АНАЛИЗ СВОЙСТВ СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА СКРЫТНОСТЬ И НАДЕЖНОСТЬ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В СИСТЕМАХ РАДИОСВЯЗИ
Автор: А. А. Гавришев, Д. Л. Осипов
Журнал: Научное приборостроение @nauchnoe-priborostroenie
Рубрика: Информатика, вычислительная техника и управление
Статья в выпуске: 2, 2024 года.
Бесплатный доступ
Проведен анализ использования последовательностей сверхширокополосных сигналов (СШПС), сформированных на основе BPSK-модуляции для обеспечения скрытности и надежности передачи данных в системах радиосвязи. Проведена оценка их свойств с помощью показателей BDS-статистики и пик-фактора. В результате проведенных исследований установлено, что для выбранных условий исследования в целом подходящими являются последовательности СШПС, основанные на решении уравнения Эйлера – Лагранжа, характеризующиеся большей скрытностью от постороннего наблюдателя, чем другие исследованные последовательности СШПС. Так же показано, что все исследуемые последовательности СШПС обладают приемлемым значением пик-фактора. Отмечено, что последовательности СШПС, построенные на основе широко используемых импульсов, например моноциклы Гаусса, а также стандартизированные системы радиосвязи, не позволяют в полной мере обеспечить скрытность передачи данных в системах радиосвязи, поэтому их нецелесообразно использовать в СШПС-системах радиосвязи с высокими требованиями по обеспечению скрытности передачи данных. Проведенные исследования позволили дополнить знания о последовательностях СШПС для обеспечения скрытной и надежной передачи данных в системах радиосвязи.
Сверхширокополосные сигналы, системы связи, скрытность, надежность
Короткий адрес: https://sciup.org/142240262
IDR: 142240262 | УДК: 621.391
ANALYSIS OF THE PROPERTIES OF ULTRA-WIDEBAND SIGNALS AFFECTING THE SECRECY AND RELIABILITY OF DATA TRANSMISSION IN RADIO COMMUNICATION SYSTEMS
The analysis of the use of sequences of ultra-wideband (UWB) signals formed on the basis of BPSK modulation to ensure the secrecy and reliability of data transmission in radio communication systems is carried out. Their properties were evaluated using BDS-statistics and peak factor indicators. As a result of the conducted research, it was found that for the selected research conditions, the UWB sequences based on the solution of the Euler – Lagrange equation, characterized by greater secrecy from an outside observer than other studied UWB sequences, are generally suitable. It is also shown that all the studied UWB sequences have an acceptable peak factor value. It is noted that UWB sequences based on widely used pulses, for example, Gauss monocycles, as well as standardized radio communication systems, do not fully ensure the secrecy of data transmission in radio communication systems, therefore, it is impractical to use them in UWB radio communication systems with high requirements for ensuring the secrecy of data transmission. The conducted research has made it possible to supplement knowledge about UWB sequences to ensure covert and reliable data transmission in radio communication systems.
Список литературы АНАЛИЗ СВОЙСТВ СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА СКРЫТНОСТЬ И НАДЕЖНОСТЬ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В СИСТЕМАХ РАДИОСВЯЗИ
- 1. Абдрахманова Г.И. Повышение эффективности сверхширокополосных систем связи на основе оптимизации формы импульсов. Автореф. дис. ... канд. техн. наук. Уфа, 2013. 19 с.
- 2. Грахова Е.П., Мешков И.К., Багманов В.Х., Виноградова И.Л. Моделирование СШП радиоимпульсов на основе производных Гаусса и Рэлея с учетом спектральной маски ГКРЧ // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2014. Т. 10, № 3. С. 62–69. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/modelirovaniesshp-radioimpulsov-na-osnove-proizvodnyh-gaussa-ireleya-s-uchetom-spektralnoy-maski-gkrch
- 3. Каргашин В.Л. Проблемы обнаружения и идентификации радиосигналов средств негласного контроля информации // Специальная техника. 2000. № 4. С. 45–53. URL: https://web.archive.org/web/20070206105910/http://st.ess.ru/publications/4_2000/kargashin/kargashin.pdf
- 4. Корниенко А.В., Буй Л.Н. Сравнение моделей сверхширокополосных сигналов по нескольким показателям качества // Вестник Рязанской государственной радиотехнической академии. 2005. № 16. С. 109–111. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=11743366
- 5. Кириллов С.Н., Корниенко А.В., Буй Л.Н. Влияние среды распространения на форму сверхширокополосных сигналов в системах передачи информации // Материалы XIV Международной научно-технической конференции "Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций". 2005, Рязань: РГРТА. С 61–62.
- 6. Буй Л.Н. Энергетические потери при пеленгации сверхширокополосных сигналов // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2007. № 20. С. 117–120.
- 7. Калинин В.И., Радченко Д.Е., Черепенин В.А. Численное моделирование шумовой системы передачи информации с расширением спектра // Журнал радиоэлектроники. 2014. № 10. (18 c.). URL: http://jre.cplire.ru/jre/oct14/8/text.pdf
- 8. Шибаев А.А. О применении сверхширокополосной радиолинии в организационной структуре роботизированного комплекса // Сборник трудов Первой международной научной конференции "The 2017 Symposiumon Cybersecurity of the Digital Economy (CDE'17)". СПб.: Издательский дом "Афина", 2017. С. 392–394.
- 9. Singh M., Leu P., Capkun S. UWB with Pulse Reordering: Securing Ranging against Relay and Physical-Layer Attacks // Network and Distributed Systems Security (NDSS) Symposium. 2019. (16 p.). DOI: 10.14722/ndss.2019.23109
- 10. Сеньков М.А., Киселев К.В., Быков А.А. Разработка математической модели показателя равномерности радиочастотного спектра сверхширокополосного сигнала // Современные наукоемкие технологии. 2020. № 12, ч. 1. С. 107–112. DOI: 10.17513/snt.38418
- 11. Гавришев А.А. Моделирование и количественнокачественный анализ распространенных защищенных систем связи // Прикладная информатика. 2018. Т. 13, № 5 (77). С. 84–122. URL: http://www.appliedinformatics.ru/r/articles/?article_keyword_4=&crosscutting_issue=229&category=0&author=1756
- 12. Осипов Д.Л., Гавришев А.А. Анализ использования отфильтрованных с помощью полосового фильтра хаотических сигналов для передачи данных в системах радиосвязи // Научное приборостроение. 2021. Т. 31. № 2. С. 93–104. DOI 10.18358/np-31-2-i93104
- 13. Васюта К.С. Классификация процессов в инфокоммуникационных радиотехнических системах с применением BDS-статистики // Проблемы телекоммуникаций. 2012. № 4 (9). С. 63–71. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=20260336
- 14. Логинов С.С. Цифровые радиоэлектронные устройства и системы с динамическим хаосом и вариацией шага временной сетки. Дис. ... д-ра. техн. наук. Казань, 2015. 228 с.
- 15. Гавришев А.А., Гавришев А.Н. К вопросу о расчете значений пик-фактора сигналов, генерируемых распространенными скрытными системами связи // Вестник НЦБЖД. 2020. № 3 (45). С. 149–157. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=43928669
- 16. Козел В.М., Подворная Д.А., Ковалев К.А. Пик-фактор сигналов систем сухопутной подвижной службы 5G // Доклады БГУИР. 2020. Т. 18, № 6. С. 5–10. DOI: 10.35596/1729-7648-2020-18-6-5-10
- 17. Дворников С.В., Марков Е.В., Маноши Э.А. Повышение помехозащищенности передач декаметровых радиоканалов в условиях непреднамеренных помех // TComm: Телекоммуникации и транспорт. 2021. Т. 15, № 6. С. 4–9. DOI: 10.36724/2072-8735-2021-15-6-4-9
- 18. Corral C.A., Emami Sh. Peak Power and Implementation Considerationsfor UWB // IEEE802. 2005. (4 p.). URL: https://www.ieee802.org/15/pub/05/15-05-0236-00-004apeak-power-and-implementation-considerations-uwb.pdf
- 19. Recommendation ITU-R SM.1755-0: Characteristics of ultra-wideband technology. 2006. URL: https://www.itu.int/rec/R-REC-SM.1755/en
- 20. Иммореев И.Я. Сверхширокополосные радары: Новые возможности, необычные проблемы, системные особенности // Вестник МГТУ. Сер. Приборостроение. 1998. № 4. С. 25–56. URL: https://vestnikprib.ru/catalog/rec/rloc/801.html
- 21. Дворников С.В., Пшеничников А.В., Дворников С.С., Борисов В.В., Потапов Г.С. Система сверхширокополосной сверхкороткоимпульсной связи // Радиопромышленность. 2021. Т. 31, № 1. С. 16–27. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=45540851
- 22. Кунилов А.Л., Ивойлова М.М. Способ приема сверхкороткоимпульсного сигнала в виде моноцикла Гаусса. Патент РФ RU2737005C1 от 24.11.2020. URL: https://patents.google.com/patent/RU2737005C1/ru
- 23. Tsai Ch.-Y., Jeng Sh.-K. Design of a Legendrepolynominail-based orthogonal pulse generator for ultrawideband communication // IEEE Conference: Antennas and propagation Society International Symposium. 2005. Vol. 2B. P. 680–683. DOI: 10.1109/APS.2005.1552105
- 24. M’foubat A.O., Elbahhar F., Tatkeu Ch. Novel ultrawideband multi-user receiver for transportation systems communication // IET Networks. 2014. Vol. 3, iss. 3. P. 169–175. DOI: 10.1049/iet-net.2012.0081
- 25. Дмитриев А.С., Клецов А.В., Лактюшкин А.М., Панас А.И., Старков С.О. Сверхширокополосная беспроводная связь на основе динамического хаоса // Радиотехника и электроника. 2006. № 10. С. 1193–1209. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=17656509
- 26. Kuzmin L.V., Efremova E.V., Itskov V.V. Modulation, Shaping and Replicability of UWB Chaotic Radiopulses for Wireless Sensor Applications // Sensors. 2023. Vol. 23, iss. 15. Id. 6864. DOI: 10.3390/s23156864
- 27. Coppens D., Shahid A., Lemey S., Herbruggen B., Marshall Ch., Poorter E. An Overview of UWB Standards and Organizations (IEEE 802.15.4, FiRa, Apple): Interoperability Aspects and Future Research Directions // IEEE Access. 2022. URL: https://arxiv.org/pdf/2202.02190.pdf
- 28. Носов В.И., Калинин В.О. Исследование методов повышения помехоустойчивости короткоимпульсных сверхширокополосных систем радиосвязи. Новосибирск: СибГУТИ, 2017. 244 с.
- 29. Беличенко В.П., Буянов Ю.И., Кошелев В.И. Сверхширокополосные импульсные радиосистемы. Новосибирск: Наука, 2015. 473 с.
- 30. Muhr E., Vauche R., Bourdel S., Gaubert J. et al. High Output Dynamic UWB Pulse Generator for BPSK Modulations // IEEE International Conference on Ultra Wideband (IC UWB), Sydney, Australia, 2013. P. 170–174. DOI: 10.1109/ICUWB.2013.6663842
