大信號掩蓋技術(shù)在信息安全中的應(yīng)用分析

劉文賀 張力 康奔

【摘 要】在二十世紀(jì)七十年代，衛(wèi)星通信出現(xiàn)在人類世界，經(jīng)過將近半個世紀(jì)的發(fā)展，衛(wèi)星通信逐漸在商用和軍用通信領(lǐng)域內(nèi)得到普及與應(yīng)用，與此同時，保證衛(wèi)星通信的信息安全也變得越來越重要。因此，本文主要以當(dāng)下的衛(wèi)星通信信息安全的現(xiàn)狀為出發(fā)點(diǎn)，對大信號掩蓋技術(shù)在信息安全中的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的分析。

【關(guān)鍵詞】衛(wèi)星通信；大信號掩蓋技術(shù)；信息安全

當(dāng)下，國內(nèi)外的環(huán)境比較嚴(yán)峻，許多敵對勢力經(jīng)常采取各種措施來竊取我國的秘密信息。作為保障政府信息安全的核心產(chǎn)業(yè)，信息安全產(chǎn)業(yè)的主要作用在于為政府信息化基礎(chǔ)設(shè)施和信息系統(tǒng)安全保障提供相關(guān)的產(chǎn)品以及服務(wù)。因此，必須擴(kuò)大大信號掩蓋技術(shù)在信息安全中的應(yīng)用范圍，進(jìn)而增強(qiáng)信息的安全性。

一、PCMA（成對載波多址）簡述

一般來說，衛(wèi)星通信系統(tǒng)都是通過對多址接入技術(shù)的應(yīng)用來傳輸多路信號。FDMA（頻分多址）技術(shù)主要作用在于用相異頻率的載波傳輸不同的信號[1]。TDMA指的是時分多址技術(shù)，其作用在于在時間上將不同的信號進(jìn)行區(qū)分，實(shí)現(xiàn)各路的信號在不同時隙的通道內(nèi)進(jìn)行傳輸。CDMA（碼分多址）的接入方法采用的是CDMA擴(kuò)頻碼區(qū)分信號，可以實(shí)現(xiàn)利用相同載波在同一時間內(nèi)進(jìn)行傳輸?；旌舷到y(tǒng)，例如多頻時分址系統(tǒng)主要結(jié)合了多個類型的多址接入方式，接收機(jī)可以依據(jù)終端傳輸信號在頻率以及時隙上的不同對各種信號進(jìn)行準(zhǔn)確的識別。PCMA技術(shù)主要是充分應(yīng)用的衛(wèi)星通信自身的特征，使互相通信的終端實(shí)現(xiàn)頻率重用，促進(jìn)容量的加倍。

PCMA技術(shù)主要指的是雙向衛(wèi)星通信中的頻率復(fù)用技術(shù)，它可以保證兩個不同的地球站在進(jìn)行通信時，可以在同一時間內(nèi)運(yùn)用頻率相同、時隙相似或者相同的CDMA碼。PCMA的構(gòu)成主要是兩個終端進(jìn)行雙向通信，各個終端的發(fā)射信號在通過衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)之后，都可以被自身所接收到。衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的作用在于可以轉(zhuǎn)變信號的鏈路，但并不能對接收到的上行信號進(jìn)行調(diào)制并實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)，而是將上行鏈路信號進(jìn)行擴(kuò)大或者是更改頻率，最后再將信號傳送到地面終端。

在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中應(yīng)用PCM技術(shù)十分的必要。它可以使衛(wèi)星通信系統(tǒng)在相同的頻段內(nèi)為數(shù)量較多的客戶提供相應(yīng)的服務(wù)，并在一定程度上降低帶寬，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)成本的降低。除此之外，還可以在保證成本低廉的條件下為各個客戶提供更大的帶寬，進(jìn)而提升自身的服務(wù)質(zhì)量以及服務(wù)效率?？偟膩碚f，PCMA技術(shù)可以與很多技術(shù)實(shí)現(xiàn)結(jié)合應(yīng)用，例如FDMA技術(shù)、CDMA技術(shù)以SDMA技術(shù)等等，其主要的優(yōu)勢在于在保證較低的誤碼率的基礎(chǔ)之上，只需要將接收位能量和噪音功率譜密度比降低，就可以促進(jìn)衛(wèi)星系統(tǒng)的容量實(shí)現(xiàn)加倍[2]。

二、大信號掩蓋技術(shù)的工作原理

對于PCMA的工作原理的探討，可以將地面站設(shè)置為A站與B站，它們的發(fā)送信號依次設(shè)置為Sl與S2，S1和S2所占用的頻帶以及時隙都沒有任何差異，共同使用一個物理通道，并且具有相似或者相同的功率，A地面站與B地面站都可以接收到下行信號S3。因?yàn)槊恳粋€地面站都明確了自身的發(fā)射信號，所以在對下行信號接收完畢之后，可以在S3中將自身的發(fā)射信號進(jìn)行清除，再進(jìn)行后續(xù)的處理，進(jìn)而可以獲取其他地面站所發(fā)射的信號。

在PCM方式下，在時域以及頻域上通信雙方的發(fā)射信號可以實(shí)現(xiàn)完全的重疊，與FDMA技術(shù)進(jìn)行比較，PVMA技術(shù)的頻帶利用率可以增長一倍左右，換句話說技術(shù)可以減少一半的帶寬。本文所探討的大信號掩蓋下小信號的傳送方式，主要是不對稱的PCMA傳輸方式?？梢詫⑼ㄐ畔到y(tǒng)中的主站設(shè)置為A，其他的小站依次設(shè)置為B1、B2、B3等，主站A的上行信號X是大載波，與其他小站的上行信號S1、S2等相比，大載波的功率以及帶寬都相對較大，并且通信系統(tǒng)內(nèi)部各個終端都可以接收到下行信號，在頻譜上，各個小站的上行信號不是相互疊加的，但是他們都屬于主站A的大載波X的頻帶范圍之中。

因?yàn)榇笮盘柵c小信號的發(fā)射功率具有很大的差別，對于各個小站來說，可以通過對自身接收到的信號進(jìn)行直接的解調(diào)就可以獲取主站所發(fā)射的信息，并且在沒有抵消本地所發(fā)射的信號的情況下，也可以對主站大載波X進(jìn)行精確的解調(diào)，其中小信號所產(chǎn)生的影響可以忽略不計(jì)。但對于主站而言，要想獲取各個小站所發(fā)射的信息，就必須將本地的發(fā)送信號進(jìn)行抵消。對這種不是對稱的PCMA技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時，大信號的發(fā)射功率與小信號的發(fā)射功率存在很大的不同，在大信號的掩蓋之下，小信號可以實(shí)現(xiàn)傳送，并且不易被偵收站所截取。及時小信號被偵收站檢測到，因?yàn)閭墒照緦τ诎l(fā)射信號的先驗(yàn)知識并沒有相應(yīng)的了解，因此很那實(shí)現(xiàn)對小信號的解調(diào)，這就使小信號傳輸?shù)陌踩缘玫奖ＷC。如果在對大信號掩蓋技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的同時，再用想用的加密技術(shù)進(jìn)行通信，那么小信號傳輸?shù)陌踩詫玫礁蟮奶岣摺?/p>

三、大信號掩蓋技術(shù)的應(yīng)用以及前景

當(dāng)下，寬帶多媒體衛(wèi)星通信系統(tǒng)應(yīng)用的大多是MF-TDMA的接入技術(shù)。用戶終端可以通過對不同類型載波的共享，將各個載波劃為很多個時隙，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)資源的共享與利用。但是，應(yīng)用MF-TDMB技術(shù)時會降低頻譜的利用率，進(jìn)而導(dǎo)致相關(guān)信息的泄露。通過對大信號掩蓋技術(shù)的應(yīng)用，通信雙方可以應(yīng)用相同的頻率以及時隙通信，進(jìn)而提升對頻譜資源的利用效率，在一定程度上保障了信息傳輸?shù)陌踩?。例如?dāng)下有公司運(yùn)營的ArcLight系統(tǒng)就對這種技術(shù)原理進(jìn)行了全面的應(yīng)用，進(jìn)而提升了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男室约皩挼睦贸潭?，減少了對經(jīng)濟(jì)成本的耗費(fèi)。

ArcLight系統(tǒng)通過對PCMA技術(shù)的應(yīng)用，可以使多路低速率的反向鏈路以及高速率的前向鏈路所應(yīng)用的物理帶寬相同。在網(wǎng)絡(luò)中，信號的傳輸方式不是互相對稱的，主站在對各個小站發(fā)射的信號時，所用功率較大，而各個小站向主站發(fā)射信號時，功率相對較小。在通信系統(tǒng)中，各個終端所接收到的信號都是主站所發(fā)射的信號以及各個小站所發(fā)射的信號之間的疊加，在主站大信號的掩蓋下實(shí)現(xiàn)對小信號的傳輸，主站終端通過對PCMA技術(shù)的利用，實(shí)現(xiàn)對自身發(fā)射信號的抵消，進(jìn)而可以解調(diào)小站所發(fā)射的信息，而小站由于所接收到的信號的信噪相對較大，因此可以直接獲取主站所發(fā)射的信號。除此之外，因?yàn)镃DMA技術(shù)的突發(fā)信號對時隙的沒有相關(guān)的要求，因此，在對這種非對稱的PCMA技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時，用戶接入網(wǎng)絡(luò)的方式會變得比較簡易和快捷，進(jìn)而為用戶帶來了很多的方便。

目前，大信號的掩蓋技術(shù)還處于一個比較初級的階段，因?yàn)榇笮盘栄谏w技術(shù)具有擴(kuò)大系統(tǒng)吞吐量、減少帶寬、傳輸效率高等優(yōu)勢，因此其在未來具有廣闊的發(fā)展前景。它可以增強(qiáng)通信系統(tǒng)中信息傳輸?shù)陌踩?，在發(fā)射信號時，可以實(shí)現(xiàn)將相對重要的信息掩蓋在大信號之間進(jìn)行傳遞，因此信號被截取的概率相對較小，及時相關(guān)的認(rèn)證系統(tǒng)以及加密算法遭到破解，一些比較重要的信息也不會得到泄露。

四、結(jié)語

總而言之，當(dāng)下的社會是一個信息化的社會，信息安全產(chǎn)業(yè)在近幾年來得到了飛速的發(fā)展，逐漸成為了我國的核心型產(chǎn)業(yè)，信息安全產(chǎn)業(yè)要想促進(jìn)自身的繼續(xù)發(fā)展，就必須加大對前沿技術(shù)的研發(fā)以及應(yīng)用的水平，增強(qiáng)自身的創(chuàng)新能力，進(jìn)而保證信息傳輸?shù)陌踩?。因此，普及與應(yīng)用大信號掩蓋技術(shù)是十分必要的。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王世偉.論大數(shù)據(jù)時代信息安全的新特點(diǎn)與新要求[J].圖書情報(bào)工作，2016，60（06）：5-14.

[2]陳琦，李偉.大信號掩蓋技術(shù)在信息安全中的應(yīng)用[J].電信快報(bào)，2014（05）：3-5.