Автоматизація проектування технічних засобів захисту інформації

Скачать

Застосування подвійних позначень виду модуляції. Частотне подання ряду Фур'є в комплексній формі. Амплітудний модулятор із квантуванням за рівнем і блоками прямого зворотного перетворення Фур'є. Типи каналів і ліній зв'язку. Електричні та радіоканали.

Размер: 272,6 K
Тип: курсовая работа
Категория: Коммуникации и связь
Скачать

Другие файлы:

Аналіз технічних каналів витоку інформації, їх формалізація та специфікація з метою унеможливлення
Можливі канали витоку інформації. Джерела виникнення електромагнітних полів. Основні параметри можливого витоку інформації каналами ПЕМВН. Розроблення...

Розробка рекомендацій служби безпеки банків щодо протидії витоку банківської таємниці
Правове регулювання захисту банківської таємниці. Проблеми, що виникають в банківській сфері з приводу захисту таємниці. Класифікація каналів витоку і...

Інформаційна безпека, пошук інформації
Визначення сутності, видів та конфіденційності інформації. Характеристика програмних та технічних засобів забезпечення її захисту. Особливості складан...

Розробка дидактичного проекту "Інформаційна безпека"
Значення виробничого навчання у підготовці фахівця. Інструкційно-технологічна карта виконання операції "Робота зі шрифтами, стилями, кольором в Power...

Система захисту інформації в Російській Федерації
Принципи, цілі та завдання, напрямки робіт із захисту інформації. Суб'єкти системи захисту інформації у Російській Федерації. Основні організаційно-те...


Краткое сожержание материала:

Размещено на

Автоматизація проектування технічних засобів захисту інформації

1. Модулятори й демодулятори

Для передачі повідомлень по каналі зв'язку, крім кодування, у багатьох випадках потрібно ще одне перетворення інформаційного сигналу, що називається модуляцією (від латинського modulation - мірність) на передавальній стороні й демодуляцією - на приймальні.

У вихідному стані сигнал-носій являють собою як би чисту поверхню, підготовлену до нанесення необхідних даних при модуляції, коли змінюється який-небудь один або кілька (при складній модуляції) його параметрів відповідно до переданої інформації.

У загальному випадку, при використанні в якості носія постійного струму є два інформаційних параметри - величина напруги і його полярність, у випадку коливання (наприклад, змінна напруга) - амплітуда, фаза й частота, у випадку послідовності імпульсів - амплітуда, фаза, частота проходження, тривалість імпульсів або пауз, число імпульсів, комбінації імпульсів і пауз, що відбивають певний код. Залежно від виду сигналу-носія розрізняють наступні види модуляції: AM, ЧМ, ФМ, АІМ, ЧІМ, ЧАІМ, ШІМ, ФІМ, КІМ, ЛІМ.

Сигнали імпульсної модуляції можуть мати високочастотне заповнення - сигнал несучої частоти. У зв'язку із цим застосовують подвійні позначення виду модуляції, наприклад АІМ-ЧМ, КІМ-ФМ і т.д., де друге позначення відноситься до виду модуляції сигналу несучої.

При описі сигналу деякою кількістю параметрів частина з них може бути детермінованою, тобто відомою заздалегідь, а частина випадкової, тобто несучу інформацію. При тривалому існуванні сигналу він може на певному інтервалі як детермінований.

При описі модульованих сигналів найчастіше використовується частотне подання ряду Фур'є в комплексній формі:

Амплітуда (при зазначених значеннях k і є комплексно сполученими); Т - період; - кругова частота.

Функція , де називається комплексним спектром, її модуль - амплітудним спектром сигналу, а залежність аргументу (фази) від частоти - спектром фаз.

Внаслідок спряженості комплексних амплітуд їхні модулі однакові, тому для подання спектра досить зображувати тільки позитивну смугу частот, що визначає ширину спектра сигналу. Цей параметр є одним з основних, оскільки він визначає ступінь узгодження сигналу апаратурою обробки інформації (каналом): для виключення втрати інформації ширина спектра не повинна перевищувати смугу пропущення каналу.

Для неперіодичного сигналу, обумовленого на нескінченному інтервалі часу, перетворення Фур'є мають вигляд:

Спектральна функція (характеристика) сигналу; модуль називається просто спектром, а величина - спектральною щільністю енергії.

1.1 Амплітудні модулятори

Першовідкривачем амплітудної модуляції (AM) вважається американський інженер Р. Фессенден (1906 рік). Цей вид модуляції з 1920 року став основним у радіомовленні. Різновид AM - з однією бічною смугою - винайшов американський вчений Дж.Р. Карсон (1915 рік). Такий вид AM відрізняється майже у два рази меншою смугою займаних частот каналу зв'язку й широко застосовується дотепер у системах багатоканального зв'язку й у телемовленні. Ще один різновид AM - полярна модуляція - була розроблена С.И. Тейтельбаумом (СРСР, 1939 рік) і Л. Канном (США, 1961 рік). Суть цього методу модуляції полягає в тім, що позитивна напівхвиля несучої частоти модулювалася по амплітуді одним повідомленням, а негативна - іншим. У СРСР такий вид AM використовувався в системі стереофонічного радіомовлення.

АМ-сигнал у загальному випадку описується виразом:

,

де U - амплітуда несучого коливання; - сигнал, що модулює; - частота й початкова фаза несучого сигналу. Якщо представлено низькочастотним синусоїдальним сигналом з амплітудою й частотою то

,

- коефіцієнт (глибина) модуляції. Після перемножування й тригонометричних перетворень одержимо результуюче коливання в наступному виді:

Перший доданок вираження називається несучим коливанням, другий - коливанням верхньої бічної, третій - коливанням нижньої бічної частоти.

Якщо процес амплітудної модуляції представити операцією перемножування двох коливань, то результуюче коливання в комплексній формі можна виразити в такий спосіб: або в тригонометричній формі:

Вертаючись до експонентної форми, одержимо:

,

де - дійсна й мнима частина комплексу u [j()].

Перейдемо тепер до результатів моделювання амплітудних модуляторів типу Real і Complex, схеми включення яких містять джерело синусоїдального модулюючого сигналу Sine амплітудою 1 У, частотою 1 Гц і нульовою початковою фазою; джерело запускаючого сигналу Impulse; реєстратори Д1 - типу Display; графобудівники (плоттери); перетворювачі Cplx комплексних сигналів у їхні складові; блоки прямого FFT і зворотного 1FFT Фур'є-Перетворення; квантовач за рівнем Кв. Параметри модуляторів: несуча частота - 10 Гц, початкова фаза - 30° (тільки для модулятора Complex), інші - за замовчуванням.

Рисунок 1. Амплітудні модулятори гармонійних коливань (Файл 5-1-1)

Рисунок 1а. Амплітудний модулятор із квантуванням за рівнем і блоками прямого зворотного перетворення Фур'є (Файл 5-1-1а)

З розгляду результатів на рис. 1а можна зробити наступні висновки:

При М = 0 на виході sig модулятора Real буде немодульований сигнал несучою амплітудою 1 У (див. дисплей плоттера «АМК при М=0»); при М =1 на (виході z модулятора Complex буде модульований сигнал з максимальним розмаxoм (див. дисплей плоттера «АМК при М=1»).

Сигнал на виходах

де - кутова частота вихідного сигналу, радіан/сек; f - циклічна частота Гц; t - час моделювання (параметр End у вікні команди Simulate/Simulate Range, за замовчуванням - 10 с); - початкова фаза (град.), установлювана в діалоговому вікні відповідного блоку.

Як видно з осцилограми спектра на рис. 1а, він містить три складові: частоту несучої 10 Гц, нижню 9 Гц і верхню 11 Гц бічні складові, інтенсивність яких при М = 1 (значення за замовчуванням) приблизно в 2 рази менше в порівнянні з несучої.

У демонстраційному прикладі (файл AM_ModuIator.vsm) джерело модулючого сигналу представлене субблоком 7, у якому за допомогою суматора 18 і джерел 14-17 синусоїдальних коливань різної частоти й амплітуди формується складний сигнал, що є обгинаючим

1.2 Частотні модулятори

Винахід частотної модуляції (ЧМ) відноситься до перших років 3 (США, Корнелиус Д. Ерет, 1902 рік). Однак протягом майже 30 років для знаменитого американського інженера Э. X. Армстронга (1935 рік) вона не мала практичного застосування. Починаючи з 1940-х років цей вид модуляції знайшов найширше застосування у величезному числі систем зв'язку самого призначення: рухливої, радіорелейної, супутникової, стереофонічної, і т.д. Різновидом ЧМ є однополосна ЧМ, розроблена 1964 року К.А. Тло Урффом і Ф.И. Зонисом (США).

Вихідна напруга ЧМ-модуляторів визначається виразом:

де - номінальне значення частоти несучого коливання; - індекс модуляції - девіація (зміна) несучої частоти; S - крутість модуляції характеристики, рад / Вс; - амплітуда й частота модулює з - початкова фаза несучої.

При М < 1 перетвориться до вигляду:

як і у випадку AM, спектр ЧМ коливання при М < 1 складається з несучої й двох бічних - верхньої й нижньої.

У більш загальному випадку (при будь-якому М)

де Jn(M) - функція Бесселя першого роду порядку п для заданого М.

При найпростішому гармонійному модулюючому сигналі ЧМ коливання характеризується нескінченним спектром з амплітудами гармонік, пропорційними Jn(M). Однак при збільшенні п, починаючи з n = M + 1, значення Jn(M) швидко убувають. При цьому число бічних частот дорівнює М + 1, а ширина спектра - 2 (M + 1) (для AM вона дорівнює 2 ).

Розглянемо результати моделювання частотних модуляторів FM типу Real і Complex, схеми включення яких містять: джерело синусоїдального сигналу, що модулює, Sine амплітудою 1 У, частотою 1 Гц і нульовою початковою фазою; реєстратори Д1 - типу Display; плоттери; перетворювачі Cplx комплексних сигналів у їхні складові. Параметри модуляторів: частота несучої - 10 Гц, початкова фаза - 30° (тільки для модулятора Complex), індекс модуляції - 5; інші - за замовчуванням.

Рис. 2. Частотний модулятор (Файл 5-2-1)

2. Канали передачі інформації

У системах передачі інформації розрізняють канал і лінію зв'язку (ЛС). Канал - це тракт руху сигналу в багаторазовій системі передачі з безліччю вхідних і вихідних пристроїв. Лінія зв'язку представляє фізичне середовище, по якій передаються сигнали. Багатоканальні системи можуть мати одно - або двопровідну ЛС. Так, у телефонії двопровідна лінія може використовуватися для передачі повідомлень великої кількості абонентів. Відповідно розрізняють апаратуру каналу й апаратуру лінії, загальну для всіх каналів.

Залежно від форми переданих сигналів і експлуатаційних вимог розрізняють канали:

? цифрові - із цифровим (і...