Система передачи информации хаотическими сигналами

Авторы патента:

Жук Александр Павлович (RU)

Баркетов Сергей Васильевич (RU)

Романько Денис Владимирович (RU)

Михайличенко Николай Валерьевич (RU)

Шиянов Алексей Владимирович (RU)

Иванов Антон Сергеевич (RU)

Сазонов Виктор Викторович (RU)

H04K1/02 - путем добавления второго сигнала, делающего неразборчивым полезный сигнал

Владельцы патента RU 2369018:

Ставропольский военный институт связи ракетных войск (RU)

Изобретение относится к области передачи информации с расширением спектра и может быть использовано в системах связи. Достигаемый технический результат - повышение помехоустойчивости системы передачи информации хаотическими сигналами. Предлагаемая система передачи информации хаотическими сигналами содержит источник информации, коммутатор, линию задержки, генератор хаотического сигнала, широкополосный усилитель, канал связи, усилитель высокой частоты, первый умножитель, многоотводную линию задержки, первый интегратор, второй и третий умножители, первый генератор копии автокорреляционной функции хаотического сигнала, соответствующего информационному символу «1», второй генератор копии автокорреляционной функции хаотического сигнала, соответствующего информационному символу «0», второй интегратор, третий интегратор, вычитающее устройство, решающее устройство и получатель информации. 2 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области передачи информации с расширением спектра, осуществляемой с помощью хаотических сигналов-переносчиков и может быть использовано для повышения помехоустойчивости системы связи.

Уровень техники

Известна система передачи информации с помощью хаотических сигналов, содержащая формирователь хаотических радио или оптических импульсов, выполняющий функцию модулятора широкополосного носителя информации, хаотическую динамическую систему, канал связи (см. RU 2185032, Н04К 1/00, H04L 9/00, Н04В 1/02, 2002.07.10).

Однако в данной системе передачи информации с помощью хаотических сигналов имеется недостаток, заключающейся в ее низкой помехоустойчивости.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому изобретению является система связи, содержащая передающую сторону, канал связи, приемную сторону. Передающая сторона содержит: источник информации, коммутатор, генератор хаотической последовательности, полосовой фильтр, линию задержки, каскады преобразования частоты и усиления мощности выходных сигналов передатчика. Приемная сторона содержит: входные цепи приемника (усилители высокой частоты, преобразователи, усилители промежуточной частоты), декодирующее устройство, содержащее многоотводную линию задержки, первый умножитель, второй умножитель, первый интегратор, второй интегратор, схему сравнения и получатель информации (см. Семенов А.М., Сикарев А.А. Широкополосная радиосвязь. - М.: Воениздат, 1970. С.203).

Ее отличительной особенностью является то, что в ней осуществляется автокорреляционный прием хаотического сигнала, основанный на определении значений автокорреляционных функций сигналов по формуле

где Т - длительность сигнала, x(t) - хаотический сигнал, τ - величина времени задержки. Для регистрации принимаемых хаотических сигналов х₁(t) либо x₂(t) опознается величина задержки τ₁ в приемнике, поскольку величины τ₁ и τ₂ задержки на передающем устройстве являются информационными параметрами «1» и «0», т.е. τ=τ₁, для хаотического сигнала x₁(t) и τ=τ₂ для x₂(t). Решение о принятом хаотическом сигнале принимается по однократному отсчету (см. Семенов А.М., Сикарев А.А. Широкополосная радиосвязь. - М.: Воениздат, 1970. С.202).

Отношение сигнал-шум h² при этом определяется как для схемы с однократным отсчетом по формуле

где a² - дисперсия хаотического сигнала, σ²- среднеквадратическое значение помехи (см. Харкевич А.А. Борьба с помехами. - М.: Наука, 1965. С.61). Установлено, что такой прием обладает низкой помехоустойчивостью

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является разработка системы передачи информации хаотическими сигналами, обладающей повышенной помехоустойчивостью.

Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к повышению помехоустойчивости системы передачи информации хаотическими сигналами за счет использования интегрального приема. Поставленная задача решается за счет того, что решение о сигнале производится на основе анализа накопленного значения автокорреляционной функции на интервале корреляции.

Технический результат достигается тем, что в систему передачи информации хаотическими сигналами, содержащую передающую сторону, включающую источник информации, коммутатор, генератор хаотического сигнала, линию задержки, канал связи; приемную сторону, включающую первый умножитель, многоотводную линию задержки, первый интегратор, в нее дополнительно введены на передающей стороне широкополосный усилитель, на приемной стороне усилитель высокой частоты, второй и третий умножители, первый генератор копии автокорреляционной функции хаотического сигнала, соответствующего информационному символу «1», второй генератор копии автокорреляционной функции хаотического сигнала, соответствующего информационному символу «0», второй и третий интеграторы, вычитающее устройство, решающее устройство, причем выход источника информации соединен с первым входом коммутатора, второй и третий входы коммутатора соединены с первым и вторым выходами линии задержки, вход линии задержки соединен с выходом генератора хаотического сигнала, выход коммутатора соединен с входом широкополосного усилителя, выход широкополосного усилителя соединен с входом канала связи, выход канала связи соединен с входом усилителя высокой частоты, выход усилителя высокой частоты соединен с первым входом первого умножителя и с входом многоотводной линии задержки, m отводов многоотводной линии задержки соединены с соответствующими им m входами первого умножителя, выход первого умножителя соединен с входом первого интегратора, выход первого интегратора соединен с входами второго и третьего умножителя, второй вход второго умножителя соединен с выходом первого генератора копии автокорреляционной функции хаотического сигнала, соответствующего информационному символу «1», второй вход третьего умножителя соединен с выходом второго генератора копии автокорреляционной функции хаотического сигнала, соответствующего информационному символу «0», выход второго умножителя соединен с входом второго интегратора, выход третьего умножителя соединен с входом третьего интегратора, выход второго интегратора соединен с первым входом вычитающего устройства, выход третьего интегратора соединен со вторым входом вычитающего устройства, выход вычитающего устройства соединен с входом решающего устройства, выход решающего устройства соединен с входом получателя информации.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемой системы передачи информации хаотическими сигналами с повышенной помехоустойчивостью.

На фиг.2 представлены диаграммы, поясняющие принцип работы предлагаемой системы передачи информации хаотическими сигналами.

Осуществление изобретения

Предлагаемая система передачи информации хаотическими сигналами с повышенной помехоустойчивостью (фиг.1) состоит из: источника информации 1, коммутатора 2, линии задержки 3, генератора хаотического сигнала 4, широкополосного усилителя 5, канала связи 6, усилителя высокой частоты 7, первого умножителя 8, многоотводной линии задержки 9, первого интегратора 10, второго умножителя 11, третьего умножителя 12, первого генератора копии автокорреляционной функции хаотического сигнала 13, соответствующего информационному символу «1», второго генератора копии автокорреляционной функции хаотического сигнала 14, соответствующего информационному символу «0», второго интегратора 15, третьего интегратора 16, вычитающего устройства 17, решающего устройства 18 и получателя информации 19.

Предлагаемая система передачи информации хаотическими сигналами с повышенной помехоустойчивостью работает следующим образом.

Сообщение от источника информации 1 поступает на первый вход коммутатора 2, где каждому двоичному символу «1» или «0» исходного сообщения ставится в соответствие априорно известная для каждого информационного бита определенная хаотическая реализация, с характерной ей функцией автокорреляции (фиг.2 а, б), поступающая на коммутатор с первого и второго выходов линии задержки 3, на вход линии задержки 3 поступает хаотический сигнал, генерируемый генератором хаотического сигнала 4. После чего хаотическая сигнальная последовательность через широкополосной усилитель 5 поступает в канал связи 6. На приемной стороне принятый сигнал усиливается до необходимого уровня в усилителе высокой частоты 7, после чего перемножается в первом умножителе 8 на самого себя, сдвинутого на величину τ в многоотводной линии задержки 9, и интегрируется первым интегратором 10. В результате, на выходе интегратора вычисляется автокорреляционная функция принятого сигнала в соответствии с выражением (1).

Допустим, что на приемную сторону поступил хаотический сигнал, соответствующий символу «1» с автокорреляционной функцией (фиг.2 а), полученной после первого интегратора 10. После этого он поступает на первые входы второго 11 и третьего 12 умножителей, где происходит арифметическая операция умножения автокорреляционной функции принятого сигнала на копии автокорреляционных функций сигналов, поступающих с первого генератора копии автокорреляционной функции хаотического сигнала 13, соответствующего информационному символу «1» (фиг.2 в) и второго генератора копии автокорреляционной функции хаотического сигнала 14, соответствующего информационному символу «0» (фиг.2 г). Далее полученные значения принятого хаотического сигнала интегрируются во втором 15 (фиг.2 д) и третьем 16 (фиг.2 е) интеграторах и поступают на первый и второй вход вычитающего устройства 17, далее сигнал поступает на решающее устройство 18, где принимается решение о принятом символе, при этом, если разностное напряжение больше нуля, то делается вывод о принятой «1», если меньше, то о принятом «0», после этого принятая информация поступает к получателю информации 19.

При этом необходимо подчеркнуть, что изложенный выше подход полностью соответствует интегральному методу приема, у которого входное отношение сигнал-шум можно рассчитать по формуле (см. Харкевич А.А. Борьба с помехами. -М.: Наука, 1965. С.70):

где n=Т/τ₀ - число анализируемых отсчетов (число некоррелированных значений помехи на интервале длительности сигнала), τ₀ - интервал корреляции шума с хаотическим сигналом.

Из анализа выражений (2) и (3) следует, что разработанная система передачи информации хаотическими сигналами обладает большей в n раз помехоустойчивостью, чем прототип (см. Семенов А.М., Сикарев А.А. Широкополосная радиосвязь. - М.: Воениздат, 1970. С.203).

Система передачи информации хаотическими сигналами, содержащая передающую сторону, включающую источник информации, коммутатор, генератор хаотического сигнала, линию задержки, канал связи; приемную сторону, включающую первый умножитель, многоотводную линию задержки, первый интегратор, в нее дополнительно введены на передающей стороне широкополосный усилитель, на приемной стороне усилитель высокой частоты, второй и третий умножители, первый генератор копии автокорреляционной функции хаотического сигнала, соответствующего информационному символу «1», второй генератор копии автокорреляционной функции хаотического сигнала, соответствующего информационному символу «0», второй и третий интеграторы, вычитающее устройство, решающее устройство, причем выход источника информации соединен с первым входом коммутатора, второй и третий вход коммутатора соединен с первым и вторым выходом линии задержки, вход линии задержки соединен с выходом генератора хаотического сигнала, выход коммутатора соединен с входом широкополосного усилителя, выход широкополосного усилителя соединен с входом канала связи, выход канала связи соединен с входом усилителя высокой частоты, выход усилителя высокой частоты соединен с первым входом первого умножителя и с входом многоотводной линии задержки, m отводов многоотводной линии задержки соединены с соответствующими им m входами первого умножителя, выход первого умножителя соединен с входом первого интегратора, выход первого интегратора соединен с входами второго и третьего умножителя, второй вход второго умножителя соединен с выходом первого генератора копии автокорреляционной функции хаотического сигнала, соответствующего информационному символу «1», второй вход третьего умножителя соединен с выходом второго генератора копии автокорреляционной функции хаотического сигнала, соответствующего информационному символу «0», выход второго умножителя соединен с входом второго интегратора, выход третьего умножителя соединен с входом третьего интегратора, выход второго интегратора соединен с первым входом вычитающего устройства, выход третьего интегратора соединен со вторым входом вычитающего устройства, выход вычитающего устройства соединен с входом решающего устройства, выход решающего устройства соединен с входом получателя информации.

Изобретение относится к технике электросвязи, и, в частности, к системам защиты конфиденциальной акустической информации от несанкционированного прослушивания в системах телефонной связи.

Формирователь речеподобного шумового сигнала // 2310282

Изобретение относится к области создания искусственных помех для маскировки акустических и электромагнитных каналов утечки речевой информации. .

Способ формирования речеподобного маскирующего сигнала // 2308159

Способ и устройство для предварительной компенсации перекрытия импульсов в сигналах с цифровой модуляцией // 2298877

Изобретение относится к области радиовещания, в частности к цифровому радиовещанию в режиме амплитудной модуляции. .

Способ секретной передачи информации // 2295835

Изобретение относится к радиотехнике и передаче информации и может найти применение в системах связи для помехоустойчивой передачи цифровой информации с определенной степенью конфиденциальности.

Способ повышения скрытности передачи группы бинарных полезных сигналов, манипулированных по амплитуде, фазе или частоте // 2282941

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системах радиосвязи, предназначенных для функционирования в условиях радиоэлектронной борьбы.

Способ защиты речевого информационного сигнала, передаваемого по линиям связи // 2249307

Изобретение относится к технике связи с телефонными или другими проводными линиями связи и предназначено для использования при противодействии коммерческому и промышленному шпионажу.

Способ повышения скрытности передачи группы узкополосных сигналов // 2232475

Изобретение относится к радиотехнике. .

Универсальный элемент памяти с системами, использующими этот элемент, способ и устройство для считывания, записи и программирования универсального элемента памяти // 2216054

Изобретение относится к программируемым элементам памяти, к способам и устройству для их считывания, записи и программирования. .

Способ шифрования с исправлением ошибок канала связи и устройство для его осуществления // 2204886

Изобретение относится к способу шифрования с исправлением ошибок канала связи, к устройству для его осуществления. .

Способ защиты информации в линии связи от утечки за счет побочных электромагнитных излучений и наводок (пэмин) // 2427903

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в компьютерных технологиях в системах обработки и передачи информации для защиты передаваемой информации

Способ информационной защиты случайной антенны // 2474966

Изобретение относится к области защиты конфиденциальной информации и может быть использовано для защиты радиотехнических систем

Способ защиты информации в распределенной случайной антенне // 2492581

Изобретение относится к области защиты конфиденциальной информации и может быть использовано для защиты радиотехнических систем, объединенных термином «распределенные случайные антенны» (РСА)

Способ и устройство для защиты считывающего устройства для носителя данных в форме карты от несанкционированного оценивания или копирования кодированных магнитным способом данных вводимого носителя данных в форме карты // 2504836

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в предотвращении несанкционированной регистрации магнитно-кодированных данных на носителях данных в форме карты в зоне устройств считывания. Способ защиты считывающего устройства для носителя данных в форме карты от несанкционированного оценивания или копирования магнитно-кодированных данных, которые регистрируются на считывающем устройстве для носителя данных в форме карты. При этом посредством катушки помехового поля формируется магнитное помеховое поле. Размещение, по меньшей мере, одной катушки помехового поля при этом таково, что авторизованная магнитная головка считывания при считывании магнитно-кодированных данных носителя данных в форме карты также испытывает влияние помехового поля катушки помехового поля. Регистрируется образованный полезным сигналом носителя данных в форме карты и влиянием помехового поля выходной или суммарный сигнал авторизованной магнитной головки считывания. Затем влияние помехового поля катушки помехового поля в выходном или суммарном сигнале авторизованной магнитной головки считывания компенсируется или отфильтровывается, или осуществляется избирательное выделение фильтрацией полезного сигнала из выходного или суммарного сигнала авторизованной магнитной головки считывания. 5 н. и 24 з.п. ф-лы, 8 ил.

Способ защиты акустической информации // 2575484

Изобретение относится к области защиты конфиденциальной информации и может быть использовано для защиты акустической информации в подлежащем защите помещении. Технический результат - повышение эффективности защиты акустической информации путем устранения возможности компенсации в техническом средстве перехвата сигнала, создаваемого излучателем защитного (маскирующего) звукового шума. В одном из вариантов способа защиты акустической информации в подлежащем защите помещении в непосредственной близости от излучателя (4) шумового акустического сигнала с частотным спектром, соответствующим по ширине спектру акустического информационного сигнала, который одновременно является источником побочного электромагнитного шумового сигнала с такими же частотным спектром и статистическими свойствами, располагается нелинейный преобразователь (11) побочного электромагнитного шумового сигнала, который изменяет его частотный спектр и статистические свойства, что устраняет возможность компенсации защитного шумового сигнала в техническом средстве перехвата информации. В другом варианте способа в подлежащем защите помещении вблизи от излучателя шумового акустического сигнала с частотным спектром, соответствующим по ширине спектру акустического информационного сигнала, который одновременно является источником побочного электромагнитного шумового сигнала с такими же частотным спектром и статистическими свойствами, располагается нелинейный переизлучатель-преобразователь побочного электромагнитного шумового сигнала, подключенный к генератору, осуществляющему интермодуляционное преобразование побочного электромагнитного шумового сигнала, в результате которого изменяются его частотный спектр и статистические свойства, что устраняет возможность компенсации защитного шумового сигнала в техническом средстве перехвата информации. 2 н.п. ф-лы, 10 ил.

Способ шифрования/дешифрования аналоговых сигналов, передаваемых по каналам связи // 2577187

Изобретение относится к области информационной безопасности. Технический результат - высокий уровень криптозащиты переговорных процессов от их перехвата за счет использования алгоритмов криптографического кодирования. Способ шифрования/дешифрования аналоговых сигналов, состоящих из потока областей с n-множеством оцифрованных данных циклов квантования по Котельникову заключается в том, что при шифровании из области потока поступающих данных размерностью n-циклов квантования формируется кадр шифрования, затем из этих n-циклов квантования посредством вычислительных операций формируется достаточное количество кодированных циклов квантования, обладающих отличительными признаками от остальных циклов квантования кадров шифрования, далее, кадры шифрования подвергаются относительной перестановке порядка их следования в соответствии ключа шифрования, представляющего собой массив набора управляющих кодовых слов данного алгоритма криптографического кодирования и в пошаговом режиме цифроаналогового преобразования в виде непрерывного потока неразрывно следующих кадров шифрования выдается на канал связи, как шумоподобный выходной аналоговый сигнал. На приемной стороне канала связи дешифрация процесс дешифрования поступающего потока данных начинается с режима пошаговых операций циклов квантования для поиска и выделения из потока поступающих данных кадра шифрования, используя при этом соответствующее ключу шифрования распределение кодированных циклов квантования, имеющих свои отличительные признаки. В этих пошаговых операциях поиска и определения кадра шифрования применяется процесс вычисления корреляционной функции совпадения наборов кодовых слов ключей передающей и приемной сторон, при этом массив набора кодовых слов ключа дешифрования представляет собой алгоритм криптографического декодирования поступающих зашифрованных данных. После определения из потока поступающих данных кадра шифрования и совпадения набора кодовых слов ключей, осуществляется формирование посредством цифроаналогового преобразования восстановленных дешифрированных выходных аналоговых сигналов голосовой связи. Для защиты кодов ключа шифрования от возможного считывания и «взлома» на входе передающего канала предусматривается специальная программа цифровой заградительной фильтрации поступающего потока данных, также возможность применения большого количества вариантов ключей шифрования. 2 н.п. ф-лы.

Способ организации помехоустойчивой связи // 2599578

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для создания помехоустойчивых систем связи. Техническим результатом изобретения является снижение порога устойчивой работы широкополосной системы связи на 3…6 дБ за счет расширения полосы формируемого сигнала. Способ организации помехоустойчивой связи включает формирование помехоустойчивых широкополосных сигналов путем модуляции псевдослучайной последовательности (ПСП). Для формирования помехоустойчивых сигналов модулируют каждый бит псевдослучайной последовательности Голда вейвлет-функциями Шеннона с уникальными значениями параметров полосы частот (Fb) и центральной частоты (Fc), которые меняются от бита к биту и не повторяются для всех элементов в течение всей ПСП Голда, значения «0» и «1» битовой последовательности модулируют противоположными вейвлет-функциями Шеннона, затем сформированные сигналы демодулируют приемником, состоящим из 62 составных корреляторов. 8 ил., 1 табл.

Способ формирования и обработки сигнала, встроенного в маскирующую помеху // 2602598

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано для передачи конфиденциальной информации по каналам радиосвязи с ограниченным частотным ресурсом. Технический результат - разработка способа формирования и обработки сигнала, встроенного в маскирующую помеху, реализуемого посредством одного радиопередающего устройства. Способ формирования и обработки сигнала, встроенного в маскирующую помеху, заключается в формировании полезного сигнала и маскирующей помехи на передающей стороне в одном радиопередающем устройстве в виде аддитивной смеси, в выборе несущей частоты таким образом, чтобы спектр сигнала находился в пределах полосы частот, занимаемой маскирующей помехой, а также выборе такой структуры маскирующей помехи, чтобы ее спектральные компоненты на частотных позициях, занимаемых полезным сигналом, отсутствовали или же значение модуля их амплитуд не превышало 5% от значений модуля амплитуд спектральных компонент полезного сигнала, а на остальных частотных позициях, не занятых полезным сигналом, амплитуда спектральных компонент маскирующей помехи по модулю была бы равной амплитуде спектральных компонент полезного сигнала. 5 ил.