mireabulletinRussian Technological JournalRussian Technological Journal2782-32102500-316XRTU MIREA10.32362/2500-316X-2021-9-4-77-84mireabulletin-346Research ArticleСОВРЕМЕННЫЕ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫMODERN RADIO ENGINEERING AND TELECOMMUNICATION SYSTEMSСовместное использование частотно-временного разнесения и помехоустойчивого кодирования в системах радиосвязи с ППРЧJoint use of frequency-time division and antinoise coding in radio communication systems with FHSSПарамоновА. А.ParamonovA. A.

Парамонов Алексей Анатольевич, д.т.н., профессор, кафедра радиоэлектронных систем и комплексов Института радиотехнических и телекоммуникационных систем

119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78 

Aleksei A. Paramonov, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Department of Radio Electronic Systems and Complexes, Institute of Radio Engineering and Telecommunications Systems

78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454  

paramonov@mirea.ruХоангВан ЗунгHoangVan Zung

Хоанг Ван Зунг, аспирант, кафедра радиоэлектронных систем и комплексов Института радиотехнических и телекоммуникационных систем

119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78

Hoang Van Zung, Postgraduate Student, Department of Radio Electronic Systems and Complexes, Institute of Radio Engineering and Telecommunications Systems

78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454 

tuandung@mail.ruМИРЭА – Российский технологический университетРоссияMIREA – Russian Technological UniversityRussian Federation202126082021947784Copyright © Парамонов А.А., Хоанг В.З., 20212021Парамонов А.А., Хоанг В.З.Paramonov A.A., Hoang V.Z.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rtj-mirea.ru/jour/article/view/346

В условиях постоянного совершенствования средств радиоразведки и постановки радиопомех и внедрения автоматизированных комплексов радиоэлектронного противодействия (РЭП) для повышения надежности, помехоустойчивости и помехозащищенности передачи информации широко используются системы радиосвязи (СРС) с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ). При воздействии непреднамеренных и организованных преднамеренных помех помехоустойчивость системы радиосвязи с ППРЧ может быть значительно повышена путем комплексного использования частотно-временного разнесения и помехоустойчивого кодирования. В работе рассмотрен случай, когда система РЭП с ограниченной мощностью передатчика поражает помехой часть частотного диапазона СРС. При этом приемник должен обрабатывать смесь полезного сигнала, собственных шумов приемника и, с некоторой вероятностью, преднамеренной помехи, также считающейся шумовой. В статье проанализирована помехоустойчивость приема сигналов с ППРЧ в низкоскоростных системах радиосвязи при совместном применении частотно-временного разнесения информационных субсимволов и помехоустойчивых кодов в условиях деструктивного воздействия преднамеренных помех в части рабочей полосы СРС. Проведены расчеты зависимости вероятности битовой ошибки от отношения сигнал/помеха при комплексном применении частотного разнесения информационных символов и помехоустойчивых кодов. Показано, что благодаря эффективному использованию частотно-энергетического ресурса радиолинии с учетом применения корректирующих кодов в условиях воздействия преднамеренных помех может быть обеспечена существенно более высокая помехоустойчивость СРС, чем в СРС без ППРЧ и без кодирования. Представленные зависимости вероятности ошибки от отношения сигнал/помеха подтверждают, что достоверность передачи информации может быть существенно повышена за счет правильного сочетания расширения спектра сигнала, применения корректирующих кодов и разнесения информационных субсимволов по частоте с последующей их весовой обработкой.

In the context of continuous improvement of radio prospecting and active radio jamming technics along with introduction of automated active countermeasures systems (ACS), the frequency-hopping spread spectrum (FHSS) radio communication systems (RCS) are widely used in order to improve reliability and noise immunity of data transmission. The noise immunity of the RCS affected by unintentional or deliberate interference can be significantly perfected by the combined use of frequency-time division and antinoise coding. This paper explores the case when the interference created by an ACS system with a limited transmitter power covers a part of the RCS frequency range. The receiver gets input mix of the wanted signal, the receiver noise, and probably a deliberate interference also considered as a noise. The article analyzes the noise immunity of signals reception with FHSS in the low-speed radio systems with joint use of frequency-time division of information subsymbols and noise combating codes when the deliberate interference destructively impacts a part of the RCS working band. Dependence of the bit error probability on the signal-to-noise ratio is calculated for the joint use of frequency division of information subsymbols and noise combating codes. It is shown that due to effective use of the frequency-energy resource of a radio line, considering the use of correction codes, a quite high noise immunity of RCS under the influence of deliberate interference can be assured. The indicated dependences of the error probability on the signal-to-noise ratio confirm that the reliability of data transmission can be significantly increased by the proper combination of signal spectrum spreading, applying of correction codes, and frequency division of subsymbols followed by their weight processing.

помехоустойчивость системы радиосвязипомеха в части полосыотношение сигнал/ помехавероятность битовой ошибкипсевдослучайная перестройка рабочей частоты (ППРЧ)частотное разнесениепомехоустойчивые кодыnoise immunity of radio communication systemspartial-band interferencesignal to interference ratiobit error probabilityfrequency-hopping spread spectrum (FHSS)frequency diversitynoise combating codeReferencesБорисов В.И., Зинчук В.М., Лимарев А.Е., Мухин Н.П., Шестопалов В.И. Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты. М.: Радио и связь; 2000. 384 с. ISBN 5-256-01392-0Borisov V.I., Zinchuk V.M., Limarev A.E., Mukhin N.P., Shestopalov V.I. Pomekhozashchishchennost’ sistem radiosvyazi s rasshireniem spektra signalov metodom psevdosluchainoi perestroiki rabochei chastoty (Noise immunity of radio communication systems with spreading of spectrum signals by the method of pseudorandom tuning of the operating frequency). Moscow: Radio i svyaz’; 2000. 384 p. (in Russ.). ISBN 5-256-01392-0MillerL.E., Lee J.S., Kadrichu A.P. Probability of error analyses of a BFSK frequency-hopping system with diversity under partial-band jamming interference. Part III: Performance of a square - law self-normalizing soft decision receivers. IEEE Transactions on Communications. 1986;34(7):669−675. https://doi.org/10.1109/TCOM.1986.1096609Miller L.E., Lee J.S., Kadrichu A.P. Probability of error analyses of a BFSK frequency-hopping system with diversity under partial-band jamming interference. Part III: Performance of a square – law self-normalizing soft decision receivers. IEEE Transactions on Communications. 1986;34(7):669−675. https://doi.org/10.1109/TCOM.1986.1096609Парамонов А.А., Хоанг Ван З. Прием сигналов относительной фазовой телеграфии с весовой обработкой субсимволов в системах передачи информации с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты. Журнал радиоэлектроники. 2020;10. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.10.2Paramonov A.A., Hoang Van Zung. Reception of differential binary phase shift keying signals with weight processing of sub-symbols in information transmission systems with frequency hopping spread spectrum. Zhurnal Radioelektroniki = Journal of Radio Electronics. 2020;10 (in Russ.). https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.10.2Парамонов А.А., Хоанг Ван З. Помехоустойчивость передачи цифровой информации в системе радиосвязи сигналами ДОФТ с ППРЧ при воздействии шумовой помехи в части полосы. Журнал радиоэлектроники. 2021;2. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.2.8Paramonov A.A., Hoang Van Z. Noise immunity of digital information transmission in a radio communication system by DQPSK signals with frequency hopping spread spectrum in the partial-band jamming noise. Zhurnal Radioelektroniki = Journal of Radio Electronics. 2021;2 (in Russ.). https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.2.8Хоанг Ван З., Парамонов А.А. Эффективное использование частотно-энергетического ресурса в системах передачи информации с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты при низкой скорости передачи. В сб.: «Системы компьютерной математики и их приложения»: мат. XX международной научной конф. Смоленск: Изд-во СмолГУ; 2019. Вып. 2. Ч. 1. С. 84−89.Hoang Van Z., Paramonov A.A. The efficient use of frequency-energy resource in information transmission systems with a frequency hopping spread spectrum at low rate of transmission. In: XX mezhdunarodnaya nauchnaya konferentsiya “Sistemy komp’yuternoi matematiki i ikh prilozheniya” (Proc. of the XX International Scientific Conference “Systems of computer mathematics and their applications”). Smolensk: SmolGU; 2019. V. 20. Part 1, p. 84−89. (in Russ.).Журавлев В.И. Поиск и синхронизация в широкополосных системах. М.: Радио и связь; 1986. 240 с.ZhuravlevV.I.Poisk i sinkhronizatsiya v shirokopolosnykh sistemakh (Search and synchronization in broadband systems). Moscow: Radio i svyaz’; 1986. 240 p. (in Russ.).Каплин Е.А., Клионский М.Б., Либединский Е.В., Яковлев А.В. Устройство синхронизации в системе радиосвязи с программной перестройкой рабочей частоты: Патент на изобретение RU 2510933. Дата публикации: 10.04.2014.Kaplin E.A., Klionskii M.B., Libedinskii E.V., Yakovlev A.V. Device for synchronization in radio communication system with programmed operational frequency tuning: RU Pat. 2510933. Publ. 10.04.2014. (in Russ.). 8. Charkin D.Yu., Alekhin S.Yu., Grigor’ev E.V., Limarev A.E., Prokhorov V.E. Algorithms of time and frequency synchronization of FH signals. Part 1. Synchronism initialization. Teoriya i tekhnika radiosvyazi = Radio Communication Theory and Technology. 2017;2:23−32 (in Russ.).Чаркин Д.Ю., Алехин C.Ю., Григорьев Е.В., Лимарев А.Е., Прохоров В.Е. Алгоритмы временной и частотной синхронизации сигналов с ППРЧ. Ч. 1. Вхождение в синхронизм. Теория и техника радиосвязи. 2017;2:23−32.Cornwall M.K., Haas H.P. Frequency hopping spread spectrum system with high sensitivity tracking and synchronization for frequency unstable signals: US Patent 6934316B2. Publ. 23.08.2005.Cornwall M.K., Haas H.P. Frequency hopping spread spectrum system with high sensitivity tracking and synchronization for frequency unstable signals: US Patent 6934316B2. Publ. 23.08.2005.Vandewiele B.J.L., Roovers R.L.J. Fast synchronization for frequency hopping systems: Patent WO2007036847. Publ. 05.04.2007.Vandewiele B.J.L., Roovers R.L.J. Fast synchronization for frequency hopping systems: Patent WO2007036847. Publ. 05.04.2007.Proakis J.G. Tsifrovaya svyaz’ (Digital Communications). Moscow: Radio i svyaz’; 2000. 800 p. (in Russ.). ISBN 5-256-01434-XПрокис Дж. Цифровая связь: пер. с англ.; под ред. Д.Д. Кловского. М.: Радио и связь; 2000. 800 с. ISBN 5-256-01434-XParamonov A.A. Hoang Van Zung. Efficiency of application of error-correcting coding in digital information transmission systems with wideband signals. Zhurnal Radioelektroniki = Journal of Radio Electronics. 2020;12 (in Russ.). https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.12.20Парамонов А.А., Хоанг Ван З. Эффективность применения помехоустойчивого кодирования в системах передачи цифровой информации с широкополосными сигналами. Журнал радиоэлектроники. 2020;12. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.12.20Clark J.C. Jr., Cain J.B. Error-correcting coding for digital communications. New York and London: Plenum Press; 1981. 422 p. [Clark J.C. ml., Cain J.B. Kodirovanie s ispravleniem oshibok v sistemakh tsifrovoi svyazi (Error Correction Coding in Digital Communication Systems). Moscow: Radio i svyaz’; 1987. 388 р. (in Russ.).]Кларк Дж., мл., Кейл Дж. Кодирование с исправлением ошибок в системах цифровой связи: пер. с англ. М.: Радио и связь; 1987. 388 с.McWilliams F.J., Sloane N.J.A. The theory of errorcorrecting codes. Amsterdam etc.; 1977. 762 р. [McWilliams F.J., Sloane N.J.A. Teoriya kodov, ispravlyayushchikh oshibki (Theory of error-correcting codes). Moscow: Svyaz’; 1979. 744 р. (in Russ.).]Мак-Вильямс Ф.Дж., Слоэн Н.Дж.А. Теория кодов, исправляющих ошибки: пер. с англ. М.: Связь; 1979. 744 с.Torrieri D.J. The information-bit error rate for block codes. IEEE Transactions on Communications. 1984;32(4):474−476. https://doi.org/10.1109/TCOM.1984.1096082Torrieri D.J. The information-bit error rate for block codes. IEEE Transactions on Communications. 1984;32(4):474−476. https://doi.org/10.1109/TCOM.1984.1096082Torrieri D.J. The information-bit error rate for block codes. IEEE Transactions on Communications. 1984;32(4):474−476. https://doi.org/10.1109/TCOM.1984.1096082

The authors declare that there are no conflicts of interest present.