Theoretical Aspects in Forming Complex Structure Signal

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Receiving and transmitting paths of modern radio communication systems are built on the basis of an open structure that provides hierarchical differentiation of access to the provided telecommunication services. However, this approach does not exclude the possibility of access to the transmitted content by unauthorized users. Hiding information by methods of cryptographic protection in such a situation only activates additional interest in transmission, therefore the most pragmatic solution is to use signals of a complex structure, which significantly complicate or even exclude the extraction of information from them by third-party users. The problem of regulating access selection in the development and design radio system elements is rather multifaceted and has a high degree of complexity. One of the directions for solving problems in this subject area is based on the well-known approaches to expanding the signal base, however, algorithms for their practical implementation were obtained without taking into account the limitations on the allocated resource and the very fact of using these algorithms. Based on the theory of systems and the general theory of communication, an approach to the formation of signal structures of a complex structure has been developed, which ensures an increase in the properties of their structural secrecy in relation to unauthorized users. At the same time, the known solutions at the physical level of signal spaces were refined, which made it possible to formalize the procedures for the formation of radio signals with specified properties. The method of formalizing the function of displaying the signal space based on the allocation of stochastic properties of pseudo-random sequences has been substantiated, which made it possible to ensure the uncertainty of their structure in case of unauthorized processing. The approbation of the proposed approach is given on the example of the formation of quadrature modulation signals, taking into account the subsequent analysis of their properties from various positions of legitimate and illegitimate users. The results obtained confirm the uncertainty during illegitimate processing with a slight deterioration in the noise immunity properties of radio communication systems. In general, this allows to conclude the adequacy of theoretical solutions. As an example, constellation diagrams of signals at the output of a quadrature receiver are presented. The set of proposed technical solutions presented in the work determines the novelty of this approach. The scientific problem to be solved belongs to the class of problems of synthesis of signals of complex structures.

About the authors

S. S Manaenko

Military academy of communications

Email: manaenkoss@mail.ru
Tikhoretsky pr. 3

S. V Dvornikov

Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education "St. Petersburg State University of Aerospace Instrumentation"

Email: practicdsv@yandex.ru
Tikhoretsky pr. 3

A. V Pshenichnikov

Military academy of communications

Email: siracooz77@mail.ru
Tikhoretsky pr. 3

References

  1. Мальцев Г.Н., Харченко А.В., Штанько С.В. Сравнительный анализ методов ограничения и управления доступом в радиотехнических системах с широковещательной передачей информации // Труды Военно-космической академии имени А.Ф. Можайского. 2018. № 665. С. 56-68.
  2. Макаренко С.И. Информационное противоборство и радиоэлектронная борьба в сетецентрических войнах начала XXI века // Санкт-Петербург. 2017.
  3. Штанько С.В. Ограничение несанкционированного доступа в радиотехнических системах с широковещательной передачей информации // Информационно-управляющие системы. 2018. № 5 (96). С. 57-65.
  4. Moldovyan D.N., Moldovyan N.A., Moldovyan A.A. Commutative encryption method based on Hidden logarithm problem. Bulletin of the South Ural State University. Series: Mathematical Modelling, Programming and Computer Software. 2020. vol. 13. no. 2. pp. 54-68.
  5. Moldovyan A.A., Moldovyan N.A., Phieu N.H., Nguyen H.M., Tran C.M.Digital signature algorithms based on Hidden discrete logarithm problem. Advances in Intelligent Systems and Computing. 2020. vol. 1014. pp. 1-12.
  6. Kuzmin A.S., Markov V.T., Mikhalev A.A., Mikhalev A.V., Nechaev A.A. Cryptographicalgorithms on groups and algebras. Journal of Mathematical Sciences. 2017. vol. 223. no. 5. pp. 629–641.
  7. Каневский З.М., Литвиненко В.П. Теория скрытности // Воронеж: Изд-во Воронеж. гос. ун-та. 1991. 142 с.
  8. Пантенков Д.Г., Литвиненко В.П. Алгоритмы формирования и обработки радиосигналов командно-телеметрической радиолинии и технические предложения по их реализации // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2020. Т. 16. № 2. С. 90-105.
  9. Гавришев А.А. Применение КС-энтропии для количественного анализа систем связи гражданской обороны // Сибирский пожарно-спасательный вестник. 2020. № 3 (18). С. 47-54.
  10. Сизов А.С., Цыплаков Ю.В. Анализ сложных сигналов, применяемых в радиолокации и скрытной радиосвязи // Телекоммуникации. 2020. № 5. С. 33-40.
  11. Zhilyakov E.G., Belov S.P., Ursol D.V. About signals allowing to provide sustainability to impacts of short-term and or focused on spectrum interference. International Journal of Engineering and Technology (UAE). 2018. vol. 7. no. 2. pp. 16-20.
  12. Киченко А.Н., Савельев А.В., Шишаков К.В. Анализ сигнально-кодовых конструкций в задачах повышения энергетической скрытности радиолиний // Интеллектуальные системы в производстве. 2020. Т. 18. № 4. С. 11-20.
  13. Kirillov S.N., Lisnichuk A.A., Lukasin I.V., Pokrovskij P.S. Methods to form both anti-interference and hiding radio signals for prospective communication systems. International Siberian Conference on Control and Communications. (SIBCON’2019) Proceedings. 2019. P. 8729649.
  14. Дворников С.В., Манаенко С.С., Дворников С.С. Параметрическая мимикрия сигналов, модулированных колебаниями и сформированных в различных функциональных базисах // Информационные технологии. 2015. Т. 21. № 4. С. 259-263.
  15. Kirillov S.N., Lisnichuk A.A., Lukashin I.V., Pokrovskij P.S. Algorithms to form and process signals for multilevel defense of transmitted data based on the principles of cognitive and software-defined radio. Moscow Workshop on Electronic and Networking Technologies. (MWENT’2018) Proceedings. 2018. pp. 1-6.
  16. Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений // М.: Сов. Радио. 1970. 718 с.
  17. Миддлтон Д. Введение в статистическую теорию связи. Том 1. / Пер. с англ. Б. А. Смиренина // Под ред. и с предисл. Б.Р. Левина. М.: Сов. Радио. 1961. 782 с.
  18. Феер К. Беспроводная цифровая связь. Методы модуляции и расширения спектра. Пер. с англ. / Под ред. В. И. Журавлева // М.: Радио и связь. 2000. 520 с.
  19. Варакин Л.Е. Теория сложных сигналов // М.: Связь. 1970. 317 с.
  20. Pickholtz R.L., Schilling D.L., Milstein L.B. Theory of Spread-Spectrum Communications – A Tutorial. IEEE Trans. Commun. 1982. vol. 30 (5). pp. 855–884.
  21. Anderson J.B. Called Modulation Systems. N.Y.: Kluwer Academic Publishers. 2003. P. 544.
  22. Дворников С.В., Пшеничников А.В., Манаенко С.С. Модель фазоманипулированного широкополосного сигнала с программной перестройкой рабочей частоты // Телекоммуникации. 2017. № 9. С. 8-12.
  23. Борисов В.И., Зинчук В.М., Лимарев А.Е. Помехозащищенность систем радиосвязи расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты / под ред. В. И. Борисова; изд. 2-е, перераб. и доп. // М.: РадиоСофт. 2008. 512 с.
  24. Беккиев А.Ю., Борисов В.И. Оценка помехозащищенности каналов радиосвязи в условиях действия помех от средств радиоэлектронной борьбы // Радиотехника и электроника. 2019. Т. 64. № 9. С. 891-901.
  25. Дворников С.В., Пшеничников А.В., Русин А.А. Обобщенная функциональная модель радиолинии с управлением её частотным ресурсом // Вопросы радиоэлектроники. Серия: Техника телевидения. 2016. № 3. С. 49-56.
  26. Дворников С.В., Дворников С.С., Пшеничников А.В. Аппарат анализа частотного ресурса для режима псевдослучайной перестройки рабочей частоты // Информационно-управляющие системы. 2019. № 4 (101). С. 62-68.
  27. Пшеничников А.В. Оценка статистических параметров рабочих частот для модели радиолинии в конфликтной ситуации // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2017. Т. 11. № 1. С. 4-9.
  28. Тузов Г.И. Статистическая теория приема сложных сигналов // М.: Сов. Радио. 1977. 116 с.
  29. Дворников С.В., Пшеничников А.В. Формирование спектрально-эффективных сигнальных конструкций в радиоканалах передачи данных контрольно-измерительных комплексов // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2017. Т. 60. № 3. С. 221-228.
  30. Прокис Дж. Цифровая связь / Пер. с англ.; Под.ред. Д.Д. Кловского // М.: Радио и связь. 2000. 800 с.
  31. Кловский Д.Д. Передача дискретных сообщений по радиоканалам // М.: Радио и связь. 1982. 304 с.
  32. Дворников С.В., Пшеничников А.В. Помехозащищенная модель радиолинии в условиях динамического преднамеренного воздействия // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2017. № 2. С. 16-22.
  33. Месарович М., Такахара Я. Общая теория систем. Математические основы / Пер. с англ. Э.Л. Наппельбаума // Под редакцией С.В. Емельянова. М.: Издательство «Ширь». 1978. 315 с.
  34. Скляр Б. Цифровая связь: теоретические основы и практическое применение / Пер. с англ. Е.Е. Грозы и др. 2-е изд. М.: Вильямс, 2016. 1099 с.
  35. Хелстром К. Статистическая теория обнаружения сигналов // М.: Издательство иностранной литературы. 1963. 432 с.
  36. Wilson S.G. Digital Modulation and Coding. Prentice Hall. 1996. P. 667.
  37. Френкс Л. Теория сигналов / Пер. с англ. // М.: Сов.Радио. 1974. 344 с.
  38. Дворников С.В., Пшеничников А.В., Манаенко С.С., Дворников С.С. Метод формирования многопозиционных помехозащищенных сигнальных конструкций // Информационные технологии. 2017. Т. 23. № 9. С. 669-676.
  39. Mehrota A. Analog and Digital Systems.Artech House. London. 1996. P. 205.
  40. Ungerboeck G. Trellis-coded modulation with redundant signal sets Part II: State of the art. Communications Magazine. IEEE. 1987. Vol. 25. Issue: 2. pp. 5-11.
  41. Torrieri D.J. Principles of secure communication systems. Dedham. MA.: Artech HouseInc. 1985. P. 286.
  42. Пшеничников А.В. Модель многопозиционной помехозащищённой сигнальной конструкции на основе QPSK модуляции // Информация и космос. 2017. № 2. С. 48-52.
  43. Cahn C.R. Combined Digital Phaseand Amplitude Modulation Communication Systems. IRE Transactionson Communications Systems. Vol. CS-8. 1960. pp. 150–154.
  44. Korn I. Digital Communications. N. Y.: Van Nostrand Reinhold Co. 1985. P. 676. p.
  45. Буга Н.Н. Информация и электрические сигналы // Л.: ЛКВВИА. 1960. 71 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).