RU2205510C1 - Method for transmitting digital data over radio link using pseudorandom operating frequency control - Google Patents
Method for transmitting digital data over radio link using pseudorandom operating frequency control Download PDFInfo
- Publication number
- RU2205510C1 RU2205510C1 RU2002106896/09A RU2002106896A RU2205510C1 RU 2205510 C1 RU2205510 C1 RU 2205510C1 RU 2002106896/09 A RU2002106896/09 A RU 2002106896/09A RU 2002106896 A RU2002106896 A RU 2002106896A RU 2205510 C1 RU2205510 C1 RU 2205510C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- binary
- pseudo
- frequency
- binary vector
- Prior art date
Links
Images
Abstract
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, с. 19-35]; заявка на изобретение 99123808/09 от 10.11.1999, МПК Н 04 В 1/713 - [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]; application for invention 99123808/09 from 10.11.1999, IPC N 04 V 1/713 - [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 signals due to pseudo-random tuning of the operating frequency.
Наиболее близким по технической сущности решением, выбранным в качестве прототипа является способ, описанный в заявке 99123808/09 от 10.11.1999. The closest in technical essence the solution selected as a prototype is the method described in application 99123808/09 from 10.11.1999.
Способ включает на передающем конце радиолинии деление входного сигнала на блоки 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 блока входного сигнала путем сложения по модулю два битов двоичного вектора псевдослучайной последовательности с битами двоичного вектора блока входного сигнала, последовательную перестройку передатчика на несущие частоты в соответствии с кодами, которые формируют в виде двоичных векторов псевдослучайной последовательности, модуляцию несущей частоты передатчика и последующее излучение сигнала в пространство, прием сигнала на приемном конце радиолинии одновременно на всех частотах, выбор согласно кода двоичного вектора псевдослучайной последовательности того частотного канала, по которому производилась передача, преобразование сигнала на промежуточную частоту, усиление, демодуляцию, формирование аналогично как и на передающей стороне двух двоичных векторов псевдослучайной последовательности и декодирование пакета путем сложения по модулю два битов двоичного вектора сигнала возникающего в частотном канале с битами двоичного вектора псевдослучайной последовательности.The method includes, at the transmitting end of the radio link, dividing the input signal into blocks 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 simultaneously collecting information from different bits of the shift register, the length of each binary vector pseudo-random sequence is chosen equal to the length of the binary vector of the input signal block, the coding of the input signal block by adding modulo two bits binary about a pseudo-random sequence vector with bits of the binary vector of the input signal unit, sequentially rearranging the transmitter to carrier frequencies in accordance with the codes that form as binary vectors of the pseudo-random sequence, modulating the carrier frequency of the transmitter and subsequent radiation of the signal into space, receiving a signal at the receiving end of the radio line at the same time at all frequencies, the selection according to the binary vector code of the pseudo-random sequence of the frequency channel through which transmission, conversion of the signal to an intermediate frequency, amplification, demodulation, formation of the pseudo-random sequence of two binary vectors, and packet decoding by modulo addition of two bits of the binary signal vector of the signal appearing in the frequency channel with the bits of the binary vector of the pseudorandom sequence were performed.
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, так как при наличии помех в частотных каналах осуществляется искажение или подавление информационных сигналов. 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 in the presence of interference in the frequency channels, information signals are distorted or suppressed.
Кроме того, исключается возможность расширения спектра сигнала за счет одновременного излучения сигнала на двух или более частотах из-за неоднозначности, возникающей при декодировании сигнала. 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. In addition, the possibility of expanding the spectrum of the signal due to the simultaneous emission of the signal at two or more frequencies due to the ambiguity that occurs when decoding the signal is excluded. Since the signal is emitted at a single frequency at a certain point in time, it is opened by enemy reconnaissance, which allows it to optimally distribute the limited interference power over the entire space of the radio signal.
Фиксируя частоты излучения информационных сигналов, противник может вскрывать структуру псевдослучайной последовательности и создавать прицельные по частоте помехи, обеспечивая тем самым полное подавление радиолинии. By fixing the radiation frequencies of information signals, the adversary can open the structure of the pseudo-random sequence and create interference that is aimed at the frequency, thereby ensuring complete suppression of the radio line.
Таким образом в изобретении решается проблема повышения помехозащищенности (скрытности и помехоустойчивости) связи. Thus, the invention solves the problem of increasing 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, заключающемся в делении входного сигнала на блоки 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, кодировании блоков входного сигнала, перестройке передатчика на несущие частоты в соответствии с кодами, которые формируют в виде двоичных векторов псевдослучайной последовательности, модуляции несущей 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, формировании аналогично как и на передающей стороне двух двоичных векторов псевдослучайной последовательности, декодировании пакета и подачу информационного сигнала на оконечное устройство, согласно изобретению модуляцию несущей частоты передатчика осуществляют помехоустойчивым кодом.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 of n-bit length in accordance with the number of frequency channels used, p = 2 n , forming two binary vectors of the pseudo-random sequence by simultaneously parallel information reading from different bits of the shift register, while the length of each binary vector of the pseudo-random sequence is chosen equal to the length of the binary eyelid ora of the block of the input signal, coding of blocks of the input signal, tuning the transmitter to carrier frequencies in accordance with the codes that form in the form of binary vectors of a pseudo-random sequence, modulating the carrier frequency of the transmitter and then radiating the signal into space, receiving a signal at the receiving end of the radio line simultaneously at all frequencies , converting the signal to an intermediate frequency, amplifying, demodulating, shaping in the same way as on the transmitting side of two binary pseudorandom vectors sequence, decoding the packet and the supply of the information signal to the terminal device, according to the invention, the modulation of the carrier frequency of the transmitter is carried out by a noise-resistant code.
При этом перестройку передатчика осуществляют одновременно на две несущие частоты, а коды для перестройки передатчика на две несущие частоты формируют в виде двоичных векторов путем сложения по модулю р символов каждого двоичного вектора псевдослучайной последовательности с символами двоичного вектора блока входного сигнала, и при наличии сигнала на приемной стороне в каждом частотном канале формируют сигнал в виде двоичного вектора, который соответствует порядковому номеру частотного канала. In this case, the transmitter is tuned simultaneously to two carrier frequencies, and the codes for the transmitter tuned to two carrier frequencies are formed as binary vectors by adding modulo p the symbols of each binary vector of the pseudorandom sequence with the symbols of the binary vector of the input signal block, and if there is a signal at the receiving side in each frequency channel form a signal in the form of a binary vector, which corresponds to the serial number of the frequency channel.
Декодирование пакета на приемной стороне осуществляют путем сложения по модулю р символов двоичного вектора сигнала, возникающего в одном частотном канале с сопряженным символом первого двоичного вектора псевдослучайной последовательности, а также путем сложения по модулю р символов двоичного вектора сигнала, возникающего в другом частотном канале с сопряженным символом второго двоичного вектора псевдослучайной последовательности, сравнении полученных двоичных векторов для двух частотных каналов и при их совпадении подаче одного из них в качестве информационного сигнала на оконечное устройство, фильтрации ложных сигналов при наличии сигналов более чем в двух частотных каналах путем последовательного анализа сигнала в одном частотном канале в комбинации с сигналом в других частотных каналах. The packet is decoded on the receiving side by adding modulo p the symbols of the binary vector of the signal occurring in one frequency channel with the conjugate symbol of the first binary vector of the pseudorandom sequence, and also by adding modulo p the symbols of the binary vector of the signal occurring in the other frequency channel with the conjugate symbol the second binary vector of the pseudo-random sequence, comparing the obtained binary vectors for two frequency channels and, if they coincide, the supply of one of them as an information signal to the terminal device, filtering false signals when there are signals in more than two frequency channels by sequential analysis of the signal in one frequency channel in combination with the signal in other frequency channels.
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 unit bits corresponding to the representation of a number (symbol) in a binary calculus.
Эти отличительные признаки по сравнению с прототипом позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна". These distinctive features in comparison with the prototype allow us to conclude that the proposed technical solution meets the criterion of "novelty."
В предлагаемом способе передачи дискретной информации в радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты перечисленная совокупность существенных признаков в указанном порядке обеспечивает высокую помехозащищенность связи, поскольку передатчик излучает такие пары частот, разность между которыми может иметь различные значения при каждом скачке частоты. Такое формирование сигнала с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты 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. In the proposed method for transmitting discrete information in a radio line with a pseudo-random tuning of the operating frequency, the listed set of essential features in this order provides high noise immunity of the communication, since the transmitter emits such pairs of frequencies, the difference between which can have different values at each frequency jump. Such a signal generation with a pseudo-random tuning of the operating frequency makes it difficult to find them, since the signal emitted by the transmitter is expanded by direct modulation of the carrier frequencies by an error-correcting code with a large base, and then due to an abrupt change in the operating frequencies of the transmitter.
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. Именно новое свойство совокупности признаков приводящих к повышению помехоустойчивости системы радиосвязи с псевдослучайной перестройкой рабочий частоты в условиях активных вторжений позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "изобретательский уровень". 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 all the available jamming transmitter power in a small subspace, leaving the remaining part of the radio signal space free from interference. It is a new property of the totality of features leading to increased noise immunity of a radio communication system with pseudo-random tuning of the operating frequency under conditions of active intrusions that allows us to conclude that the proposed technical solution meets the criterion of "inventive step".
Предлагаемый способ передачи дискретной информации в радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты опробован в лабораторных условиях. Пример данного способа приводится ниже. The proposed method for transmitting discrete information in a radio line with a pseudo-random tuning of the operating frequency has been tested in laboratory conditions. An example of this method is given below.
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 биты.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, с.74-75].The formation of a pseudo-random sequence of maximum length containing 2 n -1 characters can be accomplished by using a linear shift register with n bits, 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, pp. 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 элемента
l0≡K(modq), если l0<2, то l0 = 2,
и вычисления номера разряда регистра сдвига по формуле
l1 = l0, li≡l0li-1(modq), 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, с. 44] , если l0 - элемент порядка m, то все элементы l0 l0 2 l0 3,..., l0 m-1 будут различны.The formation of each binary vector of a pseudorandom sequence with a length of 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
l 0 ≡K (modq), if l 0 <2, then l 0 = 2,
and calculating the number of the discharge register shift according to the formula
l 1 = l 0 , l i ≡l 0 l i-1 (modq), i = 1, k,
where the q value 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 0 2 l 0 3 , ..., l 0 m-1 will be different.
Формирование кода K1 для перестройки передатчика на первую несущую частоту можно осуществить путем сложения по модулю p=16 символов первого двоичного вектора псевдослучайной последовательности (например, 1000, что соответствует в двоичной системе исчисления числу 8) с символами двоичного вектора блока входного сигнала (например, 0111 ⇒ 7)
8+7≡15(mod 16),
K1= 1111 ⇒ 15, а формирование кода К2 для перестройки передатчика на вторую несущую частоту можно осуществить путем сложения по модулю р=16 символов второго двоичного вектора псевдослучайной последовательности (например, 0011 ⇒ 3) с символами двоичного вектора блока входного сигнала (0111 ⇒ 7)
3+7≡10(mod 16),
К2=1010 ⇒ 10.The formation of the code K 1 for tuning the transmitter to the first carrier frequency can be done by adding modulo p = 16 characters of the first binary vector of the pseudo-random sequence (for example, 1000, which corresponds to the number 8 in the binary system) with the symbols of the binary vector of the input signal block (for example, 0111 ⇒ 7)
8 + 7≡15 (mod 16),
K 1 = 1111 ⇒ 15, and the formation of the K 2 code for tuning the transmitter to the second carrier frequency can be done by adding modulo p = 16 characters of the second binary vector of the pseudorandom sequence (for example, 0011 ⇒ 3) with the symbols of the binary vector of the input signal block (0111 ⇒ 7)
3 + 7≡10 (mod 16),
K 2 = 1010 ⇒ 10.
В соответствии с сформированными кодами передатчик будет излучать сигнал на несущей 15 частотного канала и несущей 10 частотного канала. In accordance with the generated codes, the transmitter will emit a signal on the
На приемной стороне вычисляют сопряженные символы двоичных векторов псевдослучайной последовательности х*=р-х, у*=р-у и осуществляют декодирование пакета следующим образом. При наличии сигнала в 10, 6 и 15 частотных каналах будут сформированы 3 двоичных вектора, соответствующие числам 10 ⇒ 1010, 6 ⇒ 0110, 15 ⇒ 1111. On the receiving side, the conjugate symbols of binary vectors of the pseudo-random sequence x * = p-x, y * = p-y are calculated and the packet is decoded as follows. If there is a signal in 10, 6 and 15 frequency channels, 3 binary vectors will be formed corresponding to the numbers 10 ⇒ 1010, 6 ⇒ 0110, 15 ⇒ 1111.
Составляются комбинации для первого числа (10 и 6) (10 и 15). Для каждой комбинации складывают по модулю р=16 символы двоичного вектора первого числа (10) с сопряженными символами первого двоичного вектора псевдослучайной последовательности числа (16-8=8), а символы двоичного вектора другого числа (6) складывают по модулю р=16 с символами второго двоичного вектора псевдослучайной последовательности (16-3=13)
10+8≡2(mod 16), 6+13≡3(mod 16).
Поскольку полученные числа не равны, то проверяют все другие комбинации чисел.Combinations are made for the first number (10 and 6) (10 and 15). For each combination, modulo p = 16 are added the symbols of the binary vector of the first number (10) with conjugate characters of the first binary vector of the pseudorandom sequence of the number (16-8 = 8), and the characters of the binary vector of another number (6) are added modulo p = 16 s characters of the second binary vector of the pseudo-random sequence (16-3 = 13)
10 + 8≡2 (mod 16), 6 + 13≡3 (mod 16).
Since the numbers obtained are not equal, then check all other combinations of numbers.
Для комбинации (10 и 15)
10+8≡2(mod 16), 15+13≡12(mod 16).
Для комбинации (6 и 10)
6+8≡14(mod 16), 10+13≡7(mod 16).
Для комбинации (6 и 15)
6+8≡14(mod 16), 15+13≡12(mod 16).
Для комбинации (15 и 10)
15+8≡7(mod 16), 10+13≡7(mod 16).
Для комбинации (15 и 6)
15+8≡7(mod 16), 6+13≡3(mod 16).
Анализ всех комбинаций показывает, что совпадение двух двоичных векторов получается на выходе пятнадцатого и десятого частотных каналов, при этом ложный сигнал на выходе 6 канала отфильтровывается, а полученное число 7 в виде двоичного вектора 0111 подается на оконечное устройство.For combination (10 and 15)
10 + 8≡2 (mod 16), 15 + 13≡12 (mod 16).
For combination (6 and 10)
6 + 8≡14 (mod 16), 10 + 13≡7 (mod 16).
For combination (6 and 15)
6 + 8≡14 (mod 16), 15 + 13≡12 (mod 16).
For combination (15 and 10)
15 + 8≡7 (mod 16), 10 + 13≡7 (mod 16).
For combination (15 and 6)
15 + 8≡7 (mod 16), 6 + 13≡3 (mod 16).
Analysis of all combinations shows that the coincidence of two binary vectors is obtained at the output of the fifteenth and tenth frequency channels, while the false signal at the output of channel 6 is filtered out, and the received number 7 is sent to the terminal device as a binary vector 0111.
Предлагаемый способ может быть реализован с помощью устройств, представленных блок-схемой на фиг.1, где:
блок 1 - источник сигнала;
блок 2 - первый регистр сдвига;
блок 3 - кодирующее устройство;
блок 4 - синтезатор частот;
блок 5 - модулятор;
блок 6 - передатчик;
блок 7 - приемник;
блок 8 - второй регистр сдвига;
блок 9 - декодирующее устройство;
блок 10 - оконечное устройство,
и блок-схемой на фиг.2, где блоки 11-16 разряды 1-6 регистра сдвига, а блок 17 - сумматор по модулю два.The proposed method can be implemented using devices represented by the flowchart in figure 1, where:
block 1 - signal source;
block 2 - the first shift register;
block 3 - encoding device;
block 4 - frequency synthesizer;
block 5 - modulator;
block 6 - transmitter;
block 7 - the receiver;
block 8 - the second shift register;
block 9 - decoding device;
block 10 - terminal device
and the block diagram of figure 2, where blocks 11-16 bits 1-6 of the shift register, and block 17 - the 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 binary vector 4 bits long can be used to transmit one block of the input signal.
Для определения структуры регистра сдвига выбирают примитивный многочлен шестой степени, например
λ6+λ5+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 бит
<λ6, λ5, λ4, λ3, λ2, λ1>,
где λ1 = 0, λ2 = 0, λ3 = 0, λ4 = 1, λ5 = 1, λ6 = 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 = λ5⊕λ6 поступает на вход первого разряда регистра сдвига (блок 11). При этом состояние разрядов для каждого такта в процессе работы регистра сдвига определяется выражением
Если символы будут сниматься с шестого разряда λ6, то двоичная псевдослучайная последовательность максимального периода будет иметь вид
{1110000010000110001010011110100011100100101101110110011010101111}.To determine the structure of the shift register, a primitive polynomial of the sixth degree is chosen, for example
λ 6 + λ 5 +1.
For 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
<λ 6 , λ 5 , λ 4 , λ 3 , λ 2 , λ 1 >,
where 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
If the characters are removed from the sixth digit λ 6 , then the binary pseudorandom sequence of the maximum period will have the form
{1110000010000110001010011110100011100100101101110110011010101111}.
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 разряда регистра сдвига (блоки 11, 12, 13, 14) на каждом такте его работы и с набором <λ1, λ2, λ3, λ4> будем сопоставлять двоичный вектор (число)
x = λ1+2λ2+22λ3,+23λ4,
то последовательность двоичных чисел в процессе работы регистра можно рассматривать как последовательность символов х (0, 1, 2,...,15} в виде
х= {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,...}.If we take binary numbers from the 1st, 2nd, 3rd and 4th digits of the shift register (
x = λ 1 + 2λ 2 +2 2 λ 3 , + 2 3 λ 4 ,
then a sequence of binary numbers in the process of register operation 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, ...}.
Если двоичные числа будем снимать одновременно с 1, 2, 5, 6 разрядов регистра сдвига (блоки 11, 12, 15, 16) на каждом такте его работы с набором <λ6, λ5, λ2, λ1> будем сопоставлять число в виде
y = λ6+2λ5+22λ223λ1,
то последовательность двоичных чисел в процессе работы регистра сдвига можно рассматривать как последовательность символов y {0, 1, 2,...,15} в виде
у= { 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,...}.If we take binary numbers simultaneously from 1, 2, 5, 6 bits of the shift register (
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, ...}.
Анализ сформированных последовательностей х и у 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 х и у не могут быть получены друг из друга в результате циклического сдвига. В последовательностях х и у отсутствуют скрытые периодичности и обеспечивается статистическая равномерность используемых символов. An analysis of the generated sequences x and y shows that on 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, and the x and y sequences cannot be obtained from each other as a result of a cyclic shift. In the sequences x and y there are no hidden periodicities and the statistical uniformity of the symbols used is ensured.
В полученных псевдослучайных последовательностях х и у совпадающие символы в одном и том же такте работы регистра сдвига не используются. In the obtained pseudo-random sequences x and y, matching symbols in the same shift register are not used.
Сформированные псевдослучайные последовательности символов х и у в виде двоичных векторов поступают в кодирующее устройство 3, где формируют коды для перестройки несущей частоты передатчика путем сложения по модулю р символов двоичных векторов псевдослучайной последовательности с символами двоичного вектора блока входного сигнала. The generated pseudo-random sequences of symbols x and y in the form of binary vectors are sent to the encoder 3, where they generate codes for tuning the carrier frequency of the transmitter by adding modulo p the symbols of the binary vectors of the pseudo-random sequence with the binary vector symbols of the input signal block.
Аналогично на приемной стороне формируются символы х, у в блоке 8 и вычисляют символы х*= р-х и у*=р-у в декодирующем устройстве 9 для восстановления передаваемого сообщения. Similarly, the symbols x, y in block 8 are formed on the receiving side and the symbols x * = p-x and y * = p-y are calculated in the decoding device 9 to restore the transmitted message.
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 пропускают те такты его работы, для которых формируемые двоичные вектора псевдослучайной последовательности совпадают, то обеспечивается статистическая равномерность используемых частотных каналов при передаче постоянных символов исходного текста и исключается применение статистических методов криптоанализа для вскрытия псевдослучайной последовательности. Since during the operation of the shift register, those cycles of its operation for which the generated binary vectors of the pseudo-random sequence coincide are missed, then the statistical uniformity of the frequency channels used when transmitting constant characters of the source text is ensured and the use of statistical methods of cryptanalysis to open the pseudo-random sequence is excluded.
Если число используемых частотных каналов р будет простым, то в этом случае может быть сформирована перебирающая последовательность за счет возведения в степень порождающего элемента в конечном поле Fp. Символы перебирающей последовательности Z могут быть использованы для кодирования символов входного сигнала, путем их умножения в конечном поле Fp. Поскольку символы перебирающей последовательности представляют собой элементы мультипликативной группы конечного поля Fp, то могут быть вычислены обратные величины
z-1≡z(p-2)(modp),
которые используют при декодировании входного сигнала. Кодирование символов входного сигнала обеспечивает информационную скрытность передаваемых сообщений и исключает вскрытие, состояние регистра сдвига при атаках на основе известных или подобранных исходных текстов.If the number of used frequency channels p is simple, then in this case an iterative sequence can be formed by raising to the power the generating element in the final field Fp. The characters of the iterative sequence Z can be used to encode the characters of the input signal by multiplying them in the final field Fp. Since the characters of the iterating sequence are elements of the multiplicative group of a finite field Fp, inverse quantities can be calculated
z -1 ≡z (p-2) (modp),
which are used when decoding the input signal. The encoding of the input signal symbols provides informational secrecy of the transmitted messages and eliminates tampering, the state of the shift register during attacks based on known or selected source texts.
Тот же результат может быть достигнут, если вместо символов перебирающей последовательности будут использованы символы дополнительно сформированных двоичных векторов псевдослучайной последовательности. При этом нулевые значения символов в формируемых двоичных векторах не используют. Как в этом, так и в предыдущем случае количество (n) используемых бит при формировании двоичных векторов блоков входных сигналов и псевдослучайной последовательности не должно порождать число, превышающее число используемых частотных каналов (р>2n).The same result can be achieved if, instead of the characters of the iterating sequence, the symbols of additionally generated binary vectors of the pseudo-random sequence are used. In this case, the zero values of the characters in the generated binary vectors are not used. Both in this and in the previous case, the number (n) of bits used in the formation of binary vectors of blocks of input signals and a pseudo-random sequence should not generate a number exceeding the number of frequency channels used (p> 2 n ).
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 информации
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.Sources of information
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 от 10.11.1999, МПК 7 Н 04 В 1/713. 2. A method for 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 from 10.11.1999, IPC 7 N 04 B 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 (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002106896/09A RU2205510C1 (en) | 2002-03-18 | 2002-03-18 | Method for transmitting digital data over radio link using pseudorandom operating frequency control |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002106896/09A RU2205510C1 (en) | 2002-03-18 | 2002-03-18 | Method for transmitting digital data over radio link using pseudorandom operating frequency control |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2205510C1 true RU2205510C1 (en) | 2003-05-27 |
Family
ID=20255432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002106896/09A RU2205510C1 (en) | 2002-03-18 | 2002-03-18 | Method for transmitting digital data over radio link using pseudorandom operating frequency control |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2205510C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9955438B2 (en) | 2005-09-27 | 2018-04-24 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for carrier allocation and management in multi-carrier communication systems |
-
2002
- 2002-03-18 RU RU2002106896/09A patent/RU2205510C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9955438B2 (en) | 2005-09-27 | 2018-04-24 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for carrier allocation and management in multi-carrier communication systems |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5311176A (en) | Method and apparatus for generating Walsh codes | |
| US5742678A (en) | Multiple access coding for radio communications | |
| CN102007717B (en) | For the generation of the pseudo random sequence of OFDM cellular system | |
| US5353352A (en) | Multiple access coding for radio communications | |
| Mollah et al. | Comparative analysis of Gold Codes with PN codes using correlation property in CDMA technology | |
| EP2371077B1 (en) | Communications system employing chaotic spreading codes with static offsets | |
| EP2382725B1 (en) | Communications system employing orthogonal chaotic spreading codes | |
| US8509284B2 (en) | Symbol duration dithering for secured chaotic communications | |
| EP0949764B1 (en) | Method for calculating phase shift coefficients of an M sequence | |
| EP1060591B1 (en) | Pseudo-random sequence generator and associated method | |
| RU2533077C2 (en) | Data transfer method with symbol pseudorandom operating frequency tuning | |
| CN110830080B (en) | Generation method of aperiodic Hamming related short frequency hopping sequence set | |
| Yadav et al. | Design and performance analysis of 1D, 2D and 3D prime sequence code family for optical CDMA network | |
| RU2205510C1 (en) | Method for transmitting digital data over radio link using pseudorandom operating frequency control | |
| RU2215370C1 (en) | Method for transmitting digital information over radio link with pseudorandom operating frequency tuning | |
| RU2228575C2 (en) | Method for digital data transfer in pseudorandom operating frequency tuned link | |
| RU2231220C1 (en) | Method for digital data transfer over radio link with pseudorandom operating frequency control | |
| RU2212105C1 (en) | Method for digital data transmission in pseudorandom operating frequency control radio lines | |
| RU2296427C1 (en) | Method for stream encoding of discontinuous information | |
| Helleseth et al. | Double circulant quadratic residue codes | |
| Warty et al. | De bruijn sequences for secure scrambling at long term evolution-advanced physical layer | |
| RU2227375C2 (en) | Method for transmitting digital information in computer network | |
| RU2239290C2 (en) | Data stream encryption method | |
| Lee | Design of One-Coincidence Frequency Hopping Sequence Sets for FHMA Systems | |
| RU2251816C2 (en) | Method for stream-wise encoding of discontinuous information |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070319 |