Основы построения систем передачи информации с шумоподобными сигналами

Учебные вопросы занятия.

Лекция 12 Системы передачи информации с шумоподобными сигналами

ЛЕКЦИЯ

Защиты информации

по учебной дисциплине "Теория информации "

для студентов специальности 075500 (090105) – Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем

.

Ставрополь 2009 г.

Цель занятия: Изучить принципы распределения сигналов в многоканальных помехоустойчивых системах связи. Ознакомиться с методом разделения сигналов по форме. Изучить свойства шумоподобных сигналов.

1. Основы построения систем передачи информации с шумоподобными сигналами

2. Генераторы псевдослучайных последовательностей

Практика построения современных информационных систем передачи показывает, что наиболее дорогостоящими звеньями трактов передачи являются линии связи (кабельные, волоконно-оптические, сотовой мобильной связи, радиорелейной и спутниковой связи и.т.д.). Поскольку экономически нецелесообразно использовать дорогостоящие лини для передачи информации единственной пары абонентов (от источника информации к получателю и обратно при дуплексной связи), то возникает задача построения многоканальных систем передачи информации, обеспечивающих передачу сообщений различных источников информации по общей линии.

Разумеется, многоканальная передача возможна в тех случаях, когда пропускная способность линии не меньше суммарной производительности источников информации. Многоканальные системы могут быть как аналоговыми так и цифровыми.

Для унификации аналоговых каналов тональной частоты используется канал с эффективной полосой частот 300 … 3400 Гц, соответствующий основному спектру телефонного сигнала передачи. В цифровых системах наибольшее распространение получили основные цифровые каналы со скоростью 64 кБитс.

ПС1

Общий принцип построения многоканальной системы передачи информации поясняется с помощью структурной схемы рис.1.

Рис.1. Структурная схема многоканальной передачи информации.

В данной схеме первичные сигналы каждого источника сообщений (ИС1, ИС2, …, ИСх) с помощью индивидуальных модуляторов (М1, М2, …, Мх) соответственно преобразуются в канальные сигналы, которые поступают на устройство объединения (Сум), где и образуется групповой сигнал. С учетом частного диапазона направляющей системы групповой сигнал с выход СУМ подается на групповой передатчик (модулятор) Мг, который преобразует его в линейный сигнал, поступающий в линию связи (ЛС). Будем считать, что помеха в канале связи отсутствует.

На приемной стороне данный сигнал, выйдя из линии связи, поступает на вход группового приемника (П), который осуществляет преобразование линейного сигнала в групповой.

Данный сигнал поступает на гребенку фильтров (Ф1, Ф2, …, Фх), которая осуществляет выделение соответствующего индивидуального сигнала из группового. Затем индивидуальный сигнал подается на канальный демодулятор (Д1, Д2, …, Дх), где и происходит процесс демодуляции сигнала. Полученное сообщение передается получателю.

В настоящее время широкое применение нашли следующие методы разделения сигналов:

- частотное разделение сигналов;

- временное разделение сигналов;

- фазовое разделение сигналов;

- разделение сигналов по форме (шумоподобные сигналы).

Частотное разделение сигналов. При данном способе разделения сигналов каждому индивидуальному источнику сообщений выдается определенная полоса частот, которая не перекрывается с другим источником. При этом спектры сигналов занимают неперекрывающие полосы частот группового канала. Спектры каждого индивидуального канала суммируются Мг в устройстве объединения. Их суммарная полоса частот буде в «Х» раз больше полосы частот каждого индивидуального канала. При этом в Мг с помощью соответствующей несущей частоты осуществляется перенос спектра группового сигнала в необходимую выделенную область частот для типа сигнала (12-24 кГц, 60-108 кГц, и.т.д.).

На приемной стороне с помощью приемника (П) осуществляется перенос линейного сигнала в область группового. Чтобы без взаимных помех разделить групповой сигнал на индивидуальные каналье сигналы Ф1, Ф2, …, Фх должны обеспечивать соответствующую полосу пропускания и подавления. П затем канальный демодулятор (Д1, Д2, …, Дх) осуществляет «выемку» информации из данного канального сигнала.

Такие системы передачи информации называют системами с ЧРК.

Временной метод разделения каналов. При временном разделении каналов (ВРК) групповой тракт с помощью коммутатора предоставляет каждому поочередно для передачи сигналов каждого канала. Сначала передается сигнал 1-го канала, затем 2-го, ….После передачи последнего канала (х) опять подключается первый канал и все повторяется.

При данном методе разделения каналов особенно важно обеспечить синхронную работу коммутаторов на передающем и приемном сторонах системы. Часто для синхронизации используется один из информационных каналов.

При временном разделении каналов взаимные помехи в основном обусловлены целым рядом причиним. Основная состоит в том, что линейные искажения возникают за счет ограничения полосы частот и неидельности АЧХ и ФЧХ всякой системы связи, нарушают форму импульсов сигналов. Таким образом, между каналами возникают переходные взаимные помехи.

Однако системы с ВРК имеют неоспоримое преимущество, связанное с тем, что благодаря разновременности передачи сигналов различных каналов в них отсутствуют переходные помехи нелинейного происхождения. Кроме того, аппаратура ВРК значительно проще, чем при ЧРК, где для каждого индивидуального модулятора требуются свой модулятор на передаче и разделительный полосовой фильтр на приеме.

Системы ВРК находят применение при передаче непрерывных сообщений ч помощью аналоговых видов импульсной модуляции (ФИМ, ШИМ), но особенно в цифровых системах с ИКМ.

Для разделения сигналов могут использоваться не только таки очевидные признаки, как частота (ЧРК) и время (ВРК). Наиболее общим признаком может служить форма сигналов. Различающиеся по форме сигналы могут передаваться одновременно, иметь перекрывающиеся частотные спектры, и тем не менее такие сигналы, если выполняется условие их линейной независимости или условие ортогональности. К таким системам относятся системы сшумоподобными сигналами (ШПС). Основу таких систем составляют псевдослучайные последовательности (ПСП).

Системы связи с шумоподобными сигналами занимает особое место среди систем связи во-первых они обладают высокой помехозащищенностью при действии мощных помех. Во-вторых, обеспечивают кодовую адресацию большого числа абонентов и их кодовое распределение при работе в общей полосе частот. В-третьих они обеспечивают совместимость приема информации с высокой достоверностью и точностью. ШПС называют также сигналы у которых произведение ширины спектра F на длительность Т значительно больше единицы (В = F*T>>1). Это произведение называется базой сигнала. В отличие от простых сигналов, у которых база равна единице, ШПС имеет базу значительно больше единицы.

Рис. 1. Структура шумоподобного сигнала.

t = Т/n – длительность элементарного импульса; n – количество элементарных сигналов;

F = 1/t = 13/T- ширина спектра сигнала;

B =13/T*T = 13 – база сигнала.

В настоящее время известна целая группа шумоподобных сигналов, которые строятся на основе линейных рекурсивных последовательностей. Для получения ШПС информационный импульс длительностью Т разбивают на n элементов длительностью t = Т/N.

Основные свойства ШПС:

1. Помехоустойчивость ШПС - она определяется соотношением, связывающим соотношение сигнал/помеха на выходе приемника (согласованного фильтра коррелятора) q² c соотношением сигнал/помеха на входе приемника:

r² = P_c / P_п, где P_c мощность сигнала, P_п мощность помехи.

q² =2Br²

Как видно из данного соотношения прием ШПС согласованным фильтром или коррелятором сопровождается усилением сигнала в два раза.

2. Скрытность ШПС - это способность противостоять обнаружению и измерению параметров. Чем шире спектр ШПС, тем больше база, тем больше время анализа, тем выше параметрическая скрытность системы.

3. Кодовое разделение абонентов. С развитием асинхронных адресных систем связи внедрение ШПС становится перспективным. Пусть ШПС обладает базой равной 100, тогда множество допустимых сигналов ШПС равно 2^В = 2¹⁰⁰»10³⁰. При этом каждому абоненту присваивается свой ШПС.

Дата добавления: 2014-01-13