بخشی از مقاله
چکیده - در این مقاله ابتدا به بررسی امکان جمر کردن لینک پرش فرکانسی با استفاده از جمر هوشمند میپردازیم و سپس به بررسی امکان شنود از طریق روش تخمین فاز پرش خواهیم پرداخت. روش تخمین فاز پرش میتواند بدون داشتن الگوی پرش فرکانسی، اطلاعات لینک پرش فرکانسی آرام را استخراج - شنود - کند. سپس یک روش ابداعی با عنوان روش حذف فاز پرش ارائه میشود که بدون داشتن الگوی پرش میتواند اطلاعات لینک پرش فرکانسی سریع را نیز شنود کند. در انتها روش حذف فاز پرش برای مثال بلوتوث و یک لینک پرش فرکانسی سریع شبیه سازی شده و عملکرد آن با حالت تئوری مقایسه میشود.
-1 مقدمه
یکی از مهمترین تکنیکهای معتبر انتقال اطلاعات در مخابرات، تکنیک طیف گسترده پرش فرکانسی است. سیستمهایی که از این تکنیک استفاده میکنند در مقابله با تداخل و اغتشاش مقاوم بوده و به سادگی قابل شنود نیستند. یکی دیگر از مزایای سیستمهای طیف گسترده پرش فرکانسی عدم نیاز آن به اخذ مجوز فرکانسی است که آن را از سایر سیستمهای مخابراتی متمایز میسازد.
بلوک دیاگرام فرستنده پرش فرکانسی در شکل 1 آمده است. فرستنده پرش فرکانسی با یک الگوی پرش و نرخ پرش معین پرش میکند .[1]
با فرض fd=2f و برای ایجاد تعامد در آشکار سازی غیر همدوس، fd باید ضریب صحیحی از نرخ سمبل - fd=mRs - باشد. ضریب m را اندیس مدولاسیون مینامند. اگر نرخ پرش Rh بزرگتر از نرخ سمبل Rs باشد، پرش فرکانسی سریع و اگر کمتر یا مساوی باشد، پرش فرکانسی آرام خواهد بود .[1],[2] نحوه تنظیم این مقاله بدین صورت است که در بخش 2 در مورد جمر کردن لینک پرش فرکانسی و ناحیه حساس جمر دنبالهرو صحبت میشود. در بخش 3 شنود لینک پرش فرکانسی آرام مورد بررسی قرار میگیرد و روشی برای شنود لینک پرش فرکانسی سریع ارائه میگردد. نتایج شبیه سازی در بخش 4 ارائه میشود و در بخش 5 به نتیجه گیری از مقاله میپردازیم.
-2 جمر کردن لینک پرش فرکانسی
در لینک پرش فرکانسی اگر دوره تناوب الگوی پرش کوتاه باشد میتوان الگوی پرش را تشخیص داده و لینک را شنود کرد یا همانند الگوی پرش فرستنده، پرش فرکانسی را انجام داد و لینک را مختل کرد. اگر دوره تناوب الگوی پرش طولانی باشد امکان تشخیص الگوی پرش وجود ندارد، اما میتوان با استفاده از جمرهای دنبالهرو لینک را مختل کرد. جمرهای دنبالهرو میتوانند در هر لحظه با دریافت سیگنال، فرکانس حامل آن را تخمین زده و سیگنال تداخلی در همان فرکانس و با توان بالا ارسال کنند تا در گیرنده اختلال ایجاد نمایند. با توجه به فاصله جمر از فرستنده و گیرنده - شکل - 2 محدودیتی برای جمر دنبالهرو بر اساس نرخ پرش وجود دارد .[3-5]
در رابطه فوق Dtr فاصله فرستنده و گیرنده، c سرعت نور و Th مدت زمان هر پرش میباشد. با افزایش نرخ پرش Rh - کوچک شدن - Th ناحیهای که جمر دنبالهرو میتواند تاثیر گذار باشد کوچکتر میشود. مرزهای این نواحی بیضوی گون در شکل 3 به ازای نرخ پرشهای نوعی 20 ، 30 ، 50 و 77 هزار پرش در ثانیه برای فاصله فرستنده و گیرنده 20 کیلومتر نشان داده شدهاند. در طراحی لینک پرش فرکانسی با توجه به محل ممکن برای استقرار سامانههای تداخلی دشمن و با استفاده از رابطه - 3 - نرخ پرش لینک انتخاب میگردد.
-3 شنود لینک پرش فرکانسی
برای شنود یک لینک پرش فرکانسی اگر الگوی پرش را داشته باشیم میتوان پس از همزمان سازی لینک را شنود کرد اما اگر الگوی پرش را نداشته باشیم میتوان با روش تخمین فاز پرش، لینک پرش فرکانسی آرام را شنود کرد. در بخش 1-3 ابتدا روش تخمین فاز پرش را بررسی نموده و نشان میدهیم که به علت پایین آمدن دقت تخمین فاز و بالا رفتن واریانس تخمینگر در پرش فرکانسی سریع امکان استفاده از این روش وجود ندارد. سپس در بخش 2-3 شیوهای را مطرح میکنیم که امکان شنود را برای پرش فرکانسی سریع میسر میکند.
-2-3 حذف فاز پرش
همواره درباره یک لینک پرش فرکانسی اطلاعات کلی از جمله نرخ پرش، فاصله کانالهای پرش، نرخ سمبل، در دسترس است برای مثال ما میدانیم در لینک پرش فرکانسی بلوتوث نرخ پرش 1600 پرش در ثانیه، فاصله کانالهای پرش از یکدیگر 1MHz و نرخ سمبل آن 1Msymbol/s میباشد. اگر هم این اطلاعات را نداشته باشیم میتوان با مشاهده طیف سیگنال، نرخ پرش و فاصله کانالهای پرش را محاسبه کرد .[7],[8]
در این روش با دانستن نرخ پرش و فاصله کانالهای پرش ابتدا فاز پرش را حذف نموده و سپس لینک را شنود میکنیم. در ابتدا همانند روش تخمین فاز پرش، b - t, t - را محاسبه میکنیم اما با این تفاوت که در این روش تعیین مقدار W بسیار مهم بوده و بستگی به نرخ پرش و نرخ سمبل دارد. مثال بلوتوث را در نظر میگیریم. در مثال بلوتوث تعداد 79 کانال پرش وجود دارد که فاصله کانالها از یکدیگر 1MHz ، نوع مدولاسیون Gaussian-Filtered 2FSK - GFSK - ، کدینگ کانال از نوع همینگ - 15,10 - ، نرخ سمبل 1Msymbol/sec و اندیس مدولاسیون 0.32 میباشد. پهنای باند فیلتر گوسی در باند پایه 0.5MHz میباشد. از GFSK به دلیل کاهش اندازه لوپهای فرعی استفاده میشود .[9],[10]
