Устройство для формирования нелинейных рекуррентных последовательностей дискретных сигналов

(51)4 С 06 Р 15 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Варакин Л.Е, Системы связи сшумоподобными сигналами. - М.: Радиои связь, 1985.Цифровые методы в космическойсвязи./Под ред. К.Голомба, Пер, сангл. под ред. В.И,Шляпоберского.М.: Связь, 1969, рис. П,3.1,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯНЕЛИНЕЙНЫХ РЕКУРРЕНТНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ(57) Изобретение относится к технике формирования дискретных сигналов,использующихся в системах связи ирадиолокации со сложными шумоподобными сигналами, Цель изобретениярасширение функциональных возможностей за счет формирования различныхкодовых словарей нелинейных рекуррентных последовательностей и ихпрограммной смены в процессе работы.Поставленная цель достигается тем,что устройство содержит сумматор помодулю два, сдвигающий регистр, первый элемент И, элемент задержки, свторого по четвертый элементы И,эф лемент ИЛИ, блок управления, 1 з.п.4;=(9 + 1), если В + 1 -й 0 (шой 3),р; 1, если 6+ 1 Е 0 (шой 3)где 6 - первообразный элемент поля(СР(3 ), а именно для СР(3 ) В есть первообразный неприводимый над полем СГ(3) полином второй степени Е(Х)2=Х -Х.Восьмипозиционный характеристический код является по существу нелинейнойрекуррентной последовательностью (НЛРП) с Ь = 8: р = ( 1 - 1 1 1 - 1 - 1 - 1. Данная НЛРП имеет 45 Изобретение относится к техникеформирования дискретных сигналов,использующихся в системах связи сосложными сигналами (шумоподобнымисигналами - ШПС).Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройстваза счет формирования различных кодовыхсловарей нелинейных рекуррентных пос Одовательностей и их программной смены в процессе работы.На чертеже представлена структурнаясхема устройства.Таблица истинности состояний устройства поясняет его работу по формированию нелинейной рекуррентной последовательности Х,Устройство содержит сумматор 1 помодулю два, сдвигающий регистр 2,первый элемент И 3, элемент 4 задержки, с второго по четвертый элементыИ 5-7, элемент ИЛИ 8, блок 9 управления. Блок 9 управления содержит.первый и второй регистры 10 и 11, пер 25вый и второй счетчики 12 и 13, ключ14, генератор 15 тактовых импульсов,элемент ИЛИ 1 б.Оптимальный по своим свойствами характеристикам псевдослучайных 30последовательностей (ПСП) длительностью Ь = 8 является характеристический восьмипозиционный код р сдвухуровневой периодической функцией автокорреляции (ПФАК) К(т)= 4,0, ш 4 0 (тпой 8), построение которого базируется на использованиихарактера( ) мультипликативнойгруппы поля СР(3 ):40 вид; (= 11011000. Такая ПСП характеризуется тем, что максимальные боковые выбросы не превышают величины шах г (ш) = 2, что определяет выРсокую помехоустойчивость данной ПСП от взаимных (внутрисистемных) помех.Использование данной НЛРП обеспечивает помимо помехоустойчивости имитостойкость и криптоустойчивость, Возможность применения целых словарей НЛРП данной дпительности, построенных на основе автоморфных, неинверсно-изоморфных и изоморфных преобразований исходной . НЛРПс использованием программных принципов смены НЛРП в одном словаре, смены самих словарей НЛРП обеспечивает еще большую имитостойкость, криптоустойчивость и скрытность специальных систем связи.Формирование одной НЛРП.В первый тактовый момент на информационные входы второй группы блока 9 управления поступает код исходной начальной фазы и записывается в регистр 10 с помощью синхроимпульса Запись исходного состояния подаваемого на вход режима блока 9 управления и дальше на вход записи регистра 1 О, Во второй тактовый момент на вход запуска блока 9 управления поступает импульс Начало работы", который, проходя на вход запуска генератора 15 тактовых импульсов, включает его, а также, проходя на вход считывания регистра 10, обеспечивает описывание кода начальной фазы из регистра 10 в регистр 2, а,проходя через элемент ИЛИ 16 на первый выход блока 9 и дальше на вход записи регистра 2, обеспечивает запись кода начальной фазы в регистр 2. Одновременно код начальной исходной фазы появляется и на прямых выходах регистра 2.В последующие тактовые моменты от третьего по десятый импульсы с генератора 15, поступающие на вход записи регистра 2, обеспечивают последовательное изменение состояний разрядов регистра 2 в соответствии с функцией внутренней логики х; =х;х 12 х;х; х; О+х;так, что начиная с 11-го такта состояния разрядов регистра 2 будут повторяться. Формирование при этом оптимальной ПСП (НЛРП) Х= 110110001 дли 1401475тельностью 1,8 обеспечивается с помощью элементов И 5-7 и ИЛИ 8. Логическая функция, которая обеспечивется элементами И 5-8 для формиро 5 вания НЛРП Х , имеет вид Х х 1хч х 1х 1Ч хх 1 3 х 35 Данный цикл работы может повториться, начиная с 11-го тактового момента, что определяется оператором спомощью кода шифра словаря, подаваемого на информационные входы второйгруппы блока 9 управления,15формирование определенного типасловаря НЛРП.Объем словаря НЛРП как и любогодругого словаря кодовых рекуррентныхпоследовательностей определяетсячислом авто- и изоморфных преобразований. Для НЛРП Ь = 8 (характеристического кода) имеется лишь одиннеинверсный изоморфизм, остальные7 - аморфные преобразования, которые 25представляют собой циклическиесдвижки неинверсного изоморфизма,В данном случае неинверсным изоморфиэмом является НЛРП Х= 110110003Для формирования других (автоморфных)НЛРП, следуя таблице истинности,достаточно обеспечить начало формирования НЛРП не с начальной фазы."1100", а с начальной фазы такой,которая соответствует какому-либопромежуточному состоянию разрядоврегистра 2 (по таблице истинностиэто соответствует тактам с третьегопо девятый), Выбор в качестве начальной фазы любого промежуточногосостояния регистра 2 (по таблице истинности) не нарушает цикличной работы (с периодом Ь = 8) регистра 2,так как это не зависит от качества(структуры) начальной фазы из опре 4деленного в таблице истинности объема (набора) начальных фаз (промежуточных состояний регистра 2) .Характер же словаря НЛРП, такимобразом зависит от того какая наЭ У50чальная фаза устанавливается в регистре 2 после того, как сформирована какая-то определенная (предыдущая) НЛРП. Порядок чередования (выбора) начальных фаз определяет вид,формируемого словара НЛРП. Он может55состоять только из одной постоянноформируемой НЛРП, только из двухпостоянно формируемых НЛРП, только из трех НЛР 11 ц т.д, и в конце концов из восьми НЛРП. Чем сложнее порядок чередования начальных фаз, тем выше имитостойкость, крицтоустоГчивость словаря НЛР 1, Оптимальным в этом смысле оказывается словарь, построенный с помощью такого порядка чередования НЛРП, который носит псевдослучайный характер. Однако в любом конкретном случае необходима возможность изменять этот порядок с помощью оператора, Эти возможности и реализованы в устройстве с помощью блока 9 управления, в котором заложен принцип запоминания в регистре 10 промежуточного состояния регистра 2 в соответствии с кодом шифра словаря.Так, например, в первый тактовый момент через информационные входы второй группы блока 9 управления оператором заносится код цифры 5 ("101")в регистр 11. Это означает, что в регистре 10 после начала формирования первой НЛРП запомнено третье промежуточное состояние регистра 2 (в данном случае это будет в пятый тактовый момент, по таблице истинности состояние 0001 регистра 2). Затем после окончания формирования первой НЛРП запомненное промежуточное состояние регистра 2 будет считано из регистра 10 опять в регистр 2, но уже в качестве его начальной фазы. После чего начнется процесс формирования другой НЛРП и если к этому моменту не был изменен код шифра словаря, то в последующем опять будет запоминаться в регистре 10 каждое третье промежуточное состояние регистра 2 и затем считываться в регистре 2 в качестве начальной фазы. Например, порядок чередования типа "каждая третья фаза" переберет в конце концов (спустя восемь циклов) все возможные начальные фазы так же, как и любой другой порядок типа "каждая и-я фаза", где и = 2, 3, 7, а порядок типа "каждая первая фаза" обеспечивает формирование словаря, состоящего только из одной определенной НЛРП. Таким образом, числом и в законе "каждая и-я фаза" закладывается порядок чередования начальных фаз, т.е. порядок чередования НЛРП в словаре.В режиме формирования словаря НЛРП устройство работает следующим образом.Начиная с 11-го тактового момента начинается формирование НЛРП, определяемой начальной фазой 0001, которая была промежуточным состоянием регистра 2 в пятый тактовый момент,55 В первый тактовый момент в регистр 11 с информационных входов второй группы блока 9 с помощью синхроимпульса, поступающего на вход режимаб блока 9 и далее на вход записи регист- ра 11, записывается код шифра словаря в виде двоичного кода ключевой цифры 5 ("101"), Этот же синхроимпульс закрывает ключ 14, Во второй тактовый момент синхроимпульс "Начало работы", поступающий на вход запуска блока 9, открывает ключ 14 и, проходя на вход считывания регистра 11 и через элемент ИЛИ 16 на синхровход счетчика 12, обеспечивает считывание из регистра 11 в счетчик 12 код цифры 5 ("101"), В третий тактовый момент вместе с началом формирования первой НЛРП тактовые импульсы с генератора 15 поступают на счетный вход счетчика 13, а через открытый ключ 14 на счетный вход счетчика 12 и через элемент ИЛИ 1 б на синхровход счетчика 12 (для синх ронизации счета). Так как в счетчике 12 записано состояние кода числа 5 ("101"), то спустя три такта (пятый тактовый момент) на его выходе появится импульс переполнения, который 30 закроет ключ 14, пройдя на вход записи регистра 11 обеспечит, если изменился код шифра, запись в регистр 11 кода другой цифры, пройдя на вход записи регистра 10, обеспечит запись35 третьего промежуточного состояния регистра 2. Если код шифра (код цифры) не изменялся, то состояние регистра 11 не изменится в этот тактовый момент. Спустя восемь тактовых импульсов генератора 15 (десятый тактовый момент) на выходе счетчика 13 появляется импульс переполнения, который открывает ключ 14 и, пройдя на вход считывания регистра 11, обес печивает считывание кода цифры 5 (в данном случае) на счетчик 12, а также обеспечивает считывание с регистра 9 на входы регистра 2 кода начальной фазы. Таким образом, десятый так 50 товый момент заканчивается формирование первой НЛРП и все устройство подготавливается для формирования последующей НЛРП из данного словаря,Эта НЛРП имеет вид= 11000110и тем самым представляет трехсимвольный сдвиг влево исходной НЛРП (неинверсного изоморфизма) Р= ,11011000,Таким образом, процесс формирования НЛРП продолжается по описанному принципу так, что через каждыевосемь тактов Формируется новая НЛРП,сдвинутая от предыдущей НЛРП на трисимвола влево, В 19-й тактовый моментзаписывается (по усмотрению или оператора или других программных средств)новый код шифра словаря (например,код цифры 3 "011"), Это, начинаяс 21-го тактового момента, обеспечивает формирование такого словаряНЛРП, в котором каждая последующаяНЛРП отличается от предыдущей сдвигомна пять тактов влево, Процесс формирования НЛРП такой же, какой описанза исключением того, что импульс переполнения с выхода счетч 1 ка 12 появляется спустя пять тактовых импульсов, а вследствие этого заполняетсяв регистре 10 пятое промежуточноесостояние регистра 2 после началаФормирования НЛРП,В процессе работы оператором (илипрограммными средствами) могут периодически меняться в течение сеансасвязи ключевые коды (код шифра словаря - код цифр), поступающие на информационные входы ПУБ второй группыблока 9 управления, которые и определяют характеры формируемых словарей НЛРП. Формула изобретения1. Устройство для формирования нелинейных рекуррентных последовательностей дискретных сигналов, содержащее сумматор по модулю два, сдвигающий регистр, элемент задержки и первый элемент И, выход которого подключен к входу элемента задержки, выход которого подключен к первому информационному входу сумматора по модулю два, выход которого подключен к входу записи сдвигающего регистра, первый и второй прямые выходы которого подключены соответственно к второму и к третьему информационным входам сумматора по модулю два, о тл и ч а ю щ е е с я тем,что,с целью расширения функциональных возможностей за счет формирования различных кодовых словарей нелинейных рекуррентных последовательностей и ихпрограммной смены в процес се рабс 1 т,в него введены блок управления, свторого по четвертый элементы И иэлемент ИЛИ, причем первый вход кода5начальной фазы устройства объединенс помощью элемента МОНТАЖНОЕ И)П 1с первым прямым выходом сдвигаюшего регистра и подключен к первому входу второго элемента И и к первому информационному входу первой группы блока управления, второй вход кода начальной фазы устройства объединен с помощью элемента МОНТАЖНОЕ ИЛИ с вторым прямым выходом сдвигающего регистра и подключен к второму входу второго элемента И и к второму информационному входу первой группы блока управления, третий выход кода начальной фазы устройства объединен с помощью элемента МОНТАЖНОЕ ИЛИ с третьим прямым выходом сдвигающего регистра и подключен к первому входу третьего элемента И, и третьему информационному входу первой группы 25 блока управления и к первому входу первого элемента И, четвертый выход кода начальной фазы устройства объединен с помощью элемента МОНТАЖНОЕ ИЛИ с четвертым прямым выходом сдви- Зо гающего регистра и подключен к второму входу первого элемента И и к четвертому информационному входу первой группы блока управления, с первого по третий входы кода шифра35 словаря устройства подключены соответственно к информационным входам с первого по третий второй группы блока управления, вход запуска и вход установки в исходное состояние устройства подключены соответственно к входу запуска и к входу режима блока управления, первый инверсный выход сдвигающего регистра подключен к первому входу четвертого элемента45 И и к третьему входу первого элемента И, второй инверсный выход сдвигающего регистра подключен к второму входу четвертого элемента И и к четвертому входу первого элемента И, третий и четвертый инверсные выходы сдвигающего регистра подключеньг соответственно к третьему входу четвертого элемента И и к второму входу третьего элемента И, выхопы элемен 55 тов 1 с нт рогс по четвертый поцключены сс ответствгннс к первому, второму и третьему вхолам элемента ИЛИ, выход которого полк.люнен к выходу нелинейной рекуррентной последовательности устройства, с первого по пятый выходы блока управления полключены соответственно к входу синхронизации, к первому, второму, третьему и четвертому информационным входам сдвигаюшего регистра.12, Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит первый и второйрегистры, первый и второй сечтчики,ключ, элемент ИЛИ и генератор тактовых импульсов, причем вход режимаблока объединен через элемент МОНТАЖНОЕ ИЛИ с выходом переполненияпервого счетчика и подключен к входам записи первого и второго регистров и к первому управляющему входуключа, вход запуска блока управленияобъединен через элемент МОНТАЖНОЕИЛИ с выходом переполнения второгосчетчика и подключен к входам считывания первого и второго регистров,к второму управляющему входу ключа,к первому входу элемента ИЛ 4 и квходу запуска генератора тактовых импульсов, выход которого подключен кинформационному входу ключа, к счетному входу второго счетчика и к второму входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу синхронизациипервого счетчика и к первому входублока, с первого по четвертый информационные входы первой группы блокаподключены соответственно с первого по четвертый к информационнымвходам первого регистра, с первогопо четвертый выходы которого подключены соответственно к выходам с второго по пятый блока, с первого потретий информационные входы второй%группы блока подключены соответственно с первого по третий к информационным входам второго регистра, выходы с первого по третий которогоподключены соответственно с первогопо третий к информационным входампервого счетчика, счетный вход которого подключен к выходу ключа,1401475 Выход элементов Выходы КГ Вход 1КС 7 Х 4) запрета 4 из"1-1 х,. х 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3(Х) 5(Х з) Другая начальная фаза 0 1 0 0 -0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 О 0 0 1 01401475 оставитель В,Сми ехред М,Ходанич ов Корректор В.Бутяг Редактор А,Мотыль Заказ 2786 48 ВНИИП 113035,Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Тираж 704 Государственногоелам изобретений сква, Ж, Рауш Подписнкомитета СССРи открытийкая наб., д, 4/