Способ передачи дискретных сообщений с системой синхронизируемого шифрования и устройство для его осуществления Российский патент 2024 года по МПК H03M7/00 H04B1/00 

Область техники. Изобретение относится к области радиотехники, средствам вычислительной техники, связи и системам помехоустойчивой скрытной передачи дискретных сообщений при наличии шумов с использованием конечного множества шумоподоб-ных сигналов (ШПС).

Уровень техники. 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 различения сигналов при наличии (на фоне) шумов, следовательно не обеспечена передача сигналов оптимальным образом.

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.

Известен способ приемопередачи дискретных информационных сигналов [3]. 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.

Известна когерентная система передачи информации [4]. 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. Отсутствует возможность варьирования несущих сигналов на передающей стороне.

Аналогом выбран также способ передачи дискретных сообщений и система для его осуществления [5, с. 16,17]. Способ состоит в том, что на интервале, соответствующем входному сигналу равному "1", формируется код Баркера (КБ), а на интервале, где сигнал источника информации (ИИ) равен "0" используется инвертированный по фазе КБ. результате получается последовательность ШПС в виде КБ (каждый из них инвертирован либо нет), переносящая информационные символы. Промодулированные колебания излучаются в пространство (физическую среду канала связи). В приемнике реализуется синхронный прием. После окончания поиска последовательности КБ и вхождения в синхронизм формируется информационная последовательность в виде двоичных символов, которая передается на выход, получателю информации (ПИ).

Система построена и работает на основании изложенного способа. Двоичные информационные символы переносятся на КБ. Полученные сигналы усиливаются по мощности усилителем и через антенну излучаются в пространство (передаются по каналу связи). Дальнейшая работа системы изложена в способе.

Недостатками способа и системы является необходимость поиска и синхронизации сигналов в передатчике и приемнике, что 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 [5, с. 9]. Вместе с этим не эффективно используется рабочая полоса частот.Главным недостатком следует считать отсутствие возможности варьирования кодов ШПС.

Прототипом выбран способ и система [6]. Способ состоит в том, что последовательность импульсов длительностью Т, соответствующих двоичным числам ("1" и "0"), поступающих на вход от ИИ, группируется в блоки. Каждому блоку ставится в соответствие один из заранее выбранных ШПС, обладающих необходимыми корреляционными свойствами. Как и в аналоге [5], здесь создается и передается на приемную часть последовательность ШПС. Каждый из сигналов этой последовательности идентифицируется и запускает соответствующие блок двоичных сигналов. Эти выходные сообщения передаются ПИ. Система в прототипе построена и работает на основании изложенного способа и содержит преобразователь входных дискретных сообщений, генератор ШПС, канал связи, согласованные фильтры, решающие устройства и формирователь выходных дискретных сообщений. Недостатками способа и системы прототипа является отсутствие возможности оперативного временного варьирования кодами ШПС в широких пределах.

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".

Краткое изложение сущности заявленных способа и устройства. 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 согласованных фильтров (СФ) переданные по каналу связи (КС) сигналы различаются [5, с. 158, 159] благодаря наложенным ограничениям на УБП АКФ и ВКФ. На выходах разных СФ и пороговых устройств формируются импульсы, обозначающие, что приемником приняты сигналы S₁ либо S₂. Эти импульсы запускают соответственно либо формирователь "1" либо формирователь "0" и на выходе приемника воспроизводятся переданные для получателя сигналы.

Этот подход применим 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,…S_g) с указанными ограничениями на УБП, которые взаимнооднозначно 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.

Требуемые для работы g=256 ШПС выбираются из более обширного списка (формуляра) подходящих сигналов, включающего g3≥g=g1 сигналов. Правило выбора требуемого количества сигналов из числа имеющихся в формуляре определяет порядок шифрования кодов, задаваемый пользователем.

Вместе с этим указанные операции реализуются на ограниченных временных интервалах, названных слотами. Соответствие между числовым значением блока и номером ШПС из определенного набора (формуляра), который ставится ему в соответствие, задается правилом (кодом шифрования), определяемым пользователем. На разных слотах блокам задаются различные номера ШПС, реализуется кодирование номеров кодов. На приемной стороне так же в течение слота осуществляется указанная процедура восстановления дискретных сообщений. Формирование ключей шифрования и дешифрования синхронизируется при запуске заявленного устройство. Интервалы постоянства ключей (слоты) выбираются достаточно короткими, возможный доступ к данным на одном из слот не означает наличие доступа на других слотах, длительности которых непостоянны и фактически также могут кодироваться.

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=log₂ g1 (округление в большую сторону до ближайшего целого числа), где g1 - количество символов в системе кодирования, g2 - количество элементов (импульсов, бит) дискретных сообщений в блоках.

Скрытность передачи сигналов означает [5, 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) [5, с. 7].

В качестве ШПС могут использоваться, например, R-коды [7, 8] и сигналы на их основе, являющиеся разновидностью ФМС.

Некоторые сведения о R-кодах и ансамблях. Необходимые сведения представлены в прототипе [6]. ФМС на основе кодов, у которых АКФ в области боковых пиков изменяется в пределах ±R (0≤R≤N -1, R - целое), названы сигналами R-ro рода (ФМС-R) [7].

Множество из g кодов G=G^X_R,N, (х=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). Для немногочисленных КБ R=l. Наибольшее значение модуля АКФ таких N-элементных кодов обозначено u_m и u_m=N, относительный уровень боковых пиков АКФ равен B₁=R /N. База ФМС равна В=N, энергия сигнала Е_с прямо пропорциональна N, то есть u_m пропорционально Е_с. Признаком шумоподобности сигнала является верность условия, что база велика (В>>1) [5]. Пары кодов характеризуются наибольшим значением модуля ВКФ, обозначенным W (1≤W≤N -1, W - целое). Справедливо: 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) [5].

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.

Символом Т обозначена длительность каждого из N радиоимпульсов ФМС-R. Начальные фазы могут быть равны 0 или ж (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).

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.

Ансамблем названо множество кодов с введенными ограничениями на УБП АКФ и ВКФ. Например, для кодов с 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…1).

Ограничения на УБП АКФ и ВКФ сформулированы аналитически [7, 8]. В моменты t_k=k⋅Т, 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.

Значения модуля ВКФ пар кодов ансамбля с индексами "х" и "у" рассмотрены в моменты t_k=k⋅Т, отсчитываемые от начала ВКФ. Коды ансамбля с ограничениями на УБП АКФ и ВКФ представлены в [7-11] и в прототипе [6].

Коды ансамбля с указанными корреляционными свойствами являются частным случаем ШПС, обозначены S₁, S₂, S_g и вырабатываются генератором ШПС. Параметры N, R, W и g взаимозависимы.

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=log₂ g1 элементов (бит, импульсов) в каждом блоке. Для системы кодирования из двух символов (g1=2) блок состоит из единственного элемента (g2=l), 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.

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.

Некоторые термины, использованные для упрощения описания.

Алфавит - взаимно-однозначное соответствие между элементами системы кодирования и кодами или сигналами, составляющими ансамбль.

Ансамбль - множество бинарных кодов или импульсных сигналов на их основе, для которых введены ограничения на УБП АКФ (R) и ВКФ (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 на УБП АКФ и ВКФ. Если амплитуды и частоты постоянны, то имеются ансамбли ФМС-R.

Блок - набор конечного числа элементов дискретного сообщения.

Линганум - заданная пользователем функция (правило, таблица), определяющая взаимно-однозначное соответствие между множествами чисел (0;1;…; g1-1) и множеством символов выбранной системы кодирования. ASCII - частный случай линганума.

Слот - временной интервал, для которого задаются ключи шифрования, дешифрования и прочие сигналы управления.

Формуляр - набор кодов, для которого задано взаимно-однозначное соответствие

целых чисел по порядку от 1 до g3 и кодов ансамбля, например, (G¹_3,30;G²⁵⁹_3,30) при g3=259.

Функциональная группа - множество однотипных по назначению элементов, например, группа линий (линий групповой связи), проводников входов/выходов, устройств, выполняющих одинаковые операции (функции).

Перенумерование блоков (байтов) - изменение порядка следования элементов (бит), например, логических единиц и нулей, либо положительных и отрицательных логических единиц, входящих в блок (байт) так, чтобы числовое значение, определяемое элементами блока (байта), стало равным назначенному числу (ключу).

Замечание. 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.

Сортировка - операция преобразования одной конечной последовательности числовых значений в другую так, что индексы порядковых номеров элементов исходной последовательности уменьшаются на единицу и меняются местами с значениями элементов этой последовательности, порядковые номера новой числовой последовательности увеличиваются на единицу и элементы полученной последовательности со своими измененными порядковыми номерами расставляются в порядке возрастания этих номеров.

Сортировка используется для определения линганума восстановления дискретных сообщений и ключей дешифрования исходя из вида линганума и ключей шифрования, что позволяет при дешифровании использовать такие же операции и схемы.

Порядок сортировки определяется тем, что величины первоначальной последовательности надо поменять на новые, а также учесть, что эти величины и их индексы различаются на единицу (например, в ASCII индексы варьируются как 1, 2, 3,…, а числовые значения символов изменяются по возрастанию 0, 1,2,…). Для этого величины индексов первоначальной последовательности перед указанной заменой уменьшаются на единицу, а индексы новой последовательности должны быть увеличены на единицу.

Пример проведения однооперационной (однократной) сортировки. Задана первоначальная последовательность Ŧ₁, записанная с учетом порядкового номера и значения элементов, с использованием знака соответствия То есть (порядковый номер (первоначальное значение → новое значение)): 1(0→5); 2(1→0); 3(2→3); 4(3→2); 5(4→1); 6(5→4). Возможна иная запись: Ŧ₁=(5₁;0 г; 3₃; 2₄;1₅; 4₆) (элементов g1=6, а их значения изменяются от 0 до g1-1=5). Сортировка для определения искомой последовательности: уменьшение индекса порядкового номера на единицу - (5₀; 0₁; 3₂; 2₃; 1₄; 4₅); замена местами индексов и значений - (0₅; 1₀; 2₃; 3₂; 4₁; 5₄); увеличение индексов новой последовательности на единицу - (0₆, 1₁ 2₄; 3₃; 4₂, 5₅); расстановка элементов в порядке возрастания индексов - Ŧ₁' = (1₁; 4₂; 3₃; 2₄; 5₅; 0₆). Иная запись через знак соответствия для проведения проверки: 1(0→1); 2(1→4); 3(2→3); 4(3→2); 5(4→5); 6(5→0). Видна однозначная взаимосвязь полученного результата с первоначальной последовательностью, представленной выше через знак соответствия (перенумерования) “→”.

Первоначальная последовательность T₁ определяет операцию установления взаимно-однозначного соответствия конечного множества числовых значений (элементов последовательности) и набора индексов, использованных для нумерации.

Для второго примера считаем, что есть g3=10 чисел от 0 до g3-1 (то есть 0,…, 9), из которых выбирается g1=6 различных значений и создается, к примеру, последовательность Ŧ₂=(2₁; 4₂; 5₃; 1₄; 7₅; 9₆) (индексы изменяются от 1 до g1=6). Через знак соответствия это можно представить в виде: 1(0→2); 2(1→4); 3(2→5); 4(3→1); 5(4→7); 6(5→9). Операции сортировки: (2₀; 4₁ 5₂; 1₃; 7₄; 9₅); (0₂; 1₄; 2₅; 3₁; 4₇; 5₉); (0₃; 1₅; 2₆; 3₂; 4₈; 5₁₀), то есть Ŧ₂'=(3_2; 0₃; 1₅; 2₆; 4₈, 5₁₀). Сверка элементов подтверждает верность результата сортировки. Значения индексов последовательности, полученной после сортировки, изменяются в более широких пределах, от 1 до g3=10, некоторые значения элементов вводить не требуется, хотя их общее количество (g1=6) неизменно. Это можно записать так, что индексы g1 элементов Т₂' изменяются в интервале 1≤j≤g3. Элементы с пропущенными индексами не задаются, подразумевается наличие пробела.

Представление операции шифрования путем перенумерования блоков. Осуществляется операция, связанная с изменением нумерации кодов ШПС, используемых для передачи данных. Система кодирования может быть разной на варьируемых слотах, число элементов обозначено g1_d, d=1, 2,…, D. Шифрование номеров заключается в том, что по некоторому известному пользователю правилу на любом d-м слоте выбирается лишь часть g1_d=g≤g3 кодов (g3 - количество кодов или сигналов на их основе в формуляре, который одинаков для всех слот, d=1, 2,…, D). Устанавливается взаимно-однозначное соответствие между этой частью выбранных из формуляра кодов (они далее передаются по каналу связи) и блоками (байтами) дискретных сообщений. В результате задается порядок соответствия значений блоков (байтов) и номеров кодов из формуляра, что конкретизируется ключами шифрования номеров кодов:

последовательность варьируемых значений в двоичном и десятичном представлении (выписаны первые два и последний блоки) для любого из d=1, 2, d слот, каждое значение в скобках является одним из целых положительных чисел от 0 до (g3-1), используемым при составлении этой последовательности лишь однажды (g1_d -количество символов в выбранной на d-м слоте системе кодирования, например, для четырех слот: g1₁=32; g1₂=128; g1₃=256; g1₄=2);

G1=(g1_d, d=1, 2,…, D)- последовательность ключей шифрования систем кодирования для различных слот;

t_d⁼t_d-1+Λ_d-окончание d-го слота длительностью Λ_d≥0;

ψ=(Λd, C=1, 2,…, D) - последовательность ключей шифрования длительностей слот;

t_d - сумма Λ_d длительностей всех d слот;

g2_d - количество элементов в блоке на d-м слоте;

g3 - количество кодов или сигналов на их основе в формуляре;

t₀, t_d - начальное и конечное значения первого и последнего слота. Для двоичной системы представления M_i,j,d принимают значения логических "1" или "0" и задают в (1) i-й бит j-го блока ключей шифрования кодов на d-м слоте. На фиг. 1(a) графически представлены слоты различной длительности для ключей шифрования сообщений и номеров кодов. Введено обозначение: g1_m - наибольшее количество элементов среди выбранных систем кодирования (в данном выше примере g1_m=g1₃=256). Если на всех слотах используется одна система кодирования, то g1=g1_d, d=1, 2,…, D.

Часть чисел, определяющих номера кодов, остаются неиспользованными (из возможных g3 значений номеров кодов из формуляра применяется лишь g1=g≤g3 величин по количеству символов в системе кодирования). Для двоичной системы счета M_i,j,d задает i-й бит j-го байта на d-м слоте. По аналогии с примером для Т₂ и Т₂': индексы элементов в формулах (1) для каждого слота изменяются от 1 до g_d; максимальное числовое значение может быть равным (g3-1), а наибольшее значение индекса равно g1_d.

Значения последовательности M(t) произвольно задаются пользователем, формируются одноименным генератором, определяют величины ключей шифрования номеров кодов ШПС, которые передаются на вход канала связи.

Введено обозначение входных данных для каждого d-ro слота:

входные данные в двоичной и десятичной системе (записаны первые два блока). Для любого слота выходные данные после восстановления обозначены:

выходные данные в двоичной и десятичной системах (приведены первые два блока). Эти значения можно получить посредством ключей дешифрования в результате сортировки ключей шифрования по изложенным выше правилам.

Полученные на приемной стороне ШПС обнаруживаются и формируются индивидуальные для каждого кода сигналы распознавания, с помощью восстановителя элементов дискретных сообщений реализуется регенерирование соответствующих блоков (байт), зашифрованных ключами шифрования M(t). Эти блоки обозначены следующим образом:

блоки дискретных сообщений после операции шифрования номеров кодов на d-м слоте в двоичной и десятичной системах, записаны первые два блока (байта); i, j, d-индексы нумерации бит, байтов, слот.

Элементы Х°, как и ключи шифрования кодов в формуле (1), принимают значения целых положительных чисел из интервала 0≤X°≤(g3-1), причем все они различны. Значения последовательности Х° являются исходными сигналами процедуры дешифрования и восстановления дискретных сообщений. Операция шифрования свершается согласно ключам шифрования по правилам:

где j=1, 2,…; d=1, 2,…, D - индексы нумерации блоков и слот;

Х_{вх j,d} - значение j-го блока входных дискретных сообщений на d-слоте;

X°_j;d - значение j-го блока после шифрования номеров кодов на d-слоте;

M_1,d; M_2,d;…, M_g1d,d - последовательность значений ключей, формируемых генератором ключей шифрования кодов на d-слоте;

g1_d - количество символов в выбранной системе кодирования на d-слоте;

g3 - количество выбранных шумоподобных сигналов, размещенных в формуляре.

Выражение (5) определяет операцию шифрования номеров кодов.

Ключи дешифрования задаются в виде элементов последовательности:

последовательность варьируемых значений ключей дешифрования в двоичном и десятичном представлении (выписаны первые два и последний блоки) для любого из d=1, 2,… d слот, каждое значение в скобках является одним из целых положительных чисел от 0 до (g1_d-1), используемым при составлении последовательности один раз;

g1_d - количество символов в выбранной системе кодирования на d-м слоте;

t'_d=t'_d-1+Λ_d -момент времени окончания d-го слота длительностью Λ_d≥0;

ψ=(Λ_d, d=1,2,…, D) - последовательность ключей шифрования длительностей слот;

t'_d-сумма Λ_d длительностей всех d слот;

t'₀, t'_d-начальное и конечное значения первого и последнего слота.

Для двоичной системы представления элементы в (6) задают i-й бит j-го байта для d-ro слота. На фиг. 1(а, б) графически представлены слоты различной длительности для ключей шифрования и дешифрования номеров кодов. Часть чисел, определяющих номера кодов, остаются неиспользованными (из возможных g3 значений номеров из формуляра применяется g1=g≤g3 величин по количеству символов в системе кодирования). По аналогии с приведенным примером для Т₂ и Т₂': индексы элементов изменяются от 1 до g1_d; максимальное числовое значение может быть равным (g3-1), наибольшая величина индекса равна g1_d. Верно соотношение: М-(М'≤j≤g3; d=1, 2,…, D).

Значения последовательности M(t) произвольно задаются пользователем и определяют величины ключей шифрования номеров кодов, для получения которых применен одноименный генератор. Ключи дешифрования M'(t) определяются в результате сортировки ключей шифрования, используется соответствующий генератор.

Операция дешифрования проходит согласно ключам дешифрования по правилам:

операции дешифрования на d-м слоте путем замены числовых значений,

где j=1, 2,…, d=1, 2,…, d - индекс нумерации блоков (байтов) и слот;

X°_j,d - значение j-го блока (байта) до дешифрования номеров кодов на d-м слоте;

X°_j,d - значение j-го блока (байта) выходных дискретных сообщений на d-м слоте;

M'_1,d; M'_2,d;…; М'_g3,d - последовательность значений ключей дешифрования на d-м слоте.

Для реализации операций способа используются элементы заявленного устройства, имеющие несколько входов либо выходов, для которых с целью удобства изложения введена следующая нумерация. Блок коммутаторов - первые входы соединены с выходами преобразователя входных дискретных сообщений; вторая группа входов соединена с функциональными группами выходов блока управления коммутаторами; Дешифрователь - первый вход тот, что соединен с выходом генератора ключей дешифрования; второй вход тот, что соединен с восстановителем элементов дискретных сообщений; Логическое устройство дешифрования - первый вход тот, что соединен с выходом преобразователя ключей дешифрования; второй вход тот, что соединен с вторым входом дешифрователя; Программатор слот - первый выход тот, что соединен с первым выходом генератора слот и третьим выходом синхронизатора; второй выход тот, что соединен с вторым выходом генератора слот и вторым выходом синхронизатора, а первый выход синхронизатора подключен к входу генератора слот.

Сущность изобретения. Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение способа и устройства для его осуществления, является обеспечение дополнительной защищенности дискретных сообщений от внешних воздействий при их передаче по каналу связи.

Поставленная задача решается за счет того, что в способ передачи дискретных сообщений с шифрованием кодов, которые состоят из элементов в виде логических единиц и нулей, либо из положительных и отрицательных логических единиц, включающий на передающей стороне

группирование последовательно следующих элементов входного дискретного сообщения в блоки и преобразование одного вида блоков дискретного сообщения в широкополосный сигнал и преобразование элементов иного вида блоков этого дискретного сообщения в другой широкополосный сигнал, передачу этой последовательности сигналов по каналу связи, осуществление 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 последовательности длительностей слот ψ=(Λ_d, d=1, 2,…, D), Λ_d≥0,

выбор g1_d разных элементов систем кодирования дискретных сообщений для каждого слота, составляющих последовательность G1=(g1_d, d=1, 2,…, D), g1_d≥0, элементы каждой из систем кодирования дискретных сообщений нумеруются числовым значением α_d, которое может изменяться от нуля до (g1_d -1),

создание блоков из дискретных сообщений слота, каждый блок имеет длительность Тб, в нем размещается по g2_d элементов дискретных сообщений, где g2_d=log₂g1_d с округлением в большую сторону до ближайшего целого числа или задание параметру g2_d величины, равной количеству элементов в блоке входного шифрованного дискретного сообщения или сообщения с избыточным кодированием, при этом g1_d=2^а, где a=g2_d, d=1, 2,…, D,

введение соответствия между числовым значением α_d каждого элемента выбранной системы кодирования и каждым вариантом набора сгруппированных в блоки элементов дискретных сообщений,

выбор g3≥g1 разных шумоподобных сигналов, уровень боковых пиков автокорреляционной и взаимной корреляционной функций которых не более положительных чисел R и W соответственно, где R и W - числа, меньшие наибольшего значения u_m модуля автокорреляционных функций этих шумоподобных сигналов,

нумерация выбранных шумоподобных сигналов последовательно целыми числами от 1 до g3 и расположение их в формуляре,

составление ключей шифрования кодов для каждого слота в виде последовательности M_j,d, j=1,2,g1_d, так что значение А любого элемента этой последовательности, задаваемое пользователем, равно уменьшенному на единицу порядковому номеру одного из шумоподобных сигналов из формуляра, А является одним из целых положительных чисел от 0 до (g3-1), которое используется лишь однажды, g1_d- количество символов в системе кодирования на d-м слоте, g3-количество шумоподобных сигналов в формуляре, установление для каждого слота взаимно-однозначного соответствия между любым блоком входных дискретных сообщений с числовым значением α_d и одним из шумоподобных сигналов из формуляра с номером А+1=M_a+1+1, обозначенным S_A+1, расположение каждого из выбранных шумоподобных сигналов в пределах интервала Тб, следующего за интервалом, где расположен блок, которому поставлен в соответствие подобающий для рассматриваемого слота шумоподобный сигнал,

создание последовательности из выбранных указанным образом шумоподобных сигналов S_A+1 которая соответствует последовательности блоков из сгруппированных на рассматриваемом слоте элементов входных дискретных сообщений,

передача последовательности шумоподобных сигналов, соответствующей каждому слоту, через среду распространения канала связи непосредственно либо с использованием в качестве модулирующих сигналов,

осуществление согласованной фильтрации принятой последовательности, соответствующей любому слоту, всеми g3 различными оптимальными фильтрами, каждый из которых согласован с одним из шумоподобных сигналов, включенных в формуляр,

сравнение для каждого слота выходных сигналов согласованных фильтров с соответствующим пороговым уровнем U_n, 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 U„ выбираются больше наибольшего из чисел R и W,

проверка для каждого слота превышения каждым из сигналов, полученных после выполнения согласованной фильтрации всех принятых ШПС, относящихся к рассматриваемому слоту и имеющих А+1-й порядковый номер в формуляре, значения соответствующего порогового уровня U_n и в случае такого превышения

формирование для каждого слота сигналов распознавания D_A+1 принятого шумоподоб-ного сигнала под номером А+1 в формуляре,

формирование на основе полученных сигналов распознавания D_A+1 последовательности целых положительных чисел Х°=(X°_j,d, j=1, 2,…, d=1, 2,…, D), 0<X°≤(g3-1), элементы которой соответствуют одному из использованных ключей шифрования номеров кодов А и числовых значений da блока дискретных сообщений рассматриваемого d-го слота, определение для каждого слота ключей дешифрования в виде элементов последовательности М'=(М'_j,d, 1≤j≤g3, d=1, 2,…, D), любое значение которой является одним из целых положительных чисел от 0 до (g1_d-1), используемым лишь однажды, причем элементы последовательности М' получены так, что порядковые номера j-x элементов последовательности ключей шифрования M_j,d, j=1,2,…,g1_d, d=1,2,…, D уменьшаются на единицу и меняются местами с значениями элементов этой последовательности, порядковые номера этой новой созданной числовой последовательности увеличиваются на единицу и элементы полученной последовательность со своими измененными порядковыми номерами расставляются в порядке возрастания этих номеров,

осуществление синхронизации операций формирования ключей шифрования кодов М и ключей дешифрования М' на каждом d-м слоте,

проведение на каждом слоте дешифрования путем изменения расположения элементов последовательности (X°_j,d, j=1,2,…, d=1,2,…, D), так что целые положительные числа Х°, заменяются на заданные ключами дешифрования целые положительные числа, что определяет величины последовательности элементов выходных дискретных сообщений Х_вых, которые выбирается так, что если Х°_j,d=0, то Х_вых=M'_1,d или если Х°_j,d=1, то Х_вых=M'_2,d или если Х°_j,d=2, то Х_вых=M'_3,d или … если X°_j,d=(g3-1), то Х_вых=М'_g3,d, где j=1, 2,… - индекс нумерации блоков (байтов), передача восстановленных в результате дешифрования на любом слоте дискретных сообщений Х_вых на выход получателю.

Предложенный способ проиллюстрирован рисунками на фиг. 2, 3.

Пояснение на примере. Пусть имеется входной блок (байт) с числовым значениемα=20, которому в соответствии с ключами шифрования кодов ставится в соответствие десятый ШПС из формуляра. После согласованной фильтрации формируется сигнала распознавания D₁₀ десятого ШПС, который запускает формирователь блоков (байтов) с А+1=10. Дешифрователь трансформирует этот блок (байт) в соответствии с ключами дешифрования в блок (байт) с а=20, то есть блоки элементов входного дискретного сообщения однозначно восстанавливается на выходе. Подсчет числовых значений блоков, состоящих из элементов "±1", возможен, если логическую "-1" заменить на ноль.

Замечания: 1) При наличии сигнала распознавания по ключам дешифрования кодов возможна реализация перекоммутации входов формирователей выходные дискретных сообщений, которые формируют выходные сигналы, либо допустимо формирование нерасшифрованных дискретных сообщений, которые перенумеруются в выходные сообщения по ключам дешифрования. В заявленной системе изложен второй подход; 2) Шифрование кодов означает шифрование выбора номеров ШПС из формуляра; 3) Синхронизируемость системы означает требуемую одновременность формирований ключей шифрования и дешифрования на всех слотах, что обеспечивается работой генераторов.

Решение задачи, на достижение которой направлено изобретение, реализуется за счет того, что устройство для осуществления способа передачи дискретных сообщений с системой синхронизируемого шифрования кодов содержит преобразователь входных дискретных сообщений, генератор шумоподобных сигналов, канал связи, согласованный фильтр, решающее устройство, вместе с тем

выход генератор шумоподобных сигналов подключен к входу канала связи, выход которого соединен с входом согласованного фильтра, выход согласованного фильтра подсоединен к входу решающего устройство, вход преобразователя входных дискретных сообщений соединен с входом заявленного устройства,

генератор шумоподобных сигналов формирует g3 разных шумоподобных сигналов, уровень боковых пиков автокорреляционной и взаимной корреляционной функций которых не более положительных чисел R и W соответственно, где R и W - числа, меньшие наибольшего значения u_m модуля автокорреляционных функций шумоподобных сигналов, как новые признаки введены

блок коммутаторов, блок управления коммутаторами, генератор ключей дешифрования, генератор ключей шифрования кодов, восстановитель элементов дискретных сообщений, дешифрователь, программатор слот, причем

преобразователь входных дискретных сообщений содержит g1_m выходов, которые соединены соответственно с тем же количеством входов первой функциональной группы входов блока коммутаторов, вторая функциональная группа входов блока коммутаторов соединена с функциональной группой выходов блока управления коммутаторами, функциональная группа входов этого блока соединена с выходами генератора ключей шифрования кодов, функциональные группы выходов блока коммутаторов соединены с функциональной группой входов генератора шумоподобных сигналов, выходы согласованного фильтра составляют функциональную группу из g3 выходов, все g3 выходов решающего устройства подключенных к такому же количеству входов восстановителя элементов дискретных сообщений, выход которого соединен с вторым входом дешифрователя, первый вход дешифрователя соединен с выходом генератора ключей дешифрования, выход дешифрователя соединен с выходом заявленного устройства,

первый выход программатора слот подключен к входу генератора ключей дешифрования, второй выход программатора слот соединен с входом генератора ключей шифрования кодов, g3 - количество введенных в формуляр шумоподобных сигналов, g1_m- наибольшее количество элементов среди выбранных систем кодирования, при этом генератор ключей шифрования кодов формирует для каждого слота сигналы, соответствующие элементам последовательности (1),

генератор ключей дешифрования формирует сигналы, соответствующие элементам формулы (6) и находятся в результате сортировки последовательности (1), восстановитель элементов дискретных сообщений по сигналам от решающего устройства воспроизводит на приемной стороне для каждого блока ранее зашифрованные дискретные сообщения Х°, представленные в формуле (5),

дешифрователь формирует значения j-го блока (байта) выходных дискретных сообщений на каждом слоте X_{вых j,d}, где j=1,2,…, d=1,2,…, D, исходя из условий (7), генератор шумоподобных сигналов представляет собой функциональную группу из g=g3 формирователей кодов ансамбля шумоподобных сигналов или сигналов на их основе, у которых уровень боковых пиков автокорреляционной функции каждого сигнала не превышает R<u_m - наибольшее значение модуля автокорреляционных функций этих шумоподобных сигналов, уровень боковых пиков взаимной корреляционной функции каждого шумоподобного сигнала со всеми другими (g3 -1) генерируемыми для каждого слота сигналами не превосходит W<u_m, R и W-положительные числа, вместе с тем,

все g3 входов формирователей кодов ансамбля шумоподобных сигналов или сигналов на их основе являются входами функциональной группы этих формирователей, выходы формирователей кодов ансамбля шумоподобных сигналов или сигналов на их основе соединены параллельно и составляют выход функциональной группы этих формирователей; блок коммутаторов содержит функциональную группу из g1_m коммутаторов, первые входы которых соединены с соответствующими входами первой функциональной группы входов блока коммутаторов, вторые входы этих коммутаторов представляют фукциональ-ные группы, каждая из которых имеет g3 входов, подключенных к соответствующим входам вторых функциональных групп входов блока коммутаторов, все g3 выходов каждого из коммутаторов составляют функциональные группы и подключены к выходам блока коммутаторов;

блок управления коммутаторами содержит функциональную группу из g1_m формирователей управления, входы которых соединены с входами блока управления коммутаторами (они связаны с соответствующими выходами генератора ключей шифрования кодов), выходы каждого формирователя управления образуют функциональную группу из g3 выходов, соединенных с соответствующими выходами блока управления коммутаторами; согласованный фильтр представляет собой функциональную группу из g3 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 этих фильтров;

решающее устройство для анализа выходных сигналов каждого согласованного фильтра представляет собой функциональную группу из g3 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 заявленного устройства, выход сопрягающего устройства подключен к входу логического устройства преобразователя, выходы которого представляют собой функциональную группу g1_m выходов, соединенных с выходами преобразователя входных дискретных сообщений;

дешифрователь содержит преобразователь ключей дешифрования, логическое устройство дешифрования и сопрягающее устройство дешифрователя, вход преобразователя ключей дешифрования является первым входом дешифрователя, выход преобразователя ключей дешифрования соединен с первым входом логического устройства дешифрования, второй вход логического устройства дешифрования является вторым входом дешифрователя, выход логического устройства дешифрования соединен с входом сопрягающего устройства дешифрователя, выход которого соединен с выходом заявленного устройства;

программатор слот содержит генератор слот и синхронизатор, первый выход синхронизатора соединен с входом генератора слот, второй и третий выходы синхронизатора подключены соответственно к второму и первому выходам генератора слот и образуют выходы программатора слот (фиг. 4).

Представленная совокупность существенных признаков позволяет получить технический результат и достичь цели изобретения, которые заключаются в повышении защищенности передачи дискретных сообщений за счет шифрования номеров кодов, используемых для передачи блоков по каналу связи на различных временных интервалах, слотах в обеспечении энергетически скрытной и оптимальной передачи дискретных сообщений, в том числе при наличии шумов и помех.

Из структурной схемы устройства (фиг. 4) следует, что входным дискретным сообщениям (2) посредством ключей шифрования кодов (1), (5) ставятся во взаимнооднозначное соответствие ШПС, удовлетворяющие определенным корреляционным условиям. ШПС передаются по КС 5 на приемную сторону системы, где оптимальным образом обнаруживаются и распознаются, в результате формируются соответствующие сигналы распознавания. По этим сигналам происходит восстановление блоков (формула (7)), зашифрованных на передающей стороне ключами шифрования кодов. Элементы блоков дешифруются посредством ключей дешифрования (формула (6)) по правилам (7) и формируются выходные сигналы (3), соответствующие входным сигналам (2).

Перечень фигур графического изображения.

Фиг. 1 - слоты разной длительности, ключи шифрования и дешифрования.

Фиг. 2 - рисунки, поясняющие способ передачи дискретных сообщений с шифрованием кодов в частном случае.

Фиг. 3 - рисунки, поясняющие способ передачи дискретных сообщений с шифрованием кодов в общем случае

Фиг. 4 - структурная схема заявленного устройства. Расшифровка обозначений: 1. Преобразователь входных дискретных сообщений; 2. Блок коммутаторов; 3. Генератор ШПС; 4. Блок управления коммутаторами; 5. Канал связи; 6. Согласованный фильтр; 7. Решающее устройство; 8. Генератор ключей дешифрования; 9. Генератор ключей шифрования кодов; 10. Восстановитель элементов дискретных сообщений; 11. Дешифрователь; 12. Программатор слот; 13. Сопрягающее устройство преобразователя; 14. Логическое устройство преобразователя; 15. Первый коммутатор; 16. k-й коммутатор, k=2,g1_m -1; 17. g1_m-й коммутатор; 18. Первый формирователь управления; 19. k-й формирователь управления, k=2,g1_m-1; 20. g1_m-й формирователь управления; 21. Преобразователь ключей дешифрования; 22. Логическое устройство дешифрования; 23. Сопрягающее устройство дешифрователя; 24. Синхронизатор; 25. Генератор слот.

Фиг. 5 - таблица значений ЛФ преобразователя.

Фиг. 6 - таблица значений аргументов ЛФ перенумерования блоков.

Фиг. 7 - таблица значений ЛФ перенумерования блоков.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

1. Логические функции, сортировка последовательностей.

1.1 Логическая функция преобразователя.

Способ и заявленное устройство позволяют передать входные сигналы (2) по каналу связи и получить выходные сигналы (3), что требует использовать логическую функцию (ЛФ), которая составлена на основании таблица истинности (фиг. 5) по правилам [13, с. 31; 14, с. 18]. Передача дискретных сообщений в частности базируется на использовании 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, операции верны для всех слот, индекс слот не указан.

Для определенности, в частном случае, выбран вариант группировки дискретных сообщений по восемь элементов (побайтный вариант), что соответствует системе ASCII (g 1=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, такой результат 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.

ЛФ преобразователя состоит из компонент n=1,…, g1, которые требуется использовать для получения импульсов запуска генератора ШПС. Каждому входному блоку (байту) соответствует число, которое обозначено W. Требуется получить импульс (соответствующие значения ЛФ отмечены на фиг. 5 как "1") только на ŵ+1-м выходе из всех имеющихся g 1=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 ŵ+1-й 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 ŵ+1=185-м выходе, что позволяет получить требуемый 185-й ШПС из формуляра.

В таблице фиг. 5 введены обозначения: (X_i,j, i=1,…,8; j=1,2,… 256) - аргументы из формул (2), j - индекс варьирования по строкам; ( n=1,…, 256) - компоненты ЛФ этих аргументов, причем, значение ЛФ равно "1" только для ŵ+1-го набора аргументов (ŵ+1=1,256), а для остальных вариантов сигнал равен "0". Для простоты указано лишь несколько числовых значений. В первой колонке - номера по порядку, в колонках два … десять- десятичные α и двоичные числовые значения бит множества байтов, соответствующие символам системы ASCII. В других колонках - требуемые значения ЛФ.

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 лишь для n-го байта, n=1,…, g1). Применяя известные правила [13, с. 31; 14, с. 18], получим компоненты ЛФ. Например:

где n=g1=256, j=1, 2,… - индекс нумерации байтов;

символ (*) - операция инверсии.

Если подставить двоичные значения чисел из колонок 3…10 фиг. 5 последовательно, например, для j=1, 185, 256 (то есть, когда а и ŵ=0, 184, 255) в формулы (8), то получим соответственно в первом случае (другие компоненты равны нулю), во втором варианте (прочие компоненты нулевые), для третьего набора отлична от нуля лишь. Эти величины определяют ЛФ управления формирователями ШПС, которая используется в логическом устройстве преобразователя.

В общем случае, как указано в способе, в любом блоке дискретных сообщений каждого слота содержится g2 элементов (импульсов), для передачи требуется g=g1 ШПС из формуляра, рассмотренные ЛФ будут содержать такое же количество компонент.

1.2 Логическая функция перенумерования блоков.

Рассмотрено построение ЛФ, требуемой для перенумерования блоков из элементов дискретных сообщений на примере байтов. Искомая ЛФ нужна далее для реализации процедуры дешифрования восстановленных на приемной стороне, но не дешифрованных дискретных сообщений. При дешифровании используются ключи дешифрования, полученные в результате сортировки ключей шифрования по изложенным ранее правилам. Представлена общая процедура перенумерования блоков (байтов).

Для записи ЛФ перенумерования составлена таблица истинности, в которой указаны номера символов системы кодирования и байты до перенумерования и после проведения этой операции. Если в таблицу истинности ввести неявно заданные значения ключей перенумерования, то ЛФ в явном виде выразить невозможно. Поэтому в качестве примера дан один из возможных вариантов линганума (ключей перенумерования), что позволило записать ЛФ в явной форме.

Аргументами искомой ЛФ перенумерования являются входные байты (2), значениями функции являются зашифрованные байты типа (4). Размещение входных и выходных байтов в одной таблице затруднительно, использованы две таблицы. На фиг. 6 приведены значения таблицы аргументов ЛФ перенумерования для выбранного в качестве примера лингамума. В ней отсутствуют символы системы кодирования, но даны их порядковые номера, указаны значения двоичных разрядов и десятичные значения этих двоичных чисел (нумерация по порядку следует с единицы, а величины начинаются с нуля). Например, символу "Е" соответствуют двоичное и десятичное числа 10001012=69₁₀, порядковый номер в таблице равен 70. В первой колонке записаны номера по порядку следования, далее восемь колонок со значениями бит для всех вариантов байтов (двоичное представление числа) и в последней колонке заданы десятичные значения Х₁₀ (от 0 до 255 для g1=256).

Если в качестве элементов дискретных сообщений выбраны положительные и отрицательные логические единицы, то при подсчете числовых значений блоков (байтов) логическая "-1" заменяется на ноль.

На фиг. 6 представлена таблица значений аргументов и таблица истинности для ЛФ перенумерования. Первая колонка таблицы на фиг.7 - номера байтов по порядку; вторая - новые десятичные значения; 3…10 колонки - перенумерованные двоичные значения; 11…18 колонки - новые двоичные значения (они совпадают со значениями колонок 3…10, но выделены для удобства построения ЛФ по правилам [13, с. 31; 16, с. 18]).

Пояснение к обозначению. ЛФ перенумерования есть совокупность компонент, обозначенных F°_i,j, i=1,…,8; j=1,…, 256, которые совместно с X_i,j индексируются по строкам и колонкам. Варьирование по индексу i осуществлено путем введения колонок для компонент ЛФ, а варьирование по j в обозначении компонент в указанной таблице фиг. 7 не показано, так как оно проводится в соответствии с известными правилами построения ЛФ. То есть зашифрованные значения в двоичной форме j-ой строки равны значениям компонент F°₈,…, F°₁ (индекс строк j опущен). Операция инверсии обозначена символом (…)*. Для частного примера таблиц фиг.6, 7 приведены некоторые старшие компоненты ЛФ шифрования F°₈, F°₇, которые равны:

Многоточие в суммах (9) означает возможное наличие других слагаемых (на фиг.6, 7 представлена часть строк полной таблицы возможных байтов). Также составляются и другие компоненты ЛФ. Примеры определяют ЛФ перенумерования для любого набора аргументов (вариантов всевозможных байтов до перенумерования) для каждого слота. 1.3 Операция сортировки.

При восстановлении данных применяются ключи дешифрования (6), числовые значения которого являются результатом проведения сортировки ключей шифрования (1). Вариант операции, справедливой для любого слота (индекс слота фиксирован и не указан), представлен на примере:

Например, элемент j=55 из (10), равный десятичному числу М_55,d=54 (значения и индексы в исходной последовательности различаются на единицу), перенумеруется в число 250. Справедлива также запись: 1(0→0); 2(1→1);…; 70(69→169); 85(84→184);…; 122(121→11);…; 256(255→255).

Восстановление путем дешифрования происходит в обратном порядке. Требуется первые и вторые числа поменять местами (либо изменить направление стрелок знака соответствия "→") и провести сортировку (перестановку, изменение порядка записи) этих пар чисел так, чтобы ставшими после перестановки первыми числа (левые) возрастали.

На основании изложенной процедуры сортировки получим пошаговые результаты выполнения операций построения последовательности М'_d(j=1,2,…), без индекса d:

(0₀, 1₁, 2₂,…,250₅₄,…,169₆₉,…,178₇₈,…,179₇₉,…,183₈₃, 184₈₄,…,149₁₁₀,…,11₁₂₁,…, 160₁₈₈,…,254₂₅₄,…,255₂₅₅) - уменьшение индексов] на единицу;

(0₀, 1₁, 2₂,…,54₂₅₀,…,69₁₆₉,…,78₁₇₈,…,79₁₇₉,…,83₁₈₃, 84₁₈₄,…110₁₄₉,…,121₁₁,…, 188₁₆₀,…,254₂₅₄,255₂₅₅) - замена индексов и значений местами;

(0₁, 1₂,…, 121₁₂,..., 110₁₅₀,…, 188₁₆₁,…, 69₁₇₀,…,78₁₇₉,…,79₁₈₀,…,83₁₈₄,…, 84₁₈₅,…, 54₂₅₁,…, 254₂₅₅, 255₂₅₆) - увеличение индексов в новой последовательности на единицу и расстановка элементов по возрастанию индексов.

Следовательно, ключи дешифрования без указания индекса слот имеют вид:

Показана общая процедура сортировки для построения ключей дешифрования (11). В частном случае последовательностям M_d и М'_d, соответствуют ключи шифрования (10) и дешифрования (11). В случае блоков, когда g1≤g3 (например, g1=256, g3=259) все операции проводятся аналогично для всех слот.

2. Пример формуляра ШПС.

Приведен пример формуляра. В качестве ШПС избраны ФМС в виде R - кодов и сигналов на их основе, например, G^x_R,N (N=30; R=3; W=29; х=1,…, g; g=g3=259), причем коды с номерами 1…256 даны в прототипе [6], в данном формуляре указанные коды представлены выборочно и к ним добавлены коды с номерами 257…259.

Наибольшее значение АКФ любого сигнала определяется его энергией [5]. 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 [5] осуществить их обнаружение и различение. 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 требования по корреляционным свойствам кодов 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].

3. Описание способа и устройства.

3.1 Способ передачи дискретных сообщений.

Представлены отличия прототипа и заявленного способа. На фиг. 2 (а-в) представлен простейший пример демонстрации заявленного способа для случая, когда блок состоит из одного элемента (g1=2, g2=1), импульсы дискретных сообщений имеют длительность Т и Т_б=Т. Числовые значения блоков равны а=0 или 1. На фиг. 2 (а) имеются элементы входных дискретных сообщений, на фиг. 2 (б) - поставленные им с соответствие сигналы, на фиг. 1 (в) изображены главные пика АКФ (без боковых пиков) использованных кодов с указанием из максимальных значений. Условно показаны уровни боковых пиков АКФ, ВКФ, порогового уровня в виде прямых линий. Если элемент дискретного сообщения равен "1", ему в соответствие ставится Si, когда на входе "0", то формируется S₂. Выбор ШПС происходит с учетом выполнения ограничения на УБП АКФ и ВКФ. Последовательность ШПС после передачи по КС подвергается операции согласованной фильтрации. Полученные при проведении операций согласованной фильтрации Si применительно к S₁ и согласованной фильтрации S₂ по отношению к S₂. Значения главных пиков обозначены соответственно U_m1 и U_m2. При проведении операций согласованной фильтрации S₁ применительно к S₂ и согласованной фильтрации S₂ по отношению к S₁ формируются ВКФ, значения пиков которых всегда меньше U_m1 и U_m2.

Операции сравнения с пороговым значением и проверка превышения этих значений иллюстрируются с использованием рисунка фиг.1 (в). Там условно изображено соответствие уровней параметров R, W, U_п. Пороговые значения выбраны в соответствии с заявленным способом (max(R, W)<U_n^<min(U_m1,U_m2)).

Сигналы, полученные после операции согласованной фильтрации S₁ или S₂ по отношению к S₁i или S₂, сравниваются с пороговыми значениями. Фиксируется отсутствие либо наличие превышения значений этими сигналами уровня пороговый значений, в случае превышения порога формируется сигнал D₁, D₂ распознавания соответственно S₁ или S₂. По этим сигналам запускается формирователь элементов "1" или "0" и генерируется выходное дискретное сообщение, идентичное входному (фиг. 2 (а)).

На фиг. 3 даны рисунки, иллюстрирующие заявленный способ в общем случае. Сгруппированные по g2 элементы входного дискретного сообщения, составляют блоки длительностью Т_б=g2⋅T, g2=1, 2,…,8,… (фиг. 3 (а)). Указаны значения "0" или "1" каждого элемента, начиная с младших разрядов, так что любой байт соответствует числу α, где 0≤а≤(g1-1). Устанавливается взаимно-однозначное соответствие между байтами, характеризуемыми числом а и одним из шумоподобных сигналов из формуляра посредством ключей шифрования (одно из значений в общем случае обозначено А). Каждому блоку, характеризуемому значением а, сопоставляется число А, которое определяет ШПС, имеющий порядковый номер или индекс равный А+1. Для выбранной системы кодирования избирается g1 кодов из представленных в формуляре g3 кодов. Все указанные действия относятся к любому слоту. В пределах последующего после установления номера ШПС интервала длительностью Т_б формируется сигнал S_a+1 порядковый номер которого определяет вид кода или сигнала на его основе.

Например, если ключи шифрования равны последовательности целых чисел и если не учитывать многоточие, то для последовательности, представленной на фиг.3 (а) и записанной в общепринятом виде со старших разрядов, имеем 01001110₂, α=78. Тогда для случая А=78 требуется использовать код из формуляра под номером 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=2^a, где а=g2.

Далее осуществляются операции, изложенные при описании частного случая реализации заявленного способа (когда g1=2, g2=1), то есть: 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 восстанавливаются элементы дискретных сообщений, проводится дешифрование и формируется идентичный входному блок дискретных сообщений, направляемый на выход получателю. Изложенные операции реализуются на каждом слоте.

3.2 Устройство передачи дискретных сообщений.

Структурная схем представлена на фиг. 4, ранее приведена расшифровка составляющих схему элементов, при этом

выход генератор шумоподобных сигналов 3 подключен к входу канала связи 5, выход которого соединен с входом согласованного фильтра 6, выход согласованного фильтра 6 подсоединен к входу решающего устройство 7, вход преобразователя входных дискретных сообщений 1 соединен с входом заявленного устройства, причем, преобразователь входных дискретных сообщений 1 содержит g1_m выходов, которые соединены соответственно с тем же количеством входов первой функциональной группы входов блока коммутаторов 2, вторая функциональная группа входов блока коммутаторов 2 соединена с функциональной группой выходов блока управления коммутаторами 4, функциональная группа входов этого блока соединена с выходами генератора ключей шифрования кодов 9, функциональные группы выходов блока коммутаторов 2 соединены с функциональной группой входов генератора шумоподобных сигналов 3, все g3 выходов согласованного фильтра 6 составляют функциональную группу, все g3 выходов решающего устройства подключены к такому же количеству входов восстановителя элементов дискретных сообщений 10, выход которого соединен с вторым входом дешифрователя 11, первый вход дешифрователя 11 соединен с выходом генератора ключей дешифрования 8, выход дешифрователя 11 соединен с выходом заявленного устройства, первый выход программатора слот 12 подключен к входу генератора ключей дешифрования 8, второй выход программатора слот 12 соединен с входом генератора шифрования кодов 9, g3 - количество введенных в формуляр шумоподобных сигналов, g1_m- наибольшее количество элементов среди выбранных систем кодирования, при этом блок коммутаторов 2 содержит функциональную группу из g1_m коммутаторов условно пронумерованных 15,16,17, первые входы каждого из коммутаторов соединены с соответствующими входами первой функциональной группы входов блока коммутаторов 2, вторые входы этих коммутаторов представляют функциональные группы, каждая из которых имеет g3 входов, подключенных к соответствующим входам вторых функциональных групп входов блока коммутаторов 2;

блок управления коммутаторами 4 содержит функциональную группу из g1_m формирователей управления, условно пронумерованных 18, 19, 20, входы которых соединены с входами блока управления коммутаторами 4 (они связаны с соответствующими выходами генератора ключей шифрования кодов 9), выходы каждого формирователя управления 18, 19, 20 образуют функциональную группу из g3 выходов, соединенных с соответствующими выходами блока управления коммутаторами;

согласованный фильтр 6 представляет собой функциональную группу из g3 отдельных согласованных фильтров, входы которых соединены параллельно, импульсные отклики каждого из согласованных фильтров оптимальны одному из различных сигналов генератора шумоподобных сигналов, входы и выходы группы отдельных согласованных фильтров составляют функциональные группы входа и выхода согласованного фильтра 6;

решающее устройство 7 для анализа выходных сигналов каждого согласованного фильтра представляет собой функциональную группу из g3 решающих устройств, входы и выходы которых являются входами и выходами функциональной группы; преобразователь входных дискретных сообщений 1 содержит сопрягающее устройство преобразователя 13 и логическое устройство преобразователя 14, вход сопрягающего устройства преобразователя 13 соединен с входом заявленного устройства, выход сопрягающего устройства 13 подключен к входу логического устройства преобразователя 14, выходы которого представляют собой функциональную группу g1_m выходов, соединенных с выходами преобразователя входных дискретных сообщений 1; дешифрователь 11 содержит преобразователь ключей дешифрования 21, логическое устройство дешифрования 22 и сопрягающее устройство дешифрователя 23; вход преобразователя ключей дешифрования 21 является первым входом дешифрователя 11, выход преобразователя ключей дешифрования 21 соединен с первым входом логического устройства дешифрования 22, второй вход логического устройства дешифрования является вторым входом дешифрователя 23, выход логического устройства дешифрования 22 соединен с входом сопрягающего устройства дешифрователя 23, выход которого соединен с выходом заявленного устройства;

программатор слот 12 содержит синхронизатор 24 и генератор слот 25, первый выход синхронизатора 24 соединен с входом генератора слот 25, второй и третий выходы синхронизатора 24 подключены сообразно к второму и первому выходам генератора слот 25 и составляют выходы программатора слот (фиг .4).

3.3 Реализация принципа перенумерования блоков дискретных сообщений.

В п. 1.2 данного описания представлен пример построения ЛФ перенумерования блоков (байтов). Ниже указан состав и работа устройства перенумерования, реализующего указанную ЛФ, которая может быть построена, например, на логических элементах "И", "ИЛИ", "НЕ" [13,14]. В состав устройства перенумерования входит преобразователь ключей, ЛУ перенумерования и сопрягающее устройство.

Краткое изложение сущности операций в устройства перенумерования. Для реализации ЛФ, как это следует из выражения (9), требуется выполнить операции инверсии, что возможно путем применения инверторов, режим работы которых регулируется управляющими сигналами. Эти операции осуществляются в логическом устройстве (ЛУ) перенумерования, а указанные управляющие сигналы вырабатываются преобразователем ключей. Управляющие сигналы зависят от результатов сравнения по определенному правилу байтов ключей преобразования (они задаются пользователем), с байтами выбранной системы кодирования (они выполняют роль эталонов).

Назначение инверторов - осуществление операции инвертирования (отрицания) двоичной переменной (обозначена "А") при воздействии внешнего сигнала управления U. Например, переменная А преобразуется в А*, если U равно логической "1" и не преобразуется, если U равно логическому "0".

В частности, инвертор может быть построен из двух электронных ключей (Кл. 1,2) и схемы, выполняющей функцию инверсии "НЕ". Общая схема состоит из двух параллельных ветвей. В первой расположен Кл. 1, во второй - элемент "НЕ" и последовательно с ним Кл. 2. Входы и выходы ветвей являются также входами и выходами инвертора. Кл. 1 размыкается, когда на управляющий вход ключа подается положительный сигнал U (обозначим его "+1"), а Кл. 2 при подаче этого сигнала замыкается. В этом случае входная переменная А проходит на выход через Кл. 2 и инвертируется ("+1" - инверсия есть). Если подается противоположный сигнал управления (обозначим "0"), то Кл. 1 замыкается, а Кл. 2 размыкается. Входная переменная А проходит на выход без инверсии ("0" - инверсии нет). Меняя значение U, можно получить аргументы ЛФ в требуемом инвертируемом или нет виде. ЛФ для управления инверторами задается следующим образом: устройство управления инверторами имеет два входа, на которые подаются логические величины "В" и "С", тогда на выходе формируются значения сигналов управления в виде соотношения U=С-В*. Эта ЛФ принимает ненулевое значение лишь для набора аргументов (В;С)=(0;1). Устройства управления инверторами посредством сигналов U могут быть реализованы на логических элементах "И", "НЕ" [13, 14].

Исходя из установленных значений U (величина принимает единичное значение лишь для пары аргументов (0;1)) для проведения операции инверсии требуется сформировать следующий набор значений: переменная "С" (значение функции преобразования) равна "1", а аргумент "В"(входной сигнал) равен "0".

Введено обозначение: F°_1,j; F°_2,j;F°_7,j; F°_8,j - j-e компоненты ЛФ, каждая из которых равна произведению бит, часть из которых может быть инвертирована. Эти значения должны и могут быть сформированы схемотехнически. Итак, ЛФ перенумерования - это набор величин F°₁; F°₂;…,F°₇; F°₈, являющихся суммами указанных компонент ЛФ для всех значений j=1,…, g1 (например, g1=256).

В соотношении U=С-В* считаем, что переменная "С" аналогична значениям компонент ЛФ перенумерования и одновременно значениям ключей шифрования (таблица фиг. 7), а "В" является аргументом этой функции (таблица фиг. 6). Тогда для проведения операции инвертирования сигнал управления U в виде логической "+1" будет создаваться, когда "С" равно и "В" равно "0". Для всех других наборов переменных (В;С) на выходе схемы формирования сигнала управления U будет формироваться "0". Сигнал U определяется по указанному правилу для каждого i-го бита любого j-го байта применительно к каждой функции F°_k, k=1,…, 8 (фиг. 7). Следовательно, сигналы управления инверторами в общем виде зависят от трех указанных индексов (i, j, k) и поэтому обозначены U_i,j,k. То есть величина "С" (компоненты ЛФ и значения линганума перенумерования) является разрешающим сигналом для инвертирования величины "В" (аргументов ЛФ).

Преобразователь ключей, входящий в устройство перенумерования, формирует управляющие сигналы Ui, j, к для инверторов на основе выбранного пользователем линганума, который реализуется в виде сигналов ключей перенумерования, а ЛУ перенумерования позволяет получить компоненты и построить требуемую ЛФ.

Схема реализации преобразователя ключей. В возможной схеме преобразователя ключей для формирования U_i,j,k, к имеется вход для значений линганума преобразования, обозначенного, например, L=L_i,j, i=1,…,8; j=1, 2,…, 256, а также имеется генератор байтов системы кодирования. Байты системы известны. Для g1=256 по аналогии с (2) эти байты обозначены (Х'_i,j, i=1,…,8; j=1, 2,…, 256)=[(X'_1,1;X'_2,1;…; X'_8,1); (X'_1,2; X'_2,2;…; X'8,2);…;(X'_1,256; X'_2,256;…,Х'_8,256)]. Величины принимают значения целых десятичных чисел от 0 до 255, а в двоичной системе исчисления они совпадают с числами в строках таблицы на фиг.6, 7 (от набора (0,…,0) до (1,…,1)). Эти величины играют роль эталонов. Генератор байтов Х'_i,j системы кодирования может быть выполнен на регистрах с весовыми отводами и сумматорами [5] или в виде запоминающего устройства. Этот генератор байтов запускается при подключении напряжения питания. Величины Х'_i,j есть значения номеров байтов (эталонов), используемые в подготовительном режиме для получения сигналов установки инверторов. Эти сигналы установки далее применяются в ЛУ перенумерования для формирования ЛФ перенумерования (дешифрования) в рабочем режиме.

Схемы для реализации ЛФ U=С⋅В* и генератор байтов системы кодирования входят в состав преобразователя ключей и могут быть построены на логических элементах "НЕ", "И" для всех бит (i=1,…, 8) j-го байта. Аналогичные схемы нужны для всех разных значений j=1,…, g1 с целью создания напряжений управления всеми инверторами, что позволяет получить требуемые ЛФ.

Например, L _i,j последовательно умножается на инверсии значений Х' _i,j, X'_2,j,…, X'_8,j и получаются сигналы U_1,j,1, U_2,j,1, …, U_8,j,1. Если же L_8,j умножается на Х'_1,j, X'_2,j,…, X'_8,j, в результате формируются величины U_1,j,8, U_2,j,8,…, U_8,j,8 и так для всех байтов j=1,…..., g1. Для ASCII индексы величин U_i,j,k характеризуют: i=1,…,8 - зависимость от номера бит в байте; j=1,…,256 - подчиненность от номера байта; к=1,…,8 - связанность с номером компонент ЛФ (F°_1,j;…; F°_8,j) шифрования. Такими же по назначению индексами нумеруются инверторы, то есть I_i,j,k.

Работа преобразователя ключей. После подключения электропитания запускается генератор ключей перенумерования и генератор байтов системы кодирования. В соответствии с указанными правилами создаются напряжения управления инверторами U. В результате преобразователь ключей трансформирует ключи перенумерования в управляющие напряжения для инверторов ЛУ перенумерования.

ЛУ перенумерования предназначено для выполнения операции перенумерования блоков (байтов) в соответствии с линганумом (ключами) перенумерования с использованием напряжений управления инверторами. Для воплощения этой задачи можно использовать логические элементы "И", "ИЛИ", "НЕ" [13, 14].

В структуре ЛФ выражения (9) отметим особенности. Ранее аргументы обозначались X_i,j, i=1,…, 8; j=1, 2,…, а в приведенном примере выражений для F°₈ и F°₇ используется одноиндексная нумерация X_i, i=1,…,8. Это связано с тем, что каждое слагаемое в ЛФ соответствует определенному значению индекса], то есть вариация этого индекса при построении ЛФ учтена, поэтому для упрощения записей введена одноиндексная нумерация. При построении схемы ЛУ перенумерования это обстоятельство учтено в том, что в схеме имеются две части: одна формирует компоненты сумм различных ЛФ, а другая осуществляет их объединение, образуя в результате требуемую функцию целиком.

Каждая из указанных ЛФ представляется суммой произведений аргументов (Х _i,j, i=1,…,8; j=12,…), некоторые из них инвертированы. Количество слагаемых для g1=256 равно количеству строк в таблицах фиг.6, 7. В зависимости от вида линганума перенумерования часть слагаемых указанной суммы произведений равна нулю, поэтому они отсутствуют в (9). В общем случае для каждой из восьми компонент ЛФ (рассматривается блок из восьми бит) требуется при их схемотехнической реализации формировать все g1 слагаемых (например, g 1=256).

По правилам [13, с. 31; 14, с. 18] формирования любой ЛФ выделяются наборы аргументов, при которых функция равна единице (отмечены на фиг.6 знаком (*)). Для инвертирования нулевых значений из этого набора аргументов используются инверторы. Инверторы 1,_; j_; к управляются сигналами U _i,j,k, вырабатываемыми преобразователями ключей перенумерования. В подготовительном режиме формируются напряжения управления работой инверторов, а в рабочем режиме на входы соответствующих устройств подаются байты входных сообщений.

То есть ЛУ перенумерования состоит из формирователей компонент F°_1,j; F°_2,j; …, F°_7,j; F°_8,j каждого j-го байта (это произведение бит, часть которых возможно инвертирована) и сумматоров для получения набора ЛФ шифрования (F°₁; F°₂; …, F°₇; F°₈).

Состав схем одного из потенциальных вариантов реализации формирователей компонент может включать инверторы I_i,j,k, i=1,…, 8; j=1,…, g1 (например, g1=256); k=1,…,8 и перемножители двоичных сигналов (8-ми входовые элементы "И). В режиме перенумерования на входы формирователей компонент подаются значения входных сообщений (аргументы ЛФ) (X_1,j, Х_2,j,…, X_8,j). На выходе имеются значения компонент ЛФ (F°_1,j; F°_2,j; …, F°_8,j) для каждого значения j=1,…, g1, причем эти компоненты являются произведениями значений входных данных (аргументов ЛФ) и некоторые из них инвертированы. В результате формируются слагаемые для компонент каждой из ЛФ, соответствующие всем j=1,…, g1. Далее проводится суммирование по всем значениям j.

В схеме реализации формирователя компонент ЛФ так же имеется вход для сигналов управления инверторами U_i,j,k (i - индекс для изменения бит входных байтов; j - индекс вариации входных байтов; k - индекс нумерации компонент ЛФ F°_1,j; …, F°_8,j).

Например, на инверторы I_1,j,1, I_2,j,1;…, I_8,j,1, позволяющие получить инвертированные или нет входные биты, подаются 1,2,…, 8-й биты j-го байта входных данных Х_1,j, Х_2,j,…, X_8,j, а также сигналы управления записью U_1,j,1,;U_2,j,1;…; U_8,j,1. В результате перемножения сигналов на выходах инверторов получается компонента ЛФ F°_1,j. Таким же образом применяются другие инверторы, в частности, если на инверторы I_1,j,8; I_2,j,8;…; I_8,j,8 подать сигналы управления записью U_1,j,8;U_2,j,8;…; U_8,j,8, то будет найдена компонента ЛФ F°_8,j. Такие операции проводятся для всех значений индекса j=1,…, g1 (например, g1=256). Применяются схемы для каждого указанного значения] в отдельности, которые отличаются состоянием инверторов (подаются различающиеся управляющие сигналы, зависящие от линганума).

Используются схемы суммирования слагаемых, составляющих компоненты ЛФ для различных j и схемы для формирования набора ЛФ. Пусть примером является выражение (9) для одной из функций набора, допустим F°₈. На каждую схему суммирования компонент (элементы "ИЛИ") поступают сигналы от формирователей этих компонент для различных]. Компоненты, относящиеся к одной и той же ЛФ, но для разных значений j, суммируются на элементах "ИЛИ", что позволяет получить требуемые ЛФ.

На выходе схемы суммирования компонент имеются значения набора ЛФ перенумерования (F°₁; F°₂;…; F°₈), соответствующие разрядам перенумерованных байтов.

Целесообразно использовать сопрягающее устройство для согласования ЛУ перенумерования с линией передачи (подробнее в п. 4.11). В рабочем режиме на вход устройства перенумерования подаются блоки (байты) дискретных сообщений. Инверторы установлены сигналами управления в подготовительном режиме, поэтому требуемые ЛФ перенумерования для выполненииия необходимых операций имеются. Это позволяет задать новый номер каждому из входных символов (входных байтов) согласно ЛФ перенумерования, что и нужно получить. Изложенный в данном пункте вопрос является основой для описания в п. 4.11 работы дешифрователя 11.

4. Состав и работа отдельных элементов (узлов) заявленного устройства.

Элементы 1-4, 9 схемы на фиг.4 составляют передающую часть (сторону), а узлы 6-8, 10, 11 причислены к восстанавливающей части (стороне), обе части соединены посредством КС 5 и программатора слот 12 в заявленное устройство.

4.1 Преобразователь входных дискретных сообщений. Пусть первоначально осуществлен выбор систем кодирования и известны их элементы и их количество. Преобразователь входных дискретных соообщений (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=log₂ g1 (округление в большую сторону до ближайшего целого числа); формирование импульсов запуска для генератора ШПС 3, а также для согласования ЛУ преобразователя 14 с каналом связи, по которому на вход системы передачи дискретных сообщений поступают элементы этих сообщений (например, согласование сопротивлений и формы представления дискретных сообщений).

ПВДС 1 состоит из логического устройства преобразователя 14 и сопрягающего устройства преобразователя 13. ЛУ преобразователя 14 реализует ЛФ управления формирователями ШПС согласно соотношению (8).

Сопрягающее устройство преобразователя 13 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 Tg. Он может быть выполнен на элементах аналоговой или дискретной схемотехники [13-15], входить в состав сопрягающего устройства преобразователя 13. Импульсы дискретных сообщений через сопрягающее устройство преобразователя 13 поступают во входной регистр ЛУ преобразователя 14, 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 14 (согласно ЛФ преобразователя типа (8)) выполняются операции преобразования сигналов входного блока (байта), поступающих из регистра, в импульс запуска генератора ШПС 3. По импульсам тактового генератора регулируются начало и окончание блоков, количество элементов в блоке, дальнейшие действия по трансформации блоков.

Сопрягающее устройство преобразователя 13 предназначено также для согласования ЛУ преобразователя 14 с линией связи, по которой на вход заявленного устройства 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 14. 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 13 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 13 может быть выполнено на пассивных или активных элементах [13-15] (транзисторах, микросхемах), в виде универсальной последовательной шины USB. Все варианты обеспечивают одинаковый технический результат.

ЛУ преобразователя 14 реализует ЛФ разновидности (8). 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. Рассмотренные операции справедливы для любого слота.

Для конкретизации изложения, также как в формулах (8), выбрано g 1=256. Компоненты ЛФ являются произведением аргументов, которые входят в него с инверсией либо без нее. На входе ЛУ преобразователя 14 имеется регистр из g1_m 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 (8)). 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 F_n, n=1,…, g1 (8). Результаты перемножения подаются на g1_m выходов ЛУ преобразователя 14 в виде результата воздействия ЛФ на входные сигналы.

ЛУ преобразователя 14 может быть построено на логических элементах "И", "ИЛИ", "НЕ" [13,14] или в виде программируемой логической матрицы (ПЛИС) [14, 15 с. 494, 534] или ее разновидности, либо на новом типе ПЛИС, который может быть создан в будущем. Все варианты обеспечивают один и тот же технический результат.

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 13, обеспечивающего эффективную передачу сигналов на ЛУ преобразователя 14, которое преобразует байты в соответствии с ЛФ преобразователя. Это позволяет получить на одном из выходов заявленного устройства сигнал запуска, который передается на блок коммутаторов и далее на генератор ШПС 3. В дальнейшем по этому сигналу формируется один из ШПС формуляра, задаваемый ключами шифрования кодов. Например, если последовательность этих ключей является последовательностью целых чисел, следующий одни за другим, то номер взаимно-однозначно соответствует строкам 3-10 таблицы фиг.6, где даны числовые значения байтов в двоичном виде, также j=А+1- номер по порядку нумерации кода ансамбля в формуляре. Генерируется требуемый ШПС S_A+1 согласно заявленному способу, что и надо получить. Подобные операции выполняются на любом слоте.

4.2 Блок коммутаторов. Для перенаправления сигналов запуска на соответствующие входы генератора ШПС 3 в соответствии с ключами шифрования кодов используется блок коммутаторов 2. Коммутаторы блока 2 условно обозначены на схеме фиг.4 как 15, 16,17. Вход каждого из коммутаторов соединен с одним из соответствующих входов блока коммутаторов 2. Выход каждого коммутатора представляет собой функциональную группу из g3 выходов, которые соединены с группами выходов блока коммутаторов 2 и подключенных последовательно к всем входам генератора ШПС 3. Какой из выходов каждого коммутаторов, входящих в блок коммутаторов 2, является активным, зависит от сигналов управления, поступающих на вторую группу входов каждого из коммутатора. Вторые группы входов всех коммутаторов соединены с вторыми входами блока 2.

Каждый из коммутаторов блока коммутаторов 2 может состоять, например, из функциональной группы g3 электронных ключей (по количеству выходов коммутатора), первые входы которых соединены параллельно и составляют вход коммутатора. Вторые (управляющие) входы электронных ключей соединены с вторыми входами каждого коммутатора блока 2. Все g3 выходов каждого из электронных ключей составляют функциональную группу и являются выходами каждого коммутатора.

В рабочем режиме в зависимости от сигналов управления, поступающих на все коммутаторы блока коммутаторов 2, каждый выходной сигнал запуска формирователей кодов подключается к одному из входов генератора ШПС 3. В результате на выходе генератора ШПС 3 создаются кодированные сигналы, поставленные во взаимное однозначное соответствие с запускающими (тактовыми) импульсами, вырабатываемыми ПВДС 1. Например, сигнал с первого выхода ПВДС 1 может быть подключен к любому, но единственному входу генератора ШПС 3 в соответствии с ключами шифрования номеров кодов. Подобные операции выполняются на любом слоте. Коммутаторы блока коммутаторов 2 могут быть выполнены на элементах аналоговой и цифровой схемотехники [13, 14] или на ПЛИС [14,15, с. 494, 534] или ее вариантах. Все варианты выполнения обеспечивают один и тот же технический результат.

4.3 Генератор ШПС. Для формирования ШПС с порядковыми номерами из формуляра, задаваемыми ключами шифрования кодов (1), использован генератор ШПС 3.

В целях конкретизации выбран ФМС в виде R - кодов. Коды ансамбля и сигналы на их основе удовлетворяют корреляционным требованиям и соответствуют порядковым номерам х=А+1 в формуляре, где А - числовые значения, задаваемые ключами шифрования кодов. Формируется один из кодов ансамбля. Все выходы формирователей подключены к сумматору, выход которого является выходом генератора ШПС 3.

Генератор ШПС 3 является совокупностью g3 формирователей кодов ансамбля с индивидуальными входами. Формируется один из кодов ансамбля. Все выходы формирователей подключены к сумматору, выход которого является выходом генератора ШПС 3. Формирователи могут быть построены на микросхемах [5, рис. 3.11, с. 47 пример для КБ, с. 357] или в виде устройств на поверхностных акустических волнах (ПАВ) [16,18]. Последовательность чередования символов в кодах определяет геометрическое расположение электродов преобразователей ПАВ в указанных устройствах. Устройства на ПАВ позволяют получить надежные и энергонезависимые микроминиатюрные устройства.

В рабочем режиме на одном из индивидуальных входов формирователей генератора ШПС 3 поступает импульс запуска от блока коммутаторов 2, а на всех других входах такой импульс отсутствует. Количество групп выходов равно количеству формирователей кодов g3. Поэтому один из формирователей откликается соответствующим кодом, появляющимся на выходе генератора ШПС 3. 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 5 для дальнейшего преобразования в восстанавливающей части заявленного устройства.

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 3 реализуется дополнительная функция модуляции (выработать сигналы на основе выбранных кодов на требуемой несущей частоте). Устройства на ПАВ позволяют сразу получить сигналы на основе выбранных кодов ансамбля для передачи по КС 5 на несущей частоте в достаточно широком диапазоне частот.

Генератор ШПС 3 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 3 может быть выполнен в виде ПЛИС [14, 15, с. 494, 534] или ее разновидности или нового варианта, который может быть создан в будущем. Тогда выходной сигнал определяется соответствующей логической функцией, задающей сигналы управления работой ПЛИС. Подобные операции выполняются на любом слоте.

4.4 Блок управления коммутаторами. Для создания сигналов управления режимами работы блока коммутаторов 2 применен блок управления 4, его работа определяется выходными сигналами генератора ключей шифрования кодов 9.

Блок управления коммутаторами 4 состоит из формирователей управления (на фиг.4 они условно обозначены 18, 19, 20), входы которых подключены к соответствующим входам блока управления коммутаторами 4, а выходы всех формирователей управления соединены с соответствующими выходами блока управления коммутаторами 4. Любой формирователь управления имеет g3 выходов в виде функциональной группы.

Формирователи управления могут быть выполнены, например, в виде логических устройств управления. Каждый из таких формирователей управления реализует ЛФ, подобные по виду и сущности выражению (8). Формирователи управления выполняют те же функции, что ЛУ преобразователя 14. В результате только на одном из выводов выходных функциональных групп каждого из формирователей управления (фиг. 4) формируется выходной сигнал, а на всех иных выводах указанных выходных функциональных групп он отсутствует. Эти сформированные сигналы поступают на соответствующие выходы блока управления 4. Это обеспечивает замыкание электронных ключей блока коммутаторов 2 таким образом, чтобы обеспечить требуемое, задаваемое ключами шифрования кодов взаимное однозначное соответствие входных блоков (байтов) и сигналов генератора ШПС 3. Подобные операции выполняются на любом слоте.

Блок управления коммутаторами 4 может быть построен, например, на логических элементах "И", "ИЛИ", "НЕ" [13, 14], выполнен в виде ПЛИС [14,15, с. 494, 534] или ее разновидности либо варианта ПЛИС, который может быть создан в будущем. Сигналы управления ПЛИС позволяют реализовать должные ЛФ. Все варианты выполнения обеспечивают один и тот же технический результат.

4.5 Канал связи. Для осуществления передачи ШПС (R - кодов ансамбля или сигналов на их основе) в восстанавливающую часть заявляемого устройства используется КС 5. 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.

Дискретные сообщения могут передаваться при использовании электромагнитных волн, распространяющихся через провода, кабели, волноводы, световоды, в воздушном и безвоздушном пространстве, посредством витой пары, волоконно-оптического кабеля (ВОК), коаксиального кабеля, радиоканала наземной либо спутниковой связи [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 5 изложены в [18].

Звуковые (акустические) линии связи в жидкой среде рассмотрены в [19], указаны особенности звукоподводной связи. КС 5 как линии световой оптической связи представлены в [20]. Вспомогательное оборудование (преобразователи, усилители, антенны) здесь не рассмотрены. Все варианты КС 5 обеспечивают один и тот же технический результат.

4.6 Согласованный фильтр. Для обнаружения и различения ШПС, принятых по КС 5 на фоне шумов, используется СФ 6, который представляет собой функциональную группу, состоящую из g3 оптимальных согласованных фильтров [5, с. 26] для каждого кода или сигнала, формируемого генератором ШПС 3 и внесенного в формуляр. Возможный вариант схемы СФ 6 может состоять из ветвей с параллельно соединенными входами. Любая ветвь включает СФ для одного из кодов ансамбля (х=1,…, g3, например g3=259) из формуляра. СФ в ветвях нумеруются так же, как сами коды, функциональная группа имеет один вход и g3 выходов.

Фильтры могут быть реализованы на микросхемах [5, с. 48, рис. 3.13, с. 366, рис. 22.5] либо на ПАВ-устройствах [5, с. 357, рис. 21], [16, 18]. Структура встречно-штыревых преобразователей ПАВ СФ связана с чередованием "±1" в кодах.

Вход функциональной группы фильтров соединен с КС 5 (фиг.4), а его выходы связаны с g3 входами решающего устройства 7. На все параллельные ветви подается входной сигнал, поступивший с КС 5. 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 (фиг. 2). Необходимо использовать ансамбли кодов с низким уровнем пиков ВКФ, что повышает качество различения кодов, то есть разных символов системы кодирования. Сигналы с выхода блока далее анализируются в решающем устройстве 7.

4.7 Решающее устройство. Выходные сигналы блока фильтров СФ 6 сравниваются с пороговым уровнем в решающем устройстве 7, имеющем g3 входов и столько же выходов. Решающее устройство (РУ) 7 применено для анализа выходных сигналов каждого согласованного фильтра и представляет собой функциональную группу, состоящую из g3 частных решающих устройств. Входы и выходы РУ 7 подключены к входам и выходам функциональных групп. Сигнал каждого фильтра функциональной группы СФ 6 поступает на вход соответствующей ветви с частным решающим устройством. Далее вырабатывается сигнал распознавания в случае, когда сигнал на входе ветви РУ 7 превосходит установленный порог U_n, что означает поступление на вход блока СФ 6 кода с определенным номером по формуляру, согласованного с СФ данной ветви. Сигналы распознавания кодов обозначены D₁,…, D_g3, например, g=g3=259. Для каждого байта дискретных сообщений на любом слоте один из g1_d сигналов распознавания равен, например, "1", а все другие равны "0". РУ 7 формируют конкретные сигналы распознавания D_A+1 принятого шумоподобного сигнала на А+1-м выходе каждого СФ.

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 восстановитель элементов дискретных сообщений (ВЭДС) 10.

Работа РУ 7 состоит в том, что когда на один из его входов поступает сигнал из СФ 6, срабатывает пороговое устройство и формируется один из g1_d сигналов (например, импульс) обнаружения и распознавания D_n, n=1,…, g3 конкретного кода из формуляра, где имеется g3 кодов и соответственно блока (байта) благодаря их взаимной однозначности. То есть справедливо D_n,1≤n≤g3 и количество сигналов распознавания на d-м слоте может быть равным g1_d. Сигнал распознавания подается на соответствующий выход РУ 7 и далее (фиг. 4) для восстановления байта (блока) выходного дискретного сообщения.

4.8 Генератор ключей дешифрования. Для формирования сигналов, соответствующих ключам дешифрования в формуле (6), используется генератор ключе дешифрования 8. Сигналы представляют набор из g1_d=g байтов, соответствующих j-м элементам в выражении (6), например, в двоичной системе.

Генератор 8 может быть выполнен на элементах дискретной схемотехники, например, на регистрах сдвига с отводами [5]. К соответствующим отводам подключены инверторы, что позволяет получить на сумматоре сигналы от всех отводов, соответствующие требуемой числовой комбинации бит (необходимые байты линганума дешифрования). Генератор ключей 8 может быть выполнен в виде запоминающего устройства, в которое записаны все требуемые сигналы и из которого они могут быть извлечены.

Генератор ключей дешифрования 8 может быть выполнен в виде ПЛИС [14, 15, с. 494, 534] или ее разновидности либо варианта, который может быть создан в будущем. Сигналы управления позволяют реализовать должные ЛФ и получить требуемые байты ключей дешифрования. Указанные особенности справедливы для любого слота. Все варианты обеспечивают одинаковый технический результат.

4.9 Генератор ключей шифрования кодов. Формирование сигналов, соответствующих элементам M(t) формулы (1), обеспечивается генератором ключей шифрования кодов 9, который подобен представленному ранее генератору ключей дешифрования 8. Устройство может быть выполнено на элементах дискретной схемотехники, например, на регистрах сдвига с отводами [5], так что к соответствующим отводам подключены инверторы, что позволяет получить на сумматоре сигналы от всех отводов требуемую числовую комбинацию элементов (бит), то есть нужные байты ключей шифрования кодов.

Возможен вариант выполнения в виде запоминающего устройства, в которое записаны все требуемые сигналы и из которого они могут быть извлечены. Эти сигналы являются выходными для генератора ключей шифрования кодов 9, который также может быть выполнен в виде ПЛИС [14,15, с. 494, 534] или ее разновидности либо варианта, который может быть создан в будущем. Сигналы управления ПЛИС позволяют реализовать должные ЛФ, получить требуемые последовательности байтов. Указанные особенности справедливы для любого слота, обеспечивается один и тот же технический результат.

4.10 Восстановитель элементов дискретных сообщений. Для восстановления блоков (байтов), соответствующих обнаруженным и распознанным посредством СФ 6 и РУ 7 кодам или сигналам на их основе, принятым по КС 5, применен восстановитель элементов дискретных сообщений 10. Эта операция однозначна, так как имеется взаимно-однозначное соответствие блоков (байтов) и ШПС.

Пусть блоки соответствуют байтам. С выхода РУ 7 на вход ВЭДС 10 поступают сигналы распознавания любого из g3 кодов из формуляра D_n, n=1,…, g3, в количестве g1=g1_d, в результате формируются восстановленные байты Ұ_j, j=1, 2,состоящие из элементов в виде бит Ұ_i,j, j=1,…, 8 любого j-го байта. При корректной работе они являются байтами (4), которые далее дешифруются.

Схема возможного варианта ВЭДС 10 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, когда g1=256. Числовые значения байтов выбранной для примера системы кодирования представлены в колонках (3…10) на фиг. 5 в двоичной системе исчисления. Каждая ветвь активизируется соответствующим этой ветви сигналом распознавания.

Каждый формирователь байтов является генератором одного из всевозможных блоков (байтов), которые состоят из элементов (логических "1", "0" или "±1") и образуют наборы импульсов восстановленного байта. Формирователи всевозможных байтов могут быть выполнены на элементах дискретной схемотехники, например, на регистрах сдвига с отводами [6, с. 47,48]. К подобающим отводам подключены инверторы, что позволяет получить на сумматоре сигналов требуемую комбинацию элементов, бит. Подобные операции относятся к любому слоту. ВЭДС 10 может быть выполнен в виде постоянного запоминающего устройства, содержащего значения всех блоков, любой из которых извлекается при наличии сигналов распознавания кодов.

В рабочем режиме из РУ 7 на один из входов ВЭДС 10, например h-й, поступает сигнал распознавания кодов D_h, 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 Ұ_i,j, i=1,…, 8; j=1, 2…) далее передаются на вход дешифрователя 11.

ВЭДС 10 может быть выполнен в виде запоминающего устройства из которого могут быть извлечены требуемые сигналы, возможна реализация в виде ПЛИС [14,15, с. 494, 534] или ее разновидности, либо нового варианта, который может быть создан в будущем. Сигналы управления запоминающим устройством и ПЛИС позволяют воспроизводить на выходе требуемые последовательности блоков. Все варианты выполнения обеспечивают один и тот же технический результат.

4.11 Дешифрователь. Устройство 11 предназначено для дешифрования принятых дискретных сообщений, сформированных в соответствии с ключами дешифрования (6) по правилам (7). Для этого используется ЛФ перенумерования и схемы для ее реализации, которые могут быть построены, например, на логических элементах "И", "ИЛИ", "НЕ" [13, 14] либо на ПЛИС. Дешифрование реализуется с помощью преобразователя ключей дешифрования 21, ЛУ дешифрования 22, сопрягающего устройства дешифрователя 23.

Преобразователь ключей дешифрования 21 позволяет преобразовать значения ключей дешифрования в управляющие напряжения, определяющие режим работы инверторов из ЛУ дешифрования 22. Ключи дешифрования формируются соответствующим генератором 8. Все операции верны для любого слота, поэтому индексы слот не указаны.

Описание дешифрователя основано на материалах ранее представленных пп. 1.2, 3.3, так что ЛФ перенумерования построена так, чтобы реализовить операции дешифрования. Составление ЛФ дешифрования осуществляется рассмотренным на примере способом с получением требуемой ЛФ, подобной формуле (9).

Для удобства изложения введено: V=V_i,j,k - сигналы управления инверторами дешифрователя 11, используемые в ЛУ дешифрования 22, где i - индекс для нумерации бит; j - индекс вариации байтов; k - индекс компонент ЛФ дешифрования.

Схема реализации преобразователя ключей дешифрования 21. Для формирования V=V_i,j,k в этой схеме имеется вход для значений ключей дешифрования, передаваемых на первый вход дешифрователя 11 от генератора ключей дешифрования 8. Так же используется генератор байтов выбранной пользователем системы кодирования. Эти заранее известные байты, например, для g1=256 по аналогии с формулой (2) обозначены (X'_i,j, i=1,…,8; j=1, 2,…, 256)=[(X'_1,1;X'_2,1;…; X'_8,1); (X'_1,2; X'_2,2;…; X'_8,2);…;(X'_1,256; X'_2,256;…; Х'_8,256)]. Величины этих байтов, выполняющие роль эталонов для любой системы кодирования, при g1=256 принимают значения целых десятичных чисел от 0 до 255, а в двоичной системе исчисления они совпадают с числами в строках таблиц на фиг. 5, 6 (от набора (0,…,0) до Генератор байтов X'_i,jj системы кодирования может быть выполнен на регистрах с весовыми отводами и сумматорами [5] или в виде запоминающего устройства. Этот генератор байтов запускается при подключении напряжения питания, в начале каждого слота. Элементы Х'_i,j - это эталонные числовые значения байтов, используемые в подготовительном режиме для получения сигналов V_i,j,k установки инверторов, которые применяются в рабочем режиме в ЛУ дешифрования 22.

Далее на логических элементах "НЕ" и "И" многократно реализуется ЛФ V=С⋅В* для всех бит (i=1,…, 8) каждого j-ro байта (как в пп. 1.2, 3.3). Аналогичные схемы для разных значений j=1,…, g1 позволяют получить требуемые ЛФ для сигналов управления всеми инверторами ЛУ дешифрования 21.

Сопрягающее устройство дешифрователя 23 предназначено для согласования сопротивлений ЛУ дешифрователя 22 с линией передачи, по которой из заявленной системы подаются выходные дискретные сообщения или для согласования формы представления данных. Это позволяет энергетически эффективно и без искажений передать сообщения на выход системы. Согласование формы данных может заключаться, например, в преобразовании последовательной передачи байтов в параллельное следование байтов или в использовании известных протоколов либо стандартов передачи/приема данных.

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 дешифрователя. 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.

Работа преобразователя ключей дешифрования 21. После подключения электропитания запускается генератор ключей дешифрования 8 и генератор байтов X' системы кодирования, в результате вырабатываются сигналы управления инверторами. В итоге преобразователь ключей дешифрования 21 трансформирует ключи дешифрования в управляющие сигналы инверторов, расположенных в ЛУ дешифрования 22.

ЛУ дешифрования 22 предназначено для выполнения операции дешифрования поступивших на вход дешифрователя 11 дискретных сообщений путем их перенумерования в соответствии с линганумом восстановления данных, с использованием напряжений управления инверторами. Для воплощения этой задачи использованы рассмотренные в п. 3.3 принципы перенумерования блоков и их реализация. Схемотехнически ЛУ дешифрования 22 может быть реализовано на логических элементах "И", "ИЛИ", "НЕ" и на ПЛИС.

Инверторы I'_i,j,k, посредством которых осуществляется инвертирование требуемых аргументов ЛФ по правилам [13,14], управляются сигналами V _i,j,k вырабатываемыми преобразователями ключей дешифрования 21 в подготовительном режиме в начале каждого слота. В результате предварительной установки инвертируются лишь необходимые биты дискретных сообщений, поступившие на вход дешифрователя 11.

ЛУ дешифрования 22 состоит из формирователей компонент F'_1,j; F'_{2, j};F'_8,j каждого j-го байта (это произведение бит, часть которых может быть инвертирована) и сумматоров указанных компонент для получения набора ЛФ дешифрования (F'₁; F'₂…...; F'₈) для всех значений j=1,…, g1 (например, g1=256).

Сущность операций ЛУ дешифрования 22. Схема одного из возможных вариантов реализации формирователя компонент ЛФ состоит из инверторов I' _i,j,k i=1,…, 8; j=1,…, g1 (например, g1=256); k=1,…, 8 и перемножителей двоичных сигналов (8-ми входовых элементов "И" для получения произведения восьми значений бит каждого из байтов, некоторые из которых инвертированы). В режиме восстановления на вход формирователей компонент ЛФ подаются зашифрованные элементы дискретных сообщений, которые являются в этом случае входными сигналами и аргументами ЛФ. У инверторов имеется вход для сигналов управления V _i,j,k (i - индекс для изменения бит входных байтов; j - индекс вариации входных байтов; k - индекс компонент ЛФ). В результате на выходе этих схем имеются значения компонент ЛФ дешифрования (F'_1,j; F'_{2, j};…; F'_{8, j}). Для получения набора ЛФ дешифрования проводится суммирование этих слагаемых по всем возможным значениям индекса j, что реализуется сумматорами компонент (схемами "ИЛИ"). На каждую из таких схем поступают сигналы от формирователей этих компонент, то есть слагаемые ЛФ для различных значений индекса j. В результате компоненты, относящиеся к одной и той же ЛФ, но для разных значений], суммируются на g1 - входовых элементах "ИЛИ" (например, g1=256). После суммирования компонент вырабатывается набор ЛФ дешифрования F=(F'₁; F'₂;…; F'₈), которые в рабочем режиме соответствуют разрядам восстановленных в результате дешифрования байтов (3), (7).

Как отмечалось ранее, шифрование и дешифрование в представленном виде являются процедурой перенумерования, следовательно, в обоих случаях могут использоваться значения таблицы на фиг. 5, 6.

В рабочем режиме на первый вход ЛУ дешифрования 22 подаются сигналы управления инверторами V _i,j,k и зашифрованные сообщения (5) с выхода восстановителя элементов дискретных сообщений 10. В соответствии с ЛФ дешифрования F¹ реализуются необходимые операции перенумерования, в результате чего происходит регенерация сообщений в исходный вид (Х_вых=Х_вх). Указанные операции справедливы для каждого слота. Схемы дешифрователя 11 могут быть выполнены на логических элементах или в виде ПЛИС [14,15, с. 494, 534] или на ее разновидности либо варианта, который может быть создан в будущем. Все варианты обеспечивают одинаковый технический результат.

4.12 Программатор слот. Это устройство 12 состоит из синхронизатора 24 и генератора слот 25. Устройство 12 генерирует импульсные сигналы, которые предназначены для определения порядка выполнения требуемых для управления работой заявленного устройства действий и режимов работы [13-15]. Возможны различные режимы работы и формирования сигналов установки этих режимов.

Режим блокировки (до окончания интервала времени приема/передачи данных) может быть реализован сдвигом слот шифрования и дешифрования, чтобы они не пересекались. Это возможно подачей импульса приостановки на некоторое время формирования одного из видов ключей. Блокировка возможна и при подаче ключей, состоящих из одинаковых значений.

В режиме работы, когда генераторы ключей выполнены в виде запоминающих устройств с записанными в них ключами шифрования и дешифрования, синхронизатор 24 на выходах 1 и 2 программатора слот 12 формирует одновременно импульсы запуска, то есть t₀o=t'₀ (фиг. 1). Они поступают на генераторы 8, 9 и начинают одновременно, синхронно вырабатываться ключи для соответствующих слот, реализуются требуемые операции. В качестве управляющих импульсов могут быть применены разные ФМС не входящие в формуляр. Формируются сигналы установки эталонных систем кодирования для реализации шифрования и дешифрования. Генератор слот 25 формирует ключи, которые могут быть переданы на должные генераторы, выполненные, например, в виде ЗУ.

Рабочим является также режим, когда осуществляется приостановка варьирования ключей шифрования и дешифрования, то есть происходит фиксация ключей на некоторый срок. Это может быть связано с необходимостью передачи данных большего объема, для чего требуется слот большой длительности. При этом приостанавливается работа генераторов 8, 9 путем подачей соответствующих сигналов, при этом напряжения управления и состояния инверторов в дешифрователе 11 не меняется.

Аналогично периодически может реализовываться режим синхронизации начала воспроизведения слот, так чтобы слоты шифрования и дешифрования совпадали по времени. При движении объекта с установленной приемной частью заявленного устройства при необходимости тоже может быть реализован требуемый режим синхронизации слот.

Возможен вариант работы, в котором генераторы ключей 8, 9 выполнены в виде, например, регистров с отводами и инверторами [5]. Тогда генератор слот 25 формирует последовательность знаков кодов (±1) для инверторов этих генераторов, они передаются с выходов 1,2 программатора 12 на генераторы, которые формируют сами ключи.

Возможен вариант работы, в котором генераторы ключей выполнены в виде, например, регистров с отводами и инверторами (пп. 4.3,4.8, 4.10, 4.15, [8]). Тогда генератор слот 42 формирует последовательность знаков кодов (±1) для инверторов генераторов, которые передаются с выходов программатора слот 21 на указанные генераторы, которые формируют сами ключи.

Ключи шифрования и дешифрования могут быть в виде повторяющихся наборов ключей, заданных для ограниченного множества слот.

Генератор слот 25 и синхронизатор 24 могут быть выполнены на элементах дискретной схемотехники, ПЛИС, либо в виде ЗУ (в зависимости от назначения и режимов работы). Все варианты выполнения обеспечивают один и тот же технический результат.

5. Работа заявленного устройства на основании заявленного способа.

На примере символов рассмотрены операции способа и работа устройства передачи входных дискретных сообщений (4). Пусть требуется передать слово NO в системе ASCII. Используем [12], где числовое значение байта (в данном описании это параметр а) названо кодом, находим для N и О соответствующие им числа 78 и 79. Пусть ключи шифрования кодов А выбраны так, что задаются коды из формуляра с номерами х=179 и 180.

Входные байты дискретного сообщения N0 от источника энергетически оптимальным способом проходят сопрягающее устройство преобразователя 13 и подаются на ЛУ преобразователя 14, 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 14 на входные сигналы. Отмечалось, что номера выходов на единицу больше числовых значений байтов.

С выходов 79 и 80 преобразователя 1 сигналы запуска поступают на вход блока коммутаторов 2 и далее на коммутаторы с этими же номерами.

Вместе с тем, на выходе генератора ключей шифрования кодов 9 формируются соответствующие сигналы, так что для 79-го и 80-го выходных сигналов создаются байты, соответствующие значениям 179 и 180, которые далее передаются на входы формирователей управления, входящие в блок управления коммутаторами 4. Формирователи управления реализуют ЛФ типа (9), в результате чего лишь на 179-м и 180-м выходах формирователей управления генерируются сигналы, направляемые на входы коммутаторов блока коммутаторов 2. Коммутаторы, на а входы которых поступили сигналы управления, замыкаются и сигнал запуска направляются на соответствующие 179 и 180 входы генератора ШПС 3. Это приводит к формированию соответствующих кодов или сигналов на их основе. При использовании в примере в качестве ШПС R-кодов или сигналов на их основе будут сформированы коды из приведенного ранее формуляра с требуемыми номерами.

Сформированные сигналы поступают на КС 5 и передаются на входы СФ 6, состоящего из блока фильтров для всех сигналов из формуляра. В результате лишь на 179- м выходе СФ 6 будет сформирован АКФ кода, связанного с передачей символа N, и только на 180-м выходе - для передаваемого символа О.

РУ 7 по пикам АКФ формирует сигналы распознавания D_h, h=179 и 180 соответственно. Эти сигналы передаются на входы ВЭДС 10 в разные моменты времени и независимы. В соответствии с использованным принципом взаимной однозначности байтов и ШПС на выходе устройства 10 восстанавливаются байты зашифрованных дискретных сообщений N и О, которые далее дешифруются в дешифрователе 11. Генератор ключей дешифрования 8 и дешифрователь 11 обеспечивают полную регенерацию, то есть восстановление переданного дискретного сообщения на любом слоте.

Сопрягающее устройство формирователя 22 (оно может работать по стандарту USB или любому другому более быстродействующему стандарту, который может быть создан в будущем) обеспечивает оптимальную передачу сообщения на выход пользователю. Работа по передаче дискретного сообщения NO с входа на выход завершена.

При использовании на d-м слоте системы кодирования с g1 символами формуляр должен включать g3≥g1 ШПС и требуется группировать дискретные сообщения в блоки по g2=log₂ g1 (округление в большую сторону до ближайшего целого числа) элементов.

6. Обоснование достижения технического результата.

Технический результат заключается в дополнительном повышении защищенности дискретных сообщений при передаче по каналу связи за счет синхронизируемого шифрования номеров кодов ШПС на варьируемых временных интервалах (слотах), в обеспечении энергетически скрытной и оптимальной передачи дискретных сообщений пользователю по каналу связи при наличии шумов и помех.

Энергетически скрытная передача дискретных сообщений обеспечивается передачей ШПС с виде кодов ансамбля на уровне ниже уровня шумов (ρ²<<1, где ρ² - отношение мощностей ШПС и помех) [5]. Отношения сигнал/шум на выходе СФ или коррелятора при оптимальном приеме в 2⋅В раз больше, чем на входе [5, с. 6]. Необходимо использовать коды ансамбля с базой В>>1 (представлены коды с В=N=30). Чем больше база, тем больше превышение над шумами и выше скрытность [5, с. 9]. При несанкционированном доступе потребуется использование специальных методов и устройств для решения вопроса передаются ли какие-то сигналы, либо имеется только шум [5, с. 6]. Применение приемного устройства в виде совокупности СФ для каждого кода ансамбля позволяет осуществить оптимальное обнаружение и различение сигналов при наличии шумов [5]. 7. Защищенность устройства от несанкционированного доступа. Все представленные ниже обоснования справедливы для любого слота, индекс слот не указан. Несанкционированный доступ может осуществляться лишь путем перебора всех возможных вариантов сопоставления g1 элементов системы кодирования и g1 кодов формуляра (их количество равно факториалу (g1)!), выбора версий ШПС из формуляра,

определяемых числом сочетаний C_g3^g1, а также анализа получаемых при этом результатов на каждом слоте. Например, для любого варианта при g1=256, g3=259 требуется затрачивать существенный промежуток времени. Чтобы установить наличие информативной значимости в полученных данных (определить имеется ли в них смысл), требуется быстродействующая интеллектуальная система, что увеличивает затраты времени. Статистические методы нахождения ключей дешифрования в данном случае не применимы. Для любого набора ключей дешифрования будут получены выходные данные, они верны лишь для единственного набора ключей дешифрования. Общее количество вариантов перебора ключей шифрования равно ((g1)!)-C_g3^g1 (g1 - количество элементов в системе кодирования, g3- количество кодов из числа которых может быть сделан выбор, этот параметр может быть равен тысячам, десяткам тысяч и более [9,10]), то есть увеличение численности вариаций возрастает нелинейно. Это справедливо для любого слота. Предотвращение возможности несанкционированного доступа повышает безопасность передачи данных от источника к пользователю. Ключи шифрования необходимо держать в секрете.

Длительность слот должны быть меньше оценочного интервала времени, требуемого для перебора всех вариантов при несанкционированном дешифровании с учетом имеющихся вычислительных возможностей. Следовательно, для достижения требуемой защищенности всегда возможно выбрать необходимо малую длительность слот. Предельным вариантом является случай, когда каждому блоку ставится в соответствие индивидуальный слот. Доказано, что в случае, когда для каждого символа сообщения (в нашем случае блока) используется одноразовый ключ, система является нераскрываемой (идеальной) [21, с. 66]. Однако надо учитывать также длительности требуемого времени в конкретных случаях при решении всей задачи передачи данных. Дополнительный вклад в защищенность сообщений вносит шифрование длительностей слот.

Пояснение на примере: имеется три следующих друг за другом блока, которые требуется расшифровать. Первый блок можно пытаться дешифровать после его окончания, то есть в течение второго блока и подобранный код дешифрования можно применить лишь с начала третьего слота, то есть когда коды дважды изменены. Поэтому несанкционированный доступ в данном примере выбора коротких слот невозможен.

8. Варианты применения способа и устройства.

Заявленные способ и система могут быть применены, если источником входных дискретных сообщений являются сигналы от датчиков или базы данных, сведения могут быть переданы потребителю по витой паре, ВОК, по радиоканалу. При этом реализуется функция скрытной передача дискретных сообщений, в том числе в условиях наличия шумов и помех. В качестве КС 5 могут использоваться различные физические среды.

Заявленное устройство может использоваться в скрытных и защищенных дистанционных системах управления объектами, предназначенными для перемещения и выполнения требуемых операций в различных физических средах при наличии помех. Объектами могут быть робототехнические системы, летательные и плавательные аппараты. 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 увеличит объем сообщений, передаваемых потребителю в единицу времени. Заявленные способ и устройство могут использоваться для передачи предварительно зашифрованных сообщений [21] и сообщений с избыточным кодированием.

9. Электропитание.

Энергообеспечение определяется исходя из варианта использования системы, например, от стационарных источников или от малогабаритных аккумуляторов. Разновидность разъемов зависит от типа КС 5 (соединители USB, высокочастотные разъемы).

Библиографический список.

1. Патент RU №2309547, "Способ передачи информации"; МПК Н04К 1/00; опубликовано 27.10.2007, Бюл.№30.

2. Патент RU №2349044, "Способ скрытой передачи информации "; МПК H04L 9/00; опубликовано 10.03.2009, Бюл. №7.

3. Патент RU №2652434, "Способ приемопередачи дискретных информационных сигналов"; МПК H04L 7/00, Н04В 1/69, Н04В 1/7073, H04L 29/02; опубликовано 26.04.2018, Бюл. №12.

4. Патент RU №2326500, "Когерентная система передачи информации хаотическими сигналами"; МПК: H04L 9/00; опубликовано 10.06.2008, Бюл. №16.

5. Варакин Л. Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. - М.: Радио и связь, 1985. - 384 с.

6. Патент RU №2794517, "Способ передачи дискретных сообщений и система для его осуществления"; СПК H04L 9/00 (2023.01); Н03М 7/00 (2023.01); опубликовано 19.04.2023, Бюл. №11.

7. Чепруков Ю.В., Соколов М.А Синтез фазоманипулированных сигналов с требуемым уровнем боковых пиков АКФ// Радиотехника. 1991. №5. С. 68-70.

8. Чепруков Ю.В., Соколов М. А. Бинарные Р2-коды, их характеристики и применение// Информационно-управляющие системы. 2014. №1. С. 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.

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.

11. Чепруков Ю.В. Синтез бинарных R-кодов // Информационно-управляющие системы. 2015. №1.С. 59-67.

12. https://www.industrialnets.ru/files/misc/ascii.pdf, 31.03.2023 г.

13. Бойко В.И. и др. Схемотехника электронных систем. Цифровые устройства. - СПб: БХВ-Петербург, 2004. - 512 с.

14. Лехин С.Н. Схемотехника ЭВМ. - СПб: БХВ-Петербург, 2010. - 672 с.

15. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. - СПб.: БХВ-Петербург, 2004. - 800 с.

16. Электроника. Энциклопедический словарь. Гл. ред. Колесников В.Г., - М. Сов. энциклопедия, 1991, - 688 с.

17. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. - СПб.: Питер, 2002. - 672 с.

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.

19. https://www.booksite.ru/fulltext/l/001/008/045/201.htm. 16.07.2023 г.

20. https://www.booksite.ru/fjlltext/l/001/008/084/692.htm, 16.07.2023 г.

21. Романец Ю.В., Тимофеев П.А., Шаньгин В.Ф. Защита информации в компьютерных системах и сетях. - М.: Радио и связь, 2001. - 376 с.

Изобретение относится к области радиотехники и связи с использованием множества шумоподобных сигналов (ШПС). Технический результат - повышение защищенности передачи дискретных сообщений за счет шифрования номеров кодов, используемых для передачи блоков по каналу связи на различных временных интервалах, слотах, в обеспечении энергетически скрытной и оптимальной передачи дискретных сообщений, в том числе при наличии шумов и помех. Для этого способ состоит в передаче элементов сообщения одним из ШПС ансамбля на различных временных интервалах, слотах. Система содержит преобразователь входных дискретных сообщений, блок коммутаторов, генератор ШПС, блок управления, канал связи, согласованный фильтр, решающее устройство, генератор ключей шифрования кодов, восстановитель элементов сообщений, дешифрователь, генератор ключей дешифрования, программатор слотов. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ передачи дискретных сообщений,

в котором дискретные сообщения состоят из элементов в виде логических единиц и нулей либо из положительных и отрицательных логических единиц, включающий на передающей стороне

группирование последовательно следующих элементов входного дискретного сообщения в блоки длительностью Т_б, преобразование одного вида блоков дискретного сообщения в шумоподобный сигнал и преобразование элементов иного вида блоков этого дискретного сообщения в другой шумоподобный сигнал,

расположение каждого из выбранных сигналов в пределах интервала Т_б, следующего за интервалом, где расположен блок элементов входного дискретного сообщения, которому поставлен в соответствие требуемый шумоподобный сигнал,

создание последовательности из избранных указанным образом шумоподобных сигналов S_A+1 и осуществление передачи последовательности по каналу связи,

проведение на приемной стороне операции согласованной фильтрации принятых сигналов и сравнение полученных после согласованной фильтрации сигналов с пороговым уровнем, формирование сигналов распознавания,

отличающийся тем, что введены такие операции как

выбор последовательности длительностей слотов Ψ=(Λ_d, d=1,2,…, D), Λ_d≥0, D - количество выбранных слотов,

выбор g1_d неодинаковых элементов для каждой из систем кодирования дискретных сообщений разных слотов, составляющих последовательность G1=(g1_d, d=1,2,…, D), g1_d>0, при этом элементы каждой из систем кодирования дискретных сообщений нумеруются числовым значением α_d, которое может изменяться от нуля до (g1_d-1),

осуществление на каждом слоте группирования элементов дискретных сообщений в блоки длительность Т_б так, чтобы в каждом блоке размещалось по g2_d элементов, где g2_d=log₂ g1_d с округлением в большую сторону до ближайшего целого числа или задание параметру g2_d величины, равной количеству элементов в блоке входного шифрованного дискретного сообщения или сообщения с избыточным кодированием, при этом g1_d=2^а, где a=g2_d, d=1,2,…,D,

введение соответствия между числовым значением α_d каждого элемента выбранной системы кодирования любого слота и каждым вариантом набора сгруппированных в блоки элементов дискретных сообщений,

выбор g3≥g1 разных шумоподобных сигналов, уровень боковых пиков автокорреляционной и взаимной корреляционной функций которых не более положительных чисел R и W соответственно, где R и W - целые положительные числа, меньшие наибольшего значения u_m модуля автокорреляционных функций этих шумоподобных сигналов,

нумерация выбранных шумоподобных сигналов последовательно целыми числами от 1 до g3 и расположение их в формуляре,

составление ключей шифрования номеров кодов для каждого слота в виде последовательности M_j,d, j=1,2,…, g1_d, так что значение А любого элемента этой последовательности, задаваемое пользователем, равно уменьшенному на единицу порядковому номеру одного из шумоподобных сигналов из формуляра, А является одним из целых положительных чисел от 0 до (g3-1), которое используется лишь однажды, g1_d - количество символов в системе кодирования на d-м слоте, g3 - количество шумоподобных сигналов в формуляре, установление для каждого d-го слота взаимно-однозначного соответствия между любым блоком входных дискретных сообщений с числовым значением α_d и одним из шумоподобных сигналов из формуляра с номером А+1=M_α+1+1, обозначенным S_A+1,

расположение каждого из выбранных шумоподобных сигналов в пределах интервала Т_б, следующего за интервалом, где для рассматриваемого слота расположен блок, которому поставлен в соответствие подобающий шумоподобный сигнал,

создание последовательности из выбранных указанным образом шумоподобных сигналов S_A+1, которая соответствует последовательности блоков из сгруппированных на рассматриваемом d-м слоте элементов входных дискретных сообщений,

передача последовательности шумоподобных сигналов, соответствующих блокам рассматриваемого слота, через среду распространения канала связи непосредственно либо с использованием в качестве модулирующих сигналов,

осуществление согласованной фильтрации принятых шумоподобных сигналов, соответствующих блокам любого слота, всеми g3 различными оптимальными фильтрами, каждый из которых согласован с одним из шумоподобных сигналов, включенных в формуляр, сравнение каждого из выходных сигналов согласованных фильтров, соответствующих рассматриваемому слоту, с соответствующим пороговым уровнем U_n, который выбирают больше наибольшего из чисел R и W и который должен быть меньше наибольшего значения сигнала на выходе согласованного фильтра, когда на входе фильтра имеется шумоподобный сигнал, с которым согласован этот фильтр,

проверка превышения каждым из сигналов, полученным после выполнения согласованной фильтрации, относящимся к рассматриваемому слоту и имеющим А+1-й порядковый номер в формуляре, значения соответствующего порогового уровня U_n и в случае такого превышения

формирование сигнала распознавания каждого принятого шумоподобного сигнала с номером А+1 в формуляре, относящегося к рассматриваемому слоту,

формирование на основе сигналов распознавания , относящихся к каждому слоту, последовательности целых положительных чисел Х°=(X°_j,d, j=1,2,…, d=1,2,…, D), 0≤Х°≤(g3-1), элементы которой равны одному из примененных ключей шифрования номеров кодов А, соответствующих числовому значению α_d блока дискретных сообщений d-го слота, причем

операция шифрования свершается согласно ключам шифрования по правилам:

где j=1, 2,…; d=1, 2,…, D - индексы нумерации блоков и слотов;

Х_{вх j,d} - значение j-го блока входных дискретных сообщений на d-слоте;

X°_j,d - значение j-го блока после шифрования номеров кодов на d-слоте;

M_1,d; М_2,d; M_g1d,d - последовательность значений ключей, формируемых генератором ключей шифрования кодов на d-слоте;

g1_d - количество символов в выбранной системе кодирования на d-слоте,

определение для каждого слота ключей дешифрования в виде элементов последовательности М'=(М'_j,d, 1≤j≤g3, d=1,2,…, D), любое значение которой является одним из целых положительных чисел от 0 до (g1_d-1), используемым лишь однажды, причем элементы последовательности М' получены так, что порядковые номера j-x элементов последовательности ключей шифрования M_j,d, j=1,2,…, g1_d, d=1,2,…, D уменьшаются на единицу и меняются местами со значениями элементов этой последовательности, порядковые номера этой новой созданной числовой последовательности увеличиваются на единицу и элементы полученной последовательности со своими измененными порядковыми номерами расставляются в порядке возрастания этих номеров,

осуществление синхронизации операций формирования ключей шифрования кодов M_d и ключей дешифрования M'_d, d=1, 2,…, D на каждом d-м слоте,

проведение дешифрования последовательности Х°, относящейся к рассматриваемому d-му слоту, путем изменения расположения ее элементов (X°_j,d, j=1,2,…, d=1,2,…, D), в результате числовые величины Х° заменяются на числа, заданные ключами дешифрования и определяющие значения элементов последовательности выходных дискретных сообщений Х_вых, которые выбираются так, что если X°_j,d=0, то Х_вых=M'_1,d, или если X°_j,d=1, то Х_вых=M'_2,d, или если X°_j,d=2, то Х_вых=M'_3,d, или … если X°_j,d=(g3-1), то Х_вых=M'_g3,d, j=1, 2,… - индекс нумерации блоков,

передача восстановленных дискретных сообщений Х_вых, относящихся к d-му слоту, на выход получателю, d=1,2,…, D.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что все элементы системы кодирования различны и могут быть представлены в виде чисел, или символов, или сочетаний символов, или сочетаний символов и чисел, либо в виде мультимедийных файлов.

3. Устройство передачи дискретных сообщений, содержащее

преобразователь входных дискретных сообщений, генератор шумоподобных сигналов, канал связи, согласованный фильтр, решающее устройство, вместе с тем,

выход генератора шумоподобных сигналов подключен к входу канала связи, выход канала связи соединен с входом согласованного фильтра, выход согласованного фильтра подключен к входу решающего устройства, вход преобразователя входных дискретных сообщений соединен с входом заявленного устройства,

генератор шумоподобных сигналов формирует шумоподобные сигналы, удовлетворяющие таким условиям, что уровень боковых пиков автокорреляционной функции каждого из сигналов не более положительного числа R, где R<u_m - наибольшее значение модуля автокорреляционных функций этих шумоподобных сигналов, а уровень боковых пиков взаимной корреляционной функции каждого шумоподобного сигнала не превосходит положительного числа W, где W<u_m,

отличающееся тем, что дополнительно введены

блок коммутаторов, блок управления коммутаторами, генератор ключей дешифрования, генератор ключей шифрования кодов, восстановитель элементов дискретных сообщений, дешифрователь, программатор слотов, причем

выходы преобразователя входных дискретных сообщений соединены с входами первой функциональной группы входов блока коммутаторов, вторая функциональная группа входов блока коммутаторов соединена с функциональной группой выходов блока управления коммутаторами, функциональная группа входов блока управления коммутаторами соединена с выходами генератора ключей шифрования кодов, все выходы функциональных групп выходов блока коммутаторов соединены с функциональной группой входов генератора шумоподобных сигналов,

выходы согласованного фильтра составляют функциональную группу и подключены к входам решающего устройства, выходы решающего устройства соединены с входами восстановителя элементов дискретных сообщений, выход которого соединен со вторым входом дешифрователя, первый вход дешифрователя соединен с выходом генератора ключей дешифрования, выход дешифрователя соединен с выходом заявленного устройства,

первый выход программатора слотов подключен к входу генератора ключей дешифрования, второй выход программатора слотов соединен с входом генератора ключей шифрования кодов, при этом

генератор ключей шифрования кодов формирует для каждого d-го слота сигналы вида:

где Ψ=(Λ_d, d=1,2,…, D) - последовательность ключей шифрования длительностей слотов;

G1=(g1_d, d=1,2,…, D) - последовательность ключей шифрования систем кодирования для различных слотов;

i, j, d - индексы нумерации элементов, блоков и слотов;

t_d=t_d-1+Λ_d - момент времени окончания d-го слота длительностью Λ_d>≥0;

g1_d - количество символов в выбранной на d-м слоте системе кодирования;

g2_d - количество элементов в блоке на d-м слоте;

M_d - последовательность значений ключей шифрования кодов для любого d-го слота, каждое значение является одним из целых положительных чисел от 0 до (g3-1), используемым при составлении последовательности один раз,

генератор ключей дешифрования формирует для каждого d-го слота сигналы вида:

где Ψ'=(Λ_d, d=1,2,…, D) - последовательность ключей шифрования длительностей слотов;

i, j, d - индексы нумерации элементов, блоков и слотов;

g1_d - количество символов в выбранной на d-м слоте системе кодирования;

t'_d=t'_d-1+Λ_d - момент времени окончания d-го слота длительностью Λ'_d≥0;

M'_d - последовательность значений ключей дешифрования для любого d-го слота, каждое значение является одним из целых положительных чисел от 0 до (g1_d-1), используемым при составлении последовательности один раз, причем

значения ключей дешифрования (M'_j,d, j=1,2,…) для каждого d-го слота получены так, что порядковые номера j-x элементов последовательности ключей шифрования кодов M_j,d уменьшаются на единицу и меняются местами со значениями элементов этой последовательности, порядковые номера новой числовой последовательности увеличиваются на единицу и элементы полученной последовательность со своими измененными порядковыми номерами расставляются в порядке возрастания этих номеров,

программатор слотов осуществляет синхронизацию формирования ключей шифрования кодов M_d и ключей дешифрования M'_d, d=1, 2,…, D на каждом d-м слоте;

генератор шумоподобных сигналов формирует для каждого слота множество g3 различающихся импульсных шумоподобных сигналов с требуемыми корреляционными характеристиками;

восстановитель элементов дискретных сообщений воссоздает на приемной стороне для каждого d-го слота блоки зашифрованных элементов Х° по правилу:

где j=1, 2,…; d=1, 2,…, D - индексы нумерации блоков и слотов;

Х_{вх j,d} - значение j-го блока входных дискретных сообщений на d-слоте;

X°_j,d - значение j-го блока после шифрования номеров кодов на d-слоте;

M_1,d; М_2,d; …, M_g1d,d - последовательность значений ключей, формируемых генератором ключей шифрования кодов на d-слоте;

g1_d - количество символов в выбранной системе кодирования на d-слоте;

g3 - количество выбранных шумоподобных сигналов, размещенных в формуляре, дешифрователь формирует для каждого d-го слота блоки выходных дискретных сообщений Х_вых по правилу:

где j=1, 2,…, d=1,2,…, D - индекс нумерации блоков и слотов;

X°_j,d - j-й блок дискретных сообщений до дешифрования, относящийся к d-му слоту;

Х_{вых j,d} - j-й блок выходных дискретных сообщений, относящийся к d-му слоту;

M'_1,d; M'_2,d; …; М'_g3,d - последовательность значений ключей дешифрования на d-м слоте.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что преобразователь входных дискретных сообщений содержит сопрягающее устройство преобразователя и логическое устройство преобразователя, вход сопрягающего устройства соединен с входом преобразователя входных дискретных сообщений, выход сопрягающего устройства подключен к входу логического устройства преобразователя, все g1_m выходов которого соединены с соответствующими выходами преобразователя входных дискретных сообщений, g1_m - наибольшее количество элементов среди выбранных систем кодирования;

логическое устройство преобразователя выполнено на логических элементах или программируемых логических матрицах;

сопрягающее устройство выполнено на пассивных элементах, или на транзисторах, или на микросхемах, или в виде универсальной последовательной шины USB.

5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что генератор шумоподобных сигналов представляет собой функциональную группу из g3 формирователей каждого шумоподобного сигнала, входы формирователей составляют функциональную группу входов генератора, выходы формирователей соединены параллельно и составляют функциональную группу выходов генератора, g3 - количество формируемых шумоподобных сигналов;

формирователи шумоподобных сигналов выполнены в виде устройств на поверхностных акустических волнах, или на элементах дискретной схемотехники, или в виде запоминающего устройства, или на программируемых логических матрицах для непосредственной передачи по каналу связи;

формирователи шумоподобных сигналов выполнены в виде устройств для формирования кодов шумоподобных сигналов или самих шумоподобных сигналов и в виде модулятора несущих колебаний для передачи по каналу связи указанных кодов и сигналов, так что модулирующими сигналами являются эти коды и сигналы.

6. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что блок коммутаторов содержит функциональную группу из g1_m коммутаторов, первые входы которых соединены с соответствующими входами первой функциональной группы входов блока коммутаторов, вторые входы коммутаторов представляют собой g1_m фукциональных групп, каждая из которых состоит из g3 входов, подключенных к соответствующим входам вторых функциональных групп входов блока коммутаторов, каждый коммутатор содержит g3 выходов, которые подключены к выходам блока коммутаторов, g1_m - наибольшее количество элементов среди выбранных систем кодирования, g3 - количество шумоподобных сигналов, g1_m≤g3; блок коммутаторов выполнен на элементах аналоговой или цифровой схемотехники или программируемых логических матрицах.

7. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что блок управления коммутаторами содержит функциональную группу из g1_m формирователей управления, входы которых соединены с входами блока управления коммутаторами, выходы каждого формирователя управления образуют функциональную группу из g3 выходов, соединенных с соответствующими выходами блока управления коммутаторами, g1_m - наибольшее количество элементов среди выбранных систем кодирования, g3 - количество шумоподобных сигналов;

блок управления коммутаторами выполнен на элементах аналоговой или цифровой схемотехники или программируемых логических матрицах.

8. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что генератор ключей шифрования кодов выполнен на элементах дискретной схемотехники, или в виде запоминающего устройства, или на программируемых логических матрицах.

9. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что генератор ключей дешифрования выполнен на элементах дискретной схемотехники, или в виде запоминающего устройства, или на программируемых логических матрицах.

10. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что 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;

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.

11. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что согласованный фильтр представляет собой функциональную группу из g3 согласованных фильтров, их входы соединены параллельно и составляют вход согласованного фильтра, импульсные отклики каждого из согласованных фильтров оптимальны одному из различных сигналов генератора шумоподобных сигналов, выходы каждого из согласованных фильтров составляют функциональную группу выходов согласованного фильтра, g3 - количество шумоподобных сигналов;

согласованный фильтр выполнен на элементах аналоговой или цифровой схемотехники, устройствах на поверхностных акустических волнах.

12. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что решающее устройство представляет собой функциональную группу из g3 решающих устройств, входы и выходы которых составляют функциональные группы входов и выходов всего решающего устройства, g3 - количество выбранных шумоподобных сигналов;

решающее устройство выполнено на элементах аналоговой или цифровой схемотехники.

13. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что восстановитель элементов дискретных сообщений выполнен на элементах дискретной схемотехники, или в виде запоминающего устройства, или на программируемых логических матрицах.

14. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что дешифрователь содержит преобразователь ключей дешифрования, логическое устройство дешифрования, сопрягающее устройства дешифрователя, вход преобразователя ключей дешифрования соединен с первым входом дешифрователя, выход преобразователя ключей дешифрования соединен с первым входом логического устройства дешифрования, второй вход логического устройства дешифрования соединен со вторым входом дешифрователя, выход логического устройства дешифрования соединен с входом сопрягающего устройства дешифрователя, выход сопрягающего устройства является выходом дешифрователя и всего устройства;

дешифрователь выполнен на логических элементах или программируемых логических матрицах;

сопрягающее устройство дешифрователя выполнено на пассивных элементах, или на транзисторах, или на микросхемах, или как универсальная последовательная шина USB.

15. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что программатор слотов содержит синхронизатор и генератор слотов, первый выход программатора слотов соединен с первым выходом генератора слотов и третьим выходом синхронизатора, второй выход программатора слотов подключен ко вторым выходам генератора слотов и синхронизатора, первый выход синхронизатора соединен с входом программатора слотов;

программатор слотов выполнен на элементах аналоговой или дискретной схемотехники, или на программируемых логических матрицах, или в виде запоминающего устройства.