Мобил алоқа тизимларда ахборот хавфсизлиги

1 bob. RADIOALOQA XUSUSIDA QISQAChA ma’lumot

1.1. Radiosignal turlari va xarakteristikalari

Xabarlarni masofaga simsiz uzatish elektromagnit maydon fazosida tarqaluvchi elektromagnit to’lqinlar (radioto’lqinlar) yordamida amalga oshiriladi. Elektromagnit maydon – elektr va magnit maydonlari o’zgaruvchilarining majmui.

Elektr maydonining asosiy xarakteristikasi uning kuchlanganligi E hisoblanadi. Kuchlanganlik musbat elektr zaryadi birligiga maydon tarafidan ta’sir etuvchi kuchdan iborat. Elektr maydon kuchlanganligi maydon mavjud bo’lgan muhitning dielektrik o’tkazuvchanligi e ga bog’liq. E kattaligi ushbu muhitdagi elektr maydon kuchlanganligining vakuumdagi maydon kuchlanganligidan qanchalik farqlanishini ko’rsatadi.
Magnit maydonining asosiy xarakteristikasi uning kuchlanganligi N hisoblanadi. Kuchlanganlik magnit induksiyasi V ning maydon mavjud bo’lgan muhitning magnit o’tkazuvchanligi m ga nisbatidan iborat. Magnit maydonining induksiyasi deganda magnit kuch chiziqlariga birlik tezlik bilan perpendikulyar harakatlanuvchi birlik musbat elektr zaryadiga maydon tarafidan ta’sir etuvchi kuch tushuniladi. m kattaligi ushbu muhitdagi magnit maydon induksiyasining vakuumdagi maydon induksiyasidan qanchalik farqlanishini ko’rsatadi.
E va N kattaliklari nafaqat son qiymatlari bilan, balki yo’nalishlari bilan ham xarakterlanuvchi vektor kattaliklar hisoblanadi. E va N vektorlar bir biriga va to’lqin tarqalishi yo’nalishiga perpendikulyar. E vektori fazosida orientirlash radioto’lqinning qutblanishini belgilaydi. Chiziqli, aylanma va elliptik qutblanishlar farqlanadi.
Agar elektr maydoni vektori E tarqalish chizig’i bo’ylab har bir nuqtada, qutblanish tekisligi deb ataluvchi bitta tekislikda yotsa radioto’lqin chiziqli qutblangan deb ataladi. Qutblanish tekisligining joylashishiga bog’liq holda vertikal va gorizontal qutblanish farqlanadi.
Aylanma qutblanishda elektr maydoni vektorning oxiri vaqt o’tishi bilan aylanaga aylanadi, elektr qutblanishda esa ellipsni tavsiflaydi.
1.1-rasmda OX yo’nalishida tarqaluvchi va vertikal chiziqli kutblanishga ega elektromagnit to’lqinning elektrik va magnit maydonlari quchlanishlari fazasidagi o’zgarish grafiklari tasvirlangan.

1.1–rasm. Elektromagnit to’lqin strukturasi

Radiosignallar – uzatiluvchi xabarlarni eltuvchi elektromagnit to’lqinlar yoki yuqori chastotali elektr tebranishlar. Radiosignalni hosil qilish uchun yuqori chastotali tebranishlar parametrlari berilgan qonuniyat bo’yicha o’zgaruvchi kuchlanishdan iborat boshqarish signallari yordamida o’zgartiriladi (modulyatsiyalanadi).

Modulyatsiyalanuvchi sifatida, odatda, yuqori chastotali garmonik tebranishlar ishlatiladi:


, (1.1)

bu yerda - yuqori tutib turuvchi chastota;

- yuqori chastotali tebranishlar amplitudasi.

Eng sodda va ko’pincha ishlatiluvchi boshqarish signallariga garmonik tebranishlar tegishli:

, (1.2.)

bu yerda Ω - w0 dan kichik past chastota; Ψ – boshlang’ich faza; – amplituda, hamda to’g’ri burchakli impuls signallari. Ushbu signallarda impulslar davomligi deb ataluvchi vaqt intervali mobaynida kuchlanish qiymati , va impulslar orasidagi vaqt intervali mobaynida nulga teng (1.2 – rasm). kattalik impulslarning takrorlanish davri deb ataladi; - ularning takrorlanish chastotasi; impulslarning takrorlanish davrining τi davomligiga nisbati impuls jarayonining chuqurligi (skvajnost) deb ataladi: Q = Ti/τi.

1.2 – rasm. To’g’riburchakli impulslar ketma-ketligi

Boshqarish signali yordamida yuqori chastotali tebranishning qaysi parametri o’zgartirilishiga (modulyatsiyalanishiga) bog’liq holda amplitudali, chastotali va fazali modulyatsiyalash farqlanadi (APM, ChM, FM).

Impulslar ketma-ketligini, masalan, ikkili kodni (1.3-rasm, "a") uzatishda ham APM, ChM, FM ishlatilishi mumkin.
Amplitudali modulyatsiyalashda yuqori chastotali radioimpulslar hosil bo’lib, ularning amplitudasi modulyatsiyalovchi impulslar davomligi τi mobaynida o’zgarmaydi, va qolgan barcha vaqtda nulga teng (1.3 – rasm "b").
Chastotali modulyatsiyalashda o’zgarmas amplitudali va chastotasi ikkita joiz qiymatlarni oluvchi yuqori chastotali signal hosil bo’ladi (1.3 ‑ rasm, "c").
Fazali modulyatsiyalashda amplituda va chastotasi o’zgarmas va fazasi modulyatsiyalovchi signal qonuniyati bo’yicha 180° ga o’zgaruvchi yuqori chastotali signal hosil bo’ladi (1.3 – rasm "d").
Signal peredatchikdan priyomnikgacha bo’lgan yo’lda har doim ham to’g’ri chiziq bo’yicha tarqalmaydi. Tarqalish yo’lida, odatda turli to’siqlar uchraydi. Bu to’siqlar signalning qaytarilishiga va trayektoriyasining o’zgarishiga olib keladi.
Natijada shunday vaziyat yuzaga kelishi mumkinki, priyomnikga bitta emas, balki birdaniga bir necha, vaqt bo’yicha siljigan turli amplitudali dastlabki signal nusxalari kelishi mumkin. Buning ustiga dastlabki signalning energiyasi nusxalar orasida notekis taqsimlanadi. Bu signalning ko’p nurli tarqalishi deb ataluvchi hodisa hisoblanadi. Mobil aloqa tizimidagi radioto’lqinlar tarqalishining ikki nurli modeli deb ataluvchi radiosignallar tarqalishining oddiy modelini ko’raylik (1.4-rasm).



1.3 – rasm. APM, ChM va FM da manipulyasiyalangan tebranishlarning
qiyosiy ko’rinishi

Aytaylik, uzatuvchi va qabul qiluvchi antennalar yer sathidan, mos holda va balandlikda joylashgan. Ikkala antenna orasidagi Yer bo’ylab masofa _{ga teng va ikkala antenna balandliklaridan anchagina katta. Faraz qilaylik, signal priyomnikga ikkita yo’l bilan keladi: to’g’ri (to’g’ri ko’rinish chizig’i} bo’ycha) va Yerdan bitta qaytarish bilan (siniq chiziq ). Yer yuzasidan qaytarish yo’qotishsiz sodir bo’ladi deb qabul qilamiz, ya’ni tushuvchi to’lqin energiyasi qaytarilgan to’lqin energiyasiga teng. Bunday yondashishda priyomnik kirish yo’lidagi quvvat quyidagi ifoda bilan aniqlanishini isbotlash mumkin.

, (1.3)

bu yerda:

- uzatuvchi antennaning kuchaytirish koeffitsienti;
- antennaning nurlanish quvvati;
- qabul qiluvchi antenna qabul qiladigan va antenna diametriga (S_d ga) bog’liq uzatuvchi antennaning nurlanish quvvatining qismi.

1.4 – rasm. Radioto’lqinlar tarqalishining ikki nurli modeli misoli

Quyida keltirilgan to’lqinlarning chastota diapazonida to’lqin uzunligi λ bir xil fazalarda tebranuvchi ikkita bir biriga eng yaqin nuqtalar orasidagi masofa (1.5‑rasm).

Radioto'lqin uzunligini quyidagicha hisoblash mumkin: 300 ni (sekundagi megametrlardagi yorug’lik tezligini) megagersdagi chastotaga bo’lamiz, metrlardagi to’lqin uzunligini olamiz, masalan 600 MGs uchun to’lqin uzunligi 0,5 metrga teng.