Кодовое разделение сигналов в прямохаотической схеме передачи информации

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Важным направлением в научной деятельности Ю. В. Гуляева являются исследования и разработки в области нелинейной динамики и динамического хаоса. Что касается нелинейной динамики в целом, то в той иной степени к ней относятся все основные направления научной деятельности Юрия Васильевича, начиная с классических работ в области акустоэлектроники, здесь, безусловно, нужно упомянуть исследования в области собственных физических полей биологических объектов, работы в области медицинской электроники, а также собственно исследования и разработки в области динамического хаоса и его приложений. Об одной такой разработке, положившей, по существу, начало разработке прямохаотических приемопередатчиков, в постановке и проведении которой Юрий Васильевич сыграл важную роль рассказывается во введении к той статье. Эта работа в значительной степени явилась прологом к развитию работ по передаче информации с помощью динамического хаоса, проводимых в ИРЭ РАН, начиная с 90-х годов. В основной части статьи предлагается и исследуется новый вариант прямохаотической схемы передачи информации, в которой в качестве несущего информацию сигнала используются кодовые последовательности хаотических радиоимпульсов. Цели. Разработка нового метода введения информации в хаотических сигнал, обеспечивающий расширение возможностей по разделению каналов и множественному доступу. Методы. Компьютерное моделирование процесса передачи и теоретические оценки помехоустойчивости схемы в канале с белым шумом. Результаты. Предложен и исследован метод модуляции/демодуляции кодовых последовательностей хаотических радиоимпульсов, обеспечивающий увеличение базы передаваемого двоичного символа и разделение каналов на основе корреляционной обработки, прошедшего сигнала через детектор огибающей. Показано, что предложенная схема модуляции/демодуляции эффективна также для организации множественного доступа в сети не синхронизованных друг с другом приемопередатчиков. Заключение. Предложенная схема ввода информации в прямохаотический сигнал передатчика и его извлечения на стороне приемника, судя по теоретическим расчетам и результатам компьютерного моделирования, существенно повышает возможности прямохаотических средств связи и расширяет области их применения.

Об авторах

Александр Сергеевич Дмитриев

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук

ORCID iD: 0000-0003-2079-3020
SPIN-код: 8365-8290
Scopus Author ID: 7202389661
ResearcherId: J-7732-2014
125009, Россия, Москва, ул. Моховая, 11, корп.7

Антон Игоревич Рыжов

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук

ORCID iD: 0000-0001-6725-7984
SPIN-код: 7567-4167
125009, Россия, Москва, ул. Моховая, 11, корп.7

Вадим Викторович Ицков

Московский физико-технический институт (МФТИ)

ORCID iD: 0000-0001-9154-6401
Институтский пер., 9, Долгопрудный, Московская обл. Телефон:8 (495) 408-45-54

Вадим Анатольевич Лазарев

ООО Яндекс

Россия, город Москва, ул. Льва Толстого, д.16

Список литературы

  1. Дмитриев А. С., Залогин Н. Н., Иванов В. П. Страницы нашей истории // Защита информации. ИНСАЙД. 2014. № 4(58). С. 85–89.
  2. Залогин Н. Н. Динамический хаос в ИРЭ: возникновение и развитие // РЭНСИТ. 2018. Т. 10, № 2. С. 217–234. doi: 10.17725/rensit.2018.10.217.
  3. Залогин Н. Н. Широкополосные хаотические сигналы в радиотехнических и информационных системах. М: Радиотехника, 2006. 205 с.
  4. Гуляев Ю. В., Кислов В. Я., Кислов В. В. Новый класс сигналов для передачи информации — широкополосные хаотические сигналы // ДАН. 1998. Т. 359. № 6. С. 750–754.
  5. Гуляев Ю. В., Беляев Р. В., Воронцов Г. М., Залогин Н. Н., Калинин В. И., Кальянов Э. В., Кислов В. В., Кислов В. Я., Колесов В. В., Мясин Е. А., Чигин Е. П. Информационные технологии на основе динамического хаоса для передачи, обработки, хранения и защиты информации // РЭ. 2003. Т. 48. № 10. С. 1157–1185.
  6. Котельников В. А. Сигналы с максимальной и минимальной вероятностями обнаружения // РЭ. 1959. T. 4, № 3. С. 354–358.
  7. Харкевич А. А. Передача сигналов модулированных шумом // Электросвязь. 1957. № 11. С. 42–46.
  8. Петрович Н. Т., Размахнин М. К. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Советское радио, 1969. 232 c.
  9. Варакин Л. Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Радио и связь, 1985. 384 c.
  10. Дмитриев А. С., Кяргинский Б. Е., Максимов Н. А., Панас А. И., Старков С. О. Перспективы создания прямохаотических систем связи в радио и СВЧ диапазонах // Радиотехника. 2000. № 3. С. 9–20.
  11. Дмитриев А. С., Панас А. И., Старков С. О., Андреев Ю. В., Кузьмин Л. В., Кяргинский Б. Е., Максимов Н. А. Способ передачи информации с помощью хаотических сигналов // Патент РФ № 2185032 C2 Российская Федерация, МПК H04K1/00, H04L9/00, H04B1/02: заявл. 06.10.2000: опубл. 10.07.2002. Заявитель: Дмитриев А.С. 16 c.
  12. Дмитриев А. С., Кяргинский Б. Е., Панас А. И., Старков С. О. Прямохаотические схемы передачи информации в сверхвысокочастотном диапазоне // РЭ. 2001. Т. 46, № 2. С. 224–233.
  13. Dmitriev A. S., Kyarginsky B. Ye., Panas A. I., Starkov S. O. Experiments on direct chaotic communications in microwave band // Int. J. Bifurc. Chaos. 2003. Vol. 13, no. 6. P. 1495– 1507. doi: 10.1142/S0218127403007345.
  14. Kocarev L., Halle K. S., Eckert K., Chua L., Parlitz U. Experimental demonstration of secure communications via chaotic synchronization // Int. J. Bifurc. Chaos. 1992. Vol. 2, no. 3. P. 709–713. doi: 10.1142/S0218127492000823.
  15. Parlitz U., Chua L., Kocarev L., Halle K., Shang A. Transmission of digital signals by chaotic synchronization // Int. J. Bifurc. Chaos. 1992. Vol. 2, no. 4. P. 973–977. doi: 10.1142/S0218127 492000562.
  16. Cuomo K., Oppenheim A. Circuit implementation of synchronized chaos with applications to communications // Phys. Rev. Lett. 1993. Vol. 71, no. 1. P. 65–68. doi: 10.1103/PhysRevLett.71.65.
  17. Бельский Ю. Л., Дмитриев А. С. Передача информации с использованием детерминированного хаоса // Радиотехника и электроника. 1993. Т. 38, № 7. С. 1310–1315.
  18. Волковский А. Р., Рульков Н. В. Синхронный хаотический отклик нелинейной системы передачи информации с хаотической несущей // Письма в ЖТФ. 1993. Т. 19, № 3. С. 71–75.
  19. Dedieu H., Kennedy P., Hasler M. Chaos shift keying: modulation and demodulation of a chaotic carrier using self-synchronizing Chua’s circuits // IEEE Trans. Circuits and Systems. 1993. Vol. 40, no. 10. P. 534–642. doi: 10.1109/82.246164.
  20. Halle K. S., Wu C. W., Itoh M., Chua L. O. Spread spectrum communications through modulation of chaos // Int. J. Bifurc. Chaos. 1993. Vol. 3, no. 2. P. 469–477. doi: 10.1142/S0218127493000374.
  21. Дмитриев А. С., Панас А. И., Старков С. О. Эксперименты по передаче музыкальных и речевых сигналов с использованием динамического хаоса // Препринт ИРЭ РАН. 1994. № 12(800).
  22. Dmitriev A. S., Panas A. I., Starkov S. O. Experiments on speech and music signals transmission using chaos // Int. J. Bifurc. Chaos. 1995. Vol. 5, no. 3. P. 371–376. doi: 10.1142/S0218127 495000910.
  23. Дмитриев А. С., Панас А. И. Динамический хаос. Новые носители информации для систем связи. М.: Физматлит, 2002. 251 с.
  24. Lau F. C. M., Tse C. K. Chaos-Based Digital Communication Systems. Berlin: Springer, 2003. 228 p. doi: 10.1007/978-3-662-05183-2.
  25. Kaddoum G. Wireless chaos based communication systems: a comprehensive survey // IEEE Access. 2016. Vol. 4. P. 2621–2648. doi: 10.1109/ACCESS.2016.2572730.
  26. Barker R. H. Group synchronizing of binary digital system // In: Communication Theory. London: Butterworth, 1953. P. 273–287.
  27. Марпл-мл. С. Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения. М.: МИР, 1990. 584 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».