Научная статья на тему 'Метод передачи информации'

Метод передачи информации Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
1665
159
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МЕТОД / ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА / ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ФУРЬЕ / ЧАСТОТНАЯ МОДУЛЯЦИЯ / ШИРОКОПОЛОСНЫЕ СИГНАЛЫ / МУЛЬТИПЛИКАТИВНАЯ ОБРАБОТКА

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Павликов С.Н., Убанкин Е.И., Веселова С.С.

Предмет исследования метод передачи информации. Цель исследования состоит в повышении эффективности радиосвязи за счет увеличения пространственной скрытности. Методология анализ пространственно-временных характеристик сигналов в радиоканале. В результаты исследований разработан метод передачи информации с повышенной пространственной скрытностью, что является одной из актуальных задач в области телекоммуникаций. Предлагается предварительное разделение информации на два и более потоков, каждый из которых передается с помощью специального носителя по разным пространственным каналам доставки в заданную точку пространства. При этом только в этой точке происходит восстановление передаваемой информации путем синфазного сложения её составляющих. До настоящего времени электронная фокусировка использовалась большей частью в системах получения акустических изображений, а также в радиолокации при учете сферичности фронта падающей волны [1]. Устройство обладает линзовыми свойствами, если можно указать так называемое фокусное расстояние и точку, называемую фокусом, колебания из которой принимаются с максимальным усилением. Область применения передача информации по радиоканалу. У существующих методов передачи информации имеется общий недостаток низкая пространственная скрытность. За счет контроля линии передачи возможно несанкционированное получение информации, контроль трафика и перехват управления каналом, что снижает эффективность средств связи. Для повышения эффективности систем телекоммуникаций требуется решение ряда противоречивых задач. С одной стороны для повышения пропускной способности и скрытности необходимо увеличение ширины спектра сигналов, а с другой стороны требуется обеспечить пространственную селекцию. Применение широкополосных сигналов в радиостанциях, установленных на маневренных скоростных объектов, не позволяет реализовать их потенциальные возможности по пропускной способности, помехоустойчивости и помехозащищенности. Что приводит к необходимости увеличивать мощность сигнала, тем самым демаскируя объект, использующий режим радиопередачи. При этом необходимо учесть, что обработка широкополосных сигналов затруднена вследствие влияния доплеровской дисперсии. Задача надежной передачи информации особенно актуальна для обеспечения коммуникаций с высокоскоростными объектами, для которых передача сигналов позволяет доставить и получить информацию, но и увеличить риски за счет перехвата её противной стороной. В статье изложен один из вариантов решения данного противоречия. Выбор носителя определяется известными преобразованиями мультипликативного сигнала вследствие доплеровской дисперсии. Выводы предложенное техническое решение позволяет путем фокусировки энергий решить задачу скрытной передачи информации.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Метод передачи информации»

ТЕХНОЛОГИИ

МЕТОД ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

Павликов С.Н.,

Морской государственный университет, psnl953@mail.ru Убанкин Е.И., Морской государственный университет, uei@inbox.ru Веселова С.С., Морской государственный университет, veselova@msun.ru

Ключевые слова:

метод, пространственно-временная обработка, преобразование Фурье, частотная модуляция, широкополосные сигналы, мультипликативная обработка.

АННОТАЦИЯ

Предмет исследования метод передачи информации.

Цель исследования состоит в повышении эффективности радиосвязи за счет увеличения пространственной скрытности.

Методология - анализ пространственно-временных характеристик сигналов в радиоканале.

В результаты исследований разработан метод передачи информации с повышенной пространственной скрытностью, что является одной из актуальных задач в области телекоммуникаций.

Предлагается предварительное разделение информации на два и более потоков, каждый из которых передается с помощью специального носителя по разным пространственным каналам доставки в заданную точку пространства. При этом только в этой точке происходит восстановление передаваемой информации путем синфазного сложения её составляющих. До настоящего времени электронная фокусировка использовалась большей частью в системах получения акустических изображений, а также в радиолокации при учете сферичности фронта падающей волны [1]. Устройство обладает линзовыми свойствами, если можно указать так называемое фокусное расстояние и точку, называемую фокусом, колебания из которой принимаются с максимальным усилением.

Область применения - передача информации по радиоканалу. У существующих методов передачи информации имеется общий недостаток - низкая пространственная скрытность. За счет контроля линии передачи возможно несанкционированное получение информации, контроль трафика и перехват управления каналом, что снижает эффективность средств связи. Для повышения эффективности систем телекоммуникаций требуется решение ряда противоречивых задач. С одной стороны для повышения пропускной способности и скрытности необходимо увеличение ширины спектра сигналов, а с другой стороны требуется обеспечить пространственную селекцию. Применение широкополосных сигналов в радиостанциях, установленных на маневренных скоростных объектов, не позволяет реализовать их потенциальные возможности по пропускной способности, помехоустойчивости и помехозащищенности. Что приводит к необходимости увеличивать мощность сигнала, тем самым демаскируя объект, использующий режим радиопередачи. При этом необходимо учесть, что обработка широкополосных сигналов затруднена вследствие влияния доплеровской дисперсии. Задача надежной передачи информации особенно актуальна для обеспечения коммуникаций с высокоскоростными объектами, для которых передача сигналов позволяет доставить и получить информацию, но и увеличить риски за счет перехвата её противной стороной. В статье изложен один из вариантов решения данного противоречия. Выбор носителя определяется известными преобразованиями мультипликативного сигнала вследствие доплеровской дисперсии.

Выводы - предложенное техническое решение позволяет путем фокусировки энергий решить задачу скрытной передачи информации.

TECHNOLOGIES

Чтобы добиться максимума сигнала в точке фокусировки, необходимо в цепи сигналов элементов антенны включить задержку. При изменении фокусного расстояния изменяются величины задержек. Условия выбора задержек в канале каждого элемента антенны могут быть получены после несложных расчетов на основе геометрических построений.

Сигналы с устройства задержки подаются на элемент антенны, при этом максимальное время задержки на оси симметрии антенны и уменьшающиеся задержки к краям.

В случае если электронная фокусировка применяется одновременно с электронным формированием характеристики направленности (ХН), то задача построения таких систем усложняется, т.к. сигналы перед подачей на устройство формирования ХН должны пройти блок задержек.

Если скорость распространения электромагнитных колебаний постоянна, то путем непрерывной регулировки фокусного расстояния, возможно, обеспечить оптимальные условия для приема сигнала, фокус электронной линзы как бы перемещается вместе с фронтом распространения сигнала. Таким образом, в устройстве формирования ХН необходим дополнительный блок формирователя управляющих сигналов для всех элементов задержки.

Если антенна выполнена в виде решетки, то постановкой задержки в каждый канал антенны и соответствующей регулировкой величины задер-жки можно обеспечить формирование ХН по всей плоскости антенной решетки.

Трудность создания систем электронного формирования ХН заключается в сложных закономерностях регулировки времени задержки в каждом канале, что требует формирования индивидуальных управляющих сигналов для каждого канала при аналоговых способах регулирования или усложняет коммутирующие устройства при цифровых способах.

В данной работе предложен метод фокусировки энергии не требующий применения элементов задержки и как следствие свободного от учёта сложных закономерностей расчёта и аппроксимации управляемых параметров для них.

Пространственная фокусировка может быть выполнена за счёт свойства сигнала с гиперболической частотной модуляцией (ГЧМ). Влияние доплеровского эффекта на ГЧМ - сигнал вида

S(t) =

sin(Q-lnQ-r))

л/t-T

(1)

где О - гиперболическая несущая частота, О = /СО - мгновенная частота; £ - текущий момент времени;

1 - сдвиг начала сигнала относительно начала отсчёта, будет состоять в смещении по времени на величину 1а [2], которое эквивалентно изменению дальности на величину

АД = С х 1а

где С - скорость распространения энергии в среде;

а - доплеровский параметр; V - относительная радиальная скорость.

Действительно, сигнал в точке фокусировки с учетом доплеровского преобразования S(t) = Va-S(at) примет вид [3] :

ЗД) = -¿2L- sin(Q ln a{(t - {т' + та)-т))) -J-at + r

где т' - задержка за счет конечности скорости распространения электромагнитных колебаний.

То есть сигнал распространяется с запаздыванием или опережением в зависимости от знака доплеровского параметра. Этот известный результат является прямым следствием свойства инвариантности ГЧМ - сигнала к доплеровскому эффекту [2, 4].

Искусственно вводя в сигналы (1) двух излучателей определённые заранее доплеровские параметры, эквивалентные относительным радиальным скоростям перемещения точки фокусировки относительно этих излучателей, можно добиться фокусировки энергии этих излучателей в заданной точке пространства.

Для наглядности рассмотрим ситуацию, приведённую на рис. 1, основные параметры связаны соотношением:

2Дг-4Д,х

Аа-а,

1 ±

Ст

(2)

где Аа = а2/а2;

аь а2; - параметры вводимые в ГЧМ - сигналы первого и второго излучателей;

Дх = Д1 + Д2;

Д,=Д1

-Hi

-2--[cosв0 ■ cos 6>2 • cos(^0 -<р2 )+sin6>0 • sin02

Д1

,(3)

Д1, Д2 = Д1 ± АД - расстояние от первого и второго излучателей до точки фокусировки; Ь - расстояние между излучателями; Фо, Эо и ф2, 62 - угловые сферические координаты точки фокусировки «0» и второго излучателя «2» (первый излучатель «1» находится в начале координат).

Рис.1. Пространственное расположение излучателе и точки фокусиров

www.h-es.ru

high tech in earth space research

31

ТЕХНОЛОГИИ

Таким образом, при излучении сигналов вида

(4)

где I - номер излучателя;

и выполнении условий (2) и (3) обеспечивается синфазное сложение сигналов двух излучателей в заданной точке пространства.

На основании свойства линейности преобразования Фурье, сумма сигналов а-Б() + Ь-Б() соответствует сумме их спектров а-Б1(О) + Ь-Б2(О) (см. стр. 120 в кн. [5]). Последовательное применение прямого и обратного преобразования Фурье не изменяет сигнал, а энергия сигнала во временной и частотной областях одинакова, т. е. преобразование Фурье является унитарным (см. стр. 44 - 46 в кн. [4]).

При необходимости передачи информации по радиоканалу в определённую точку пространства, в качестве носителя информации может быть использован сигнал вида (4). При этом его спектр представляется в виде двух составляющие и равен их сумме, одна с параметром а1, переводится во временную область и излучается первым излучателем, вторая с параметром а2, переводится во временную область и поступает на второй излучатель.

Предложенное техническое решение [6-7] позволяет путем управления фокусировкой энергий излучателей решить задачу скрытной передачи информации.

Литература

1. Самойлов Л.К. Электронное управление характеристиками направленности антенн. - Л.: Судостроение, 1987.-280 с.

2. Рихачек A.B. Сигналы допустимые с точки зрения до-плеровского эффекта. // ТИИЭР. - 1966. - T. 54. - N 6. -С. 39-41.

3. Павликов С.Н., Убанкин Е.И. Перспективные методы обработки сигналов в телекоммуникационных системах.- Владивосток: Мор. гос. ун-т. 2013.-99с.

4. Сапрыкин В.А., Рокотов С.П. Теория гидроакустики и цифровая обработка сигналов., 2 часть - Л.: ВВМУРЭ, 1991 - 416 с.

5. Сиберт У.М. Цепи, сигналы, системы, 2 часть: Пер. с англ. - М.: Мир, 1988. - 360 с.

6. Свидетельство на полезную модель 16576, Россия, Устройство передачи и приема информации /Павликов С.Н., Убанкин Е.Н., Богданов В.С., Коленченко И.А. - Бюл. изобр. 2001, №1.

7. Буренин А.Н., Легков К.Е., Эффективные методы управления потоками в защищенных инфокоммуника-ционных сетях// H&ES: Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. - 2010. -№ 2. - С. 29-34.

METHOD OF INFORMATION TRANSFER

Pavlikov S., Maritime State University psn1953@mail.ru Ubankin E., docent, Maritime State University,uei@inbox.ru Veselova S., Maritime State University, veselova@msun.ru

Keywords: method, existential processing, Fourier's transformation, frequency modulation, broadband signals, multiplicate processing.

Abstract

Object of a method of research of information transfer. The research objective consist in increase in efficiency of a radio communication at the expense of increase in the spatial permission. Methodology - the analysis of features of transformation of signals in a radio channel.

In results of researches a method of the information on transfer, developed. It were one of important problems in the field of telecommunications. Method - bas on prelimi nary division of the information in two and more streams, transferred each of which by means of special signals. Area - information transfer on a radio channel. Methods of information transfer have the general error - the low spatial permission. The increase in efficiency of systems of telecommunications needing the decision inconsistent problems. On the one hand for increase in throughput and the spatial permission are necessary increase for width of a spectrum of signals, and on the other hand - to provide a spatial choice. Application of broadband signals in the radio stations establish on maneuverable high-speed objects, did not allow to use them

potential possibilities. Thus processing of broadband signals owing to influence of doplerovsky of a dispersion are necessary. In article it are result one of versions of the decision the contradiction. By a choice of a signal - it are bas on known transformations of a signal of multiplicate owing to doplerovsky of a dispersion. The conclusions - the offer the technical decision, allow to solve a problem of information transfer, concentrat energiya.

References

1. Samoilov L.K. Electronic's control by characteristics of an orientation of aerials. - L.: Shipbuilding, 1987. - 280 p.

2. Rikhachek A.B. Signals admissible from the point of view of doplerovsky effect.//TIIER. - 1966. - T. 54. - N 6. - pp.3941.

3. Pavlikov of S.N., Ubankin E.I. Perspective's methods of processing of signals in telecommunication systems. - Vladivostok: Maritime State University named after Admiral G.I. Nevelskoy. 2013. - 99 p.

4. Saprikin B.A., Rokotov S.P. The theory of hydroacoustics and digital processing of signals. - Part 2. - Leningrad: VMIRE, 1991. - 416 p.

5. Sibert U.M. Chain's signals, systems, 2nd part: The lane with English - M.: World, 1988. - 360 p.

6. The certificate on useful model 16576, Russia. The Device of transfer and reception of the information/ Pavlikov S.N., Ubankin E.I., Bogdanov V.S., Kolenchenko I.A. - №1, 2001.

7. Burenin A.N. , Legkov K.E. Effective methods of control over streams in protected infokommunikatsionny networks //H&ES: High technologies in space researches of Earth. - 2010.-№ 2. -pp. 29-34.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.