Когерентная радиолиния

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано для передачи конфиденциальной информации с использованием сложных сигналов с фазовой манипуляцией (ФМн). Достигаемый технический результат - защита передаваемой дискретной информации от несанкционированного доступа посторонних лиц путем создания шумовой завесы из шумоподобных сигналов. Когерентная радиолиния содержит на передающей стороне источник дискретных сообщений, кодирующее устройство, два модулятора, два генератора высокой частоты, первый и второй передатчики, первую и вторую передающие антенны, генератор псевдослучайной последовательности, а на приемной стороне: приемную антенну, приемник, первый, второй и третий синхронные детекторы, блок поиска по частоте, блок выделения опорного напряжения, фазовращатель на +30°, фазовращатель на -30°, первый и второй вычитатели, фазовращатель на +90°, декодирующее устройство, блок регистрации и анализа сообщений. 1 ил.

 

Предлагаемая радиолиния относится к радиосвязи, а именно к построению систем радиосвязи с использованием в их работе искусственно созданных радиопомех, и может быть использована для передачи конфиденциальной информации с использованием сложных сигналов с фазовой манипуляцией.

Известны радиолинии и системы передачи аналоговой и дискретной информации (авт. свид. СССР №№1.291.984, 1.626.428, 1.163.784, 1.798.738; патенты РФ №№2.001.531, 2.013.018, 2.019.052, 2.156.551, 2.214.691, 2.215.370; патенты США №№5.058.136, 5.077.538, 5.856.027; ЕР №№0.405.512, 0.486.839, 0.497.433; WO №№96/10.309, 97/20.438; Тепляков И.М. и др. Радиосистемы передачи информации. - М.: Радио и связь, 1982, С.233, рис.122 и другие).

Из известных радиолиний и систем наиболее близкой к предлагаемой является когерентная радиолиния (Тепляков И.М. и др. Радиосистемы передачи информации. - М.: Радио и связь, 1982, с.233, рис.122), которая и выбрана в качестве прототипа.

В качестве демодулятора в данной радиолинии используется синхронный детектор, представляющий собой последовательно включенные перемножитель и фильтр нижних частот, а опорное напряжение, как правило, создается с помощью системы фазовой автоподстройки частоты (ФАП) с дополнительными устройствами для поиска и захвата частоты.

Однако указанная радиолиния не обеспечивает защиту передаваемой дискретной информации от несанкционированного доступа посторонних лиц.

Технической задачей изобретения является защита передаваемой дискретной информации от несанкционированного доступа посторонних лиц путем создания шумовой завесы из шумоподобных сигналов, имеющих мощность большую, чем мощность рабочих сигналов в когерентной радиолинии.

Поставленная задача решается тем, что когерентная радиолиния, содержащая согласно ближайшему прототипу на передающей стороне последовательно включенные источник дискретных сообщений, кодирующее устройство, первый модулятор, первый передатчик и первую передающую антенну, а на приемной стороне последовательно включенные приемную антенну, приемник, блок поиска по частоте, блок выделения опорного напряжения, второй вход которого соединен с выходом приемника, и первый синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом приемника, последовательно включенные декодирующее устройство и блок регистрации и анализа сообщений, отличается от ближайшего аналога тем, что когерентная линия снабжена на передающей стороне двумя генераторами высокой частоты, генератором псевдослучайной последовательности, вторым модулятором, вторым передатчиком и второй передающей антенной, причем первый генератор высокой частоты подключен к второму входу первого модулятора, к выходу генератора псевдослучайной последовательности подключены второй модулятор, второй вход которого соединен с выходом второго генератора высокой частоты, второй передатчик и вторая передающая антенна, а на приемной стороне фазовращателем на -30°, фазовращателем на +90°, двумя вычитателями, вторым и третьим синхронными детекторами, причем к выходу блока выделения опорного напряжения последовательно подключены фазовращатель на +30°, второй синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом приемника, первый вычитатель, фазовращатель на +90° и второй вычитатель, второй вход которого соединен с выходом первого синхронного детектора, а выход подключен к входу декодирующего устройства, к выходу блока выделения опорного напряжения последовательно подключены фазовращатель на -30° и третий синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом приемника, а выход подключен к второму входу первого вычитателя.

Структурная схема предлагаемой когерентной радиолинии представлена на чертеже.

Передающая часть когерентной радиолинии содержит последовательно включенные источник 1 дискретных сообщений, кодирующее устройство 2, первый модулятор 3, второй вход которого соединен с выходом первого генератора 4 высокой частоты, первый передатчик 5 и первую передающую антенну 6, последовательно включенные генератор 7 псевдослучайной последовательности (ПСП), второй модулятор 8, второй вход которого соединен с выходом второго генератора 9 высокой частоты, второй передатчик 10 и вторую передающую антенну 11.

Приемная часть когерентной радиолинии содержит последовательно включенные приемную антенну 12, приемник 13, первый синхронный детектор 14, второй вычитатель 23, декодирующее устройство 24 и блок 25 регистрации и анализа сообщений, последовательно подключенные к выходу приемника 13 блок 15 поиска по частоте и блок 16 выделения опорного напряжения, второй вход которого соединен с выходом приемника 13, а выход подключен к второму входу первого синхронного детектора 14, последовательно подключенные к выходу блока 16 выделения опорного напряжения фазовращатель 17 на -30°, второй синхронный детектор 19, второй вход которого соединен с выходом приемника 13, первый вычитатель 21 и фазовращатель 22 на +90°, выход которого соединен с вторым входом второго вычитателя 23, последовательно подключенные к выходу блока 16 выделения опорного напряжения фазовращатель 18 на +30° и третий синхронный детектор 20, второй вход которого соединен с выходом приемника 13, а выход подключен к второму входу первого вычитателя 21.

Когерентная радиолиния работает следующим образом.

Дискретные сообщения с выхода источника 1 через кодирующее устройство 2 в виде модулирующего кода M(t) поступает на первый вход модулятора 3, на второй вход которого подается высокочастотное колебание с выхода генератора 4 высокой частоты

u_c(t)=U_ccos(ω_ct+ϕ_c), 0≤t≤T_c.

На выходе модулятора 3 образуется фазоманипулированный (ФМн) сигнал

u₁(t)=U_ccos[ω_ct+ϕ_k(t)+ϕ_c], 0≤t≤T_c,

где ϕ_k(t)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t), причем ϕ_к(t)=const при kτ_Э<t<(k+1)τ_Э и может изменяться скачком при t=kτ_Э, т.е. на границах между элементарными посылками (k=1, 2, ..., N-1);

τ_Э, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью T_c(T_c=Nτ_Э).

Этот сигнал после усиления в передатчике 5 (усилителе мощности) излучается передающей антенной 6 с направленной диаграммой направленности в сторону приемной части когерентной радиолинии.

Псевдослучайная последовательность (ПСП) с выхода генератора 7 поступает на первый вход модулятора 8, на второй вход которого подается высокочастотное колебание с выхода генератора 9 высокой частоты

u_ш(t)=U_шcos(ω_шt+ϕ_ш), 0≤t≤T_ш,

где ω_ш-ω_с=Δω≤Δω_Д, Δω_Д - полоса пропускания синхронных детекторов 14, 19 и 20.

На выходе модулятора 8 образуется шумоподобный сигнал (ШПС)

u₂(t)=U_шcos[ω_шt+ϕ_ш(t)+ϕ_ш], 0≤t≤T_ш,

где ϕ_ш(t)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с ПСП.

Указанный сигнал после усиления в передатчике 10 (усилителе мощности) излучается передающей антенной 11 с направленной диаграммой направленности в сторону приемной части когерентной радиолинии. Мощность этого сигнала много больше, чем мощность информационного сигнала, для которого он создает шумовую завесу.

Смесь ФМн-сигнала u₁(t) и ШПС-сигнал u₂(t)

u_Σ(t)=u₁(t)+u₂(t)

с выхода приемной антенны 12 через приемник 13 (усилитель высокой частоты) одновременно поступает на первые (информационные) входы синхронных детекторов 14, 19 и 20, на вторые входы которых подаются опорные напряжения соответственно с выхода блока 16 выделения опорного напряжения непосредственно и через фазовращатели 17 и 18 на +30° и -30°:

u₀₁(t)=U₀cos(ω_ct+ϕ_c),

u₀₂(t)=U₀cos((ω_ct+ϕ_c+30°),

u₀₃(t)=U₀cos(ω_ct+ϕ_c-30°).

На выходе синхронных детекторов 14, 19 и 20 выделяются следующие низкочастотные напряжения соответственно:

u_н1(c)=U_н1cosϕ_k(t)+U_н2cos[(ω_ш-ω_c)t+ϕ_ш(t)+ϕ_ш-ϕ_c],

u_н2(c)=U_н1cos[ϕ_k(t)-30°]+U_н2cos[(ω_ш-ω_c)t+ϕ_ш(t)+ϕ_ш-ϕ_c-30°],

u_н3(c)=U_н1cos[ϕ_k(t)+30°]+U_н2cos[(ω_ш-ω_c)t+ϕ_ш(t)+ϕ_ш-ϕ_c+30°],

где

На выходе вычитателя 21 образуется разностное напряжение

Δu_н1(t)=u_н2(t)-u_н3(t)=U_н2sin[(ω_ш-ω_c)t+ϕ_ш(t)+ϕ_ш-ϕ_c],

которое представляет собой оценку ШПС-сигнала и отличается от ШПС-сигнала на выходе синхронного детектора 14 поворотом по фазе на 90°.

Разностное напряжение Δu_н1(t) с выхода вычитателя 21 поступает на вход фазовращателя 22 на +90°, на выходе которого образуется напряжение

Δu_н2(t)=U_н2sin[(ω_ш-ω_c)t+ϕ_ш(t)+ϕ_ш-ϕ_c+90°]=

=U_н2cos[(ω_ш-ω_c)t+ϕ_ш(t)+ϕ_ш-ϕ_c].

Это напряжение поступает на второй вход вычитателя 23, на выходе которого образуется разностное напряжение

Δu_н3(t)=u_н1(t)-Δu_н2(t)=U_н1cosϕ_k(t),

представляющее собой аналог передаваемого сообщения. Напряжение Δu_н3(t) с выхода вычитателя 23 поступает на вход декодирующего устройства 24 для дальнейшей обработки.

Таким образом, в результате такого построения когерентной радиолинии по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения предлагаемая когерентная радиолиния под прикрытием мощной шумовой завесы может успешно выполнять свои функции. При этом значительно снижается возможность несанкционированного доступа посторонних лиц к конфиденциальной информации, которая передается по когерентной радиолинии, так как сигнал шумовой завесы скрывает информационный сигнал за счет энергетического превышения этого сигнала шумоподобным сигналом завесы в заданном диапазоне частот.

Кроме того, сложные сигналы с фазовой манипуляцией с точки зрения обнаружения обладают высокой энергетической и структурной скрытностью.

Энергетическая скрытность данных сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени и по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого сложный ФМн-сигнал в точке приема оказывается замаскированным не только шумоподобными сигналами, но и шумами и помехами. Причем энергия сложного информационного сигнала отнюдь не мала, оно просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.

Структурная скрытность сложных ФМн-сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных ФМн-сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемника. Сложные ФМн-сигналы позволяют применять новый вид селекции - структурную селекцию.

Когерентная радиолиния, содержащая на передающей стороне последовательно включенные источник дискретных сообщений, кодирующее устройство, первый модулятор, первый передатчик и первую передающую антенну, а на приемной стороне последовательно включенные приемную антенну, приемник, блок поиска по частоте, блок выделения опорного напряжения, второй вход которого соединен с выходом приемника, и первый синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом приемника, последовательно включенные декодирующее устройство и блок регистрации и анализа сообщений, отличающаяся тем, что она снабжена на передающей стороне двумя генераторами высокой частоты, генератором псевдослучайной последовательности, вторым модулятором, вторым передатчиком и второй передающей антенной, причем первый генератор высокой частоты подключен к второму входу первого модулятора, к выходу генератора псевдослучайной последовательности последовательно подключены второй модулятор, второй вход которого соединен с выходом второго генератора высокой частоты, второй передатчик и вторая передающая антенна, а на приемной стороне фазовращателем на +30°, фазовращателем на -30°, фазовращателем на +90°, вторым и третьим синхронными детекторами и двумя вычитателями, причем к выходу блока выделения опорного напряжения последовательно подключены фазовращатель на +30°, второй синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом приемника, первый вычитатель, фазовращатель на +90° и второй вычитатель, второй вход которого соединен с выходом первого синхронного детектора, а выход подключен к входу декодирующего устройства, к выходу блока выделения опорного напряжения последовательно подключены фазовращатель на -30° и третий синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом приемника, а выход подключен к второму входу первого вычитателя.