Аксьонов А. В., Бєляєв Р. В., Калінін В. І., Кислов В. В., Колесов В. В. Інститут радіотехніки й електроніки РАН Мохова 11, корп. 7, Москва К-9, ГСП-9, 101999, Росія Тел.: (095) 2021046; e-mail: kvv (a) mail.cplire.ru

Анотація Розглянуто напрямки розвитку систем передачі інформації, що використовують складні сигнали з великою базою. Реалізовано спосіб передачі інформації з кодовим поділом абонентських каналів на основі безлічі хаотичних кодів. У мікрохвильовому діапазоні частот запропонована апаратна реалізація модему, що здійснює розширення і зворотне стиснення спектра безпосередньо на несучій частоті сигналу. Показано, що цифрова система зв’язку з розширенням спектру має високу перешкодозахищеністю, скритністю і забезпечує надійну передачу повідомлень в умовах складної електромагнітної обстановки.

I. Вступ

Розвиток телекомунікаційних засобів нового покоління засновано на використанні широкосмугових сигналів з великою інформаційною ємністю і забезпечує збільшення швидкості передачі інформації і підвищення стійкості роботи систем при наявності збурюючих факторів. Такі сигнали використовуються для передачі інформації в, багатоканальних системах з кодовим поділом, бездротових системах зв’язку з розширенням спектра та ін Застосування шумоподібних сигналів дозволяє приймати повідомлення при співвідношенні сигнал / шум багато менше одиниці і боротися з впливом багатопроменевого розповсюдження, послабити вплив багатьох видів перешкод і забезпечити високу скритність при функціонуванні та електромагнітну сумісність з іншими радіоелектронними засобами за рахунок випромінювання безперервних у часі шумоподібних сигналів з дуже низькою спектральною щільністю [1].

II. Основна частина

Прикладне застосування інформаційних технологій передбачає фізичну реалізацію конкретного кодує процесу при передачі, обробці та зберіганні інформації в телекомунікаційних системах та комп’ютерних мережах. Пошук інформаційних носіїв (процесів і сигналів), що володіють підвищеною інформаційною ємністю, і породжують такі процеси алгоритмів є найбільш актуальним завданням при розробці нових інформаційних технологій. Прогрес у цій галузі пов’язаний із збільшенням швидкодії і підвищенням перешкодозахищеності інформаційних каналів, що визначається потребою розробки ефективних каналів інформаційного обміну та управління розподіленими мережами та автоматичними системами з дистанційним управлінням, де ціна помилки або часткова втрата інформації може мати катастрофічні наслідки, аж до втрати всієї системи.

Насиченість традиційними засобами зв’язку на основі частотного розділення каналів, привела до розробки методів кодування для т. зв. кодового поділу каналів. Для кодування в них застосовуються потоки випадкових чисел. Потокове кодування забезпечує найбільшу завадостійкість при використанні безперервних випадкових ключових потоків з рівномірною функцією розподілу. При цьому ключові потоки учасників інформаційного обміну, повинні бути когерентні.

З точки зору практичного застосування в цифрових інформаційних технологіях інтерес представляють алгоритми, визначені на замкнутому інтервалі цілих чисел. Відповідно результати обчислення в цьому разі не будуть залежати від розрядності шини даних в конкретній ЕОМ і числа значущих цифр у поданні чисел з фіксованою комою.

Широкосмугові сигнали формують розширенням смуги частот інформаційного сигналу та (або) розширенням несучої. Перше досягається модуляцією несучого коливання за законом переданих повідомлень, напр., ЧС з великим індексом, ФМ за допомогою псевдослучайной послідовності з коротких двійкових символів. Розширення смуги властиво також цифровим сигналам з додатковим, перешкодостійким кодуванням, т. к. введення надлишкових символів при незмінній швидкості передачі повідомлення призводить до необхідності зменшити тривалість кожного символу. При цьому розширюється смуга частот переданого кодованого сигналу [2].

Ефективна розширює функція повинна задовольняти певним вимогам до ширини смуги частот, структурі приймача і методу передачі повідомлення. Розширює функція повинна бути детермінованою на щодо великому інтервалі часу і мати шумоподібний рівномірний спектр в широкій смузі частот (велику базу), тобто вузьку автокореляційної функцію з малими бічними викидами [3].

Ансамбль розширюють функцій, використовуваних різними системами або однієї багатоканальної системою, повинен володіти хорошими взаімокорреляціоннимі і груповими властивостями. Розширює функція може бути безперервної аналогової або дискретної цифровий. Формування широкосмугових псевдовипадкових сигналів найбільш перспективно здійснювати методами цифрової обробки сигналів. В цьому випадку розширюють функції формуються на основі цифрових кодових послідовностей. Можливо одночасне розширення спектра за рахунок різних методів модуляції, коли, напр., Поряд з розширює функцією використовується цифрове, завадостійке кодування поновлюючими кодами.

Для систем з кодовим поділом абонентських каналів важливий вибір алгоритмів, що породжують великий ансамбль ПСП. Такі псевдовипадкові послідовності повинні володіти потрібними статистичними та спектральними властивостями, а також хорошими авто взаємно кореляційними характеристиками. Особливо важливо вимога великого обсягу ансамблю ортогональних ПСП, важливого для одночасної і стійкої роботи багатьох користувачів. Математичні алгоритми повинні генерувати безліч статистично незалежних псевдовипадкових кодів великої тривалості і високої структурної складності, щоб забезпечити конфіденційність при передачі інформації [4].

Найбільш повно задовольняють всім перерахованим вимогам хаотичні алгоритми, що описують нерівноважний поведінку нелінійних динамічних систем. До їх переваг відносяться легкість програмно-апаратного відтворення і необхідність передачі для синхронізації повідомлення лише обмеженого набору початкових даних, однозначно визначають початок обчислень за алгоритмом. Застосування в телекомунікаційних системах широкосмугових хаотичних сигналів дозволяє підвищити завадостійкість, скритність, конфіденційність і надійність передачі інформації при наявності сильних перешкод і спотворень в каналах зв’язку.

У мікрохвильовому діапазоні розроблений модем на основі фазовращателя з фіксованим зсувом фази на одне з можливих станів ср = + л / 2. Діапазон перебудови робочої частоти для модему перевищує октаву. Управління pin діодами в схемі фазовращателя здійснюється хаотичними бінарними кодами, які формуються програмованим цифровим процесором згідно математичного алгоритму.

Досліджувалася завадостійкість макета радіотерміналу на основі шумоподібний несучої, в якій для передачі інформації застосовувалися бінарні хаотичні сигнали. При багатопроменевому поширенні на вхід приймача надходила адитивна суміш широкосмугових сигналів з різною затримкою. Експериментально показано, що для різних типів перешкоди гранична завадостійкість (відношення шум / сигнал) становить Проте -25 дБ [5].

При передачі інформації використовується хаотична послідовність, яка формується практично на необмеженій інтервалі часу. Таким способом можна реалізувати динамічну зміну кодів протягом всього часу передачі даних.

Завантаженість радіодіапазону електромагнітними випромінюваннями в поєднанні з необхідністю забезпечення скритної і перешкодостійкою зв’язку стимулюють розвиток нового покоління телекомунікаційних засобів на основі широкосмугових псевдовипадкових кодованих сигналів. Отримані результати свідчать про великі потенційні можливості нового покоління широкосмугових телекомунікаційних засобів з кодовим поділом абонентських каналів

Робота виконана за підтримки РФФД (01-0790349, 03-07-90133).

IV.   Список літератури

[1] Варакін П. Є. Системи зв’язку з шумоподібним сигналами. М. Радіо і зв’язок, 1979.

[2] Колесов В. В., Бєляєв Р. В., Воронцов Г. М., Радіотехніка та електроніка, 2001, Т. 46, № 11, с. 1361.

[3] Бєляєв Р. В., Калінін В. І., Колесов В. В., Радіотехніка та електроніка, 2001, Т.46, № 2, с. 214.

[4] Гуляєв Ю. В., Кисле В. Я., Кисле В. В. ДАН, 1998,

Т. 359, № 6, с. 750.

[5] Гуляєв Ю. В., Кисле В. Я., Кисле В. В. та ін Радіотехніка, 2002., № 10, с. 3.

SPECTRUM SPREADING COMMUNICATION SYSTEM ON THE BASIS OF CHAOTIC BINARY SIGNALS

Aksenov A. V., Belyaev R. V., Kalinin V. I., KislovV. V., Kolesov V. V.

Institute of Radioengineering and electronics ofRAS Moscow, Russia Phone: (095) 2021046;

E-mail: kvv&.maii. cplire. ru

AbstractThe development of telecommunications systems using complex signals with large base is considered. The information transmission method by means of code division channel on the basis of chaotic codes ensemble was realized. The hardware realization of the modem using extension and inverse compression of the spectrum directly on carrying frequency of the signal is designed for microwave range. It is shown that digital wide-band communication system with spread spectrum and dynamic change of the chaotic codes have got a high noise immunity factor, secretiveness and provide the reliable transmission of the information in condition of the complex electromagnetic environment.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2003р.