Імітаційна модель системи передавання інформації з нероздільним факторіальним кодуванням даних у середовищі Simulink

Abstract

Роботу присвячено розробці та дослідженню імітаційної моделі системи передавання інформації з нероздільним факторіальним кодуванням даних у середовищі Simulink. Модель у передавачі реалізує формування перестановки, кодування її символів двійковим рівномірним кодом і передавання отриманої послідовності двійковим симетричним каналом зв’язку з незалежними бітовими помилками. Приймач реалізує зворотне перетворення двійкового повідомлення в символьне. У процесі симуляції фіксується кількість правильно прийнятих і пошкоджених помилкою інформаційних повідомлень. Крім того, виконується підрахунок випадків не виявленої приймачем помилки в отриманому повідомленні. Розроблено структуру імітаційної моделі, описано етапи створення та налаштування моделі в середовищі Simulink. Отримана імітаційна модель дозволяє проводити експерименти з дослідження завадостійкості факторіального кодування даних у каналах зв’язку різної якості.

The work is devoted to the development and research of a simulation model, which includes the information transmission system with non-separable factorial coding of data in Simulink environment. The approach is based on the use of non-separable factorial coding of data that allows the implementation of integrated information security against unauthorized access and channel errors. Nonseparable factorial coding involves the bijective transformation of an information message or its part into a permutation. The list of protocols must be developed. These protocols are aimed at solving the tasks of synchronizing transmitter and receiver, establishing communication, agreeing keys, and monitoring the information reliability for practical use of data factorial coding in information and communication systems. In order to minimize the developer's time and resources, all solutions in information exchange protocols, based on non-separable data factorial coding, should be simulated on appropriate computer models. The developed simulation model includes the transmitter that realizes the permutation formation, coding symbols with a binary uniform code, and transmission of the received sequence through a binary symmetric communication channel with independent bit errors. The receiver implements reverse conversion from a binary message into a symbolic one. In the process of simulation, the quantity of information messages correctly received and damaged by an error are recorded. In addition, cases of undetected errors on the received side are counted. The structure of the simulation model has been developed, and the functional purpose of each subsystem has been determined. The stages for model construction and configuration in Simulink environment are described in details. The built simulation model allows to investigate the influence of channel error on information messages. The results of experimental studies of information message transmission through a binary symmetric communication channel with given bit error probabilities testify to their correspondence to theoretical estimates and to the adequacy of the constructed model. The obtained simulation model will make it possible to conduct experiments to study data factorial coding in communication channels of different quality. In addition, the developed model is the basis for constructing a model of secure information exchange through a three-pass cryptographic protocol based on permutations.