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

Abstract

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.

• chaotic signals
• dynamical systems
• floating point format
• field programmable gate array
• digital signal processing
• wideband signals

Аннотация (на русском)

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

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.

For citation

References

1. 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.
2. 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.
3. Залогин Н.Н., Кислов В.В. Широкополосные хаотические сигналы в радиотехнических и информационных системах. Москва, Радиотехника. 2006. 208 с.
4. 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.
5. 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.
6. 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.
7. Форсайт Д., Малькольм М., Моулер К. Машинные методы математических вычислений. Москва, Мир. 1980.
8. 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.