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
2022, № 9 · RADIO ENGINEERING

Statistical characteristics of differentially coherent communication system based on chaotic radio pulses over a channel with gaussian noise

C.M. Sierra-Teran1, A.I. Ryzhov2

1 Moscow Institute of Physics and Technology, Dolgoprudny
2 Kotelnikov IRE RAS, Moscow, Russia
Full text (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2022.9.1 UDC 537.86 EDN PAOUVX

Abstract

The purpose of this paper is to analyze the statistical characteristics of a differentially coherent communication scheme based on the use of chaotic pulses in the presence and absence of thermal noise for various distributions of chaotic signal instantaneous values. To achieve this goal, a numerical simulation for the performance of direct chaotic differentially coherent communication scheme is carried out in the work by a computer simulation. A numerical simulation was carried out, confirming the previously obtained analytical bit error probability estimates vs energy per bit to gaussian noise power spectral density ratio. The minimum energy per bit to gaussian noise power spectral density ratio values, which provide the given error probabilities, are obtained. It is shown that the proposed communication system works effectively at high values of processing gain(the behavior of the communication system was studied for various values of processing gain), and in the case of high values of processing gain, the results obtained do not depend on the choice of a specific discrete chaotic signal distribution.

  • chaotic radio pulses
  • differentially coherent
  • numerical simulation
  • statistical characteristics
  • bit error ratio
Аннотация (на русском)

Статистические характеристики системы относительной передачи информации на основе хаотических импульсов в канале с гауссовским шумом

Целью данной работы является анализ статистических характеристик системы относительной передачи информации на основе хаотических импульсов при наличии и отсутствии тепловых шумов для различных распределений мгновенных значений хаотического сигнала. Для достижения этой цели в работе проводится численное моделирование помехоустойчивости прямохаотической системы относительной передачи информации путем компьютерного моделирования. Показано, что увеличение коэффициента процессинга приводит к уменьшению вероятности ошибки на бит при отсутствии флуктуационных помех. Проведено численное моделирование, подтвердившее полученные предварительно аналитические оценки, касающиеся зависимости вероятностей ошибки на бит от отношения энергии на бит к спектральной плотности гауссовского шума. Получены минимальные значения отношения средней энергии хаотического радиоимпульса к спектральной плотности гауссовского шума, обеспечивающие заданные вероятности ошибок. Показано, что предложенная система связи работает эффективно при больших значениях коэффициента процессинга (исследование поведения системы связи проводилось для различных значений коэффициента процессинга), и при этом в случае высоких значений коэффициента процессинга получаемые результаты не зависят от выбора конкретного распределения, которому подчиняется дискретный хаотический сигнал.

For citation

Sierra-Teran C.M., Ryzhov A.I. Statistical characteristics of differentially coherent communication system based on chaotic radio pulses over a channel with gaussian noise // Journal of Radio Electronics. – 2022. – No. 9. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.9.1

References

  1. Kolumban, G., Kennedy, M.P., Chua L.O. The role of synchronization in digital communications using chaos. I. Fundamentals of digital communications. IEEE Trans. 1997. V.CS-44. №10. P.927. https://doi.org/10.1109/81.633882
  2. Kolumban G., Vizvari В., Schwarz W., Abel A. Differential chaos shift keying: A robust coding for chaotic communication. Proceedings 4th Int. Specialist Workshop "Nonlinear Dynamics in Electronic Systems". Seville.1996. P.87-92.
  3. Дмитриев А.С., Мохсени Т.И., Сьерра Теран К.М. Относительная передача информации на основе хаотических радиоимпульсов. Радиотехника и электроника. 2018. Т.63. №10. С.1074-1082. https://doi.org/10.1134/S0033849418100078
  4. Дмитриев А.С., Мохсени Т.И., Сьерра Теран К.М. Сверх- и гиперширокополосная относительная передача информации на основе хаотических радиоимпульсов. Прикладная нелинейная динамика. 2018. Т.26. №4. С.59-74. https://doi.org/10.18500/0869-6632-2018-26-4-59-74
  5. Dmitriev A.S., Mokhseni T.I., Sierra-Teran C.M. Di erentially Coherent Communication Scheme Based on Chaotic Radio Pulses. Nonlinear Phenom.Complex Syst. 2018. V.21. №3. P.237-246.
  6. Дмитриев А.С., Мохсени Т.И., Сьерра Теран К.М. Моделирование системы относительной передачи информации на основе хаотических радиоимпульсов в среде ADS. Прикладная нелинейная динамика. 2019. Т.27. №5. С.72-86. https://doi.org/10.18500/0869-6632-2019-27-5-72-86
  7. Патент РФ № 2185032. Дмитриев А.С., Панас А.И., Старков С.О. и др. Способ передачи информации с помощью хаотических сигналов. 27.07.2000.
  8. Дмитриев А.С., Кяргинский Б.Е., Панас А.И., Старков С.О. Прямохаотические схемы передачи информации в сверхвысокочастотном диапазоне. Радиотехника и электроника. 2001. Т. 46. № 2. С. 224.
  9. Dmitriev A.S., Kyarginsky B.Ye., Panas A.I., Starkov S.O. Experiments on ultra wideband direct chaotic information transmission in microwave band.Int. J. Bifurcation and Chaos. 2003. V.13. №6. P.1495-1507.
  10. Петрович Н.Т., Размахнин М.К. Системы связи с шумоподобными сигналами. Москва, Советское радио. 1969. 233 с.
  11. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. Москва, Радио и связь. 1985. 384 с.