Способ оценки качества маскирующих амплитудно-модулированных шумовых помех

Изобретение относится к области радиосвязи и передачи информации и может быть использовано для защиты средств передачи данных с амплитудной модуляцией сигналов. Достигаемый технический результат - повышение точности оценки качества маскирующих амплитудно-модулированных шумовых помех. Способ характеризуется тем, что принимают маскирующую амплитудно-модулированную шумовую помеху, демодулируют, преобразуют ее в электрический сигнал, осуществляют дискретизацию отсчетов значений электрического сигнала, измеряют для всех дискретных моментов времени уровни напряжений электрического сигнала, строят гистограмму закона распределения значений напряжения электрического сигнала, вычисляют энтропийный коэффициент качества маскирующей амплитудно-модулированной шумовой помехи определяют относительно эталонного релеевского закона распределения значений напряжений электрического сигнала. 1 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области радиосвязи, электросвязи и передачи информации, а конкретнее к области способов и устройств защиты средств передачи данных с амплитудной модуляцией сигналов.

Уровень техники

Известны способы оценки качества маскирующих амплитудно-модулированных шумовых помех (далее по тексту описания - маскирующих помех), создаваемых для защиты побочных электромагнитных излучений средств передачи данных с амплитудной модуляцией сигналов (см., например, [1] стр.169-170, [2], [3] стр.9-11, [4] стр.229-246, [5]).

В известных способах для оценки качества маскирующих помех определяют эталонные статистические характеристики мгновенных значений напряжения помехи, распределенных по нормальному закону, при которых достигается максимальный маскирующий эффект. Затем определяют энтропийный коэффициент качества для реально излученной маскирующей помехи, статистические характеристики мгновенных значений напряжения которой отклоняются от эталонных. Используют полученное значение энтропийного коэффициента для оценки качества маскирующей помехи [1-3].

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ, описанный в [1-3]. Способ заключается в том, что принимают маскирующую помеху, преобразуют ее в электрический сигнал, осуществляют дискретизацию отсчетов значений электрического сигнала, измеряют для всех дискретных моментов времени уровни напряжений электрического сигнала, строят гистограмму закона распределения значений напряжения электрического сигнала вычисляют с использованием гистограммы средневзвешенное значение u_cp напряжения электрического сигнала по формуле

вычисляют с использованием гистограммы среднеквадратическое значение σ напряжения электрического сигнала по формуле

вычисляют с использованием гистограммы энтропию Н закона распределения значений напряжений электрического сигнала по формуле

вычисляют энтропийный коэффициент качества η^M значений напряжений электрического сигнала относительно эталонного нормального закона распределения значений напряжений электрического сигнала по формуле

используют полученное значение η^M энтропийного коэффициента качества значений напряжений электрического сигнала для оценки качества маскирующих помех.

Описанный способ-прототип имеет существенный недостаток. При наличии спектральных составляющих в маскирующей помехе имеет место большая погрешность определения энтропийного коэффициента качества такой помехи, поскольку в этом случае закон распределения значений напряжений электрического сигнала будет мало отличатся от нормального закона распределения. В то же время наличие спектральных составляющих в маскирующей помехе резко снижает ее качество, поскольку значительная часть энергии маскирующей помехи будет сосредоточена в спектральных составляющих, которые не обладают маскирующими свойствами и которые могут быть удалены при ее приеме режекторными фильтрами.

Таким образом, в изобретении решается проблема повышения точности оценки качества маскирующих помех.

Раскрытие изобретения

Решение проблемы достигается тем, что в известном способе оценки качества маскирующих помех, заключающемся в том, что принимают маскирующую помеху, преобразуют ее в электрический сигнал, осуществляют дискретизацию отсчетов значений электрического сигнала, измеряют для всех дискретных моментов времени уровни напряжений электрического сигнала строят гистограмму закона распределения значений напряжения электрического сигнала вычисляют с использованием гистограммы энтропию Н закона распределения значений напряжений электрического сигнала по формуле

вычисляют энтропийный коэффициент качества маскирующей помехи, согласно изобретению принятую маскирующую помеху перед преобразованием ее в электрический сигнал демодулируют, с использованием гистограммы рассчитывают второй момент σ_о закона распределения значений напряжения электрического сигнала по формуле

с использованием гистограммы рассчитывают математическое ожидание m натурального логарифма значений напряжения электрического сигнала по формуле

,

вычисляют энтропию Н^p эталонного релеевского закона распределения по формуле

,

где - параметр релеевского закона распределения;

c=0,577 - постоянная Эйлера,

вычисляют энтропийный коэффициент качества η⁰ маскирующей помехи по формуле

используют полученное значение η⁰ энтропийного коэффициента качества для оценки качества маскирующей помехи.

Эти отличительные признаки по сравнению с прототипом позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна".

В предлагаемом способе оценки качества маскирующей помехи перечисленная совокупность существенных признаков в указанном порядке обеспечивает высокую точность оценки качества маскирующей помехи, так как в этом случае учитывают влияние гармонических составляющих в спектре излученной маскирующей помехи на энтропийный коэффициент качества этой помехи. Для этого используют эталонные статистические характеристики демодулированной помехи, при которых достигается максимальный маскирующий эффект.

Поскольку закон распределения демодулированной помехи имеет жесткую функциональную связь с энергетическим спектром маскирующей помехи, то появление в ней гармонических составляющих приводит к изменению закона распределения демодулированной помехи. Эталонный закон распределения демодулированной помехи является релеевским, поскольку в этом случае будет достигаться максимальный маскирующий эффект, так как этот эффект соответствует стационарному случайному процессу, у которого значения случайной величины подчинены нормальному закону распределения, а значения амплитуды случайной величины подчинены релеевскому закону распределения.

Поскольку эталонный закон распределения демодулированной помехи является релеевским, то в этом случае в качестве ограничения для сравниваемых законов распределения рассматривают второй момент закона распределения и математическое ожидание логарифма случайной величины, так как в этом случае максимальной энтропией будет обладать релеевский закон распределения по отношению ко всем другим законам распределения, в том числе и по отношению к нормальному закону распределения [4, 5].

Именно новое свойство совокупности признаков, приводящих к существенному увеличению точности при оценке качества маскирующей помехи, позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Краткое описание чертежа

Описание изобретения сопровождается чертежом, где обозначено:

блок 1 - источник маскирующей помехи;

блок 2 - измерительный приемник с амплитудным демодулятором;

блок 3 - измеритель корреляционных характеристик типа Х6-4;

блок 4 - персональный компьютер.

Осуществление изобретения

Предлагаемый способ оценки качества маскирующей помехи опробован в лабораторных условиях. Изготовлен опытный образец устройства для реализации данного способа. Кроме того, данный способ может быть реализован с использованием устройств, представленных на чертеже.

Маскирующую помеху формируют в блоке 1 и излучают в окружающее пространство. В блоке 2 принятую помеху демодулируют и преобразуют в электрический сигнал, который подают на измеритель корреляционных характеристик типа Х6-4 (блок 3). В блоке 3 осуществляют дискретизацию по времени принятого электрического сигнала, измерение уровней сигнала для дискретных моментов времени, построение гистограммы плотности вероятности распределения значений электрического сигнала. Построенную гистограмму вводят в персональный компьютер (блок 4), где вычисляют второй момент закона распределения значений напряжения электрического сигнала, математическое ожидание натурального логарифма значений напряжения электрического сигнала, энтропию закона распределения значений напряжений электрического сигнала, энтропию эталонного релеевского закона распределения и энтропийный коэффициент качества маскирующей помехи.

В соответствии с представленным описанием была проведена оценка энтропийного коэффициента качества маскирующей помехи, представляющей собой несущую частоту, модулированную по амплитуде не шумом, а чисто гармоническим колебанием. При использовании прототипа для оценки качества маскирующей помехи получено значение энтропийного коэффициента, равное 0,51. При использовании предлагаемого способа для оценки качества маскирующей помехи получено значение энтропийного коэффициента, равное 0,03. Теоретическое значение энтропийного коэффициента качества маскирующей помехи в этом случае равно 0.

Таким образом, предложенный способ позволяет существенно повысить точность оценки качества маскирующей амплитудно-модулированной шумовой помехи по отношению к прототипу, особенно тогда, когда в спектре маскирующей помехи имеются гармонические составляющие, поскольку статистические характеристики демодулированной помехи в этом случае подчинены не релеевскому закону, а закону Райса.

Реализация предлагаемого способа не вызывает затруднений, так как все блоки и узлы, входящие в устройство, реализующее способ, общеизвестны и широко описаны в технической литературе.

Источники информации

1. Г.А.Бузов, С.В.Калинин, А.В.Кондратьев. Защита от утечки информации по техническим каналам. - М.: Горячая линия - Телеком, 2005. - 414 с.

2. ГОСТ Р ИСО 5479-2002. Статистические методы. Проверка отклонения распределения вероятностей от нормального распределения. - М.: Издательство стандартов, 2002. - 30 с.

3. М.В.Федоров. Метод идентификации форм распределений малых выборок. - М.: Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И.Менделеева), 2002, №3, - 3 с.

4. В.Я.Розенберг. Радиотехнические методы измерения параметров процессов и систем. - М.: Стандартиздат, 1970. - 308 с.

5. Г.Я.Мирский. Радиоэлектронные измерения. - М.: Энергия, 1969. - 367 с.

Способ оценки качества маскирующих амплитудно-модулированных шумовых помех, заключающийся в том, что принимают маскирующую амплитудно-модулированную шумовую помеху, преобразуют ее в электрический сигнал, осуществляют дискретизацию отсчетов значений электрического сигнала, измеряют для всех дискретных моментов времени уровни напряжений электрического сигнала u_i(i=1,N), строят гистограмму закона распределения значений напряжения электрического сигнала p_i(u_i)(i=1,N) вычисляют с использованием гистограммы энтропию Н закона распределения значений напряжений электрического сигнала по формуле

вычисляют энтропийный коэффициент качества маскирующей амплитудно-модулированной шумовой помехи, отличающийся тем, что принятую маскирующую амплитудно-модулированную шумовую помеху перед преобразованием ее в электрический сигнал демодулируют, с использованием гистограммы рассчитывают второй момент σ₀ закона распределения значений напряжения электрического сигнала по формуле

с использованием гистограммы рассчитывают математическое ожидание m натурального логарифма значений напряжения электрического сигнала по формуле

вычисляют энтропию Н^p эталонного релеевского закона распределения по формуле

,

где - параметр релеевского закона распределения; с=0,577 - постоянная Эйлера,

вычисляют энтропийный коэффициент качества η⁰ маскирующей амплитудно-модулированной шумовой помехи по формуле

используют полученное значение η⁰ энтропийного коэффициента качества для оценки качества маскирующей амплитудно-модулированной шумовой помехи.