Файл: 2015.05.26 - Матеріали ХVІ Міжнародної науково-практичної конференції «Безпека інформації в інформаційно-телекомунікаційних системах».pdf

УДК 621.391 

ПОМЕХОЗАЩИЩЕННАЯ НЕКОГЕРЕНТНАЯ ДЕМОДУЛЯЦИЯ ЦИФРОВОГО 

СИГНАЛА С ЧАСТОТНОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ 

МОЩНОЙ ПОДОБНОЙ ПОМЕХИ 

В.Ф. Ерохин, д.т.н., профессор; Е.В. Пелешок 

Институт специальной связи и защиты информации НТУУ “КПИˮ 

e-mail: pel85@ukr.net 

Проблема демодуляции цифровых сигналов в условиях влияния помех была и остается 

актуальной,  а  на  ее  решение  нацелено  большое  количество  работ.  Отдельным  важным 

классом  задач  помехоустойчивого  приема  цифровых  сигналов  (ЦС)  являются  такие,  что 

направлены  на  прием  полезного  ЦС  в  условиях  влияния  мощных  синхронных  помех 

подобных по структуре полезному сигналу [1]. 

Целью  и  задачей  доклада  является  изложение  полученной  авторами  процедуры 

оптимальной обработки ЦС с частотной манипуляцией в условиях аддитивного воздействия 

подобной  помехи  методами  статистической  теории  разделения  цифровых  сигналов. 

Предлагается  когерентно-некогерентная  обработка  (разделение)  полезного  сигнала  с 

двоичной частотной манипуляцией (ЧМ-2) и подобной ему неортогональной ЧМ-2 помехи, 

которая  существенно  превышает  полезный  сигнал  по  мгновенной  мощности.  Под 

когерентно-некогерентной  обработкой  сигналов  здесь  будем  понимать  ситуацию,  при 

которой  полезный  ЦС  обрабатывается  некогерентно  (квадратурно),  а  подобная  мощная 

помеха – когерентно (квазикогерентно). 

С  целью  достижения  наглядности  и  прозрачности  изложения  будем  считать,  что 

частотные  позиции  и  тактовые  точки  полезного  сигнала  и  помехи  точно  совпадают,  а 

манипуляция  помехи  осуществляется  без  разрыва  фазы.  Также  положим,  что  состояния 

дискретных  параметров  полезного  и  мешающего  сигналов  равновероятны  и  взаимно 

независимы,  а  их  начальные  фазы  распределены  равномерно.  В  результате  синтеза 

процедуры  оптимальной  обработки  цифрового  сигнала  с  частотной  манипуляцией  в 

условиях  аддитивного  воздействия  подобной  помехи  было  получено  правило  принятия 

решения  о  переданном  дискретном  параметре  полезного  сигнала,  на  основании  которого 

построена  структурная  схема  и  предложено  соответствующее  техническое  решение 

когерентно-некогерентного  демодулятора  полезного  ЧМ-2  сигнала  на  фоне  подобной  ему 

мощной ЧМ-2 помехи [2–4]. 

В  результате  имитационного  анализа  полученных  результатов  оказалось,  что  при 

условии  существенного  превышения  мгновенной  мощности  мешающего  сигнала  над 

мгновенной  мощностью  полезного  сигнала  необходимость  в  оценке  энергетических 

параметров  последнего  отпадает.  При  некогерентной  демодуляции  оценка  начальной  фазы 

полезного сигнала, очевидно, также не нужна. 

Полученное  решение  характеризуется  следующими  особенностями.  Компенсация  в 

синтезируемом  демодуляторе  осуществляется  после  корреляционной  свертки  полезного 

сигнала, что удобно при технической реализации. При отсутствии помехи схема когерентно-

некогерентного  демодулятора  естественно  вырождается  в  некогерентный  классический 

демодулятор  ЧМ-2.  Асимптотическая  помехоустойчивость  данной  процедуры  разделения 

(при  условии  существенного  превышения  мощности  помехи  над  мощностью  полезного 

сигнала) приближается к потенциальной помехоустойчивости приема полезного сигнала при 

отсутствии помехи. 

121 

Литература 
1. 

Бобровский  В.  И.  Многопользовательское  детектирование  /  В.  И.  Бобровский.  – 

Ульяновск. : Вектор – С, 2007. – 348 с. 

2. 

Єрохін В. Ф. Алгоритм демодуляції, що забезпечує повторне використання частот 

цифрового  радіомовлення  /  В.  Ф.  Єрохін,  І.  М.  Крутофіст  //  Захист  інформації.  –  2005.  –          

№ 25. – С. 42-47. 

3. 

Єрохін  В.  Ф.  Процедура  когерентно-некогерентної  демодуляції  заважаючих 

взаємноцифрових сигналів з двійковою частотною модуляцією / В. Ф. Єрохін, Є. В. Пелешок 

//  Вісник  НТУУ  “КПІˮ.  Серія  Радіотехніка.  Радіоапаратобудування.  –  2013.  –  Вип.  53.  –           

С. 23–31. 

4. 

Єрохін  В.  Ф.  Оптимальні  алгоритми  розділення  двох  взаємно  неортогональних 

сигналів  /  В.  Ф.  Єрохін,  Є.  В.  Пелешок  //  Вісник  НТУУ  “КПІˮ.  Серія  Радіотехніка. 

Радіоапаратобудування. – 2012. – Вип. 49. – С. 33–41. 

В.Ф. Єрохін, Є.В. Пелешок Завадозахищена некогерентна демодуляція цифрового 

сигналу з частотною маніпуляцією в умовах впливу потужної подібної завади 

Проведено  синтез  компенсаційної  процедури  когерентно-некогерентної  демодуляції 

взаємозаважаючих цифрових сигналів з двійковою частотною модуляцією (ЧМ-2). Показано, 

що за умови квазікогерентного прийому подібної ЧМ-2 завади та суттєвого перевищення її 

середньої потужності над потужністю корисного ЧМ-2 сигналу, завадозахищеність прийому 

останнього  наближається  до  завадозахищеності  прийому  в  каналі  без  завади  з  адитивним 

білим гаусівським шумом. 

Ключові  слова:  радіозв’язок,  когерентно-некогерентна  демодуляція,  потенційна 

завадозахищеність, двійкова частотна модуляція. 

V. F. Yerokhin, Y. V. Peleshok  Incoherent  modulation  digital signal  with  binary 

frequency of modulation under the influence of such strong interference 

Method of procedure synthesis of coherent-incoherent demodulation of useful signal with 

F3E-2 which, is observed together with a powerful and alike hindrance with F3E-2.Coherent 
reception of similar hindrance with F3E-2 and incoherent reception of useful digital signal with 
F3E-2 in a channel with additive white noise are showed. 

Simplifying transformations of coherent-incoherent demodulation procedure of useful digital 

signal with F3E-2 in the conditions of similar powerful hindrance. Simplification of procedure of 
coherent-incoherent demodulations of digital signals with  F3E-2 is accomplished. In absence of 
hindrance this procedure degenerates in classic incoherent demodulation of digital signal with F3E-
2. This procedure can be used for programs realization of the repeated use of frequency resource 
and at development of perspective protection from hindrances of radio contact facilities. 

Keywords: radio contact,  coherent-incoherent demodulations, protecting from hindrances, 

binary frequency modulation. 

122 

УДК 621.396.4 

ПРОБЛЕМА ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОЙ ОБРАБОТКИ 

OFDM – 

СИГНАЛОВ 

В.Ф. Ерохин,д-р. техн. наук, проф.; Б.А. Николаенко; Р.В. Овчаренко. 

Институт специальной связи и защиты информации НТУУ “КПИ” 

Общеизвестно,  что  качество  управления  военными  формированиями  государства 

существенной  мерой  зависит  от  эффективности  функционирования  соответствующих  систем 

связи.  Известно  также,  что  радиолинии,  которые  применяются  в  государственной  системе 

правительственной  связи,  не  являются  помехозащищенными,  и  легко  могут  быть  подавлены 

средствами радиоэлектронной борьбы (РЕБ), или даже непреднамеренными помехами. Поэтому 

актуальной  является  задача  создания  принципиально  нового  поколения  помехозащищенных 

радиосредств.  В  силу  сказанного  актуальным  предполагается  оценить  возможность  создания 

средств  связи  военных  формирований  государства,  которые  основываются  на  совместном 

использовании широкополосных сигналов и компенсационных процедур. 

Целью доклада является изложение научно-обоснованных предложений и технических 

решений  по  повышению  помехоустойчивости  и  помехозащищенности  радиосредств  для 

нужд  военных  формирований  государства,  которые  используют  OFDM-технологию  с 

минимальной позиционностью сигналов на поднесущих с модуляцией типа ФМ-2 на основе 

разработки  математических  моделей  процедур  квазикогерентной  демодуляции 

многочастотных OFDM-сигналов в условиях влияния структурных помех. 

В результате использования теории фильтрации  дискретно-непрерывных марковских 

процесов  с  последующим  подтверждением  с  применением

аппарата  имитационного 

моделирования  получен  алгоритм  демодуляции  OFDM-сигнала  в  условиях  воздействия 

узкополосных  неманипулированных  помех,  который  позволяет  количественно  оценивать 

влияние  преднамеренных  помех  на  помехозащищенность  систем  радиосвязи  с  OFDM  и 

разрабатывать технические предложения по модемной компенсации. 

Результаты  исследования  могут  быть  использованы  промышленными,  научно- 

исследовательскими  организациями  и  учебными  учреждениями  с  целью  обоснования  и 

рационального  выбора  методов  и  средств  построения  помехозащищенных  модемов 

перспективных  широкополосных  систем  радиосвязи  и  совершенствование  процедур 

обработки OFDM-сигнала, предусмотренных стандартами IEEE 802.16хх в условиях влияния 

структурных помех. 

Литература 

1. 

Тихонов  В.И.  Оптимальная  фильтрация  дискретно-непрерывных  процессов  /  

В.И. Тихонов, В.Н. Харисов, В.А. Смирнов // Радиотехника и электроника. – 1978. – № 7. – 

С. 1441 – 1452. 

2. 

Тихонов В.И. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем: 

Учеб. пособие для вузов / В.И. Тихонов, В.Н. Харисов. – М.: Радио и связь. – 1991. – 608 с. 

3.Тихонов  В.И.  Нелинейная  фильтрация  и  квазикогерентный  прием  сигналов.  / 

В.И. Тихонов, Н.К. Кульман. – Сов. радио. – 1975. – 704 с. 

В.Ф.  Ерохин,  Б.А.  Николаенко,  Р.В.  Овчаренко  Проблема  помехозащищенной 

обработки  OFDM – сигналов 

Предложена математическая модель синтеза процедур квазикогерентной демодуляции 

OFDM – 

сигнала в условиях воздействия узкополосных неманипулированных помех. 

Ключевые слова: OFDM – сигнал, помехозащищенность, структурные помехи 
V.F. Erohin, B.A.Nikolaenko, R.V.Ovcharenko The problem of noise-processing OFDM 

- signals 

A mathematical model of the synthesis procedures of quasicoherent demodulation OFDM - 

signal in the conditions of influence of the narrow-band non - keying hindrances is offered. 

Keywords: OFDM – signal, 

noise immunity, structural interference 

123 

УДК 621.391.1  
 

ЗАВАДОЗАХИЩЕНІСТЬ АЛГОРИТМІВ СИНХРОНІЗАЦІЇ РАДІОЛІНІЙ З 

ПСЕВДОВИПАДКОВИМ ПЕРЕНАЛАШТУВАННЯМ РОБОЧОЇ ЧАСТОТИ  

В.Ф. Єрохін д-р техн. наук., проф.; О.М. Рома, д-р техн. наук.,  с.н.с.; С.В.  Василенко; Д.Є. 

Бездрабко. 

Інститут спеціального зв’язку та захисту інформації НТУУ «КПІ» 

 e-mail: 

sirx0308@gmail.com

Завадозахищеність  радіолінії  з  ППРЧ  визначається  завадозахищеністю  алгоритму 

входження в синхронізм та подальшої підтримки синхронізації такої радіолінії [1]. 

Поряд  з  перевагами  режиму  ППРЧ  виникає  проблема  забезпечення  високонадійної 

синхронізації передавача і приймача під час входження у зв’язок та її підтримання в процесі 

радіообміну. Як правило, зміст алгоритмів синхронізації не розголошують. 

Актуальним  питанням  є  аналіз  завадозахищеності  синхронізації  радіолінії.  При 

загальновідомих на теперішній час способах синхронізації радіостанцій з режимом ППРЧ не 

виключається можливість зриву синхронізації, шляхом створення навмисних завад лише на 

блоці з невеликої кількості частот входження, які є незмінними [2].  

При  розробці  національних  засобів  зв’язку  з  ППРЧ,  з  урахуванням  вищезазначеного, 

стає необхідним розробка “власного”, невідомого третій стороні, алгоритму синхронізації.  

В основу нового алгоритму слід покласти: 

• 

принцип неповторності частот входження у синхронізм. Це означає, що у пакеті 

частот входження не може бути однакових частот; 

• 

принцип  частотної  некорельованості  за  завмираннями  частот  входження  у 

синхронізм.  Тобто  за  умов  розповсюдження  та  відносно  повільних  завмирань  частоти 

повинні бути некорельованими; 

• 

принцип гарантованого збігу деякої частини частот входження на приймальній і 

передавальній сторонах. Така гарантія досягається відповідним вибором співвідношень між 

значеннями нестабільності годинників та швидкістю оновлення пакета частот входження  у 

синхронізм; 

• 

принцип  збалансованої  завадостійкості  службової  інформації,  що  міститься  у 

синхропреамбулі.  Досягається  вибором  однорідного  кодування  вихідних  біт  службової 

інформації. 

Література 

1. 

Феер  К.  Беспроводная  цифровая  связь. Методы  модуляции  и  расширения  спектра.  / 

Пер. с англ. под ред. В.П. Журавлева. – М.: Радио и связь, 2000. - 520с.  

2. 

Борисов  В.И.  и  др.  Помехозащищенность  систем  радиосвязи  с  расширением 

спектра  сигналов  методом  псевдослучайной  перестройки  рабочей  частоты.  —  М.:Радио  и 

связь, 2000. —384 с. 

В.Ф.  Єрохін,  О.М.  Рома,    С.В.    Василенко,  Д.Є.  Бездрабко  Завадозахищеність 

алгоритмів синхронізації радіоліній з псевдовипадковим пере налаштуванням робочої 

частоти 

Запропоновано новий підхід до синхронізації систем радіозв’язку з псевдовипадковим 

переналаштуванням робочої частоти.  

Ключові слова: ППРЧ, завадозахищеність, синхронізація 

V.F.  Erohin,  O.M.  Roma,  S.V.  Vasylenko,  D.E.  Bezdrabko  Noise  immunity  of 

synchronization algorithms radio-lines  with the frequency hopping spread spectrum 

We propose a new approach to the synchronizing with the freqency hopping spread spectrum 

system. 

Keywords: FHSS, noise immunity, synchronization. 

124 

УДК 621.396.42 
 

ЗАВАДОСТІЙКА ЗАХИЩЕНА СИСТЕМА КЕРУВАННЯ ПОВІТРЯНИМ РУХОМ 

Г.Ф. Конахович, д-р техн. наук, проф.; А.С Муранов, канд. техн. наук; Д.І. Бахтіяров, 

аспірант; О.Ю. Красносільський, студент. 

Національний авіаційний університет 

e-mail: krasnoseltseva@gmail.com 

Постановка проблеми 

Важливість авіаційного зв’язку  в цивільній авіації важко переоцінити, адже саме від 

його  якості  та  надійності  залежить  не  тільки  логістика  й  економічна  ефективність,  але  й 

безпека пасажирів та членів екіпажу повітряного судна. 

Проблема  полягає  в  тому,  що  існуючі  технології  передавання  критично  важливої 

мовної  інформації  через  стандартний  авіаційний  радіоканал  не  здатні  задовольнити  норми 

щодо критеріїв захисту інформації та розбірливості прийнятих мовних повідомлень за умов, 

коли висуваються підвищені вимоги щодо забезпечення стабільності зв’язку. 

Результати дослідження 

Проблема  підвищення  вірності  (якості)  зв’язку  зумовлена  невідповідністю  між 

вимогами,  що  висуваються  при  передачі  даних,  і  можливостями  реальних  каналів  зв’язку. 

Одним із шляхів розв’язання задачі підвищення вірності (зниження імовірності помилки) є 

використання  спеціальних  процедур,  основаних  на  застосуванні  завадостійких 

(корегувальних)  кодів  —  кодів,  що  контролюють  помилки.  У  декодері,  завдяки 

використанню корегувального кодування (яке за своєю природою є надмірним), з’являється 

можливість виявлення і виправлення помилок. 

Корегувальне  кодування  може  використовувати  будь-який  з  можливих  видів 

надмірності сигналу — часову, частотну або енергетичну: 

1)  

Часову  надмірність  (надмірність  тривалості  сигналу  Tс)  використовують  для 

корегування помилок у тому випадку, якщо довжина кодової комбінації (КК) є нефіксованою 

(звідси  —  нефіксована  швидкість  передачі  інформації).  При  цьому  крім  інформаційних 

символів  до  складу  КК  додатково  вводять  перевірочні,  за  допомогою  яких  виявляють  і 

(можливо) виправляють помилки. 

2)  

Якщо швидкість передачі інформації є фіксованою, ввести перевірочні символи до 

комбінації  можна  лише  шляхом  зменшення  тривалості  τ  елементарних  кодових  сигналів 

(складових  КК),  що,  у  свою  чергу,  призводить  до  розширення  спектру  сигналу,  оскільки  

∆Fc ~ 1/τ

.  Отже,  у  даному  випадку  для  здійснення  корегувального  кодування 

використовується введення частотної надмірності. 

3)  

У  попередньому  випадку,  при  зменшенні  тривалості  τ  зменшуватиметься  і 

відношення  сигнал/шум  (h = Pc/Pξ; Pξ = Ω0⋅∆Fc).  Щоб  цього  не  сталося,  необхідно 

збільшувати потужність Pc (амплітуду) сигналу. Збільшуючи Pc скороченого у часі сигналу 

можна настільки збільшити енергію останнього (а відповідно й відношення сигнал/шум h) — 
Es = 

PcTс ,  —  що  ймовірність  помилки  під  час  прийому  залишиться  незмінною  або  навіть 

зменшиться [pп ~ Q(h)]. Таким чином, вводиться енергетична надмірність. 

Аналогові  перетворювання    мовного  сигналу  з  метою  захисту  інформації  в  авіації 

практично не використовуються через їхню низьку ефективність. Досконалі криптографічні 

засоби  захисту  «оцифрованої»  мови  пред’являють  підвищені  вимоги  до  ширини  смуги 

каналу, в той час як мовний тракт стандартного авіаційного радіоканалу є вузькосмуговим, 

шириною  3,1  кГц.  Тому  єдиним  шляхом  забезпечення  ефективного  захисту  мовної 

інформації  у  стандартному  радіоканалі  є  використання  низькошвидкісних  вокодерів  та 

стійких  криптографічних  систем  разом  із  вузькосмуговими  модемами  аналогових 

дискретних  сигналів.  Інші  методи  захисту  мовної  інформації  в  авіаційному  радіоканалі  за 

рівнями ефективності не відповідають вимогам сучасних авіаційних застосувань. 

125