Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

ISSN 0869-6632 (Print)
ISSN 2542-1905 (Online)

Для цитирования:

Дмитриев А. С., Рыжов А. И., Ицков В. В., Лазарев В. А. Кодовое разделение сигналов в прямохаотической схеме передачи информации // Известия вузов. ПНД. 2025. Т. 33, вып. 5. С. 674-690. DOI: 10.18500/0869-6632-003190, EDN: GRITIG

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
Иконка PDF and_2025-5_dmitriev_et-al_674-690.pdf
(загрузок: 0)
Полный текст в формате PDF(En):
Иконка PDF and_2025_5_dmitriev_en.pdf
(загрузок: 2)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Прикладные задачи нелинейной теории колебаний и волн
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
530.182, 537.86, 621.373
DOI: 
10.18500/0869-6632-003190
EDN: 
GRITIG

Кодовое разделение сигналов в прямохаотической схеме передачи информации

Авторы: 
Дмитриев Александр Сергеевич, Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук
Рыжов Антон Игоревич, Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук
Ицков Вадим Викторович, Московский физико-технический институт (МФТИ)
Лазарев Вадим Анатольевич, ООО Яндекс
Аннотация: 

Важным направлением в научной деятельности Ю. В. Гуляева являются исследования и разработки в области нелинейной динамики и динамического хаоса. Что касается нелинейной динамики в целом, то в той иной степени к ней относятся все основные направления научной деятельности Юрия Васильевича, начиная с классических работ в области акустоэлектроники, здесь, безусловно, нужно упомянуть исследования в области собственных физических полей биологических объектов, работы в области медицинской электроники, а также собственно исследования и разработки в области динамического хаоса и его приложений. Об одной такой разработке, положившей, по существу, начало разработке прямохаотических приемопередатчиков, в постановке и проведении которой Юрий Васильевич сыграл важную роль рассказывается во введении к той статье. Эта работа в значительной степени явилась прологом к развитию работ по передаче информации с помощью динамического хаоса, проводимых в ИРЭ РАН, начиная с 90-х годов. В основной части статьи предлагается и исследуется новый вариант прямохаотической схемы передачи информации, в которой в качестве несущего информацию сигнала используются кодовые последовательности хаотических радиоимпульсов.

Цели. Разработка нового метода введения информации в хаотических сигнал, обеспечивающий расширение возможностей по разделению каналов и множественному доступу.

Методы. Компьютерное моделирование процесса передачи и теоретические оценки помехоустойчивости схемы в канале с белым шумом.

Результаты. Предложен и исследован метод модуляции/демодуляции кодовых последовательностей хаотических радиоимпульсов, обеспечивающий увеличение базы передаваемого двоичного символа и разделение каналов на основе корреляционной обработки, прошедшего сигнала через детектор огибающей. Показано, что предложенная схема модуляции/демодуляции эффективна также для организации множественного доступа в сети не синхронизованных друг с другом приемопередатчиков.

Заключение. Предложенная схема ввода информации в прямохаотический сигнал передатчика и его извлечения на стороне приемника, судя по теоретическим расчетам и результатам компьютерного моделирования, существенно повышает возможности прямохаотических средств связи и расширяет области их применения.

Ключевые слова: 
прямохаотическая передача информации
хаотические радиоимпульсы
кодовое разделение каналов
Благодарности: 
Работа выполнена в рамках Государственного задания ИРЭ РАН, тема «Эфир–3».
Список источников: 
  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.
Поступила в редакцию: 
10.04.2025
Принята к публикации: 
21.05.2025
Опубликована онлайн: 
14.07.2025
Опубликована: 
30.09.2025
  • 776 просмотров