СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ И СИСТЕМА РАДИОСВЯЗИ С ПОВЫШЕННОЙ РАЗВЕДЗАЩИЩЕННОСТЬЮ
METHOD FOR INCREASING SECURITY OF DATA TRANSMISSION AND RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH INCREASED SECURITY PROTECTION

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в составе закрытой разведзащищенной системы радиосвязи.
Под разведзащищенностью системы связи понимается свойство системы связи, характеризующее ее способность противостоять соответствующим видам разведки противоборствующей стороны [1, 2] в частности несанкционированному доступу к каналам связи и определению параметров сигналов.
Существуют различные методы повышения разведзащищенности систем радиосвязи [2, 4, 5]. Их недостатком являются ограниченные функциональные возможности, которые не учитывают возможность применения смешанных методов расширения спектра сигналов с перекрытием используемых полос радиочастот.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ защиты информации и система радиосвязи с повышенной разведзащищенностью по патенту №2253184, H04L 9/00, H04K 3/00 от 19.05.2003, принятый за прототип [3].
На фиг. 1 представлена блок-схема системы-прототипа, состоящая из одинаковых комплексов, каждый из которых включает в себя:
1. блоки 1 и 4 - многоканальные радиостанции;
2. блоки 2 и 5 - блок сопряжения;
3. блоки 3 и 6 - передатчики заградительных помех.
Способ основан на том, что излучения шумоподобных сигналов (ШПС) во всем диапазоне рабочих частот радиостанций маскируют факт прекращения работы отдельных каналов и радиостанций в целом, включая на это время передатчики заградительной помехи с мощностью, равной мощности сигнала в рабочей полосе, которые заполняют свободные промежутки в частотно-временной области, характеризующей систему связи, шумоподобными сигналами, которые формируются набором автостохастических генераторов. Для этого в систему связи введен блок сопряжения элементов информационной и шумовой подсистем, из которых она состоит. Данный блок обеспечивает постановку заградительных помех в свободных промежутках времени и на разрешенных частотах.
Система-прототип работает следующим образом [3]. Одна из радиостанций являющаяся ведущей определяет и обеспечивает синхронную работу всех элементов как своего, так и ведомого комплексов. Синхронизация осуществляется за счет применения кадровых синхроимпульсов. При работе одного или нескольких каналов появляются временные интервалы, в течение которых не передается полезная информация. Блок сопряжения передает информацию об этих паузах на постановщик заградительной помехи (ПЗП). В свою очередь ПЗП формирует на время этого интервала широкополосную помеху в разрешенном частотном диапазоне в соответствии с информацией полученной от блока сопряжения. Тем самым происходит заполнение временных интервалов огибающей группового сигнала шумовым излучением в используемом частотном диапазоне и маскируется факт прекращения работы в канале связи либо всей радиостанции в целом.
Недостатком способа-прототипа является наличие подсистемы создания шумовой помехи, что приводит к большим энергетическим затратам и необходимости увеличения количества применяемого оборудования.
Для устранения указанного недостатка в способе, заключающемся в перекрытии всего частотного ресурса широкополосными сигналами с наложением выделенных полос для каждого канала радиостанции и псевдослучайной перестройкой рабочей частоты между каналами, при прекращении передачи информации по определенным каналам или всей радиостанции в целом, передаются ложные информационные сообщения с целью сокрытия факта прекращения работы и создания дополнительных помех системам радиосвязи противоборствующей стороны.
На фиг. 2 представлена блок-схема передатчика предлагаемой системы радиосвязи. Она включает в себя:
1. N передающих каналов;
2. Блок синхронизации псевдослучайной перестройки рабочей частоты (ППРЧ) в каналах связи (Блок S1);
3. Мультиплексор (Блок 13).
Каждый канал имеет в своем составе:
1. Информационный поток данных (Блоки 7 и 7N);
2. Случайный (ложный) информационный поток данных (Блоки 8 и 8N);
3. Переключатель между потоками данных (Блоки 9 и 9N);
4. Модулятор (Блоки 10 и 10N);
5. Блок прямого расширения спектра сигнала (Блоки 11 и 11N);
6. Блок переноса на рабочую частоту в соответствии с законом ППРЧ (Блоки 12 и 12N).
По каждому из каналов одновременно передается информационный поток данных и ложный поток данных сформированный случайным образом. При наличии информационного потока данных он подается через переключатель на модулятор. При отсутствии полезного сигнала на входе переключателя на модулятор подается ложный информационный поток данных. После модуляции спектр полученного сигнала расширяется псевдослучайной последовательностью с целью получения широкополосного сигнала. Далее в блоке переноса на рабочую частоту сигнал смещается в высокочастотную область в соответствии с законом ППРЧ, который индивидуален для каждого канала и синхронизирован с остальными каналами. После чего сигналы со всех каналов мультиплексируются и передаются в эфир.
При этом весь диапазон частот разбивается на отдельные рабочие частоты, интервал между которыми меньше ширины полосы сформированного прямым расширением спектра широкополосного сигнала. Тем самым достигается получение широкополосного сигнала с наложением спектров.
На фиг. 3 представлены спектры сигналов без перекрытия полос частотных каналов и с перекрытием.
S
W - общая полоса частот используемая радиостанцией;
1
n
f…f - рабочие частоты без перекрытия каналов;
- рабочие частоты с перекрытием каналов;
псп
W - ширина спектра сигнала после прямого расширения.
Как видно, при применении наложения спектров сигналов появляется возможность получения большего количества рабочих частот в том же диапазоне, что позволяет увеличить количество каналов радиосвязи.
Достоинством такого сигнала является то, что можно осуществлять скачки по частоте, величина которых больше ширины спектра, чем при прямом расширении. В результате при смешанном методе расширения спектра осуществляется распределение энергии сигнала по значительно большей полосе частот. В приложении к помехоустойчивости, это позволяет избежать наложения помехи на часть спектра сигнала. То есть, при совпадении частоты сигнала и помехи, спектр помехи расширяется и фильтруется точно так же, как это осуществляется при использовании метода прямой последовательности.
В приложении разведзащищенности, полученный радиосигнал может быть принят при отношении сигнал/шум меньше 1, исходя из особенностей широкополосных сигналов. Что открывает возможность маскировать работ у системы под шумами сторонних источников излучения либо под естественными шумами. Тем самым реализуется энергетическая скрытность. Реализация скачков по частоте позволяет добиться структурной скрытности. Перекрытие частотных диапазонов каналов затрудняет извлечение полезной информации о передаваемом сигнале (информационная скрытность), так как соседние частотные каналы действуют как передатчики помех.
Такая реализация радиосигнала требует наличие особого алфавита кодовых последовательностей для прямого расширения спектра. Данные последовательности должны обладать как можно меньшей взаимнокорреляционной функцией. Тем самым реализуется кодовое разделение каналов в предлагаемой системе радиосвязи. Объем алфавита определяется необходимым количеством рабочих частот в используемом диапазоне.
Передача ложного информационного потока позволяет скрыть факт прекращения работы определенного канала связи.
В приемнике фиг. 4 сигнал поступает на блок переноса на нулевую частоту в соответствии с законом ППРЧ (Блоки 14 и 14N). Для каждого канала реализованы отдельные синхронизированные блоки. Синхронизация происходит как по каждому каналу в отдельности, так и между каналами (Блок S2). Сужение спектра полезного сигнала реализуется в согласованном фильтре (Блоки 15 и 15N). Далее сигнал демодулируется (Блоки 16 и 16N) и на выход предается информационный поток данных (Блоки 17 и 17N).
Как известно, системы радиосвязи с кодовым разделением каналов, применением кодирования, использованием ППРЧ достаточно хорошо защищены от несанкционированного доступа к передаваемой информации [2, 4, 5]. Но включение или выключение отдельных каналов связи, как и всей системы радиосвязи, является демаскирующим признаком, так как позволяет вычислить используемый частотный диапазон и отдельные элементы передаваемых радиосигналов.
В заявляемой системе предлагается маскировать факт прекращения работы отдельных каналов передачей в эфир ложной информационной последовательности. А с целью повышения структурной и информационной скрытности использовать перекрытие полос частот отдельных каналов с применением широкополосных сигналов на основе прямого расширения спектра с кодовым разделением.
В предлагаемой системе повышается не только разведзащищенность системы многоканальной радиосвязи, так как осуществляется маскирование работы информационных каналов, но и повышается помехоустойчивость из-за применения смешанного метода расширения спектра.
Источники информации
1. Ермишьян, А.Г. Теоретические основы построения систем военной связи в объединениях и соединениях ч. 1. Спб.: ВАС, 2005.
2. Пути повышения разведывательной защищенности системы радиосвязи в современных условиях. Казьмин А.И., Рябов А.В. Воронеж: Военно-воздушная академия, 2017 г.
3. Шульженко С.Н., Радько Н.М., Чаплыгин А.А., Николаев В.И., Хромых Е.А Способ защиты информации и система радиосвязи с повышенной разведзащищенностью. 2253184 Россия, 19.05.2003 г. H04L 9/00, H04K 3/00.
4. Варакин Л.Е. Систем связи с шумоподобными сигналами. Москва: Радио и связь, 1985.
5. Диксон Р.К. Широкополосные системы. Москва: Связь, 1979.