Спосіб передачі інформації за допомогою хаотичних сигналів

1. Спосіб передачі інформації за допомогою хаотичних сигналів, який полягає в тому, що на передавальній стороні формують широкосмуговий носій інформації в наперед заданій смузі частот передачі інформації, модулюють носій інформації інформаційним сигналом, передають промодульований носій інформації по каналу зв'язку з передавальної сторони на приймальну сторону, на приймальній стороні демодулюють прийнятий носій інформації для виділення інформаційного сигналу; який відрізняється тим, що згадане формування широкосмугового носія інформації здійснюють за допомогою хаотичної динамічної системи, структуру якої попередньо синтезують наперед заданими характеристиками згаданого широкосмугового носія інформації, при синтезуванні згаданої хаотичної динамічної системи виявляють області її параметрів, що забезпечують однотипну поведінку згаданої хаотичної динамічної системи, на основі згаданих виявлених областей параметрів вибирають для даної хаотичної динамічної системи значення параметрів, які забезпечують формування згаданого широкосмугового носія інформації у вигляді хаотичного носія інформації з необхідними щонайменше спектральними характеристиками, згадану модуляцію здійснюють шляхом формування у відповідності з інформаційним сигналом хаотичних радіо- чи оптичних імпульсів заданої тривалості з заданими часовими інтервалами між цими імпульсами, після чого і передають промодульований носій інформації по каналу зв'язку, згадані прийом і демодуляцію на приймальній стороні здійснюють за допомогою динамічної 2 (19) 1 3 71675 4 імпульсів і/або інтервалів між ними формують за хаотичної динамічної системи на передавальній допомогою хаотичних відліків, що породжуються стороні. додатковою хаотичною динамічною системою, та 12. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що згаінформації, що вводиться і підлягає передачі. дані прийом і демодуляцію на приймальній стороні 11. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що згаздійснюють за допомогою згаданої динамічної сисдані прийом і демодуляцію на приймальній стороні теми, вихідний сигнал якої узгоджений з обвідною здійснюють за допомогою хаотичної динамічної сигналу згаданої хаотичної динамічної системи на системи, поведінка якої щонайменше частково передавальній стороні. синхронізована з хаотичним сигналом згаданої В теперішній час відомо, що хаотичні сигнали, які генеруються нелінійними детермінованими динамічними системами, так званий динамічний хаос, мають цілу низку властивостей, що сприяють застосуванню цих сигналів для передачі інформації. Зокрема, показана перспективність використання хаотичних сигналів, в якості несучих коливань чи коливань, що модулюються (А.С.Дмитриев, А.И.Панас, С.О.Старков. Динамический хаос как парадигма современных систем связи // Успехи современной радиоэлектроники, 1997, №10, стр.4; М.Хаслер. Достижения в области передачи информации с использованием хаоса // Успехи современной радиоэлектроники, 1998, №11, стр.33). Запропоновано ряд конкретних схем передачі інформації, що використовують динамічний хаос, зокрема, схема хаотичного маскування інформаційного сигналу (L.Kocarev, K.S.Halle, K.Eckert, L.Chua, U.Parlitz. Experimental demonstration of secure communications via chaotic synchronization // Int. J. Bifurcation and Chaos, 1992, v.2, №3, p.709), схема з переключенням хаотичних режимів (Η.Dedieu, M.Kennedy, M.Hasler. Chaos shift keying: Modulation and demodulation of a chaotic carrier using self-synchronizing Chua's circuits // IEEE Trans. Circuits and Systems, October 1993, v.C AS-40, №10, p.634), схеми з нелінійним підмішуванням інформаційного сигналу в хаотичний (А.Р.Волковский, Н.В.Рульков. Синхронный хаотический отклик нелинейной системы передачи информации с хаотической несущей // Письма в ЖТФ, 1993, т.19, №3, с.71; A.Dmitriev, A.Panas, S.Starkov. Experiments on speech and music signals transmission using chaos // Int. Journal of Bifurcation and Chaos, 1995, v.5, №3, p.371) та ін. Обговорюються можливості створення прямохаотичних систем зв'язку, в яких хаотичні коливання виступають в якості носія інформації, що генерується безпосередньо в області частот, де відбувається передача інформації. Наприклад, в області надвисоких частот (А.С.Дмитриев, Б.Е.Кяргинский, Н.А.Максимов, А.И.Панас, С.О.Старков. Перспективы создания прямо хаотических систем связи в радио- и СВЧ-диапазонах // Радиотехника, 2000, №3, стр.9). Існує два різновиди способів передачі інформації з розширенням спектра. Перший з цих різновидів використовує вузькосмуговий носій інформації. Прикладами є системи МДКР багатокористувацького доступу з кодовим розподілом каналів, а також системи з частотною модуляцією, в яких смуга частот інформації, що передається, суттєво менше смуги частот сигналу, що передається. В іншому різновиді передачі інформації з розширенням спектра використовується принципово широкосмуговий носій, смуга частот якого ширше смуги частот інформації, що передається (патент США №16097, Н04K1/00, March 18, 1960). До цього ж типу слід віднести системи з розширенням спектра за рахунок перескоку частоти несучого сигналу (J.Proakis. Digital Communication. McGraw Hill, Inc., New York, 1995, p.741). Найближчим аналогом способу по даному винаходу є спосіб передачі інформації, що ґрунтується на розширенні спектра несучого сигналу за рахунок перескоків частоти, в якому на передаючій стороні формують широкосмуговий носій інформації в наперед заданій смузі частот передачі інформації, модулюють носій інформації інформаційним сигналом, передають промодульований носій інформації по каналу зв'язку з передаючої сторони на приймальну сторону, а на приймальній стороні демодулюють прийнятий носій інформації для виділення інформаційного сигналу (див. вищезгадану монографію J.Proakis). На відміну від цього, в запропонованому винаході формування широкосмугового носія інформації здійснюється за допомогою хаотичної динамічної системи, що генерує хаотичні сигнали безпосередньо по всій області частот передачі інформації (наприклад, в області надвисоких частот - СВЧ). Для того, щоб використовувати зазначені сигнали в якості широкосмугового носія, необхідно вирішити проблеми генерації хаотичних коливань у потрібній області частот електромагнітного спектра, а також розробити ефективні методи введення інформації в хаотичний сигнал на передаючій стороні і виділення інформації із зазначеного сигналу на приймальній стороні. До тепер намічені лише напрямки створення таких систем, що працюють на подібному принципі, але не конкретні їх реалізації СВЧ (див. ви щезгадану статтю А.С.Дмитрієва в журналі «Радиотехника»). Таким чином, задачею даного винаходу є розробка способу передачі інформації за допомогою хаотичних сигналів, який забезпечує в якості технічного результату реалізацію систем зв'язку, в яких інформація вводиться в хаотичний сигнал, що генерується безпосередньо в діапазоні передачі інформації, названих далі прямохаотичними системами зв'язку. Для розв'язання зазначеної задачі із досягненням згаданого технічного результату в способі передачі інформації за допомогою хаотичних сигналів, який полягає в тому, що на передаючій сто 5 71675 6 роні формують широкосмуговий носій інформації в оптичних імпульсів і/або інтервалів між ними форпопередньо заданій смузі частот передачі інформують за допомогою хаотичних відліків, породжумації, модулюють носій інформації інформаційним ваних додатковою хаотичною динамічною систесигналом, передають промодульований носій інмою, та інформацією, що вводиться і підлягає формації по каналу зв'язку з передаючої сторони передачі. на приймальну сторону, а на приймальній стороні Ще одна часткова відмінність даного способу демодулюють прийнятий носій інформації для виполягає в тому, що прийом і демодуляцію на приділення інформаційного сигналу, - відповідно до ймальній стороні можуть здійснювати за допомоданого винаходу, згадане формування широкосмугою хаотичної динамічної системи, поведінка якої гового носія інформації здійснюють за допомогою щонайменше частково синхронізована з хаотичхаотичної динамічної системи, структуру якої поним сигналом згаданої хаотичної динамічної сиспередньо синтезують за наперед заданими характеми на передаючій стороні. теристиками згаданого широкосмугового носія Нарешті, ще одна часткова відмінність даного інформації, при синтезуванні згаданої хаотичної способу полягає в тому, що прийом і демодуляцію динамічної системи виявляють області її параметна приймальній стороні можуть здійснювати за рів, що забезпечують однотипну поведінку згададопомогою динамічної системи, вихідний сигнал ної хаотичної динамічної системи, на основі згадаякої узгоджений з обвідною сигналу хаотичної диних виявлених областей параметрів вибирають намічної системи на передаючій стороні. для даної хаотичної динамічної системи значення З існуючого рівня техніки невідомі джерела параметрів, що забезпечують формування згадаінформації, в яких була б описана вся сукупність ного широкосмугового носія інформації у вигляді суттєвих ознак даного способу, що дозволяє ввахаотичного носія інформації з необхідними щожати його новим. найменше спектральними характеристиками, згаЗ існуючого рівня техніки невідомі також джедану модуляцію здійснюють шляхом формування рела інформації, в яких була б описана сукупність відповідно з інформаційним сигналом хаотичних відмінних ознак даного способу, що дозволяє вварадіо- чи оптичних імпульсів заданої тривалості з жати його таким, що має винахідницький рівень. заданими часовими інтервалами між цими імпульМожливі виконання даного способу проілюстсами, після чого і передають промодульований ровані в описі кресленнями, поданими для більш носій інформації по каналу зв'язку, згадані прийом повного розуміння запропонованого винаходу. і демодуляцію на приймальній стороні здійснюють На Фіг.1 подана схема генератора хаотичних за допомогою динамічної системи, узгодженої за коливань з використанням тунельного діода. своєю поведінкою зі згаданою хаотичною динамічНа Фіг.2 зображена схема генератора хаотичною системою передаючої сторони. них сигналів у вигляді ланцюга Чуа. Часткова відмінність даного способу полягає в На Фіг.3 приведена схема кільцевого автогетому, що в якості хаотичної динамічної системи нератора хаотичних коливань з півтора ступенями використовують динамічну автоколивальну систесвободи. му з щонайменше одним активним елементом і На Фіг.4 показана загальна функціональна додатковою частотно-вибірковою структурою для схема системи передачі інформації для реалізації формування широкосмугового носія інформації. способу по даному винаходу та епюри сигналів у При цьому динамічну автоколивальну систему різних вузлах схеми. доповнюють регулюючими елементами для вибоНа Фіг.5 представлений вид хаотичного радіору режиму формування широкосмугового носія чи оптичного імпульсу. інформації і/або для формування радіо- чи оптичНа Фіг.6 показаний вид хаотичних імпульсів них імпульсів і інтервалів між ними, або формупри їх формуванні за допомогою інформаційного вання радіо- чи оптичних імпульсів і інтервалів між бінарного сигналу. ними здійснюють у ланцюгу додаткового зворотноФіг.7 ілюструє формування потоку хаотичних го зв'язку на передаючій стороні. радіо- чи оптичних імпульсів із використанням доЩе одна часткова відмінність даного способу даткової хаотичної динамічної системи. полягає в тому, що формування хаотичних радіоНа Фіг.8 представлений зовнішній вигляд і чи оптичних імпульсів заданої тривалості часових схема можливого виконання динамічної автоколиінтервалів між ними здійснюють шляхом керування вальної системи для реалізації способу по даному поведінкою хаотичної динамічної системи. винаходу. При цьому керування поведінкою хаотичної На Фіг.9 зображений типовий спектр потужнодинамічної системи здійснюють шляхом керування сті хаотичних сигналів, що генеруються хаотичною змінами її параметрів або шляхом керування траєавтоколивальною системою по Фіг.8. кторією зображуючої точки у фазовому просторі На Фіг.10 зображена можлива схема для здійстанів даної хаотичної динамічної системи. снення некогерентного прийому у відповідності з Керування ж траєкторією здійснюють шляхом даним винаходом та епюри сигналів у різних вуззміни початкових умов запуску даної хаотичної лах схеми. динамічної системи або шляхом утримання траєкНа Фіг.11 показана можлива схема прийому із торії зображуючої точки у фазовому просторі стасинхронізацією хаотичних динамічних систем для нів даної хаотичної динамічної системи в заданій способу по даному винаходу. області згаданого фазового простору станів протяНа Фіг.12 приведені осцилограми хаотичних гом заданого часу. радіоімпульсів в каналі зв'язку та їх обвідної, видіЩе одна часткова відмінність даного способу леної на приймальній стороні. полягає в тому, що тривалості хаотичних радіо- чи Перш, ніж перейти до опису можливих вико 7 71675 8 нань даного винаходу, з упинимося на особливосно-лінійною тях динамічного (чи детермінованого) хаосу, що (4) h(x)=m 1x+0,5(m 0-m 1){|х+1|-|х-1|} лежить в його основі. В (4) m 0 і m 1 означають нахили нормалізованої Під детермінованим хаосом розуміється склакусочно-лінійної функції. дний неперіодичний рух, що породжується неліКільцевий автогенератор (А.С.Дмитриев, нійними динамічними системами. Цей рух може В.Я.Кислов. Сто хастические колебания в автогевиникати при повній відсутності зовнішніх шумів і нераторе с инерционным запаздыванием первого повністю визначається властивостями самої детепорядка // Радиотехника и электроника, 1984, т.29, рмінованої динамічної системи. Динамічний хаос №12, с.2389). Рівняння моделі такого генератора в має багато властивостей випадкових процесів, безрозмірній формі мають вид: наприклад, суцільним спектром потужності, експоTx'=-x+Mf(z) тенціально спадаючою кореляційною функцією, y=x-z, (5) непередбачуваністю на великі інтервали часу. z'=-у-a z При описі поведінки динамічних систем викоде Τ, Μ, a - параметри, f(z) - характеристика ристовується поняття фазового простору, в якому нелінійного елемента. Блок-схема такого генерастан системи зображується точкою, а зміна цього тора показана на Фіг.3, де НЭ - позначає нелінійстану в часі - фазовою траєкторією, вздовж якої ний елемент, а Ф1 і Ф2 - фільтри нижніх частот, переміщується зображуюча точка. Системи з девідповідно першого і другого порядків. термінованим хаосом мають у фазовому просторі Траєкторії хаотичних систем надзвичайно чутпритягуючу множину, де фазові траєкторії ніби ливі до початкових умов. У той же час самі колизбираються в єдине русло. Ця притягуюча множивальні режими джерел хаосу демонструють багатна називається дивним атрактором. ство різноманітності при зміні параметрів системи. До теперішнього часу запропонована і досліПричому, якщо кількість суттєви х параметрів у джена значна кількість динамічних систем, що гесистемі наростає, то це, як правило, приводить до нерують хаотичні сигнали. Найпростішою динамічзбільшення різноманітності динамічних режимів. ною системою, що породжує хаос є дискретна Типовим прикладом є система Чуа. Різноманітдинамічна система, - так зване логістичне відоність хаотичних режимів може зростати також із браження збільшенням розмірності динамічної системи. (1) х(k+1)=mx(k) (1-х(k)) Велика кількість різних коливальних мод із різУ певних областях значень параметру μ рівними спектральними характеристиками в одній і няння (1) породжує неперіодичну безкінечну потій же системі означає, що зміна режиму відбуваслідовність відліків х(k) ється при малій зміні параметрів системи. Ця влаНайпростіші хаотичні системи з неперервним стивість дозволяє керувати хаотичними системами часом описуються всього трьома звичайними дина рівні потужностей набагато нижчих, ніж потужференціальними рівняннями і, щонайменше, часність самого хаотичного сигналу, що безсумнівно тина з них являє собою генератори, побудовані корисно для досить потужних джерел хаосу. Ця ж шляхом додавання одного чи декількох елементів властивість при інших рівних умовах може забезу стандартні генератори регулярних коливань. Інші печити більш високу швидкість модуляції хаотичджерела хаосу не так просто зв'язати із традиційних коливань порівняно зі швидкістю модуляції в ними електронними генераторами, однак вони класичних системах. В цілому, за рахунок можлитакож можуть бути реалізовані за допомогою сувості керування хаотичними режимами шляхом часної елементної бази. Типовими прикладами малих змін параметрів системи можна очікувати джерел хаосу з півтора ступенями свободи є наполіпшення енергетичної ефективності комунікаступні системи. ційних систем зв'язку з хаосом порівняно з традиГенератор з тунельним діодом (А.С.Пиковский, ційними системами. М.И.Рабинович. Простой автогенератор со стохасЗа своєю природою хаотичні сигнали мають тическим поведением // ДАН СССР, 1978, т.239, суцільний спектр, що простягається в широкій сму№1-2, с.301).Рівняння генератора в безрозмірній зі частот. Сучасні методи модуляції дозволяють в формі мають вид: принципі забезпечити смугу сигналу, що передаx'=у-dz ється, до 10-20% до частоти несучого коливання. (2) у'=-х+2gу+a z+b, Однак це досягається за рахунок спеціальних, досить складних технічних рішень. Хаотичні ж сигmz'=x-f(z) нали є широкосмуговими по своїй природі. Це поде f(z) - нелінійна характеристика тунельного тенційно дозволяє модулювати хаотичний носій діода; a, b, g i d - параметри. Схема генератора широкосмуговим інформаційним сигналом, пракпоказана на Фіг.1. тично не змінюючи спектральних властивостей Ланцюг Чуа (Т.Matsumoto. A chaotic attractor цього хаотичного носія. Тим самим з'являється from Chua circuit // IEEE Trans. Circuits and Syst. можливість досить просто реалізувати не тільки 1984, v.CAS-31, №12, p.1055). Електрична схема широкосмугові, але і надширокосмугові системи ланцюга показана на Фіг.2. Рівняння, що описують зв'язку. ланцюг, мають у безрозмірній формі вид: Спосіб передачі інформації за допомогою хаох'=a(у-x-h(x)) тичних сигналів по даному винаходу може бути (3) y'=x-y+z, реалізований з допомогою системи зв'язку, блокz'=-b y-gz схема якого приведена на Фіг.4а. В цій системі де a, b i g - параметри. Характеристика неліінформаційний сигнал 1 передаючої сторони понійного елемента в системі (3) приймається кусочдається на формувач 2 хаотичних радіо- чи оптич 9 71675 10 них імпульсів, який виконує в даному випадку фунЗбільшення тривалості хаотичного радіо- чи кцію модулятора широкосмугового носія інформаоптичного імпульсу підвищує перешкодостійкість ції, що виробляється з допомогою хаотичної динасхеми передачі. При цьому енергія імпульсу зросмічної системи 3. Промодульований сигнал тає, і цей фактор може бути використаний для передається по каналу зв'язку 4 на приймальну регулювання дальності роботи апаратури без змісторону, де він обробляється динамічною систени пікової потужності передавача. мою 5, в результаті чого виділяється інформаційПрямохаотична схема зв'язку для реалізації ний сигнал 6. На Фіг.4б зображені епюри сигналів у способу передачі інформації за допомогою хаотирізних вузлах схеми Фіг.4а. чних сигналів за даним винаходом може викорисУ способі передачі інформації за допомогою товувати для передачі інформаційного біта як похаотичних сигналів по даному винаходу викорисодинокі імпульси, так і послідовності імпульсів. У товується передача інформації сигналами у вибудь-якому з цих двох випадків в тимчасовій облагляді хаотичних радіоімпульсів чи хаотични х оптисті формується послідовність хаотичних радіо- чи чних імпульсів. У даному описі під хаотичним оптичних імпульсів. радіоімпульсом розуміється імпульс із хаотичним Тривалість хаотичного радіо- чи оптичного імзаповненням, спектр якого лежить в області радіопульсу і середня шпаруватість між імпульсами є чи надвисоких частот, а під хаотичним оптичним варійованими параметрами. Це дозволяє гнучко імпульсом розуміється імпульс із хаотичним запокерувати швидкістю передачі даних за рахунок вненням, спектр якого лежить хоча б у частині обзміни частоти проходження інформаційних імпульласті частот, до якої відносяться інфрачервоне сів і середньої потужності сигналу, що певипромінювання, видиме світло й ультрафіолеторедається. ве випромінювання. При цьому хаотичним називаВ силу відзначених вище властивостей хаотиється такий радіо- чи оптичний імпульс, довжина чного радіо- чи оптичного імпульсу ці маніпуляції якого перевищує характерний період коливань не приводять до суттєвої зміни спектральних хахаотичного сигналу. Ін формація, що передається рактеристик сигналу, що передається, стосовно послідовностями таких імпульсів, може кодуватися сигналу джерела хаосу. Ніяких додаткових спектмісцем розташування імпульсів уздовж тимчасової ральних компонентів у сигналі, що передається не осі, тривалістю імпульсів, відстанями між імпульвиникає. сами і т.д. Формування інформаційного потоку в способі В основу способу передачі інформації за допередачі інформації за допомогою хаотичних сигпомогою хаотичних сигналів по даному винаходу налів за даним винаходом може змінюватися за закладені три основні ідеї, що роблять його пракрахунок зміни відстані між імпульсами, зміни тритично реалізованим: валості імпульсів, зміни середньоквадратичної 1) джерело хаосу генерує хаотичні коливання амплітуди імпульсів, комбінації цих параметрів і безпосередньо в заданій смузі високочастотного, т.д. Наприклад, тривалість формованих радіо- чи СВЧ, інфрачервоного, оптичного чи ультрафіолеоптичних імпульсів може мінятися від значення тового діапазону; Τ~Ι/Af до значення Τ>¥, де Df - смуга частот, фор2) введення інформаційного сигналу в хаотичмованих джерелом хаосу. ний сигнал здійснюється шляхом формування відФормування потоку радіо- чи оптичних імпульповідного потоку хаотичних радіо-чи оптичних імсів може здійснюватися при фіксованій частоті пульсів; проходження імпульсів і при фіксованій тривалості 3) для виділення інформації використовується імпульсів. При цьому наявності імпульсу на зададинамічна система, узгоджена за своєю поведінній позиції у потоці відповідає символ «1», що пекою з хаотичною динамічною системою передаюредається, а відсутності імпульсу - символ «0» чої сторони. (див. Фіг.6). У приймачі здійснюється фіксація приЯк вже зазначено, хаотичний радіо- чи оптичйнятих імпульсів, визначення їхніх параметрів і ний імпульс являє собою фрагмент хаотичного місця розташування в потоці, виділення корисної сигналу з тривалістю, що перевищує його характеінформації із сигналу. рний період. Смуга частот хаотичного радіо- чи Формування потоку хаотичних радіо- чи оптиоптичного імпульсу визначається смугою частот чних імпульсів може здійснюватися також при фіквихідного хаотичного сигналу, що генерується сованій тривалості імпульсів і хаотичних інтерваджерелом хаосу, і в широких межах не залежить лах проходження імпульсів DΤi, що визначаються від тривалості імпульсу (Фіг.5).Це суттєво відріздинамікою додаткової хаотичної динамічної сисняє хаотичний радіо- чи оптичний імпульс від клатеми 10 (Фіг.7а), що описується рівнянням: сичного радіоімпульсу, заповненого фрагментом (7) DТi+1=F(DTi) періодичної несучої, смуга частот якого Df визнаПри цьому наявності хаотичного радіо- чи оптиччається його довжиною Т: ного імпульсу на заданій позиції у потоці відпові(6) Df=l/T дає символ «1», що передається, а відсутності Властивість збереження смуги імпульсу при імпульсу - символ «0» (Фіг.7б). На приймальній зміні його тривалості дозволяє реалізовувати гнучстороні за допомогою копії додаткової динамічної кі схеми модуляції потоку імпульсів при фіксованих системи 10 визначають очікувані тимчасові позиції частотних параметрах вихідних ланцюгів передаприходу хаотичних радіо- чи оптичних імпульсів, вача і вхідних ланцюгів приймача. Наприклад, при фіксують наявність чи відсутність імпульсу на очізміні тривалості імпульсів не потрібно змінювати куваній позиції і здійснюють виділення корисної смугу вхідного фільтра і малошумного підсилюваінформації. ча. Формування широкосмугового носія, як уже 11 71675 12 відзначалося, відбувається в джерелі хаосу, в якодля генерації коливань переважно в смузі пропуссті якого використовується динамічна хаотична кання резонансного елемента РЭ. Спектр потужсистема 3 (Фіг.4). Структура цієї хаотичної динаміності хаотичного сигналу, що генерується, предчної системи 3 попередньо синтезується по напеставлений на Фіг.9. Цей принцип формування ред заданих характеристиках широкосмугового хаотичних коливань із заданим спектром потужноносія інформації. В процесі синтезування такої сті запропонований і досліджений у наступних рохаотичної динамічної системи виявляються обласботах (Ю.Л.Вельский, А.С.Дмитриев, А.И.Панас, ті її параметрів, що забезпечують однотипну повеС.О.Старков. Синтез полосовых хаотических сигдінку цієї хаотичної динамічної системи, необхідну налов в автоколебательных системах // Радиотехдля генерації хаотичного сигналу з необхідними ника и электроника, 1992, т.37, №4. С.660; щонайменше спектральними характеристиками. A.S.Dmitriev, A.I.Panas, S.O.Starkov. Ring oscillating Ця обставина відмічена на Фіг.4 блоком 7. На осsystems and their application to the synthesis of нові таких виявлених областей для даної хаотичchaos generating //Int. Journal Bifurcation and Chaos, ної динамічної системи вибираються значення її 1996, v.6, №5, p.851). параметрів, що забезпечують формування необЗміна параметрів хаотичної динамічної систехідного широкосмугового носія інформації у виді ми 3 (Фіг.4) за допомогою керуючого елемента 9 хаотичного носія інформації з необхідними що(резонансного елемента РЭ на Фіг.8б) приводить найменше спектральними характеристиками, за до керування поведінкою хаотичної динамічної допомогою яких і забезпечується передача інфорсистеми 3. Іншим методом керування поведінкою мації з розширенням спектра. Цей факт відмічений хаотичної динамічної системи 3 є керування траєкна Фіг.4 блоком 8. торією зображуючої точки у фазовому просторі Крім того, на Фіг.4 показано керуючий елемент станів даної хаотичної динамічної системи 3 (див., 9, за допомогою якого і здійснюється регулювання наприклад, A.L.Fradkov, A.Yu.Pogromsky. Introducхаотичної динамічної системи 3. В окремому випаtion to control of oscillations and chaos // World Sciдку ця хаотична динамічна система 3 може бути entific Publishing, World Scientific Series Nonlinear реалізована у вигляді динамічної автоколивальної Science, Series A, v.35, 1998). системи, в якій є хоча б один активний елемент і Таким чином, побудована хаотична динамічна додаткова частотно-виборча структура для форсистема 3 виробляє на своєму виході хаотичні мування широкосмугового носія інформації, керуколивання заданого спектра потужності, які являвання параметрами яких і здійснюється керуючим ють собою широкосмуговий носій інформації. Для елементом 9 на Фіг.4. передачі інформації з його допомогою він має бути Конкретне виконання динамічної автоколивав той або інший спосіб промодульований. Така льної системи 3 описано, наприклад, у згаданій модуляція широкосмугового носія інформації тією статті (А.С.Дмитриев, Б.Е.Кяргинский, інформацією, що підлягає передачі, може здійсН.А.Максимов, А.И.Панас, С.О.С тарков. Перспекнюватися як після формування самого широкосмутивы создания прямо хаотических систем связи в гового носія, так і в процесі цього формування. У радио- и СВЧ-диапазонах // Радиоте хника, 2000, першому випадку формувач 2 хаотични х імпульсів №3, стр.9). Зовнішній вигляд системи показаний (Фіг.4) являє собою, наприклад, ключовий елена Фіг.8а. Ця динамічна автоколивальна система мент, що формує з хаотичних коливань системи 3 генерує хаотичні коливання у СВЧ- діапазоні і вихаотичні радіо- чи оптичні імпульси необхідної конана (див. Фіг.8б) по трьохточковій схемі на одтривалості та з необхідними інтервалами між цими ному транзисторі, між колектором і емітером якого імпульсами, а в другому випадку формувач 2 включено резонансний елемент (РЭ), функції якоскладає частину хаотичної динамічної системи 3, го виконує резонатор на зв'язаних смужкових лінінаприклад, це можуть бути конденсатори С 1 чи С2, ях. Характеристики останнього змінюються за дозміна величини ємності яких може приводити до помогою реактивного елемента - в даному збудження чи зриву генерації в схемі Фіг.8б. випадку, конденсатора C3, a настройка режимів Сформований на передаючій стороні хаотичсхеми провадиться ще й перемінними конденсатоний сигнал передається в канал зв'язку 4 (Фіг.4а). рами С1 і С2 і зміною напруг VE і VС. Еквівалентна Виділення корисної інформації на приймальній схема динамічної хаотичної системи привестороні з хаотичного сигналу здійснюється шляхом дена Фіг.8в. інтегрування потужності прийнятих імпульсів у Взагалі, класичні однотранзисторні трьохточмежах їхньої тривалості. Тобто у цьому випадку в кові схеми призначені для генерації періодичних системі зв'язку, яка реалізує спосіб по даному висигналів. Однак, вони можуть також генерувати і находу, здійснюється некогерентний прийом похаотичні коливання як у низькочастотному діапаслідовності хаотичних радіо- чи оптичних імпульзоні, так і в діапазонах радіо- і надвисоких частот. сів. Цей некогерентний прийом являє собою Особливістю хаотичних режимів такого генератора демодуляцію прийнятого сигналу, коли формуєє надширокосмужність збуджуваних у ньому колимий вихідний сигнал узгоджений з обвідною сигнавань: спектр потужності коливань простирається лу, що формується хаотичною динамічною систеяк в область дуже низьких частот, так і в область мою на передаючій стороні. Можлива схема високих частот, які у багато разів перевищують некогерентного прийому приведена на Фіг.10а, де основну частоту f0 генерації. Для отримання хаоцифрами позначені наступні елементи: 11 - антена, на яку поступає потік хаотичних радіоімпульсів; тичного сигналу в смузі Df частот у схему такого 12 - фільтр, настроєний на смугу частот хаотичногенератора і введений вищезгаданий резонансний го сигналу, що передається; 13 - підсилювач; 14 елемент РЭ, який забезпечує необхідні частотнодетектор, наприклад квадратичний; 15 - інтегратор виборчі властивості і тим самим створює умови 13 71675 14 з часом інтегрування, характерним для тривалості валості хаотичного радіоімпульсу; 16 - пороговий хаотичного радіоімпульсу; 16 - пороговий прилад; пристрій; 17 - декодер, що співставляє "1" позиці17 - декодер, що співставляє "1" позиціям, які заям, які зайняті хаотичними радіоімпульсами, "0" йняті хаотичними радіоімпульсами, "0" - позиціям, вільним від радіоімпульсів позиціям. в яких немає радіоімпульсів. На Фіг.10б зображені В якості приклада, на Фіг.12а приведена осциепюри сигналів у різних точках схеми (Фіг.10а). лограма хаотичних радіоімпульсів в каналі зв'язку, У запропонованій системі зв'язку можливий що формуються за допомогою хаотичної динамічтакож і когерентний прийом. Для цього прийом і ної системи, зображеній на Фіг.8. На Фіг.12б зодемодуляцію на приймаючій стороні здійснюють за бражена обвідна хаотичних радіоімпульсів, яка допомогою хаотичної динамічної системи, поведівиділена шляхом некогерентного прийонка якої щонайменше частково синхронізована з му (Фіг.10а). хаотичним сигналом хаотичної динамічної системи Спосіб передачі інформації за допомогою хао3 на передаючій стороні. Можлива схема, яка реатичних сигналів по дійсному винаходу може бути лізує такий прийом, приведена на Фіг.11 де цифзастосований у техніці зв'язку для підвищення рами позначені наступні елементи: 11 - антена, на швидкості та перешкодостійкості передачі іняку поступає потік хаотичних радіоімпульсів; 12 формації. фільтр, настроєний на смугу частот хаотичного Даний винахід приведений тільки з метою ілюсигналу, що передається; 13 - підсилювач; 18 страції, а не обмеження заявленого способу, обсяг хаотична динамічна система, ідентична хаотичній патентних прав якого визначається формулою динамічній системі передаючої сторони; 15 - інтегвинаходу, що додається, з урахуванням можливих ратор з часом інтегрування, характерним для триеквівалентів приведених у ній ознак. 15 Комп’ютерна в ерстка Т. Чепелев а 71675 Підписне 16 Тираж 37 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601