ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2024, № 7 · РАДИОТЕХНИКА

Обобщенная математическая модель радиосигнала в различных базисах

С.Н. Агиевич1, С.А. Луценко1, С.С. Тихонов1

1 Военная академия связи имени С.М. Буденного, Санкт-Петербург, Россия
Полный текст DOI: 10.30898/1684-1719.2024.7.5 УДК 621.391.6 EDN DXGAQT

Аннотация

Целью данной статьи является разработка обобщенной математической модели радиосигнала в различных базисах. Предлагаемая модель позволяет обобщить известные модели радиосигналов в базисных функциях синуса/косинуса, базисных функций сплайн-характеров, базисов сплайн-Виленкина-Крестенсона функций, базисов сплайн-Понтрягина-Виленкина-Крестенсона-функций и др., строящихся на основе методов сплайн-алгебраического гармонического анализа. Для обобщенной модели сформулированы частные случаи для рассмотренных пространств базисных функций. Представлены структурные схемы и временные диаграммы, поясняющие основные этапы формирования и обработки радиосигналов в различных базисах. Методом моделирования в среде Матлаб проведена оценка помехоустойчивости предложенных радиосигналов. Анализ полученных результатов показал, что радиосигналы, сформированные на основе обобщенной математической модели в различных базисах по помехоустойчивости в условиях АБГШ сопоставимы (и даже имеют небольшое преимущество) с аналогичными сигналами, сформированными в базисах классических экспоненциальных функций. Представлена оценка структурной скрытности. Показано, что структурная скрытность радиосигналов, сформированных в различных базисах, обеспечивается за счет формирования сигналов в априорно неизвестных базисах, параметры которых: группа, кольцо, порядок сплайна и номер базисной функции изменяются в соответствии с заданным кодовым словом, так же неизвестных потенциальным несанкционированным системам обработки. Структурная скрытность проявляется в неверном выборе базиса при обработке данных сигналов на прием, что влечет за собой расширение спектра сигнала. В результате происходит неверное оценивание параметров сигнала и неверная настройка демодулятора.

  • базисная функция
  • радиосигнал
  • математическая модель
  • сплайн-характеры
  • БФСХ
Abstract (in English)

Generalized mathematical model of a radio signal in various bases

The purpose of this article is to develop a generalized mathematical model of a radio signal in various bases. The proposed model allows us to generalize the known models of radio signals in basis functions of sine/cosine, basis functions of spline characters, bases of spline-Vilenkin-Chrestenson functions, bases of spline-Pontryagin-Vilenkin-Chrestenson functions, etc., constructed on the basis of spline-algebraic harmonic methods analysis. For the generalized model, special cases are formulated for the considered spaces of basis functions. Block diagrams and timing diagrams are presented that explain the main stages of the formation and processing of radio signals in various bases. Using the simulation method in the Matlab environment, the noise immunity of the proposed radio signals was assessed. Analysis of the obtained results showed that radio signals generated on the basis of a generalized mathematical model in various noise immunity bases under AWGN conditions are comparable (and even have a slight advantage) with similar signals generated in the bases of classical exponential functions. An assessment of structural secrecy is presented. It is shown that the structural secrecy of radio signals generated in various bases is ensured by the formation of signals in a priori unknown bases, the parameters of which: group, ring, spline order and number of the basis function change in accordance with a given code word, also unknown to potential unauthorized processing systems. Structural secrecy manifests itself in the incorrect choice of basis when processing signal data for reception, which entails an expansion of the signal spectrum. As a result, incorrect estimation of signal parameters and incorrect setting of the demodulator occurs.

Для цитирования

Агиевич С.Н., Луценко С.А., Тихонов С.С. Обобщенная математическая модель радиосигнала в различных базисах // Журнал радиоэлектроники. – 2024. – № 7. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.7.5

Литература

  1. Ядровская М.В., Поркшеян М.В., Синельников А.А. Перспективы технологии интернета вещей //Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don). - 2021. - Т. 21. - №. 2. - С. 207-217. EDN: HXPZIC
  2. Иванов В.Г., Лукьянчик В.Н. Об эволюции теории и практики построения существующих систем связи военного назначения на основе создания мультиконвергентной системы связи группировки войск (сил) на театре военных действий //Военная мысль. - 2021. - №. 1. - С. 66-78. EDN: HZBNUF
  3. Агиевич С.Н., Беспалов В.Л. Цифровая обработка сигнала: скорость и экономия ресурсов // Мобильные системы. - 2007. - №. 3. - С. 26-29. EDN: HZSIUB
  4. Агиевич С.Н. Формирование и обработка радиосигналов в базисах функций сплайн-характеров: Моногр. - СПб.: ВАС, 2014. - 224 с.
  5. Агиевич С.Н. Сплайн-Виленкина-Крестенсона функции в представлении сигналов // Научное приборостроение. - 2002. - №. 1. - С. 79-89. EDN: HSQMXX
  6. Агиевич А.С., Луценко С.А., Тихонов С.С. Моделирование сигналов спутниковых систем связи и ретрансляции данных с применением методов сплайн-алгебраического гармонического анализа //Телекоммуникации. - 2019. - №. 1. - С. 16-22. EDN: VRLYON
  7. Агиевич С.Н. и др. Формирование и обработка радиосигналов методом сплайн-алгебраического гармонического анализа //Успехи современной радиоэлектроники. - 2015. - №. 7. - С. 24-28. EDN: UGMBKP
  8. Агиевич С.Н., Пономарев А.А., Коробкин Д.И. Применение функций сплайн-Понтрягина-Виленкина-Крестенсона при формировании сигналов OFDM //Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2011. - Т. 7. - №. 6. - С. 194-198. EDN: NULRVH
  9. Луценко С.А. Модель функционирования спутниковой системы радиосвязи с фазоманипулированными широкополосными сигналами в условиях постановки преднамеренных помех //Журнал радиоэлектроники. - 2018. - №. 9. - С. 2-2. EDN: SANYNT
  10. Fokin G., Sevidov V. Topology Search Using Dilution of Precision Criterion for Enhanced 5G Positioning Service Area //2021 13th International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems and Workshops (ICUMT). - IEEE, 2021. - С. 131-136. EDN: UCIATM
  11. Fokin G., Sevidov V. Model for 5G UDN Positioning System Topology Search Using Dilution of Precision Criterion //2021 International Conference on Electrical Engineering and Photonics (EExPolytech). - IEEE, 2021. - С. 32-36. EDN: UROCVF
  12. Борисов В.И., Зинчук В.М., Лимарев А.Е. Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты // под ред. В.И. Борисова; изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: РадиоСофт, 2008. - 512 с. EDN: SMIHSV