Suorat kaoottiset viestintäjärjestelmät

Suorat kaoottiset viestintäjärjestelmät ovat kaoottisiin signaaleihin perustuvia digitaalisia viestintäjärjestelmiä, joissa kaoottisen kantoaallon muodostuminen ja modulaatio informaatiosignaalilla tapahtuvat suoraan viestintätaajuuskaistalla ja informaatio poimitaan ilman välitaajuusmuutosta [ 1] .

Historia

Ajatus suorasta kaoottisesta yhteydestä muotoiltiin vuonna 2000 Radiotekniikan ja elektroniikan instituutin InformChaos- laboratoriossa. V.A. Kotelnikov RAS (IRE nimetty V.A. Kotelnikov RAS:n mukaan) [2] [3] . Tämä ajatus syntyi aiemman dynaamisen kaaoksen käyttöä tiedonsiirrossa koskevan työn analyysin tuloksena.

Työtä kaaoksen käytöstä viestintäjärjestelmissä tehtiin jo viime vuosisadan 80-luvulla [4] , mutta intensiivinen tutkimus tähän suuntaan alkoi 90-luvun alussa. Herätty kiinnostus liittyi suurelta osin kaoottisen synkronoinnin [5] [6] [7] ja kaoottisen synkronisen vasteen [8] ilmiöiden löytämiseen . Ensimmäiset vakavat menestykset johtuivat siitä, että useiden mallipiirien tutkimuksen alkuvaiheessa osoitettiin mahdollisuus lähettää digitaalisia ja analogisia viestejä käyttämällä kaoottisia signaaleja [9] [10] [11] [12] [13 ] . Menetelmässä, jossa informaatiosignaali sekoitetaan epälineaarisesti kaoottiseksi, on kokeellisesti osoitettu puhe- ja musiikkisignaalien lähetys matalataajuisilla ja radiokaistoilla [14] .

Lisätutkimukset ovat kuitenkin osoittaneet, että kaoottista synkronointia (tai kaoottista synkronista vastetta) käyttävät viestintäjärjestelmät asettavat vakavia rajoituksia viestintäkanavan laadulle eivätkä ole lyhyellä aikavälillä käytännössä sovellettavissa.

Seuraava tärkeä askel oli oivallus, että ehkä kaoottisen synkronoinnin käytöstä pitäisi luopua kaaosta käyttävien viestintäjärjestelmien suorituskyvyn parantamiseksi. [15] osoitti, että dynaamisen kaaoksen avulla voidaan saada hyviä ominaisuuksia yhdistetyille järjestelmille . Vaikka nämä ominaisuudet ovat huonompia kuin perinteisillä järjestelmillä, ne eivät ole enää samassa määrin kuin järjestelmissä, joissa on kaoottinen synkronointi.

Lisäaskel kohti käytännön järjestelmien luomista oli lähestymistapa, joka liittyi viestintäjärjestelmän merkittävään yksinkertaistamiseen, koska signaalin ylös/alas -taajuusmuunnokset hylättiin ja epäkoherentin (ei-korrelaatio-, energia-) vastaanottomallin käyttö . Tämä lähestymistapa johti suoran kaoottisen tiedonsiirtojärjestelmän syntymiseen.

Suoran kaoottisen yhteyden periaatteet

Suorat kaoottiset viestintäjärjestelmät perustuvat kolmeen perusperiaatteeseen:

  1. kaaoksen lähde synnyttää kaoottisia värähtelyjä suoraan tietyllä radio- tai mikroaaltokaistalla ;
  2. informaatiosignaalin syöttö kaoottiseen tapahtuu muodostamalla vastaava kaoottisten radiopulssien virta ;
  3. informaatio erotetaan mikroaaltosignaalista ilman välitaajuuden muuntamista.

Suoraan kaoottisiin järjestelmiin voi tietyin varauksin kuulua myös järjestelmiä, joissa radio- tai mikroaaltoalueella oleva kantoaallon kaoottinen signaali saadaan jollain muuttamalla alkuperäistä (matalataajuista) kaoottista signaalia, esimerkiksi altistamalla se jänniteohjatulle oskillaattorille. (VCO).

Suorissa kaoottisissa viestintäjärjestelmissä voidaan käyttää seuraavan tyyppisiä signaaleja:

Suorat kaoottiset järjestelmät voivat olla kapeakaistaisia, laajakaistaisia ​​ja ultralaajakaistaisia. Tämä ominaisuus määräytyy käytetyn kaoottisen signaalin ominaisuuksien perusteella.

Kaoottinen radiopulssi

Esitellyn tekniikan avainkonsepti on kaoottinen radiopulssi. Se on signaalifragmentti, jonka pituus ylittää kaoottisten värähtelyjen kvasijakson pituuden. Kaoottisen radiopulssin taajuuskaista määräytyy kaaoksen lähteen synnyttämän alkuperäisen kaoottisen signaalin taajuuskaistan mukaan, eikä pulssin pituuden vaihteluvälillä laajalla alueella riipu sen kestosta. Tämä erottaa merkittävästi kaoottisen radiopulssin klassisesta radiopulssista, joka on täytetty jaksollisen kantoaallon fragmentilla, jonka taajuuskaistan määrää sen pituus.

Suorissa kaoottisissa viestintäjärjestelmissä voidaan käyttää erityyppisiä modulaatioita : kaoottisen pulssin läsnäolo tai puuttuminen tietokohdassa (kaaoottinen päälle-pois-avainnointi - COOK), suhteellinen kaoottinen avainnus (differentiaalinen kaoottinen vaihtoavainnus - DCSK), modulointi pulssipaikat (pulssiaseman modulaatio - PPM) jne. On oleellista, että tiedon siirtoon ei käytetä jatkuvaa signaalia, vaan pulssivirtaa. Siksi pulssin pituus ja toimintajakso ovat modulaatiomenetelmän ohella tärkeitä ominaisuuksia . Näiden ominaisuuksien vaihtelu määrittää viestintäjärjestelmän nopeusominaisuudet ja sen stabiilisuuden erityyppisille viestintäkanaville.

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ A. S. Dmitriev , E. V. Efremova , A. V. Kletsov , L. V. Kuzmin , N. V. Rumjantsev. Ultralaajakaistaiset suorat kaoottiset langattomat viestintäjärjestelmät ja anturiverkot. V. A. Kotelnikov RAS  (pääsemätön linkki)
  2. ↑ Dmitriev A.S., Kyarginsky B.E., Maksimov N.A., Panas A.I., Starkov S.O. "Näkymät suorien kaoottisten viestintäjärjestelmien luomiseksi radio- ja mikroaaltouunikaistoille", Radiotekhnika, 2000, nro 3, s. 9-20
  3. ↑ AS Dmitriev, AI Panas ja SO Starkov, Direct Chaotic Communication in Microwave Band, (Electronic NonLinear Science Preprint, nlin.CD/0110047) http://arxiv.org/abs/nlin.CD/0110047
  4. ↑ Dmitriev A.S., Kislov V.Ya., Panas A.I. et al. Viestintäjärjestelmä kohinakantolaitteella: A.s. 279024 Neuvostoliitto, 1985
  5. ↑ Fujisaka H., Yamada T. // Prog. Theor. Phys. 1983. V. 69. S. 32.
  6. ↑ Pikovsky A. // Z. Physik B. 1984. V. 55. S. 149.
  7. ↑ Afraimovich V.S., Verichev N.I., Rabinovich M.I. // Izv. yliopistot. Ser. Radiofysiikka. 1986. V. 29. Nro 9. S. 1050
  8. ↑ Pecora LM, Carroll TL // Phys. Rev. Lett. 1990. V. 64 nro 8. S. 821.
  9. ↑ Chua LO, Kocarev L., Eckert K. et ai. // Int. J. Bifurkaatio ja kaaos. 1992. V. 2. S. 705.
  10. ↑ Cuomo K., Oppenheim A. // Phys. Rev. Lett. 1993. V. 71. Nro 1. S. 65.
  11. ↑ Halle KS, Chai WW, Itoh M. et ai. // Int. J. Bifurkaatio ja kaaos. 1993. V. 3. Nro 2. S. 469.
  12. ↑ Hasler M., Dedieu H., Kennedy M., Schweizer J. // Proc. int. Symp. epälineaarisesta teoriasta ja soveltamisesta. Hawaii, USA, 1993. s. 87.
  13. ↑ Volkovski A.R., Rulkov N.V. // Kirjeet ZhTF:lle. 1993. V. 19. Nro 3. S. 71.
  14. ↑ Dmitriev A.S., Panas A.I., Starkov S.O. Kokeet musiikki- ja puhesignaalien siirtämisestä dynaamisen kaaoksen avulla: Preprint No. 12(600). M.: IRE RAN, 1994.
  15. ↑ Kolumban G., Kennedy MP, Chua LO // IEEE Trans. 1997.V.CS-44. s. 927.

Kirjallisuus