Algizcom: РЕБ-захист та RF-обладнання
207 subscribers
90 photos
15 videos
8 files
5 links
Технології та засоби РЕБ-захисту, цифровий бездротовий зв'язок, RF-обладнання
Контакти:
Telegram: @Algizcom
WhatsApp: Algizcom
Signal: Algizcom

www.tiktok.com/@algizcom?_t=8l1y5FvzDmf&_r=1

https://www.facebook.com/profile.php?id=61558438859635
Download Telegram
Приемник обнаруживал легитимный сигнал от легитимного передатчика путем сравнения сигнала после квадратурного преобразователя с образами из библиотеки семплов. Обнаружение производилось по преамбуле, по первым ее чирпам, работали все передатчики одновременно.
Даже при значительных отклонениях частоты передатчика от частоты настройки приемника (50 кГц при BW=125 кГц) вероятность успешного детектирования превысила 99% при разных значениях SF и BW.
Отметим ,что в чипах Semtech используется более простой с точки зрения реализации метод корреляционного приема - FFT (Fast Fourier Transform).

Что означают результаты работы.
Применение ИИ даже невысокого уровня позволяет реализовать спектральную селекцию сигналов. Приемник способен распознать легитимный сигнал от конкретного передатчика по его уникальному спектру, игнорируя любые другие помеховые сигналы, как случайные, так и преднамеренные.
Приемник LoRa по схеме FFT способен устойчиво детектировать сигнал даже в том случае, когда уровень помех превышает уровень сигнала в 2-4 раза. Возможности корреляционного приемника предполагаются значительно выше, потому что фактически он точно "знает", что обнаруживать в следствии уникальности спектра передатчика.
Как это отразится на эффективности современных систем РЭБ, не сложно представить.
P.S. Спектр любого передатчика уникален, кроме того, специальными простыми методами его можно сделать ещё более "уникальным". Реализуемая с помощью ИИ спектральная селекция позволит значительно увеличить стойкость к РЭБ любого, даже менее сложного, чем LoRa, сигнала.
❤4
Группой исследователей Гонконгского политехнического университета была проделана масштабная работа по изучению помехоустойчивости LoRa.
Ознакомим вас с некоторыми результатами.
1. Воздействие узкополосной помехой в виде Гауссового белого шума.
Ширина спектра помехи равна ширине канала.
Результат на первом рисунке.
Приемник продолжает детектирование с допустимым уровнем ошибок даже тогда, когда уровень помехи превышает уровень легитимного сигнала на 2-3 дБ. Уровень ошибок при декодировании растет пропорционально росту уровня помехи.
2. Воздействие помехой в виде ЛЧМ-импульсов (чирпов). Помеха не широкополосная, чирпы не синхронизированы с легитимным сигналом. Это чирпы обычного передатчика LoRa.
Результаты на рисунке 2.
Синим - атака на первые 4 чирпа преамбулы
Красным - атака на вторую часть преамбулы
Жёлтым - атака на синхрослово
Сиреневым - атака на заголовок и данные.
Воздействие на первые чирпы преамбулы более эффективно.
Обьясняется тем, что приемник не успевает синхронизироваться.
👍1
На этом рисунке отображена зависимость эффективности помехи от расстройки частот приемника и чирпов помехи.
По оси Y отображено срабатывание корреляционного обнаружителя FFT LoRa. Чем меньше расстройка частот, тем чаще срабатывает обнаружитель на чирпы помехи, а значит растет уровень ошибок при демодуляции.
Из описанного выше следует,что идеальная помеха для LoRa - узкополосный ЛЧМ-сигнал с параметрами чирпов самой LoRa, воздействующий на первую часть преамбулы. Причем уровень помехи должен превышать уровень легитимного сигнала не менее,чем на 2 дБ.
Уязвимость LoRa - в широком окне демодуляции(> 125 кГц), любой сигнал, попадающий в окно демодуляции, с изменениями во времени хоть немного схожими на изменения фазы чирпов LoRa, будет демодулирован как легитимный. Чем больше он похож на LoRa, тем меньшей мощности он может быть для успешного детектирования.
Прицельную помеху такого рода осуществить несложно.
Для реализации эффективной заградительной помехи необходимо изменение подходов к формированию помехи.
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
Видео демонстрирующее возможности DDS-джаммеров.
В таких джаммерах используется схема переноса спектра.
Сигнал помехи формируется в диапазоне от 0 до 300 МГц обычно на AD9910 и перемножается с несущей частотой от PLL-синтезатора. Получившаяся нижняя зеркальная полоса отфильтровывается, верхняя усиливается и излучается.
Как видно, возможностей AD9910 хватает на шаг частот 83 кГц при полосе 200МГц. AD9910 генерирует паразитные гармоники довольно высокого уровня, что является его существенным недостатком. Для целей подавления полезного сигнала они малоэффективны. Однако сама схема проста, для ее реализации достаточно микропроцессора типа STM32.
Эта схема не имеет иного пути развития, кроме как использование более скоростных DDS чипов. Что удорожает генератор (AD9910-20$, AD9914-170$, AD9164-380$), требует другой архитектуры типа FPGA Spartan и высокого качества плат. А в таком случае уже можно использовать более скоростные DAC вместо DDS, т.е. DDS-генератор превращается в более функциональный SDR.
❤2
Генерирование сигнала помехи способом переноса спектра.
Правый верхний угол фото, по часовой стрелке.
VCO (ГУН) 500-700 МГц- генератор частоты смещения с резистором регулировки частоты.
Генератор "пилы " (ГПН) на двух транзисторах с резисторами регулировки амплитуды и смещения "пилы".
VCO 700-1000 МГц - генератор сигнала широкополосной помехи (ЛЧМ-чирпы).
Микросборка - двойной балансный смеситель ADE-11x+. Downfreq преобразователь сигналов от двух VCO.
Конкретно этот модуль можно настроить на генерацию сигнала помехи в диапазоне 100-400 МГц.
Верхняя зеркальная полоса после преобразователя отфильтровывается ФНЧ в цепи предварительного каскада усиления.
Остаётся загадкой, почему разработчики не применили 555 для ГПН. Схема автоколебательного генератора на двух транзисторах конкретно в таком исполнении весьма неустойчива в работе. Что и стало причиной вскрытия модуля).
Однако, заметим, что на плате присутствуют штыревые контакты, к которым можно подключить субмодуль генератора на микроконтроллере STM.
👍1🤝1
Несколько интересных VTX с утра в понедельник
👍4❤1
Взглянем на проблему эффективного подавления сигнала LoRa генератором помех в виде непрерывного излучения ЛЧМ-импульсов (чирпов), применив инструментарий вероятностного анализа.
Исходные данные для анализа следующие.
Ширина канала сигнала LoRa 125 кГц.
Воздействие на канал осуществляется одной из основных частотных составляющих спектра периодического ЛЧМ-сигнала (чирпа помехи), формируемого генератором помех.
Шаг основных частотных составляющих такой "гребенки" равен 1/длительность чирпа помехи. При длительности чирпа 10 мкс, шаг составит 100 кГц.
Девиация чирпа помехи - 300 МГц.
В пределах этой полосы размещается подавляемый канал LoRa шириной 125 кГц, место его положения в пределах полосы 300 МГц случайно, с нормальным законом распределения.
Описаная ситуация вполне соответствует, например, случаю подавления канала управления FPV-дрона в диапазоне 700-1000 МГц, причем не важно - используется ППРЧ или нет, ведь мы принимаем условием случайность появления подавляемого сигнала на любом участке полосы 300 МГц.
На основании опубликованных на нашем канале результатов исследований помехоустойчивости LoRa известно, что эффективность воздействия чирпа помехи тем выше, чем ближе расположена одна из его любых основных частотных составляющих "гребенки" к центру канала LoRa. Это окно высокоэффективного подавления составляет примерно 30 кГц (+/- 15 кГц).
Под высокоэффективным подавлением будем понимать уровень ошибок на выходе FFT-демодулятора приемника LoRa выше 50%.
Итак, вопрос.
Какова вероятность того, что при таких условиях одна из основных частотных составляющих чирпа помехи окажется в окне высокоэффективного подавления .
ChatGPT потратил 13 секунд.
31%.
Расширим окно подавления до 60 кГц (половина ширины канала LoRa, уровень ошибок на выходе демодулятора LoRa около 30%).
ChatGPT за тоже время даст ответ - вероятность 61%.
Увеличивать окно подавления далее бесполезно - LoRa устойчива к помехам на краях своего канала.
Сузив общую модуляцию чирпа помехи например, до 100 МГц, мы получим тот же результат - 31% и 61%.

Предположим, что пулеметчик ведёт заградительный огонь в секторе обстрела по фронту 30 м. Он укладывает пули последовательно одна за одной через каждые 10 см от одного края сектора до другого. В секторе внезапно появляется мишень шириной около 13 см, которая считается пораженной, если пуля попадет в центр мишени, в узкую полоску шириной 3 см посередине мишени.
Наш пулеметчик не перенося огонь на появившуюся мишень попадет в нее с вероятностью 31% вообще без прицеливания.
Отличный результат для пулемётчика. Но посредственно для джаммера, подавляющего канал управления LoRa FPV-дрона.
Казалось бы - уменьшая длительность чирпа помехи можно достичь большей вероятности попадания спектральной составляющей "гребенки" в окно подавления и как следствие, улучшить эффективность воздействия помехи.
Но взглянем на ситуацию с учётом длительности чирпов LoRa и джаммера.
Средняя длительность чирпа LoRa 1 мс.
Длительность чирпа помехи 10 мкс. Джаммер 100 раз успевает воздействовать на 1 чирп LoRa. Соответственно, при длительности чирпа помехи 5 мкс (200 кГц) джаммер своими чирпами 200 раз воздействует на 1 чирп LoRa и наносит бОльшие повреждения. Но при этом вероятность попадания спектральной составляющей "гребенки" в окно подавления канала LoRa уменьшается примерно 2 раза по сравнению с примером, рассмотренном в самом начале этого лонгрида.
Какой практический вывод из вышеизложенного?
Чем дальше от пульта,тем больше эффективность быстрого джаммера.
Уверены, что читателям нашего канала будет интересно ознакомиться с мнением представителя R&D одного из ведущих производителей РЭБ-комплектующих (этот производитель ориентирован в большей мере на рынок ЕС и Африки). Дискуссия затрагивала аспекты применения быстрых и медленных джаммеров, перспективы применения dds-источников (а там не все так однозначно ;), эффективность LoRa- модулей (с цифровым формированием сигнала управления VCO).
Так же обозначены дальнейшие направления развития.
👍1