[go: up one dir, main page]

RU2228575C2 - Method for digital data transfer in pseudorandom operating frequency tuned link - Google Patents

Method for digital data transfer in pseudorandom operating frequency tuned link Download PDF

Info

Publication number
RU2228575C2
RU2228575C2 RU2002117818/09A RU2002117818A RU2228575C2 RU 2228575 C2 RU2228575 C2 RU 2228575C2 RU 2002117818/09 A RU2002117818/09 A RU 2002117818/09A RU 2002117818 A RU2002117818 A RU 2002117818A RU 2228575 C2 RU2228575 C2 RU 2228575C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
binary vector
signal
frequency
bits
pseudo
Prior art date
Application number
RU2002117818/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002117818A (en
Inventor
В.Г. Герасименко
В.И. Тупота
А.В. Тупота
Original Assignee
Государственный научно-исследовательский испытательный институт проблем технической защиты информации Государственной технической комиссии при Президенте Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственный научно-исследовательский испытательный институт проблем технической защиты информации Государственной технической комиссии при Президенте Российской Федерации filed Critical Государственный научно-исследовательский испытательный институт проблем технической защиты информации Государственной технической комиссии при Президенте Российской Федерации
Priority to RU2002117818/09A priority Critical patent/RU2228575C2/en
Publication of RU2002117818A publication Critical patent/RU2002117818A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2228575C2 publication Critical patent/RU2228575C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)

Abstract

FIELD: electrical communications and computer engineering. SUBSTANCE: proposed method and device are designed for data transfer in computer network over radio link incorporating provision for tuning pseudorandom operating frequency. On sending end of radio link input signal is divided into blocks produced in the form of n-bit binary vectors in compliance with number of p = 2n, frequency channels used; two pseudorandom-sequence binary vectors are generated by simultaneously and concurrently taking data off different places of shift register; in the process length of each pseudorandom-sequence binary vector is chosen to equal that of binary vector of input-signal block; binary vector of input signal block is coded by modulo two addition of its bits to those of first pseudorandom-sequence binary vector; transmitter is tuned to desired frequencies in compliance with codes generated in the form of second pseudorandom-sequence binary vector, transmitter frequency is modulated followed by signal radiation into space. On receiving end of radio link signal is received simultaneously at all frequencies, converted to intermediate frequency, amplified, and demodulated; binary vector of demodulated signals is generated; two pseudorandom-sequence binary vectors are produced in same manner as on sending end; signal is decoded by modulo two addition of two bits of first pseudorandom-sequence binary vector to bits of demodulated-signal binary vector, and signal is supplied to terminal device; transmitter frequencies are modulated by noiseimmune code and transmitter tuning is effected to several frequencies simultaneously; in the process first frequency is chosen for frequency channel whose number corresponds to code of second pseudorandom-sequence binary vector and all other frequencies are selected by sequential search in compliance with symbol 1 meaning in respective bit of coded binary vector of input signal; on receiving end of radio link binary vector whose bits acquire 1 meaning is generated upon demodulation of signals in presence of signal in respective frequency channels whose numbers follow that of frequency channel found by code of second pseudorandom-sequence binary vector. EFFECT: enhanced noise immunity and security of communications. 1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области радиосвязи и вычислительной техники, а конкретнее к области способов и устройств передачи информации в вычислительной сети по радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты.The invention relates to the field of radio communications and computer technology, and more particularly to the field of methods and devices for transmitting information in a computer network via a radio link with pseudo-random tuning of the operating frequency.

Известны способы передачи дискретной информации в радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (см., например, [1] стр.19-35, заявка на изобретение 99123808/09, 10.11.1999 [2]).Known methods for transmitting discrete information in a radio line with pseudo-random tuning of the operating frequency (see, for example, [1] p. 19-35, patent application 99123808/09, 10.11.1999 [2]).

В известных способах передачу дискретной информации осуществляют путем расширения спектра сигналов за счет псевдослучайной перестройки рабочей частоты.In known methods, the transmission of discrete information is carried out by expanding the spectrum of the signals due to the pseudo-random tuning of the operating frequency.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ, описанный в заявке 99123808/09, 10.11.1999. Способ включает на передающем конце радиолинии деление входного сигнала на блоки, сформированные в виде двоичных векторов длиною n-бит в соответствии с числом используемых частотных каналов р=2n, формирование двух двоичных векторов псевдослучайной последовательности путем одновременного параллельного снятия информации с различных разрядов регистра сдвига, при этом длину каждого двоичного вектора псевдослучайной последовательности выбирают равной длине двоичного вектора блока входного сигнала, кодирование двоичного вектора блока входного сигнала путем сложения по модулю два его битов с битами первого двоичного вектора псевдослучайной последовательности, последовательную перестройку передатчика на частоты в соответствии с кодами, которые формируют в виде вторых двоичных векторов псевдослучайной последовательности, модуляцию частоты передатчика и последующее излучение сигнала в пространство, прием сигнала на приемном конце радиолинии одновременно на всех частотах, выбор согласно коду второго двоичного вектора псевдослучайной последовательности того частотного канала, по которому производилась передача, преобразование сигнала на промежуточную частоту, усиление, демодуляцию и формирование двоичного вектора демодулированных сигналов, формирование аналогично как и на передающей стороне двух двоичных векторов псевдослучайной последовательности, декодирование сигнала путем сложения по модулю два битов двоичного вектора сигнала возникающего в частотном канале с битами первого двоичного вектора псевдослучайной последовательности и подачу сигнала на оконечное устройство.The closest in technical essence to the claimed method is the method described in application 99123808/09, 10.11.1999. The method includes, at the transmitting end of the radio link, dividing the input signal into blocks formed as binary vectors of n-bit length in accordance with the number of used frequency channels p = 2 n , generating two binary vectors of the pseudo-random sequence by simultaneously collecting information from different bits of the shift register, the length of each binary vector of the pseudo-random sequence is chosen equal to the length of the binary vector of the input signal block, encoding of the binary vector of the block the input signal by modulo adding its two bits with the bits of the first binary vector of the pseudorandom sequence, sequentially tuning the transmitter into frequencies in accordance with the codes that form the second binary vectors of the pseudorandom sequence, modulating the frequency of the transmitter and then emitting the signal into space, receiving the signal by the receiving end of the radio link simultaneously at all frequencies, the selection according to the code of the second binary vector of the pseudo-random sequence of that frequency of the channel through which the signal was transmitted, the signal was converted to an intermediate frequency, amplification, demodulation, and the formation of a binary vector of demodulated signals, the formation of the pseudorandom sequence in the same way as on the transmitting side of two binary vectors, the decoding of the signal by modulo addition of two bits of the binary signal vector arising in frequency channel with bits of the first binary vector of a pseudo-random sequence and the signal to the terminal device.

Однако способ прототип имеет недостаток. Несмотря на то, что несущая частота передатчика перестраивается в соответствии с кодом псевдослучайной последовательности, система связи является недостаточно помехозащищенной при активных вторжениях. Поскольку сигнал на какой-то момент времени излучается на одной частоте, то он вскрывается разведкой противника, что позволяет ему оптимальным образом распределить ограниченную мощность помех по всему пространству радиосигнала.However, the prototype method has a drawback. Despite the fact that the carrier frequency of the transmitter is tuned in accordance with a pseudo-random sequence code, the communication system is not sufficiently noise-protected during active intrusions. Since the signal is emitted at one frequency at a certain point in time, it is opened by the enemy’s reconnaissance, which allows him to optimally distribute the limited interference power over the entire space of the radio signal.

Изобретение направлено на повышение помехозащищенности (скрытности и помехоустойчивости) связи.The invention is aimed at improving the noise immunity (stealth and noise immunity) of communication.

Это достигается тем, что в известном способе передачи дискретной информации в радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, заключающимся в делении входного сигнала на блоки, сформированные в виде двоичных векторов длиною n-бит в соответствии с числом используемых частотных каналов р=2n, формировании двух двоичных векторов псевдослучайной последовательности путем одновременного параллельного снятия информации с различных разрядов регистра сдвига, при этом длину каждого двоичного вектора псевдослучайной последовательности выбирают равной длине двоичного вектора блока входного сигнала, кодирование двоичного вектора блока входного сигнала путем сложения по модулю два его битов с битами первого двоичного вектора псевдослучайной последовательности, перестройке передатчика на частоты в соответствии с кодами, которые формируют в виде вторых двоичных векторов псевдослучайной последовательности, модуляции частоты передатчика и последующем излучении сигнала в пространство, приеме сигнала на приемном конце радиолинии одновременно на всех частотах, преобразовании сигнала на промежуточную частоту, усилении, демодуляции и формировании двоичного вектора демодулированных сигналов, формировании аналогично как и на передающей стороне двух двоичных векторов псевдослучайной последовательности, декодировании сигнала путем сложения по модулю два первого двоичного вектора псевдослучайной последовательности с битами двоичного вектора демодулированных сигналов и подачи сигнала на оконечное устройство, согласно изобретению осуществляют модуляцию частоты передатчика помехоустойчивым кодом, а перестройку передатчика осуществляют одновременно на несколько частот, при этом первую частоту выбирают для частотного канала, номер которого соответствует коду второго двоичного вектора псевдослучайной последовательности, а все другие частотные каналы выбирают последовательным перебором в соответствии со значением "1" в соответствующем разряде кодированного двоичного вектора блока входного сигнала, а на приемной стороне после демодуляции сигналов в частотных каналах формируют двоичный вектор, разряды которого принимают значение "1" при наличии сигнала в соответствующих частотных каналах, номера которых следуют за частотным каналом, который определяют по коду второго двоичного вектора псевдослучайной последовательности.This is achieved by the fact that in the known method of transmitting discrete information in a radio line with pseudo-random tuning of the operating frequency, which consists in dividing the input signal into blocks formed in the form of binary vectors with a length of n-bits in accordance with the number of frequency channels used p = 2 n , forming two binary vectors of a pseudo-random sequence by simultaneously simultaneously taking information from different bits of the shift register, with the length of each binary vector of the pseudo-random sequence the springs are chosen equal to the length of the binary vector of the input signal block, the coding of the binary vector of the input signal block by modulo addition of its two bits with the bits of the first binary vector of the pseudo-random sequence, the tuning of the transmitter to frequencies in accordance with the codes that form the second binary vectors of the pseudo-random sequence, modulation of the frequency of the transmitter and the subsequent radiation of the signal into space, receiving a signal at the receiving end of the radio line simultaneously at all frequencies, pre generating a signal at an intermediate frequency, amplifying, demodulating and generating a binary vector of demodulated signals, generating, similarly to the transmitting side, two binary vectors of a pseudo-random sequence, decoding the signal by modulo adding two first binary vectors of a pseudo-random sequence with bits of the binary vector of demodulated signals and signal delivery to the terminal device, according to the invention, the transmitter frequency is modulated by an error-correcting code and the transmitter is tuned simultaneously to several frequencies, with the first frequency being selected for the frequency channel whose number corresponds to the code of the second binary vector of the pseudo-random sequence, and all other frequency channels are selected by sequential search in accordance with the value “1” in the corresponding bit of the encoded binary vector block of the input signal, and on the receiving side after demodulation of the signals in the frequency channels form a binary vector whose bits take significant e "1" when a signal in the respective frequency channels, whose numbers follow the frequency channel, which is determined by the code of the second pseudo-random sequence of binary vector.

В совокупности признаков заявленного способа под двоичным вектором понимается сигнал в виде последовательности нулевых и единичных битов, соответствующей представлению числа (символа) в двоичной системе исчисления.In the totality of the features of the claimed method, a binary vector is understood to mean a signal in the form of a sequence of zero and single bits corresponding to the representation of a number (symbol) in a binary calculus.

Перечисленная совокупность существенных признаков обеспечивает высокую помехозащищенность связи, поскольку передатчик излучает одновременно на разных частотах, число которых и разность между которыми может иметь различные значения при каждом скачке частоты. Такое формирование сигнала с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты и энергетическое подавление при активных вторжениях затрудняет их разведку, так как излучаемый передатчиком сигнал расширяется с помощью непосредственной модуляции несущих частот помехоустойчивым кодом с большой базой, а затем за счет скачкообразного изменения рабочих частот передатчика. При этом осуществляется распределение энергии сигнала в большой полосе частот, чем обеспечивается энергетическая, структурная и информационная скрытность сигналов. В таких условиях постановщик помех вынужден либо распределять ограниченную мощность помех по всему пространству радиосигнала, тем самым создавая малую спектральную плотность мощности помех, либо использовать всю имеющуюся мощность передатчика помех в малом подпространстве, оставляя оставшуюся часть пространства радиосигнала свободной от помех. В результате повышается помехоустойчивость системы радиосвязи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты в условиях активных вторжений.The listed set of essential features provides high noise immunity of the communication, since the transmitter emits simultaneously at different frequencies, the number of which and the difference between them can have different values at each frequency jump. Such signal generation with pseudo-random tuning of the operating frequency and energy suppression during active intrusions makes it difficult to reconnoiter, since the signal emitted by the transmitter is expanded by means of direct modulation of the carrier frequencies by a noise-resistant code with a large base, and then due to an abrupt change in the operating frequencies of the transmitter. In this case, the energy distribution of the signal is carried out in a large frequency band, which ensures the energy, structural and informational secrecy of the signals. In such conditions, the jammer is forced to either distribute the limited jamming power over the entire space of the radio signal, thereby creating a small spectral density of the jamming power, or use the entire available jamming transmitter power in a small subspace, leaving the remaining part of the radio signal space free from interference. As a result, the noise immunity of a radio communication system with pseudo-random tuning of the operating frequency under conditions of active intrusions is increased.

Возможность технической реализации заявленного способа поясняется следующим образом.The possibility of technical implementation of the claimed method is illustrated as follows.

Если число используемых частотных каналов равно 2k, то длину двоичного вектора блока входного сигнала выбирают равной k бит. Например, для 16 используемых частотных каналов длина двоичного вектора блока входного сигнала должна составлять 4 бита.If the number of frequency channels used is 2 k , then the length of the binary vector of the input signal block is chosen equal to k bits. For example, for 16 frequency channels used, the length of the binary vector of the input signal block should be 4 bits.

Формирование псевдослучайной последовательности максимальной длины, содержащей 2n-1 символов, можно осуществлять путем использования линейного регистра сдвига, имеющего n разрядов, обратную связь которого определяют по виду выбранного примитивного полинома степени n. Нахождение примитивных полиномов степени n изложено в [3] на стр.74-75.The formation of a pseudo-random sequence of maximum length containing 2 n -1 characters can be achieved by using a linear shift register with n digits, the feedback of which is determined by the form of the selected primitive polynomial of degree n. Finding primitive polynomials of degree n is described in [3] on pages 74-75.

Формирование каждого двоичного вектора псевдослучайной последовательности длиною k битов можно осуществить путем снятия информации с k различных разрядов регистра сдвига, номера которых могут быть определены по значению вводимого ключа защиты К (начального заполнения разрядов регистра сдвига). Например, путем определения порождающего элементаThe formation of each binary vector of a pseudo-random sequence of length k bits can be accomplished by taking information from k different bits of the shift register, the numbers of which can be determined by the value of the entered security key K (initial filling of the bits of the shift register). For example, by defining a parent element

l0 ≡ K(mod q), если l0<2, то l0=2,l 0 ≡ K (mod q), if l 0 <2, then l 0 = 2,

и вычисления номера разряда регистра сдвига по формулеand calculating the number of the discharge register shift according to the formula

l1=l0, li ≡ l0li-1 (mod q), i=1, k,l 1 = l 0 , l i ≡ l 0 l i-1 (mod q), i = 1, k,

где значение q выбирается из простых чисел и для регистра сдвига, имеющего 256 разрядов q=257, а для регистра сдвига, имеющего 128 разрядов q=127. В этом случае за счет возведения в степень порождающего числа l0, мы будем переходить от одного элемента поля Fq к другому. При этом, как показано в [3] стр.44, если l0 - элемент порядка m, то все элементы l0 l 2 0 l 3 0 ,...,l m-1 0 будут различны.where the value of q is selected from primes for the shift register having 256 bits q = 257, and for the shift register having 128 bits q = 127. In this case, by raising to the power of the generating number l 0 , we will pass from one element of the field Fq to another. Moreover, as shown in [3] p. 44, if l 0 is an element of order m, then all elements l 0 l 2 0 l 3 0 , ..., l m-1 0 will be different.

В соответствии со вторым двоичным вектором псевдослучайной последовательности (например 1000) код К1 для перестройки передатчика на первую несущую частоту будет соответствовать 8-частотному каналу, так как в двоичной системе исчисления 1000 соответствует числу 8.In accordance with the second binary vector of the pseudo-random sequence (for example, 1000), the code K 1 for tuning the transmitter to the first carrier frequency will correspond to the 8-frequency channel, since in the binary number system 1000 corresponds to the number 8.

Кодирование блока входного сигнала можно осуществить путем сложения по модулю два символов первого двоичного вектора псевдослучайной последовательности (например, 0011), с символами двоичного вектора блока входного сигнала (например, 0111)The coding of the input signal block can be accomplished by modulo adding two characters of the first binary vector of the pseudo-random sequence (for example, 0011), with the symbols of the binary vector of the block of the input signal (for example, 0111)

К2=0100.K 2 = 0100.

В соответствии с сформированными кодами K1 и К2 передатчик будет излучать сигнал одновременно на несущих 8- и 11-частотных каналах, так как 9-й канал будет соответствовать нулевому разряду кода К2, 10-й разряд будет соответствовать первому разряду кода К2, 11-й канал будет соответствовать второму разряду кода К2, а 12-й канал будет соответствовать третьему разряду кода К2.In accordance with the generated codes K 1 and K 2, the transmitter will emit a signal simultaneously on the 8- and 11-frequency carrier channels, since the 9th channel will correspond to the zero bit of the K 2 code, the 10th bit will correspond to the first bit of the K 2 code The 11th channel will correspond to the second category of the K 2 code, and the 12th channel will correspond to the third category of the K 2 code.

На приемной стороне вычисляют символы двоичных векторов псевдослучайной последовательности, один из которых используется для определения номеров каналов, в которых возможно появление кодированного сигнала. Для нашего примера, в соответствии с кодом псевдослучайной последовательности (1000⇒ 8) появление сигналов следует ожидать в 9, 10, 11, 12-м каналах. Так как сигнал появился в 11-м канале, то формируют двоичный вектор К2=0100. Декодирование сформированного сигнала осуществляют путем сложения по модулю два битов кодов К2 (0100) с битами первого двоичного вектора псевдослучайной последовательности (0011). Полученное число (0111⇒ 7) подают на оконечное устройство.The symbols of binary vectors of a pseudo-random sequence are calculated on the receiving side, one of which is used to determine the channel numbers in which the appearance of the encoded signal is possible. For our example, in accordance with the pseudo-random sequence code (1000⇒ 8), the appearance of signals should be expected in the 9th, 10th, 11th, 12th channels. Since the signal appeared in the 11th channel, they form the binary vector K 2 = 0100. The decoding of the generated signal is carried out by adding modulo two bits of the codes K 2 (0100) with the bits of the first binary vector of the pseudorandom sequence (0011). The resulting number (0111⇒ 7) is fed to the terminal device.

Предлагаемый способ может быть реализован с помощью устройств, представленных блок-схемой на фиг.1, где:The proposed method can be implemented using devices represented by the flowchart in figure 1, where:

блок 1 - источник сигнала;block 1 - signal source;

блок 2 - первый регистр сдвига;block 2 - the first shift register;

блок 3 - кодирующее устройство;block 3 - encoding device;

блок 4 - синтезатор частот;block 4 - frequency synthesizer;

блок 5 - модулятор;block 5 - modulator;

блок 6 - передатчик;block 6 - transmitter;

блок 7 - приемник;block 7 - the receiver;

блок 8 - второй регистр сдвига;block 8 - the second shift register;

блок 9 - декодирующее устройство;block 9 - decoding device;

блок 10 - оконечное устройство,block 10 - terminal device

и блок-схемой на фиг.2, где блоки 11-16 - разряды 1-6 регистра сдвига, а блок 17 - сумматор по модулю два.and the block diagram of figure 2, where blocks 11-16 are bits 1-6 of the shift register, and block 17 is an adder modulo two.

Для простоты описания работы устройства будем пользоваться малыми числами. Будем считать, что регистр сдвига имеет 6 разрядов (длина ключа защиты 6 бит), а число используемых частотных каналов 16, тогда для передачи одного блока входного сигнала может быть использован двоичной вектор длиною 4 бита.For simplicity, the description of the operation of the device will use small numbers. We assume that the shift register has 6 bits (the protection key length is 6 bits), and the number of frequency channels used is 16, then a 4-bit binary vector can be used to transmit one block of the input signal.

Для определения структуры регистра сдвига выбирают примитивный многочлен шестой степени, напримерTo determine the structure of the shift register, a primitive polynomial of the sixth degree is chosen, for example

λ 65+1.λ 6 + λ 5 +1.

Для выбранного примитивного многочлена, структурная схема регистра сдвига с обратной связью будет иметь вид, представленный на фиг.2. Сформированный с помощью генератора случайных чисел ключ защиты длиною 6 битFor the selected primitive polynomial, the block diagram of the feedback shift register will have the form shown in FIG. 2. 6-bit security key generated using a random number generator

654321>6 , λ 5 , λ 4 , λ 3 , λ 2 , λ 1 >

где λ 1=0, λ 2=0, λ 3=0, λ 4=1, λ 5=1, λ 6=1 – поступает в регистр сдвига и используется для начального заполнения разрядов регистра сдвига. Двоичные символы с 5 и 6 разряда регистра сдвига поступают в каждом такте работы на вход сумматора 17 по модулю два, а с выхода сумматора по модулю два символ ε =λ 5 ⊕ λ 6 поступает на вход первого разряда регистра сдвига (блок 11). При этом состояние разрядов для каждого такта в процессе работы регистра сдвига определяется выражениемwhere λ 1 = 0, λ 2 = 0, λ 3 = 0, λ 4 = 1, λ 5 = 1, λ 6 = 1 - enters the shift register and is used for the initial filling of the bits of the shift register. Binary symbols from the 5th and 6th bits of the shift register arrive at the input of the adder 17 modulo two in each clock cycle, and from the output of the adder modulo two the symbol ε = λ 5 ⊕ λ 6 goes to the input of the first bit of the shift register (block 11). In this case, the state of the discharges for each cycle during the operation of the shift register is determined by the expression

λ ii-1 для

Figure 00000002
, λ 1=ε .λ i = λ i-1 for
Figure 00000002
, λ 1 = ε.

Если символы будут сниматься с шестого разряда λ 6, то двоичная псевдослучайная последовательность максимального периода будет иметь видIf the characters are removed from the sixth digit λ 6 , then the binary pseudorandom sequence of the maximum period will have the form

{1110000010000110001010011110100011100100101101110110{1110000010000110001010011110100011100100101101110110

011010101111}.011010101111}.

Заметим, что на периоде этой последовательности любой ненулевой набор из шести знаков 0 и 1 встречается только один раз.Note that during the period of this sequence, any nonzero set of six characters 0 and 1 occurs only once.

Если двоичные числа будем снимать с 1, 2, 3 и 4-го разряда регистра сдвига (блоки 11, 12, 13, 14) на каждом такте его работы и с набором <λ 1234> будем сопоставлять двоичный вектор (число) x=λ 1+2λ 2+22λ 3 ,+23λ 4 , то последовательность двоичных чисел в процессе работы регистра можно рассматривать как последовательность символов x(0, 1, 2,...,15} в видеIf we take binary numbers from the 1st, 2nd, 3rd and 4th digits of the shift register (blocks 11, 12, 13, 14) at each step of its operation and with the set <λ 1 , λ 2 , λ 3 , λ 4 > we will match binary vector (number) x = λ 1 + 2λ 2 +2 2 λ 3 , + 2 3 λ 4 , then the sequence of binary numbers during the operation of the register can be considered as a sequence of characters x (0, 1, 2, ..., 15} in the form

x={8, 0, 0, 1, 2, 4, 8, 0, 1, 3, 6, 12, 8, 1, 2, 5, 10, 4, 9, 3, 7, 15, 14, 13, 10, 4, 8, 1, 3, 7, 14, 12, 9, 2, 4, 9, 2, 5, 11, 6, 13, 11, 7, 14, 13, 11, 6, 12, 9, 3, 6, 13, 10, 5, 10, 5, 11, 7, 15, 15, 15, 14, 12,...}.x = {8, 0, 0, 1, 2, 4, 8, 0, 1, 3, 6, 12, 8, 1, 2, 5, 10, 4, 9, 3, 7, 15, 14, 13 , 10, 4, 8, 1, 3, 7, 14, 12, 9, 2, 4, 9, 2, 5, 11, 6, 13, 11, 7, 14, 13, 11, 6, 12, 9 , 3, 6, 13, 10, 5, 10, 5, 11, 7, 15, 15, 15, 14, 12, ...}.

Если двоичные числа будем снимать одновременно с 1, 2, 5, 6-го разрядов регистра сдвига (блоки 11, 12, 15, 16) на каждом такте его работы с набором <λ 6521>, будем сопоставлять число в виде y=λ 6+2λ 5+22λ 2 +23λ 1 , то последовательность двоичных чисел в процессе работы регистра сдвига можно рассматривать как последовательность символов y{0,1,2,...,15} в видеIf we take binary numbers simultaneously from the 1st, 2nd, 5th, 6th digits of the shift register (blocks 11, 12, 15, 16) at each step of its operation with the set <λ 6 , λ 5 , λ 2 , λ 1 >, we will compare the number in the form y = λ 6 + 2λ 5 +2 2 λ 2 + 2 3 λ 1 , then the sequence of binary numbers during the operation of the shift register can be considered as a sequence of characters y {0,1,2, ..., 15} in the form

y={3, 3, 1, 8, 4, 0, 0, 2, 9, 12, 4, 0, 2, 11, 5, 8, 4, 2, 9, 14, 13, 12, 6, 11, 7, 3, 1, 10, 13, 12, 4, 2, 11, 7, 1, 8, 6, 9, 12, 6, 9, 14, 15, 5, 10, 15, 7, 1, 10, 15, 5, 8, 6, 11, 5, 10, 13, 14, 13, 14, 15, 7, 3,...}.y = {3, 3, 1, 8, 4, 0, 0, 2, 9, 12, 4, 0, 2, 11, 5, 8, 4, 2, 9, 14, 13, 12, 6, 11 , 7, 3, 1, 10, 13, 12, 4, 2, 11, 7, 1, 8, 6, 9, 12, 6, 9, 14, 15, 5, 10, 15, 7, 1, 10 , 15, 5, 8, 6, 11, 5, 10, 13, 14, 13, 14, 15, 7, 3, ...}.

Анализ сформированных последовательностей x и y показывает, что на интервале, соответствующем периоду равному 63 тактам работы регистра сдвига, каждый из символов {1, 2,...15} встречается ровно четыре раза. Символ, соответствующий нулю, в обеих последовательностях встречается ровно три раза, при этом последовательности x и y не могут быть получены друг из друга в результате циклического сдвига. В последовательностях x и y отсутствуют скрытые периодичности и обеспечивается статистическая равномерность используемых символов.An analysis of the generated sequences x and y shows that in the interval corresponding to the period equal to 63 clock cycles of the shift register, each of the symbols {1, 2, ... 15} occurs exactly four times. The symbol corresponding to zero occurs exactly three times in both sequences, while the sequences x and y cannot be obtained from each other as a result of a cyclic shift. In sequences x and y, there are no hidden periodicities and the statistical uniformity of the symbols used is ensured.

Сформированные псевдослучайные последовательности символов x и y в виде двоичных векторов поступают в кодирующее устройство 3, где формируют коды K1 и К2 для перестройки передатчика на соответствующие несущие частоты.The generated pseudo-random sequences of symbols x and y in the form of binary vectors are sent to the encoding device 3, where codes K 1 and K 2 are generated for tuning the transmitter to the corresponding carrier frequencies.

Аналогично на приемной стороне формируют символы х, y в блоке 8 для определения номеров частотных каналов, в которых следует ожидать появления сигналов и осуществления декодирования принятых сигналов.Similarly, on the receiving side, the symbols x, y are generated in block 8 to determine the numbers of frequency channels in which to expect the appearance of signals and to decode the received signals.

При этом за счет модуляции несущих частот передатчика помехоустойчивым кодом (например, Баркера) с большой базой обеспечивается энергетическая скрытность излучаемых сигналов, а излучение сигнала одновременно на двух и более частотах обеспечивает повышение структурной скрытности излучаемых сигналов и помехоустойчивости связи.In this case, due to the modulation of the carrier frequencies of the transmitter by an error-correcting code (for example, Barker) with a large base, the energy secrecy of the emitted signals is provided, and the radiation of the signal at two or more frequencies simultaneously increases the structural secrecy of the emitted signals and the noise immunity of the communication.

Поскольку при работе регистра сдвига имеется возможность пропускать те такты его работы, для которых символы формируемых двоичных векторов псевдослучайной последовательности совпадают во всех или нескольких выделенных разрядах, то обеспечивается статистическая равномерность используемых частотных каналов при передаче постоянных символов исходного текста и исключается применение статистических методов криптоанализа для вскрытия псевдослучайной последовательности.Since when working with the shift register, it is possible to skip those cycles of its operation for which the symbols of the generated binary vectors of the pseudorandom sequence coincide in all or several selected bits, the statistical uniformity of the frequency channels used is provided when transmitting constant characters of the source text and the use of statistical methods of cryptanalysis for opening is excluded pseudo-random sequence.

Если частотный канал, соответствующий коду второго двоичного вектора псевдослучайной последовательности, будет применяться только для случая проверки закодированного блока входного сигнала на четность, то имеется возможность обнаружения и исправления ошибок в декодированном сообщении, что повышает помехоустойчивость связи.If the frequency channel corresponding to the code of the second binary vector of the pseudo-random sequence is used only for the case of checking the encoded block of the input signal for parity, then it is possible to detect and correct errors in the decoded message, which increases the noise immunity of the communication.

Если код для перестройки передатчика на первую несущую частоту будет формироваться путем сложения по модулю два битов второго двоичного вектора псевдослучайной последовательности с битами кодированного двоичного вектора блока входного сигнала, то на приемной стороне имеется возможность осуществить фильтрацию ложных сигналов за счет формирования дополнительного двоичного вектора путем сложения по модулю два битов второго двоичного вектора псевдослучайной последовательности с битами двоичного вектора соответствующего порядковому номеру частотного канала для первой частоты передатчика и сравнения полученного дополнительного двоичного вектора с двоичным вектором демодулированных сигналов.If the code for tuning the transmitter to the first carrier frequency is generated by modulo adding two bits of the second binary vector of the pseudorandom sequence with the bits of the encoded binary vector of the input signal block, then on the receiving side it is possible to filter the false signals by generating an additional binary vector by adding module two bits of the second binary vector of the pseudo-random sequence with bits of the binary vector corresponding to the ordinal frequency channel number for the first frequency of the transmitter and comparing the resulting additional binary vector with binary vector demodulated signals.

Если частотный канал, соответствующий коду второго двоичного вектора псевдослучайной последовательности не используется, то в этом случае повышается структурная скрытность излученных сигналов и затрудняется вскрытие кодов псевдослучайных последовательностей.If the frequency channel corresponding to the code of the second binary vector of the pseudo-random sequence is not used, then in this case the structural secrecy of the emitted signals is increased and the opening of the codes of the pseudo-random sequences is difficult.

Реализация предлагаемого способа не вызывает затруднений, так как все блоки и узлы, входящие в устройство, реализующее способ общеизвестны и широко описаны в технической литературе.The implementation of the proposed method does not cause difficulties, since all the blocks and nodes included in the device that implements the method are well known and widely described in the technical literature.

Источники информацииSources of information

1. В.И. Борисов, В.М. Зинчук, А.Е. Лимарев, Н.П. Мухин, В.И. Шестопалов. Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты. М.: Радио и связь, 2000.1. V.I. Borisov, V.M. Zinchuk, A.E. Limarev, N.P. Mukhin, V.I. Shestopalov. Interference immunity of radio communication systems with the expansion of the spectrum of signals by the method of pseudo-random tuning of the operating frequency. M .: Radio and communications, 2000.

2. Способ передачи дискретной информации в радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты и устройство для его осуществления. Заявка на изобретение 99123808/09, 10.11.1999, МПК 7 Н 04 В 1/713.2. A method of transmitting discrete information in a radio line with pseudo-random tuning of the operating frequency and a device for its implementation. Application for invention 99123808/09, 10.11.1999, IPC 7 Н 04 В 1/713.

3. Б.Н. Воронков, В.И. Тупота. Методическое пособие по разработке средств защиты информации в вычислительных сетях. Воронеж: Воронежский государственный университет, 2000.3. B.N. Voronkov, V.I. Stupid. Toolkit for the development of information security tools in computer networks. Voronezh: Voronezh State University, 2000.

Claims (4)

1. Способ передачи дискретной информации в радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, включающий на передающем конце деление входного сигнала на блоки, сформированные в виде двоичных векторов длиною n бит в соответствии с числом используемых частотных каналов р=2n, формировании двух двоичных векторов псевдослучайной последовательности путем одновременного параллельного снятия информации с различных разрядов регистра сдвига, при этом длину каждого двоичного вектора псевдослучайной последовательности выбирают равной длине двоичного вектора блока входного сигнала, кодирование двоичного вектора блока входного сигнала путем сложения по модулю два его битов с битами первого двоичного вектора псевдослучайной последовательности, перестройку передатчика на частоты в соответствии с кодами, которые формируют в виде второго двоичного вектора псевдослучайной последовательности, модуляцию частоты передатчика и последующее излучение сигнала в пространство, прием сигнала на приемном конце радиолинии одновременно на всех частотах, преобразование сигнала на промежуточную частоту, усиление, демодуляцию и формирование двоичного вектора демодулированных сигналов, формирование аналогично как и на передающей стороне двух двоичных векторов псевдослучайной последовательности, осуществление декодирования сигнала путем сложения по модулю два битов первого двоичного вектора псевдослучайной последовательности с битами двоичного вектора демодулированного сигнала и подачу сигнала на оконечное устройство, отличающийся тем, что частоты передатчика модулируют помехоустойчивым кодом, а перестройку передатчика осуществляют одновременно на несколько частот, при этом первую частоту выбирают для частотного канала, номер которого соответствует коду второго двоичного вектора псевдослучайной последовательности, а все другие частотные каналы выбирают последовательным перебором в соответствии со значением символа "1" в соответствующем разряде кодированного двоичного вектора блока входного сигнала, а на приемном конце радиолинии после демодуляции сигналов в частотных каналах формируют двоичный вектор, разряды которого принимают значения "1" при наличии сигнала в соответствующих частотных каналах, номера которых следуют за частотным каналом, который определяют по коду второго двоичного вектора псевдослучайной последовательности.1. A method for transmitting discrete information in a radio line with a pseudo-random tuning of the operating frequency, including at the transmitting end dividing the input signal into blocks formed as binary vectors of length n bits in accordance with the number of frequency channels used, p = 2 n , forming two binary vectors of the pseudorandom sequence by simultaneously collecting information from different bits of the shift register, the length of each binary vector of the pseudo-random sequence being chosen equal to the length of the binary vector of the block of the input signal, the coding of the binary vector of the block of the input signal by modulating its two bits with the bits of the first binary vector of the pseudo-random sequence, tuning the transmitter to frequencies in accordance with the codes that form the second binary vector of the pseudo-random sequence, modulating the frequency of the transmitter and subsequent radiation of the signal into space, receiving a signal at the receiving end of the radio link simultaneously at all frequencies, converting the signal to intermediate frequency, amplification, demodulation and generation of a binary vector of demodulated signals, generating, similarly to the transmitting side of two binary vectors of a pseudo-random sequence, decoding the signal by modulo adding two bits of the first binary vector of the pseudo-random sequence with bits of the binary vector of the demodulated signal and applying the signal to terminal device, characterized in that the transmitter frequencies are modulated by an error-correcting code, and by tuning The transmitter is carried out simultaneously at several frequencies, with the first frequency being selected for the frequency channel whose number corresponds to the code of the second binary vector of the pseudo-random sequence, and all other frequency channels are selected by sequential search in accordance with the value of the symbol "1" in the corresponding bit of the encoded binary vector of the block input signal, and at the receiving end of the radio line after demodulating the signals in the frequency channels form a binary vector, the bits of which take value "1" in the presence of a signal in the corresponding frequency channels, the numbers of which follow the frequency channel, which is determined by the code of the second binary vector of the pseudo-random sequence. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что частотный канал, соответствующий коду второго двоичного вектора псевдослучайной последовательности на передающей стороне, применяют только для обеспечения четного числа одновременно используемых несущих частот, а на приемной стороне используют для проверки кодированного двоичного вектора блока входного сигнала на четность.2. The method according to claim 1, characterized in that the frequency channel corresponding to the code of the second binary vector of the pseudo-random sequence on the transmitting side is used only to provide an even number of simultaneously used carrier frequencies, and on the receiving side it is used to check the encoded binary vector of the input signal block for parity. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что частотный канал, соответствующий коду второго двоичного вектора псевдослучайной последовательности, не используют при передаче и приеме сообщений.3. The method according to claim 1, characterized in that the frequency channel corresponding to the code of the second binary vector of the pseudo-random sequence is not used when transmitting and receiving messages. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что пропускают те такты работы регистра сдвига, для которых формируемые двоичные вектора псевдослучайных последовательностей совпадают.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that those clock cycles of the shift register are skipped for which the generated binary vectors of pseudorandom sequences coincide.
RU2002117818/09A 2002-07-02 2002-07-02 Method for digital data transfer in pseudorandom operating frequency tuned link RU2228575C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002117818/09A RU2228575C2 (en) 2002-07-02 2002-07-02 Method for digital data transfer in pseudorandom operating frequency tuned link

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002117818/09A RU2228575C2 (en) 2002-07-02 2002-07-02 Method for digital data transfer in pseudorandom operating frequency tuned link

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002117818A RU2002117818A (en) 2004-02-10
RU2228575C2 true RU2228575C2 (en) 2004-05-10

Family

ID=32678638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002117818/09A RU2228575C2 (en) 2002-07-02 2002-07-02 Method for digital data transfer in pseudorandom operating frequency tuned link

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2228575C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2767181C1 (en) * 2021-07-29 2022-03-16 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения» Method of transmitting and receiving signals in mode of pseudorandom tuning of operating frequency under response to interference
RU2789517C1 (en) * 2022-05-20 2023-02-06 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" Method for noise-proof transmission of discrete signals based on single-sideband modulation

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5432814A (en) * 1993-06-08 1995-07-11 Ricoh Company, Ltd. Spread spectrum communication system
US5541954A (en) * 1993-11-24 1996-07-30 Sanyo Electric Co., Ltd. Frequency hopping communication method and apparatus changing a hopping frequency as a result of a counted number of errors
RU2097923C1 (en) * 1994-04-19 1997-11-27 Военная академия связи Method for transmission of digital information through radio channel with random alternation of operation frequency and device which implements said method
RU2099886C1 (en) * 1994-06-29 1997-12-20 Военная академия связи Method of information transmission in radio line with pseudorandom re-tuning of operating frequencies and device for its realization
RU2178237C2 (en) * 1999-11-10 2002-01-10 Академия ФАПСИ при Президенте Российской Федерации Method and device for transmitting digital information in radio link using pseudorandom operating-frequency control
EP1178617A1 (en) * 2000-08-02 2002-02-06 Lucent Technologies Inc. Method for improving the performance of the GSM frequency hopping sequence generator for half/quarter rate channels

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5432814A (en) * 1993-06-08 1995-07-11 Ricoh Company, Ltd. Spread spectrum communication system
US5541954A (en) * 1993-11-24 1996-07-30 Sanyo Electric Co., Ltd. Frequency hopping communication method and apparatus changing a hopping frequency as a result of a counted number of errors
RU2097923C1 (en) * 1994-04-19 1997-11-27 Военная академия связи Method for transmission of digital information through radio channel with random alternation of operation frequency and device which implements said method
RU2099886C1 (en) * 1994-06-29 1997-12-20 Военная академия связи Method of information transmission in radio line with pseudorandom re-tuning of operating frequencies and device for its realization
RU2178237C2 (en) * 1999-11-10 2002-01-10 Академия ФАПСИ при Президенте Российской Федерации Method and device for transmitting digital information in radio link using pseudorandom operating-frequency control
EP1178617A1 (en) * 2000-08-02 2002-02-06 Lucent Technologies Inc. Method for improving the performance of the GSM frequency hopping sequence generator for half/quarter rate channels

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2767181C1 (en) * 2021-07-29 2022-03-16 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения» Method of transmitting and receiving signals in mode of pseudorandom tuning of operating frequency under response to interference
RU2789517C1 (en) * 2022-05-20 2023-02-06 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" Method for noise-proof transmission of discrete signals based on single-sideband modulation

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002117818A (en) 2004-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5311176A (en) Method and apparatus for generating Walsh codes
RU2242819C2 (en) Multiple access coding using convoluted sequences for mobile radio communication systems
EP0949764B1 (en) Method for calculating phase shift coefficients of an M sequence
US8509284B2 (en) Symbol duration dithering for secured chaotic communications
RU2533077C2 (en) Data transfer method with symbol pseudorandom operating frequency tuning
CN1285987A (en) Apparatus, and associated method, for generating a pseudo-random number
KR20010041651A (en) Psedo-random sequence generator and associated method
Singhal Walsh Codes, PN Sequences and their role in CDMA Technology
RU2228575C2 (en) Method for digital data transfer in pseudorandom operating frequency tuned link
RU2215370C1 (en) Method for transmitting digital information over radio link with pseudorandom operating frequency tuning
RU2205516C1 (en) Procedure of continuous coding of discrete information
RU2205510C1 (en) Method for transmitting digital data over radio link using pseudorandom operating frequency control
KR102694076B1 (en) Wireless communication network and transceiver
RU2231220C1 (en) Method for digital data transfer over radio link with pseudorandom operating frequency control
Milstein et al. Performance of a spread spectrum communication system operating over a frequency-selective fading channel in the presence of tone interference
RU2214678C1 (en) Process of noise-immune coding and decoding
RU2212105C1 (en) Method for digital data transmission in pseudorandom operating frequency control radio lines
WO2000069088A8 (en) Spread-spectrum gmsk/m-ary radio with oscillator frequency correction
US20020016805A1 (en) Method and device for self-clock controlled pseudo random noise (PN) sequence generation
RU2251816C2 (en) Method for stream-wise encoding of discontinuous information
RU2826448C2 (en) Data transmission system with code multiplexing and steganographic protection of messages
RU2227375C2 (en) Method for transmitting digital information in computer network
Warty et al. De bruijn sequences for secure scrambling at long term evolution-advanced physical layer
RU2296427C1 (en) Method for stream encoding of discontinuous information
RU2829154C2 (en) System for transmitting data by orthogonal code sequences and two-stage phase synchronization

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070703