RU2794517C1 - Discrete message transmission method and system for its implementation - Google Patents

Discrete message transmission method and system for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2794517C1
RU2794517C1 RU2022100234A RU2022100234A RU2794517C1 RU 2794517 C1 RU2794517 C1 RU 2794517C1 RU 2022100234 A RU2022100234 A RU 2022100234A RU 2022100234 A RU2022100234 A RU 2022100234A RU 2794517 C1 RU2794517 C1 RU 2794517C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signals
noise
input
discrete
output
Prior art date
Application number
RU2022100234A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Васильевич Чепруков
Original Assignee
Юрий Васильевич Чепруков
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Васильевич Чепруков filed Critical Юрий Васильевич Чепруков
Application granted granted Critical
Publication of RU2794517C1 publication Critical patent/RU2794517C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: technical result is to provide covert transmission with increased speed due to the absence of the need for signal synchronization. The method consists in the transmission of each element of the message by one of the broadband signal (BBS) ensemble. The system contains a converter of input discrete messages, a BBS generator, a communication channel, a matched filter, a decision device, and a shaper of output discrete messages.
EFFECT: covert transmission with increased speed.
7 cl, 4 dwg

Description

Область техники Technical field

Изобретение относится к области радиотехники, средствам вычислительной техники и системам помехоустойчивой скрытной передачи дискретных сообщений при наличии шумов с использованием конечного множества шумоподобных сигналов (ШПС).The invention relates to the field of radio engineering, computer technology and systems for noise-immune covert transmission of discrete messages in the presence of noise using a finite set of noise-like signals (NLS).

Уровень техники State of the art

Известен способ передачи информации [1], в котором широкополосной несущей является случайный процесс, модулируемый путем изменения многомерной функции распределения вероятностей в соответствии с информационным сигналом. Принятая несущая на приемной стороне демодулируется путем измерения упомянутой многомерной функции распределения вероятностей. Недостатком способа является отсутствие возможности энергетически скрытной передачи информации и отсутствие оптимального обнаружения и различение сигналов при наличии (на фоне) шумов (следовательно, не обеспечена передача сигналов оптимальным образом).A known method of transmitting information [1], in which the broadband carrier is a random process modulated by changing the multidimensional probability distribution function in accordance with the information signal. The received carrier at the receiving side is demodulated by measuring said multivariate probability distribution function. The disadvantage of this method is the lack of the possibility of energetically covert transmission of information and the lack of optimal detection and discrimination of signals in the presence (against the background) of noise (therefore, signal transmission is not ensured in an optimal way).

Известен способ скрытной передачи информации [2]. Полезный сигнала преобразуется в двоичный код и посредством первого хаотического генератора формируется исходный детерминированный хаотический сигнал, осуществляется модуляции параметров хаотического сигнала этим полезным цифровым сигналом. Принятый сигнал воздействует на два хаотических генератора, которые выбраны с возможностью обеспечения обобщенной синхронизации с первым хаотическим генератором. Полезный сигнал нарушает синхронизацию одного из генераторов, что позволяет после вычитания сигналов первого и второго генераторов определить наличие этого полезного цифрового сигнала. Сигнал первого хаотического генератора перед передачей по каналу связи суммируют с шумовым сигналом генератора шума существенно превышающим уровень сигнала самого хаотического генератора. Энергетическая скрытность обеспечивается. Недостатком способа является отсутствие возможности оптимального обнаружения и различение сигналов при наличии шумов оптимальным образом.A known method of covert transmission of information [2]. The useful signal is converted into a binary code and the initial deterministic chaotic signal is formed by means of the first chaotic generator, the parameters of the chaotic signal are modulated by this useful digital signal. The received signal affects two chaotic oscillators, which are selected to provide generalized synchronization with the first chaotic oscillator. The useful signal disrupts the synchronization of one of the generators, which allows, after subtracting the signals of the first and second generators, to determine the presence of this useful digital signal. The signal of the first chaotic generator before transmission over the communication channel is added to the noise signal of the noise generator, which is significantly higher than the signal level of the chaotic generator itself. Energy secrecy is provided. The disadvantage of this method is the lack of the possibility of optimal detection and discrimination of signals in the presence of noise in an optimal way.

Способ скрытной передачи информации [3] отличается от способа [2] тем, что характеристики генератора шума модулируются цифровым или аналоговым сигналом, содержащим ложное, несущественное или открытое информационное сообщение. Недостатки способа такие же, как у способа [2].The method of secret transmission of information [3] differs from the method of [2] in that the characteristics of the noise generator are modulated by a digital or analog signal containing a false, insignificant or open information message. The disadvantages of the method are the same as those of the method [2].

Известен способ приемопередачи дискретных информационных сигналов [4]. В способе реализовано отображение подлежащих передаче символов на возмущение физической среды и обнаружение этих возмущений в сигнально-шумовой смеси на приемной стороне, в качестве формируемых возмущений используются отрезки периодических колебаний протяженностью равной протяженности символов, передаваемых через среду распространения непосредственно либо используемые в качестве модулирующих сигналов. На приемной стороне сигнально-шумовую смесь разделяют на участки, производят оценку псевдоспектра полученных участков сигнально-шумовой смеси и в случае обнаружения псевдоспектрального пика выносят решение о наличии на данном участке переданного символа. Недостатком способа является отсутствие возможности энергетически скрытной передачи данных по каналу связи, так как сигналы для анализа псевдоспектра на приемной стороне должны иметь достаточный уровень. Кроме того не обеспечена передача сигналов оптимальным образом из-за отсутствия оптимального обнаружения и различение сигналов при наличии шумов.A known method of transmitting and receiving discrete information signals [4]. The method implements the mapping of the symbols to be transmitted to the disturbance of the physical environment and the detection of these disturbances in the signal-noise mixture on the receiving side, as the generated disturbances, segments of periodic oscillations with a length equal to the length of the symbols transmitted through the propagation medium directly or used as modulating signals are used. On the receiving side, the signal-noise mixture is divided into sections, the pseudo-spectrum of the received sections of the signal-noise mixture is estimated, and in case of detecting a pseudo-spectral peak, a decision is made on the presence of a transmitted symbol in this section. The disadvantage of this method is the lack of the possibility of energetically covert data transmission over the communication channel, since the signals for pseudo-spectrum analysis on the receiving side must have a sufficient level. In addition, signal transmission is not ensured in an optimal way due to the lack of optimal detection and discrimination of signals in the presence of noise.

Известна когерентная система передачи информации [5]. В качестве ШПС с широким спектром используется конечное множество хаотических сигналов. Система содержит передающую и приемную стороны. На передающей стороне формируются хаотические сигналы, перемножаемые с информационной последовательностью так, что каждый бит передается своим отрезком хаотического сигнала, при этом требуется синхронизация этих сигналов на передающей и приемной сторонах. Копии хаотических сигналов для выделения информационной последовательности формируются с диска на приемной стороне. Обеспечена скрытность структуры сигналов. Недостатком аналога является необходимость обеспечения синхронизма хаотических сигналов на приемной и передающей сторонах, что требует использования сигналов достаточного уровня, но это приводит к отсутствию энергетической скрытности работы системы. Синхронизация требует также затрат времени, что снижает быстродействие системы, так как необходимо использовать ШПС с широким спектром, но чем шире спектр, тем больше время обнаружения и синхронизации. В данном случае когерентность системы означает лишь наличие синхронизации хаотических сигналов на передающей и приемной сторонах и не обеспечивает оптимальность обработки сигналов (обнаружение и различение) при наличии шумов.A coherent information transmission system is known [5]. A finite set of chaotic signals is used as a broadband NSS. The system contains transmitting and receiving sides. On the transmitting side, chaotic signals are formed, multiplied with the information sequence so that each bit is transmitted by its own segment of the chaotic signal, while synchronization of these signals is required on the transmitting and receiving sides. Copies of chaotic signals to extract the information sequence are formed from a disk on the receiving side. The secrecy of the structure of signals is provided. The disadvantage of analog is the need to ensure the synchronism of chaotic signals on the receiving and transmitting sides, which requires the use of signals of sufficient level, but this leads to a lack of energy secrecy of the system. Synchronization is also time consuming, which slows down the performance of the system, since it is necessary to use a wide spectrum NPN, but the wider the spectrum, the longer the acquisition and synchronization time. In this case, the coherence of the system means only the presence of synchronization of chaotic signals on the transmitting and receiving sides and does not provide optimal signal processing (detection and discrimination) in the presence of noise.

Прототипом выбран способ передачи дискретных сообщений и система для его осуществления [6, с. 16, 17]. Способ состоит в том, что источник информации (ИИ) формирует на входе последовательность импульсов длительностью Г, соответствующих двоичным числам ("1" и "0"), поступающих на вход фазового модулятора, на его второй вход с периодом Т поступает ШПС в виде фазоманипулированного сигнала (ФМС) той же длительности (представлен N=13 - элементный код Баркера (КБ)) от генератора ФМС (его работой управляет синхронизатор). На выходе фазового модулятора формируются КБ, причем на интервале, соответствующем сигналу ИИ, равному "1", ФМС фазовым детектором не инвертируется, а на интервале, где сигнал ИИ равен "0" используемый КБ инвертируется по фазе. В результате получается последовательность ШПС в виде КБ (каждый из них инвертирован либо нет), переносящая информационные символы. Эта последовательность поступает на модулятор, осуществляющий модуляцию несущих колебаний, которые создаются генератором низкой несущей частоты. Промодулированные колебания усиливаются по мощности и излучаются в пространство (физическую среду канала связи).The prototype is a method for transmitting discrete messages and a system for its implementation [6, p. 16, 17]. The method consists in the fact that the information source (IS) generates at the input a sequence of pulses of duration G, corresponding to binary numbers ("1" and "0"), arriving at the input of the phase modulator, its second input with a period T receives the NPS in the form of a phase-shift keyed signal (FMS) of the same duration (represented by N=13 - Barker element code (KB)) from the FMS generator (its operation is controlled by the synchronizer). At the output of the phase modulator, KB are formed, and in the interval corresponding to the AI signal equal to "1", the FMS is not inverted by the phase detector, and in the interval where the AI signal is equal to "0", the used KB is inverted in phase. As a result, a sequence of NPSs is obtained in the form of KB (each of them is inverted or not), carrying information symbols. This sequence is fed to the modulator, which modulates the carrier oscillations that are generated by the low carrier frequency generator. The modulated oscillations are amplified in power and radiated into space (the physical medium of the communication channel).

В приемнике последовательность ШПС переносится на промежуточную частоту с помощью смесителя и гетеродина, после чего усиливается. Для реализации синхронного приема осуществляется поиск ФМС по частоте и по времени прихода сигналов, накопление сигналов для обеспечения устойчивой синхронизации. Для этого используется согласованный фильтр (СФ), синхронизатор и решающее устройство. Отмечается, что указанный приемник ШПС с большой базой является сложным устройством и вхождение в синхронизм требует затрат интервала времени, зависящего от базы ШПС. После окончания поиска и вхождения в синхронизм формируется информационная последовательность в виде двоичных символов, которая передается на выход, получателю информации (ПИ).At the receiver, the NPS sequence is transferred to the intermediate frequency using a mixer and a local oscillator, after which it is amplified. To implement synchronous reception, the FMS is searched for by frequency and time of arrival of signals, and signals are accumulated to ensure stable synchronization. For this, a matched filter (SF), a synchronizer and a resolver are used. It is noted that the specified NPS receiver with a large base is a complex device and the acquisition of synchronism requires the expenditure of a time interval depending on the NPS base. After the end of the search and entering into synchronism, an information sequence is formed in the form of binary symbols, which is transmitted to the output, the recipient of information (PI).

Система содержит в передатчике источник информации, фазовый модулятор, генератор ШПС в виде ФМС, синхронизатор, модулятор, генератор низкой частоты, усилитель мощности, канал связи. Приемник включает в свой состав смеситель, гетеродин, усилитель промежуточной частоты, СФ, решающее устройство, синхронизатор, ПИ.The system contains in the transmitter an information source, a phase modulator, an NPS generator in the form of an FMS, a synchronizer, a modulator, a low-frequency generator, a power amplifier, a communication channel. The receiver includes a mixer, local oscillator, intermediate frequency amplifier, SF, resolver, synchronizer, PI.

Система в прототипе построена и работает на основании изложенного способа. От ИИ на первый вход фазового модулятора поступает информационная последовательность двоичных "1" и "0", а на второй вход поступает ФМС от генератора, управляемого посредством синхронизатора C1 (он формирует сигналы управления). Генератор создает последовательность ШПС в виде ФМС. Если от ИИ поступает логическая "1", то на выходе фазового модулятора ФМС не меняется, а когда подается "0", то ФМС на текущем интервале инвертируется. Таким образом двоичные информационные символы переносятся на ШПС. Далее в модуляторе осуществляется балансная модуляция колебаний (сигналы поступают с генератора низких частот). Модулятор реализует требуемое инвертирование фазы несущего колебания при варьировании двоичных сигналов ИИ. Полученные сигналы усиливаются по мощности усилителем и через антенну излучаются в пространство (передаются по каналу связи). Дальнейшая работа системы изложена в способе.The system in the prototype is built and operates on the basis of the described method. From AI, the first input of the phase modulator receives an information sequence of binary "1" and "0", and the second input receives the FMS from the generator controlled by the synchronizer C 1 (it generates control signals). The generator creates a NPS sequence in the form of an FMS. If a logical "1" is received from the AI, then the FMS does not change at the output of the phase modulator, and when "0" is supplied, then the FMS is inverted in the current interval. In this way, the binary information symbols are transferred to the PNS. Further, in the modulator, balanced modulation of oscillations is carried out (signals come from a low-frequency generator). The modulator implements the required phase inversion of the carrier wave when varying the AI binary signals. The received signals are amplified in power by an amplifier and radiated through the antenna into space (transmitted over a communication channel). Further operation of the system is described in the method.

Недостатками способа и системы прототипа является необходимость поиска и синхронизации сигналов в передатчике и приемнике. Это снижает быстродействие системы в целом. Перед передачей сигналов сообщения требуется затратить время на подготовку, причем, чем выше энергетическая скрытность системы, тем меньше мощность сигнала на входе, тем большее время обнаружения требуется для поиска и синхронизации сигналов [6, с. 9]. Кроме того, при синхронизации нужно использовать систему поиска и вхождения в синхронизм, что снижает энергетическую эффективности из-за усложнения конструкции системы прототипа [6, с. 16, 17]. Вместе с этим не эффективно используется полоса частот, в пределах которой работает система.The disadvantages of the method and system of the prototype is the need to search for and synchronize signals in the transmitter and receiver. This reduces the performance of the system as a whole. Before transmitting message signals, it is required to spend time on preparation, and the higher the energy secrecy of the system, the lower the signal power at the input, the longer the detection time is required to search and synchronize signals [6, p. 9]. In addition, when synchronizing, it is necessary to use a search and acquisition system, which reduces energy efficiency due to the complexity of the design of the prototype system [6, p. 16, 17]. At the same time, the frequency band within which the system operates is not effectively used.

В системах передачи дискретных сообщений элементами сообщений являются логические "1" и "0", а в вычислительных системах данные представляются в виде байтов, для чего применяют импульсы разной полярности "±1".In systems for transmitting discrete messages, the elements of messages are logical "1" and "0", and in computing systems, data is represented in the form of bytes, for which pulses of different polarity "±1" are used.

Краткое изложение сущности способа и состава системы изобретения Brief summary of the essence of the method and composition of the system of the invention

Пусть на входе системы, для примера, имеются элементы дискретных сообщений в виде логических "1" либо "0". Существует g=2 различных ШПС (обозначены S1, S2) для каждого из которых уровень боковых пиков (УБП) автокорреляционной функции (АКФ) не более положительного числа R, а значения УБП взаимной корреляционной функции (ВКФ) этих ШПС не более положительного числа W. Каждому импульсу "1" ставится в соответствие S1, а любому импульсу "0" - S2. Эти ШПС энергетически скрытно, оптимальным способом передаются на приемник. С помощью двух СФ переданные по каналу связи сигналы различаются [6, с. 158, 159] благодаря наложенным ограничениям на УБП АКФ и ВКФ. На выходах разных СФ и пороговых устройств формируются импульсы, обозначающие, что приемником принят S1 либо S2. Эти импульсы запускают соответственно либо формирователь "1" либо формирователь "0" и на выходе приемника воспроизводятся переданные для получателя сигналы.Let the system input, for example, have elements of discrete messages in the form of logical "1" or "0". There are g=2 different NPSs (denoted S 1 , S 2 ) for each of which the level of side peaks (SBP) of the autocorrelation function (ACF) is not more than a positive number R, and the values of the SBP of the cross-correlation function (CCF) of these NPSs are not more than a positive number W. Each "1" pulse is assigned S 1 , and any "0" pulse is assigned S 2 . These NSSs are energetically secretive, optimally transmitted to the receiver. With the help of two SFs, the signals transmitted over the communication channel are different [6, p. 158, 159] due to the restrictions imposed on the UBP of ACF and VKF. At the outputs of different SF and threshold devices, pulses are generated, indicating that the receiver has received S 1 or S 2 . These pulses trigger either the "1" shaper or the "0" shaper, respectively, and the signals transmitted to the receiver are reproduced at the receiver output.

Этот подход применим и для случая, когда входное дискретное сообщение разбивается на группы, блоки, например, по восемь импульсов (стандартные байты). Каждому блоку в виде байта соответствует одно из чисел 0,…,255 (всего g1=256 числовых значений для всех элементов системы кодирования). Требуется использовать g=256 ШПС (обозначены как S1, S2,…,Sg) с указанными ограничениями на УБП, которые взаимно - однозначно сопоставлены блокам в виде байтов с теми же числовыми значениями. Эти ШПС энергетически скрытно, оптимальным способом, в том числе при наличии шумов, передаются на приемную часть. С помощью набора СФ они обнаруживаются на фоне шумов и различаются в силу ограничений на УБП АКФ и ВКФ. В зависимости от того на выходе какого СФ обнаружен сигнал, превысивший пороговых уровень, с учетом взаимной однозначности, восстанавливается соответствующий байт, который передается ПИ.This approach is also applicable for the case when the input discrete message is divided into groups, blocks, for example, eight pulses each (standard bytes). Each block in the form of a byte corresponds to one of the numbers 0, ..., 255 (in total g 1 =256 numerical values for all elements of the coding system). It is required to use g=256 NPS (denoted as S 1 , S 2 ,…,S g ) with the specified restrictions on UBP, which are one-to-one mapped to blocks in the form of bytes with the same numerical values. These NSSs are energetically secretive, in an optimal way, including in the presence of noise, are transmitted to the receiving part. With the help of a set of SFs, they are detected against the background of noise and differ due to restrictions on the UBP of the ACF and VKF. Depending on the output of which SF a signal is detected that has exceeded the threshold level, taking into account the mutual uniqueness, the corresponding byte is restored, which is transmitted to the PI.

Таким образом, обеспечена скрытная передача с повышенным быстродействием благодаря отсутствию необходимости в синхронизации сигналов, конструкция упрощается из-за отсутствия система поиска сигналов. Кроме того ШПС, которые поставлены в соответствие блокам (байтам), имеют большую длительность, чем КБ в прототипе, следовательно в заявленном способе и системе сигналы занимают меньшую полосу частот, то есть полоса частот в пределах которой работает система используется более эффективно. Обеспечена скрытная передача с повышенным быстродействием благодаря отсутствию необходимости в синхронизации сигналов, конструкция упрощается из-за отсутствия система поиска сигналов, повышается энергоэффективность.Thus, covert transmission with increased speed is provided due to the absence of the need for synchronization of signals, the design is simplified due to the absence of a signal search system. In addition, NPS, which are associated with blocks (bytes), have a longer duration than KB in the prototype, therefore, in the claimed method and system, the signals occupy a smaller frequency band, that is, the frequency band within which the system operates is used more efficiently. Covert transmission with increased speed is provided due to the absence of the need for signal synchronization, the design is simplified due to the absence of a signal search system, and energy efficiency is increased.

Первоначально требуется выбрать символы и определить их количество g1 в системе кодирования. В общем случае в заявленном способе элементы дискретных сообщений могут группироваться не только по одному или по восемь, но и на произвольное количество импульсов g2, причем g2=log2g1 (округление в большую сторону до ближайшего целого числа), где g1 - количество символов в системе кодирования, g2 - количество элементов (импульсов, бит) дискретных сообщений в блоках.Initially, it is required to select symbols and determine their number g 1 in the coding system. In the general case, in the claimed method, the elements of discrete messages can be grouped not only one by one or eight, but also by an arbitrary number of pulses g 2 , and g 2 =log 2 g 1 (rounding up to the nearest integer), where g 1 - the number of symbols in the coding system, g 2 - the number of elements (pulses, bits) of discrete messages in blocks.

Скрытность передачи сигналов означает [6, с. 8, 9], что требуется использовать специальные методы и устройства для обнаружения факта передачи сигналов при наличии шумов, а также нужно измерять основные параметры сигналов. Оптимальность обработки сигналов при наличии шумов остается справедливой и в условиях наличия широкого круга помех (узкополосных, импульсных, структурных) [6, с. 7].Secrecy of signal transmission means [6, p. 8, 9] that it is required to use special methods and devices to detect the fact of signal transmission in the presence of noise, and it is also necessary to measure the main signal parameters. The optimality of signal processing in the presence of noise remains valid even in the presence of a wide range of interference (narrow-band, impulse, structural) [6, p. 7].

В качестве ШПС могут использоваться, например, R-коды [7, 8] и сигналы на их основе, являющиеся разновидностью ФМС.For example, R-codes [7, 8] and signals based on them, which are a kind of PMS, can be used as NLS.

Некоторые сведения о R-кодах и ансамблях. В системах управления, связи и радиолокации широко используются ШПС [6], которые обладают известными достоинствами. Разновидностью ШПС являются ФМС. Они состоят из последовательности N радиоимпульсов с одинаковой частотой и амплитудой (считаем ее равной единице). Очередность следования радиоимпульсов с различными начальными фазами характеризуется бинарной кодовой последовательностью или просто кодом G. При этом ФМС на основе этих кодов [7], у которых автокорреляционная функция (АКФ) в области боковых пиков изменяется в пределах ±R (1≤R≤N-1, R - целое), названы сигналами R-го рода (ФМС-R). Вместе с тем множество из g кодов G=Gx R,N, (x=1,…,g), соответствующее таким сигналам, названо R-кодами (это бинарные коды, у которых АКФ в области боковых пиков изменяется в пределах ±R, то есть R - наибольшее допустимое значение боковых пиков модуля АКФ).Some information about R-codes and ensembles. In control, communication and radar systems, NLSs [6] are widely used, which have certain advantages. A variety of SPS are FMS. They consist of a sequence of N radio pulses with the same frequency and amplitude (we assume it is equal to one). The sequence of radio pulses with different initial phases is characterized by a binary code sequence or simply code G. At the same time, the FMS based on these codes [7], in which the autocorrelation function (ACF) in the region of side peaks varies within ±R (1≤R≤N- 1, R - integer) are called signals of the R-th kind (FMS-R). At the same time, the set of g codes G=G x R,N , (x=1,…,g) corresponding to such signals is called R-codes (these are binary codes, in which the ACF in the region of side peaks varies within ±R , that is, R is the largest allowable value of the side peaks of the ACF module).

Для немногочисленных КБ R=1. Наибольшее значение (пик) модуля АКФ таких N-элементных кодов обозначен um и um=N, а относительный уровень боковых пиков (УБП) АКФ равен B1=R/N. База ФМС равна В=N, энергия сигнала Ec прямо пропорциональна N, то есть um пропорционально Ec. Признаком широкополосности сигнала является верность условия, что база велика (В>>1) [6]. Пары кодов характеризуются наибольшим значением модуля взаимной корреляционной функции (ВКФ), обозначенным W(1≤W≤N-1, W - целое). Справедливо: R<um, W<um.For a few KB R=1. The largest value (peak) of the ACF modulus of such N-element codes is denoted by u m and u m =N, and the relative level of side peaks (UBP) of the ACF is equal to B 1 =R/N. The PMS base is equal to B=N, the signal energy E c is directly proportional to N, that is, um is proportional to E c . A sign of a broadband signal is the correctness of the condition that the base is large (B>>1) [6]. Pairs of codes are characterized by the largest value of the module of the cross-correlation function (CCF), denoted by W(1≤W≤N-1, W is an integer). True: R<u m , W<u m .

ФМС-R на основе бинарных R-кодов являются импульсными сигналами. Для оптимального обнаружения и различения между собой этих кодов и сигналов при наличии шумов используются известные способы и схемы (согласованные фильтры и корреляторы) [6].FMS-R based on binary R-codes are pulse signals. For optimal detection and discrimination between these codes and signals in the presence of noise, known methods and schemes (matched filters and correlators) are used [6].

Некоторые совокупности ШПС обладают определенными свойствами, которые позволяют рассматривать их совместно, как ансамбли для построения алфавитов. В работах [9-11] рассмотрены вопросы нахождения R-кодов.Some NPS collections have certain properties that allow them to be considered together as ensembles for constructing alphabets. In works [9-11] questions of finding R-codes are considered.

Символом Т обозначена длительность каждого из N радиоимпульсов ФМС-R. Начальные фазы могут быть равны 0 или π (180°), а коды принято представлять последовательностью коэффициентов соответственно (+1,-1), например, (1,-1,-1,-1,-1,1) для N=6; R=2. В общем случае начальные фазы радиоимпульсов могут быть равны ϕ0+0, когда коэффициент кода равен (+1), или ϕ0+π, в случае, когда коэффициент кода равен (-1), где ϕ0 - фиксированная составляющая указанной начальной фазы (главное, что разность фаз равна 0 или π).The symbol T denotes the duration of each of the N radio pulses of the FMS-R. The initial phases can be equal to 0 or π (180°), and codes are usually represented by a sequence of coefficients, respectively (+1, -1), for example, (1, -1, -1, -1, -1,1) for N= 6; R=2. In the general case, the initial phases of the radio pulses can be equal to ϕ 0 +0 when the code factor is (+1), or ϕ 0 +π, in the case when the code factor is (-1), where ϕ 0 is a fixed component of the specified initial phase (the main thing is that the phase difference is 0 or π).

Далее сигналами на основе бинарных кодов считаются такие ШПС, которые состоят из радиоимпульсов, с начальными фазами равными (ϕ0+0) либо (ϕ0+π), причем на изменения амплитуд и частот радиоимпульсов ограничения не накладываются, а введены ограничения на УБП АКФ и ВКФ.Further, signals based on binary codes are considered to be such NSSs that consist of radio pulses with initial phases equal to (ϕ 0 +0) or (ϕ 0 + π), and no restrictions are imposed on changes in the amplitudes and frequencies of radio pulses, but restrictions are introduced on the UBP ACF and VKF.

Представлено множество бинарных импульсных кодов, у которых УБП АКФ и ВКФ удовлетворяют определенным требованиям, в видеA set of binary pulse codes is presented, in which the UBP ACF and VKF satisfy certain requirements, in the form

Figure 00000001
Figure 00000001

где Gx R, N - бинарный код;where G x R, N - binary code;

Px j, j=1,…, N - коэффициенты x-го кода ансамбля;P x j , j=1,…, N - coefficients of the x-th code of the ensemble;

x - индекс нумерации кодов, х=1,…, g;x - code numbering index, x=1,…, g;

g - количество кодов в множестве или сигналов на их основе;g is the number of codes in the set or signals based on them;

R - наибольшее допустимое значение боковых пиков модуля АКФ, 1≤R≤N-1, R - целое;R - the largest allowable value of the side peaks of the ACF module, 1≤R≤N-1, R - integer;

N - количество коэффициентов в кодах и в сигналах на их основе.N is the number of coefficients in codes and signals based on them.

Ансамблем названо множество кодов с введенными ограничениями на УБП АКФ и ВКФ. Например, для кодов с Px j=±1*, R=3, N=30, W≤29, g=256: G1 3,30=(1,1,-1,-1,-1,1…1), G2 3,30=(1,-1,-1,-1,-1,1…1),…, G256 3,30=(1,-1,-1,-1,1…1).Ensemble is a set of codes with introduced restrictions on UBP ACF and VKF. For example, for codes with P x j =±1*, R=3, N=30, W≤29, g=256: G 1 3.30 =(1,1,-1,-1,-1,1 …1), G 2 3.30 =(1,-1,-1,-1,-1,1…1),…, G 256 3.30 =(1,-1,-1,-1, 1…1).

Ограничения на УБП АКФ и ВКФ сформулированы аналитически [7, 8]. В моменты tk=k⋅T, где k=1,…, N-1, отсчитываемые от начала АКФ (k=0), величины модуля АКФ принимают экстремальные или нулевые значения и при k=N равны N.Constraints on the UBP of ACF and VKF are formulated analytically [7, 8]. At the moments t k =k⋅T, where k=1,…, N-1, counted from the beginning of the ACF (k=0), the values of the ACF modulus take extreme or zero values and at k=N are equal to N.

Значения модуля ВКФ пар кодов ансамбля с индексами "x" и "y" рассмотрены в моменты tk=k⋅T, отсчитываемые от начала ВКФ. Коды ансамбля с ограничениями на УБП АКФ и ВКФ согласно [7-11] представимы в виде неравенств относительно коэффициентов кодов:The values of the modulus of the VKF of pairs of ensemble codes with indices "x" and "y" are considered at the moments t k =k⋅T counted from the beginning of the VKF. Ensemble codes with restrictions on UBP ACF and VKF according to [7-11] can be represented as inequalities with respect to code coefficients:

Figure 00000002
Figure 00000002

где Pi j, Pi N+j-k, j=1,…, N - коэффициенты i-го кода ансамбля;where P i j , P i N+jk , j=1,…, N - coefficients of the i-th code of the ensemble;

N - количество коэффициентов в кодах ансамбля или в сигналах на их основе;N is the number of coefficients in the codes of the ensemble or in signals based on them;

k - индекс нумерации отсчетов моментов времени автокорреляционной функции;k - numbering index of time points of the autocorrelation function;

R - допустимый УБП АКФ, задаваемый пользователем, 1≤R≤N-1, R - целое;R - allowable UBP ACF, set by the user, 1≤R≤N-1, R - integer;

g - количество кодов или сигналов на их основе в ансамбле;g is the number of codes or signals based on them in the ensemble;

Figure 00000003
Figure 00000003

где Px j, Py N+j-k, j=1,…,N - коэффициенты x-го y-го кодов ансамбля;where P x j , P y N+jk , j=1,…,N - coefficients of the x-th y-th codes of the ensemble;

x, у(x≠y) - индексы различных кодов в ансамбле, принимающие значения от 1 до g;x, y(x≠y) - indices of different codes in the ensemble, taking values from 1 to g;

g - количество кодов в ансамбле или сигналов на их основе;g is the number of codes in the ensemble or signals based on them;

N - количество коэффициентов в кодах ансамбля или в сигналах на их основе;N is the number of coefficients in the codes of the ensemble or in signals based on them;

k - индекс нумерации отсчетов моментов времени взаимной корреляционной функции;k - numbering index of time points of the cross-correlation function;

W - допустимый уровень боковых пиков взаимной корреляционной функции задаваемый пользователем, 1≤W≤N-1, W - целое;W - allowable level of side peaks of the cross-correlation function, set by the user, 1≤W≤N-1, W - integer;

g=g1 - количество символов в системе кодирования.g=g 1 - the number of characters in the coding system.

Коды ансамбля (1)-(3) являются частным случаем ШПС S1, S2, …, Sg и вырабатываются генератором ШПС. Параметры N, R, W и g взаимозависимы.Ensemble codes (1)-(3) are a special case of NPS S 1 , S 2 , ..., S g and are generated by the NPS generator. The parameters N, R, W and g are interdependent.

При передаче дискретных сообщений в информатике и компьютерной технике каждый байт соответствует определенному символу системы кодирования. Если каждому символу и соответственно байту поставить в соответствие код из ансамбля, то получится алфавит. При использовании известной системы кодирования ASCII (American Standard Code for Information Interchange-стандартный код информационного обмена) [12], состоящей из g1=256 символов, требуется ансамбль кодов такой же численности g=g1 [9-11]. Символам соответствуют числовые значения, изменяющиеся от 0 до 255, которые, как известно, представляются набором из восьми бит, составляющих байт. В общем случае для системы кодирования из g1 символов требуется использовать g2=log2g1 элементов (бит, импульсов) в каждом блоке. Для системы кодирования из двух символов (g1=2) блок состоит из единственного элемента (g2=1), принимающего два значения, требуется ансамбль из двух кодов. Кроме символов система кодирования может определять соответствие уровней произвольного сигнала в определенные моменты времени и их кодовые значения в виде байтов или блоков.When transmitting discrete messages in computer science and computer technology, each byte corresponds to a specific character of the coding system. If each character and byte, respectively, is assigned a code from the ensemble, then an alphabet will be obtained. When using the well-known ASCII coding system (American Standard Code for Information Interchange) [12], consisting of g 1 =256 characters, an ensemble of codes of the same number g=g 1 [9-11] is required. Characters correspond to numerical values ranging from 0 to 255, which, as you know, are represented by a set of eight bits that make up a byte. In general, for a coding system of g 1 symbols, it is required to use g 2 =log 2 g 1 elements (bits, pulses) in each block. For a two-character (g 1 =2) coding system, a block consists of a single element (g 2 =1) that takes two values, an ensemble of two codes is required. In addition to symbols, the coding system can determine the correspondence between the levels of an arbitrary signal at certain points in time and their code values in the form of bytes or blocks.

Пользователь (получатель) может создать систему кодирования по своему усмотрению, включив туда в качестве элементов не только разнообразные символы, но и их сочетания, например, слоги, слова, предложения, медиа файлы.The user (recipient) can create a coding system at his own discretion, including as elements not only various characters, but also their combinations, for example, syllables, words, sentences, media files.

Некоторые термины, использованные для упрощения описанияSome terms used to simplify the description

Алфавит - взаимно-однозначное соответствие между элементами системы кодирования и кодами или сигналами, составляющими ансамбль.Alphabet - a one-to-one correspondence between the elements of the coding system and the codes or signals that make up the ensemble.

Ансамбль - множество бинарных кодов или импульсных сигналов на их основе, для которых введены ограничения на УБП АКФ (R) и ВКФ (W).Ensemble - a set of binary codes or pulse signals based on them, for which restrictions are introduced on UBP ACF (R) and VKF (W).

Сигналы на основе бинарных кодов - это импульсные сигналы, состоящие из радиоимпульсов, начальные фазы которых равны (ϕ0+0) либо (ϕ0+π), где ϕ0 - фиксированная составляющая указанной начальной фазы, причем на изменения амплитуды и частоты радиоимпульсов требования не накладываются, для них введены ограничения (2), (3) на УБП АКФ и ВКФ. Если амплитуды и частоты постоянны, то имеются ансамбли ФМС-R.Signals based on binary codes are impulse signals consisting of radio pulses, the initial phases of which are equal to (ϕ 0 +0) or (ϕ 0 + π), where ϕ 0 is a fixed component of the specified initial phase, and the requirements for changes in the amplitude and frequency of the radio pulses are not imposed, restrictions (2), (3) are introduced for them on the UBP of the ACF and VKF. If the amplitudes and frequencies are constant, then there are FMS-R ensembles.

Блок - набор конечного числа элементов дискретного сообщения, например, блок из восьми бит является байтом.Block - a set of a finite number of elements of a discrete message, for example, a block of eight bits is a byte.

Формуляр - набор кодов, для которого задано взаимно-однозначное соответствие целых чисел по порядку от 1 до g и кодов ансамбля (1), например, (G1 3,30; …; G256 3,30) при g=256.Form - a set of codes for which a one-to-one correspondence of integers in order from 1 to g and codes of the ensemble (1) is specified, for example, (G 1 3.30 ; ...; G 256 3.30 ) with g=256.

Элементами дискретных сообщений, составляющих блоки, могут быть, логические единицы и нули, либо положительные и отрицательные логические единицы. Числовые значения блоков определяются последовательностью элементов, которые рассматриваются в качестве цифр двоичной системы исчисления, причем, если элементами выбраны положительные и отрицательные логические единицы, то при подсчете числовых значений блока отрицательные логические единицы заменяются на нули.The elements of discrete messages that make up blocks can be logical ones and zeros, or positive and negative logical ones. The numerical values of the blocks are determined by the sequence of elements that are considered as digits of the binary system, and if positive and negative logical ones are selected as elements, then when calculating the numerical values of the block, negative logical ones are replaced by zeros.

Сущность изобретения The essence of the invention

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение способа и системы для его осуществления, является обеспечение защищенности дискретных сообщений от внешних воздействий при их передаче по каналу связи.The task to be solved by the claimed invention of the method and system for its implementation is to ensure the security of discrete messages from external influences during their transmission over a communication channel.

Поставленная задача решается за счет того, что в способ передачи дискретных сообщений, которые состоят из элементов в виде логических единиц и нулей, либо из положительных и отрицательных логических единиц, включающий на передающей стороне преобразование одного вида дискретного сообщения в широкополосный сигнал и преобразование элементов иного вида этого дискретного сообщения в другой широкополосный сигнал, передачу этой последовательности широкополосных сигналов по каналу связи, осуществление типовой приемопередачи широкополосных сигналов с последующим проведением на приемной стороне операции их согласованной фильтрации, сравнение полученного сигнала с пороговым уровнем, как новые признаки введены такие операции, как выбор g1 разных элементов для системы кодирования дискретных сообщений, нумерация этих элементов от нуля до (g1-1), группирование последовательно следующих элементов входного дискретного сообщения в блоки длительностью Тб по g2 элементов, где g2=log2g1 с округлением в большую сторону до ближайшего целого числа или задание параметру g2 величины, равной количеству элементов в блоке входного шифрованного дискретного сообщения или сообщения с избыточным кодированием, при этом g1=2a, где a=g2, выбор g=g1 разных шумоподобных сигналов, уровень боковых пиков автокорреляционной и взаимно корреляционной функций которых не более положительных чисел R и W соответственно, где R и W - числа, меньшие наибольшего значения um модуля автокорреляционных функций этих шумоподобных сигналов, нумерация выбранных шумоподобных сигналов последовательно целыми числами от 1 до g и расположение в формуляре, установление взаимно-однозначного соответствия между элементами блока дискретного сообщения, которому соответствует одно из целых числовых значений А, где 0≤А≤(g1-1), и шумоподобными сигналами, имеющими порядковый номер А+1 в формуляре, расположение каждого из выбранных шумоподобных сигналов в пределах интервала Тб, следующего за интервалом, где расположен блок, которому поставлен в соответствие соответствующий шумоподобный сигнал, создание для сгруппированной последовательности элементов входного дискретного сообщения соответствующей последовательности из выбранных указанным образом шумоподобных сигналов SA+1, передача последовательности шумоподобных сигналов через среду распространения канала связи непосредственно либо с использованием в качестве модулирующих сигналов, осуществление согласованной фильтрации принятой последовательности всеми g1 различными согласованными фильтрами, каждый из которых согласован с одним из шумоподобных сигналов, включенных в формуляр, сравнение каждого из выходных сигналов согласованных фильтров с соответствующим пороговым уровнем Uп, который должны быть меньше наибольших значений на выходе согласованных фильтров, когда на входе фильтра имеется ШПС, с которым согласован этот фильтр, вместе с тем пороговые уровни Uп выбираются больше наибольшего из чисел R и W, проверка превышения каждым из сигналов, полученных после выполнения согласованной фильтрации всех принятых ШПС, имеющих А+1-й порядковый номер в формуляре, значения соответствующего порогового уровня Uп и в случае такого превышения формирование сигналов распознавания

Figure 00000004
принятого ШПС, формирование на основе наличия сигнала распознавания ШПС каждого восстановленного выходного блока с соответствующим числовым значением А, совпадающего с переданным блоком входного дискретного сообщения, передача восстановленных дискретных сообщений на выход получателю.The problem is solved due to the fact that in the method of transmitting discrete messages, which consist of elements in the form of logical ones and zeros, or of positive and negative logical ones, including on the transmitting side the conversion of one type of discrete message into a broadband signal and the conversion of elements of a different type of this discrete message into another broadband signal, the transmission of this sequence of broadband signals over a communication channel, the implementation of a typical transceiver of broadband signals, followed by the operation of their matched filtering on the receiving side, the comparison of the received signal with a threshold level, as new features are introduced such operations as choosing g 1 different elements for the coding system of discrete messages, the numbering of these elements from zero to (g 1 -1), the grouping of consecutive elements of the input discrete message into blocks of duration T b by g 2 elements, where g 2 =log 2 g 1 rounded to larger side to the nearest integer or setting parameter g 2 equal to the number of elements in the block of the input encrypted discrete message or message with redundant coding, while g 1 =2 a , where a=g 2 , the choice of g=g 1 different noise-like signals , the level of the side peaks of the autocorrelation and cross-correlation functions of which are not more than positive numbers R and W, respectively, where R and W are numbers less than the largest value u m of the modulus of the autocorrelation functions of these noise-like signals, the numbering of the selected noise-like signals sequentially with integers from 1 to g and location in the form, establishing a one-to-one correspondence between the elements of the discrete message block, which corresponds to one of the integer numerical values A, where 0≤A≤(g 1 -1), and noise-like signals having the serial number A+1 in the form, location of each of the selected noise-like signals within the interval T b following the interval where the block is located, to which the corresponding noise-like signal is assigned, the creation for the grouped sequence of elements of the input discrete message of the corresponding sequence from the noise-like signals S A+1 selected in the indicated way, the transmission of the sequence noise-like signals through the propagation medium of the communication channel directly or using as modulating signals, the implementation of matched filtering of the received sequence by all g 1 different matched filters, each of which is matched with one of the noise-like signals included in the form, comparing each of the output signals of the matched filters with the corresponding threshold level U p , which should be less than the largest values at the output of the matched filters, when there is a NPS at the filter input, with which this filter is matched, at the same time, the threshold levels U p are selected greater than the largest of the numbers R and W, checking the excess of each of signals received after performing coordinated filtering of all received NPSs having the A + 1st serial number in the form, the values of the corresponding threshold level U p and, in case of such an excess, the formation of recognition signals
Figure 00000004
of the received NPS, forming based on the presence of the NPS recognition signal of each restored output block with the corresponding numerical value A, coinciding with the transmitted block of the input discrete message, transmitting the recovered discrete messages to the output to the recipient.

Предложенный способ проиллюстрирован диаграммами на фиг. 1, 2.The proposed method is illustrated by diagrams in Fig. 12.

Пояснение на примере. Входному байту с А=0 ставится в соответствие первый ШПС из формуляра. После согласованной фильтрации формируется сигнала распознавания

Figure 00000005
первого ШПС из формуляра, который запускает формирователь байтов с А=0. Следовательно, блоки элементов входного дискретного сообщения однозначно восстанавливается на выходе. Отметим также, что подсчет числовых значений блоков, состоящих из элементов "±1", возможен, например, если логическую "-1" заменить на ноль.Explanation with an example. The input byte with A=0 is assigned to the first SPS from the form. After matched filtering, a recognition signal is formed
Figure 00000005
the first PSS from the form that starts the byte shaper with A=0. Consequently, blocks of elements of the input discrete message are uniquely restored at the output. We also note that the calculation of the numerical values of blocks consisting of elements "±1" is possible, for example, if the logical "-1" is replaced by zero.

Решение задачи, на достижение которой направлено изобретение, реализуется за счет того, что система для осуществления способа передачи дискретных сообщений содержит генератор шумоподобных сигналов, канал связи, согласованный фильтр, решающее устройство, как новые признаки введены преобразователь входных дискретных сообщений, формирователь выходных дискретных сообщений, причем вход преобразователя входных дискретных сообщений соединен с входом системы передачи дискретных сообщений, преобразователь входных дискретных сообщений содержит g1 выходов, которые соединены соответственно с тем же количеством входов генератора шумоподобных сигналов, выход этого генератора соединен с входом канала связи, выход которого подключен к входу согласованного фильтра, содержащего g1 выходов, соединенных с таким же количеством входов решающего устройства, имеющего g1 выходов, подключенных к такому же количеству входов формирователя выходных дискретных сообщений, выход которого соединен с выходом всей системы, при этом генератор шумоподобных сигналов представляет собой функциональную группу из g=g1 формирователей кодов ансамбля шумоподобных сигналов или сигналов на их основе, у которых уровень боковых пиков автокорреляционной функции каждого сигнала не превышает R<um - наибольшее значение модуля автокорреляционных функций этих шумоподобных сигналов, уровень боковых пиков взаимной корреляционной функции каждого шумоподобного сигнала со всеми другими (g-1) генерируемыми сигналами не превосходит W<um, R и W - положительные числа, входы формирователей кодов ансамбля шумоподобных сигналов или сигналов на их основе являются входами функциональной группы, выходы формирователей кодов ансамбля шумоподобных сигналов или сигналов на их основе соединены параллельно и составляют выход функциональной группы, согласованный фильтр представляет собой функциональную группу из g согласованных фильтров, входы которых соединены параллельно, импульсные отклики каждого из согласованных фильтров оптимальны одному из различных сигналов генератора шумоподобных сигналов, входы и выходы согласованных фильтров являются входами и выходами функциональной группы, решающее устройство для анализа выходных сигналов каждого согласованного фильтра представляет собой функциональную группу из g1 решающих устройств, входы и выходы которых являются входами и выходами функциональной группы, преобразователь входных дискретных сообщений содержит логическое устройство преобразователя и сопрягающее устройство преобразователя, вход сопрягающего устройства преобразователя соединен с входом системы передачи дискретных сообщений, выход сопрягающего устройства подключен к входу логического устройства преобразователя, выходы которого соединены с выходами преобразователя входных дискретных сообщений, формирователь выходных дискретных сообщений содержит восстановитель элементов дискретных сообщений и сопрягающее устройство формирователя, входы восстановителя элементов дискретных сообщений соединены с входами формирователя выходных дискретных сообщений, выход восстановителя элементов дискретных сообщений подключен к входу сопрягающего устройства формирователя, выход которого соединен с выходом системы передачи дискретных сообщений.The solution of the problem to which the invention is directed is realized due to the fact that the system for implementing the method of transmitting discrete messages contains a noise-like signal generator, a communication channel, a matched filter, a decision device, as new features, a converter of input discrete messages, a shaper of output discrete messages, moreover, the input of the input discrete message converter is connected to the input of the discrete message transmission system, the input discrete message converter contains g 1 outputs, which are connected respectively to the same number of inputs of the noise-like signal generator, the output of this generator is connected to the input of the communication channel, the output of which is connected to the input of the matched a filter containing g 1 outputs connected to the same number of inputs of the decision device, having g 1 outputs connected to the same number of inputs of the generator of output discrete messages, the output of which is connected to the output of the entire system, while the noise-like signal generator is a functional group of g=g 1 code generators of an ensemble of noise-like signals or signals based on them, in which the level of side peaks of the autocorrelation function of each signal does not exceed R<u m - the largest value of the modulus of autocorrelation functions of these noise-like signals, the level of side peaks of the cross-correlation function of each noise-like signal with all other (g-1) generated signals does not exceed W<u m , R and W are positive numbers, the inputs of the generators of codes of the ensemble of noise-like signals or signals based on them are the inputs of the functional group, the outputs of the generators of codes of the ensemble of noise-like signals or signals based on them are connected in parallel and constitute the output of the functional group, the matched filter is a functional group of g matched filters, the inputs of which are connected in parallel, the impulse responses of each of the matched filters are optimal for one of the different signals of the noise-like signal generator, the inputs and outputs of the matched filters are the inputs and outputs of the functional group , the decision device for analyzing the output signals of each matched filter is a functional group of g 1 decision devices, the inputs and outputs of which are the inputs and outputs of the functional group, the input discrete message converter contains a converter logic device and a converter interface device, the input of the converter interface device is connected to the input of the discrete message transmission system, the output of the interface device is connected to the input of the logical device of the converter, the outputs of which are connected to the outputs of the converter of the input discrete messages, the generator of the output discrete messages contains the restorer of the elements of discrete messages and the interface device of the generator, the inputs of the restorer of the elements of discrete messages are connected to the inputs of the generator of the output discrete messages, the output of the restorer of elements of discrete messages is connected to the input of the interface device of the shaper, the output of which is connected to the output of the system for transmitting discrete messages.

Представленная совокупность существенных признаков позволяет получить технический результат и достичь цели изобретения, которые заключаются в повышении быстродействия с одновременным ростом энергетической скрытности системы передачи дискретных сообщений, в том числе при наличии шумов оптимальным образом, а также заключаются в увеличении эффективности использования полосы частот и повышении энергетической эффективности благодаря упрощению конструкции.The presented set of essential features allows you to obtain a technical result and achieve the goals of the invention, which are to increase the speed with a simultaneous increase in the energy secrecy of the discrete message transmission system, including in the presence of noise in an optimal way, and also consist in increasing the efficiency of using the frequency band and increasing energy efficiency by simplifying the design.

Предложенная система проиллюстрирована структурной схемой (фиг. 3).The proposed system is illustrated by a block diagram (Fig. 3).

Перечень фигур графического изображенияList of figures of the graphic image

Фиг. 1 - диаграммы, поясняющие способ передачи дискретных сообщений в частном случае;Fig. 1 - diagrams explaining the method of transmitting discrete messages in a particular case;

Фиг. 2 - диаграммы, поясняющие способ передачи дискретных сообщений в общем случае;Fig. 2 - diagrams explaining the method of transmitting discrete messages in the general case;

Фиг. 3 - структурная схема системы передачи дискретных сообщений;Fig. 3 is a block diagram of a system for transmitting discrete messages;

Фиг. 4 - таблица значений ЛФ преобразователя.Fig. 4 - table of transducer LF values.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретенияInformation confirming the possibility of carrying out the invention

1. Логическая функция преобразователя1. Converter logic function

Работа системы передачи дискретных сообщений, в частности, базируется на использовании логической функции (ЛФ) преобразователя, управляющего работой логического устройства преобразователя. Получены соотношения и таблица значений, использованные при описании работы системы передачи дискретных сообщений. Рассмотрена ЛФ преобразователя входных дискретных сообщений.The operation of the discrete message transmission system, in particular, is based on the use of the logical function (LF) of the converter that controls the operation of the logic device of the converter. Relationships and a table of values used in describing the operation of the discrete message transmission system are obtained. The LF of the converter of input discrete messages is considered.

Для определенности, в частном случае, выбран вариант группировки дискретных сообщений по восемь элементов (побайтный вариант), что соответствует системе ASCII (g1=256). Представлена ЛФ, позволяющая при изменении числовых значений байтов от 0 до 255, получить на выходе значения логической "1" лишь для единственного набора этих числовых значений. Для ЛФ преобразователя, в котором использована эта ЛФ, это означает, что из всех g1 выходов единичный сигнал для каждого байта с различным числовым значением, формируется лишь на одном из выходов, а на всех других выходах он равен нулю. Полученный на одном из выходов сигнал запускает требуемый формирователь генератора ШПС.For definiteness, in a particular case, the option of grouping discrete messages by eight elements (byte-by-byte version) is chosen, which corresponds to the ASCII system (g 1 =256). A LF is presented, which allows, when changing the numerical values of bytes from 0 to 255, to obtain the output values of the logical "1" only for a single set of these numerical values. For the LF of the converter in which this LF is used, this means that out of all g 1 outputs, a single signal for each byte with a different numerical value is generated only at one of the outputs, and at all other outputs it is equal to zero. The signal received at one of the outputs starts the required shaper of the NPS generator.

Введены обозначения:Designations introduced:

Figure 00000006
Figure 00000006

входные данные в двоичной и десятичной системе (записаны лишь первые два байта);input data in binary and decimal system (only the first two bytes are written);

Figure 00000007
Figure 00000007

выходные данные в двоичной и десятичной системах (приведены первые два байта и значения). Для конкретности изложения этого примера записи принято g2=8.output data in binary and decimal systems (the first two bytes and values are given). For the specificity of the presentation of this example of the record adopted g 2 =8.

Способ и система позволяют передать входные сигналы (4) по каналу связи и получить выходные сигналы (5), что требует использовать ЛФ, которая составлена на основании таблица истинности (фиг. 4) по правилам [13, с. 31; 14, с. 18].The method and system make it possible to transmit input signals (4) over a communication channel and obtain output signals (5), which requires the use of an LF, which is compiled on the basis of a truth table (Fig. 4) according to the rules [13, p. 31; 14, p. 18].

ЛФ преобразователя состоит из компонент

Figure 00000008
, n=1,…, g1, которые требуется использовать для получения импульсов запуска генератора ШПС. Каждому входному блоку (байту) соответствует число, которое обозначено
Figure 00000009
. Требуется получить импульс (соответствующие значения ЛФ отмечены на фиг. 4 как "1") только на
Figure 00000010
выходе из всех имеющихся g1=256 выходов (значение и номер по порядку различаются на единицу), а на остальных выходах должно формироваться значение "0". Полученный сигнал позволяет далее с помощью генератора ШПС сформировать только
Figure 00000011
ШПС из всех возможных g1=256 вариантов. То есть, если на входе имеется байт, например, соответствующий десятичному числу 184, то ЛФ позволит сформировать импульс "1" лишь на
Figure 00000012
выходе, что позволяет получить требуемый 185-й ШПС из формуляра.LF transducer consists of components
Figure 00000008
, n=1,…, g1, which are required to be used to obtain the start pulses of the NPS generator. Each input block (byte) corresponds to a number, which is indicated
Figure 00000009
. It is required to obtain an impulse (the corresponding LF values are marked in Fig. 4 as "1") only on
Figure 00000010
output from all available g 1 =256 outputs (the value and order number differ by one), and the value "0" should be formed on the remaining outputs. The received signal allows further, using the NLS generator, to form only
Figure 00000011
NPS from all possible g 1 =256 options. That is, if there is a byte at the input, for example, corresponding to the decimal number 184, then the LF will allow you to generate a pulse "1" only for
Figure 00000012
output, which allows you to get the required 185th SPS from the form.

В таблице фиг. 4 введены обозначения: (Xi, j, i=1,…,8; j=1,2,…, 256) - аргументы из (4);

Figure 00000013
- компоненты ЛФ от этих аргументов, причем, значение ЛФ равно "1" только для
Figure 00000014
набора аргументов
Figure 00000015
, а для остальных вариантов сигнал равен "0". Для простоты указано лишь несколько числовых значений. В первой колонке - номера по порядку, в колонках со второй по десятую - десятичные и двоичные числовые значения бит, соответствующие символам системы ASCII. В остальных колонках - требуемые значения ЛФ.In the table of Fig. 4 the notation is introduced: (X i, j , i=1,…,8; j=1,2,…, 256) - arguments from (4);
Figure 00000013
- components of LF from these arguments, moreover, the value of LF is equal to "1" only for
Figure 00000014
set of arguments
Figure 00000015
, and for other options the signal is equal to "0". For simplicity, only a few numerical values are indicated. In the first column - numbers in order, in columns from the second to the tenth - decimal and binary numerical values of the bits corresponding to the characters of the ASCII system. In the remaining columns - the required values of LF.

Если сигнал есть на первом выходе устройства, реализующего ЛФ, то на всех других выходах функция и сигнал равны нулю, если сигнал на втором выходе, то на всех других выходах сигнал равен нулю и так далее (

Figure 00000016
лишь для n-го байта, n=1,…, g1). Применяя известные правила [13, с. 31; 14, с. 18], получим компоненты ЛФ. Например:If there is a signal at the first output of the device that implements the LF, then at all other outputs the function and signal are equal to zero, if the signal is at the second output, then at all other outputs the signal is equal to zero, and so on (
Figure 00000016
only for the n-th byte, n=1,…, g 1 ). Applying the known rules [13, p. 31; 14, p. 18], we obtain the LF components. For example:

Figure 00000017
Figure 00000017

где n=g1=256, j=1, 2, … - индекс нумерации байтов;where n=g 1 =256, j=1, 2, ... - byte numbering index;

символ (*) - операция инверсии.symbol (*) - inversion operation.

Если подставить двоичные значения чисел из колонок 3…10 фиг. 4 последовательно, например, для j=1,185,256 (то есть когда А и

Figure 00000018
) в формулы (6), то получим соответственно в первом случае
Figure 00000019
(другие компоненты равны нулю), во втором варианте
Figure 00000020
(прочие компоненты нулевые), для третьего набора отлична от нуля лишь
Figure 00000021
. Эти величины определяют ЛФ управления формирователями ШПС.If we substitute the binary values of the numbers from columns 3...10 of Fig. 4 consecutively, for example, for j=1,185,256 (that is, when A and
Figure 00000018
) into formulas (6), then we obtain, respectively, in the first case
Figure 00000019
(other components are equal to zero), in the second variant
Figure 00000020
(other components are zero), for the third set, only
Figure 00000021
. These values determine the LF of the control of the SHPS shapers.

В общем случае, как указано в способе, в любом блоке дискретных сообщений содержится g2 элементов (импульсов, бит). Для их передачи требуется g=g1 ШПС, рассмотренные ЛФ будут содержать такое же количество компонент.In the general case, as indicated in the method, any block of discrete messages contains g 2 elements (pulses, bits). For their transmission, g=g 1 NPS is required, the considered LFs will contain the same number of components.

2. Пример формуляра ШПС2. An example of an SPS form

Приведен пример формуляра. В качестве ШПС избраны ФМС в виде R - кодов и сигналов на их основе, например, Gx R, N (N=30; R=3; W=29; x=1,…, g; g=256).An example of a form is given. FMS in the form of R-codes and signals based on them, for example, G x R, N (N=30; R=3; W=29; x=1,…, g; g=256) was chosen as NPS.

Figure 00000022
Figure 00000022

Figure 00000023
Figure 00000023

Figure 00000024
Figure 00000024

Figure 00000025
Figure 00000025

Figure 00000026
Figure 00000026

Figure 00000027
Figure 00000027

Наибольшее значение АКФ любого сигнала определяется его энергией [6]. В тоже время модули пиковых значений ВКФ всегда меньше наибольшего значения АКФ. Это позволяет посредством операции согласованной фильтрации выбранного (внесенного в формуляр) множества любых различающихся по параметрам ШПС [6] осуществить их обнаружение и различение.The highest value of the ACF of any signal is determined by its energy [6]. At the same time, the modules of the peak values of the VKF are always less than the highest value of the ACF. This allows, through the operation of consistent filtering of the selected (included in the form) set of any NPS differing in parameters [6], to detect and distinguish them.

Применительно к ФМС, в частности, к R-кодам и сигналам на их основе, так как R<N, W<N, различные коды представленного формуляра составляют ансамбль с параметрами N, R, W и условия (2), (3) выполняются. Это позволяет путем анализа УБП АКФ и ВКФ различить друг от друга коды и сигналы на их основе и восстановить переданные по каналу связи дискретные сообщения. Целесообразно использовать ансамбли кодов и сигналов на их основе с максимально низкими значениями УБП АКФ и ВКФ [7, 8].With regard to the FMS, in particular, to R-codes and signals based on them, since R<N, W<N, various codes of the presented form form an ensemble with parameters N, R, W and conditions (2), (3) are satisfied . This allows, by analyzing the UBP of the ACF and the VKF, to distinguish codes and signals based on them from each other and to restore the discrete messages transmitted over the communication channel. It is expedient to use ensembles of codes and signals based on them with the lowest possible values of the ACF and CCF UBP [7, 8].

3. Описание способа и системы передачи дискретных сообщений3. Description of the method and system for transmitting discrete messages

3.1. Способ передачи дискретных сообщений. Представлены отличия прототипа и заявленного способа. На фиг. 1 (а) дан пример сигналов входных дискретных сообщений. На фиг. 1 (б) дан рисунок, относящийся к прототипу, в котором для каждого элемента входных дискретных сообщений на последующих временных интервалах формируется КБ, если элемент дискретного сообщения равен "1" или создается инвертированный КБ, когда на входе "0".3.1. A method for transmitting discrete messages. The differences between the prototype and the claimed method are presented. In FIG. 1 (a) gives an example of signals of input discrete messages. In FIG. 1 (b) shows a drawing related to the prototype, in which for each element of input discrete messages at subsequent time intervals, a KB is formed if the discrete message element is equal to "1" or an inverted KB is created when the input is "0".

На рисунках фиг. 1 представлен случай Т=Тб, когда импульсы дискретных сообщений имеют длительность Т и сгруппированы по одному. Здесь блок состоит из единственного элемента (импульса) входных сигналов, следовательно, длительность блока равна длительности этого импульса (фиг. 1 (a)), g1=2, g2=1. Числовые значения блоков равны А=0 или 1. На фиг. 1 (в) изображен вариант, относящийся к заявленной системе. Для конкретности элементами выбраны логические "1" и "0". Используются два разных ШПС S1, S2, занимающих часть интервала длительностью Т, на котором они вырабатываются. Сигналами могут быть в частности любые два ФМС в виде R - кодов и сигналов на их основе, представленные ранее в формуляре. Выбор ШПС происходит с учетом выполнения ограничения на УБП АКФ и ВКФ. В соответствии с описанием способа, если элемент дискретного сообщения равен "1" (фиг. 1 (а)), то ему взаимно однозначно поставлен в соответствие S1, а если на входе "0", то формируется S2. В результате имеется последовательность ШПС, каждый из которых расположен в пределах интервалов Т=Тб, следующих за элементами дискретных сообщений, которым были поставлены в соответствие эти ШПС. Эта последовательность после передачи по КС подвергается операции согласованной фильтрации сигналов S1 и S2. На фиг. 1 (г) очерчены главные пики автокорреляционных функций (структура боковых пиков не изображена), полученные при проведении операций согласованной фильтрации S1 применительно к S1 и согласованной фильтрации S2 по отношению к S2. Значения главных пиков обозначены соответственно Um1 и Um2. Вместе с тем при проведении операций согласованной фильтрации S1 применительно к S2 и согласованной фильтрации S2 по отношению к S1 формируются ВКФ, значения пиков которых меньше Um1 и Um1.In the drawings of FIG. 1 shows the case T=T b when the pulses of discrete messages have a duration T and are grouped one by one. Here, the block consists of a single element (pulse) of the input signals, therefore, the duration of the block is equal to the duration of this pulse (Fig. 1 (a)), g 1 =2, g 2 =1. The numerical values of the blocks are A=0 or 1. In FIG. 1(c) depicts a variant related to the claimed system. For concreteness, logical "1" and "0" are chosen as elements. Two different NPSs S 1 , S 2 are used, occupying a part of the interval of duration T on which they are generated. Signals can be, in particular, any two FMS in the form of R-codes and signals based on them, presented earlier in the form. The choice of NPS takes place taking into account the fulfillment of the restrictions on the UBP of the ACF and VKF. In accordance with the description of the method, if the discrete message element is equal to "1" (Fig. 1 (a)), then it is one-to-one associated with S 1 , and if the input is "0", then S 2 is formed. As a result, there is a sequence of NPS, each of which is located within the intervals T=T b following the elements of discrete messages, which were assigned to these NPS. This sequence after the transmission of the COP is subjected to the operation of the matched filtering of the signals S 1 and S 2 . In FIG. 1(d) outlines the main peaks of the autocorrelation functions (the structure of the side peaks is not shown), obtained by performing operations of matched filtering S 1 with respect to S 1 and matched filtering S 2 with respect to S 2 . The values of the main peaks are designated U m1 and U m2 respectively. At the same time, when carrying out operations of matched filtering S 1 with respect to S 2 and matched filtering S 2 with respect to S 1 , CCFs are formed, the peak values of which are less than U m1 and U m1 .

Операции сравнения с пороговым значением и проверка превышения этих значений иллюстрируются с использованием диаграмм на фиг. 1 (г). Там условно изображено соответствие уровней параметров R, W, Uп. Пороговые значения выбраны в соответствии с заявленным способом (max(R, W)≤Uп≤min(Um1,Um2)).The operations of comparing with a threshold value and checking if these values are exceeded are illustrated using the diagrams in FIG. 1 (d). It conditionally shows the correspondence of the levels of the parameters R, W, U p . Threshold values are selected in accordance with the claimed method (max(R, W)≤U p ≤min(U m1 ,U m2 )).

Сигналы, полученные после операции согласованной фильтрации S1 или S2 по отношению к S1 или S2, сравниваются с пороговыми значениями. Фиксируется отсутствие либо наличие превышения значений этих сигналов уровня пороговый значений, в случае превышения формируется сигнал

Figure 00000028
,
Figure 00000029
распознавания соответственно S1 или S2. По сигналам распознавания запускается формирователь элементов "1" или "0" и генерируются выходное дискретное сообщение, идентичное входному (фиг. 1 (а)).The signals received after the matched filtering operation S 1 or S 2 with respect to S 1 or S 2 are compared with threshold values. The absence or presence of the values of these level signals exceeding the threshold values is recorded, in case of exceeding, a signal is generated
Figure 00000028
,
Figure 00000029
recognition respectively S 1 or S 2 . According to the recognition signals, the shaper of the elements "1" or "0" is launched and an output discrete message is generated that is identical to the input one (Fig. 1 (a)).

На фиг. 2 даны рисунки, иллюстрирующие заявленный способ в общем случае. Сгруппированные по g2 элементы входного дискретного сообщения, составляют блоки длительностью Тб=g2⋅T, g2=1, 2, …, 8, …, они представлены на фиг. 2 (а). Указаны значения "0" или "1" каждого элемента, начиная с младших разрядов, так что байт соответствует числу А. В пределах последующего интервала длительностью Тб формируется сигнал SA+1, порядковый номер которого определяет вид кода или сигнала на его основе из формуляра ШПС. Например, если не учитывать многоточие, то для последовательности, представленной на фиг. 2 (а) и записанной в общепринятом виде со старших разрядов имеем 010011102, А=78, требуется использовать код из формуляра под номером 79.In FIG. Figure 2 shows drawings illustrating the claimed method in the general case. The elements of the input discrete message grouped by g 2 constitute blocks of duration T b =g 2 ⋅T, g 2 =1, 2, ..., 8, ..., they are shown in Fig. 2(a). The values \u200b\u200bof each element are indicated, starting with the least significant digits, so that the byte corresponds to the number A. Within the next interval of duration T b , a signal S A+1 is formed, the serial number of which determines the type of code or signal based on it from SPS form. For example, if the ellipsis is ignored, then for the sequence shown in FIG. 2 (a) and written in the generally accepted form from the highest digits, we have 01001110 2 , A=78, it is required to use the code from the form under the number 79.

Способ и система могут использоваться также в случае, кода на вход подаются дискретные сообщения с избыточным кодированием или предварительно зашифрованные дискретные сообщения, например, путем блочного симметричного или асимметричного шифрования, либо зашифрованные любым другим способом. Тогда считается, что группирование элементов дискретных сообщений в блоки уже проведено и g2 выбирается равным количеству элементов во входных блоках, следовательно, g1=2a, где a=g2.The method and system can also be used in the case when the input code is over-encoded discrete messages or pre-encrypted discrete messages, for example, by block symmetric or asymmetric encryption, or encrypted in any other way. Then it is considered that the grouping of elements of discrete messages into blocks has already been carried out and g 2 is chosen equal to the number of elements in the input blocks, therefore, g 1 =2 a , where a=g 2 .

Далее осуществляются операции, изложенные при описании частного случая реализации заявленного способа, когда g1=2, g2=1: передача по каналу связи, сравнение сигналов, полученных после согласованной фильтрации, с пороговыми значениями, проверка превышения этих пороговых значений, формирование сигнала распознавания, по которому в соответствии с взаимной однозначностью блоков и ШПС, формируется идентичный входному блок дискретных сообщений, направляемый на выход получателю.Next, the operations described in the description of a particular case of the implementation of the claimed method, when g 1 =2, g 2 =1, are carried out: transmission over a communication channel, comparing the signals received after matched filtering with threshold values, checking if these threshold values are exceeded, generating a recognition signal , according to which, in accordance with the mutual uniqueness of blocks and NPS, an identical input block of discrete messages is formed, directed to the output to the recipient.

3.2. Система передачи дискретных сообщений. Эта система представлена на фиг. 3 и содержит преобразователь входных дискретных сообщений 1, генератор шумоподобных сигналов 2, канал связи 3, согласованный фильтр 4, решающее устройство 5, формирователь выходных дискретных сообщений 6, при этом вход преобразователя входных дискретных сообщений 1 соединен с входом всей системы, группа g выходов указанного преобразователя соединена с группой g входов генератора шумоподобных сигналов 2, выход этого генератора соединен с входом канала связи 3, выход канала связи 3 подключен к входу согласованного фильтра 4, g выходов которого соединены с g входами решающего устройства 5, имеющего g выходов, которые соединены с таким же количеством входов формирователя выходных дискретных сообщений 6, выход которого подключен к выходу системы, вместе с тем генератор шумоподобных сигналов 2 представляет собой функциональную группу из g=g1 формирователей кодов ансамбля различных шумоподобных сигналов или сигналов на их основе, эти сигналы удовлетворяют соотношениям (2), ограничениям (3) и у них уровень боковых пиков автокорреляционной функции не более положительного числа R<um - наибольшее значение модуля автокорреляционных функций этих шумоподобных сигналов, уровень боковых пиков взаимной корреляционной функции каждого шумоподобного сигнала со всеми другими (g-1) генерируемыми шумоподобными сигналами тоже не превосходит положительное число W<um, g входов формирователей кодов ансамбля шумоподобных сигналов или сигналов на их основе являются входами этой функциональной группы, выходы формирователей кодов ансамбля различных шумоподобных сигналов или сигналов на их основе соединены параллельно и составляют выход функциональной группы, согласованный фильтр 4 представляет собой функциональную группу из g согласованных фильтров, входы которых соединены параллельно, импульсные отклики каждого из согласованных фильтров оптимальны одному из различных сигналов генератора шумоподобных сигналов 2, входы и выходы согласованных фильтров являются входами и выходами этой функциональной группы, решающее устройство 5 для анализа выходных сигналов каждого согласованного фильтра представляет собой функциональную группу из g1 решающих устройств, входы и выходы которых являются входами и выходами этой функциональной группы; преобразователь входных дискретных сообщений 1 содержит логическое устройство преобразователя 7 и сопрягающее устройство преобразователя 8, вход логического устройства преобразователя 7 соединен с выходом сопрягающего устройство преобразователя 8, g выходов логического устройства преобразователя 7 подключены к выходам преобразователя входных дискретных сообщений 1, вход сопрягающего устройства преобразователя 8 подключен к входу преобразователя входных дискретных сообщений 1; формирователь выходных дискретных сообщений 6 содержит восстановитель элементов дискретных сообщений 9 и сопрягающее устройство формирователя 10, g входов восстановителя элементов дискретных сообщений 9 соединены с входами формирователя выходных дискретных сообщений 6, выход восстановителя элементов дискретных сообщений 9 подключен к входу сопрягающее устройство формирователя 10, выход которого соединен с выходом формирователя выходных дискретных сообщений 6.3.2. Discrete messaging system. This system is shown in Fig. 3 and contains a converter of input discrete messages 1, a generator of noise-like signals 2, a communication channel 3, a matched filter 4, a solver 5, a generator of output discrete messages 6, while the input of the converter of input discrete messages 1 is connected to the input of the entire system, a group g of outputs of the specified converter is connected to a group g of inputs of the noise-like signal generator 2, the output of this generator is connected to the input of the communication channel 3, the output of the communication channel 3 is connected to the input of the matched filter 4, the g outputs of which are connected to the g inputs of the decision device 5, which has g outputs that are connected to the same number of inputs of the generator of output discrete messages 6, the output of which is connected to the output of the system, at the same time, the generator of noise-like signals 2 is a functional group of g=g 1 generators of codes of an ensemble of various noise-like signals or signals based on them, these signals satisfy the relations ( 2), restrictions (3) and their level of side peaks of the autocorrelation function is not more than a positive number R<um - the largest value of the modulus of autocorrelation functions of these noise-like signals, the level of side peaks of the cross-correlation function of each noise-like signal with all other (g-1) generated noise-like signals also does not exceed a positive number W<u m , g inputs of the code generators of the ensemble of noise-like signals or signals based on them are the inputs of this functional group, the outputs of the generators of codes of the ensemble of various noise-like signals or signals based on them are connected in parallel and constitute the output of the functional group, the matched filter 4 is a functional group of g matched filters, the inputs of which are connected in parallel, the impulse responses of each of the matched filters are optimal for one of the different signals of the noise-like signal generator 2, the inputs and outputs of the matched filters are the inputs and outputs of this functional group, the solver 5 for analysis of the output signals of each matched filter is a functional group of g 1 decision devices, the inputs and outputs of which are the inputs and outputs of this functional group; converter of input discrete messages 1 contains a logic device of the converter 7 and an interface device of the converter 8, the input of the logic device of the converter 7 is connected to the output of the interface device of the converter 8, g outputs of the logic device of the converter 7 are connected to the outputs of the converter of the input discrete messages 1, the input of the interface device of the converter 8 is connected to the input of the converter of input discrete messages 1; the generator of output discrete messages 6 contains a restorer of elements of discrete messages 9 and a coupling device of the shaper 10, g inputs of the restorer of elements of discrete messages 9 are connected to the inputs of the generator of output discrete messages 6, the output of the restorer of elements of discrete messages 9 is connected to the input of the converter of the elements of discrete messages 10, the output of which is connected with the output of the shaper of output discrete messages 6.

4. Состав и работа отдельных устройств системы4. Composition and operation of individual devices of the system

Устройства 1, 2, 7, 8 из схемы на фиг. 3 составляют передающую часть, а устройства 4, 5, 9, 10 причислены к восстанавливающей части, в результате обе части соединены посредством КС 3 в систему передачи дискретных сообщений.Devices 1, 2, 7, 8 from the diagram in Fig. 3 constitute the transmitting part, and the devices 4, 5, 9, 10 are included in the restoring part, as a result, both parts are connected by means of the COP 3 into a system for transmitting discrete messages.

4.1. Преобразователь входных дискретных сообщений. Пусть первоначально осуществлен выбор системы кодирования и известны ее элементы и их количество g1. Преобразователь входных дискретных сообщений (ПВДС) 1 предназначен для выполнения операций, указанных в заявленном способе передачи дискретных сообщений, а именно: группирование последовательно следующих элементов входных дискретных сообщения в блоки по g2 элементов (импульсов, бит), где g2=log2g1 (округление в большую сторону до ближайшего целого числа); формирование импульсов запуска для генератора ШПС 2, а также для согласования ЛУ преобразователя 7 с линией передачи, по которой на вход системы передачи дискретных сообщений поступают элементы этих сообщений (например, согласование сопротивлений и формы представления дискретных сообщений).4.1. Converter of input discrete messages. Let the coding system be chosen initially and its elements and their number g 1 be known. Converter input discrete messages (PDMS) 1 is designed to perform the operations specified in the claimed method of transmitting discrete messages, namely: grouping consecutive elements of the input discrete messages into blocks of g 2 elements (pulses, bits), where g 2 =log 2 g 1 (rounding up to the nearest whole number); the formation of trigger pulses for the generator SPS 2, as well as for matching the LU of the converter 7 with the transmission line, through which the elements of these messages arrive at the input of the discrete message transmission system (for example, resistance matching and discrete message presentation forms).

ПВДС 1 состоит из логического устройства преобразователя 7 и сопрягающего устройства преобразователя 8. ЛУ преобразователя 7 реализует ЛФ управления формирователями ШПС согласно соотношению (6).PVDS 1 consists of a logical device of the converter 7 and an interface device of the converter 8. The LU of the converter 7 implements the LF of controlling the shapers of the SHPS according to relation (6).

Сопрягающее устройство преобразователя 8 предназначено для выполнения нескольких функций. Прежде всего, это управление группированием последовательно следующих элементов дискретного сообщения в блоки по g2 элементов. Для этого, в частности, может быть применен тактовый генератор импульсов, следующих с периодом длительностью Тб. Он может быть выполнен на элементах аналоговой или дискретной схемотехники [13-15], входить в состав сопрягающего устройства преобразователя 8. Импульсы дискретных сообщений через сопрягающее устройство преобразователя 8 поступают во входной регистр ЛУ преобразователя 7, заполняют все его g2 ячеек. По импульсам тактового генератора, фиксирующего окончание интервала времени заполнения всех ячеек входного регистра, задаются размеры блоков. Также в логическом устройстве преобразователя 7 (в соответствии с ЛФ преобразователя типа (6)) происходит выполнение операций преобразования сигналов входного блока (байта) из регистра в импульс запуска генератора ШПС 2. По импульсам тактового генератора регулируются начало и окончание блоков, количество элементов в любом блоке, а также дальнейшие действия по трансформации блоков.The interface device of the converter 8 is designed to perform several functions. First of all, this is the control of grouping successively the following elements of a discrete message into blocks of g 2 elements. For this, in particular, a clock generator of pulses can be used, following with a period of duration T b . It can be performed on the elements of analog or discrete circuitry [13-15], be part of the interface device of the converter 8. The pulses of discrete messages through the interface device of the converter 8 enter the input register LU of the converter 7, fill all its g 2 cells. According to the pulses of the clock generator, which fixes the end of the time interval for filling all the cells of the input register, the sizes of the blocks are set. Also, in the logical device of the converter 7 (in accordance with the LF of the converter of type (6)) the operations of converting the signals of the input block (byte) from the register into the start pulse of the generator SHPS 2 are performed. The start and end of the blocks, the number of elements in any block, as well as further steps for transforming blocks.

Сопрягающее устройство преобразователя 8 предназначено также для согласования ЛУ преобразователя 7 с линией связи, по которой на вход системы от источника подаются входные сигналы дискретных сообщений, или для согласования формы представления входных сообщений, либо для применения известных правил, которые требуется реализовать для работоспособности ЛУ преобразователя 7. Согласование формы сообщений может заключаться, например, в преобразовании последовательной передачи блоков в виде байтов в параллельное следование байтов или в использовании некоторых протоколов, стандартов передачи/приема данных. Применяются элементы аналоговой и дискретной схемотехники. Согласование сопротивлений с помощью сопрягающего устройства преобразователя 8 позволяет энергетически эффективно и без искажений передать на ПВДС 1 сигналы входных сообщений. В несогласованных линиях связи возможны искажения данных [15, с. 29-32]. Они могут быть снижены путем применения устройства согласования [15, с. 32-40] или стандартов ввода/вывода данных [15, с. 43-53], что также относится к функции сопрягающего устройства. Сопрягающее устройство преобразователя 8 может быть выполнено на пассивных или активных элементах [14, 15] (транзисторах, микросхемах), в виде универсальной последовательной шины USB. Все варианты обеспечивают одинаковый технический результат.The interface device of the converter 8 is also designed to match the LU of the converter 7 with the communication line, through which input signals of discrete messages are supplied to the system input from the source, or to agree on the form of presentation of the input messages, or to apply known rules that need to be implemented for the operability of the LU of the converter 7 Message form negotiation may consist, for example, in the conversion of serial transmission of blocks in the form of bytes into parallel byte sequence or in the use of some protocols, data transmission/reception standards. Elements of analog and discrete circuitry are used. Matching the resistance with the help of the interface device of the Converter 8 allows energy efficient and without distortion to transfer to the PVDS 1 the signals of the input messages. In uncoordinated communication lines, data distortions are possible [15, p. 29-32]. They can be reduced by using a matching device [15, p. 32-40] or data input/output standards [15, p. 43-53], which also refers to the function of the interface device. The interface device of the converter 8 can be made on passive or active elements [14, 15] (transistors, microcircuits), in the form of a USB universal serial bus. All options provide the same technical result.

ЛУ преобразователя 7 реализует ЛФ типа (6). Назначение преобразователя состоит в том, что комбинация входных сигналов (элементов блоков, битов входного байта) преобразуется в другую совокупность сигналов, требуемую для проведения операций формирования ШПС.LU converter 7 implements LF type (6). The purpose of the converter is that the combination of input signals (elements of blocks, bits of the input byte) is converted into another set of signals required to carry out the operations of forming the NPS.

Для конкретизации изложения, также как в формулах (6) рассмотренного примера, выбрано g1=256 (g2=8). Компоненты ЛФ являются произведением аргументов, которые входят в него с инверсией либо без нее. На входе ЛУ преобразователя 7 имеется регистр из g1 ячеек, подключенных к ветвям, которые состоят из перемножителей, формирующих произведение g2 сигналов из ячеек регистр, входящих в него с инверсией либо без нее (в зависимости от вида ЛФ типа (6)). Подключение инверторов к перемножителям выполняется при изготовлении и неизменно, сигналы управления не требуются. Инвертор может быть построен на элементах "НЕ". В результате каждая ветвь схем позволяет получить одну из компонент ЛФ

Figure 00000030
(6). Результаты перемножения подаются на g1 выходов ЛУ преобразователя 7 и обеспечивают достижение результата воздействия ЛФ на входные сигналы.To specify the presentation, as well as in the formulas (6) of the considered example, selected g 1 =256 (g 2 =8). The LF components are the product of the arguments that enter it with or without inversion. At the input of the LU of the converter 7 there is a register of g 1 cells connected to the branches, which consist of multipliers that form the product of g 2 signals from the cells of the register included in it with or without inversion (depending on the type of LF type (6)). The connection of the inverters to the multipliers is done at the factory and is permanent, no control signals are required. The inverter can be built on "NOT" elements. As a result, each branch of the circuits makes it possible to obtain one of the LF components
Figure 00000030
(6). The multiplication results are fed to g 1 outputs of the LU converter 7 and ensure the achievement of the result of the impact of the LF on the input signals.

ЛУ преобразователя 7 может быть построен, например, на логических элементах "И", "ИЛИ", "НЕ" [13, 14], а также может быть выполнен в виде программируемой логической матрицы (ПЛИС) [14, 15 с. 494, 534] или на ее разновидности, либо на новом типе ПЛИС, который может быть создан в будущем. Все варианты обеспечивают один и тот же технический результат.LU converter 7 can be built, for example, on the logic elements "AND", "OR", "NOT" [13, 14], and can also be made in the form of a programmable logic array (FPGA) [14, 15 p. 494, 534] or its variety, or a new type of FPGA that may be created in the future. All variants provide the same technical result.

Работа ПВДС 1 на примере случая, когда g2=8 и блоки являются байтами. Входные элементы дискретных сообщений в виде байтов поступают на вход сопрягающего устройства преобразователя 8, обеспечивающего эффективную передачу сигналов на ЛУ преобразователя 7, которое преобразует байты в соответствии с ЛФ преобразователя. Это позволяет получить на одном из g1 выходов (фиг. 3) сигнал запуска, который передается далее на генератор ШПС 2. В дальнейшем по этому сигналу формируется один из ШПС формуляра, номер которого взаимно-однозначно соответствует строкам 3-10 таблицы фиг. 4 (даны числовые значения байтов в двоичном виде): j=A+1- номер по порядку, А - десятичное значение числа, соответствующего строке в таблице фиг. 4, х=А+1 - индекс нумерации кода ансамбля в формуляре. В результате числовое значение А, которому соответствует текущий байт, позволяет генерировать требуемый ШПС SA+1 согласно способу передачи дискретных сообщений.The work of PVDS 1 on the example of the case when g 2 =8 and blocks are bytes. The input elements of discrete messages in the form of bytes are fed to the input of the interface device of the converter 8, which ensures efficient signal transmission to the LU of the converter 7, which converts the bytes in accordance with the LF of the converter. This makes it possible to obtain a trigger signal on one of the g 1 outputs (Fig. 3), which is further transmitted to the PSS generator 2. Later, one of the PSS of the form is formed from this signal, the number of which one-to-one corresponds to rows 3-10 of the table of FIG. 4 (the numerical values of the bytes are given in binary form): j=A+1 is the sequence number, A is the decimal value of the number corresponding to the row in the table of FIG. 4, x=A+1 - numbering index of the ensemble code in the form. As a result, the numerical value A, which corresponds to the current byte, allows you to generate the required NPN S A+1 according to the method of transmitting discrete messages.

4.2. Генератор ШПС. В соответствии со способом передачи дискретных сообщений это устройство 2 (фиг. 3) предназначено для формирования ШПС. В целях конкретизации выбран ФМС в виде R - кодов. Коды ансамбля и сигналы на их основе удовлетворяют требованиям (1) - (3) и соответствуют порядковым номерам х=А+1 формуляра, где А - числовые значения, которым соответствуют байты входных дискретных сообщений.4.2. ShPS generator. In accordance with the method of transmitting discrete messages, this device 2 (Fig. 3) is designed to form the NPS. For the purposes of concretization, FMS was chosen in the form of R-codes. The codes of the ensemble and the signals based on them satisfy the requirements (1) - (3) and correspond to the serial numbers x=A+1 of the form, where A are the numerical values that correspond to the bytes of the input discrete messages.

Генератор ШПС 2 представляет собой функциональную группу, состоящую из g формирователей кодов ансамбля, которые могут быть построены на микросхемах [6, рис. 3.11, с. 47 пример для КБ] или в виде устройств на поверхностных акустических волнах (ПАВ) [6, с. 357]. Последовательность чередования символов в кодах определяет геометрическое расположение электродов преобразователей ПАВ в указанных устройствах.The NPS generator 2 is a functional group consisting of g generators of ensemble codes that can be built on microcircuits [6, fig. 3.11, p. 47 example for KB] or in the form of devices on surface acoustic waves (SAW) [6, p. 357]. The sequence of symbols in the codes determines the geometric arrangement of the SAW transducer electrodes in these devices.

Для формирователей кодов ансамбля у генератора ШПС 2 имеются g=g1 индивидуальных входов (фиг. 3). Формируется один из всевозможных кодов ансамбля. Все выходы формирователей подключены к g-входовому сумматору, выход которого является единственным выходом генератора ШПС 2.For the ensemble code generators, the NPS generator 2 has g=g 1 individual inputs (FIG. 3). One of the various codes of the ensemble is formed. All outputs of the shapers are connected to the g-input adder, the output of which is the only output of the NPS 2 generator.

В рабочем режиме на одном из индивидуальных входов формирователей генератора ШПС 2 имеется импульс запуска от преобразователя входных дискретных сообщений 1, а на всех других входах такой импульс отсутствует. Поэтому один из формирователей откликается соответствующим кодом (1) - (3), появляющимся на выходе сумматора и всего генератора ШПС 2. В итоге каждому байту ставится во взаимно-однозначное соответствие требуемый код ансамбля или сигнал на основе этого кода, представленного в формуляре. Коды передаются по КС 3 для дальнейшего преобразования и проведения операции восстановления данных.In the operating mode, at one of the individual inputs of the shapers of the SPS generator 2, there is a trigger pulse from the converter of input discrete messages 1, and there is no such pulse at all other inputs. Therefore, one of the shapers responds with the corresponding code (1) - (3), appearing at the output of the adder and the entire NPS generator 2. As a result, each byte is put into a one-to-one correspondence with the required ensemble code or signal based on this code presented in the form. Codes are transmitted via CS 3 for further conversion and data recovery operation.

Возможно формирование кодов ансамбля в виде, пригодном для передачи последовательности широкополосных сигналов по каналу связи непосредственно либо в качестве модулирующих сигналов несущих колебаний, тогда генератором ШПС 2 реализуется дополнительная функция модуляции. Устройства на ПАВ позволяют сразу получить сигналы на основе выбранных кодов ансамбля для передачи по КС 3 на несущей частоте в достаточно широком диапазоне частот.It is possible to generate ensemble codes in a form suitable for transmitting a sequence of broadband signals over a communication channel directly or as modulating signals of carrier oscillations, then the SPS generator 2 implements an additional modulation function. SAW devices allow you to immediately receive signals based on the selected ensemble codes for transmission over COP 3 at a carrier frequency in a fairly wide frequency range.

Генератор ШПС 2 может быть выполнен в виде запоминающего устройства, в которое записаны и из которого могут быть извлечены все требуемые сигналы. Эти сигналы являются выходными для указанного генератора. Генератор ШПС 2 может быть выполнен в виде ПЛИС [14, 15, с. 494, 534] или ее разновидности или нового варианта ПЛИС, который может быть создан в будущем. Тогда выходной сигнал определяется соответствующей логической функцией, задающей сигналы управления работой ПЛИС.The SPS generator 2 can be made in the form of a storage device in which all the required signals are recorded and from which can be retrieved. These signals are the output for the specified generator. The NPS generator 2 can be made in the form of an FPGA [14, 15, p. 494, 534] or its variety or a new version of the FPGA, which may be created in the future. Then the output signal is determined by the corresponding logical function that sets the control signals for the operation of the FPGA.

4.3. Канал связи. Для осуществления передачи ШПС (R-кодов ансамбля или сигналов на их основе) в восстанавливающую часть заявляемого устройства используется КС 3. Согласно [16, с. 189] канал связи (аналогичный термин - линия связи) представляет собой совокупность технических средств и физическую среду, обеспечивающих распространение сигналов сообщений. Технические средства могут включать модулятор (например, смеситель с усилителем), передатчик (например, усилители и антенны), приемник (например, преобразователь частоты с усилителем), демодулятор. Физические среды: твердая, жидкая, газообразная, вакуум. Различают каналы в виде линии электрической связи (проводной и радиосвязи), звуковой (акустической) и световой (оптической) связи.4.3. Link. To carry out the transmission of NPS (R-codes of the ensemble or signals based on them) to the restoring part of the proposed device, CS 3 is used. According to [16, p. 189] a communication channel (an analogous term is a communication line) is a set of technical means and a physical environment that ensures the propagation of message signals. The technical means may include a modulator (eg, a mixer with an amplifier), a transmitter (eg, amplifiers and antennas), a receiver (eg, a frequency converter with an amplifier), a demodulator. Physical media: solid, liquid, gaseous, vacuum. Channels are distinguished in the form of an electrical communication line (wired and radio communication), sound (acoustic) and light (optical) communication.

Дискретные сообщения могут передаваться при использовании электромагнитных волн, распространяющихся через провода, кабели, волноводы, световоды, а также в воздушном и безвоздушном пространстве. В частности посредством витой пары, волоконно-оптического кабеля (ВОК), коаксиального кабеля, радиоканала наземной либо спутниковой связи [17].Discrete messages can be transmitted using electromagnetic waves propagating through wires, cables, waveguides, light guides, as well as in air and airless space. In particular, through a twisted pair, fiber optic cable (FOC), coaxial cable, radio channel of terrestrial or satellite communications [17].

Примером твердой физической среды являются звукопроводы поверхностных и объемных акустических волн из, например, пьезокварца и ниобата лития. Длина звуко-проводов невелика, но они практически нечувствительны к внешним воздействиям, исключая прямое физическое разрушение. Устройства на объемных и поверхностных акустический волнах для звуковых (акустических) КС 3 представлены в [18].An example of a solid physical medium is sound conductors of surface and bulk acoustic waves made of, for example, piezoquartz and lithium niobate. The length of sound wires is small, but they are practically insensitive to external influences, excluding direct physical destruction. Devices based on bulk and surface acoustic waves for sound (acoustic) CS 3 are presented in [18].

Звуковые (акустические) линии связи в жидкой среде рассмотрены в [19], где указаны особенности звукоподводной связи. КС 3 как линии световой оптической связи представлены в [20].Sound (acoustic) communication lines in a liquid medium are considered in [19], where the features of acoustic underwater communication are indicated. CS 3 as light optical communication lines are presented in [20].

Вспомогательное оборудование (преобразователи, усилители, антенны) здесь не рассмотрены. Все варианты КС 3 обеспечивают один и тот же технический результат.Auxiliary equipment (converters, amplifiers, antennas) are not considered here. All variants of COP 3 provide the same technical result.

4.4. Согласованный фильтр. Для обнаружения и различения ШПС, принятых по КС 3 на фоне шумов, используется СФ 4 (фиг. 3), который представляет собой функциональную группу, состоящую из g оптимальных согласованных фильтров [6, с. 26] для каждого кода или сигнала, формируемого генератором ШПС 2 и внесенного в формуляр. Возможный вариант схемы СФ 4 может состоять из ветвей с параллельно соединенными входами. Любая ветвь включает СФ для одного из кодов ансамбля (х=1,…, g, например g=256) из формуляра. СФ в ветвях нумеруются так же, как сами коды. Функциональная группа имеет один вход и g выходов.4.4. matched filter. To detect and distinguish between NPSs received by CS 3 against the background of noise, SF 4 is used (Fig. 3), which is a functional group consisting of g optimal matched filters [6, p. 26] for each code or signal generated by the NPS 2 generator and entered into the form. A possible variant of the circuit SF 4 may consist of branches with inputs connected in parallel. Any branch includes SF for one of the ensemble codes (х=1,…, g, for example g=256) from the form. The SFs in the branches are numbered in the same way as the codes themselves. A functional group has one input and g outputs.

Фильтры могут быть реализованы на микросхемах [6, с. 48, рис. 3.13, с. 366, рис. 22.5] либо на ПАВ-устройствах [6, с. 357, рис. 21], [16, 18]. Структура встречно-штыревых преобразователей ПАВ СФ связана с чередованием "±1" в кодах (1)-(3).Filters can be implemented on microcircuits [6, p. 48, fig. 3.13, p. 366, fig. 22.5] or on SAW devices [6, p. 357, fig. 21], [16, 18]. The structure of the interdigital SAW SF converters is associated with the alternation "±1" in codes (1)-(3).

Вход функциональной группы фильтров соединен с КС 3 (фиг. 3), а его выходы связаны с g входами решающего устройства 5. В рабочем режиме на все параллельные ветви подается входной сигнал, поступивший с КС 3. На выходе СФ соответствующей ветви будет формироваться сигнал АКФ того кода, который был использован для передачи соответствующего байта. АКФ представляет собой две области боковых пиков, между которыми имеется главный пик с высоким уровнем сигнала. На всех выходах прочих СФ имеется сигнал ВКФ, который может иметь несколько пиков, но наибольший из них всегда ниже главного пика АКФ. Необходимо использовать ансамбли кодов с низким уровнем пиков ВКФ, что повышает качество различения одного кода от другого, то есть разных символов системы кодирования. Сигналы с выхода блока далее анализируются в решающем устройстве 5.The input of the functional group of filters is connected to the CS 3 (Fig. 3), and its outputs are connected to the g inputs of the decision device 5. In the operating mode, the input signal received from the CS 3 is applied to all parallel branches. At the output of the SF of the corresponding branch, an ACF signal will be generated the code that was used to transmit the corresponding byte. ACF consists of two areas of side peaks, between which there is a main peak with a high signal level. All other SF outputs have a VKF signal, which can have several peaks, but the largest of them is always below the main peak of the ACF. It is necessary to use ensembles of codes with a low level of VCF peaks, which improves the quality of distinguishing one code from another, that is, different symbols of the coding system. The signals from the output of the block are further analyzed in the solver 5.

4.5. Решающее устройство. Выходные сигналы блока фильтров сравниваются с пороговым уровнем в решающем устройстве 5, имеющем g входов и столько же выходов. Решающее устройство 5 для анализа выходных сигналов каждого согласованного фильтра представляет собой функциональную группу, состоящую из g решающих устройств. Входы и выходы решающего устройства 5 подключены к входам и выходам функциональной группы. Сигнал каждого фильтра функциональной группы СФ 4 поступает на вход соответствующей ветви решающего устройства 5. Далее вырабатывается сигнал в случае, когда сигнал на входе ветви решающего устройства 5 превосходит установленное пороговое значение Uп, что означает поступление на вход блока СФ 4 кода с определенным номером по формуляру, согласованного с СФ данной ветви. Эти сигналы распознавания кодов обозначены

Figure 00000031
, в случае g=g1=256. Для каждого байта дискретных сообщений один из сигналов распознавания равен, например, "1", а все другие равны "0".4.5. Solver. The output signals of the filter bank are compared with the threshold level in the solver 5, which has g inputs and the same number of outputs. The decision device 5 for analyzing the output signals of each matched filter is a functional group consisting of g decision devices. The inputs and outputs of the decision device 5 are connected to the inputs and outputs of the functional group. The signal of each filter of the functional group SF 4 is fed to the input of the corresponding branch of the solver 5. Next, a signal is generated in the case when the signal at the input of the branch of the solver 5 exceeds the set threshold value U p , which means that the input of the block SF 4 code with a certain number according to form, agreed with the SF of this branch. These code recognition signals are labeled
Figure 00000031
, in case g=g 1 =256. For each byte of discrete messages, one of the recognition signals is equal to, for example, "1", and all others are equal to "0".

В качестве порогового устройства сравнения может быть использована схема дифференциального каскада или цифровой компаратор [14]. Порог должен быть установлен выше уровня R боковых пиков АКФ и наибольшего значения W всех ВКФ кодов, но ниже уровня главного пика АКФ всех кодов ансамбля. Тем самым обеспечена реакция лишь на пики АКФ, без отклика на сигналы ВКФ. В результате в рабочем режиме различаются коды формуляра и далее полученные сигналы передаются на формирователь выходных дискретных сообщений (ФВДС) 6.A differential stage circuit or a digital comparator can be used as a threshold comparison device [14]. The threshold should be set above the level R of the side peaks of the ACF and the highest value W of all VCF codes, but below the level of the main peak of the ACF of all codes in the ensemble. Thus, a response is provided only to the peaks of the ACF, without a response to the signals of the VKF. As a result, in the operating mode, the form codes are distinguished and then the received signals are transmitted to the shaper of output discrete messages (FVDS) 6.

Работа решающего устройства 5 состоит в том, что когда на один из его входов поступает сигнал из СФ 4, срабатывает пороговое устройство и формируется один из сигналов обнаружения и распознавания

Figure 00000032
конкретного кода ШПС и соответственно байта (благодаря их взаимной однозначности). Сигнал распознавания подается на соответствующий выход и передается далее (фиг. 3) для восстановления байта (в общем случае блока) выходного дискретного сообщения.The operation of the decision device 5 is that when one of its inputs receives a signal from the SF 4, the threshold device is triggered and one of the detection and recognition signals is formed
Figure 00000032
a specific NPS code and, accordingly, a byte (due to their mutual unambiguity). The recognition signal is applied to the corresponding output and transmitted further (Fig. 3) to restore a byte (generally a block) of the output discrete message.

4.6. Формирователь выходных дискретных сообщений. Назначение этого устройства 6 состоит в формировании выходных дискретных сообщений заявленной системы на основании взаимно-однозначного соответствия блоков (в частном случае байтов) и ШПС (в данном, частном случае кодов ансамбля и сигналов на их основе). Пусть блоки соответствуют байтам. С выхода решающего устройства 5 на ФВДС 6 поступают сигналы распознавания кодов

Figure 00000033
, в результате формируются восстановленные байты
Figure 00000034
, j=1, 2,состоящие из элементов в виде бит
Figure 00000035
любого j-го байта. При корректной работе они являются выходными байтами (5) системы и аналогичны входным дискретным сообщениям (4).4.6. Shaper of output discrete messages. The purpose of this device 6 is to generate output discrete messages of the claimed system on the basis of a one-to-one correspondence of blocks (in the particular case of bytes) and NPS (in this particular case, ensemble codes and signals based on them). Let blocks correspond to bytes. From the output of the deciding device 5 to the FVDS 6, code recognition signals are received
Figure 00000033
, as a result, recovered bytes are formed
Figure 00000034
, j=1, 2, consisting of elements in the form of bits
Figure 00000035
any j-th byte. When working correctly, they are the output bytes (5) of the system and are similar to the input discrete messages (4).

ФВДС 6 состоит из восстановителя элементов дискретных сообщений 9 и сопрягающего устройства формирователя 10.FVDS 6 consists of a restorer of elements of discrete messages 9 and an interface device of the shaper 10.

Схема возможного варианта восстановителя элементов дискретных сообщений 9 может включать параллельные ветви, каждая из которых состоит из формирователя байтов выбранной системы кодирования. Например, первая ветвь состоит из формирователя первого байта с числовым значением нуль, вторая ветвь - второго байта с числовым значением один и так до последней 256-ой ветви для формирования 256-го байта, соответствующего числу 255. Числовые значения байтов выбранной для примера системы кодирования представлены в колонках 3…10 на фиг. 4 в двоичной системе исчисления. Каждая ветвь активизируется соответствующим этой ветви сигналом распознавания

Figure 00000036
.The scheme of a possible variant of the restorer of elements of discrete messages 9 may include parallel branches, each of which consists of a byte shaper of the selected coding system. For example, the first branch consists of the shaper of the first byte with a numerical value of zero, the second branch of the second byte with a numerical value of one, and so on until the last 256th branch to form the 256th byte, corresponding to the number 255. The numerical values of the bytes of the coding system chosen for the example are presented in columns 3…10 in Fig. 4 in binary. Each branch is activated by the recognition signal corresponding to this branch
Figure 00000036
.

Восстановитель элементов дискретных сообщений 9 состоит из g1 формирователей всевозможных блоков (байтов), имеющих раздельные выходы ветвей. Любой из этих формирователей соединен с соответствующим входом ФВДС 6. Каждый формирователь является генератором одного из всевозможных блоков (байтов), которые состоят из элементов (логических "1", "0" или "±1") и образуют наборы импульсов восстановленного блока. Формирователи всевозможных блоков могут быть выполнены на элементах дискретной схемотехники, например, на регистрах сдвига с отводами [6, с. 47,48]. К соответствующим отводам подключены инверторы, что позволяет получить на сумматоре сигналов от всех отводов требуемую комбинацию импульсов, бит.Restorer elements of discrete messages 9 consists of g 1 generators of various blocks (bytes) with separate branch outputs. Any of these generators is connected to the corresponding input of the PVDS 6. Each generator is a generator of one of the various blocks (bytes), which consist of elements (logical "1", "0" or "±1") and form a set of pulses of the restored block. The shapers of various blocks can be made on the elements of discrete circuitry, for example, on shift registers with taps [6, p. 47.48]. Inverters are connected to the corresponding taps, which makes it possible to obtain the required combination of pulses, bits, on the adder of signals from all taps.

Восстановитель элементов дискретных сообщений 9 может быть выполнен в виде постоянного запоминающего устройства, содержащего значения всех блоков, каждый из которых извлекается при наличии сигналов распознавания кодов

Figure 00000037
.The restorer of elements of discrete messages 9 can be made in the form of a permanent memory containing the values of all blocks, each of which is retrieved in the presence of code recognition signals
Figure 00000037
.

В рабочем режиме из решающего устройства 5 на один из входов восстановителя элементов дискретных сообщений 9, например h-й, поступает сигнал распознавания кодов

Figure 00000038
, который запускает формирователь импульсов этой ветви. В результате формируется набор элементов (бит), соответствующих h-му блоку восстановленных сообщений. Благодаря взаимно-однозначному соответствию вида входных блоков и кодов из формуляра, восстановленные блоки следуют в том же порядке, в каком они были в входном дискретном сообщении. Восстановленные блоки (байты
Figure 00000039
) являются выходными для всей системы, соответствуют входным элементам сообщений (1), (2) и далее передаются на вход сопрягающего устройство формирователя 10.In operating mode, from the decision device 5 to one of the inputs of the restorer of elements of discrete messages 9, for example, the h-th, a code recognition signal is received
Figure 00000038
, which starts the pulse shaper of this branch. As a result, a set of elements (bits) corresponding to the h-th block of recovered messages is formed. Due to the one-to-one correspondence between the type of input blocks and codes from the form, the restored blocks follow in the same order as they were in the input discrete message. Recovered blocks (bytes
Figure 00000039
) are output for the entire system, correspond to the input elements of messages (1), (2) and are then transferred to the input of the shaper 10 that interfaces the device.

Восстановитель элементов дискретных сообщений 9 может быть выполнен в виде запоминающего устройства, в которое записаны и из которого могут быть извлечены все требуемые сигналы. Эти сигналы являются выходными для указанного генератора. Восстановитель элементов дискретных сообщений 9 может быть выполнен в виде ПЛИС [14, 15, с. 494, 534] или ее разновидности, либо нового варианта ПЛИС, который может быть создан в будущем. Сигналы управления, подаваемые на ПЛИС, позволяют реализовать требуемые последовательности блоков. Все варианты выполнения обеспечивают один и тот же технический результат.The restorer of the elements of discrete messages 9 can be made in the form of a storage device, in which all the required signals are recorded and from which can be retrieved. These signals are the output for the specified generator. The restorer of elements of discrete messages 9 can be made in the form of an FPGA [14, 15, p. 494, 534] or its variations, or a new version of the FPGA, which may be created in the future. The control signals applied to the FPGA make it possible to implement the required block sequences. All embodiments provide the same technical result.

Сопрягающего устройство формирователя 10 предназначено для согласования восстановителя элементов дискретных сообщений 9 с линией передачи, по которой дискретные сообщения далее передаются получателю или для согласования формы представления элементов сообщений. Согласование позволяет энергетически эффективно и без искажений передать сообщение ее получателю. Согласование формы представления сообщений может заключаться, например, в преобразовании последовательной передачи байтов в параллельное следование байтов или в использовании известных протоколов либо стандартов передачи/приема данных.The conjugating device of the shaper 10 is designed to match the restorer of discrete message elements 9 with the transmission line, through which discrete messages are further transmitted to the recipient or to agree on the form of presentation of message elements. Coordination allows energy efficient and without distortion to transmit a message to its recipient. The harmonization of the form of the message representation may consist, for example, in the conversion of serial transmission of bytes to parallel transmission of bytes or in the use of known protocols or standards for data transmission/reception.

В несогласованных линиях связи возможны искажения данных [15, с. 29-32]. Они могут быть снижены путем применения устройств согласования [15, с. 32-40] или стандартов ввода/вывода данных [15, с. 43-53], что также обеспечивается сопрягающим устройством 10. Оно может быть выполнено на пассивных или на активных элементах (транзисторах, микросхемах) или в виде универсальной последовательной шины USB. Для любого варианта обеспечивается одинаковый технический результат.In uncoordinated communication lines, data distortions are possible [15, p. 29-32]. They can be reduced by using matching devices [15, p. 32-40] or data input/output standards [15, p. 43-53], which is also provided by the interfacing device 10. It can be made on passive or active elements (transistors, microcircuits) or in the form of a USB universal serial bus. For any variant, the same technical result is provided.

Работа ФВДС 6. После опознавания h-го кода из формуляра и поступлении на h-й вход восстановителя элементов дискретных сообщений 9 сигнала распознавания

Figure 00000040
формируется h-й блок (байт) восстановленного после передачи по КС 3 дискретного сообщения. Восстановленные сообщения посредством сопрягающего устройства формирователя 10 энергетически эффективно, без искажений и в соответствующем виде (по протоколам и стандартам передачи/приема сообщений) передаются на выход системы. The operation of the FVDS 6. After the identification of the h-th code from the form and the arrival of the h-th input of the restorer of elements of discrete messages 9 of the recognition signal
Figure 00000040
the h-th block (byte) of the discrete message recovered after transmission via CS 3 is formed. The recovered messages are transmitted to the output of the system by means of the interface device of the shaper 10, energy-efficiently, without distortion and in the appropriate form (according to the protocols and standards for transmitting/receiving messages).

5. Работа заявленной системы на основании заявленного способа5. Operation of the claimed system based on the claimed method

На примере символов рассмотрены операции способа и работа системы передачи входных дискретных сообщений (4). Пусть требуется передать слово NO в системе ASCII. Используем [12], где числовое значение байта (в данном описании это параметр A) названо кодом, находим для N и О соответствующие им числа 78 и 79. Коды из формуляра соответственно выбираются с номерами x=А+1, то есть х=79, 80.On the example of symbols, the operations of the method and the operation of the system for transmitting input discrete messages (4) are considered. Let it be required to transmit the word NO in the ASCII system. We use [12], where the numerical value of a byte (in this description, this is parameter A) is called a code, we find for N and O the corresponding numbers 78 and 79. Codes from the form are respectively selected with numbers x=A+1, that is, x=79 , 80.

Входные байты дискретного сообщения NO от источника энергетически оптимальным способом проходят сопрягающее устройство преобразователя 8 и подаются на ЛУ преобразователя 7, где для байта символа N только на 79-м, а для байта символа О лишь на 80-м выходах формируются сигналы запуска, являющиеся следствием реакции компонент ЛФ, используемой в ЛУ преобразователя 7, на входные сигналы.The input bytes of the discrete message NO from the source in an energetically optimal way pass the interface device of the converter 8 and are fed to the LU of the converter 7, where for the character byte N only on the 79th, and for the character byte O only on the 80th outputs, trigger signals are formed, which are a consequence of response of the LF component used in the LU of the converter 7 to the input signals.

Сигналы запуска поступают на 79-й и 80-й входы генератора ШПС 2. Это приводит к формированию соответствующих кодов или сигналов SA+1 на их основе. При использовании в примере в качестве ШПС R- кодов или сигналов на их основе (1)- (3), будут сформированы коды из приведенного ранее формуляра с номерами соответственно 79 и 80. Если не принимать во внимание многоточие на фиг. 1 (а), то представленный там для примера байт соответствует числу А=78 и для передачи по КС 3 используется код из приведенного формуляра под номером 79. Сформированные сигналы поступают на КС 3 и передаются на входы СФ 4, состоящего из блока фильтров для всех сигналов из формуляра. В результате лишь на 79-м выходе СФ 4 будет сформирован АКФ этого ШПС, связанного с передачей символа N, и только на 80-м выходе - для передаваемого символа О.The trigger signals are fed to the 79th and 80th inputs of the NPS generator 2. This leads to the formation of the corresponding codes or signals S A+1 based on them. When using in the example R-codes or signals based on them (1)-(3) as NPS, codes from the previously given form with numbers 79 and 80, respectively, will be generated. If you do not take into account the ellipsis in FIG. 1 (a), then the byte presented there for example corresponds to the number A = 78, and for transmission over COP 3, the code from the above form is used at number 79. The generated signals arrive at COP 3 and are transmitted to the inputs of SF 4, consisting of a filter block for all signals from the form. As a result, only at the 79th output of SF 4 will the ACF of this NPS associated with the transmission of the N symbol be formed, and only at the 80th output for the transmitted symbol O.

Решающее устройство 5 по пикам АКФ формирует сигналы распознавания

Figure 00000041
, h=79 и 80 соответственно. Эти сигналы передаются на 79-й и 80-й входы ФВДС 6, конкретнее на восстановитель дискретных сообщений 9, в разные моменты времени. В соответствии с использованным принципом взаимной однозначности байтов и ШПС на выходе устройства 9 восстанавливаются байты дискретных сообщений N и О в виде (5). Сопрягающее устройство формирователя 10 (оно может работать по стандарту USB 2.0 или любому другому более быстродействующему стандарту, который может быть создан в будущем) обеспечивает оптимальную передачу сообщения на выход, потребителю. Работа по передаче дискретного сообщения NO с входа на выход системы завершена.Decider 5 generates recognition signals based on ACF peaks
Figure 00000041
, h=79 and 80, respectively. These signals are transmitted to the 79th and 80th inputs of the FVDS 6, more specifically to the restorer of discrete messages 9, at different times. In accordance with the principle of one-to-one bytes and SPS, the bytes of discrete messages N and O are restored at the output of device 9 in the form (5). The interface device of the driver 10 (which may work according to the USB 2.0 standard or any other faster standard that may be created in the future) ensures optimal transmission of the message to the output, the consumer. The work on transferring the discrete message NO from the input to the output of the system is completed.

При использовании системы кодирования с g1 символами формуляр должен включать g=g1 ШПС, требуется группировать дискретные сообщения в блоки по g2=log2g1 (округление в большую сторону до ближайшего целого числа) элементов.When using a coding system with g 1 symbols, the form must include g=g 1 NPS, it is required to group discrete messages into blocks of g 2 =log 2 g 1 (rounding up to the nearest integer) elements.

6. Обоснование достижения технического результата6. Rationale for the achievement of the technical result

Технический результат заключается в повышении быстродействия с одновременным ростом энергетической скрытности системы передачи дискретных сообщений при наличии шумов оптимальным образом и энергетической эффективности благодаря упрощению конструкции, а также в эффективном использовании полосы частот.The technical result consists in increasing the speed with a simultaneous increase in the energy secrecy of the system for transmitting discrete messages in the presence of noise in an optimal way and energy efficiency due to the simplification of the design, as well as in the efficient use of the frequency band.

В работе [6, с. 9] представлена формула, определяющая время обнаружения ШПС. В заявленном способе и системе операция обнаружения не проводится, поэтому быстродействие выше, чем в прототипе. Отсутствие устройств поиска и синхронизации ШПС упрощает конструкцию, снижает потребление электроэнергии.In [6, p. 9] presents a formula that determines the NLS detection time. In the claimed method and system, the detection operation is not carried out, so the performance is higher than in the prototype. The absence of devices for searching and synchronizing the SHPS simplifies the design and reduces power consumption.

Скрытная передача сообщений пользователю по КС 3, обеспечивается передачей ШПС (кодов ансамбля) на уровне ниже уровня шумов (ρ2<<1, где ρ2 - отношение мощностей ШПС и помех) [6]. Отношения сигнал/шум на выходе СФ или коррелятора при оптимальном приеме в 2⋅В раз больше, чем на входе [6, с. 6]. Необходимо использовать коды ансамбля с базой В>>1 (представлены коды с В=N=30), так как чем больше база, тем больше превышение над шумами и выше скрытность [6, с. 9]. При попытке несанкционированного доступа постороннему пользователю потребуется использование специальных методов и устройств для решения вопроса передаются ли какие-то сигналы, либо имеется только шум [6, с. 6]. Применение совокупности СФ позволяет осуществить оптимальное обнаружение и различение сигналов при наличии шумов [6].The covert transmission of messages to the user via CN 3 is ensured by the transmission of NPS (ensemble codes) at a level below the noise level (ρ 2 <<1, where ρ 2 is the ratio of NPS powers and interference) [6]. The signal-to-noise ratio at the output of the SF or correlator with optimal reception is 2⋅B times greater than at the input [6, p. 6]. It is necessary to use ensemble codes with base B>>1 (codes with B=N=30 are presented), since the larger the base, the greater the excess over noise and the higher the secrecy [6, p. 9]. When attempting unauthorized access, an unauthorized user will need to use special methods and devices to decide whether any signals are transmitted, or there is only noise [6, p. 6]. The use of a combination of SFs allows for optimal detection and discrimination of signals in the presence of noise [6].

Увеличение эффективности использования полосы частот связано со следующими обстоятельствами. Проведено сравнение значений полосы частот сигналов в прототипе и в примере заявленной системы. Пусть ΔF1=13/T - полоса частот КБ в прототипе; ΔF2=30/(8⋅T) - полоса частот кода из представленного формуляра с N=30 и длительностью равной байту (g2=8) входного сигнала; ΔF3=30/(4⋅T) - полоса частот кода из формуляра с в два раза меньшей длительностью, как на фиг. 1 (в), 2 (б). Тогда отношения полос равно Г1=ΔF2/ΔF1≈0,29 и Г2=ΔF3/ΔF1≈0,58. Следовательно, заявленная система в данном случае занимается 29% полосы частот относительно прототипа для случая, когда ШПС располагается на интервале, равном длительности байта, и 58% полосы частот, когда ШПС в два раза короче. Имеется существенная экономия. В примере заявленной системы требуется полоса частот прямо пропорциональная N и обратно пропорциональная g2.The increase in bandwidth efficiency is due to the following circumstances. Comparison of the bandwidth values of the signals in the prototype and in the example of the claimed system. Let ΔF 1 =13/T - frequency band KB in the prototype; ΔF 2 =30/(8⋅T) - frequency band code from the submitted form with N=30 and a duration equal to a byte (g 2 =8) of the input signal; ΔF 3 =30/(4⋅T) is the frequency band of the code from the form with half the duration, as in FIG. 1 (c), 2 (b). Then the ratio of the bands is G 1 =ΔF 2 /ΔF 1 ≈0.29 and G 2 =ΔF 3 /ΔF 1 ≈0.58. Therefore, the claimed system in this case occupies 29% of the bandwidth relative to the prototype for the case when the NPS is located at an interval equal to the duration of a byte, and 58% of the bandwidth when the NPS is two times shorter. There are significant savings. In an example of the claimed system, a bandwidth directly proportional to N and inversely proportional to g 2 is required.

7. Варианты применения заявленных способа и системы7. Options for the application of the claimed method and system

Заявленные способ и система могут быть применены в случае, когда источником входных дискретных сообщений являются сигналы от датчиков или базы данных о множестве объектов. Такие сведения могут быть переданы заявленной системой потребителю по КС 3 (например, витой парой, ВОК, по радиоканалу), при этом реализуется функция скрытной передача дискретных сообщений, в том числе в условиях наличия шумов и помех. В КС 3 могут использоваться различные физические среды.The claimed method and system can be applied when the source of discrete input messages are signals from sensors or a database of a plurality of objects. Such information can be transmitted by the claimed system to the consumer via CS 3 (for example, by twisted pair, FOC, via radio channel), while the function of covert transmission of discrete messages is implemented, including in the presence of noise and interference. CS 3 can use various physical media.

Заявленное устройство может использоваться в дистанционных системах управления объектами, предназначенными для перемещения и выполнения требуемых операций в различных физических средах. Объектами могут быть, например, робототехнические системы, летательные и плавательные аппараты.The claimed device can be used in remote control systems for objects designed to move and perform the required operations in various physical environments. Objects can be, for example, robotic systems, aircraft and swimming vehicles.

Возможна передача дискретных сообщений на уровне шумов в том же диапазоне частот и временном интервале, что и сигналы высокого уровня, значительно превышающие уровень шумов. Это увеличивает общий объем сообщений, передаваемых потребителю в единицу времени.It is possible to transmit discrete messages at the noise level in the same frequency range and time interval as high-level signals that are significantly higher than the noise level. This increases the total volume of messages sent to the consumer per unit of time.

Способ и система могут использоваться в случае передачи предварительно зашифрованных дискретных сообщений [21] либо сообщений с избыточным кодированием.The method and system can be used in the case of transmission of pre-encrypted discrete messages [21] or messages with redundant coding.

8. Электропитание, разъемы8. Power supply, connectors

Энергообеспечение определяется исходя из варианта использования системы, например, от стационарных источников или от малогабаритных аккумуляторов. Типы разъемов также зависят от варианта использования (виды соединителей источников и выходных потребителей, типы КС 3). Когда источником и потребителем сообщений являются средства вычислительной техники, могут использоваться соединители типа USB, штекеры и высокочастотные разъемы (предпочтительно с экранированием и заземлением).Energy supply is determined based on the use case of the system, for example, from stationary sources or from small batteries. The types of connectors also depend on the use case (types of connectors for sources and output consumers, types KS 3). When the source and destination of messages are computer hardware, USB-type connectors, plugs and high-frequency connectors (preferably with shielding and grounding) can be used.

Библиографический списокBibliographic list

1. Патент RU №2309547, "Способ передачи информации"; МПК H04K 1/00; опубл. 27.10.2007, Бюл. №30.1. Patent RU No. 2309547, "Method of transmitting information"; IPC H04K 1/00; publ. 27.10.2007, Bull. No. 30.

2. Патент RU №2349044, "Способ скрытой передачи информации "; МПК H04L 9/00; опубл. 10.03.2009, Бюл. №7.2. Patent RU No. 2349044, "Method of covert transmission of information"; IPC H04L 9/00; publ. 10.03.2009, Bull. No. 7.

3. Патент RU №2509423, "Способ скрытой передачи информации"; МПК H04L 9/00, G06F 21/60; опубл. 10.03.2014, Бюл. №7.3. Patent RU No. 2509423, "Method of covert transmission of information"; IPC H04L 9/00, G06F 21/60; publ. 03/10/2014, Bull. No. 7.

4. Патент RU №2652434, "Способ приемопередачи дискретных информационных сигналов"; МПК H04L 7/00, Н04В 1/69, Н04В 1/7073, H04L 29/02; опубл. 26.04.2018, Бюл. №12.4. Patent RU No. 2652434, "Method of transmitting and receiving discrete information signals"; IPC H04L 7/00, H04B 1/69, H04B 1/7073, H04L 29/02; publ. 04/26/2018, Bull. No. 12.

5. Патент RU №2326500, "Когерентная система передачи информации хаотическими сигналами"; МПК: H04L 9/00; опубл. 10.06.2008, Бюл. №16.5. Patent RU No. 2326500, "Coherent system for transmitting information by chaotic signals"; IPC: H04L 9/00; publ. 06/10/2008, Bull. No. 16.

6. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. - М.: Радио и связь, 1985. - 384 с.6. Varakin L.E. Communication systems with noise-like signals. - M.: Radio and communication, 1985. - 384 p.

7. Чепруков Ю.В., Соколов М.А Синтез фазоманипулированных сигналов с требуемым уровнем боковых пиков АКФ // Радиотехника. 1991. №5. С. 68-70.7. Cheprukov Yu.V., Sokolov M.A. Synthesis of phase-shift keyed signals with the required level of ACF side peaks. 1991. No. 5. pp. 68-70.

8. Чепруков Ю.В., Соколов М. А. Бинарные R2-коды, их характеристики и применение // Информационно-управляющие системы. 2014. №1. С. 76-82.8. Cheprukov Yu.V., Sokolov M.A. Binary R2-codes, their characteristics and application // Information and control systems. 2014. No. 1. pp. 76-82.

9. Чепруков Ю.В., Соколов М.А. Корреляционные характеристики и применение некоторых бинарных R3-кодов // Информационно-управляющие системы. 2014. №3. С. 93-102.9. Cheprukov Yu.V., Sokolov M.A. Correlation characteristics and application of some binary R3-codes // Information and control systems. 2014. 3. pp. 93-102.

10. Чепруков Ю.В., Соколов М.А. Корреляционные характеристики некоторых бинарных R4-кодов и ансамблей сигналов на их основе // Информационно-управляющие системы. 2014. №5. С. 87-96.10. Cheprukov Yu.V., Sokolov M.A. Correlation characteristics of some binary R4 codes and ensembles of signals based on them // Information and control systems. 2014. No. 5. pp. 87-96.

11. Чепруков Ю.В. Синтез бинарных R-кодов // Информационно-управляющие системы. 2015. №1. С. 59-67.11. Cheprukov Yu.V. Synthesis of binary R-codes // Information and control systems. 2015. No. 1. pp. 59-67.

12. ftp://ftp.vt.tpu.ru/study/Malchukov/public/PHDL/Proiects/ascii.pdf. 28.11.2020 г.12. ftp://ftp.vt.tpu.ru/study/Malchukov/public/PHDL/Proiects/ascii.pdf. November 28, 2020

13. Бойко В.И. и др. Схемотехника электронных систем. Цифровые устройства. - СПб: БХВ-Петербург, 2004. - 512 с.13. Boyko V.I. etc. Circuit engineering of electronic systems. Digital devices. - St. Petersburg: BHV-Petersburg, 2004. - 512 p.

14. Лехин С.Н. Схемотехника ЭВМ. - СПб: БХВ-Петербург, 2010. - 672 с.14. Lekhin S.N. Computer circuitry. - St. Petersburg: BHV-Petersburg, 2010. - 672 p.

15. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. - СПб.: БХВ-Петербург, 2004. - 800 с.15. Ugryumov E.P. Digital circuitry. - St. Petersburg: BHV-Petersburg, 2004. - 800 p.

16. Электроника. Энциклопедический словарь. Гл. ред. Колесников В.Г., - М. Сов. энциклопедия, 1991, - 688 с.16. Electronics. Encyclopedic Dictionary. Ch. ed. Kolesnikov V.G., - M. Sov. encyclopedia, 1991, - 688 p.

17. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. - СПб.: Питер, 2002. - 672 с.17. Olifer V.G., Olifer N.A. Computer networks. Principles, technologies, protocols. - St. Petersburg: Peter, 2002. - 672 p.

18. Бугаев А.С, Дмитриев В.Ф., Кулаков С.В. Устройства на поверхностных акустических волнах: учеб. пособие / А.С.Бугаев, В.Ф. Дмитриев, С. В. Кулаков. - СПб.: ГУАП, 2009. - 188 с.18. Bugaev A.S., Dmitriev V.F., Kulakov S.V. Devices on surface acoustic waves: textbook. allowance / A.S. Bugaev, V.F. Dmitriev, S. V. Kulakov. - St. Petersburg: GUAP, 2009. - 188 p.

19. https://www.booksite.ru/fulltext/1/001/008/045/201.htm. 28.03.2021 г.19. https://www.booksite.ru/fulltext/1/001/008/045/201.htm. 03/28/2021

20. https://www.booksite.ru/fulltext/1/001/008/084/692.htm. 28.03.2021 г.20. https://www.booksite.ru/fulltext/1/001/008/084/692.htm. 03/28/2021

21. Романец Ю.В., Тимофеев П.А., Шаньгин В.Ф. Защита информации в компьютерных системах и сетях. - М.: Радио и связь, 2001. - 376 с.21. Romanets Yu.V., Timofeev P.A., Shangin V.F. Protection of information in computer systems and networks. - M.: Radio and communication, 2001. - 376 p.

Claims (38)

1. Способ передачи входных дискретных сообщений, которые состоят из элементов в виде логических единиц или нулей, либо из положительных и отрицательных логических единиц, включающий на передающей стороне преобразование этих элементов одного вида в широкополосный сигнал и преобразование элементов иного вида этого дискретного сообщения в другой широкополосный сигнал, передачу этой последовательности широкополосных сигналов по каналу связи, осуществление типовой приемопередачи широкополосных сигналов с последующим проведением на приемной стороне операции их согласованной фильтрации, сравнение полученного сигнала с пороговым уровнем, отличающийся тем, что как новые признаки введены такие операции, как1. A method for transmitting input discrete messages that consist of elements in the form of logical ones or zeros, or of positive and negative logical ones, including on the transmitting side the conversion of these elements of one type into a wideband signal and the conversion of elements of a different type of this discrete message into another wideband signal, the transmission of this sequence of broadband signals over a communication channel, the implementation of a typical transceiver of broadband signals, followed by the operation of their matched filtering on the receiving side, the comparison of the received signal with a threshold level, characterized in that, as new features, such operations as выбор g1 разных элементов для системы кодирования дискретных сообщений, числовая нумерация этих элементов от нуля до (g1-1),selection of g 1 different elements for the discrete message coding system, numerical enumeration of these elements from zero to (g 1 -1), группирование последовательно следующих элементов входного дискретного сообщения в блоки длительностью Тб по g2 элементов, где g2 вычисляется по формуле g2=log2 g1 с округлением в большую сторону до ближайшего целого числа, илиgrouping consecutive elements of the input discrete message into blocks of duration T b by g 2 elements, where g 2 is calculated by the formula g 2 \u003d log2 g 1 rounded up to the nearest integer, or задание параметру g2 величины, равной количеству элементов в блоке входного шифрованного дискретного сообщения или сообщения с избыточным кодированием, при этом g1=2а, где а=g2,setting the parameter g 2 to a value equal to the number of elements in the block of the input encrypted discrete message or message with redundant coding, while g 1 =2 a , where a=g 2 , выбор g=g1 разных шумоподобных сигналов, уровень боковых пиков автокорреляционной и взаимно корреляционной функций которых не более положительных чисел R и W соответственно, где R и W – числа, меньшие наибольшего значения um модуля автокорреляционных функций этих шумоподобных сигналов,selection g=g 1 of different noise-like signals, the level of side peaks of the autocorrelation and cross-correlation functions of which is not more than positive numbers R and W, respectively, where R and W are numbers less than the largest value u m of the modulus of autocorrelation functions of these noise-like signals, нумерация выбранных шумоподобных сигналов последовательно целыми числами от 1 до g и расположение в формуляре,numbering of the selected noise-like signals sequentially with integers from 1 to g and arrangement in the form, установление взаимно однозначного соответствия между блоками дискретного сообщения, каждому из которых соответствует одно из чисел А, где 0≤А≤(g1-1), и шумоподобными сигналами, имеющим порядковый номер А+1 в формуляре,establishment of a one-to-one correspondence between blocks of a discrete message, each of which corresponds to one of the numbers A, where 0≤A≤(g 1 -1), and noise-like signals having the serial number A+1 in the form, расположение каждого из выбранных шумоподобных сигналов в пределах интервала Тб, следующего за интервалом, где расположен блок элементов входного дискретного сообщения, которому поставлен в соответствие требуемый шумоподобный сигнал,the location of each of the selected noise-like signals within the interval T b following the interval where the block of elements of the input discrete message is located, which is associated with the required noise-like signal, создание для блоков сгруппированных элементов входного дискретного сообщения последовательности из избранных указанным образом шумоподобных сигналов SA+1,creating for blocks of grouped elements of the input discrete message a sequence of noise-like signals S A+1 selected in the specified way, передача последовательности шумоподобных сигналов через среду распространения канала связи непосредственно либо с использованием в качестве модулирующих сигналов, согласованная фильтрация принятой последовательности всеми g1 различными согласованными фильтрами, каждый из которых согласован с одним из шумоподобных сигналов, включенных в формуляр,transmission of a sequence of noise-like signals through the propagation medium of a communication channel directly or using them as modulating signals, matched filtering of the received sequence by all g 1 different matched filters, each of which is matched with one of the noise-like signals included in the form, сравнение каждого из выходных сигналов согласованных фильтров с соответствующим пороговым уровнем Un, который должен быть меньше наибольших значений сигналов um на выходе согласованных фильтров, когда на входе фильтра имеется шумоподобный сигнал, с которым согласован этот фильтр, вместе с тем пороговые уровни Un выбираются больше наибольшего из чисел R и W,comparison of each of the output signals of the matched filters with the corresponding threshold level U n , which should be less than the largest values of the signals u m at the output of the matched filters, when there is a noise-like signal at the filter input with which this filter is matched, at the same time the threshold levels U n are selected greater than the largest of the numbers R and W, проверка превышения каждым из сигналов, полученных после выполнения согласованной фильтрации принятых шумоподобных сигналов, пронумерованных в формуляре числами А+1, значения соответствующего порогового уровня Un, и в случае такого превышенияchecking the excess of each of the signals received after performing the matched filtering of the received noise-like signals, numbered in the form by the numbers A+1, the value of the corresponding threshold level U n , and in case of such an excess формирование сигналов распознавания
Figure 00000042
принятого шумоподобного сигнала, восстановление каждого блока выходных дискретных сообщений, соответствующего числовому значению А, на основании сигнала распознавания шумоподобного сигнала с А+1-м порядковым номером в формуляре,
generation of recognition signals
Figure 00000042
received noise-like signal, recovery of each block of output discrete messages corresponding to the numerical value A, based on the recognition signal of the noise-like signal with A+1 serial number in the form,
передача восстановленных дискретных сообщений на выход.transmission of recovered discrete messages to the output. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что2. The method according to p. 1, characterized in that элементы системы кодирования могут быть представлены в виде чисел или символов, или сочетаний символов, или сочетаний символов и чисел, либо в виде мультимедийных файлов.the elements of the coding system may be represented as numbers or symbols, or combinations of symbols, or combinations of symbols and numbers, or as multimedia files. 3. Система для осуществления способа передачи дискретных сообщений содержит генератор шумоподобных сигналов, канал связи, согласованный фильтр, решающее устройство, отличающаяся тем, что как новые признаки введены3. The system for implementing the method for transmitting discrete messages contains a generator of noise-like signals, a communication channel, a matched filter, a decision device, characterized in that, as new features, преобразователь входных дискретных сообщений, формирователь выходных дискретных сообщений, причемconverter of input discrete messages, shaper of output discrete messages, and вход преобразователя входных дискретных сообщений соединен с входом системы передачи дискретных сообщений,the input of the converter of input discrete messages is connected to the input of the system for transmitting discrete messages, преобразователь входных дискретных сообщений содержит g1 выходов, которые соединены соответственно с тем же количеством входов генератора шумоподобных сигналов, выход этого генератора соединен с входом канала связи, выход которого подключен к входу согласованного фильтра, содержащего g1 выходов, соединенных с таким же количеством входов решающего устройства, имеющего g1 выходов, подключенных к такому же количеству входов формирователя выходных дискретных сообщений, выход которого соединен с выходом всей системы, при этомthe converter of input discrete messages contains g 1 outputs, which are connected respectively to the same number of inputs of the generator of noise-like signals, the output of this generator is connected to the input of the communication channel, the output of which is connected to the input of a matched filter containing g 1 outputs connected to the same number of inputs of the decisive device having g 1 outputs connected to the same number of inputs of the generator of output discrete messages, the output of which is connected to the output of the entire system, while генератор шумоподобных сигналов представляет собой функциональную группу из g=g1 формирователей кодов ансамбля шумоподобных сигналов или сигналов на их основе, удовлетворяющих таким условиям, что уровень боковых пиков автокорреляционной функции каждого из сигналов не превышает положительного числа R, где R<um - наибольшее значение модуля автокорреляционных функций этих шумоподобных сигналов, уровень боковых пиков взаимной корреляционной функции каждого шумоподобного сигнала со всеми другими (g-1) генерируемыми шумоподобными сигналами тоже не превосходит положительного числа W, где W<um,the generator of noise-like signals is a functional group of g=g 1 coders of the ensemble of noise-like signals or signals based on them, satisfying such conditions that the level of side peaks of the autocorrelation function of each of the signals does not exceed a positive number R, where R<u m is the largest value of the autocorrelation functions of these noise-like signals, the level of side peaks of the cross-correlation function of each noise-like signal with all other (g-1) generated noise-like signals also does not exceed a positive number W, where W<u m , g входов формирователей кодов ансамбля шумоподобных сигналов или сигналов на их основе являются входами этой функциональной группы,g inputs of code generators of an ensemble of noise-like signals or signals based on them are the inputs of this functional group, выходы формирователей кодов ансамбля шумоподобных сигналов или сигналов на их основе соединены параллельно и составляют выход этой функциональной группы,the outputs of the coders of the ensemble of noise-like signals or signals based on them are connected in parallel and constitute the output of this functional group, согласованный фильтр представляет собой функциональную группу из g согласованных фильтров, входы которых соединены параллельно, импульсные отклики каждого из согласованных фильтров оптимальны одному из различных сигналов генератора шумоподобных сигналов, входы и выходы каждого из этих согласованных фильтров являются входами и выходами этой функциональной группы,the matched filter is a functional group of g matched filters, the inputs of which are connected in parallel, the impulse responses of each of the matched filters are optimal for one of the different signals of the noise-like signal generator, the inputs and outputs of each of these matched filters are the inputs and outputs of this functional group, решающее устройство для анализа выходных сигналов каждого согласованного фильтра представляет собой функциональную группу из g1 решающих устройств, входы и выходы которых являются входами и выходами этой функциональной группы.the decision device for analyzing the output signals of each matched filter is a functional group of g 1 decision devices, the inputs and outputs of which are the inputs and outputs of this functional group. 4. Система по п. 3, отличающаяся тем, что4. The system according to claim 3, characterized in that преобразователь входных дискретных сообщений содержит логическое устройство преобразователя и сопрягающее устройство преобразователя, вход сопрягающего устройства соединен с входом преобразователя входных дискретных сообщений, выход сопрягающего устройства подключен к входу логического устройства преобразователя, g выходов которого соединены с g выходами преобразователя входных дискретных сообщений; логическое устройство преобразователя выполнено на логических элементах или программируемых логических матрицах или на ее вариантах;The converter of input discrete messages contains a logical device of the converter and an interface device of the converter, the input of the interface device is connected to the input of the converter of input discrete messages, the output of the interface device is connected to the input of the logical device of the converter, g outputs of which are connected to g outputs of the converter of input discrete messages; the logical device of the converter is made on logic elements or programmable logic matrices or on its variants; сопрягающее устройство шифрователя выполнено на пассивных элементах, или на транзисторах, или на микросхемах, или в виде универсальной последовательной шины USB.the interface device of the encoder is made on passive elements, or on transistors, or on microcircuits, or in the form of a universal USB serial bus. 5. Система по п. 3, отличающаяся тем, что5. The system according to claim 3, characterized in that формирователь выходных дискретных сообщений содержит восстановитель элементов дискретных сообщений и сопрягающее устройство формирователя, входы восстановителя элементов дискретных сообщений соединены с входами формирователя выходных дискретных сообщений, выход восстановителя элементов дискретных сообщений подключен к входу сопрягающего устройства формирователя, выход которого соединен с выходом формирователя выходных дискретных сообщений;the discrete output message generator contains a discrete message element restorer and a driver interface device, the inputs of the discrete message element restorer are connected to the inputs of the output discrete message generator, the output of the discrete message element restorer is connected to the input of the converter interface device, the output of which is connected to the output of the output discrete message generator; восстановитель элементов дискретных сообщений выполнен на элементах дискретной схемотехники или на программируемых логических матрицах либо ее вариантах или в виде запоминающего устройства;the restorer of the elements of discrete messages is made on the elements of discrete circuitry or on programmable logic matrices or its variants or in the form of a storage device; сопрягающее устройство формирователя выполнено на пассивных элементах, или на транзисторах, или на микросхемах, или в виде универсальной последовательной шины USB.the driver interface device is made on passive elements, or on transistors, or on microcircuits, or in the form of a USB universal serial bus. 6. Система по п. 3, отличающаяся тем, что6. The system according to claim 3, characterized in that формирователи кодов ансамбля шумоподобных сигналов или сигналов на их основе выполнены в виде устройств на поверхностных акустических волнах или элементах дискретной схемотехники или в виде запоминающего устройства или на программируемых логических матрицах или ее вариантах для непосредственной передачи по каналу связи;generators of codes for an ensemble of noise-like signals or signals based on them are made in the form of devices based on surface acoustic waves or elements of discrete circuitry or in the form of a memory device or on programmable logic matrices or its variants for direct transmission over a communication channel; формирователи кодов ансамбля шумоподобных сигналов или сигналов на их основе выполнены в виде устройств для формирования кодов и сигналов на их основе и в виде модулятора несущих колебаний для передачи по каналу связи, причем модулирующими сигналами являются эти коды и сигналы.generators of codes of an ensemble of noise-like signals or signals based on them are made in the form of devices for generating codes and signals based on them and in the form of a modulator of carrier oscillations for transmission over a communication channel, and these codes and signals are modulating signals. 7. Система по п. 3, отличающаяся тем, что7. The system according to claim 3, characterized in that канал связи представляет собой совокупность технических средств, таких как модулятор, передатчик, приемник, демодулятор, и физическую среду, такую как газ, или жидкость, или твердое тело, или вакуум;a communication channel is a combination of technical means, such as a modulator, transmitter, receiver, demodulator, and a physical medium, such as a gas, or a liquid, or a solid, or a vacuum; канал связи является линией проводной электрической связи, или радиосвязи, или каналом звуковой акустической связи, или линией световой оптической связи; канал связи выполнен в виде проводников элементов схем, или волоконно-оптического кабеля, или коаксиального кабеля, или волновода, или звукопровода, или витой пары, или радиоканала наземной либо спутниковой связи.the communication channel is a wired electrical communication line, or radio communication, or a sound acoustic communication channel, or a light optical communication line; the communication channel is made in the form of conductors of circuit elements, or a fiber-optic cable, or a coaxial cable, or a waveguide, or an audio duct, or a twisted pair, or a radio channel for terrestrial or satellite communications.
RU2022100234A 2022-01-11 Discrete message transmission method and system for its implementation RU2794517C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2794517C1 true RU2794517C1 (en) 2023-04-19

Family

ID=

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2151465C1 (en) * 1999-06-29 2000-06-20 Государственное унитарное предприятие - Воронежский научно-исследовательский институт связи Radio communication line with frequency-shift keyed spread-spectrum signals
RU14710U1 (en) * 2000-03-03 2000-08-10 Московский энергетический институт (Технический университет) DIGITAL COMMUNICATION SYSTEM WITH NOISE-LIKE SIGNALS
US20020176486A1 (en) * 2001-05-17 2002-11-28 Seiji Okubo Spread spectrum transmission apparatus, spread spectrum reception apparatus, and spread spectrum communication system
RU2286017C2 (en) * 2004-11-19 2006-10-20 Роберт Петрович Николаев Method for transferring information in communication system with noise-like signals
RU2331103C1 (en) * 2006-11-22 2008-08-10 Геннадий Сергеевич Любчиков Method of processing pseudonoise signal and device for implementing this method
RU2362273C2 (en) * 2007-07-11 2009-07-20 Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО "ТГТУ" Method of transmitting information using pseudonoise signals and device to this end
RU2396707C1 (en) * 2009-02-16 2010-08-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" System of radio communication with noise-like signals
RU2608769C1 (en) * 2016-01-22 2017-01-24 Закрытое акционерное общество Научно-технический центр "Модуль" Method for generating and detecting sync pulse of noise-like signal

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2151465C1 (en) * 1999-06-29 2000-06-20 Государственное унитарное предприятие - Воронежский научно-исследовательский институт связи Radio communication line with frequency-shift keyed spread-spectrum signals
RU14710U1 (en) * 2000-03-03 2000-08-10 Московский энергетический институт (Технический университет) DIGITAL COMMUNICATION SYSTEM WITH NOISE-LIKE SIGNALS
US20020176486A1 (en) * 2001-05-17 2002-11-28 Seiji Okubo Spread spectrum transmission apparatus, spread spectrum reception apparatus, and spread spectrum communication system
RU2286017C2 (en) * 2004-11-19 2006-10-20 Роберт Петрович Николаев Method for transferring information in communication system with noise-like signals
RU2331103C1 (en) * 2006-11-22 2008-08-10 Геннадий Сергеевич Любчиков Method of processing pseudonoise signal and device for implementing this method
RU2362273C2 (en) * 2007-07-11 2009-07-20 Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО "ТГТУ" Method of transmitting information using pseudonoise signals and device to this end
RU2396707C1 (en) * 2009-02-16 2010-08-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" System of radio communication with noise-like signals
RU2608769C1 (en) * 2016-01-22 2017-01-24 Закрытое акционерное общество Научно-технический центр "Модуль" Method for generating and detecting sync pulse of noise-like signal

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4052565A (en) Walsh function signal scrambler
EP0102815B1 (en) Optical communication
EP0400314A2 (en) Spread spectrum communication system
RU125724U1 (en) METHOD FOR FORMING SIGNALS AND TRANSMISSION OF INFORMATION IN THE RADAR RECOGNITION SYSTEM
RU2794517C1 (en) Discrete message transmission method and system for its implementation
JPH04363686A (en) Pulse compression control method
RU2819200C1 (en) Method of transmitting discrete messages with extended encryption of codes and system for its implementation
RU2786174C1 (en) Method for transmitting discrete messages with encryption and a system for its implementation
RU2819142C1 (en) Method of transmitting discrete messages with encryption of codes and a system for its implementation
RU2818225C1 (en) Method of transmitting discrete messages with two-step encryption system and system of devices for its implementation
RU2823549C1 (en) Method of transmitting discrete messages with extended encryption system and system of devices for its implementation
US3813493A (en) Secure data transmission apparatus
RU2791560C1 (en) Data storage and transmission device with encryption system
RU2818177C1 (en) Advanced encryption system data storage and transmission device
CN112436900B (en) Data transmission method and device
RU2813249C1 (en) Data storage and transmission device with bi-operation encryption system
RU2719545C1 (en) System of information transmitting
Chakrabarti et al. Design of sequences with specified autocorrelation and cross correlation
Sestaсova et al. Analysis of the correlation properties of direct and inverse composite Walsh functions
JPH0549140B2 (en)
RU2816580C1 (en) Method of transmitting discrete information using broadband signals
RU2609525C1 (en) Method of generating signals and transmitting information in radar identification system
RU2713921C1 (en) Radio communication device
RU2302696C2 (en) Radio line for transmitting and receiving digital information with pseudorandom signals
EP4148452A1 (en) A radar system and a radar method for replay resistant radar operations