Подход к защите информации от пакетов ошибок в средствах радиосвязи декаметрового диапазона Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Подход к защите информации от пакетов ошибок в средствах радиосвязи декаметрового диапазона

о см о см

<0

о ш т

X

<

т О X X

Побережский Сергей Юрьевич,

кандидат технических наук, доцент кафедры 801, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)», ps801801@yandex.ru

Декаметровая связь, осуществляемая на дальности до сотни километров с помощью мобильных станций небольшой мощности, практически не уступает проводной или радиорелейной. Использование ее актуально не только в мирных, но и в военных целях. Для России связь играет немаловажную роль во многих сферах, а особенно в вопросах развития научного и военного сектора. Ведущие государства стремятся достичь превосходства в околоземном космическом пространстве для развертывания космических группировок способных выполнять широкий спектр задач, но главной из них остается организация связи. В статье проведен анализ особенностей функционирования средств в декаметровом диапазоне, а также рассмотрены способы защиты информации и предложен подход к ее защите от пакетов ошибок.

Ключевые слова: радиосвязь, декаметровый диапазон, система боевого управления, система передачи данных, вероятность ошибки.

Радиосвязь в диапазоне высоких частот играет исключительную роль в структуре сети связи страны, в том числе в системе военной связи. Это объясняется рядом ее свойств, которые делают декаметровую радиосвязь в определенных условиях незаменимой.

Радиосвязь в декаметровом диапазоне может осуществляться как земной, так и ионосферной волнами [1]. Земные волны испытывают значительное поглощение в земле, возрастающее с увеличением частоты радиосигнала. Поэтому дальность связи земной волной, как правило, не превышает 100 километров и в большой степени зависит от мощности передатчика, частоты, используемой для связи, характера и проводящих свойств земной поверхности. Препятствия, встречающиеся на пути распространения высоких частот (строения, деревья, неровности рельефа и пр.), в большинстве случаев имеют размеры, меньшие, чем длина волны [2], поэтому не оказывают значительного влияния на распространение радиоволн. Это улучшает условия приема радиосигналов по отношению к диапазонам более коротких волн, где свойство дифракции проявляется гораздо слабее.

Проведенный анализ особенностей функционирования цифровых средств радиосвязи декаметрового (ДКМ) диапазона Вооруженных Сил Российской Федерации (ВС РФ), где определены задачи, решаемые системами боевого управления (СБУ), и тактико-технические требования, предъявляемые к системе передачи данных СБУ ВС РФ. Установлено, что в существующем протоколе информационного обмена требуемая достоверность принимаемой информации достигается за счет многократного повторения кодограммы и использования обратного канала радиосвязи. В условиях радиоэлектронного подавления этот протокол обмена информацией приводит к серьезному увеличению времени доведения сообщений и неоправданным энергетическим затратам.

Анализ способов обеспечения достоверности принимаемой информации в системе передачи данных (СПД) показал, что существуют и должны использоваться более эффективные способы защиты информации от пакетов ошибок в средствах радиосвязи декаметрового диапазона СБУ. Они основаны на использовании новых алгоритмов повышения помехоустойчивости и помехозащищенности, не требующих увеличения энергетических затрат на передачу.

Известно, что на декаметровый канал радиосвязи эффективно воздействуют: шумовая, широкополосная шумовая преднамеренная (ШШП), полигармоническая помехи и негативно воздействуют замирания сигнала, вызываемые особенностями распространения радиоволн [1, 3]. В диссертации проведен анализ данных видов помех и учет их воздействия.

При анализе особенностей функционирования систем радиосвязи декаметрового диапазона ВС РФ установлено следующее:

1. Декаметровая радиосвязь играет важную роль в обеспечении обмена информацией СПД ВС РФ.

2. Анализ характеристик существующих каналов магистральной ДКМ радиосвязи ВС РФ показал, что они не в полной мере отвечают требованиям, предъявляемым к перспективным СБУ, прежде всего, по устойчивости функционирования в условиях воздействия помех и замираний сигнала.

3. Для обеспечения повышенных требований по достоверности приема цифровой информации и помехоустойчивости СБУ ВС РФ в условиях замираний необходимо разработать новые эффективные алгоритмы помехоустойчивого кодирования

4. Так как требования к выбору параметров помехоустойчивого кодирования противоречивы, а существующие алгоритмы не в полной мере удовлетворяют требованиям к перспективным средствам ДКМ радиосвязи при фиксированной дальности радиосвязи и энергии сигнала на передачу необходимо решить новую задачу по определению их параметров.

Формулировка задачи представлена тремя взаимосвязанными выражениями:

max r

(n,k,q,M^var

при

Р'цв = f (r,n,k,q,M ) = const, E = const, k = const; (1)

max Ц,

ПД

при

(2)

(n,k,q,M)=var

r = f (n,k,q,M) const, E = const; РЦ = f (r, n, k, q, M) = const, ki = const;

max v при Po' ЦВ = f (r,n,k,q,M) = const

(n,k,q,M)=var Ц

, E = const ,ki = const; (3)

где ПСПд - помехоустойчивость СПД, определяемая как

П

1

СПД h2

при

Р^ОШ = f (r, n, k, q, M,h20 ) = const; n,k,q,M - параметры кодирования;

hg - отношение сигнал/шум; V - помехозащищенность СПД, определяемая как

V = 10-lg\ n Р СК

при

Рцв =/ (Р СК >г>п> к> м> К) = сот1;

Р СК - вероятность ошибки в приеме символа кода; Р цВ - вероятность ошибки в приеме цифровой выборки;

k - коэффициент исправного действия канала передачи данных ДКМ диапазона; E - энергия сигнала; r - дальность радиосвязи; M - основание модуляции.

Предварительные результаты исследования свидетельствуют о том, что переход к недвоичному кодированию передаваемой информации позволяет либо уменьшать эквивалентную длину двоичных кодов, либо увеличивать корректирующую способность кодов и более эффективно использовать энергетические и частотные характеристики системы декаметровой радиосвязи. Однако для получения более точных результатов требуется дальнейшее проведение исследований с решением вспомогательных частных подзадач:

- разработка новой математической модели дека-метрового канала передачи данных;

- разработка новых помехоустойчивых алгоритмов кодирования для цифровых систем радиосвязи с пакетами ошибок и оценкой их статистических характеристик декодирования.

Литература

1. Волков, Л.Н. Системы цифровой радиосвязи / Л.Н. Волков, М.С. Немировский, Ю.С. Шинаков. М.: Экот-рендд, 2005 г. - 392 с.

2. Деев, В.В. Методы модуляции и кодирования в современных системах связи. - М.: Наука, 2007г. - 267 с.

3. Сидельников, В.М. Теория кодирования / В.М. Си-дельников. М.: Радио и связь, 2006 г. - 289 с.

An approach to protecting information from error packets in

decameter range radio communications Poberezhsky S.Yu.

Moscow Aviation Institute (National Research University)

Decameter communication, carried out at a distance of up to hundreds of kilometers with the help of small-capacity mobile stations, is practically not inferior to wired or radio relay. Its use is relevant not only for peaceful, but also for military purposes. For Russia, communications play an important role in many areas, and especially in the development of the scientific and military sectors. Leading states are striving to achieve superiority in near-Earth space for the deployment of space groups capable of performing a wide range of tasks, but the main one is the organization of communications. The article analyzes the features of the functioning of tools in the decameter range, and also discusses ways to protect information and proposes an approach to its protection from error packets.

Keywords: radio communication, decameter range, combat control

system, data transmission system, error probability. References

1. Volkov, L.H. Digital Radio Communication Systems / L.H. Volkov,

M.S. Nemirovsky, Yu.S. Shinakov. M .: Ecotrend, 2005 - 392 p.

2. Deev, V.V. Modulation and coding methods in modern communication systems. - M.: Science, 2007. - 267 p.

3. Sidelnikov, V.M. Coding Theory / V.M. Sidelnikov. M .: Radio and

communications, 2006 - 289 p.

X X О го А С.

X

го m

о

2 О

м о