Устройство для формирования нелинейных рекуррентных последовательностей дискретных сигналов Советский патент 1988 года по МПК G06F7/58 

сд

Изобретение относится к технике формирования дискретных сигналов, использующихся в системах связи со сложными сигналами (шумоподобными сигналами - ШПС),

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет формирования различных кодовы словарей нелинейных рекуррентных ПОСдовательностей и их программной смены в процессе работы.

На чертеже представлена структурна схема устройства.

Таблица истинности состояний уст- ройства поясняет его работу по формированию нелинейной рекуррентной последовательности Xg.

Устройство содержит сумматор1 по модулю два, сдвигающий регистр 2, первый элемент ИЗ, элемент 4 задержки, с второго по четвертьй элементы И 5-7, элемент ИЛИ 8, блок 9 управления. Блок 9 управления содержит .первый и второй регистры 10 и 11, пер вый и второй счетчики 12 и 13, ключ 14, генератор 15 тактовых импульсов, элемент ИЛИ 16.

Оптимальный по своим свойствам и характеристикам псевдослучайных последовательностей (ПСП) длительностью L 8 является характеристический восьмипозиционный код с двухуровневой периодической функцией автокорреляции (ПФАК) K,(ni) 4,0, (mod 8), построение которого базируется на использовании характера V() мультипликативной группы поля GF(3 ):

fx й,- i 0,1,..., (3 - 2) 7

р- V(0 + 1), если

(9 + (mod 3), |М 1, если 9 + 1 О (mod 3)

где 6 - первообразный элемент поля

. (GF(3), а именно для СГ(зЪ 0 есть первообразный неприводимый над полем GF(3) полином второй степени f(X) Х - X - 1.

Восьмипозиционный характеристический код является по существу нелинейной рекуррентной последовательностью (НЛРП) cL 8: р(1 1-1 1 1-1-1-1. Данная НЛРП имеет

Q

5

0 5

О

0

5

0

5

вид: f 11011000. Такая ПСП характеризуется тем, что максимальные боковые выбросы не превышают величины шах r.(m) 2, что определяет высокую помехоустойчивость данной ПСП от взаимных (внутрисистемных) помех.

Использование данной НЛРП обеспечивает помимо помехоустойчивости ими- тостойкость и криптоустойчивость. Возможность применения целых словарей НЛРП данной длительности, построенных на основе автоморфных, неинверсно-изоморфных и изоморфных преобразований исходной НЛРП (|К) с использованием программных принципов смены НЛРП в одном словаре, смены самих словарей НЛРП обеспечивает еще больщую имитостойкость, криптоустойчивость и скрытность специальных систем связи.

Формирование одной НЛРП.

В первый тактовый момент на информационные входы второй группы блока 9 управления поступает код исходной начальной фазы и записывается в регистр 10 с помощью синхроимпульса Запись исходного состояния, подаваемого на вход режима блока 9 управления и дальше на вход записи регистра Ю. Во второй тактовый момент на вход запуска блока 9 управления поступает импульс Начало работы, который, проходя на вход запуска генератора 15 тактовых импульсов, включает его, а также, проходя на вход считывания регистра 10, обеспечивает описывание кода начальной фазы из регистра 10 в регистр 2, а,проходя через элемент ИЛИ 16 на первый выход блока 9 и дальше на вход записи регистра 2, обеспечивает запись кода начальной фазы в регистр 2. Одновременно код начальной исходной фазы появляется и на прямых выходах регистра 2.

В последующие тактовые моменты от третьего по десятый импульсы с генератора 15, поступающие на вход записи регистра 2, обеспечивают последовательное изменение состояний разрядов регистра 2 в соответствии с функцией внутренней логики х j

Xj., Xj.5 X,-.j X; @ X-.j© Xi,

так,

что начиная с 11-го такта состояния разрядов регистра 2 будут повторяться. Формирование при этом оптимальной ПСП (НЛРП) Ха i11011000 длительностью 1, 8 обеспечивается с помощью элементов И 5-7 и ИЛИ 8. Логическая функция, которая обеспечн- вется элементами И 5-8 для формирования НЛРП Х., имеет вид

В , X(.,VX..,X

10

15

20

анный цикл работы может повториться, начиная с 11-го тактового момента, что определяется оператором с помощью кода шифра словаря, подаваемого на информационные входы второй группы блока 9 управления.

Формирование определенного типа словаря НЛРП.

Объем словаря НЛРП как и любого ругого словаря кодовых рекуррентных последовательностей определяется числом авто- и изоморфных преобразований. Для НЛРП L 8 (характеристического кода) имеется лишь один неинверсный изоморфизм, остальные

7- аморфные преобразования, которые представляют собой циклические сдвижки неинверсного изоморфизма.

8данном случае неинверсным изомор-- измом является НЛРП Xg {11011000 У- ля формирования других (автоморфных) Q ЛРП, следуя таблице истинности, остаточно обеспечить начало формиования НЛРП не с начальной фазы

1100, а с начальной фазы такой, которая соответствует какому-либо промежуточному состоянию разрядов егистра 2 (по таблице истинности это соответствует тактам с третьего о девятый). Выбор в качестве наальной фазы любого промежуточного состояния регистра 2 (по таблице истинности) не нарушает цикличной работы (с периодом L 8) регистра 2, так как это не зависит от качества (структуры) начальной фазы из определенного в таблице истинности объема (набора) начальных фаз (промежуточных состояний регистра 2).

Характер же словаря НЛРП, таким образом, зависит от того, какая начальная фаза устанавливается в регистре 2 после того, как сформирована какая-то определенная (предьщу- щая) НЛРП. Порядок чередования (выбора) начальных фаз определяет вид , формируемого словара НЛРП. Он может состоять только из одной постоянно формируемой НЛРП, только из двух постоянно формируемых НЛРП, только

25

35

40

45

50

55

(-4

10

15

20

- У- ) Q ,

из трехНЛРП и т.д. и в конце концов ия восьми НЛРП. Чем сложнее порядок чередования начальных фаз, тем выше имитостойкость, криптоустойчн- вость словаря НЛРП. Оптимальным в этом смысле оказывается словарь, построенный с помощью такого порядка чередования НЛРП, который носит псевдослучайный характер. Однако в любом конкретном случае необходима возможность изменять этот порядок с помощью оператора. Эти возможности и реализованы в устройстве с помощью блока 9 управления, в котором заложен принцип запоминания в регистре 10 промежуточного состояния регистра 2 в соответствии с кодом шифра словаря.

Так, например, в первый тактовый момент через информационные входы второй группы блока 9 управления оператором заносится код цифры 5 (101.)в регистр 11. Это означает, 25 что в регистре 10 после начала формирования первой НЛРП запомнено третье промежуточное состояние регистра 2 (в данном случае это будет в пятый тактовый момент, по таблице истинности состояние 0001 регистра 2). Затем после окончания формирования первой НЛРП запомненное промежуточное состояние регистра 2 будет считано из регистра 10 опять в регистр 2, но уже в качестве его начальной фазы. После чего начнется процесс формирования другой НЛРП и если к этому моменту не был изменен код шифра словаря, то в последующем опять будет запоминаться в регистре 10 каждое третье промежуточное состояние регистра 2 и затем считываться в регистре 2 в качестве начальной фазы. Например, порядок чередования типа каждая третья фаза переберет в конце концов (спустя восемь циклов) все возможные начальные фазы так же, как и любой другой порядок типа каждая п-я фаза, где п 2, 3,... 7, а порядок типа каждая первая фаза обеспечивает формирование словаря, состоящего только из одной определенной НЛРП. Таким образом, числом п в законе каждая п-я фаза закладывается порядок чередования начальных фаз, т.е. порядок чередования НЛРП в словаре.

В режиме формирования словаря НЛРП устройство работает следующим образом.

35

40

45

50

55

в первый тактовый момент в регистр 11 с информационных входов второй группы блока 9 с помощью синхроимпульса, поступающего на вход режима блока 9 и далее на вход записи регистра 11, записывается код шифра словаря в виде двоичного кода ключевой цифры 5 (101). Этот же синхроимпульс закрывает ключ 14. Во второй тактовый момент синхроимпульс Начало работы, поступающий на вход запуска блока 9, открывает ключ 14 и, проходя на вход считывания регистра

11и через элемент ИЛИ 16 на синхро- вход счетчика 12, обеспечивает считывание из регистра 11 в счетчик 12 код цифры 5 (101). В третий тактовый момент вместе с началом формирования первой НЛРП тактовые импульсы с генератора 15 поступают -на счетный вход счетчика 13, а через открытый ключ 14 на счетный вход счетчика 12 и через элемент ИЛИ 16 на синхровход счетчика 12 (для синхронизации счета). Так как в счетчике

12записано состояние кода числа 5 (101), то спустя три такта (пятый тактовый момент) на его выходе появится импульс переполнения, который закроет ключ 14, пройдя на вход записи регистра 11 обеспечит, если изменился код шифра, запись в регистр 11 кода другой цифры, пройдя на вход записи регистра 10, обеспечит запись третьего промежуточного состояния регистра 2, Если код шифра (код цифры) не изменялся, то состояние регистра 11 не изменится в этот тактовый момент. Спустя восемь тактовых импульсов генератора 15 (десятый тактовый момент) на выходе счетчика 13 появляется импульс переполнения, который открывает ключ 14 и, пройдя

на вход считывания регистра 11, обеспечивает считывание кода цифры 5 (в данном случае) на счетчик 12, а также обеспечивает считывание с регистра 9 на входы регистра 2 кода начальной фазы. Таким образом, десятый тактовый момент заканчивается формирование первой НЛРП и все устройство подготавливается для формирования последующей НЛРП из данного словаря.

Начиная с 11-го тактового момента начинается формирование НЛРП, определяемой начальной фазой 0001, которая была промежуточным состоянием регистра 2 в пятый тактовый момент.

Эта НЛРП имеет вид f 11000110 и тем самым представляет трехсимволь- ный СДВИГ влево исходной НЛРП (неинверсного изоморфизма) |U .11011000.

Таким образом, процесс формирования НЛРП продолжается по описанному принципу так, что через каждые восемь тактов формируется новая НЛРП, сдвинутая от предыдущей НЛРП на три символа влево. В 19-й тактовый момент записывается (по усмотрению или оператора или других программных средств) новый код шифра словаря (например, 5 код цифры 3 011). Это, начиная с 21-го тактового момента, обеспечивает формирование такого словаря НЛРП, в котором каждая последующая НЛРП отличается от предыдущей сдвигом на пять тактов влево. Процесс формирования НЛРП такой же, какой описан, за исключением того, что импульс переполнения с выхода счетччка 12 появляется спустя пять тактовых импуль0

сов, а вследствие этого заполняется в регистре 10 пятое промежуточное состояние регистра 2 после начала формирования НЛРП.

В процессе работы оператором (или программными средствами) могут периодически меняться в течение сеанса связи ключевые коды (код шифра словаря - код цифр), поступающие на информационные входы ПУБ второй группы блока 9 управления, которые и определяют характеры формируемых словарей НЛРП.

Формула изобретения

1. Устройство для формирования нелинейных рекуррентных последовательностей дискретных сигналов, содержащее сумматор по модулю два, сдвигающий регистр, элемент задержки и первый элемент И, выход которого подключен к входу элемента задержки, выход которого подключен к первому информационному входу сумматора по модулю два, выход которого подключен к

входу записи сдвигающего регистра, . первый и второй прямые выходы которого подключены соответственно к второму и к третьему информационным входам сумматора по модулю два-, о тличающееся тем,что,с целью расширения функциональных возможностей за счет формирования различных кодовых словарей нелинейных рекуррентных последовательностей и их

7

программной смены R пропес-се работы, в него введены блок управления, с второго по четверть элементы И и элемент ШТИ, причем первый вход кода начальной фазы устройства объединен с помощью элемента МОНТАЖНОЕ ШШ с первым прямым выходом сдвигаюше- го регистра и подключен к первому входу второго элемента Инк первому информационному входу первой группы блока управления, второй вход кода начальной фазы устройства объединен с помощью элемента МОНТАЖНОЕ ИЛИ с вторым прямым выходом сдвигающего регистра и подключен к второму входу второго элемента И и к второму информационному входу первой группы блока управления, третий выход кода начальной фазы устройства объединен с помощью элемента МОНТАЖНОЕ ИЛИ с третьим прямым выходом сдвигающего регистра и подключен к первому входу третьего элемента И, и третьему информационному входу первой группы блока управления и к первому входу первого элемента И, четвертый выход кода начальной фазы устройства объединен с помощью элемента МОНТАЖНОЕ ИЛИ с четвертымпрямым выходом сдвигающего регистра и подключен к второму входу первого элемента И и к четвертому информационному входу первой группы блока управления, с первого по третий входы кода шифра словаря устройства подключены соответственно к информационным входам с первого по третий второй группы блока управления, вход запуска и вход установки в исходное состояние устройства подключены соответственно к входу запуска и к входу режима блока управления, первый инверсный выход сдвигающего регистра подключен к первому входу четвертого элемента Ник третьему входу первого элемента И, второй инверсный выход сдвигающего регистра подключен к второму входу четвертого элемента И и к четвертому входу первого элемента И, третий и четвертый инверсные выходы сдвигающего регистра- подключены соответственно к третьему входу четвертого элемента Инк второну входу третьего элемента И, выходы элемен

8

5

0

5

0

5

0

5

0

5

тов и с нтп1н гс1 1IC1 чотпсртыГ подключены соответственно к первому, второму и третьему входам элемента И.ПИ, выход которого подключен к выходу нелинейной рекуррентной последовательности устройства, с первого по пятый выходы блока управления подключены соответственно к входу синхронизации, к первому, второму, третьему и четвертому информационным входам сдвигающего регистра.

I

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления содержит первый и второй регистры, первый и второй сечтчики, ключ, элемент ИЛИ и генератор тактовых импульсов, причем вход режима блока объединен через элемент МОНТАЖНОЕ ИЛИ с выходом переполнения первого счетчика и подключен к входам записи первого и второго регистров и к первому управляющему входу ключа, вход запуска блока управления объединен через элемент МОНТАЖНОЕ ИЛИ с выходом переполнения второго счетчика и подключен к входам считывания первого и второго регистров, к второму управляющему входу ключа, к первому входу элемента ИЛИ и к входу запуска генератора тактовых импульсов, вьпсод которого подключен к информационному входу ключа, к счетному входу второго счетчика и к второму входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу синхронизации первого счетчика и к первому входу блока, с первого.по четвертый информационные входы первой группы блока подключены соответственно с первого по четвертый к информационным входам первого регистра, с первого по четвертый выходы которого подключены соответственно к выходам с второго по пятый блока, с первого по третий информационные входы второй

. .

группы блока подключены соответственно с первого по третий к информационным входам второго регистра, выходы с первого по третий которого подключены соответственно с первого по третий к информационным входам первого счетчика, счетный вход которого подключен к выходу ключа.

Изобретение относится к технике формирования дискретных сигналов, использующихся в системах связи и радиолокации со сложными шумоподобными сигналами. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет формирования различных кодовых словарей нелинейных рекуррентных последовательностей и их программной смены в процессе работы. Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит сумматор по модулю два, сдвигающий регистр, первый элемент И, элемент задержки, с второго по четвертый элементы И, элемент ИЛИ, блок управления. 1 з.п. ф-лы, 1 ил, 1 табл. Q 3