Передача дискретной информации путем стохастической модуляции случайной несущей
Предложена оригинальная система передачи дискретной информации, обеспечивающая передачу и оптимальный прием стохастически модулированных сигналов. Приведены результаты экспериментального исследования системы, подтверждающие ее реализуемость и эффективность. Запропоновано оригінальну систему передачі...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Реєстрація, зберігання і обробка даних |
|---|---|
| Дата: | 2005 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут проблем реєстрації інформації НАН України
2005
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/50728 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Передача дискретной информации путем стохастической модуляции случайной несущей / Г.Н. Розоринов, А.К. Егоров, О.В. Брягин // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. — 2005. — Т. 7, № 1. — С. 115-121. — Бібліогр.: 3 назв. — pос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860085243833221120 |
|---|---|
| author | Розоринов, Г.Н. Егоров, А.К. Брягин, О.В. |
| author_facet | Розоринов, Г.Н. Егоров, А.К. Брягин, О.В. |
| citation_txt | Передача дискретной информации путем стохастической модуляции случайной несущей / Г.Н. Розоринов, А.К. Егоров, О.В. Брягин // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. — 2005. — Т. 7, № 1. — С. 115-121. — Бібліогр.: 3 назв. — pос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Реєстрація, зберігання і обробка даних |
| description | Предложена оригинальная система передачи дискретной информации, обеспечивающая передачу и оптимальный прием стохастически модулированных сигналов. Приведены результаты экспериментального исследования системы, подтверждающие ее реализуемость и эффективность.
Запропоновано оригінальну систему передачі дискретної інформації, що забезпечує передачу та оптимальний прийом стохастично модульованих сигналів. Наведено результати експериментального дослідження системи, що підтверджують можливість її реалізації й ефективність.
The original system of discrete information transfer, which provides the transmissions and optimum reception of stochastic modulated signals, is offered. The results of experimental research of the system, which confirm its realization and efficiency, are given.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:19:14Z |
| format | Article |
| fulltext |
Системи збереження
і масового розповсюдження даних
ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2005, Т. 7, № 1 115
УДК 621.391.2
Г. Н. Розоринов1, А. К. Егоров1, О. В. Брягин2
1Национальный технический университет Украины
«Киевский политехнический институт»
проспект Победы, 37, 03056 Киев, Украина
2Министерство внутренних дел Украины
ул. Богомольца, 10, 01024 Киев, Украина
Передача дискретной информации путем стохастической
модуляции случайной несущей
Предложена оригинальная система передачи дискретной информации,
обеспечивающая передачу и оптимальный прием стохастически моду-
лированных сигналов. Приведены результаты экспериментального ис-
следования системы, подтверждающие ее реализуемость и эффек-
тивность.
Ключевые слова: случайные процессы, многомерные функции, сто-
хастическая модуляция, оптимальный прием.
Введение
Системы передачи дискретной информации являются одним из основных ви-
дов современных радиотехнических систем и быстро развиваются в разных при-
менениях. Увеличивается объем информации и скорость ее передачи. Одновре-
менно возрастают требования по обеспечению их работы в условиях сложных
внешних воздействий, а также естественных и преднамеренных помех и помех от
других радиотехнических систем, работающих на близких частотах или в общем
участке диапазона частот.
Все это делает необходимым не только совершенствование существующих и
традиционных систем передачи дискретной информации, но и развитие новых
видов систем, а также исследование новых принципов их построения.
Наибольшее значение при совершенствовании систем передачи информации
могут иметь исследования, связанные с использованием новых видов сигналов,
называемых сложными, широкополосными, шумоподобными, многомерными и др.
Свойства, присущие этим сигналам, делают их перспективными также и при
решении некоторых проблем, связанных с обеспечением работы системы в усло-
виях интенсивных помех, передачи информации с малой скоростью в одном ши-
рокополосном канале с мощными сигналами и т.п.
© Г. Н. Розоринов, А. К. Егоров, О. В. Брягин
Г. Н. Розоринов, А. К. Егоров, О. В. Брягин
116
Целью настоящей работы является обоснование возможности существенного
удешевления и упрощения системы передачи дискретной информации при обес-
печении оптимального ее приема по любому из известных статистических крите-
риев обнаружения [1], а также обеспечение способности противостоять обнару-
жению и измерению параметров.
Общая постановка
В работе [2] показано, что коэффициент независимости отсчетов случайного
процесса
{ }
{ }
1 1 2 2
1
, ; , ; ,
( )
,
n nn
R n
i i
i
F x t x t x t
C t
F x t
t t t
t
=
- - -
=
-Õ
K
, (1)
( { }1 1 2 2, ; , ; ,n nF x t x t x tt t t- - -K — п-мерная функция распределения вероятно-
стей случайного процесса, а { }, , 1,i iF x t i nt- = — одномерные функции рас-
пределения вероятностей) совпадает с оценкой отношения правдоподобия для
случая проверки гипотезы о том, что наблюдаемые отсчеты случайного процесса
зависимы против простой альтернативы, и заключающейся в том, что эти отсчеты
независимы. Там же приведены практические результаты измерений коэффици-
ента независимости для произвольно распределенных случайных процессов. Из
этих результатов с очевидностью следует, что, изменяя коэффициент связи между
отсчетами случайного процесса можно передавать информационные сигналы,
обеспечивая их оптимальный прием путем измерения величины коэффициента
независимости ( )n
RC t . Рассмотрим детально передачу и прием таких, по сути, сто-
хастически модулированных сигналов.
Стохастический модулятор
По аналогии с предложенным в [2] алгоритмом формирования зависимых от-
счетов для реализации стохастической модуляции может быть использован ите-
рационный алгоритм вида:
( )( ) ( ) ( ) 1 , 0,1, 2,X k t x k t K s t x k t kD = D + × × - D =é ùë û K , (2)
где ( ), 0,1, 2,x k t kD = K — последовательность независимых отсчетов произ-
вольно распределенного случайного процесса; ( )s t — модулирующий сигнал; K
— коэффициент связи между отсчетами; Δt — период следования отсчетов.
Тогда структурная схема стохастического модулятора, реализующего алго-
ритм (2), представляет собой последовательно соединенные элемент задержки 1
(на время tD ), двухвходовый перемножитель 2 и сумматор 3 (рис. 1).
Передача дискретной информации путем стохастической модуляции случайной несущей
ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2005, Т. 7, № 1 117
Рис. 1. Структурная схема стохастического модулятора
Модулируемая последовательность независимых отсчетов случайного про-
цесса ( ), 0,1, 2,x k t kD = K подается на вход элемента задержки 1, где задержива-
ется на время tD , равное периоду следования отсчетов, и на один из входов сум-
матора 3. Задержанная на время tD последовательность независимых отсчетов
подается на один из входов перемножителя 2, на другой вход которого поступает
модулирующий сигнал ( )s t . Перемножитель 2 изменяет амплитуду последова-
тельности задержанных отсчетов случайного процесса в ( )K s t× раз. Преобразо-
ванная таким образом последовательность задержанных отсчетов случайного
процесса поступает на другой вход сумматора 3, с выхода которого снимается по-
следовательность стохастически модулированных (по признаку зависимые – не-
зависимые) отсчетов случайного процесса ( ), 0,1, 2,X k t kD = K . На рис. 2 показан
пример стохастической модуляции последовательности независимых отсчетов
случайного процесса последовательностью прямоугольных импульсов единичной
амплитуды для разных значений коэффициента связи K между отсчетами.
Рис. 2. Пример стохастической модуляции случайного процесса
последовательностью прямоугольных импульсов
В этом примере ( )ts — модулирующая последовательность прямоугольных
импульсов единичной амплитуды, а ( )tx — модулируемый случайный процесс с
нулевым математическим ожиданием, единичной дисперсией и независимыми
отсчетами. Из рис. 2 видно, что при модуляции с достаточно большими (больше
0,4) значениями коэффициента связи нетрудно обнаружить присутствие стохасти-
t
( )s t
( )x t
( ) ( )0 1X t K ,=
( ) ( )0 2X t K ,=
( ) ( )0 4X t K ,=
( ) ( )0 8X t K ,=
0 500 1000 1500 2000
1 2
åtD
3
( ) 0 1 2x k t , k , , ,...D = . ( ) 0 1 2X k t , k , , ,...D =
( )K s t×
Г. Н. Розоринов, А. К. Егоров, О. В. Брягин
118
ческой модуляции на фоне шумового сигнала. Для устранения возможности обна-
ружения модуляции поступим следующим образом.
С учетом алгоритма (2) и того, что отсчеты ( ), 1, 2,D = Kx k t k имеют нулевое
математическое ожидание, единичную дисперсию и независимы, для математиче-
ского ожидания и дисперсии сигнала на выходе стохастического модулятора по-
лучим:
{ }1 ( ) 0m X k tD = , { } 2
2 ( ) 1 ,M X k t K kD = + " .
Это позволяет пронормировать выходной сигнал стохастического модулятора по
дисперсии на интервале времени действия модулирующего дискретного сигнала.
Для этого достаточно ввести в схему, показанную на рис. 1, еще один перемножи-
тель, выполняющий операцию
( )
( )
( )
2
, ( ) 0,
, ( ) 1.
1
X k t при s t
Y k t X k t
при s t
K
ì D =
ïD = Dí
=ï
+î
(3)
При этом структурная схема стохастического модулятора дискретных сигна-
лов имеет вид, показанный на рис. 3.
Рис. 3. Структурная схема стохастического модулятора с нормированной
дисперсией выходного сигнала
На рис. 4 показан результат стохастической модуляции последовательности
прямоугольных импульсов с использованием описанного приема.
Из рис. 4 видно, что введение в стохастический модулятор дополнительного
перемножителя 4, нормирующего дисперсию выходного сигнала модулятора,
приводит к тому, что обнаружение присутствия модуляции сигнала становится
практически невозможным даже при больших значениях коэффициента связи K
между отсчетами.
Таким образом, не подлежит сомнению возможность осуществления стохас-
тической модуляции и передачи дискретной информации с помощью произвольно
распределенных шумов.
Рассмотрим теперь вопрос приема, то есть демодуляции стохастически моду-
лированных сигналов.
1 2
åt D
3
Y (kΔt),
k = 0,1,2…
(t) K s
4
.
x (kΔt),
k = 0,1,2…
Передача дискретной информации путем стохастической модуляции случайной несущей
ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2005, Т. 7, № 1 119
Рис. 4. Стохастическая модуляция случайного процесса прямоугольными
импульсами с нормированием дисперсии выходного сигнала
Демодулятор стохастически модулированных сигналов
В качестве демодулятора стохастически модулированных сигналов может
быть использовано устройство для измерения коэффициента независимости от-
счетов случайного процесса [2]. Это устройство дает оценку отношения правдо-
подобия для случая проверки гипотезы о том, что наблюдаемые отсчеты случай-
ного процесса зависимы против простой альтернативы, заключающейся в том,
что эти отсчеты — независимы. Структурная схема демодулятора стохастически
модулированного шума показана на рис. 5.
На рис. 5 использованы такие обозначения: 1 — элемент задержки с n выхо-
дами; 2 — пороговые элементы; 3 — n-входовый элемент И; 4 — t-текущие инте-
граторы; 5 — n-входовый перемножитель; 6 — элемент деления. Работа этого
устройства подробно описана в [2], а методика измерения многомерных функций
распределения вероятностей произвольно распределенных случайных процессов
— в [3].
На рис. 6 показаны временные диаграммы, поясняющие процесс демодуляции
стохастически модулированного случайного процесса с помощью устройства для
измерения коэффициента независимости отсчетов случайного процесса (рис. 5).
На диаграмме а) показана модулирующая информационная последователь-
ность ( )s t прямоугольных импульсов единичной амплитуды; на диаграмме б) —
несущая ( )n t в виде случайного процесса с независимыми отсчетами, нулевым
математическим ожиданием и единичной дисперсией; на диаграмме в) — стохас-
тически модулированный случайный процесс ( )x t ; на диаграмме г) — выходной
сигнал демодулятора ( )y t . При проведении эксперимента постоянная накопления
t-текущих интеграторов была выбрана равной 3000, а коэффициент связи между
отсчетами 0,6K = .
Нетрудно увидеть, что, несмотря на отсутствие каких-либо признаков ин-
формационного сигнала в шумовой несущей, демодулятор уверенно его обнару-
живает, реализуя алгоритм оптимального приема.
0 500 1000 1500 2000 t
( )s t
( )x t
( ) ( )0 1X t K ,=
( ) ( )0 2X t K ,=
( ) ( )0 4X t K ,=
( ) ( )0 8X t K ,=
Г. Н. Розоринов, А. К. Егоров, О. В. Брягин
120
Рис. 5. Структурная схема демодулятора стохастически модулированных сигналов
Рис. 6. Демодуляция стохастически модулированного случайного процесса
...
...
...
1
2
n
1 2 .
.
.
2
2
3
4 6
4
4
4
5
( )x t
( )1 1F x ;t t* -
( )n nF x ;t t* -
( )1 1 2 2 n nx ,t ;x ,t ;...;x ,tF t t t* - - -
( )1 1 2 2 n nY x ,t ;x ,t ;...;x ,tt t t- - -
( )1 1 2 2
n
n nF x,t ;x ,t ;...;x ,tt t t* - - -
( )1 1 2 2
n
R n nC x,t ;x ,t ;...;x ,tt t t* - - -
( )ntX t-( )ntx t-
Xn
( )2t-tX
( )1t-tX( )1t-tx
X1
( )2t-tx
X2
0
1
–5
0
5
–5
0
5
0 500 1000 1500 2000
0
2
4
s(t)
n(t)
x(t)
y(t)
t
t
а)
б)
в)
г)
t
t
Передача дискретной информации путем стохастической модуляции случайной несущей
ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2005, Т. 7, № 1 121
Выводы
1. Предложена относительно простая и эффективная система передачи дис-
кретной информации, основанная на использовании величины коэффициента свя-
зи между отсчетами случайных процессов, обеспечивающая скрытную передачу и
оптимальный прием стохастически модулированных сигналов.
2. Приведены результаты экспериментального исследования системы переда-
чи дискретной информации типа «стохастический модулятор – оптимальный при-
емник», подтверждающие ее эффективность, способность противостоять обнару-
жению и практическую реализуемость.
1. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Кн. 2. — М.: Сов. радио,
1968. — 552 с.
2. Брягин О.В., Егоров А.К., Розоринов Г.Н. Определение степени независимости отсчетов
случайных процессов // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. — 2004. — Т. 6, № 4. — С. 29–37.
3. Брягин О.В., Егоров А.К., Розоринов Г.Н. Об оценке многомерных функций распределения
вероятностей речевых сигналов // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. — 2004. — Т. 6, № 3. —
С. 41–49.
Поступила в редакцию 25.02.2005
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-50728 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1560-9189 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:19:14Z |
| publishDate | 2005 |
| publisher | Інститут проблем реєстрації інформації НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Розоринов, Г.Н. Егоров, А.К. Брягин, О.В. 2013-10-30T00:56:44Z 2013-10-30T00:56:44Z 2005 Передача дискретной информации путем стохастической модуляции случайной несущей / Г.Н. Розоринов, А.К. Егоров, О.В. Брягин // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. — 2005. — Т. 7, № 1. — С. 115-121. — Бібліогр.: 3 назв. — pос. 1560-9189 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/50728 621.391.2 Предложена оригинальная система передачи дискретной информации, обеспечивающая передачу и оптимальный прием стохастически модулированных сигналов. Приведены результаты экспериментального исследования системы, подтверждающие ее реализуемость и эффективность. Запропоновано оригінальну систему передачі дискретної інформації, що забезпечує передачу та оптимальний прийом стохастично модульованих сигналів. Наведено результати експериментального дослідження системи, що підтверджують можливість її реалізації й ефективність. The original system of discrete information transfer, which provides the transmissions and optimum reception of stochastic modulated signals, is offered. The results of experimental research of the system, which confirm its realization and efficiency, are given. ru Інститут проблем реєстрації інформації НАН України Реєстрація, зберігання і обробка даних Системи збереження і масового розповсюдження даних Передача дискретной информации путем стохастической модуляции случайной несущей Передача дискретної інформації шляхом стохастичної модуляції випадкової несучої Discrete Information Transfer by Stochastic Modulation of Random Carrier Article published earlier |
| spellingShingle | Передача дискретной информации путем стохастической модуляции случайной несущей Розоринов, Г.Н. Егоров, А.К. Брягин, О.В. Системи збереження і масового розповсюдження даних |
| title | Передача дискретной информации путем стохастической модуляции случайной несущей |
| title_alt | Передача дискретної інформації шляхом стохастичної модуляції випадкової несучої Discrete Information Transfer by Stochastic Modulation of Random Carrier |
| title_full | Передача дискретной информации путем стохастической модуляции случайной несущей |
| title_fullStr | Передача дискретной информации путем стохастической модуляции случайной несущей |
| title_full_unstemmed | Передача дискретной информации путем стохастической модуляции случайной несущей |
| title_short | Передача дискретной информации путем стохастической модуляции случайной несущей |
| title_sort | передача дискретной информации путем стохастической модуляции случайной несущей |
| topic | Системи збереження і масового розповсюдження даних |
| topic_facet | Системи збереження і масового розповсюдження даних |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/50728 |
| work_keys_str_mv | AT rozorinovgn peredačadiskretnoiinformaciiputemstohastičeskoimodulâciislučainoinesuŝei AT egorovak peredačadiskretnoiinformaciiputemstohastičeskoimodulâciislučainoinesuŝei AT brâginov peredačadiskretnoiinformaciiputemstohastičeskoimodulâciislučainoinesuŝei AT rozorinovgn peredačadiskretnoíínformacííšlâhomstohastičnoímodulâcíívipadkovoínesučoí AT egorovak peredačadiskretnoíínformacííšlâhomstohastičnoímodulâcíívipadkovoínesučoí AT brâginov peredačadiskretnoíínformacííšlâhomstohastičnoímodulâcíívipadkovoínesučoí AT rozorinovgn discreteinformationtransferbystochasticmodulationofrandomcarrier AT egorovak discreteinformationtransferbystochasticmodulationofrandomcarrier AT brâginov discreteinformationtransferbystochasticmodulationofrandomcarrier |