Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2017, № 12 · MATHEMATICAL MODELS IN RADIO ELECTRONICS PROBLEMS

Ортохаотическая передача данных

V.S. Vykhovanets1

1 Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, Russia
Full text (PDF) UDC 621.391.01 EDN YNSPGT

Abstract

This paper new and existing approaches are developed to data transfer for chaos-based communication systems. Chaotic communication has many advantages over traditional communication for its broadband, noise like characteristics. In the traditional communication based on Chaos Shift Keying, synchronization needs to be established between the transmitter and receiver of the system. Due to the extreme sensitivity of initial value of chaotic signal, it is very difficult to achieve synchronization. So this method is difficult to be applied practically. To solve this problem, an Orthochaotic Data Transfer system was proposed, in which chaos synchronization is not necessary. The chaotic signal is divided into pulses of a given duration. When transmitting the current pulse following the previous one is exposed orthogonalization or collinearization depending on transmitted data. On the receiver side the scalar product of the current received pulse and the previous received pulse is calculated and the decision is performed about transfer of one of the three numbers. Synchronization of the receiver and the transmitter are done on the basis of changes in sign of the mutual energy of the neighboring chaotic impulses. The new system was deeply studied and was compared with the Binary Phase Shift Keying modulation. The efficient of the proposed approach is illustrated with plots of dependences of bit-error rate on signal to noise ratio. It can be clearly seen that the Orthochaotic Data Transfer is realizable in digital secure communication.

  • broadband pseudo noise signal
  • chaotic signal
  • chaos synchronization
  • orthogonalization and collinearization of chaotic pulses
  • correlation receiving
Аннотация (на русском)

Ортохаотическая передача данных

В статье рассматриваются методы передачи данных с помощью хаотических сигналов и обсуждаются проблемы хаотической синхронизации. Предложен метод передачи данных, основанный на использовании ортогональных хаотических сигналов. Хаотический сигнал разделяется на импульсы заданной длительности. При передаче текущего хаотического импульса следующий хаотический импульс подвергается ортогонализации или коллинеаризации в зависимости от передаваемых данных. На стороне приемника вычисляется взаимная энергия текущего и предыдущего хаотического импульса, на основании чего принимается решение о передаче одной из трех цифр. Синхронизация битовых интервалов приемника и передатчика осуществляется на основе изменения знака взаимной энергии соседних хаотических импульсов. Приведены функциональные схемы ортохаотического приемника и передатчика. Представлены результаты вычислительного эксперимента по оценке помехоустойчивости описанного метода передачи данных и выполнено сравнение помехоустойчивости метода с помехоустойчивостью амплитудной и фазовой манипуляции при оптимальном приеме сигналов. Показана возможность использования предложенного метода для скрытой передачи данных.

For citation

Vykhovanets V.S. Ортохаотическая передача данных // Journal of Radio Electronics. – 2017. – No. 12.

References

  1. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Радио и связь, 1985. - 384 c.
  2. Кислов В.Я., Колесов В.В., Беляев Р.В. Применение хаотических сигналов в информационных технологиях // Радиоэлектроника. - 2009. - Т. 1, № 1-2. - С. 23-31.
  3. Шустер Г. Детерминированный хаос. - М.: Мир, 1988. - 240 с.
  4. Дмитриев А.С., Панас А.И. Динамический хаос: Новые носители информации для систем связи. - М.: Физматлит, 2002. - 252 с.
  5. Дмитриев А.С., Касьян Г.А., Кузьмин Л.В. Согласованная фильтрация хаотических сигналов // Изв. ВУЗов. Прикладная нелинейная динамика. - 2003. - № 3. - С. 157-164.
  6. Yang T.C., Wren T.J. Orthogonal chaotic vector shift keying in digital communications // IET Communications. - 2010. - Vol. 4(6). - P. 739-753.
  7. Venkatesh S., Poonam S. Multi User Chaos Based DS-CDMA System Using Orthogonal Chaotic Vector // International Conference On Electronics Systems (ICES'2011). - P. 339-342.
  8. Петрович Н.Т., Размахнин М.К. Системы связи с шумоподобными сигналами. -М.: Советское радио, 1969. - 232 с.
  9. Sushchik M., Tsimring L.S., Volkovskii A.R. Performance Analysis of Correlation-Based Communication Schemes Utilizing Chaos // IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Fundamental Theory and Applications. - 2000. - Vol. 47 (12). - P. 1684-1691.
  10. Schimming T., Hasler M. Optimal Detection of Differential Chaos Shift Keying // IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Fundamental Theory and Applications. - 2000. - Vol. 47 (12). - P. 1712-1719.
  11. Теория электрической связи: Учебник для вузов / Под ред. Д.Д. Кловского. - М.: Радио и связь, 1999. - 432 с.
  12. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. - М.: Наука, 1973. - 832 с.
  13. Короновский А.А., Москаленко О.И., Храмов А.Е. О применении хаотической синхронизации для скрытой передачи информации // Успехи физических наук. - 2009. - Т. 179. - №12. - С. 1281-1310.
  14. Генерация хаоса / Под общ. ред. А.С. Дмитриева. - М: Техносфера, 2012. - 424 с.
  15. Окунев Ю.Б. Цифровая передача информации фазомодулированными сигналами. М.: Радио и связь, 1991. - 296 с.