Розроблення завадозахищених систем передавання інформації на основі псевдовипадкових коливань та фрактальних сигналів
Руслан Політанський
Інформація
Коментарі (0)
Розроблення завадозахищених систем передавання інформації на основі псевдовипадкових коливань та фрактальних сигналів - Руслан Політанський
Автор: Руслан Політанський
Написано: 2015 року
Твір додано: 19-10-2021, 13:29
Завантажити:
Мета та задачі дослідження – метою дисертаційної роботи є
програмно-апаратна реалізація моделей телекомунікаційних систем та мереж
із підвищеною завадостійкістю шляхом використання хаотичних та
фрактальних сигналів.
Для досягнення мети необхідно було вирішити наступні задачі:
1. Розробити модель системи передавання шифрованих ПВП текстових
повідомлень із забезпеченням синхронної роботи великої кількості
користувачів.
2. Розробити модель канального кодування та дослідити його вплив на
тривалість встановлення синхронізації приймальної та передавальної сторін
телекомунікаційної системи передавання шифрованої ПВП цифрової
інформації.
3. Розробити моделі та структурні схеми прихованого передавання
інформації із використанням генераторів хаотичних коливань, що описуються
неперервною функцією відображення та дослідити процеси проходження
інформації у таких системах.
4. На основі математичної моделі ФГШ дослідити вплив коефіцієнту
часового масштабування на статистичні, кореляційні та енергетичні
властивості сигналів типу фрактальний гаусовий шум.
5. Змоделювати процеси проходження самоподібного трафіку у
телекомунікаційних системах.
6. Розробити алгоритм та запропонувати метод розпізнавання
інформаційних бітів закодованих сигналами ФГШ з різними показниками
Херста за їх фазовими портретами.
10
7. Розробити структурну схему телекомунікаційної системи
приймання/передавання інформації, що базується на розпізнаванні
інформаційних бітів закодованих дискретними сигналами ФГШ за їх
фазовими портретами.
8. Запропонувати структуру та розробити математичну модель
фрактальних сигналів гребінкової структури, що складаються із елементарних
прямокутних імпульсів однакової тривалості та амплітудами, значення яких
залежать від формованого ними рівня фракталу.
9. Розробити та реалізувати кодер/декодер фрактальних сигналів
гребінкової структури на основі мікроконтролера, згенерувати та дослідити їх
властивості.
програмно-апаратна реалізація моделей телекомунікаційних систем та мереж
із підвищеною завадостійкістю шляхом використання хаотичних та
фрактальних сигналів.
Для досягнення мети необхідно було вирішити наступні задачі:
1. Розробити модель системи передавання шифрованих ПВП текстових
повідомлень із забезпеченням синхронної роботи великої кількості
користувачів.
2. Розробити модель канального кодування та дослідити його вплив на
тривалість встановлення синхронізації приймальної та передавальної сторін
телекомунікаційної системи передавання шифрованої ПВП цифрової
інформації.
3. Розробити моделі та структурні схеми прихованого передавання
інформації із використанням генераторів хаотичних коливань, що описуються
неперервною функцією відображення та дослідити процеси проходження
інформації у таких системах.
4. На основі математичної моделі ФГШ дослідити вплив коефіцієнту
часового масштабування на статистичні, кореляційні та енергетичні
властивості сигналів типу фрактальний гаусовий шум.
5. Змоделювати процеси проходження самоподібного трафіку у
телекомунікаційних системах.
6. Розробити алгоритм та запропонувати метод розпізнавання
інформаційних бітів закодованих сигналами ФГШ з різними показниками
Херста за їх фазовими портретами.
10
7. Розробити структурну схему телекомунікаційної системи
приймання/передавання інформації, що базується на розпізнаванні
інформаційних бітів закодованих дискретними сигналами ФГШ за їх
фазовими портретами.
8. Запропонувати структуру та розробити математичну модель
фрактальних сигналів гребінкової структури, що складаються із елементарних
прямокутних імпульсів однакової тривалості та амплітудами, значення яких
залежать від формованого ними рівня фракталу.
9. Розробити та реалізувати кодер/декодер фрактальних сигналів
гребінкової структури на основі мікроконтролера, згенерувати та дослідити їх
властивості.
СПИСОК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ І СКОРОЧЕНЬ ............................. 6
ВСТУП ................................................................................................................ 7
РОЗДІЛ 1. СУЧАСНИЙ СТАН ПРОБЛЕМИ ГЕНЕРУВАННЯ ТА
ЗАСТОСУВАННЯ ХАОТИЧНИХ ШИРОКОСМУГОВИХ
СИГНАЛІВ У ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ СИСТЕМАХ ....................... 18
1.1. Теоретичні засади моделювання телекомунікаційних
систем передавання інформації з використанням
псевдовипадкових коливань .......................................................................... 18
1.2. Системи передавання інформації, що базуються на базі
ПВП ..................................................................................................................... 33
1.3. Системи передавання інформації, що базуються на
властивостях псевдовипадкових коливань ................................................ 41
ВИСНОВКИ ............................................................................................ 60
РОЗДІЛ 2. МОДЕЛІ ЦИФРОВИХ СИСТЕМ ЗВ’ЯЗКУ З
ШИФРУВАННЯМ ІНФОРМАЦІЇ ПСЕВДОВИПАДКОВИМИ
БІНАРНИМИ ПОСЛІДОВНОСТЯМИ, ФОРМОВАНИМИ
ХАОТИЧНИМИ КОЛИВАННЯМИ З ДИСКРЕТНОЮ
ФУНКЦІЄЮ ВІДОБРАЖЕННЯ ................................................................... 63
2.1. Моделювання системи передавання текстової
інформації з шифруванням псевдовипадковими послідовностями
генерованими за логістичним відображенням ........................................... 63
2.2. Шифрування інформації з використанням
псевдовипадкових гаусових послідовностей .............................................. 68
2.3. Шифрування цифрової інформації бінарними ПВП у
системах з кодуванням джерела повідомлень ............................................ 78
2.4. Криптографічне шифрування зображення на основі
багатомірного узагальненого перетворення Пекаря ................................ 83
3
2.5. Програмна реалізація шифрованого обміну текстовими
повідомленнями із використанням алгоритму CRC-32 ........................... 88
2.6. Шифрування аналогового звукового сигналу
біполярними ПВП формованими за логістичним відображенням ........ 107
2.7. Пристрій шифрування мовного сигналу на основі
ПВП ..................................................................................................................... 111
2.8. Шифрування текстової інформації за допомогою
зсувових регістрів пам’яті з нелінійною функцією оброблення ............. 115
2.9. Моделювання канального кодування цифрових
інформаційних повідомлень, шифрованих псевдовипадковими
бінарними послідовностями ........................................................................... 118
ВИСНОВКИ ............................................................................................ 127
РОЗДІЛ 3. ВЛАСТИВОСТІ ПСЕВДОВИПАДКОВИХ
КОЛИВАНЬ ГЕНЕРОВАНИХ СИСТЕМАМИ З
НЕПЕРЕРВНОЮ ФУНКЦІЄЮ ВІДОБРАЖЕННЯ ТА
ОСОБЛИВОСТІ ЇХ СИНХРОНІЗАЦІЇ ....................................................... 130
3.1. Моделювання та експериментальні дослідження
псевдовипадкових коливань, генерованих системою з
неперервною функцією відображення, заданою чотирма
диференційними рівняннями ........................................................................ 130
3.2. Синхронізація псевдовипадкових коливань систем Чуа
та фільтрація сигналу в каналі зв’язку ....................................................... 140
3.3. Дослідження процесів генерування псевдовипадкових
коливань у кільцевому генераторі ............................................................... 150
3.4. Дослідження процесів синхронізації псевдовипадкових
коливань у кільцевому генераторі ............................................................... 156
ВИСНОВКИ ............................................................................................ 164
РОЗДІЛ 4. МОДЕЛЮВАННЯ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ СИСТЕМ
ПЕРЕДАВАННЯ ІНФОРМАЦІЇ НА БАЗІ ГЕНЕРАТОРІВ
4
ХАОТИЧНИХ КОЛИВАНЬ З НЕПЕРЕРВНОЮ ФУНКЦІЄЮ
ВІДОБРАЖЕННЯ ............................................................................................ 166
4.1. Системи передавання інформації з маскуванням
псевдовипадковим сигналом на базі генераторів Лю ............................... 166
4.2. Моделювання системи передавання інформації на базі
псевдовипадкових сигналів, генерованих системою Лоренца ............... 174
4.3. Модель системи передавання інформації з
підмішуванням інформаційного сигналу до хаотичної несучої,
генерованої кільцевим автогенератором .................................................... 181
ВИСНОВКИ ............................................................................................ 190
РОЗДІЛ 5. ВЛАСТИВОСТІ СИГНАЛІВ ТИПУ ФРАКТАЛЬНИЙ
ГАУСОВИЙ ШУМ ТА ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНІ СИСТЕМИ НА
ЇХ ОСНОВІ ......................................................................................................... 192
5.1. Аналогія між фрактальним гаусовим шумом та
броунівським рухом ......................................................................................... 193
5.2. Дослідження властивостей фрактальгного гаусового
шуму .................................................................................................................... 199
5.3. Метод кластерного кодування інформації у
телекомунікаційних системах на базі сигналів зі структурою
ФГШ .................................................................................................................... 210
5.4. Моделювання проходження трафіку у
телекомунікаційній системі на основі систем масового
обслуговування з вхідним потоком, що моделюється
фрактальним гаусовим шумом ..................................................................... 224
ВИСНОВКИ ............................................................................................ 233
РОЗДІЛ 6. ФРАКТАЛЬНІ СИГНАЛИ ГРЕБІНКОВОЇ
СТРУКТУРИ: ВЛАСТИВОСТІ ТА ПРАКТИЧНІ АСПЕКТИ
ВИКОРИСТАННЯ У ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ СИСТЕМАХ .......... 235
6.1. Математична модель фрактальних сигналів гребінкової
структури ........................................................................................................... 235
5
6.2. Спектральна густина потужності фрактального сигналу
гребінкової структури ..................................................................................... 240
6.3. Кореляційні властивості фрактальних сигналів
гребінкової структури ..................................................................................... 248
6.4. Апаратна реалізація кодера та декодера системи
передавання двійкових даних з використанням фрактального
сигналу гребінкової структури ...................................................................... 251
ВИСНОВКИ ............................................................................................ 260
ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ ТА ВИСНОВКИ ............................. 261
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ..................................................... 266
ДОДАТКИ .......................................................................................................... 291
ДОДАТОК А: Програмні вікна системи обміну аналоговим
звуковим сигналом шифрованими ПВП генерованими за
логістичним відображенням .......................................................................... 292
ДОДАТОК Б: Програма моделювання проходження трафіку
методом СМО .................................................................................................... 293
ДОДАТОК В: Акти впровадження виконаних робіт ..................... 294
ВСТУП ................................................................................................................ 7
РОЗДІЛ 1. СУЧАСНИЙ СТАН ПРОБЛЕМИ ГЕНЕРУВАННЯ ТА
ЗАСТОСУВАННЯ ХАОТИЧНИХ ШИРОКОСМУГОВИХ
СИГНАЛІВ У ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ СИСТЕМАХ ....................... 18
1.1. Теоретичні засади моделювання телекомунікаційних
систем передавання інформації з використанням
псевдовипадкових коливань .......................................................................... 18
1.2. Системи передавання інформації, що базуються на базі
ПВП ..................................................................................................................... 33
1.3. Системи передавання інформації, що базуються на
властивостях псевдовипадкових коливань ................................................ 41
ВИСНОВКИ ............................................................................................ 60
РОЗДІЛ 2. МОДЕЛІ ЦИФРОВИХ СИСТЕМ ЗВ’ЯЗКУ З
ШИФРУВАННЯМ ІНФОРМАЦІЇ ПСЕВДОВИПАДКОВИМИ
БІНАРНИМИ ПОСЛІДОВНОСТЯМИ, ФОРМОВАНИМИ
ХАОТИЧНИМИ КОЛИВАННЯМИ З ДИСКРЕТНОЮ
ФУНКЦІЄЮ ВІДОБРАЖЕННЯ ................................................................... 63
2.1. Моделювання системи передавання текстової
інформації з шифруванням псевдовипадковими послідовностями
генерованими за логістичним відображенням ........................................... 63
2.2. Шифрування інформації з використанням
псевдовипадкових гаусових послідовностей .............................................. 68
2.3. Шифрування цифрової інформації бінарними ПВП у
системах з кодуванням джерела повідомлень ............................................ 78
2.4. Криптографічне шифрування зображення на основі
багатомірного узагальненого перетворення Пекаря ................................ 83
3
2.5. Програмна реалізація шифрованого обміну текстовими
повідомленнями із використанням алгоритму CRC-32 ........................... 88
2.6. Шифрування аналогового звукового сигналу
біполярними ПВП формованими за логістичним відображенням ........ 107
2.7. Пристрій шифрування мовного сигналу на основі
ПВП ..................................................................................................................... 111
2.8. Шифрування текстової інформації за допомогою
зсувових регістрів пам’яті з нелінійною функцією оброблення ............. 115
2.9. Моделювання канального кодування цифрових
інформаційних повідомлень, шифрованих псевдовипадковими
бінарними послідовностями ........................................................................... 118
ВИСНОВКИ ............................................................................................ 127
РОЗДІЛ 3. ВЛАСТИВОСТІ ПСЕВДОВИПАДКОВИХ
КОЛИВАНЬ ГЕНЕРОВАНИХ СИСТЕМАМИ З
НЕПЕРЕРВНОЮ ФУНКЦІЄЮ ВІДОБРАЖЕННЯ ТА
ОСОБЛИВОСТІ ЇХ СИНХРОНІЗАЦІЇ ....................................................... 130
3.1. Моделювання та експериментальні дослідження
псевдовипадкових коливань, генерованих системою з
неперервною функцією відображення, заданою чотирма
диференційними рівняннями ........................................................................ 130
3.2. Синхронізація псевдовипадкових коливань систем Чуа
та фільтрація сигналу в каналі зв’язку ....................................................... 140
3.3. Дослідження процесів генерування псевдовипадкових
коливань у кільцевому генераторі ............................................................... 150
3.4. Дослідження процесів синхронізації псевдовипадкових
коливань у кільцевому генераторі ............................................................... 156
ВИСНОВКИ ............................................................................................ 164
РОЗДІЛ 4. МОДЕЛЮВАННЯ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ СИСТЕМ
ПЕРЕДАВАННЯ ІНФОРМАЦІЇ НА БАЗІ ГЕНЕРАТОРІВ
4
ХАОТИЧНИХ КОЛИВАНЬ З НЕПЕРЕРВНОЮ ФУНКЦІЄЮ
ВІДОБРАЖЕННЯ ............................................................................................ 166
4.1. Системи передавання інформації з маскуванням
псевдовипадковим сигналом на базі генераторів Лю ............................... 166
4.2. Моделювання системи передавання інформації на базі
псевдовипадкових сигналів, генерованих системою Лоренца ............... 174
4.3. Модель системи передавання інформації з
підмішуванням інформаційного сигналу до хаотичної несучої,
генерованої кільцевим автогенератором .................................................... 181
ВИСНОВКИ ............................................................................................ 190
РОЗДІЛ 5. ВЛАСТИВОСТІ СИГНАЛІВ ТИПУ ФРАКТАЛЬНИЙ
ГАУСОВИЙ ШУМ ТА ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНІ СИСТЕМИ НА
ЇХ ОСНОВІ ......................................................................................................... 192
5.1. Аналогія між фрактальним гаусовим шумом та
броунівським рухом ......................................................................................... 193
5.2. Дослідження властивостей фрактальгного гаусового
шуму .................................................................................................................... 199
5.3. Метод кластерного кодування інформації у
телекомунікаційних системах на базі сигналів зі структурою
ФГШ .................................................................................................................... 210
5.4. Моделювання проходження трафіку у
телекомунікаційній системі на основі систем масового
обслуговування з вхідним потоком, що моделюється
фрактальним гаусовим шумом ..................................................................... 224
ВИСНОВКИ ............................................................................................ 233
РОЗДІЛ 6. ФРАКТАЛЬНІ СИГНАЛИ ГРЕБІНКОВОЇ
СТРУКТУРИ: ВЛАСТИВОСТІ ТА ПРАКТИЧНІ АСПЕКТИ
ВИКОРИСТАННЯ У ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ СИСТЕМАХ .......... 235
6.1. Математична модель фрактальних сигналів гребінкової
структури ........................................................................................................... 235
5
6.2. Спектральна густина потужності фрактального сигналу
гребінкової структури ..................................................................................... 240
6.3. Кореляційні властивості фрактальних сигналів
гребінкової структури ..................................................................................... 248
6.4. Апаратна реалізація кодера та декодера системи
передавання двійкових даних з використанням фрактального
сигналу гребінкової структури ...................................................................... 251
ВИСНОВКИ ............................................................................................ 260
ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ ТА ВИСНОВКИ ............................. 261
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ..................................................... 266
ДОДАТКИ .......................................................................................................... 291
ДОДАТОК А: Програмні вікна системи обміну аналоговим
звуковим сигналом шифрованими ПВП генерованими за
логістичним відображенням .......................................................................... 292
ДОДАТОК Б: Програма моделювання проходження трафіку
методом СМО .................................................................................................... 293
ДОДАТОК В: Акти впровадження виконаних робіт ..................... 294
Читати онлайн
0
Що ще подивитися
Електронні системи
Йосип Білинський,Костянтин Огородник,Марина Юкиш
Видання україномовних епістолярних джерел кінця XIX - середини XX ст. Методичні рекомендації
Ігор Гирич,Володимир Ляхоцький
Сигнали та процеси в радіотехніці. Том 2
Юрій Волощук
Інформаційні системи і технології
Станіслав Карпенко,Валерій Попов,Юрій Адамович Тарнавський,Григорій Шпортюк
Інформаційне право
Борис Кормич