Реализация блока формирования сигналов на основе динамической системы Лоренца на программируемых логических интегральных схемах

Остапенков, П. С.; Соловьев, Е. Д.; Селин, Д. С.; Казаков, Е. А.

doi:10.30898/1684-1719.2022.12.10

П.С. Остапенков¹, Е.Д. Соловьев¹, Д.С. Селин¹, Е.А. Казаков¹

Аннотация

В статье описывается реализация блока формирования прямохаотических сигналов на основе динамической системы Лоренца на основе программируемых логических интегральных схем. Блок предназначен для формирования широкополосных хаотических сигналов в системах реального времени. Расчет нелинейной динамической системы Лоренца осуществляется в форматах с плавающей точкой и с фиксированной точкой половинной точности. В качестве основной задачи реализации является оптимизации алгоритма с минимальным использованием блоков цифровой обработки сигналов кристалла программируемой логической интегральной схемы. Проводится сравнительный анализ реализации блока формирования по требуемым ресурсам в форматах с плавающей точкой и с фиксированной точкой половинной точности.

хаотические сигналы
динамические системы
формат с плавающей точкой
программируемые логические интегральные схемы
цифровая обработка сигналов
широкополосные сигналы

Abstract (in English)

The implementation of the generation unit for chaotic signals based on the dynamic Lorentz system on a field programmable gate array

The implementation of the generation unit of direct-chaotic signals based on the dynamic Lorentz system for a field programmable gate array is described in this article. The unit was designed for generating wide-band chaotic signals for “real-time” systems. The calculation of the Lorentz nonlinear dynamic system is carried out in the formats with floating point and the half-precision fixed point. The main task goal is optimization and minimization of using the digital signal processing blocks of field programmable gate array crystal. A comparative analysis of the realization of the generation unit for required resources with the realization based on the floating point in the format and the half-precision fixed point format which is also described in this article.

Для цитирования

Остапенков П.С., Соловьев Е.Д., Селин Д.С., Казаков Е.А. Реализация блока формирования сигналов на основе динамической системы Лоренца на программируемых логических интегральных схемах // Журнал радиоэлектроники. – 2022. – № 12. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.12.10

Литература

Кислов В.Я., Колесов В.В., Беляев Р.В. Применение хаотических сигналов в информационных технологиях. Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии. 2009. Т.1. №.1-2. С.23-32.
Гуляев Ю.В., Беляев Р.В., и д.р. Информационные технологии на основе динамического хаоса для передачи обработки, хранения и защиты информации. Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии. 2018. Т.10. №2. С.279-312.
Залогин Н.Н., Кислов В.В. Широкополосные хаотические сигналы в радиотехнических и информационных системах. Москва, Радиотехника. 2006. 208 с.
Лемешко Н., Горелкин М., Струнин П. Исследование аттрактора Лоренца для формирования псевдослучайных битовых последовательностей и экспериментальное исследование его свойств. Компоненты и технологии. 2022. №2. С.95-107.
Капитанов А.А., Остапенков П.С. Реализация высокоскоростного блока быстрого преобразования Фурье на программируемых логических интегральных схемаx. Вестник Московского энергетического института. 2015. №2. С.92-97.
Капитанов А.А., Остапенков П.С. Особенности формирования хаотических широкополосных сигналов на безе программируемых логических интегральных схем. Вопросы науки. 2015. Т.4. С.13-17.
Форсайт Д., Малькольм М., Моулер К. Машинные методы математических вычислений. Москва, Мир. 1980.
Захаров М.Г., Исполов Ю.Г., Полянский В.А., Скубов Д.Ю., Смольников Б.А., Суханов А.А., Ходжаев К.Ш. Моделирование и оптимизация динамических систем: учебное пособие. Санкт-Петербург, Изд-во Политехн. университета. 2010. 204 с.