Математическое моделирование синхронизации датчиков псевдослучайной последовательности на каналах низкого качества
Разработка специальных систем связи. Нахождение граничной оценки синхронизации датчиков псевдослучайной последовательности в каналах низкого качества по методу зачетного отрезка. Рассмотрение ограничений на сложность устройства обработки сигнала связи.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 26.01.2020 |
| Размер файла | 33,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http: //www. allbest. ru/
Астраханский государственный университет, г. Астрахань, Россия
Кубанский институт информзащиты, г. Краснодар, Россия
05.13.19 - Методы и системы защиты информации, информационная безопасность (технические науки)
Математическое моделирование синхронизации датчиков псевдослучайной последовательности на каналах низкого качества
Ажмухамедов И.М. д.т.н., профессор,
заведующий кафедрой информационной безопасности
Мельников Е.В. соискатель
Аннотация
Целью данной работы является нахождение граничной оценки синхронизации датчиков ПСП в каналах низкого качества по методу зачетного отрезка (ЗОТ), не зависящей от распределения ошибок в канале
Ключевые слова: СИНХРОНИЗАЦИЯ; ПСЕВДОСЛУЧАЙНАЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ; СИСТЕМЫ СПЕЦИАЛЬНОЙ СВЯЗИ
Annotatіon
MATHEMATICAL MODELING OF PSP SENSOR SYNCHRONIZATION ON LOW QUALITY CHANNELS
05.13.19 - Methods and systems of information protection, information security (technical sciences)
Melnikov E.V.
Applicant for degree
Kuban Institute of Information Protection, Krasnodar, Russia
Azhmukhamedov I.M.
Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Information Security Department
Astrakhan state university, Astrakhan, Russia
DOI: http://dx.doi.org/10.21515/1990-4665-154-003
The purpose of this work is to find the boundary estimate of the synchronization of PSP sensors in low-quality channels according to the method of the test segment (OST), independent of the distribution of errors in the channel
Keywords: SYNCHRONIZATION; PSEUDO-RANDOM SEQUENCE; SPECIAL COMMUNICATION SYSTEMS
Введение
Точные оценки вероятности синхронизации псевдослучайной последовательности (ПСП) в нестационарных каналах низкого качества затруднена из-за необозримого усложнения расчетов для достаточно больших периодов ПСП [1,2,3,4,5,6]. Известны приближенные оценки синхронизации ПСП для каналов с заданными законами распределения ошибок, которые не всегда удовлетворяют разработчиков специальных систем связи [3,4,5,6]. В данной работе находится граничная оценка синхронизации ПСП в каналах низкого качества по методу зачетного отрезка (ЗОТ), независящая от распределения ошибок в канале.
1. Постановка задачи
Передаваемый сигнал - зачетный отрезок, состоящий из "n" двоичных символов. псевдослучайный последовательность сигнал датчик
Условие на канал связи - канал биномиальный, двоичный с вероятностью ошибки символа Р; тактовая синхронизация имеется, а цикловая отсутствует, то есть неизвестно какому номеру символа ЗОТ соответствуют, принимаемые символы, однако, известно, что обработка символов на приеме начинается не позднее, чем придет первый символ ЗОТ.
Ограничение на сложность устройства обработки - на каждом такте работы можно запомнить не более, чем "n" принимаемых двоичных символов или результат их обработки (допустимы различные случаи: n=n, n>n и n<n).
Задача обработки - приняв L символов канала вынести решение о расположении ЗОТ относительно принимаемых символов, т.е. определить в итоге начало (или конец) ЗОТ.
Критерий качества обработки - вероятность правильного приема ЗОТ (Рпп).
Формально эта задача сводится к следующему: Принято L двоичных символов u1 u2.....ul и известна длина ЗОТ из n двоичных символов S1 S2 ...Sn . Требуется определить положение истинного ЗОТ относительно последовательности u1 u2.....uL, если известно, что весь ЗОТ входит в последовательность u1 u2.....uL .
Для определения правила решения, обеспечивающего необходимую вероятность правильной синхронизации требуется знать функцию распределения различных положений ЗОТ. Если она равномерная или неизвестна, то очевидно оптимальным будет правило максимального правдоподобия, т.е. для каждого из L-n допустимых сдвигов мы вычисляем апостериорную вероятность того, что он соответствует истинному сдвигу и выбираем тот сдвиг, для которого эта вероятность максимальна.
Для того, чтобы ускорить процесс принятия решения, на каждом шаге необходимо производить сравнение с порогом и если он превышен, то сразу принимать решение о принятии ЗОТ. При хорошем соотношение параметров, появление двух и более превышений порога маловероятно и такой метод будет близок к оптимальному. Найдем вероятность неприема ЗОТ с использованием граничных оценок Бернштейна и Буля Бонферрони.
2. Нахождение граничной оценки вероятности неприема ПСП на каналах низкого качества
Преимуществом границы Бернштейна состоит в том, что вероятность превышения порога взаимно-корреляционной функции экспоненциально зависит от числа слагаемых n или другими словами от длины ЗОТ. Кроме того, для применения этих границ требуется малая априорная информация [7]. Нет необходимости знать законы распределения, а достаточно знать лишь дисперсию и среднее значение СВ. Применим разработанное выше неравенство Бернштейна и границу Буля-Бонферрони для определения вероятности неприема ЗОТ в биномиальных каналах низкого качества.
Известно, что для случайной величины (СВ) с нулевым математическим ожиданием и одинаковыми дисперсиями: аi=0, bi=2 неравенства Бернштейна имеют вид [7]:
,
,
, где: ,
H>0 - для которого справедливо:
.
Неравенство Бернштейна справедливы для любых случайных величин , если для них математическое ожидание:
,
при
.
Из полученных неравенств видно, что если СВ ограничены
,
то неравенство Бернштейна можно использовать для любых t. Большинство физических величин всегда ограничены и даже если для них используются модели неограниченных величин (гауссовское распределение), то для самих случайных величин, а не моделей неравенства Бернштейна будут справедливы.
Используя неравенство Бернштейна и аддитивной границы Буля-Бонферрони, была получена оценка вероятности неприема пускового ПСП, приведенная ниже:
, (1)
где:
L - длина анализируемого участка ПСП;
n - длина ЗОТ;
R(T) - апериодическая функция взаимной корреляции;
d(T)-число несовпадений пускового и опорного сигналов на участке их взаимного пересечения, определяемое как:
Размещено на http: //www. allbest. ru/
при T=0;при Т=1,2,...n-1;
Разработанная математическая модель (1) на основе неравенств Бернштейна и аддитивной границы Буля-Бонферрони позволяет, в отличие от известных приближенных методов, получить строгую оценку вероятности синхронизации ПСП при любых как угодно больших периодах, используемых в специальных системах связи для защиты от организованных помех. В связи с этим, разработанная математическая модель, позволит за счет эффективных методов оценки синхронизации ПСП в каналах низкого качества (Р 0.1) повысить эксплуатационную надежность проектируемых специальных систем связи, что имеет важное значение при построении инновационных сетецентрических принципов управления в особых условиях мощных организованных помех.
Заключение
Полученная формула (1) достаточна удобная для расчетов. Сравнительный анализ проведенных расчетов показывает, что при одинаковых параметрах канала и длины ЗОТ разработанная математическая модель с использованием неравенств Бернштейна и аддитивной границы Буля-Бонферрони дает выигрыш в помехоустойчивости, по сравнению известными методами, в каналах низкого качества более чем на 1 порядок.
Использованная литература
1. Хисамов Ф.Г. Проблемы применения псевдослучайных последовательностей в системах защиты информации Известия Таганрогского радиотехнического университета \ №2, 2003 г., С.201-205
2. Лосев В.В. Методы синхронизации по задержке (обзор)./ Радиотехника и электроника, 1979, т.XXII, №1, cc.49-61
3. Скворцов В.С. К вопросу о вероятности неприема комбинации сигнала синхронного запуска./ Радиотехника, 1969, т.24, №10, cc.37-45.
4. Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. - М.: Сов. радио, 1970. -728с.
5. Золотуев А. Д. Подоптимальный метод синхронизации ПСП для когнитивных систем специальной связи, Перспективы развития информационных технологий: сборник материалов ХXV Международной научно-практической конференции / Под общ.ред. С.С. Чернова. - Новосибирск: Издательство ЦРНС, 2015. - с. 54-62
6. Khisamov F., Zolotuev A., Sobachkin D., Bobilev M.,Simulink Modelling of the Majority Pseudo-noise Sequence Acquisition Method for Multi-Carrier CDMA // International Conference on Innovative Trends in Electronics Communication and Applications, India, c. 138-142
7. Бернштейн С. Н., в кн.: Собр. соч., т. 2, М., 1954, с. 130-40.
References
1. Xisamov F.G. Problemy` primeneniya psevdosluchajny`x posledovatel`nostej v sistemax zashhity` informacii Izvestiya Taganrogskogo radiotexnicheskogo universiteta \ №2, 2003 g., S.201-205
2. Losev V.V. Metody` sinxronizacii po zaderzhke (obzor)./ Radiotexnika i e`lektronika, 1979, t.XXII, №1, cc.49-61
3. Skvorczov V.S. K voprosu o veroyatnosti nepriema kombinacii signala sinxronnogo zapuska./ Radiotexnika, 1969, t.24, №10, cc.37-45.
4. Fink L.M. Teoriya peredachi diskretny`x soobshhenij. - M.: Sov. radio, 1970. -728s.
5. Zolotuev A. D. Podoptimal`ny`j metod sinxronizacii PSP dlya kognitivny`x sistem special`noj svyazi, Perspektivy` razvitiya informacionny`x texnologij: sbornik materialov XXV Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii / Pod obshh.red. S.S. Chernova. - Novosibirsk: Izdatel`stvo CzRNS, 2015. - s. 54-62
6. Khisamov F., Zolotuev A., Sobachkin D., Bobilev M.,Simulink Modelling of the Majority Pseudo-noise Sequence Acquisition Method for Multi-Carrier CDMA // International Conference on Innovative Trends in Electronics Communication and Applications, India, c. 138-142
7. Bernshtejn S. N., v kn.: Sobr. soch., t. 2, M., 1954, s. 130-40.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Требования к средствам авиационной воздушной связи. Тип сигнала, обоснование рабочего диапазона частот. Дальность связи, количество каналов. Функциональная схема генератора опорной псевдослучайной последовательности. Анализ эффективности разработки.
дипломная работа [274,5 K], добавлен 25.07.2011Мешающие влияния. Импульсные помехи. Внутрисистемные помехи асинхронно-адресных систем связи. Классификация мешающих влияний в линиях связи. Искажения сигнала. Внешние источники естественных помех. Тропосферные радиолинии. Космические линии связи.
реферат [44,8 K], добавлен 11.02.2009Анализ условий передачи сигнала. Расчет спектральных, энергетических характеристик сигнала, мощности модулированного сигнала. Согласование источника информации с каналом связи. Определение вероятности ошибки приемника в канале с аддитивным "белым шумом".
курсовая работа [934,6 K], добавлен 07.02.2013Разработка цифрового устройства для передачи сообщения через канал связи. Проект задающего генератора, делителя частоты, преобразователя кода, согласующего устройства с каналом связи, схемы синхронизации и сброса, блока питания, операционных усилителей.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 05.02.2013Функциональная схема и основные элементы цифровой системы. Каналы связи, их характеристики. Обнаружение сигнала в гауссовом шуме. Алгоритмы цифрового кодирования. Полосовая модуляция и демодуляция. Оптимальный прием ДС сигнала. Методы синхронизации в ЦСС.
курс лекций [3,6 M], добавлен 02.02.2011Принципы поляризационной обработки сигналов на фоне помех. Поляризационная структура излученного и принятого сигнала. Когерентное объединение сигнала в поляризационных каналах. Преобразование поляризационного состояния волны. Понятие деполяризации.
реферат [356,7 K], добавлен 28.01.2009Проектирование цифрового устройства для передачи сообщения через канал связи. Разработка задающего генератора, делителя частоты, преобразователя кода, согласующего устройства с каналом связи, схемы синхронизации и сброса, блока питания конечного автомата.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 28.01.2013Необходимость синхронизации и фазирования, методы. Оптимальный измеритель синхропараметра. Дискриминатор, который вычисляет разность между ожидаемым решением и новым. Структурная схема измерителя. Классификация устройств синхронизации по элементам.
реферат [119,1 K], добавлен 01.11.2011Сравнительная характеристика современных телекоммуникационных технологий SDH и PDH. Состав сети SD и типовая структура тракта; функции и структура заголовков. Типы и параметры синхронизации в сетях связи. Разработка тактовой сетевой синхронизации.
дипломная работа [3,5 M], добавлен 17.10.2012Схема автомата, предназначенного для передачи (приёма) информационного сообщения через канал связи. Разработка задающего генератора, делителя частоты, преобразователя кода, согласующего устройства с каналом связи, а также схемы синхронизации и сброса.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 27.01.2013Понятие качества продукции и значение его повышения для экономического роста. Методы оценки услуги сотовой связи. Получение грубой оценки согласованности. Правовые основы функционирования предприятия связи. Защита от излучений сотовых телефонов.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 27.01.2013Общие сведения о модуляции. Расчёт автокорреляционной функции кодового сигнала и его энергетического спектра. Принципы преобразования сигналов в цифровую форму. Согласование источника информации с каналом связи. Расчёт спектральных характеристик сигналов.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 07.02.2013Канальное кодирование: представление элементов двоичной последовательности, уменьшение межсимвольной интерференции. Условия работы подсистемы тактовой синхронизации на приемной стороне радиотракта. Кодопреобразование для многопозиционной модуляции.
дипломная работа [1,0 M], добавлен 08.09.2015Измерительные информационные системы (ИИС) являются симбиозом аппаратных средств и алгоритмов обработки измерительной информации. Рассмотрение различных первичных измерительных преобразователей (датчиков) в ИИС. Классификационные признаки датчиков.
контрольная работа [440,1 K], добавлен 20.02.2011Организация связи между заданными пунктами, разработка ее схемы, синхронизации и управления. Комплектация оборудования, оценка показателей качества сети. Пересчет нагрузки и выбор уровня STM. Выбор типа кабеля. Расчет длины регенерационного участка.
курсовая работа [900,4 K], добавлен 15.12.2012Принцип работы делителя частоты импульсов на 5 (JK-триггер). Синхронный недвоичный счетчик (на JK-триггерах). Сдвигающий регистр (на D-триггерах). Скремблеры с начальной установкой и самосинхронизирующиеся. Генератор псевдослучайной последовательности.
реферат [1,0 M], добавлен 24.12.2010Выявление и оценка качества синхросигналов. Принципы построения сети тактовой синхронизации для телекоммуникационной сети. Разработка ситуационной схемы заданного фрагмента тактовой сетевой синхронизации при различных авариях и в нормальном режиме.
курсовая работа [644,2 K], добавлен 03.02.2014Специфика систем радиосвязи и характер радиоканалов. Практическая основа моделирования в Matlab. Фильтрация сигналов для демодуляции амплитудно-манипулированных сигналов в гауссовских каналах связи. Использование спектрально-эффективных методов модуляции.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 30.01.2018Критерии эффективности и обоснование выбора базисных элементов для записи отсчетов от 16 аналоговых датчиков в область памяти. Функциональная схема компьютерной системы управления железнодорожным переездом. Алгоритм работы микропроцессорной системы.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 14.06.2016Системы передачи дискретной информации: возможности, преимущества. Методы оптимального приема в каналах с межсимвольной помехой, анализ реализации принимаемого сигнала; условие Найквиста. Коррекция частотных характеристик каналов, процедура настройки.
реферат [72,3 K], добавлен 01.11.2011
