Современная электроника №9/2020

КОМПЕТЕНТНОЕ МНЕНИЕ 48 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2020 визна этих способов заключается в уда- лении мощных узкополосных помех (включая сканирующие) из широкопо- лосного спектра сигнала посредством обычной фильтрации. Причём, филь- трация осуществляется без применения сложнейших алгоритмов, да и вообще методов цифровой обработки сигна- лов (бессильных, кстати, в отношении сканирующих помех), или каких-либо сложных адаптивных или режектор- ных фильтров (тем более бессильных по отношению к сканирующим поме- хам) – что, казалось бы, невозможно. Поясним как это осуществляется. На вход принимающего устройства поступает сигнал, равный векторной сумме напряжений полезного сигнала U сиг и узкополосной помехи U узк . Этот смешанный сигнал поступает на вход полосового фильтра с полосой пропу- скания частот приёмника (F 1 ,F 2 ). Затем отфильтрованный сигнал, предвари- тельно усиленный малошумящим уси- лителем, разделяют на два сигнала. При этом первый сигнал получают после усиления отфильтрованного в указан- ной полосе частот сигнала и ограниче- ния его по амплитуде в усилителе-огра- ничителе. При прохождении сигнала с помехой через усилитель-ограничи- тель помеха подавит полезный сигнал и на его выходе остаётся лишь сигнал помехи нормированной величины U узк /|U узк |. В качестве второго сигнала используют упомянутый отфильтро- ванный сигнал или отфильтрованный сигнал, усиленный линейным усили- телем. Полученные два сигнала пода- ют на соответствующие входы блока умножения, который перемножает их. При этом в умножителе сигнал норми- рованной величины U узк /|U узк |, посту- пающий из канала с ограничением начинает играть роль сигнала гете- родина для широкополосного сиг- нала в линейном канале В результате такого перемножения сигнала поме- хи «самого на себя» на выходе умно- жителя сигнал помехи переносится в область нулевых частот и вырезается обычным низкочастотным фильтром, а спектр полезного информационного сигнала при этом автоматически кон- вертируется в область низких частот и используется для последующей «энер- гетической» корреляционной обработ- ки на видеочастоте. При этом, имея в одном из каналов усиление-ограни- чение, мы не умножаем милливольты одного канала на милливольты друго- го и не получаем в результате микро- вольты, а обеспечиваем нормальную (без потери усиления) работу умножи- теля и вполне приемлемый по ампли- туде сигнал на выходе. То есть в данной системе отсутствуют потери усиления на преобразованиях радиочастотно- го сигнала, что существенно повыша- ет качество, упрощает схемотехнику и улучшает стабильность работы ради- осистемы в целом. Главным в этом методе является то, что информация закладывается в изменение мощности сигнала и пере- даётся во всей полосе частот передачи (F 1 , F 2 ), а при переносе спектра во вре- мя обработки в приёмнике переносит- ся вместе со спектром. Определяющим фактором для данного способа пода- вления узкополосной помехи являет- ся частотная полоса спектра измене- ния мощности помехи, а не частотная полоса, занимаемая помехой в эфи- ре. Это позволяет, не зная реального месторасположения помехи в спек- тре сигнала, «вырезать» из принима- емого широкополосного сигнала даже сканирующие (с любой скоростью и в пределах всей полосы пропускания приёмника) мощнейшие узкополос- ные помехи (с собственной шириной полосы до 20% от полосы пропуска- ния приёмника). Причём (что уже дей- ствительно парадоксально), чем мощ- ней (опасней) помеха, тем стабильнее работает система, а мощные узкопо- лосные помехи, у которых модуля- ция мощности отсутствует вообще, не будут являться помехами для дан- ной системы радиосвязи. Как показали испытания, проведён- ные в ряде ведущих российских науч- ных институтов, рассмотренные выше способы обеспечивают практически «бесплатное» повышение помехозащи- щённости широкополосной шумопо- добной системы радиосвязи более чем на два порядка по сравнению с уровнем помехоподавления в системах CDMA («Акведук»), ZigBee и т.п. Следует заметить, что описанные выше методы повышения помехоза- щищённости применимы только для систем на основе широкополосных радиосигналов, передача информа- ции у которых построена на модуляции мощности широкополосного сигнала, и могут осуществляться процессорны- ми методами цифровой обработки сиг- налов. Но, как говорится, «если не вид- но разницы – зачем платить больше»? Криптозащита структуры радио- сигнала ( 3-й, нетрадиционный, уро- вень защиты радиоканала ). C-UWB RF-технология представляет собой классическую криптографическую систему, но впервые реализованную не на уровне передачи информации, а на уровне формирования структуры радиочастотного сигнала [14], в кото- рой генерация и корреляционная обра- ботка сложных шумоподобных ради- очастотных сигналов осуществляется на основе обмена между вступающи- ми в контакт корреспондентами откры- той ключевой информацией. Ключевая информация формируется с исполь- зованием любых криптографических алгоритмов (например, метода Диф- фи-Хелмана), обеспечивающих прак- тически любую их криптографическую стойкость. Весь вопрос уровня крипто- защиты созданного выделенного вир- туального радиоканала между издели- ями будет заключаться в следующем: ● какого типа шифроблок (алгоритм) будет использоваться для перекоди- рования открытой ключевой инфор- мации и получения идентичных за- крытых кодов, необходимых для работы генераторов псевдослучай- ных кодовых последовательностей подсистемы каналообразования; ● на основе обмена какой открытой ключевой информацией этимшиф- роблоком будет формироваться за- крытая ключевая информация (се- ансовые ключи) и в каком порядке, или по каким признакам (динамиче- ски) она будет синхронно изменять- ся в приёмнике и передатчике в про- цессе сеанса связи; ● какие именно методы генерации псевдослучайных кодовых последо- вательностей будут использоваться. Такая система обеспечивает абсолют- ную информационную безопасность создаваемых беспроводных решений, поскольку вместо открытой (широко- вещательной) среды в эфире для каж- дого соединения создаётся по сути выделенный канал связи, представля- ющий собой криптосистему реально- го времени (подключение к которому и физическое прослушивании которо- го попросту невозможно). Это делает принципиально невозможным не толь- ко считывание, запись и последующую расшифровку информации, но и тради- ционные атаки, основанные на анализе и изменении сетевого трафика, являю- щиеся наиболее массовым видом атак в широковещательных сетях. Для того чтобы обеспечить качество и эффективность процесса кодирова-