Статистический анализ шумовой системы радиосвязи с двухканальным корреляционным приемником

Abstract

Covert noise communication system using spread spectrum technique is proposed. Wireless noise communications are characterised by informative safety of data transmission. An exact copy of coherent noise reference is required for optimal signal processing in correlation receiver. The reconstruction of coherent noise reference with frequency bandwidth over 1000 MHz is currently impossible using local generator disposed in a receiver. Communication systems apply the transmitted reference (TR) techniques for a data transmission with unknown properties of wideband noise carriers or propagation channels. Ultra-wideband (UWB) noise communication systems based on the code spectral modulation accomplish the time delay diversity between of noise reference and informative noise signals delayed at difference time intervals according to binary data transmission. TR techniques allow to significantly simplifying receiver structure as well as the whole transmission lines. In this case, the phase exact synchronization between of noise reference and informational signals at relative transmission is also not needed. The receiver synchronization is performed with lower requirements according to fed bit stream. Informative safety of wireless data transmission is achieved when the time delays of informative noise waveforms significantly exceed its coherent interval. The time convolution of received continuous noise waveforms during every informative symbol is produced using the two-channel correlation receiver. The time delay of each correlation channel corresponds to the time delay diversity of informative noise signal. The estimation problem, which arises from varying informative noise signals in a bit stream, potentially degrades the performance of noise communication system. Correlation estimations are statistical evaluated for data transmission accomplished throw additive Gaussian white noise channel. Intersystem jamming is excited in two channel correlator-based systems even if message data are transmitted over a wireless channel without thermal noise. This paper proposes the intersystem jamming reduction when the necessary requirements are satisfied, namely informative time delays and its difference are significantly exceed the coherent interval of UWB noise carriers.

• шумовые системы радиосвязи
• расширение спектра
• скрытная связь
• автокорреляционная обработка
• статистическая оценка
• внутрисистемные помехи
• wireless noise communications
• spread spectrum
• covert transmission
• correlation signal processing
• statistical estimation
• intersystem jamming

For citation

References

1. К. Феер, Беспроводная цифровая связь: методы модуляции и расширения спектра, Пер. с англ. М.: Радио и связь, 2000.
2. Ю.В. Гуляев, Р.В. Беляев, В.В. Колесов, В.Я. Кислов и др. // Информационные технологии на основе динамического хаоса для передачи, обработки, хранения и защиты информации, Радиотехника и электроника, 2003, Т.48, № 10, С.1157-1185.
3. M. R. Bloch, Covert communication over noisy channels: A resolvability perspective // IEEE Trans. Inf. Theory, May 2016, Vol. 62, No. 5, pp. 2334-2354
4. Курский В.Н., Проклов В.В. Концепция обеспечения информационной безопасности и конфиденциальности на физическом уровне беспроводного интерфейса ГРИД. // Радиотехника и электроника. 2016, Т. 61, №8, С. 781-787.
5. Дмитриев А.С., Герасимов М.Ю., Ицков В.В., Лазарев В.А., Попов М.Г., Рыжов А.И. Активные беспроводные сверхширокополосные сети на основе хаотических радиоимпульсов // Радиотехника и электроника, 2017, Т. 62, № 4, С. 354-363.
6. Raymond L. Pickholtz, Donald L. Schilling, and Laurence B. Milstein, Theory of Spread-Spectrum Communications. A Tutorial, // IEEE Transactions on Communications, May 1982, Vol. COM-30, No. 5, pp.855-869.
7. Калинин В.И., Сверхширокополосная передача информации с двойной спектральной обработкой шумовых сигналов // Письма в ЖТФ, 2005, Том 31, Вып.21, С.58-63.
8. Л.Е. Назаров, П.В. Шишкин, В.В. Батанов, Алгоритмы итеративного некогерентного приема сигналов на основе последовательных турбо-кодов и сигналов Уолша при передаче по нестационарным каналам. // Радиотехника и электроника, 2016, Т. 61, № 4, С. 366-372.
9. Mikhail E. Ilchenko, V. I. Kalinin, T. N. Martine, and R. M. Didkovski, Potential Performance of the Communication Systems Using Autocorrelation Reception of Shift-Keyed Noise Signals // Telecommunications and Radio Engineering, 2014, Vol. 73, No. 11, pages 955-976.
10. Л.В. Кузьмин, А.В. Гриневич, М.Д. Ушаков, Экспериментальное исследование многолучевого распространения хаотических радиоимпульсов в беспроводном канале // Письма в ЖТФ, 2018, том 44, вып. 16, С. 48-56
11. Р.П. Быстров, В.Е. Кузмичев, Шумовые РЛС с гребенчатыми фильтрами в устройстве обработки сигналов // Успехи современной радиоэлектроники», 2015, вып. 8, С. 47-54.
12. Леонов К.Н., Потапов А.А., Ушаков П.А., Использование инвариантных свойств хаотических сигналов в синтезе новых помехоустойчивых широкополосных систем передачи информации // Радиотехника и электроника, 2014, Т.59, № 12, С.1209-1229.
13. Jack. Cuang, Ram M. Narayanan, Performance of Non-Polarized Noise Modulated Communications System in the Presence of Interference // Wireless Personal Communications, August 2012, Vol. 65, Issue 4, pp.776-796.
14. В.И. Калинин, В.В. Чапурский, Передача информации на основе шумовых сигналов со спектральной модуляцией // Радиотехника и электроника, 2015, Том 60, №10, С. 1025-1035.
15. В.И. Калинин, Д.Е Радченко, В.А. Черепенин, Вероятностные характеристики цифрового канала передачи информации на основе непрерывных шумовых сигналов со спектральной модуляцией // Радиотехника, 2015, №8, С. 84-94.
16. В.И. Калинин, Д.Е Радченко, В.А. Черепенин, Помехоустойчивость шумовой широкополосной системы связи при передаче двоичных данных на основе спектральной модуляции // Электромагнитные волны и электронные системы, 2016, №3, С. 40-48.
17. Tiodor. Narytnik, Aladdin Amro, Michael Ilchenko, Valeri Kalinin, OsamaTurabi. Sub-Terahertz Low Power UWB Communication Link for WPAN // Network and Complex Systems, 2012, Vol. 2, No. 4, p.45-49.
18. Калинин В.И., Чапурский В.В. Шумовые системы передачи данных с псевдоквадратурной обработкой сигналов // Успехи современной радиоэлектроники», 2017, вып. 6, С. 15-22.
19. В.И. Калинин, В.В. Чапурский, Передача бинарной информации на основе непрерывных несущих шумовых колебаний // Успехи современной радиоэлектроники, 2015, №8, С. 38-46.
20. M. Sushchik, L.S. Tsimring, and A.R. Volkovskii, Performance Analysis of Correlation-Based Communication Schemes Utilizing Chaos // IEEE Transactions on Circuits and Systems-I, vol.47, No.12, December 2000, pp.1684-1691.
21. G. Kolumban, M.P.Kennedy, and L.O. Chua, The role of synchronization in digital communications using chaos-Part III: Performance bounds for correlation receivers // IEEE Trans. Circuits Syst. I, vol. 47, no. 12, pp.1673-1683, Dec. 2000.
22. В. И. Калинин. Шумовая система радиосвязи на основе интерференции задержанных информационных сигналов // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2017. №4. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/apr17/1/text.pdf.
23. В.И. Калинин, Статистический анализ шумовой системы передачи дискретной информации с расширением спектра, Материалы XII-ой Межд. научн. конф. «Перспективные технологии в средствах передачи информации», ПТСПИ-2017, Суздаль, 5-7 июля 2017 г., том 1, стр.85-88.
24. Julius S. Bendat, Allan G. Piersol, Engineering Applications of Correlation and Spectral Analysis, Wiley Interscience Publication, New York, 1980 (Пер. с англ. Дж. Бендат, А. Пирсол, Применения корреляционного и спектрального анализа. - М.: Мир, 1983).