними, характеристики СРС. Например, измерив длительность скачка частоты,
можно рассчитать ширину полосы частотного канала приемника СРС.
В общем случае РТР путем приема и анализа перехваченных сигналов не только СРС, но и других
радиоэлектронных средств (РЭС) обеспечивает сбор информации о противной стороне в целом. Сигналы СРС и
РЭС содержат много технических характеристик, являющихся разведывательными сведениями. Эти характеристики
определяют «электронный почерк» СРС и РЭС и позволяют установить их возможности, назначение и
принадлежность.

9.

Обобщенный алгоритм сбора данных радиотехнической разведкой о параметрах сигналов и
характеристиках СРС изображен на рис.2
Рисунок 2

10.

Для оценки помехоустойчивости СРС в условиях воздействия различных видов помех необходимо
иметь соответствующие показатели. При выбранных моделях сигнала, собственного шума приемного
устройства и аддитивных помех в системах передачи дискретных сообщений предпочтительным
показателем количественной меры помехоустойчивости является средняя вероятность ошибки (СВО) на бит
информации .
Другие показатели помехоустойчивости СРС, например, требуемое отношение сигнал-помеха, при
котором обеспечивается заданное качество приема информации, вероятность ошибки в кодовом слове и
другие, могут быть выражены через СВО на бит. Минимизация СВО на бит при условии равновероятной
передачи символов может быть достигнута за счет использования алгоритма, реализующего правило
максимального правдоподобия.

11.

Назначение подсистемы синхронизации
Прием и обработка любых широкополосных сигналов, включая сигналы, спектр которых расширяется
методом ППРЧ, требуют точной синхронизации между опорной псевдослучайной
последовательностью (ПСП) приемника и передаваемой ПСП. Только в случае, когда параметры
принимаемого сигнала, в том числе и его запаздывание во времени, известны в точке приема, возможна
эффективная работа приемного устройства СРС. В реальных условиях по целому ряду причин
(нестабильность генераторов ПСП в передатчике и приемнике, задержка сигнала при распространении
от передатчика к приемнику и др.) точный, момент прихода сигнала на вход приемника неизвестен.
Неизвестной (смещенной) в точке приема может быть и частота принимаемого сигнала, в основном по
причине ее доплеровского смещения за счет относительного перемещения носителей приемника и
передатчика СРС. При дальнейшем изложении частотное смещение сигнала не учитывается и
рассматривается только синхронизация по времени (временная синхронизация). В этом случае на
приемной стороне должны быть приняты меры по совмещению во времени опорной и приходящей
ПСП и поддержанию этого состояния во время передачи сообщения. Требуемые меры возлагаются на
подсистему синхронизации СРС.
При расширении спектра сигнала методом ППРЧ его рабочая частота скачкообразно изменяется.
Устройство, скачкообразно изменяющее частоту сигнала в соответствии с заданной ПСП, назовем
формирователем сигналов с ППРЧ, структурная схема которого приведена на рис.3. Программа
в соответствии с которой перестраивается частота, создается ГПС кода и представляет собой
последовательность- неперекрывающихся прямоугольных импульсов длительностью

12.

Рисунок 3

13.

14.

15.

16.

Учитывая изложенное, на рис.3.1 изображена обобщенная структурная схема подсистемы синхронизации.
Рисунок 3.1
В этой подсистеме приходящий сигнал вначале захватывается опорным ГПС кода с использованием цепей
поиска, а затем поддерживается в синхронизме цепями слежения. Более конкретная схема в значительной степени
определяется тем, какой метод синхронизации выбран. Известно множество методов поиска и синхронизации,
различающихся по своей универсальности (т.е. по степени пригодности для различных видов сигналов), быстроте
сходимости и сложности реализации.

17.

На рис.3.2 приведена одна из возможных схем классификации методов поиска и синхронизации.
Рисунок 3.2

18.

Выбор метода поиска и синхронизации зависит от многих факторов, определяемых назначением и
тактико-техническими требованиями к СРС. В системах передачи информации наиболее
распространенными являются универсальные методы поиска и синхронизации, которые не зависят от
вида сигнала. Универсальные методы реализуются путем вычисления ВКФ приходящего и опорного
сигналов и определения точки ее максимума. В режиме поиска, основным требованием которого является
быстрота вхождения в синхронизм (захвата), положение пика ВКФ определяется достаточно грубо, но не
хуже его ширины. В режиме слежения положение максимума уточняется и далее поддерживается.
Одновременно в этом режиме контролируется сохранение захвата с той целью, чтобы отслеживался
реальный (а не ложный) пик ВКФ. В случае установления факта срыва захвата подсистема
синхронизации должна иметь возможность снова перейти в режим поиска, а затем и слежения.
Дальнейшее рассмотрение вопросов синхронизации будет проводиться применительно к дуплексной
СРС. В такой системе передача сообщения начинается после получения сигнала от приемного устройства
об установлении синхронизации. В случае, если произошел срыв захвата в ходе его контроля при
передаче сообщения, то на приемной стороне СРС вырабатывается и передается сигнал об отсутствии
синхронизации. При этом возобновляется процесс поиска сигнала с прерванной до этого позиции. О
новом захвате передается сигнал на передающую сторону СРС и передача сообщения возобновляется с
самого начала. Такая стратегия работы, при которой результаты синхронизации становятся известными на
передающей стороне СРС, позволяет полностью реализовать возможности, заложенные в подсистеме
синхронизации и проследить динамику процесса синхронизации. Заметим, что в симплексной СРС для
решения задачи синхронизации заранее устанавливается определенное «контрольное» время, за которое
подсистема синхронизации должна войти в правильный захват. По истечении этого времени передатчик
СРС начинает транслировать сообщение

19.

ТЕСТ
1. Что такое синхронизация широкополосных радиолиний с ППРЧ?
а) Процесс передачи данных по радиосистеме
b) Процесс предотвращения помех от ППРЧ
c) Процесс подавления шумов на радиолинии

20.

2. Для чего используются широкополосные радиолинии?
a) Для передачи данных, сигналов или команд между
устройствами или системами
b) Для создания помехных сигналов
c) Для препятствования деятельности противника

21.

3. Что такое ППРЧ?
a) Псевдослучайная перестройка рабочей частоты
b) Постоянная перестройка рабочей частоты
c) Прямая перестройка рабочей частоты

22.

4. Какие методы и технологии могут быть использованы для синхронизации с ППРЧ?
a) Специальные алгоритмы и протоколы
b) Специальные фильтры и устройства для подавления помех
c) Все перечисленное выше

23.

5. Какой элемент заштрихован в структурной схеме
a) Ограничитель дискриминатор
b) Генератор частоты
c) Частотный манипулятор

24.

6. В чем заключается стратегия борьбы с организованными
помехами СРС с ППРЧ.
а) В “противоборстве”
b) В “уходе”

25.

7. Какой из методов синхронизации является лишним
а) Универсальный метод
b) Последовательный метод
c) Циклический метод
d) Метод прямого умножения

26.

8. Почему синхронизация с ППРЧ может быть сложной задачей?
a) Потому что противник может применять различные методы и технологии
для создания помех
b) Потому что широкополосные радиолинии не поддерживают синхронизацию
c) Потому что ППРЧ не может быть обнаружен и устранен

27.

9.Что является постоянной задачей в синхронизации широкополосных
радиолиний с ППРЧ?
a) Разработка и совершенствование методов синхронизации
b) Подавление помех от ППРЧ
c) Минимизация влияния помех на работу радиолиний

28.

ОТВЕТЫ
1. b
2. a
3. a
4. c
5. b
6. b
7. b
8. a
9. a