Одним из основных путей обеспечения помехозащищенности систем радиосвязи (СРС), функционирующих в условиях преднамеренных (организованных) и непреднамеренных помех (включая взаимные помехи), является использование сигналов с расширением спектра (шумоподобных сигналов), в частности, методом непосредственной (прямой) модуляции несущей псевдослучайной последовательностью (ПСП).

Настоящая книга посвящена изложению теоретических и методических аспектов помехозащищенности СРС, разрабатываемых на базе использования таких сложных (шумоподобных) видов сигналов. По замыслу авторов и фактическому содержанию книга является продолжением и дальнейшим развитием основ помехозащищенности СРС, изложенных в ранее изданных монографиях В.И.Борисова, В.М.Зинчука "Помехозащищенность систем радиосвязи. Вероятностно-временной подход" (М.: Радио и связь, 1999) и В.И.Борисова, В.М.Зинчука и др. "Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты" (М.: Радио и связь, 2000).

Различные вопросы помехозащищенности СРС с расширением спектра сигналов непосредственной модуляцией несущей ПСП рассматриваются в значительном количестве работ отечественных и зарубежных специалистов. К ним следует отнести в первую очередь широко известные монографии и труды научных школ Л.Е.Варакина, Г.И.Тузова; книгу Дж.Прокиса "Цифровая связь" (пер. с англ. под ред. Д.Д.Кловского, - М.: Радио и связь, 2000); книгу К.Феера "Беспроводная цифровая связь" (пер. с англ. под ред. В.И.Журавлева, - М.: Радио и связь, 2000); неизданные до настоящего времени на русском языке книги M.K.Simon, J.K.Omura, R.A.Scholtz, B.K.Levitt "Spread Spectrum Communication" (vol.I-III, Rockville, MD.: Computer Science Press, 1985); D.J.Torrieri "Principles of Secure Communication Systems" (Dedham, MA.: Artech House, Inc., 1985) и др. В 1998 г. издательством "Artech House, Inc.", специализирующемся в области радиолокации, радиосвязи, радиоэлектронного подавления и др., выпущены в свет книги D.C.Schleher "Advanced Electronic Warfare Principles", E.Waltz "Introduction to Information Warfare".

И тем не менее, проблема эффективности СРС, исследование и разработка перспективных мер и способов повышения помехозащищенности СРС, особенно в условиях все нарастающего усложнения сигнально-помеховой обстановки, постоянного совершенствования техники и тактики РЭП остаются актуальными и важными как с теоретической, так и с практической точки зрения.

Для практических приложений, в том числе и для СРС с расширением спектра, требующих учета реальных условий в процессе передачи и приема информации, важной и актуальной является проблема синтеза и анализа эффективности оптимальных и субоптимальных алгоритмов многоальтернативного обнаружения и различения сигналов, совместного обнаружения и оценивания параметров сигналов, применения последовательного анализа к задачам обнаружения, поиска ШПС в условиях различной априорной неопределенности относительно статистических характеристик сигналов, каналов и помех.

Внедрение в современных СРС быстродействующей микропроцессорной техники и новейшей элементной базы позволяет реализовать разработанные за последнее время оптимальные и субоптимальные алгоритмы обработки шумоподобных сигналов (ШПС), включая алгоритмы адаптивной цифровой фильтрации ШПС на фоне узкополосных помех и гауссовского шума; алгоритмы многоальтернативного обнаружения и различения сигналов, одновременного обнаружения и оценивания параметров ШПС в условиях априорной неопределенности; алгоритмы обнаружения ШПС с постоянным уровнем ложных тревог; алгоритмы циклического поиска сигналов на основе использования полумарковских процессов и направленных графов и др. Реализация перечисленных выше алгоритмов обнаружения, различения, оценивания, поиска и адаптивной цифровой фильтрации ШПС позволит существенным образом повысить помехозащищенность СРС в условиях различного вида априорной неопределенности и воздействия помех.

Помехозащищенность СРС в значительной мере зависит от учета помеховой обстановки, в которой эта СРС функционирует. Наиболее приемлемым вариантом решения этой проблемы для СРС с ШПС является использование акустооптических устройств, позволяющих практически в реальном масштабе времени и с высокой степенью достоверности распознавать и оценивать параметры как ШПС, так и помеховых сигналов.

Системы радиосвязи с фазоманипулированными широкополосными сигналами (ФМШПС) наиболее сильно подвержены влиянию узкополосных помех. Борьба с этими видами помех ведется различными способами, основными из которых являются режекторные цифровые и аналоговые фильтры. Одним из эффективных способов подавления узкополосных помех является адаптивная цифровая фильтрация (АЦФ). Поэтому в книге значительное внимание уделено техническим (вплоть до реализации) и методическим аспектам АЦФ шумоподобных сигналов.

Излагаемые в книге вопросы отражают современные взгляды на основные аспекты помехозащищенности СРС с ШПС в условиях априорной неопределенности и воздействия преднамеренных и непреднамеренных помех. Большая часть материалов книги посвящена решению единой задачи - оценке помехозащищенности СРС с ШПС и эффективности алгоритмов обработки ШПС, включая алгоритмы инвариантного многоальтернативного обнаружения и различения сигналов, совместного обнаружения и оценивания параметров сигналов, обнаружения сигналов с постоянным уровнем ложных тревог, независимым от мощности помехи, циклических процедур поиска сигналов.

Вопросы и методы, рассматриваемые в книге, являются важными и актуальными областями дальнейших исследований и разработок, стимулируемых насущными потребностями в создании более эффективных СРС.

В основу книги положены собственные работы авторов, также в ней широко использованы результаты исследований отечественных и зарубежных ученых. Часть материалов книги, базирующихся на неизданных на русском языке трудах зарубежных специалистов, изложена в виде аналитических обзоров с соответствующими ссылками на первоисточники (к ним относятся, например, вопросы синхронизации).

Желание упростить излагаемый материал, сделать его доступным для широкого круга инженеров, специализирующихся в области исследований и проектирования помехозащищенных СРС с ШПС, привело к тому, что в книге в основном рассматриваются типовые СРС с бинарными ФМШПС, каналы связи без затухания, в качестве собственных шумов - гауссовские помехи.

Излагая материал книги, авторы намеренно не рассматривают конкретные СРС с расширением спектра сигналов. Такая позиция мотивируется желанием изложить единый подход к проблеме помехозащищенности СРС в целом, где основное внимание уделяется не частным техническим задачам, а теоретическим и методическим основам разработки алгоритмов обнаружения, поиска, оценивания и фильтрации ФМШПС.

Для чтения книги требуются знания основ статистической теории связи в рамках известных монографий В.И.Тихонова, Б.Р.Левина, а также теории вероятности и ее практических приложений.

Материалы отдельных глав книги используются авторами при чтении лекций студентам старших курсов Воронежского государственного университета и Воронежского государственного технического университета.

Авторы выражают благодарность Ю.Г.Белоус, Е.И.Гончаровой, Т.В.Доровских, Е.В.Ижбахтиной, Т.Ф.Капаевой, О.А.Крыниной, Ю.Н.Максюта за компьютерный набор книги, проведение многочисленных расчетов, подготовку и оформление графического и иллюстративного материала.

Авторы признательны Т.Ф.Капаевой и Ю.Н.Максюта за разработку ряда математических моделей и алгоритмов обработки сигналов.