Моделі, методи та технологія багатоканального доступу та захисту інформації в рухомих комп'ютерних системах

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.05 – комп'ютерні системи та компоненти. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Міністерство освіти і науки України, Харків, 2020. Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної науково-технічної проблеми – забезпечення багатоканального доступу та захисту інформації в рухомих КС на основі розробки технології та відповідного математичного апарата - математичних моделей і методів. В результаті аналізу стану проблеми встановлено, що на даний момент усі існуючі моделі, методи та технології не призводять до вирішення проблеми, що обумовило необхідність удосконалення відповідного класичного математичного інструментарію для підвищення завадозахищеності, швидкості та обсягу інформації, що циркулює в безпровідній мережі КС. Обґрунтовано застосування надширокосмугових (НШС) сигналів, в основу якого покладено принцип передачі інформаційного біту серією надкоротких імпульсів постійної амплітуди. Отримано систему моделей і методів, які створюють технологію багатоканального доступу та захисту інформації в рухомих КС, що на відміну від відомих, дає можливість здійснювати багатоканальний доступ та захист інформації в широкій смузі частот, коли рівень інформаційного сигналу дорівнює чи нижче рівня шуму. В результаті досліджень була розроблена модель надширокосмугової антени з мерехтливою поляризацією, що дозволило забезпечити усталений рівень інформаційного сигналу; метод кодування інформації НШС імпульсними сигналами із застосуванням часової позиційноімпульсної модуляції, який базується на зсуві у часі кодуючого імпульсу щодо його основного положення у послідовності та метод створення незалежних завадостійких каналів зв’язку шляхом ортогонального кодування, що дозволяє підвищити стійкість до впливу внутрішньосистемних, природних чи навмисних завад. Запропонований метод кореляційного прийому дозволяє шляхом кореляції прийнятого та опорного сигналів збільшити співвідношення сигнал/завада на вході приймача, що дає змогу підвищити захищеність, достовірність прийому, розпізнавання і вилучення інформаційного сигналу із суміші гаусового білого шуму та корисного сигналу. Результати дослідження організації багатоканального доступу та захисту інформації у рухомих КС підтвердили правильність теоретичних положень дисертації та високу ефективність розроблених моделей, методів та технології.Dissertation for the Doctor of Technical Sciences degree in the speciality 05.13.05. – computer systems and components. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Ministry of Education and Science of Ukraine, Kharkiv, 2020. The dissertation is devoted to the solution of the actual scientific and technical problem of providing multichannel access and protection of information in mobile computer systems on the basis of technology development and the corresponding mathematical apparatus - mathematical models and methods. As a result of the analysis of the problem, it is established that at present all existing models, methods and technologies do not solve the problem, which necessitated the improvement of appropriate classical mathematical tools to increase noise immunity, speed and volume of information circulating in a wireless network of computer systems. The use of ultra-wideband signals is substantiated, which is based on the principle of information bit transmission by a series of ultrashort pulses of constant amplitude. A system of models and methods is created that create technology of multi-channel access and protection of information in mobile computer systems, which, unlike the known ones, allows multichannel access and protection of information in a wide frequency band when the information signal level is equal to or below the noise level. As a result of research, a model of ultra-wideband antenna with flickering polarization was developed, which allowed to provide a steady level of information signal; a method of encoding information of ultra-wideband signals by pulse signals using time position-pulse modulation, which is based on the time shift of the coding pulse relative to its main position in the sequence and a method of creating independent noise-tolerant communication channels by orthogonal coding, which increases resistance to internal natural or intentional interference. The proposed method of correlation reception allows by correlating the received and reference signals to increase the signal-to-noise ratio at the receiver input, which allows to increase security, reliability of reception, recognition and extraction of information signal from a mixture of Gaussian white noise and useful signal. The results of the study of the organization of multi-channel access and protection of information in mobile computer systems confirmed the correctness of the theoretical provisions of the dissertation and the high efficiency of the developed models, methods and technologies.