RU2234191C2 - Method and device for data transfer in code-division systems - Google Patents
Method and device for data transfer in code-division systems Download PDFInfo
- Publication number
- RU2234191C2 RU2234191C2 RU2001120727/09A RU2001120727A RU2234191C2 RU 2234191 C2 RU2234191 C2 RU 2234191C2 RU 2001120727/09 A RU2001120727/09 A RU 2001120727/09A RU 2001120727 A RU2001120727 A RU 2001120727A RU 2234191 C2 RU2234191 C2 RU 2234191C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- unit
- generator
- signal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиосвязи, если более конкретно, то к передаче сообщений по радиоканалам с использованием широкополосных шумоподобных сигналов и кодовым разделением абонентов, и может использоваться также в беспроводных сетях связи, в частности в локальных вычислительных сетях, высокоскоростных системах передачи данных, в том числе и через спутники-ретрансляторы.The invention relates to the field of radio communications, and more specifically, to the transmission of messages over radio channels using broadband noise-like signals and code division of subscribers, and can also be used in wireless communication networks, in particular in local area networks, high-speed data transmission systems, including and through relay satellites.
Известен способ многостанционного доступа с кодовым разделением каналов в системах передачи данных (Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. - М.: Радио и связь 1985. - 384 с.), в соответствии с которым для всех абонентских станций выделяется одна полоса частот, но при этом передаваемая каждой станции информация переносится с помощью сложного сигнала, имеющего строго определенную кодовую форму. Абонентская станция, для которой эта информация предназначена, хранит образец кодовой формы и посредством корреляционной обработки способна выделить нужные данные.A known method of multiple access with code division multiplexing in data transmission systems (Varakin L.E. Communication systems with noise-like signals. - M .: Radio and communications 1985. - 384 p.), According to which one band is allocated for all subscriber stations frequencies, but the information transmitted to each station is transferred using a complex signal that has a strictly defined code form. The subscriber station for which this information is intended stores a sample code form and, through correlation processing, is able to extract the necessary data.
Основным недостатком этого способа является неполное использование мощности передатчика группового сигнала базовой станции из-за возникновения перекрестных помех.The main disadvantage of this method is the incomplete use of the power of the transmitter of the group signal of the base station due to the occurrence of crosstalk.
Наиболее близким к предлагаемому является способ, который используется в сотовой системе подвижной радиосвязи общего пользования с кодовым разделением каналов, разработанный фирмой Qualkomm (США) (Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. - М.: АОЗТ “Эко-Трендз КО”, 1996). Система многостанционного доступа с кодовым разделением Qualkomm построена по методу расширения спектра частот на основе использования 64 видов последовательностей, сформированных по закону функций Уолша.Closest to the proposed is the method that is used in a cellular mobile radio system for general use with code division multiplexing, developed by Qualkomm (USA) (Gromakov Yu.A. Standards and systems for mobile radio communications. - M.: AOZT Eco-Trends KO) , 1996). Qualkomm code division multiple access system is constructed using the method of expanding the frequency spectrum based on the use of 64 types of sequences formed according to the law of Walsh functions.
Передатчик базовой станции может одновременно передавать информацию по 64 каналам. В каждом канале при передаче используется одна из 64 последовательностей Уолша. При изменении бита информационного сообщения фаза используемой последовательности Уолша изменяется на 180 градусов. Так как эти последовательности взаимно ортогональны, то взаимные помехи между каналами передачи базовой станции отсутствуют. Информационные сигналы передаются на фоне специального синхронизирующего сигнала, структура которого формируется по закону псевдослучайных последовательностей максимальной длины. Синхронизирующий сигнал служит для введения передатчика базовой станции и приемника абонентской станции в цикловую фазу, а его манипуляция на этапе вхождения в связь обеспечивает передачу служебной информации.The base station transmitter can simultaneously transmit information on 64 channels. Each channel in transmission uses one of 64 Walsh sequences. As the bit of the information message changes, the phase of the used Walsh sequence changes by 180 degrees. Since these sequences are mutually orthogonal, there is no mutual interference between the transmission channels of the base station. Information signals are transmitted against the background of a special synchronizing signal, the structure of which is formed according to the law of pseudorandom sequences of maximum length. The synchronizing signal serves to introduce the transmitter of the base station and the receiver of the subscriber station in the cyclic phase, and its manipulation at the stage of entering into communication provides the transmission of service information.
Этому способу не присущи недостатки предыдущего. Однако, поскольку сигналы Уолша имеют ярко выраженную регулярную структуру, которая известна, и вследствие чего обладают низкой структурной скрытностью в системе многостанционного доступа с кодовым разделением каналов Qualkomm, безопасность или конфиденциальность передачи информации обеспечивается за счет применения специальной сверхдлинной псевдослучайной последовательности, имеющей L=242-1 элементарных символа с периодом повторения 10,25 суток, причем каждый абонент идентифицируется по заранее назначаемому начальному блоку, длина которого равна памяти сверхдлинной последовательности максимальной длины и составляет 42 элементарных символа. При этом процесс засекречивания информации достигается суммированием по модулю два информационных импульсов и элементарных импульсов сверхдлинной последовательности максимальной длины.This method does not have the disadvantages of the previous one. However, since Walsh signals have a pronounced regular structure that is known, and therefore have low structural secrecy in a Qualkomm code division multiple access system, the security or confidentiality of information transmission is ensured through the use of a special ultra-long pseudorandom sequence having L = 2 42 -1 elementary characters with a repetition period of 10.25 days, and each subscriber is identified by a pre-assigned initial unit, the length of which It is equal to the memory of an extra-long sequence of maximum length and is 42 elementary characters. The process of classifying information is achieved by adding modulo two information pulses and elementary pulses of an extra-long sequence of maximum length.
Целью предлагаемого изобретения является разработка способа и устройства, обеспечивающего упрощение процедуры засекречивания с одновременным повышением уровня скрытности передачи.The aim of the invention is to develop a method and device that simplifies the procedure for secrecy while increasing the level of stealth transmission.
Для достижения названного технического результата в заявленном способе, включающем операцию одновременной передачи сложных широкополосных сигналов на фоне сигнала синхронизации, вместо ортогональных сигналов Уолша предлагается использовать ортогональные словари на основе нелинейных последовательностей де Брейна со сменой формы последовательности в процессе передачи сообщения от одного информационного символа к другому.To achieve the named technical result in the claimed method, including the operation of simultaneous transmission of complex broadband signals against a synchronization signal, instead of Walsh orthogonal signals, it is proposed to use orthogonal dictionaries based on de Bruin nonlinear sequences with a change in the sequence form during the transmission of a message from one information symbol to another.
Для понимания сущности предлагаемого изобретения более подробно рассмотрим структурные свойства последовательностей де Брейна. Последовательности де Брейна представляют собой нелинейные рекуррентные последовательности, формируемые на основе регистра сдвига с нелинейными обратными связями. Для данного класса последовательностей каждое состояние регистра сдвига встречается на периоде последовательности только один раз. Они имеют длину L=2m, где m порядок последовательности или число элементов памяти регистра сдвига.To understand the essence of the invention, we consider in more detail the structural properties of de Bruin sequences. De Bruin sequences are nonlinear recurrence sequences formed on the basis of a shift register with nonlinear feedbacks. For a given class of sequences, each state of the shift register occurs on the sequence period only once. They have a length L = 2 m , where m is the order of the sequence or the number of memory elements of the shift register.
Функция обратных связей генератора последовательностей де Брейна имеет вид:The feedback function of the de Brain sequence generator has the form:
где 
d - число разрешенных двоичных наборов, необходимых для генерирования максимального периода последовательности L, равного 2m;d is the number of allowed binary sets needed to generate the maximum period of the sequence L equal to 2 m ;
В дальнейшем с целью упрощения записи двоичные наборы 
дает функцию обратной связи следующего вида:gives a feedback function of the following form:
Поэтому, если при начальной установке записать в элементы памяти комбинацию {0,0,0,0} и полагать, что x4 - это выход ячейки старшего разряда, который при сдвиге переписывается в соседний младший разряд (из x4 в x3, из x3 в x2, из x2 в x1), то состояния регистра сдвига будут изменяться по закону {0,8,12,14,15,7,11,5,10,13,6,3,9,4,2,1}, что обеспечивает получение последовательности де Брейна (последовательность снимается с выхода x4) следующей структуры {0111101011001000}.Therefore, if, during the initial installation, the combination {0,0,0,0} is written to the memory elements and it is assumed that x 4 is the output of the high order cell, which, when shifted, is rewritten to the next lowest digit (from x 4 to x 3 , from x 3 to x 2 , from x 2 to x 1 ), then the states of the shift register will change according to the law {0,8,12,14,15,7,11,5,10,13,6,3,9,4 , 2,1}, which ensures obtaining the de Bruin sequence (the sequence is removed from the output x 4 ) of the following structure {0111101011001000}.
Выбор разрешенного набора коэффициентов α(i) не может быть произвольным. Для выявления закономерностей задания коэффициентов α(i), используя алгоритм Робертса-Флоренса, был произведен поиск всевозможных разрешенных наборов для последовательностей порядка m, равного 4 и 5. Найдено соответственно Q, равное 16 и 2048 последовательностям максимального периода.The choice of an allowed set of coefficients α (i) cannot be arbitrary. To identify the laws of specifying the coefficients α (i) using the Roberts-Florence algorithm, we searched for all kinds of allowed sets for sequences of order m equal to 4 and 5. We found, respectively, Q equal to 16 and 2048 sequences of the maximum period.
Полный перечень разрешенных наборов для последовательностей, имеющих порядок четыре, представлен в таблице 1.A complete list of allowed sets for sequences of order four is presented in Table 1.
Для получения регулярного способа определения разрешенных наборов α(i) обозначим через 
Для регистра сдвига, имеющего 4 элемента памяти, подстановка 
При двоичном представлении подстановка 
Так как функция обратной связи содержит m-1 значимый элемент 
Кроме этого, нетрудно заметить, что, если оставить в каждом цикле подстановки 
V10={0,(1,2,4),(3,6),5,7}V 10 = {0, (1,2,4), (3,6), 5,7}
Следовательно, подстановки V10 и 
Если из каждого цикла подстановки V10 производить последовательный выбор по одному элементу (например, {0,1,3,5,7}, {0,1,6,5,7}, {0,2,3,5,7} и т.д.), то легко заметить, что будет получена конфигурация обратных связей для первых шести сигналов, представленных в таблице 1, а аналогичный выбор из подстановки 
Для проверки этой закономерности был произведен расчет 288 последовательностей порядка m, равного 5 и 34560 последовательностям порядка m, равного 6. При этом после определения разрешенного набора обратных связей α(i) производилась проверка состояний регистра сдвига по свойству окна (каждое состояние PC на периоде последовательности встречается один раз). В таблице 2 для сигналов порядка m, равного 5, на основе подстановки V10 представлена методика проверки по свойству окна 144 сигналов.To verify this regularity, we calculated 288 sequences of order m equal to 5 and 34560 sequences of order m equal to 6. In this case, after determining the allowed feedback set α (i) , the states of the shift register were checked by the window property (each state of the PC on the period of the sequence occurs once). Table 2 for signals of order m equal to 5, based on the substitution V 10 presents the method of checking the property of the window 144 of the signals.
Результаты расчета подтвердили правильность описанного способа, задания разрешенного набора обратных связей во всех случаях.The calculation results confirmed the correctness of the described method, setting the allowed set of feedbacks in all cases.
Таким образом, для регулярного формирования последовательностей де Брейна необходимо описанным выше способом произвести построение подстановок V10 и 
Последовательности де Брейна могут служить основой для формирования ортогональных кодовых словарей, если из разрешенного набора α(i) определяющего структуру последовательности, исключить коэффициент α(i)=0. Исключение данного коэффициента означает, что состояние регистра сдвига, равное 0, на периоде формирования последовательности должно быть запрещенным. В этом случае длина последовательности L будет равна 2m-1, а ортогональный кодовый словарь может быть получен путем суммирования по модулю 2 сигналов, снимаемых с выходов разрядов регистра сдвига в любых сочетаниях по одному, по два и далее до m включительно. Число ортогональных слов в ансамбле кодового словаря достигает 2m-1.De Bruin sequences can serve as the basis for the formation of orthogonal code dictionaries, if the coefficient α (i) = 0 is excluded from the allowed set α (i) determining the structure of the sequence. The exclusion of this coefficient means that the state of the shift register equal to 0 during the period of formation of the sequence should be prohibited. In this case, the length of the sequence L will be equal to 2 m-1 , and the orthogonal code dictionary can be obtained by modulo summation of 2 signals taken from the outputs of the bits of the shift register in any combination, one by one, two and further up to m inclusive. The number of orthogonal words in the codebook ensemble reaches 2 m-1 .
В таблице 3 представлены примеры ортогональных кодовых словарей, генерируемые четырехразрядным регистром сдвига.Table 3 presents examples of orthogonal code dictionaries generated by a four-digit shift register.
Для проверки их ортогональности производилось структурное преобразование последовательностей де Брейна в последовательности Уолша. Структурное преобразование предусматривало перестановку столбцов кодового словаря по порядку возрастания значений элементов поля Галуа GF(2m) с учетом закона изменения регистра сдвига на периоде формирования последовательности Zj. Например, если закон изменения состояний регистра сдвига имеет вид Zj={8,12,14,15,7,11,5,10,13,6,3,9,4,2,1} и необходимо выполнить структурное преобразование последовательности 111101011001000, то первый элемент последовательности должен быть переставлен на место восьмого, второй на место двенадцатого, третий на место четырнадцатого и так далее. В результате будет образована последовательность следующего вида: 000000011111111. Данная последовательность соответствует одной из последовательностей Уолша (если убрать первый элемент).To verify their orthogonality, a structural transformation of de Bruyne sequences in the Walsh sequence was performed. The structural transformation involved rearranging the columns of the codebook in order of increasing values of the elements of the Galois field GF (2 m ), taking into account the law of change of the shift register during the period of formation of the sequence Z j . For example, if the law of change of the states of the shift register has the form Z j = {8,12,14,15,7,11,5,10,13,6,3,9,4,2,1} and it is necessary to perform a structural transformation of the
Из таблицы 3 видно, что каждому кодовому слову словаря де Брейна после выполнения структурного преобразования соответствует своя строго определенная псевдослучайная последовательность Уолша. Поскольку сигналы Уолша образуют ортогональный ансамбль, то при добавлении на первую позицию каждого кодового слова нулевого элемента исходный словарь также будет ортогональным.From table 3 it can be seen that each codeword of de Bruyne's dictionary after structural transformation corresponds to its own strictly defined Walsh pseudorandom sequence. Since the Walsh signals form an orthogonal ensemble, when a zero element is added to the first position of each codeword, the original dictionary will also be orthogonal.
Сигналы, образующие кодовый словарь де Брейна, могут быть сформированы при использовании одного регистра сдвига, закон изменения состояния элементов памяти Zj которого определяется строго определенным набором обратных связей. По этой причине количество всевозможных ортогональных кодовых словарей равно количеству разрешенных наборов обратных связей Q. Так как разрешенная конфигурация обратных связей строится путем выбора по одному элементу из каждого цикла подстановок V10 и 
где bi - число элементов в i-ом цикле подстановки V10, содержащих два и более элементов,where b i is the number of elements in the i-th substitution cycle V 10 containing two or more elements,
d - общее число циклов подстановки V10 с двумя и более элементами.d is the total number of substitution cycles V 10 with two or more elements.
Например, для последовательностей порядка m, равной 5, подстановка V10 имеет вид:For example, for sequences of order m equal to 5, the substitution V 10 has the form:
V10={0,(1,2,4,8),(3,6,12),(5,10,9),(7,14),(13,11),15}V 10 = {0, (1,2,4,8), (3,6,12), (5,10,9), (7,14), (13,11), 15}
Из чего следует, что b1=4, b2=3, b3=3, b4=2, b5=2, d=5, поэтомуIt follows that b 1 = 4, b 2 = 3, b 3 = 3, b 4 = 2, b 5 = 2, d = 5, therefore
Достаточно заметить, что для m=5 существует только один ортогональный словарь, упорядоченный по Уолшу.It is enough to note that for m = 5 there is only one orthogonal dictionary, ordered by Walsh.
При одновременном излучении сигналов словари де Брейна могут быть использованы в системах с многостанционным доступом для кодового уплотнения канала передачи, поскольку они так же, как и словари Уолша, обладают свойством ортогональности в точке, а большое разнообразие словарей де Брейна и наличие нелинейных операций в алгоритме формирования данного класса последовательностей позволяет при смене сигналов в процессе передачи сообщения от одного информационного символа к другому не использовать специальную аппаратуру засекречивания.With the simultaneous emission of signals, de Bruin dictionaries can be used in systems with multiple access for code compression of a transmission channel, since they, like Walsh dictionaries, have the property of orthogonality at a point, and a wide variety of de Bruin dictionaries and the presence of non-linear operations in the generation algorithm This class of sequences allows you to not use special classification equipment when changing signals during the transmission of a message from one information symbol to another.
Отличительные признаки предлагаемого способа заключаются в применении для каналов передачи сообщений, сменяемых от одного информационного символа к другому, ортогональных кодовых словарей де Брейна, каждое кодовое слово которых может быть построено путем суммирования по модулю два сигналов, снимаемых с разрядов регистра сдвига с нелинейными обратными связями по одному, по два и так далее до m включительно, где m - число разрядов регистра сдвига, функция обратных связей которого задается формулой:Distinctive features of the proposed method are the use for de Brain orthogonal code dictionaries for message channels changing from one information symbol to another, each code word of which can be constructed by modulo summing two signals taken from the bits of the shift register with non-linear feedbacks one, two, and so on up to m inclusive, where m is the number of bits of the shift register, the feedback function of which is given by the formula:
где {
d - число разрешенных двоичных наборов, необходимых для генерирования максимального периода последовательности L, равного 2m;d is the number of allowed binary sets needed to generate the maximum period of the sequence L equal to 2 m ;
Данный способ позволяет увеличить защиту беспроводных сетей связи от несанкционированного доступа как вследствие наличия нелинейных операций в алгоритме формирования данного класса последовательностей, так и из-за большого числа ансамблей Q таких сигналов. Кроме этого, предлагаемый способ не требует выполнения специальной процедуры засекречивания, что сокращает аппаратурные затраты.This method allows to increase the protection of wireless communication networks from unauthorized access, both due to the presence of non-linear operations in the algorithm for generating this class of sequences, and because of the large number of Q ensembles of such signals. In addition, the proposed method does not require a special classification procedure, which reduces hardware costs.
Для достижения названного технического результата в передающую аппаратуру базовой станции наиболее близкого технического решения, применяемого в сотовой системе подвижной радиосвязи общего пользования с кодовым разделением каналов, разработанной фирмой Qualkomm (США) (Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. - М.: АОЗТ “Эко-Трендз КО”, 1996), состоящую из N, равного 2m каналов, каждый из которых содержит блок цифровой информации, выход которого подключен к первому входу шифратора, второй вход которого соединен с выходом генератора псевдослучайной последовательности с периодом повторения 10,25 суток, а выход подключен к первому входу модулятора, второй вход которого соединен с выходом генератора последовательности Уолша, а выход (выход каждого канала) через объединитель блока формирования группового сигнала подключен к первому входу модулятора блока формирования группового сигнала, выход которого (выход блока формирования группового сигнала) через блок фазовой модуляции и усилитель мощности подключен к передающей антенне, а второй вход соединен с выходом генератора псевдослучайного сигнала синхронизации, второй вход которого параллельно соединен с выходом генератора тактовых импульсов, входом генератора сигнала Уолша и четвертым входом генератора псевдослучайной последовательности с периодом повторения 10,25 суток каждого из N каналов, причем первый вход генератора псевдослучайной последовательности с периодом повторения 10,25 суток одновременно соединен с первым входом генератора сигнала синхронизации и первым выходом блока служебной информации, второй вход со вторым выходом блока служебной информации, а третий вход одновременно соединен с третьим выходом блока служебной информации и входом блока цифровой информации каждого канала, дополнительно введен блок перестройки структуры сигнала, третий вход которого соединен с третьим выходом блока служебной информации, второй вход одновременно связан со вторым выходом блока служебной информации и вторым входом дополнительно введенного генератора де Брейна, первый вход блока перестройки структуры сигнала одновременно соединен с первым входом генератора сигнала синхронизации блока формирования группового сигнала, с первым выходом блока служебной информации и первым входом генератора де Брейна, третий вход которого соединен с первым выходом блока перестройки структуры сигнала, второй выход которого подключен к четвертому входу генератора де Брейна, пятый вход которого связан с третьим выходом блока перестройки структуры сигнала, четвертый вход которого одновременно соединен с выходом генератора тактовых импульсов, со вторым входом генератора сигнала синхронизации блока формирования группового сигнала, а четвертые d(m-1) выходов блока перестройки структуры сигнала подключены к соответствующим шестым входам генератора де Брейна, m-выходов которого подключены ко вторым входам модулятора каждого из N, равного 2m-1, каналов, а первый вход модулятора каждого канала связан с выходом блока цифровой информации, причем в каждом канале исключен генератор последовательности Уолша, шифратор и генератор псевдослучайной последовательности с периодом повторения 10,25 суток и соответствующие связи этих устройств.To achieve the named technical result in the transmitting equipment of the base station of the closest technical solution used in the cellular mobile radio system of general use with code division multiplexing developed by Qualkomm (USA) (Gromakov Yu.A. Standards and systems of mobile radio communication. - M .: AOZT Eco-Trends KO, 1996), consisting of N equal to 2 m channels, each of which contains a digital information block, the output of which is connected to the first input of the encoder, the second input of which is connected to the output of the generator and a pseudo-random sequence with a repetition period of 10.25 days, and the output is connected to the first input of the modulator, the second input of which is connected to the output of the Walsh sequence generator, and the output (output of each channel) is connected through the combiner of the group signal generation unit to the first input of the modulator of the group formation unit a signal whose output (the output of the group signal generating unit) through the phase modulation unit and the power amplifier is connected to the transmitting antenna, and the second input is connected to the output of the generator torus of a pseudo-random synchronization signal, the second input of which is connected in parallel with the output of the clock generator, the input of the Walsh signal generator and the fourth input of the pseudo-random sequence generator with a repetition period of 10.25 days of each of the N channels, the first input of the pseudo-random sequence generator with a repetition period of 10.25 days simultaneously connected to the first input of the synchronization signal generator and the first output of the service information block, the second input to the second output of the service information block th information, and the third input is simultaneously connected to the third output of the service information block and the input of the digital information block of each channel, an additional signal structure adjustment block is introduced, the third input of which is connected to the third output of the service information block, the second input is simultaneously connected to the second output of the service information block and the second input of an additionally introduced de Bruin generator, the first input of the signal structure adjustment unit is simultaneously connected to the first input of the synchronization signal generator and a group signal generating unit, with the first output of the service information block and the first input of the de Brain generator, the third input of which is connected to the first output of the signal structure adjustment unit, the second output of which is connected to the fourth input of the de Brain generator, the fifth input of which is connected to the third output of the block restructuring the signal structure, the fourth input of which is simultaneously connected to the output of the clock generator, with the second input of the clock signal generator of the group signal generation unit, and the fourth d (m-1) outputs of the signal structure adjustment unit are connected to the corresponding sixth inputs of the de Bruin generator, the m-outputs of which are connected to the second inputs of the modulator of each of N equal to 2 m-1 channels, and the first input of the modulator of each channel is connected with the output of the digital information block, and in each channel the Walsh sequence generator, the encoder and the pseudo-random sequence generator with a repetition period of 10.25 days and the corresponding communications of these devices are excluded.
В приемную аппаратуру абонентской станции, содержащую блок высокочастотной селекции, вход которого соединен с приемной антенной, а выход одновременно подключен к первому входу блока корреляционной обработки и первому входу блока обнаружения сигнала синхронизации, первый выход которого через блок поиска и первый вход генератора копии сигнала синхронизации подключен ко второму входу этого блока, а второй выход подключен к входу блока выделения служебной информации, первый выход которого через первый вход генератора псевдослучайной последовательности с периодом повторения 10,25 суток и первый вход дешифратора подключен к входу блока получателя информации, второй выход блока выделения служебной информации одновременно подключен ко второму входу генератора псевдослучайной последовательности с периодом повторения 10,25 суток и первому входу генератора копии сигнала Уолша, третий выход блока выделения служебной информации одновременно подключен к третьему входу генератора псевдослучайной последовательности с периодом повторения 10,25 суток и ко второму входу генератора копии сигнала Уолша, третий вход которого одновременно связан с выходом генератора тактовых импульсов, вторым входом генератора копии сигнала синхронизации и первым входом блока выделения информации, выход которого подключен ко второму входу дешифратора, а второй вход соединен с выходом блока корреляционной обработки, второй вход которого соединен с выходом генератора копии сигнала Уолша, дополнительно введен блок перестройки структуры сигнала, третий вход которого соединен с третьим выходом блока выделения служебной информации, второй выход которого одновременно подключен ко второму входу блока перестройки структуры сигнала и второму входу, введенному вместо генератора копии сигнала Уолша генератора копии сигнала де Брейна, первый вход которого одновременно соединен с первым выходом блока выделения служебной информации и первым входом блока перестройки структуры сигнала, четвертый вход которого одновременно соединен со вторым входом генератора копии сигнала синхронизации, выходом генератора тактовых импульсов, первым входом блока выделения информации, первый выход блока перестройки структуры сигнала подключен к третьему входу генератора копии сигнала де Брейна, второй выход подключен к четвертому входу генератора копии сигнала де Брейна, пятый вход которого соединен с третьим выходом блока перестройки структуры сигнала, четвертые d(m-'1) выходов которого подключены к шестым соответствующим входам генератора копии сигнала де Брейна, выход которого подключен к блоку корреляционной обработки, причем выход блока выделения информации подключен к блоку приема информации, поскольку дешифратор и соединенный с ним через первый вход генератор псевдослучайной последовательности с периодом повторения 10,25 суток вместе со связями этого генератора с блоком выделения служебной информации исключены из устройства.In the receiving equipment of the subscriber station, containing a high-frequency selection unit, the input of which is connected to the receiving antenna, and the output is simultaneously connected to the first input of the correlation processing unit and the first input of the synchronization signal detection unit, the first output of which is connected through the search unit and the first input of the synchronization signal copy generator to the second input of this unit, and the second output is connected to the input of the overhead information allocation unit, whose first output is through the first input of the pseudorandom generator investigations with a repetition period of 10.25 days and the first input of the decoder is connected to the input of the information recipient unit, the second output of the service information extraction unit is simultaneously connected to the second input of the pseudo-random sequence generator with a repetition period of 10.25 days and the first input of the Walsh signal copy generator, third output the service information extraction unit is simultaneously connected to the third input of the pseudo-random sequence generator with a repetition period of 10.25 days and to the second input of the generator a copy of the Walsh signal, the third input of which is simultaneously connected with the output of the clock generator, the second input of the synchronization signal copy generator and the first input of the information extraction unit, the output of which is connected to the second input of the decoder, and the second input is connected to the output of the correlation processing unit, the second input of which is connected with the output of the Walsh signal copy generator, a signal structure adjustment unit is additionally introduced, the third input of which is connected to the third output of the service information allocation unit, a swarm output of which is simultaneously connected to the second input of the signal structure adjustment unit and the second input, instead of the Walsh signal copy generator, of the de Brain signal copy generator, the first input of which is simultaneously connected to the first output of the service information allocation unit and the first input of the signal structure adjustment block, the fourth input which is simultaneously connected to the second input of the generator of the copy of the synchronization signal, the output of the clock generator, the first input of the information extraction unit, the first the first output of the signal structure adjustment unit is connected to the third input of the de Bruin signal copy generator, the second output is connected to the fourth input of the de Bruin signal copy generator, the fifth input of which is connected to the third output of the signal structure adjustment unit, the fourth d (m-'1) outputs of which connected to the sixth corresponding inputs of the generator of the copy of the de Bruyne signal, the output of which is connected to the correlation processing unit, and the output of the information extraction unit is connected to the information reception unit, since the decoder and the pseudo-random sequence generator connected to it through the first input with a repetition period of 10.25 days together with the connections of this generator with the overhead information allocation unit are excluded from the device.
Описанная конструкция устройства позволяет использовать для передачи каждого бита информации сложные сигналы с расширением спектра, структура которых задается нелинейными последовательностями де Брейна, и производить без перестройки внутренних связей быструю смену кодовых форм от одного информационного бита к другому, что обеспечивает повышение уровня скрытности без использования специальной аппаратуры засекречивания цифровой информации.The described device design makes it possible to use complex signals with spreading of the spectrum for the transmission of each bit of information, the structure of which is determined by non-linear de Bruin sequences, and to quickly change the code forms from one information bit to another without rearranging internal communications, which ensures an increase in the level of stealth without using special equipment classifying digital information.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображены:The invention is illustrated by drawings, which depict:
на фиг.1 - структурная электрическая схема передающей аппаратуры базовой станции,figure 1 - structural electrical diagram of the transmitting equipment of the base station,
на фиг.2 - функциональная схема блока перестройки структуры сигнала,figure 2 is a functional block diagram of the restructuring of the signal structure,
на фиг.3 - функциональная схема генератора де Брейна,figure 3 is a functional diagram of a generator de Brain,
на фиг.4 - функциональная схема модулятора i-го канала передатчика,figure 4 is a functional diagram of a modulator of the i-th channel of the transmitter,
на фиг.5 - структурная электрическая схема приемника абонентской станции.figure 5 - structural electrical diagram of the receiver of the subscriber station.
Предлагаемый способ осуществляется в следующей последовательности. Сначала с помощью вспомогательного синхронизирующего сложного сигнала передающая аппаратура базовой станции и приемная аппаратура каждой из 2m-1 абонентских станций вводятся в цикловую фазу. Затем посредством манипуляции вспомогательного сигнала синхронизации на каждую абонентскую станцию передается служебная информация (единый для всех абонентских станций начальный блок для информирования абонентских станций о первичном наборе обратных связей, необходимых для функционирования генератора копии сигнала де Брейна по строго определенному закону). После выполнения указанных процедур начинается одновременная передача всем абонентам цифровой информации, при этом каждому биту информации фиксированного канала ставится в соответствие сложный сигнал, структура которого зависит от номера сигнала в кодовом словаре де Брейна, разрешенного набора обратных связей α(i) и содержимого передаваемого бита. Причем, если содержимое информационного бита равно нулю, то за время, равное длительности информационного бита, передается один период сложного сигнала прямой структуры, а при единичном содержимом - инверсной структуры. После передачи очередного информационного бита на передающей и приемной стороне производится синхронная смена разрешенного набора обратных связей, что приводит к изменению кодовых форм переносчиков информации каждого канала, при этом сигнал, используемый на приемной стороне для корреляционной обработки, будет иметь структуру, совпадающую с сигналом, излучаемым передатчиком, и следовательно, может быть применен для обработки информационного потока, адресованного получателю цифровой информации.The proposed method is carried out in the following sequence. First, using the auxiliary synchronizing complex signal, the transmitting equipment of the base station and the receiving equipment of each of the 2 m-1 subscriber stations are introduced into the cyclic phase. Then, by manipulating the auxiliary synchronization signal, service information is transmitted to each subscriber station (a single starting block for all subscriber stations to inform the subscriber stations of the initial set of feedbacks necessary for the de Brain signal generator to operate according to a strictly defined law). After performing these procedures, simultaneous transmission of digital information to all subscribers begins, with each bit of information on a fixed channel a complex signal is assigned, the structure of which depends on the signal number in the de Bruin codebook, the allowed set of feedback α (i) and the contents of the transmitted bit. Moreover, if the content of the information bit is zero, then for a time equal to the duration of the information bit, one period of a complex signal of direct structure is transmitted, and with a single content, an inverse structure. After the transmission of the next information bit on the transmitting and receiving side, the allowed set of feedbacks is synchronously changed, which leads to a change in the code forms of the information carriers of each channel, while the signal used on the receiving side for correlation processing will have a structure that matches the signal emitted transmitter, and therefore, can be used to process the information stream addressed to the recipient of digital information.
ПримерExample
Предположим, что от источника цифровой информации поступают данные со скоростью R, которые манипулируют сложный сигнал с расширением спектра, содержащей L=2m элемента.Suppose that data with a speed R are received from a digital information source that manipulate a complex signal with spreading of a spectrum containing L = 2 m elements.
Сигналы, образующие кодовый словарь де Брейна, могут быть сформированы при использовании одного регистра сдвига, закон изменения состояния элементов памяти которого определяется строго определенным набором обратных связей и содержимым блока начальной установки. По этой причине количество всевозможных ортогональных кодовых словарей определяется формулой:The signals forming the de Bruyne codebook can be generated using a single shift register, the law of changing the state of the memory elements of which is determined by a strictly defined set of feedbacks and the contents of the initial installation block. For this reason, the number of all kinds of orthogonal code dictionaries is determined by the formula:
где bi - число элементов в i-м цикле подстановки V10, содержащей два и более элементов,where b i is the number of elements in the i-th substitution cycle V 10 containing two or more elements,
m - число элементов памяти регистра сдвига,m is the number of memory elements of the shift register,
d - общее число циклов подстановки V10 с двумя и более элементами.d is the total number of substitution cycles V 10 with two or more elements.
В соответствии с предложенным способом при передаче каждого бита должен использоваться новый словарь, поэтому, если обеспечить смену кодовых словарей по псевдослучайному закону с периодом, равным Т0, где T0=1/R - временной интервал использования фиксированного кодового словаря, равный длительности бита информации, то период повторения фиксированного кодового словаря будет определяться формулой:In accordance with the proposed method, a new dictionary should be used when transmitting each bit, therefore, if the code dictionaries are changed according to a pseudo-random law with a period equal to T 0 , where T 0 = 1 / R is the time interval for using a fixed code dictionary equal to the duration of the information bit , then the repetition period of the fixed code dictionary will be determined by the formula:
В таблице 4 для сигналов порядка m от 4 до 9 представлено количество разрешенных наборов обратных связей Q, найденных с учетом структуры подстановки V10.Table 4 for signals of order m from 4 to 9 shows the number of allowed sets of feedbacks Q found taking into account the substitution structure V 10 .
Из приведенной выше формулы и данных, представленных в таблице 4, следует, что при скорости передачи R, равной 9,6 Кбит/с, соответствующей передаче речи, период повторения кодового словаря де Брейна будет составлять 40000 лет, а при передаче данных со скоростью 1000 Кбит/с период повторения кодового словаря будет составлять 400 лет, что наряду с большой непредсказуемостью кодовых последовательностей (для расшифровки их структуры необходим перехват сегмента не менее 2m-1+m элементов, в то время как для раскрытия структуры линейных форм достаточно 2m элементов) способно удовлетворить при N больше или равно 256 самые высокие современные требования по скрытности передачи.From the above formula and the data presented in table 4, it follows that at a transmission rate R equal to 9.6 Kbps corresponding to speech transmission, the repetition period of the de Brain code dictionary will be 40,000 years, and when transmitting data at a speed of 1000 The kbps repetition period of the codebook will be 400 years, which, along with the great unpredictability of code sequences (to decipher their structure, it is necessary to intercept a segment of at least 2 m-1 + m elements, while 2m e is enough to reveal the structure of linear forms elements) is able to satisfy when N is greater than or equal to 256 the highest modern requirements for stealth transmission.
Предлагаемое устройство для передачи информации в системах с кодовым разделением каналов на передающей стороне (фиг.1) содержит:The proposed device for transmitting information in systems with code division multiplexing on the transmitting side (Fig. 1) contains:
- N, равное 2m-1 каналов 1, состоящих из блока цифровой информации 2 и модулятора;- N, equal to 2 m -1
- блок формирования группового сигнала 4, в состав которого входят объединитель каналов 5, модулятор 6 и генератор псевдослучайного сигнала синхронизации 7;- a group
- блок фазовой модуляции 8;-
- усилитель мощности 9;-
- генератор де Брейна 10;-
- генератор тактовых импульсов 11;-
- блок перестройки структуры сигнала 12;- block restructuring the
- блок служебной информации 13.-
При этом в каждом из каналов 1 выход блока цифровой информации 2 подключен к первому входу модулятора 3. Выходы модуляторов 3 являются выходами каналов 1, а вторые m входов подключены к выходу генератора де Брейна 10. Выходы каждого канала 1 подключены к объединителю 5 блока формирования группового сигнала 4. Выход объединителя 5 подключен к первому входу модулятора 6, второй вход которого соединен с выходом генератора псевдослучайного сигнала синхронизации 7, а выход является выходом блока формирования группового сигнала 4, который через блок фазовой модуляции 8 и усилитель мощности 9 подключен к передающей антенне. Первый вход генератора псевдослучайного сигнала синхронизации 7 блока формирования группового сигнала 4 одновременно соединен с первым выходом блока служебной информации 13, с первым входом генератора де Брейна 10 и первым входом блока перестройки структуры сигнала 12, а второй вход генератора псевдослучайного сигнала синхронизации 7 одновременно соединен с выходом генератора тактовых импульсов 11 и четвертым входом блока перестройки структуры сигнала 12. Второй выход блока служебной информации 13 одновременно подключен ко второму входу генератора де Брейна 10 и второму входу блока перестройки структуры сигнала 12, а третий выход блока 13 параллельно подключен к третьему входу блока перестройки структуры сигнала 12 и входу блока цифровой информации 2. Первый выход блока перестройки структуры сигнала 12 подключен к третьему входу генератора де Брейна 10, второй к четвертому входу генератора 10, третий к пятому входу генератора 10, а четвертые d(m-1) входов подключены к шестым соответствующим входам генератора де Брейна 10.Moreover, in each
Дополнительно введенный блок перестройки структуры сигнала 12 (фиг.2) содержит:Additionally introduced block adjustment of the structure of the signal 12 (figure 2) contains:
- R-S триггер управления 14, обеспечивающий перевод устройства из режима записи начальных блоков в режим передачи цифровой информации;-
- два двухвходовых вентиля И 15 и 16, выполняющие роль электронного коммутатора;- two two-input gates And 15 and 16, performing the role of an electronic switch;
- счетчик 17 по модулю L=2m-l, вырабатывающий короткие управляющие сигналы, обеспечивающие смену структуры переносчика информации после передачи очередного бита;- counter 17 modulo L = 2 ml , generating short control signals, providing a change in the structure of the information carrier after transmitting the next bit;
- счетчик 19 по модулю М=2n-1 (n - число разрядов сдвигающего регистра генератора псевдослучайного сигнала синхронизации 7), предназначенный для выработки коротких тактовых сигналов, используемых для записи начальных блоков в регистр сдвига 29 и генератор де Брейна 10;- a
- постоянные запоминающие устройства 21, предназначенные для хранения в двоичном коде заблаговременно записанных циклов подстановки V10, 
- линию задержки 18, обеспечивающую задержку сигналов, предназначенных для считывания данных из постоянных запоминающих устройств 21, причем величина задержки равна длительности дискрета сложного сигнала де Брейна или периоду следования тактовых импульсов;- a
- буферный регистр 22, предназначенный для хранения разрешенного набора обратных связей α(i) в течение периода формирования сложного сигнала де Брейна. Регистр 22 содержит d(m-1) входов и выходов;-
- регистр сдвига 29 с линейной обратной связью, предназначенный для генерации адреса в каждом из постоянных запоминающих устройств 21, по которым производится считывание данных. Регистр 29 имеет 
- двухвходовую схему ИЛИ 20, направляющую сигналы с выходов счетчиков на тактовые входы триггеров 26 регистра сдвига 29.- two-input circuit OR 20, directing the signals from the outputs of the counters to the clock inputs of the
При этом вход записи единицы S триггера 14 соединен с третьим выходом блока служебной информации 13, а вход записи нуля R одновременно соединен со вторым управляющим выходом блока служебной информации 13 и входами R триггеров 26 регистра сдвига 29. Прямой выход триггера 14 подключен через первый вход вентиля 15 одновременно к счетному входу счетчика 17 и по третьему входу генератора де Брейна 10 к элементам 41 и 42. Кроме этого, прямой выход триггера 14 через первый вход вентиля И 24 и первый вход схемы ИЛИ 25 подключен к информационному входу D старшего разряда регистра сдвига 29. Инверсный выход триггера управления 14 одновременно подключен по четвертому входу генератора де Брейна 10 к элементу 30, через первый вход вентиля И 16 к счетному входу счетчика 19 и через первый вход вентиля И 23 (второй вход И 23 является первым информационным входом блока перестройки структуры сигнала 12) и второй вход схемы ИЛИ 25 к информационному входу D старшего разряда регистра сдвига 29. Вторые входы вентилей И 15 и 16 соединены с выходом генератора тактовых импульсов 11. Выход счетчика 17 через линию задержки 18 одновременно подключен к входам считывания данных ERD постоянных запоминающих устройств 21. Кроме этого, выход счетчика 17 подключен к своему входу установки в нулевое состояние R и через первый вход схемы ИЛИ 20 к тактовым входам С элементов памяти 26 регистра сдвига 29. Выход счетчика 19 одновременно подключен ко второму входу схемы ИЛИ 20, к своему входу установки R в нулевое состояние и по пятому входу генератора де Брейна 10 к элементу 34. Элементы памяти 26 регистра сдвига 29 соединены последовательно друг с другом через вход D, причем выходы каждого элемента памяти 26 через первые входы вентилей И 27 (кроме последнего триггера) подключены ко входам сумматора по модулю 2, выход которого через второй вход вентиля И 24 и первый вход схемы ИЛИ 25 подключены к триггеру 26, являющемуся старшим разрядом регистра сдвига 29, что обеспечивает образование обратной связи, конфигурация которой задается сигналами, снимаемыми с ключей начальной установки и подаваемыми в процессе работы на вторые входы вентилей И 27. Кроме этого, выходы элементов памяти 26 регистра сдвига 29 подключаются через d адресных шин к соответствующим входам выбора адреса SEA постоянных запоминающих устройств 21. В каждом i-ом постоянном запоминающем устройстве записаны в двоичном коде bi элементов цикла подстановки V10, причем разрядность каждого числа составляет m-1, а количество постоянных запоминающих устройств 21 равно d.In this case, the input of the recording unit S of the
Выходы для считывания данных постоянных запоминающих устройств 21, число которых равно m-1, подключены к соответствующим ячейкам памяти буферного регистра 22, причем данный регистр содержит d ячеек памяти, содержащих m-1 двоичный разряд, при этом первая ячейка соединена с постоянным запоминающим устройством, в котором записаны элементы первого цикла подстановки V10, вторая ячейка обеспечивает временное хранение данных, считываемых из постоянного запоминающего устройства, предназначенного для хранения элементов второго цикла подстановки V10, и так далее, последняя ячейка используется для временного хранения элементов последнего цикла подстановки V10. Выходы буферного регистра 22, число которых равно (m-1)d, являются четвертыми выходами блока перестройки структуры сигнала 12 и подключены по соответствующим шестым входам генератора де Брейна 10 к элементам 36.The outputs for reading data from read-
Генератор де Брейна (фиг.4), введенный вместо генераторов Уолша, содержит:The de Bruyne generator (Fig. 4), introduced instead of Walsh generators, contains:
- двухвходовый вентиль И 30, предназначенный при открытии для пропуска данных, снимаемых с выхода 1 блока служебной информации 13, на информационный вход D триггера 32 регистра хранения начального блока 31;- two-way valve And 30, designed when opening to skip data taken from the
- регистр хранения начального блока 31, состоящий из m элементов памяти 32, выполненных на D-C-R триггерах 32;- the storage register of the
- регистр сдвига с нелинейной обратной связью 33, предназначенный для генерации не повторяющихся в течение периода формирования сложного сигнала де Брейна двоичных m-разрядных состояний по закону Zj, определяемому разрешенным набором обратных связей. Регистр сдвига с нелинейной обратной связью 33 состоит из m элементов памяти 34, выполненных на D-C-R триггерах 35, m элементов И-НЕ-ИЛИ 35, имеющих четыре входа и обеспечивающих управление записью информации в элементы памяти 34, d двухвходовых схем сравнения, каждый вход которых имеет m-1 разряд; р схем И-НЕ 37 для учета в каждом разрешенном наборе обратных связей одиночных циклов подстановки V10 и сумматора по модулю 2 с d+p+1 входом;- a shift register with
- схему добавления в кодовое слово первого символа 39, состоящую из R-S триггера управления 40, четырех двухвходовых вентилей И соответственно 41, 42, 44, 47, одной двухвходовой схемы ИЛИ 43, счетчика 45 по модулю 2m-1 и J-K-C-R триггера 46.- a circuit for adding a
При этом первый вход вентиля И 30 соединен с первым информационным выходом блока служебной информации 13, второй вход с инверсным выходом триггера управления 14 блока перестройки структуры сигнала 12, а выход с информационным входом D старшего разряда регистра хранения начального блока 31, в котором все элементы памяти связаны последовательно друг с другом по информационному входу D, тактовые входы С всех элементов памяти 32 параллельно подключены к выходу счетчика 19 блока перестройки структуры сигнала 12, а входы R установки в состояние ноль параллельно подключены ко второму выходу установки в исходное состояние блока служебной информации 12. Кроме этого, прямые выходы каждого элемента памяти 32 регистра 31 подключены к первым входам соответствующих схем И-НЕ-ИЛИ 35 регистра сдвига с нелинейной обратной связью 33. Причем элементы памяти 34 данного регистра последовательно соединены друг с другом по информационному входу D через третьи входы схем И-НЕ-ИЛИ 35, при этом прямые выходы m-1 старшего разряда триггеров 34 параллельно подключены к первому входу А каждой схемы сравнения 36 и каждой схеме И-НЕ 37. Вторые входы В схем сравнения являются шестыми входами генератора де Брейна 10 и соединены с соответствующими четвертыми выходами блока перестройки структуры сигнала 12. Выходы схем сравнения 36, прямой выход элемента памяти 34 младшего разряда регистра сдвига и выходы схем И-НЕ 37 через сумматор по модулю два 38 и третий вход первой схемы И-НЕ-ИЛИ 35 (считая слева направо) подключены к информационному входу D элемента памяти 34 старшего разряда регистра 33.In this case, the first input of the gate And 30 is connected to the first information output of the
Прямые выходы всех разрядов регистра сдвига с нелинейной обратной связью 33 являются выходами генератора де Брейна 10 и одновременно подключены к вторым входам модуляторов 3 каждого канала 1.Direct outputs of all bits of the shift register with
Триггер управления 40 схемы добавления первого символа кодового слова 39 по прямому выходу через второй вход вентиля И 41 одновременно связан со своим входом R, с входом К триггера 46 и через первый вход схемы ИЛИ 43 с входами R всех элементов памяти 34 регистра сдвига с нелинейной обратной связью 33. При этом первый вход вентиля И 41 соединен с выходом элемента 15 блока перестройки структуры сигнала 12 и первым входом вентиля И 42. Инверсный выход триггера 40 через второй вход вентиля И 42 одновременно соединен с первыми входами вентилей И 44 и 47.The control trigger 40 of the circuit for adding the first character of the
При этом выход вентиля И 44 одновременно подключен к тактовым входам С каждого элемента памяти 35 регистра сдвига с нелинейной обратной связью 33 и к счетному входу С двоичного счетчика 45, выход которого подключен ко второму входу схемы ИЛИ 43 и к входу R триггера 46, прямой выход которого соединен со вторым входом схемы И 44, а инверсный со входом R счетчика 45 и вторым входом схемы И 47, выход которой одновременно подключен к входу С триггера 46 и второму и четвертому инверсному входам всех схем И-НЕ-ИЛИ 35 регистра сдвига с нелинейной обратной связью 33.In this case, the gate output And 44 is simultaneously connected to the clock inputs From each
Вход S триггера управления 40 соединен со вторым выходом блока служебной информации.The input S of the
На фиг.4 представлена функциональная схема модулятора 3 i-го канала, который в отличие от прототипа, помимо двухвходового сумматора 48 по модулю два, содержит схему выбора кодового слова 49, состоящую из m двухвходовых схем И 50 и m-входового сумматора по модулю два 51. При этом первые входы схем И 50 связаны в соответствующими выходами генератора де Брейна 10, а вторые с ключами начальной установки i-го канала, которые формируют двоичный код, соответствующий номеру канала i. Выходы схем И 50 через сумматор по модулю два 51 подключены ко второму входу сумматора по модулю два 48, первый вход которого соединен с блоком цифровой информации 2, а выход является выходом i-го канала.Figure 4 presents the functional diagram of the
Предлагаемое устройство на приемной стороне содержит:The proposed device on the receiving side contains:
- блок высокочастотной селекции 52,- block high-
- блок выделения служебной информации 53,- unit for extracting
- блок обнаружения сигнала синхронизации 54,a synchronization
- блок поиска 55,-
- генератор копии сигнала синхронизации 56,a generator of a copy of the
- блок корреляционной обработки 57,-
- блок выделения информации 58,-
- блок получателя информации 59,-
- генератор копии сигнала де Брейна 60,- de Brain
- генератор тактовых импульсов 61,-
- блок перестройки структуры сигнала 62.- block restructuring the
При этом вход блока высокочастотной селекции 52 соединен с приемной антенной, а выход одновременно подключен к первому входу блока обнаружения сигнала синхронизации 54 и первому входу блока корреляционной обработки 57, выход которого через блок выделения информации 58 подключен к блоку получения информации 59. Первый выход блока обнаружения сигнала синхронизации через блок поиска 55 и первый вход генератора копии сигнала синхронизации 56 подключен ко второму входу блока обнаружения сигнала синхронизации 54, выход которого подключен ко входу блока выделения служебной информации 53. Первый выход блока выделения служебной информации 53 одновременно подключен к первым входам блока перестройки структуры сигнала 62 и генератору копии сигнала де Брейна 60, второй выход блока выделения служебной информации параллельно подключен ко вторым входам генератора копии сигнала де Брейна 60 и блока перестройки структуры сигнала 62, а третий выход к третьему входу блока перестройки структуры сигнала 62, четвертый вход которого одновременно соединен с выходом генератора тактовых импульсов 61, со вторым входом генератора копии сигнала синхронизации 56 и вторым входом блока выделения информации 55. Первый, второй и третий выходы блока перестройки структуры сигнала 62 подключены соответственно к третьему, четвертому и пятому входам генератора копии сигнала де Брейна 60, а четвертые d(m-1) выходы к шестым входам генератора копии сигнала де Брейна 60, выход которого подключен ко второму входу блока корреляционной обработки 57. При этом блок перестройки структуры сигнала 62 имеет внутреннюю структуру представленную на фиг.2, однако в нем второй вход схемы И 23 соединен с первым выходом блока служебной информации 53, входы R и S триггера 14 соединены соответственно со вторым и третьим выходами блока выделения служебной информации 53, а вторые входы схем И 15, 16 соединены с выходом генератора тактовых импульсов 61. Генератор копии сигнала де Брейна имеет внутреннюю структуру, представленную на фиг.3, однако первый вход схемы И 30 соединен с первым выходом блока выделения служебной информации 53, вход S триггера 40 и входы R элементов памяти 32 регистра хранения начального блока 31 соединены со вторым входом блока выделения служебной информации 53. Кроме этого, в состав генератора копии сигнала де Брейна 60 входит схема выбора кодового слова 49 (фиг.4), выход которой является выходом генератора копии сигнала де Брейна 60.In this case, the input of the high-
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
На передающей стороне по команде блока служебной информации 13, выдаваемой по второму выходу, производится:On the transmitting side, at the command of the
- в блоке перестройки структуры сигнала 12:- in the restructuring unit of the signal structure 12:
- установка в состояние ноль триггера управления 14 (сигнал поступает на вход R триггера 14);- setting the
- установка в нулевое состояние элементов памяти 26 регистра сдвига 29 (сигнал поступает на вход R элементов 26);- setting to zero the state of the
- в генераторе де Брейна 10:- in de Brain generator 10:
- установка в состояние логической единицы триггера управления 40 (сигнал подается на S вход триггера 40);- setting in the state of the logical unit of the trigger control 40 (the signal is supplied to the S input of the trigger 40);
- установка в нулевое состояние элементов памяти 32 регистра хранения начального блока 31 (информация подается на входы R элементов 32).- setting to zero the state of the
При этом в блоке перестройки структуры сигнала открываются вентили И 16 и И 23 (вентили И 15 и И 24 закрыты), а в генераторе де Брейна открывается вентиль И 30. Открытие вентиля И 16 обеспечивает прохождение тактовых импульсов от генератора тактовых импульсов (импульсы имеют период τ0, равный длительности элементарного дискрета сложного сигнала) на счетный вход счетчика 19 по модулю М, равного 2n-1, где M=FT - база псевдослучайного сигнала синхронизации. Открытие вентиля И 23 блока перестройки структуры сигнала 12 дает возможность поступления информационных импульсов, снимаемых с первого выхода блока служебной информации 12, через данный вентиль и схему ИЛИ 25 на информационный вход D первого элемента памяти 26 регистра сдвига 29, одновременно информационные импульсы поступают через вентиль И 30 генератора де Брейна на информационный вход D первого элемента памяти 32 регистра хранения начального блока 31. Кроме того, информационные импульсы, снимаемые с первого выхода блока служебной информации 13, подаются на второй вход генератора сигнала синхронизации 7 и обеспечивают манипуляцию сигнала синхронизации, причем при поступлении информационного нуля на выход поступает один период сигнала синхронизации Тс=Мτ0 прямой структуры, а при поступлении информационной единицы один период инверсной структуры, содержащей М дискретов длительностью τ0.At the same time, gates I 16 and I 23 open in gates of the restructuring of the signal structure (gates I 15 and I 24 are closed), and gate I 30 opens in the de Brain generator. Opening gate I 16 ensures the passage of clock pulses from the clock generator (pulses have a period τ 0 , equal to the duration of the elementary discrete of the complex signal) to the counting input of the
За заполнением регистра сдвига начальными блоками 29 блока перестройки структуры сигнала 12 и регистра хранения начального блока 31 генератора де Брейна 10 следит счетчик 19, который срабатывает всякий раз, когда число поступивших на его вход тактовых импульсов равно числу дискретов М сигнала синхронизации, что обеспечивает подачу коротких тактовых сигналов на сдвигающие входы С указанных регистров и обнуление своего содержимого посредством подачи сигнала с выхода на вход R.The
В результате сведения о начальных блоках записываются в регистр 29 блока перестройки структуры сигнала 12, а также в регистр 31 генератора де Брейна 10 и одновременно данная служебная информация передается по каналу связи каждой приемной абонентской станции. Причем, поскольку число разрядов регистра сдвига 29 блока перестройки структуры сигнала 12 много больше, чем число разрядов буферного регистра 31 генератора де Брейна, то в него записываются m последних символов начального блока, предназначенного для регистра 29. После окончания записи начального блока в регистр 29 блока перестройки структуры сигнала 12 блок служебной информации 13 по выходу 3 выдает управляющий сигнал, который производит перевод триггера управления 14 в единичное состояние (данный сигнал поступает на вход S триггера 14), что обеспечивает:As a result, information about the initial blocks is recorded in the
- в блоке перестройки структуры сигнала 12 закрытие вентилей И 16, И 23 и открытие вентилей И 15, И 24;- in the restructuring unit of the
- в генераторе де Брейна 10 закрытие вентиля И 30;- in the
- в блоках цифровой информации 2 каждого канала 1 разрешение выдачи цифровой информации.- in blocks of
Открытие вентиля И 15 способствует прохождению тактовых импульсов на счетный вход счетчика 17 по модулю L=2m блока перестройки структуры сигнала 12 и первый вход вентиля И 41 генератора де Брейна 10. Открытие вентиля И 24 обеспечивает подключение обратной связи регистра сдвига 29 блока перестройки структуры сигнала 12 ко входу старшего разряда этого регистра. Закрытие вентиля И 23 блокирует прохождение служебной информации на вход регистра 29 блока перестройки структуры сигнала 12. Кроме того, закрытие вентиля И 30 блокирует прохождение служебной информации на вход регистра 31 генератора де Брейна 10.Opening the gate And 15 facilitates the passage of clock pulses to the counting input of the
Тактовые импульсы с периодом τ0, поступая на счетный вход счетчика 17, обеспечивают срабатывание этого счетчика всякий раз, когда их число равно числу дискретов сложного информационного сигнала L=2m, что приводит к обнулению счетчика, так как сигнал с выхода счетчика поступает на его вход R, и изменение состояния элементов памяти регистра сдвига 29 в соответствии с законом, определенным конфигурацией линейной обратной связи, задаваемой ключами начальной установки, так как сигнал с выхода счетчика поступает на тактовые входы С элементов памяти 26 регистра 29 блока перестройки структуры сигнала 12. Поскольку выходы элементов памяти 26 регистра сдвига 29 через адресные шины связаны с соответствующими входами выбора адреса SEA постоянных запоминающих устройств 21, в которых хранятся элементы циклов подстановки V10, а сигнал с выхода счетчика 17 через линию задержки 18 длительностью, равной величине дискрета τ0, поступает также на входы разрешения считывания данных ERD постоянных запоминающих устройств 21, то после изменения состояния регистра сдвига 29 формируется новый набор адресов, что приводит к образованию после каждого срабатывания счетчика 17 нового разрешенного набора обратных связей, необходимого для работы генератора де Брейна 10. Данный набор после считывания из постоянных запоминающих устройств 21 в параллельном коде записывается в буферный регистр 22 и сохраняется неизменным в течение периода формирования сложного информационного сигнала, что позволяет при передаче каждого информационного бита изменить структуру сигналов де Брейна. После перевода передатчика в режим передачи цифровой информации тактовые импульсы с выхода вентиля И 15 подаются на первые входы вентилей И 41 и И 42 схемы добавления первого символа в кодовое слово 39 генератора де Брейна 10. Причем, так как триггер управления 40 находится в единичном состоянии, то первый тактовый импульс проходит через вентиль И 41 и обеспечивает перевод триггеров 40 и 46 в нулевое состояние, поступает соответственно на вход R триггера 40 и вход К триггера 46, а также через схему ИЛИ 43 обеспечивает обнуление элементов памяти 34 регистра сдвига 33.Clock pulses with a period of τ 0 , arriving at the counting input of the
Перевод триггера 40 в нулевое состояние открывает вентиль И 42, а перевод триггера 46 в нулевое состояние приводит к закрытию вентиля И 44 и открытию вентиля И 47, что обеспечивает прохождение второго тактового импульса через вентиль И 42 и вентиль И 47 на вторые входы схем И-НЕ-ИЛИ 35 регистра сдвига 33 и перезапись начального блока из буферного регистра 31 в элементы памяти 34 регистра 33. Кроме этого, второй тактовой импульс с выхода вентиля И 47 подается на счетный вход С триггера 46 и переводит его в единичное состояние, что обеспечивает закрытие вентиля И 47 и открытие вентиля И 44. В результате третий, четвертый и т.д. до 2m+1 тактового импульса включительно поступают на счетный вход счетчика 45 по модулю 2m-1 и одновременно на тактовые входы С элементов памяти 34 регистра сдвига 33, что обеспечивает формирование структуры сигнала де Брейна в соответствии с законом, определенным разрешенным набором обратных связей. При поступлении 2m+1, 2m+1+1, 2m+2+1 и т.д. тактовых импульсов происходит срабатывание счетчика 45, что обеспечивает принудительный перевод элементов памяти 34 регистра сдвига 33 в нулевое состояние, кроме этого, при срабатывании счетчика 45 в состояние 0 переводится и триггер 46. В результате при поступлении 2m+2, 2m+l+2, 2m+2+2 и т.д. тактовых импульсов они через открытый вентиль И 47 обеспечивают перезапись начального блока из буферного регистра 31 в регистр сдвига 33, а также закрытие вентиля И 47 и открытие вентиля И 44 посредством перевода триггера 46 в единичное состояние, что позволяет последующим импульсам поступать на тактовые входы С элементов памяти 34 регистра сдвига 33 и производить функционирование генератора по закону, определенному разрешенным набором обратных связей. Обратная связь регистра сдвига 33 реализуется посредством одновременного сравнения на каждом такте содержимого, снимаемого с выхода m-1 старшего разряда регистра 33, с фиксированными двоичными числами, разрешенными набором обратных связей, хранящимися в течение периода формирования сложного информационного сигнала в буферном регистре 22 блока перестройки структуры сигнала 12. На каждом такте может либо иметь место совпадение содержимого элементов памяти 34 только с одним числом разрешенного набора или не иметь место. Поэтому при совпадении происходит срабатывание либо одной из d схем сравнения 36, либо одной из схем И-НЕ 37, что обеспечивает инвертирование содержимого, снимаемого с младшего разряда регистра сдвига 33, и запись его в старший разряд, содержимое же остальных разрядов сдвигается на один разряд слева направо. В случае несовпадения содержимого m-1 старшего разряда регистра 33 ни с одним числом разрешенного набора производится циклический сдвиг влево содержимого всех разрядов регистра 33, при этом информационный символ, снимаемый с выхода младшего разряда, переписывается в старший разряд без изменений. Из разрешенного набора обратных связей исключен цикл нуль, поэтому период повторения последовательности, формируемой регистром сдвига 33 с нелинейной обратной связью, составляет 2m-1, что с учетом первого символа, который всегда равен нулю, делает период повторения кодового слова равным 2m тактам длительностью τ0.Turning
В результате на каждом такте в течение периода формирования сложных информационных сигналов регистр сдвига с нелинейной обратной связью 29 вырабатывает неповторяющиеся m-разрядные двоичные числа, которые снимаются с выходов всех элементов памяти 34 регистра 33 и выдаются одновременно на первые входы вентилей И 50 схемы выбора кодового слова 49 модулятора 3 каждого канала 1 (фиг.4). На вторые входы вентилей И 50 схемы выбора кодового слова 49 подается цифровой двоичный код от ключей начальной установки каналов, причем каналу i назначается цифровой код, соответствующий его номеру. Этот код определяет порядок сложения двоичных последовательностей, снимаемых с выхода элементов памяти 34 регистра сдвига с нелинейными обратными связями 33 генератора де Брейна 10. Например, пятому каналу соответствует при порядке m=5 двоичный код 00101, поэтому в схеме выбора кодового слова должны быть открытыми вентили 50 первый и третий, что обеспечивает сложение кодовых последовательностей, снимаемых с выхода элемента памяти 34 последнего и третьего, если считать справа налево. Операцию сложения по модулю два последовательностей выполняет сумматор по модулю два 51. В результате выполнения этой операции на выходе данного сумматора образуется кодовое слово, номер которого в ортогональном словаре де Брейна соответствует номеру канала. Эта последовательность подается на второй вход сумматора по модулю два 48 модулятора 3, на первый вход которого поступают информационные импульсы от блока цифровой информации 2. Длительность каждого информационного импульса соответствует периоду последовательности де Брейна, то есть равна 2m τ0, поэтому при поступлении информационной единицы на выходе сумматора имеет место видеосигнал де Брейна инверсной структуры, а при передаче информационного нуля - прямой структуры. Сигналы, снимаемые с выхода модулятора 3 каждого канала, одновременно подаются в блок формирования группового сигнала 4, где после их объединения в сумматоре 5 и наложения в модуляторе 6 сигнала синхронизации, вырабатываемого генератором сигнала синхронизации 7, происходит образование группового сигнала, спектр которого после переноса в область несущей частоты f0 в блоке фазовой модуляции 8 и усиления в усилителе мощности 9 излучается в эфир.As a result, at each clock cycle during the period of formation of complex information signals, the shift register with
На приемной стороне поступающий сигнал подвергается предварительной обработке (происходит перенос его спектра в область промежуточной частоты и усиление) в блоке высокочастотной селекции 52. С выхода этого блока сигнал одновременно подается в блок обнаружения сигнала синхронизации 54 и блок корреляционной обработки 57. При этом блок обнаружения сигнала синхронизации 54 совместно с блоком поиска 55 вводят в синхронизм генератор копии сигнала синхронизации 56. После чего блок выделения служебной информации 53 выдает управляющий сигнал, который через выход два поступает на второй вход генератора копии сигнала де Брейна 60 и второй вход блока перестройки структуры сигнала 62 для приведения соответствующих устройств этих блоков в исходное состояние. Затем служебная информация, содержащая сведения о начальных блоках, с первого выхода блока выделения служебной информации 53 одновременно поступает через первый вход блока перестройки структуры сигнала 62 и первый вход генератора копии сигнала де Брейна 60 на соответствующие регистры 29 и 31 указанных блоков, что после окончания записи начальных блоков синхронизирует работу регистра сдвига 29, передатчика и приемника. После записи начального блока в блок перестройки структуры сигнала 62 блок выделения служебной информации 53 на выходе три вырабатывает управляющий сигнал, который поступает на третий вход блока перестройки структуры сигнала 62 (сигнал подается на вход S триггера управления 14) и переводит блок перестройки структуры сигнала 62 и генератор копии сигнала де Брейна 60 в режим обработки информационного потока. Синхронно с поступающим на первый вход блока корреляционной обработки 57 групповым сигналом на второй вход этого блока подается копия сигнала одного из заранее назначенных кодовых слов ортогонального словаря де Брейна. Каждому абоненту заранее посредством ключей начальной установки назначается свой номер кодового слова. Блок корреляционной обработки 57 выделяет полезный сигнал посредством спектрального сжатия и накопления его энергии и из-за ортогональности в точке подавляет до нуля все мешающие сигналы. После чего выдает информационный поток в блок выделения информации 58, который в зависимости от знака накопленного в момент окончания периода сложного сигнала де Брейна вырабатывает двоичные видеоимпульсы, направляемые получателю информации.At the receiving side, the incoming signal is pre-processed (its spectrum is transferred to the intermediate frequency region and amplified) in the high-
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001120727/09A RU2234191C2 (en) | 2001-07-24 | 2001-07-24 | Method and device for data transfer in code-division systems |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001120727/09A RU2234191C2 (en) | 2001-07-24 | 2001-07-24 | Method and device for data transfer in code-division systems |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001120727A RU2001120727A (en) | 2003-06-10 |
| RU2234191C2 true RU2234191C2 (en) | 2004-08-10 |
Family
ID=33412090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001120727/09A RU2234191C2 (en) | 2001-07-24 | 2001-07-24 | Method and device for data transfer in code-division systems |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2234191C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2475961C2 (en) * | 2010-09-27 | 2013-02-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский федеральный университет" | Method to transfer information in systems with code division of channels and device for its implementation |
| RU2801172C1 (en) * | 2022-12-09 | 2023-08-02 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" | System for continuous information transmission by ensembles of stochastic orthogonal codes |
-
2001
- 2001-07-24 RU RU2001120727/09A patent/RU2234191C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГРОМАКОВ Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. - М.: Изд-во ЭКО-ТРЕНДЗ, 1998, с. 167-171. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2475961C2 (en) * | 2010-09-27 | 2013-02-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский федеральный университет" | Method to transfer information in systems with code division of channels and device for its implementation |
| RU2801172C1 (en) * | 2022-12-09 | 2023-08-02 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" | System for continuous information transmission by ensembles of stochastic orthogonal codes |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4893339A (en) | Secure communication system | |
| US6009135A (en) | Method and apparatus for generating a stream cipher | |
| US5311176A (en) | Method and apparatus for generating Walsh codes | |
| US5253294A (en) | Secure transmission system | |
| US5148485A (en) | Encrypton system for digital cellular communications | |
| JP2600580B2 (en) | Synchronous PN code sequence generation circuit | |
| US4433211A (en) | Privacy communication system employing time/frequency transformation | |
| US4100374A (en) | Uniform permutation privacy system | |
| US5500899A (en) | Secure voice conferencing apparatus | |
| US4093825A (en) | Data transmission system | |
| NZ238651A (en) | Encryption system for digital cellular communications | |
| RU2234191C2 (en) | Method and device for data transfer in code-division systems | |
| AU2004239872A1 (en) | Des algorithm-based encryption method | |
| US4475186A (en) | Multiplexed noise coded switching system | |
| US6327654B1 (en) | Semiconductor integrated circuit for cryptographic process and encryption algorithm alternating method | |
| Sarwate | Optimum PN sequences for CDMA systems | |
| Kushnir et al. | Increasing the cryptosecurity of telecommunication systems with spread spectrum by using pseudorandom sequences based on two ergodic chaotic signals | |
| US3562433A (en) | Digital speech plus telegraph system | |
| US5859912A (en) | Digital information privacy system | |
| RU2801172C1 (en) | System for continuous information transmission by ensembles of stochastic orthogonal codes | |
| Argenti et al. | Stream cipher system based on chaotic maps | |
| RU2115248C1 (en) | Phase-starting device | |
| RU2116001C1 (en) | Communication system | |
| RU2205510C1 (en) | Method for transmitting digital data over radio link using pseudorandom operating frequency control | |
| RU2001120727A (en) | A method of transmitting information in systems with code division multiplexing and a device for its implementation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040606 |
|
| TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -MM4A- IN JOURNAL: 26-2006 |