СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ТЕЛЕГРАФНЫХ СООБЩЕНИЙ Российский патент 1995 года по МПК H04L9/00 

Изобретение относится к системам связи и может быть использовано в телеграфии для закрытия передаваемых дискретных сообщений от несанкционированного разглашения их содержания в линии связи.

Цель изобретения повышение помехозащищенности и криптостойкости путем преднамеренного искажения передаваемой совокупности четных фазоманипулированных гармонических составляющих наложением дополнительного случайного сигнала.

На фиг. 1-3 изображена схема системы передачи и приема телеграфных сообщений.

Устройство содержит на приемной стороне переключатель 1, коммутаторы 2,3, тактовый генератор 4, регистр сдвига 5, n селекторов 6 четных гармоник Фурье, первый и второй датчики 7,8 номера гармоник Фурье, суммирующий пороговый блок 9, формирователь 10 элементов двоичного кода, приемник 11; на передающей стороне n управляемых генераторов 12 фазоманипулированных сигналов, генератор 13 белого шума, датчик 14 частоты и сдвига фазы гармонических колебаний, сумматор 15, передатчик 16, манипулятор сигналов 17.

Селектор 6 четных гармоник Фурье содержит перемножители 18, 19, блоки 20, 21 m ключей, блоки 22,23 m запоминающих элементов, сумматоры 24, 25, элементы 26, 27 односторонней проводимости, пороговые реле 28, 29, замыкающие контакты 30, 31 порогового реле, размыкающие контакты 32, 33 порогового реле.

Система работает следующим образом.

С помощью манипулятора 17 на передающей стороне формируются элементы двоичного кода "0" и "1", например символу "1" соответствует наличие колебаний на выходах управляемых генераторов 12, а символу "0" пауза. Соотношение частот колебаний управляемых генераторов 12 выражается четными числами n, например, 2,6,8,14. с заданным начальным значением сдвига фазы ϕ= 0, 90, 180, 270^о. Общее число включаемых генераторов гармоник равно n. Сдвиг фазы и частота n генерации управляемых генераторов 12 устанавливается датчиком 14. На входах сумматора 15 выходная совокупность гармонических колебаний генераторов 12 преднамеренно искажается выходным сигналом генератора белого шума 13, частота генерации которого может изменяться в широком диапазоне.

Выходной сигнал сумматора 15 с помощью передатчика 16 передается в линию связи, в которой передаваемое телеграфное сообщение может подвергаться еще дополнительному искажению аддитивными помехами. Так как аддитивное искажение случайное, то ключевой код такого кодирования соответствует бесконечному числу комбинаций (вариантов), что отвечает наивысшей криптостойкости передачи телеграфного сообщения.

На приемной стороне выходной сигнал приемника 11 прерывается прерывателем 1 с частотой 1/m, определяемой тактовым генератором 4, и поступает на один вход перемножителей 18 и 19 селекторов 6, на другие входы которых поступают сигналы с выходов коммутаторов 2 и 3 соответственно. Количество селекторов в блоке 6 равно n, по одному для селекции каждой соответствующей четной гармоники совокупности гармонических колебаний управляемых генераторов 12 передатчика.

Выбор четных в отличие от нечетных гармоник Фурье для передачи дискретных сообщений обусловлен тем обстоятельством, что для симметричной нелинейности типа "ограничение линейной зависимости" четные гармоники Фурье на выходе этого симметричного ограничителя не возрастают, что свидетельствует о хорошей помехозащищенности такой системы связи.

Селекция гармоник Фурье осуществляется следующим образом.

Квантованный принятый сигнал ρ/t перемножается последовательно с m постоянными сигналами с помощью перемножителей 18 и 19 блока 6 селекции. Результаты умножения запоминаются в блоках запоминания 22 и 23 для косинусоидальной и синусоидальной составляющих гармоник Фурье соответственно. Последовательное подключение умножаемых постоянных составляющих к входам перемножителей 18 и 19 и сигналов их произведений к входам блоков 22 и 23 запоминающих элементов осуществляют коммутаторы 2 и 3 и блоки ключей 20 и 21 соответственно, управляющие входы которых подключены к m выходам регистра сдвига 5. Выходные сигналы запоминающих элементов 22 и 23 алгебраически суммируются в соответствующих блоках суммирования 24 и 25. Выходные сигналы сумматоров 24 и 25 равны значениям гармонических коэффициентов Фурье a_n и b_n,
a_n= ρ(t)cos tdt cos tdt
cos tdt ρ_iK_anmi
b_n= ρ(t)sin tdt sin n tdt
sin tdt ρ_iK_bnni
где ρ_i ступенчатые значения принятого сигнала ρ(t) в дискретные моменты времени i 1,2,3,m;
Т-длительность элементарного символа двоичного кода "0" или "1";
K_anmi и K_bnmi значения гармонических составляющих интегралов Фурье, которые заранее вычислены и установлены в виде набора постоянных напряжений в коммутаторах 2 и 3.

Для фазоманипулированного гармонического сигнала с дискретными значениями сдвига фазы 0, 90, 180 и 270^о один из коэффициентов Фурье а_nили b_n соответственно равен нулю, а другой равен амплитуде С_nгармонического колебания на выходе соответствующего генератора 12:
C_n=
Поэтому на выходах сумматоров 24 и 25 включены элементы односторонней проводимости 26 и 27 реле 28 и 29 с разными уровнями срабатывания, соответствующими предельными значениями коэффициентов Фурье.

При срабатывании реле 28, настроенного, например, на высокий уровень, замыкаются его контакты 30, с помощью которых выходной сигнал сумматора 24 поступает через размыкающие контакты 33 реле 29 на один из входов суммирующего порогового элемента 8. Если задающий генератор 12 настроен на генерацию косинусоидального гармонического колебания, как показано на фиг. 1 пунктирной линией при ϕ= 90^о, то на приемной стороне в блоке селекции 6 на высокий уровень срабатывания должно быть настроено реле 29, а не реле 28. В этом режиме работы при срабатывании реле 29 его размыкающие контакты 33 отключают цепь выходного сигнала сумматора 24, а замыкающие контакты 32, показанные на фиг. 3 пунктирной линией, подключают выход сумматора 25 к одному из 2n входов суммирующего порогового элемента 8.

Если задающий тактовый генератор 12 настроен на генерацию синусоидального колебания или косинусоидального колебания противоположной фазы, когда ϕ= 180 и 270^о, то на приемной стороне в блоке селекции 6 элементы односторонней проводимости 26 и 27 должны быть установлены соответственно в противоположном направлении.

Выходные сигналы селекторов 6 суммируются по модулю в блоке 8. При достижении суммарным сигналом порогового значения и в момент полного заполнения регистра сдвига 5, когда i m, блок 8 включается и его выходной сигнал поступает на вход блока 9 для формирования элементов телеграфного кода.

Импульс переполнения регистра сдвига 5, когда i m+1, поступает на входы "Сброс" селекторов 6 самого регистра 5 и формирователя 9 для возвращения электрической схемы устройства в исходное положение.

Частота генерации Т/m тактового генератора 4 должна быть установлена такой величины, чтобы в результате прерывания принятого сигнала ρ(t) не было потери информации о характере его изменения. Для синхронизации работы тактового генератора 4 используются импульсы принятого телеграфного сообщения.

Использование: в телеграфии. Сущность изобретения: система передачи и приема телеграфных сообщений содержит на приемной стороне переключатель, коммутаторы, тактовый генератор, регистр сдвига, n селекторов четных гармоник Фурье, первый, второй датчики номера гармоник Фурье, суммирующий пороговый блок, формирователь элементов двоичного кода, приемник, а на передающей стороне n управляемых генераторов фазоманипулированных сигналов, генератор белого шума, датчик частоты и сдвига фазы гармонических колебаний, сумматор, передатчик, манипулятор сигналов. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ТЕЛЕГРАФНЫХ СООБЩЕНИЙ, содержащая на передающей стороне n управляемых генераторов фазоманипулированных сигналов и генератор белого шума, выходы которых через сумматор подключены к передатчику, а на приемной стороне тактовый генератор и суммирующий пороговый блок, отличающаяся тем, что, с целью повышения помехозащищенности и крипкостойкости путем преднамеренного искажения передаваемой совокупности четных фазоманипулированных гармонических составляющих наложением дополнительного случайного сигнала, введены на передающей стороне манипулятор сигналов и датчик частоты и сдвига фазы гармонических сигналов, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам n управляемых генераторов фазоманипулированных сигналов, а на приемной стороне введены два коммутатора, формирователь элементов двоичного кода, два датчика номера гармоник Фурье, переключатель регистр сдвига и блок n селекторов четных гармоник Фурье, 2n выходов которого подключены к соответствующим входам суммирующего порогового блока, выход которого подключен к входу формирователя элементов двоичного кода, выход которого подключен к входу тактового генератора, выход приемника через переключатель подключен к первым входам n селекторов четных гармоник Фурье, m выходов регистра сдвига (где m 1, 2,) подключены соответственно к m управляющих входов первого и второго коммутаторов и m управляющих входов каждого из n селекторов четных гармоник Фурье, выходы первого и второго датчиков номера гармоник Фурье через соответствующие первый и второй коммутаторы подключены к соответствующим вторым и третьим входам каждого из n селекторов четных гармоник Фурье, (m + 1)-й выход регистра сдвига соединен с входом "Сброс" каждого селектора четных гармоник Фурье, со своим входом "Сброс" и управляющим входом формирователя элементов двоичного кода, выход тактового генератора подключен к управляющему входу переключателя и счетному входу регистра сдвига. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что каждый из селекторов четных гармоник Фурье содержит две цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединенных перемножителя, блока m ключей, блока m запоминающих элементов, сумматора, элемента односторонней проводимости и порогового реле, объединенные первые входы перемножителей являются первым входом каждого из n селекторов четных гармоник Фурье, второй вход перемножителя первой цепи является вторым входом каждого из n селекторов четных гармоник Фурье, второй вход перемножителя второй цепи является третьим входом каждого из n селекторов четных гармоник Фурье, выходы сумматоров каждой цепи подключены к последовательно соединенным замыкающему контакту порогового реле с высоким уровнем срабатывания и размыкающему контакту порогового реле с низким уровнем срабатывания, выходы которых являются выходами каждого из n селекторов четных гармоник Фурье, а выход "Сброс" блока m запоминающих элементов является выходом "Сброс" селектора четных гармоник Фурье.