Урало-Сибирская научно-практическая конференция

Повышение информационной безопасности транспортной связи
за счет нового вида модуляции широкополосных сигналов

 А.В. Волынская, Д.А. Власов

Уральский государственный университет путей сообщения
620034,  г. Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66,
E-mail: Avolinskaya@ks.usart.ru 

На железнодорожном транспорте крайне важно обеспечивать информационную безопасность. Для защиты информации от перехвата требуется увеличивать скрытность канала связи. Повышение помехоустойчивости необходимо для защиты от преднамеренных воздействий, направленных на дезорганизацию работы железнодорожного транспорта.

Как известно, обеспечивая абсолютную энергетическую скрытность, можно не заботиться о повышении структурной и информационной скрытности, поскольку, если скрыт сам факт сеанса связи, определить параметры сигнала невозможно.

Классический метод повышения энергетической скрытности за счет снижения спектральной плотности энергии модулирующего сигнала путем расширения его спектра с последующей угловой модуляцией имеет слабое место – характерный колоколообразный спектр сигнала в канале, легко фиксируемый средствами радиообнаружения.

Если бы спектр сигнала в канале был подобен спектру белого шума, то установить факт сеанса связи было бы трудно. Сформировать такой спектр можно с помощью нового вида модуляции – линейно-параметрической (ЛПМ) [1].   

Особенность ЛПМ состоит в том, что сигнал x(t) на выходе модулятора является сверткой модулирующего сигнала s(t) и несущего колебания y(t). Рассмотрим функциональную схему устройства, реализующего эту процедуру. В блоке АЦП сигнал s(t) разбивается на отрезки длительностью Ts и оцифровывается. Несущее колебание представляет собой сложное шумоподобное колебание с периодом Т. Единственное ограничение, накладываемое на него, это соблюдение неравенства 2FT >= 2FsTs. За время Ts через систему пройдет несколько периодов несущего колебания, что позволит на приемной стороне организовать синхронное накопление. Очевидно, если модулирующее колебание равно нулю, то несущее колебание не пройдет в канал связи, что имеет принципиальное значение для защиты информации от перехвата.

Такой модем, согласованный с помехами [1], обеспечивает высокую энергетическую скрытность, во-первых, потому что не имеет пороговых ограничений по помехоустойчивости и позволяет работать «под шумами» (что очень важно в условиях помеховой обстановки на железной дороге); во-вторых, спектр сигнала в канале не имеет характерных ярковыраженных участков.   

Целенаправленно выбирая несущее колебание и связанную с ним импульсную характеристику линейно-параметрического демодулятора, можно, с одной стороны, обеспечить эффективное подавление помех, с другой стороны, формировать спектр радиосигнала, подобный спектру белого шума, что повышает энергетическую скрытность. Кроме того, ЛПМ обеспечивает и структурную скрытность: не зная несущего колебания y(t), невозможно провести демодуляцию.