Применение сложных сигналов в системах радиосвязи

В качестве составных (сложных) сигналов применяются импульсно-временные (ИВС), частотно-временные (ЧВС) и шумоподобные (ШПС) сигналы (рис.1.5.1) [6].

Рис.1.5.1. Составные (сложные) сигналы

Составные сигналы образуются путем манипуляции по амплитуде, частоте или фазе поднесущего гармонического колебания кодированной последовательностью видеоимпульсов.

Импульсно-временные сигналы образуются путем амплитудной модуляции гармонического колебания последовательностью однополярных видеоимпульсов с длительностью τ_и. Количество видеоимпульсов n в модулирующей последовательности и интервалы между ними (,, и т.д.) могут быть различными. Последовательность видеоимпульсов с определенными значениями n, τ_и,,, и т. д. образует импульсно-временной код (ИВК). Сигналы ИВК применяют для повышения помехоустойчивости в аналоговых радиолиниях с временным разделением каналов. Такие сигналы можно использовать также в цифровых радиолиниях при кодировании адресов отдельных сообщений.

Частотно-временной сигнал (ЧВС) представляет собой последовательность следующих друг за другом радиоимпульсов длительностью τ_и. Эти импульсы передаются на различных частотах, причем полоса частот каждого импульса составляет ΔFc и возможна одновременная передача нескольких импульсов на разных частотах. ЧВС обычно изображают с помощью частотно-временной матрицы, определяющей закон кодирования импульсов по частоте и времени.

ЧВС используются при работе систем связи в условиях мощных сосредоточенных помех. Они позволяют также бороться с замираниями при многолучевом распространении радиоволн. Частотно-временные сигналы применяют для селекции сигналов (по форме) при работе большого количества многоадресных систем связи в общей полосе частот.

Шумоподобные сигналы (ШПС) образуются за счет внутриимпульсной частотной или фазовой манипуляции гармонического колебания псевдослучайной последовательностью видеоимпульсов. Наибольшее распространение получили ШПС с фазовой манипуляцией. Они образуются путем манипуляции по фазе гармонического колебания последовательностью двуполярных видеоимпульсов длительностью. Период повторения последовательности равен. Положительным видеоимпульсам соответствует фаза 0 гармонического колебания, отрицательным – фаза.

Закон чередования положительных («1») и отрицательных («0») видеоимпульсов отличается хаотичностью и определяется принятым псевдошумовым кодом (код Баркера, М-коды, Д-коды и др.) По своим свойствам псевдослучайные видеосигналы, образованные на основе псевдошумовых колов, приближаются к видеошуму. Формирование псевдослучайной последовательности видеоимпульсов производится с помощью элементов цифровой техники.

Рассмотрим два метода генерации псевдослучайного или псевдошумового кода (рис.1.5.2) [7].

Рис.1.5.2. Генерация псевдошумового кода

Первый метод действует следующим образом. При каждом тактовом импульсе содержимое предварительно загруженного четырехразрядного регистра сдвига сдвигается на одну позицию слева направо. Сразу же после сдвига выходной бит поступает на 1-ю и 2-ю позиции. Он вводит новый бит в первую позицию и добавляется по модулю два к новому содержимому позиции два, благодаря чему изменяется содержимое регистра. Начальная загрузка 1100 задает псевдослучайную последовательность 15 бит, которая постоянно повторяется. Периодичность последовательности задается как:

Длина последовательности равна 2^N -1, где N – количество разрядов в регистре сдвига.

Следовательно, для четырехразрядного регистра последовательность повторяется каждые 15 бит.

Чаще используется метод, когда содержимое двух последних или более разрядов складывается по модулю 2, и результат возвращается на вход регистра.

Чтобы сформировать зашифрованный текст, результирующий псевдослучайный шифр микшируется первоначальными данными сообщения по модулю два вторично. Если скорость тактовых импульсов для регистра сдвига точно такая же, как скорость в битах прямого текстового сообщения, биты прямого текстового сообщения меняются на те, которые получены суммированием по модулю два, но если скорость регистра сдвигов больше, чем скорость прямого текста в битах, то к зашифрованному тексту прибавляются дополнительные биты. Для криптоаналитика теперь нужно больше времени, чтобы оценить сообщение. Цена, которую нужно заплатить для лучшей безопасности, - это либо уменьшение эффективной скорости сообщения в битах, либо увеличение общей скорости в битах, и, следовательно, требуется более широкая полоса.

Микширование зашифрованного текста с помощью аналогичного генератора псевдослучайных чисел в приемнике восстанавливает первоначальный текст.

Примечание. Сложение по модулю два.