37.Элементы цифровой обработки сигналов. Цифровые фильтры.

ЦФ–предназначены для выделения (фильтрации) колебаний лежащих в определённых диапазонах частот.

Схема ЦФ

По сравнению с аналоговыми ЦФ имеют ряд преимуществ:

1. Стабильность частотных и временных характеристик, малая их зависимость от внешних условий, от элементной базы, от перестройки параметров.

2. Кроме того при правильной сборке ЦФ не требуют дополнительной настройки.

Для анализа ЦФ применяют:

1. дискретное преобразование Фурье (ДПФ)

2. быстрое преобразование Фурье (БПФ)

3. Z преобразование

Все ЦФ принято делить на:

1. Рекурсивный фильтр (рцф)

Это фильтр в котором для вычисления значения выходной числовой последовательности используют предыдущее её значение, а так же текущее и предыдущее значения выходной числовой последовательности.

2. Нерекурсивный фильтр (нцф)

Это фильтр в котором для вычисления значения исходной числовой последовательности используются только значения выходной числовой последовательности поэтому DC в нём отсутствует, а алгоритм работы выглядит:

(частный случай), где M– порядок ЦФ, a_m=0, M₂=M.

Одно из основных преимуществ состоит в том, что он имеет линейную ФЧХ и проще в реализации. Но рекурсивные обладают большей точностью.

В реальных ЦФ возникают когерентности к которым относятся искажения характеристик, ошибка в отсчётах выходного сигнала.

Искажение вызвано тем, что появляются ошибки при представлении их двоичными числами с конечным числом рядов.

Ошибки приводят к изменению положения полюсов и нулей передаточной функции H(Z) и к нарушению работы ЦФ.

Реализация отсчётов выходного сигнала двоичным кодом с конечным числом разрядов (округление) приводит к появлению ошибки в отсчётах выходного сигнала поэтому образуется выходной шум. Поэтому число разрядов следует выбирать из условия обеспечения требуемого отношения сигнал/шум.

Нужно отметить, что погрешность ЦФ не зависит от условий его работы, кроме того она является контролируемой, т. к. её можно уменьшать контролируя число разрядов. Это преимущества приводят к широкому использованию ЦФ в современной радиотехнике.

38.Квантовая криптография.

Задача безопасной пересылки ключей может быть решена с помощью квантовой рассылки.

Надежность метода опирается на нерушимость законов квантовой механики. Злоумышленник не может отвести часть сигнала ℮ передающей линии, т.к. нельзя поделить элементарный квант на части. Любая попытка вмешаться в процесс передачи вызывает непомерно высокий уровень ошибок (это вмешательство «приемник» сразу чувствует).

Степень надежности оказывается выше по сравнению с алгоритмом RSA, ключ генерируется по открытому оптическому каналу, скорость передачи при этом невысока, но для передачи ключа она и не требуется.

Первый протокол квантовой криптологии был предложен в 1984г Беннети и Брассарда, 1991г преобразован Экертол.

В основе лежит наблюдение квантовых состояний фотонов, отправитель задает эти состояния, а получатель их регистрирует, при этом существует квантовый принцип неопределенности, когда две величины не могут быть измерены одновременно с требуемой точностью.

Поляризация фотонов может быть ортоганально, дигональной и циркулярной. Измерение одного вида поляризации рандомизирует другую составляющую.

Если отправитель и получатель не договорились перед собой какой вид поляризации взять за основу, получатель может разрушить посланный отправителем сигнал, не получив никакой полезной информации. После регистрации состояний получатель и отправитель обсуждают результаты наблюдений. Обсуждения начинают с ошибок, внесенных шумами или злоумышленниками, но они ни в малейшей мере не раскрывают содержимого переданного сообщения. Может обсуждаться четность сообщения, но только не отдельные биты.

В конечном итоге, с большей достоверностью можно быть уверенными, что переданное и принятое кодовые последовательности тождественными.

Итого:

1. А и В договаривается о расстановке битов сообщений в отдельные строки.

2.Строки делятся на блоки размера К, К => так чтобы Рош ->0

3.Для каждого блока А и В вычисляют поляризацию ( и оповещают друг друга о полученных результатах (последний бит каждого блока К удаляется).

4.Для каждого блока, где четность оказалась разной получатель и отправитель производят итерационный поиск и исправление неверных битов.

5.Чтобы исключить кратные ошибки, операции с 1-ого по 4-ый шаг повторяются для большего значения К.

6.Чтобы определить остались или нет необнаруженные ошибки, получатель и отправитель выполняют псевдослучайные проверки.

7.Если отличий нет, то после м-итераций отправитель и получатель получают одинаковые строки с размером 2^-м

Общей проблемой является недостаточно высокая чувствительность фотоприемника, регистрирующего фотоны у получателя.