大信號掩蓋技術在信息安全中的應用分析

劉文賀 張力 康奔

【摘 要】在二十世紀七十年代，衛星通信出現在人類世界，經過將近半個世紀的發展，衛星通信逐漸在商用和軍用通信領域內得到普及與應用，與此同時，保證衛星通信的信息安全也變得越來越重要。因此，本文主要以當下的衛星通信信息安全的現狀為出發點，對大信號掩蓋技術在信息安全中的應用進行詳細的分析。

【關鍵詞】衛星通信；大信號掩蓋技術；信息安全

當下，國內外的環境比較嚴峻，許多敵對勢力經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業，信息安全產業的主要作用在于為政府信息化基礎設施和信息系統安全保障提供相關的產品以及服務。因此，必須擴大大信號掩蓋技術在信息安全中的應用范圍，進而增強信息的安全性。

一、PCMA（成對載波多址）簡述

一般來說，衛星通信系統都是通過對多址接入技術的應用來傳輸多路信號。FDMA（頻分多址）技術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，其作用在于在時間上將不同的信號進行區分，實現各路的信號在不同時隙的通道內進行傳輸。CDMA（碼分多址）的接入方法采用的是CDMA擴頻碼區分信號，可以實現利用相同載波在同一時間內進行傳輸。混合系統，例如多頻時分址系統主要結合了多個類型的多址接入方式，接收機可以依據終端傳輸信號在頻率以及時隙上的不同對各種信號進行準確的識別。PCMA技術主要是充分應用的衛星通信自身的特征，使互相通信的終端實現頻率重用，促進容量的加倍。

PCMA技術主要指的是雙向衛星通信中的頻率復用技術，它可以保證兩個不同的地球站在進行通信時，可以在同一時間內運用頻率相同、時隙相似或者相同的CDMA碼。PCMA的構成主要是兩個終端進行雙向通信，各個終端的發射信號在通過衛星的轉發之后，都可以被自身所接收到。衛星轉發器的作用在于可以轉變信號的鏈路，但并不能對接收到的上行信號進行調制并實現轉發，而是將上行鏈路信號進行擴大或者是更改頻率，最后再將信號傳送到地面終端。

在衛星通信系統中應用PCM技術十分的必要。它可以使衛星通信系統在相同的頻段內為數量較多的客戶提供相應的服務，并在一定程度上降低帶寬，進而實現經濟成本的降低。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，進而提升自身的服務質量以及服務效率。總的來說，PCMA技術可以與很多技術實現結合應用，例如FDMA技術、CDMA技術以SDMA技術等等，其主要的優勢在于在保證較低的誤碼率的基礎之上，只需要將接收位能量和噪音功率譜密度比降低，就可以促進衛星系統的容量實現加倍[2]。

二、大信號掩蓋技術的工作原理

對于PCMA的工作原理的探討，可以將地面站設置為A站與B站，它們的發送信號依次設置為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。因為每一個地面站都明確了自身的發射信號，所以在對下行信號接收完畢之后，可以在S3中將自身的發射信號進行清除，再進行后續的處理，進而可以獲取其他地面站所發射的信號。

在PCM方式下，在時域以及頻域上通信雙方的發射信號可以實現完全的重疊，與FDMA技術進行比較，PVMA技術的頻帶利用率可以增長一倍左右，換句話說技術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。可以將通信系統中的主站設置為A，其他的小站依次設置為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，并且通信系統內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。

因為大信號與小信號的發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行直接的解調就可以獲取主站所發射的信息，并且在沒有抵消本地所發射的信號的情況下，也可以對主站大載波X進行精確的解調，其中小信號所產生的影響可以忽略不計。但對于主站而言，要想獲取各個小站所發射的信息，就必須將本地的發送信號進行抵消。對這種不是對稱的PCMA技術進行應用時，大信號的發射功率與小信號的發射功率存在很大的不同，在大信號的掩蓋之下，小信號可以實現傳送，并且不易被偵收站所截取。及時小信號被偵收站檢測到，因為偵收站對于發射信號的先驗知識并沒有相應的了解，因此很那實現對小信號的解調，這就使小信號傳輸的安全性得到保證。如果在對大信號掩蓋技術進行應用的同時，再用想用的加密技術進行通信，那么小信號傳輸的安全性將會得到更大的提高。

三、大信號掩蓋技術的應用以及前景

當下，寬帶多媒體衛星通信系統應用的大多是MF-TDMA的接入技術。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，進而實現資源的共享與利用。但是，應用MF-TDMB技術時會降低頻譜的利用率，進而導致相關信息的泄露。通過對大信號掩蓋技術的應用，通信雙方可以應用相同的頻率以及時隙通信，進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的安全性。例如當下有公司運營的ArcLight系統就對這種技術原理進行了全面的應用，進而提升了數據傳輸的效率以及對帶寬的利用程度，減少了對經濟成本的耗費。

ArcLight系統通過對PCMA技術的應用，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用的物理帶寬相同。在網絡中，信號的傳輸方式不是互相對稱的，主站在對各個小站發射的信號時，所用功率較大，而各個小站向主站發射信號時，功率相對較小。在通信系統中，各個終端所接收到的信號都是主站所發射的信號以及各個小站所發射的信號之間的疊加，在主站大信號的掩蓋下實現對小信號的傳輸，主站終端通過對PCMA技術的利用，實現對自身發射信號的抵消，進而可以解調小站所發射的信息，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射的信號。除此之外，因為CDMA技術的突發信號對時隙的沒有相關的要求，因此，在對這種非對稱的PCMA技術進行應用時，用戶接入網絡的方式會變得比較簡易和快捷，進而為用戶帶來了很多的方便。

目前，大信號的掩蓋技術還處于一個比較初級的階段，因為大信號掩蓋技術具有擴大系統吞吐量、減少帶寬、傳輸效率高等優勢，因此其在未來具有廣闊的發展前景。它可以增強通信系統中信息傳輸的安全性，在發射信號時，可以實現將相對重要的信息掩蓋在大信號之間進行傳遞，因此信號被截取的概率相對較小，及時相關的認證系統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、結語

總而言之，當下的社會是一個信息化的社會，信息安全產業在近幾年來得到了飛速的發展，逐漸成為了我國的核心型產業，信息安全產業要想促進自身的繼續發展，就必須加大對前沿技術的研發以及應用的水平，增強自身的創新能力，進而保證信息傳輸的安全性。因此，普及與應用大信號掩蓋技術是十分必要的。

【參考文獻】

[1]王世偉.論大數據時代信息安全的新特點與新要求[J].圖書情報工作，2016，60（06）：5-14.

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