Введение к работе
Актуальность работы
В современной радиофизике одним из актуальных научных направлений исследований является разработка систем связи с применением хаотических сигналов. Интенсивные исследования систем передачи информации с использованием динамического хаоса были начаты в 90х годах. Среди предложенных схем особое место занимают схемы с нелинейным подмешиванием и прямохаотические схемы. Если в прямохаотических системах передачи информации основной целью можно считать более эффективное достижение высоких скоростей передачи информации, то в системе с нелинейным подмешиванием хаотический сигнал используется в качестве маскирующего и цель такой системы - обеспечение конфиденциальности передаваемой информации. Среди таких систем секретной передачи информации, наиболее известна система с нелинейным подмешиванием информационного сигнала к хаотическому, обладающая свойством синхронного хаотического отклика, которая была предложена Волковским и Рульковым и получила развитие в ряде научных исследований. В частности, в системе, рассматриваемой в работе, источником хаоса является кольцевой генератор Дмитриева-Кислова. Особенностями данной системы связи, привлекающими внимание исследователей, являются, например: самосинхронизация приемника, простота программной и аппаратной реализации, возможность маскирования высокоскоростных потоков информации. Однако, в результате исследований этой схемы можно выделить две основные проблемы стоящие на пути её физической реализации. Во-первых, это необходимость точного согласования параметров элементов передатчика и приемника. Эта проблема полностью решается путем использования цифровых модулей генерации и обработки хаотических сигналов. Во-вторых, имеет место проблема электромагнитной совместимости, связанная с высокой чувствительностью к помехам естественного или искусственного происхождения, всегда присутствующим в реальной электромагнитной обстановке. В этом случае наблюдается разрушение синхронного хаотического отклика и значительное ухудшение качества принимаемого сигнала.
Таким образом, существует необходимость в рассмотрении стандартной задачи электромагнитной совместимости, включающей исследование
особенностей разрушения синхронного хаотического отклика в присутствии помех.
Цель работы
Целью данной работы являлось исследование хаотической системы связи с нелинейным подмешиванием в присутствии помех, а также разработка путей снижения их влияния.
В связи с поставленной целью в диссертационной работе необходимо было решить следующие задачи:
1. Построить модель хаотической системы связи с учетом воздействия
аддитивной помехи в канале связи.
2. Определить характеристики рассинхронизации при воздействии
монохроматической помехи.
3. Выявить изменения структуры выходного сигнала при расстройке
параметров приемника.
4. Определить значения допустимых уровней помех в канале связи.
5. Рассмотреть возможность разработки хаотической системы связи с
мультипликативным вводом информации.
6. Предложить способы улучшения качества сигнала выделяемого
приемником хаотической системы связи с нелинейным подмешиванием.
Методы исследований
В работе использованы методы теории электрических цепей и сигналов, методы цифровой обработки сигналов, методы математического моделирования.
Научная новизна работы
В диссертации получены следующие новые результаты:
1. Предложена модель хаотической системы связи с нелинейным
подмешиванием с учетом воздействия аддитивной помехи в канале связи.
2. Определена зависимость, характеризующая степень рассинхронизации
в системе связи с нелинейным подмешиванием в присутствии помех в канале
связи.
3. Предложен способ повышения качества сигнала выделяемого
приемником схемы с нелинейным подмешиванием в присутствии помех.
4. Предложены схемы передачи информации с нелинейным
подмешиванием с операцией умножения/деления, обеспечивающей
мультипликативную смесь информационного и хаотического сигналов.
5. Определены допустимые соотношения сигнала, шума и помехи на
выходе приемника системы связи с нелинейным подмешиванием при расстройке параметров приемника и в присутствии помех в канале связи.
Достоверность результатов исследования
Достоверность результатов диссертационной работы определяется корректным применением математических методов, соответствием известным фундаментальным теоретическим представлениям, соответствием полученных теоретических результатов результатам численного и схемотехнического моделирования. Не противоречит результатам, полученным другими авторами.
Личный вклад
Личный вклад определяется постановкой части задач, проведением теоретических исследований и схемотехнического моделирования, анализом полученных результатов данных исследований.
Практическая значимость результатов
1. Предложенная модель позволяет проводить теоретические
исследования воздействия помех в канале передачи информации хаотической
системы связи.
2. Определена характеристика рассинхронизации, позволяющая оценить
допустимый уровень помехи и оптимальную величину параметра нелинейности
для заданной степени рассинхронизации.
Предложен способ повышения качества сигнала выделяемого приемником системы с нелинейным подмешиванием в присутствии помех.
Предложена схема передачи информации с мультипликативным хаотическим сигналом, имеющая возможность реализовать более высокую степень конфиденциальности и передавать более мощный информационный сигнал.
5. Предложены рекомендации по выбору расположения информационного
сигнала в спектре хаотического сигнала.
Апробация работы
Основные результаты работы были представлены и докладывались на:
- VIII Международной научно-технической конференции «Физика и
технические приложения волновых процессов» (г. Санкт-Петербург, 2009 г.)
X и XIII Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь»(г. Воронеж, 2004 г., 2007 г.)
- V Международной научно-технической конференции «Физика и
технические приложения волновых процессов»(г. Самара, 2006 г.)
- 9-й Российской научно-технической конференции по электромагнитной
совместимости технических средств и электромагнитной безопасности (г. Санкт-Петербург, 2006 г.)
7-ом Международном симпозиуме по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии (г. Санкт-Петербург, 2007 г.)
Научных сессиях Воронежского государственного университета в 2004-2007.
На защиту выносятся:
1. Модель хаотической схемы связи в присутвии помехи в канале
передачи информации.
2. Характеристика рассинхронизации схемы с нелинейным
подмешиванием в присутствии помех в канале связи.
3. Результаты численного и схемотехнического моделирования
хаотической системы связи в присутствии помехи.
Способ повышения качества синала выделяемого приемником системы связи с нелинейным подмешиванием в присутствии помехи.
Модели схем связи с мультипликативным нелинейным подмешиванием информационного сигнала в хаотический.
Публикации
По теме диссертационной работы было опубликовано 11 научных работ, из них 5 работ в профильных периодических научных изданиях, рекомендуемых ВАК РФ для публикации основных результатов докторских диссертаций.
Структура работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав имеющих подразделы, заключения, списка литературы, из 104 наименований. Общий объем диссертации составляет 107 страниц, включая 41 рисунок.
