Code division of signals in a direct chaotic scheme of information transmission

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

An important direction in the scientific activity of Yu. V. Gulyaev is research and development in the field of nonlinear dynamics and dynamic chaos. As for nonlinear dynamics in general, all the main areas of Yuri Vasilyevich’s scientific activity relate to it to one degree or another, starting with classical works in the field of acoustoelectronics. Here, of course, it is necessary to mention research in the field of proper physical fields of biological objects, work in the field of medical electronics, as well as research and development in the field of dynamic chaos and its applications. One such development, which essentially laid the foundation for the development of direct-chaotic transceivers, in the formulation and implementation of which Yuri Vasilyevich played an important role, is described in the introduction to that article. This work was largely a prologue to the development of work on information transmission using dynamic chaos, carried out at IRE RAS since the 90s. The main part of the article proposes and examines a new version of a direct-chaotic information transmission scheme, in which code sequences of chaotic radio pulses are used as an information-carrying signal. Objectives. Development of a new method for introducing information into a chaotic signal, providing expanded capabilities for channel separation and multiple access. Methods. Computer simulation of the transmission process and theoretical estimates of the noise immunity of the scheme in a channel with white noise. Results. A method for modulation/demodulation of code sequences of chaotic radio pulses is proposed and investigated, which provides an increase in the base of the transmitted binary symbol and channel division based on correlation processing of the signal passed through the envelope detector. It is shown that the proposed modulation/demodulation scheme is also effective for organizing multiple access in a network of transceivers that are not synchronized with each other. Conclusion. The proposed scheme for inputting information into a direct chaotic signal of the transmitter and its extraction on the receiver side, judging by theoretical calculations and the results of computer simulation, significantly increases the capabilities of direct chaotic communication facilities and expands the areas of their application. 

About the authors

Aleksandr Sergeevich Dmitriev

Kotel'nikov Institute of Radioengineering and Electronics of Russian Academy of Sciences

ORCID iD: 0000-0003-2079-3020
SPIN-code: 8365-8290
Scopus Author ID: 7202389661
ResearcherId: J-7732-2014
Mokhovaya 11-7, Moscow, 125009, Russia

Anton Igorevich Ryzhov

Kotel'nikov Institute of Radioengineering and Electronics of Russian Academy of Sciences

ORCID iD: 0000-0001-6725-7984
SPIN-code: 7567-4167
Mokhovaya 11-7, Moscow, 125009, Russia

Vadim Viktorovich Itskov

Moscow Institute of Physics and Technology

ORCID iD: 0000-0001-9154-6401
9 Institutskiy per., Dolgoprudny, Moscow Region, 141700, Russian Federation

Vadim Anatolyevich Lazarev

Yandex

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

References

  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.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

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».