Введение
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СИСТЕМ МНОГОЛУЧЕВОЙ
ГЕНЕРАЦИИ СОГЛАСОВАННЫХ СЛУЧАЙНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ 6
1.1 Основные механизмы многолучевого распространения радиоволн в
условиях города 6
1.1.1 Канал связи 6
1.1.2 Замирания в каналах связи 8
1.1.3 Статистические модели каналов связи с замираниями 9
1.2 Многолучевая генерация ключевых последовательностей 13
1.4 Проблема оптимизации параметров формирования ключевой
последовательности 16
1.5 Методы контроля симметрии экземпляров ключевой
последовательности 20
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ И АНАЛИЗА ИЗМЕРЕНИЙ
СЛУЧАЙНОЙ ФАЗЫ МНОГОЛУЧЕВОГО СИГНАЛА 24
2.2 Оценка закона распределения рассогласования фазовых измерений 27
ГЛАВА 3. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ОПТИМАЛЬНОЙ РАЗРЯДНОСТИ
КОДИРОВАНИЯ ИЗМЕРЕННЫХ ДАННЫХ 32
3.1 Формула вероятности отсутствия символьной ошибки 32
3.2 Формула эффективности преобразования измерений в случайную
двоичную последовательность 35
3.4 Оценка адекватности выведенных аналитических соотношений 41
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 47
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 49
В современных системах связи актуальной проблемой является обеспечение защищённого обмена конфиденциальной информацией между двумя легальными абонентами. В настоящее время наиболее действенными являются криптографические методы защиты информации. Стойкость криптосистем определяется скоростью обновления и объёмом используемых для защиты передаваемой информации ключей шифрования. Обеспечить выполнение необходимых требований по безопасности канала связи возможно путём использования перспективных систем многолучевой генерации и распределения ключевых последовательностей. При этом очень важным является оценить вероятностные характеристики основных параметров генерации ключевых последовательностей, а также оптимизировать процесс защищённого обмена информацией между двумя легальными пользователями.
Целью настоящей работы является аналитическая оценка оптимальной разрядности кодирования измерений случайной фазы сигнала, минимизирующей вероятность битовой ошибки при достижении наивысшей скорости генерации случайной последовательности.
Достижение заявленной цели потребовало решения следующих задач:
1. Изучить основные принципы и алгоритмы многолучевой генерации
согласованных случайных последовательностей;
2. Осуществить обоснованный выбор аналитической модели
распределения рассогласования фазовых измерений, регистрируемых на двух концах многолучевого радиоканала;
3. Вывести формулы для вероятности формирования заданной парой
пунктов связи асимметричного кодового слова;
4. Вывести формулы для вероятности битовой ошибки с учетом
неравномерности группирования асимметричных битов в генерируемой случайной последовательности;
5. Вывести формулы для оптимальной длины сверяемого фрагмента при
сверке экземпляров согласованных случайных последовательностей;
6. Вывести формулы для эффективности преобразования измеренных
данных в случайную последовательность;
7. Разработать методику аналитической оценки оптимальной разрядности
кодирования случайной фазы сигнала;
8. Проверить корректность выведенных аналитических соотношений
путём сравнения расчётных показателей с результатами имитационного моделирования и экспериментов.
В данной работе была произведена аналитическая оценка оптимальной разрядности кодирования измерений случайной фазы сигнала, минимизирующей вероятность битовой ошибки при достижении наивысшей скорости генерации случайной последовательности. Доказана корректность выведенных формул путём сопоставления расчетных значений с результатами имитационного моделирования.
В частности, в ходе данной работы получены следующие результаты:
• показано, что рассогласование фазовых измерений, синхронно
регистрируемых на обоих концах нестационарного многолучевого радиоканала, может быть описано t-нормированным законом распределения (формула (2.1));
• выведена уточнённая формула для вероятности формирования заданной
парой пунктов связи асимметричного кодового слова, справедливая для произвольной разрядности кодирования измеренных данных. В отличие от предыдущих смежных исследований, был учтен эффект группирования ошибочных битов в пределах ///-битовых кодовых слов;
• выведена уточнённая формула для вероятности битовой ошибки с
учетом неравномерности группирования асимметричных битов в генерируемой случайной последовательности;
• выведена уточнённая формула для оптимальной длины сверяемого
фрагмента при сверке экземпляров согласованных случайных последовательностей (формула (3.8));
• выведена уточнённая формула для эффективности преобразования
измеренных данных в случайную последовательность (формула (3.23));
• разработана методика аналитической оценки оптимальной разрядности
кодирования случайной фазы многолучевого сигнала.
Работоспособность разработанной методики была проверена на двух выборках данных прямого имитационного моделирования;
• Корректность выведенных аналитических соотношений проверена путём сравнения расчётных показателей с результатами имитационного моделирования. Средняя относительная погрешность расчётной оценки максимальной эффективности формирования случайной последовательности составила Зп=10,8%, погрешность расчётной оценки оптимальной длины сверяемого фрагмента - 3lb=3,8%, что говорит о справедливости полученных результатов. Существенно, что наиболее важный параметр - оптимальная разрядность кодирования измеренных данных - определялся безошибочно.
Полученные результаты могут быть использованы для автоматизации работы аппаратуры систем многолучевой генерации и распределения случайных последовательностей, позволяя быстро и эффективно определять оптимальные параметры обработки измеренных данных.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
