Разработка системы передачи информации для локальных сетей связи, работающих в сложной помеховой обстановке

• Автор: Богданов, Андрей Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 144 с. : ил.

Наблюдаемое в последние десятилетия бурное освоение телекоммуникационного пространства создаёт определенные затруднения при построении новых информационных сетей с радиодоступом. Электромагнитная обстановка в радиоканалах всех частотных диапазонов, вплоть до миллиметрового диапазона волн, непрерывно усложняется и новым радиосредствам приходится работать в условиях массированного воздействия внешних непреднамеренных помех.
Снижение достоверности принимаемой информации, вызываемое этой причиной, становится существенным препятствием для качественного обеспечения населения телекоммуникационными услугами. Особенно остро вопрос стоит для радиосистем, предназначенных для передачи ценной и важной информации, часто работающих в непосредственной близости с большим количеством действующих радиосредств самого различного назначения.
Примерами таких радиосистем являются: оборудование локальных сетей медицинского назначения, управляющие радиостанции диспетчерской связи на транспорте, системы радиооповещения населения Министерства чрезвычайных ситуаций, банковские радиосети передачи информации, радиосистемы связи спецслужб и многие другие.
Для обеспечения приемлемой достоверности при передаче информации для таких систем приходится применять специальные и все более сложные и дорогостоящие меры:
увеличивать мощность передатчиков, использовать методы разнесенного приема, применять сложные и помехоустойчивые виды модуляции, внедрять в информационный поток избыточность и применять помехоустойчивое кодирование,

использовать перемежение информации и применять коды исправляющие ошибки.

Комплексное применение таких методов обеспечения достоверной передачи информации помогает пока справляться с проблемой плотного заполнения спектра излучаемыми сигналами различных станций и с неудовлетворительной электромагнитной совместимостью радиосредств. Однако оборудование радиосистем усложняется, растут габаритные и ценовые показатели радиосредств. По критерию “цена-качество” применение перечисленных методов оказывается также не всегда приемлемым.
Зачастую, мешающие передаче информации радиосредства не нарушают рекомендаций Международного союза электросвязи (МЭС), но из-за территориальной близости радиосистем (например, размещения антенн на ограниченной поверхности самолёта или на одной радиовышке) их сигналы негативно влияют на другие радиосредства. Усугубляет также помеховую обстановку и необходимость размещения систем радиосвязи вблизи от мощных устройств электропривода и промышленных высокочастотных установок.
Для многих абонентов телекоммуникационных сетей (ТКС) исключительную важность составляют также вопросы обеспечения безопасности передачи информации - как с точки зрения высокой ценности самой информации, так и с позиций обеспечения тайны передаваемых сообщений. Выполнение этих требований могут обеспечить радиоэлектронные средства с широкой полосой частот и с низким уровенем излучения высокочастотной мощности при высокой направленности излучения.
Функции шифраторов речи (скремблеров), широко применяемых в модемах телефонной связи, позволяют маскировать сообщение, но скремблеры не защищают от пеленгации сигнала и снижают вероятность только групповых ошибок. Существующие поисковые устройства и комплексы предназначены в основном для обнаружения и идентификации

непрерывных, либо дискретных, но сосредоточенных по спектру сигналов, поэтому выбор вида сигналов телекоммуникационных систем в значительной мере позволяет маскировать передаваемое сообщение.
Синтез архитектуры радиосредства и выбор вида обработки сигнала для абонентского информационного обмена, наилучший доступ к абоненту, оперативность передачи информации, надёжная защита информации от несанкционированного доступа и всё это в условиях интенсивного влияния помех — эти задачи в системах управления транспортом пока решены неудовлетворительно и требуют дополнительных исследований.
Острота проблемы обеспечения высокой достоверности передачи информации при одновременном обеспечении скрытности передаваемых сообщений может быть уменьшена путем применения методов расширения спектра используемых радиосигналов. Эти методы базируются на классической теореме К.Е. Шеннона о пропускной способности гауссовского канала передачи информации, показывающей возможность надёжной работы радиосредств при низких отношениях сигнал/шум в случае когда ширина полосы пропускания канала с большим запасом обеспечивает требуемую скорость передачи информации.
Эффективность методов модуляции оценивают по степени использования ресурсов системы связи. Расширение спектра позволяет путем не громоздких аппаратурных решений достичь высокой помехоустойчивости, обеспечивая одновременно повышенную скрытность сообщениям при информационном обмене. При работе радиосредств с сигналами, подвергшимися процедурам расширения спектра такие операции по отношению к ним как пеленгация, перехват сообщений, преднамеренное создание помех становятся затруднительными.
Известные работы в области теории передачи цифровой информации Шеннона К. Е., Петровича Н.Т., Финка Л.М., Феера К., Варакина Л.Е., Тузова Г.И., Борисова В.И., Зинчука В.М., Прокиса Д.Ж. и многих

вующих разным значениям сигнала генератора ПСП, то алгоритм работы цикловой синхронизации заключается в проверке принятых символов с принятыми на предыдущих п-1 тактах. В случае несовпадения последовательность ПСП приемника сдвигается на один дополнительный такт и повторяется проверка на совпадения. Если на протяжении определенного времени проверка на совпадения выполняется, то цикловою синхронизацию можно считать завершенной.
На рис. 16 предложена структурная схема цикловой синхронизации для систем с быстрой перестройкой частоты. Генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП) управляет синтезатором частоты (СЧ), и в результате гетеродинного преобразования входной сигнал поступает на демодулятор и дешифратор (ДМДШ), где он преобразуется в цифровую форму.
Рис. 16. Схема синхронизации для систем ППРЧ с быстрой перестройкой частоты
Схема совпадения (СС) сравнивает текущий принятый цифровой символ с предыдущим, для чего используется линия задержки (ЛЗ) на период повторения символов Тс. Результаты сравнения поступают в накопитель (Н). В случае совпадения символов значение в накопителе увеличивается, а в случае несовпадения - уменьшается.