Information technology based on noise-like signals

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The purpose of this article is a brief overview of the results of research on the use of noise-like signals in broadband radio systems conducted under the leadership of Yuri Vasilyevich Gulyaev. Methods. The conducted research was based on the previous experience of the V.A. Kotelnikov IRE RAS research team related to the development of analog noise-like devices (shumotrons) based on the concept of dynamic chaos. The continuation of these studies was associated with the development of digital chaos based on integer generating algorithms that could be easily reproduced on any digital technology. Results. Promising directions of using information technologies using dynamic chaos for the transmission, processing, storage and protection of information are considered. Broadband information transmission systems using complex signals with a large base, built on the basis of systems with chaotic dynamics, are presented. Finite-dimensional mathematical algorithms for calculating chaotic signals by reconstructing nonlinear dynamics in dissipative systems with a delay are proposed. Conclusion. It is shown that a digital information transmission system with spectrum expansion and dynamic change of chaotic codes has high noise immunity, secrecy, electromagnetic compatibility and ensures reliable and confidential transmission of messages in a complex electromagnetic environment. Schemes for masking, protecting, processing, and transmitting information are implemented based on original chaotic algorithms. An experimental study of the noise radar layout in laboratory conditions demonstrated a sufficiently high accuracy of radar range measurements over the entire measurement range with dual spectral signal processing, as well as a high range resolution of 15 cm (with an effective bandwidth of 800- 900 MHz).  

About the authors

Yuri Vasilyevich Gulyaev

Kotel'nikov Institute of Radioengineering and Electronics of Russian Academy of Sciences

ORCID iD: 0000-0003-4401-9275
SPIN-code: 4551-7881
Scopus Author ID: 6506902303
ResearcherId: P-1511-2018
Mokhovaya 11-7, Moscow, 125009, Russia

Valery Ivanovich Kalinin

Kotel'nikov Institute of Radioengineering and Electronics of Russian Academy of Sciences

ORCID iD: 0009-0001-5262-7855
Scopus Author ID: 56363050100
Mokhovaya 11-7, Moscow, 125009, Russia

Vladimir Vladimirovich Kolesov

Kotel'nikov Institute of Radioengineering and Electronics of Russian Academy of Sciences

ORCID iD: 0000-0001-6427-6362
SPIN-code: 6869-1397
Scopus Author ID: 7101843967
ResearcherId: A-3633-2014
Mokhovaya 11-7, Moscow, 125009, Russia

Evgeny Anatolyevich Myasin

Fryazino Branch of Kotel`nikov Institute of Radiophysics and Electronics of Russian Academy of Sciences

ORCID iD: 0000-0002-5510-9746
Pl. Vvedenskogo 1, Zryazino, Moscow Region, 141190, Russia

References

  1. Мясин Е. А., Кислов В. Я., Богданов Е.В. Способ генерирования электромагнитных шумовых колебаний / А.с. № 1125735, опубл. 23.11.84 г. БЛ № 43.
  2. Lorenz E. N. Deterministic nonperiodic flow // J. Atmos. Sci. 1963, Vol. 20, no. 2. P. 130–141. doi: 10.1175/1520-0469(1963)0202.0.CO;2.
  3. Ландау Л. Д. К проблеме турбулентности // Докл. АН СССР. 1944. Т. 44, № 8. С. 339–342.
  4. Кислов В. Я., Залогин Н. Н., Мясин Е. А Исследование стохастических автоколебаний в генераторе с задержкой // Радиотехника и электроника. 1979. Т. 24, № 6. C. 118–127.
  5. Кислов В. Я. Теоретический анализ шумоподобных колебаний в электронно-волновой системе // Радиотехника и электроника. 1979. Т. 25, № 8. C. 1683–1692.
  6. Кислов В. Я., Залогин Н. Н., Мясин Е. А О нелинейной стохастизации автоколебаний в электронно-волновом генераторе с задержанной обратной связью // Радиотехника и электроника. 1980. Т. 25, № 10. С. 2160–2168.
  7. Кальянов Э. В., Иванов В. П., Лебедев М. Н. Экспериментальное исследование транзисторного автогенератора с запаздывающей обратной связью // Радиотехника и электроника. 1982. Т. 27, № 5. С. 982–986.
  8. Калинин В. И., Залогин Н. Н., Кислов В. Я. Нелинейный резонанс и стохастичность в автоколебательной системе с запаздыванием // Радиотехника и электроника. 1983. Т. 28, № 10. С. 2001–2007.
  9. Калинин В. И., Залогин Н. Н., Мясин Е. А. Переход к хаосу в параметрической системе с нелинейным ферритовым резонатором и запаздыванием // Письма в ЖТФ. 1984. Т. 10, № 21. С. 1311–1314.
  10. Анисимова Ю. В., Дмитриев А. С., Залогин Н. Н., Калинин В. И., Кислов В. Я., Панас А. И. Об одном механизме перехода к хаосу в системе «электронный пучок – электромагнитная волна» // Письма в ЖТФ. 1983. Т. 37, № 8. С. 387–390.
  11. Дмитриев А. С., Панас А. И. Стохастические колебания в радиотехнике и электронике. М.: Наука, 1989. 278 c.
  12. Дмитриев А. С., Панас А. И. Динамический хаос. Новые носители информации для систем связи. М.: Физматгиз, 2002. 252 c.
  13. Гуляев Ю. В., Кислов В. Я., Кислов В. В. Новый класс сигналов для передачи информации — широкополосные хаотические сигналы // Докл. РАН. 1998. Т. 359, № 6. С. 750–754.
  14. Гуляев Ю. В., Кислов В. Я., Кислов В. В., Калинин В. И., Колесов В. В., Беляев Р. В., Воронцов Г. М. Широкополосные телекоммуникационные средства с кодовым разделением каналов на основе хаотических сигналов // Радиотехника. 2002. Т. 10. С. 3–15.
  15. Беляев Р. В., Воронцов Г. М., Колесов В. В. Случайные последовательности, формируемые нелинейным алгоритмом с запаздыванием // Радиотехника и электроника. 2000. Т. 45, № 8. С. 954–960.
  16. Shannon C. E. A mathematical theory of communication // Bell System Techn. J. 1948. Vol. 27, no. 3. P. 379–423.
  17. Варакин Л. Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Радио и связь, 1985. 384 c.
  18. Котельников В. А. Теория потенциальной помехоустойчивости. М.: Радио и связь. 1998. 152 c.
  19. Kolesov V. V., Belyaev R. V., Vorontsov G. M., Popov A. M., Ryabenkov V. I. The complex chaotic discrete signals in systems of radiolocation and navigation // In: Proceedings of XI Int. scientificresearch conference “Radiolocation, Navigation, Communications”. 12–14 April, 2005, Voronezh, Russia. Voronezh: NPF “Sakvoee”, 2005. P. 292–307.
  20. Rossler O. E. Chemical turbulence: Chaos in a simple reaction-diffusion system // Z. Naturforsch. A. 1976. Vol. 31, no. 10. P. 1168–1172. doi: 10.1515/zna-1976-1006.
  21. Chua L. O., Komuro M., Matsumoto T. The double scroll family // IEEE Transactions on Circuits & Systems. 1986. Vol. 33, no. 11. P. 1073–1118. doi: 10.1109/TCS.1986.1085869.
  22. Беляев Р. В., Воронцов Г. М., Кислов В. Я., Колесов В. В., Крупенин С. В., Попов А. М., Рябенков В. И. Сложные хаотические дискретные сигналы в системах телекоммуникации, радиолокации и навигации // Радиотехника и электроника. 2006. Т. 51, № 9. С. 1116–1128.
  23. Шустер Г. Детерминированный хаос. Введение. М.: Мир, 1988. 240 с.
  24. Беляев Р. В., Воронцов Г. М., Кислов В. Я., Колесов В. В., Рябенков В. И. Спектр периодов псевдослучайных последовательностей, формируемых алгоритмом с задержкой // Радиотехника и электроника. 2004. Т. 49, № 3. С. 325–332.
  25. Колесов В. В. Оценка структурной сложности псевдослучайной последовательности целых чисел // В сб.: 7-я Международная конференция и выставка «Цифровая обработка сигналов и ее применение». 16-18 марта, 2005, Москва, Россия. С. 3–7.
  26. Кальянов Э. В. Передача информации при использовании кодирования маскирующих хаотических колебаний // Радиотехника и электроника. 2002. Т. 47, № 4. С. 469–476.
  27. Верба B. C., Дод В. К., Трофимов А. А., Чернышев М. И. Применение сверхкоротких импульсов в радиолокационных системах авиационных комплексов дозора // В сб.: Материалы I международной конференции «Сверхширокополосные сигналы и сверхкороткие импульсы в радиолокации, связи и акустике». 27–29 сентября, 2005, Суздаль, Россия.
  28. Скосырев В. К., Осипов М. Л. Особенности и свойства короткоимпульсной радиолокации // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. 1999. № 4. C. 21–30.
  29. Чапурский В. В. Функции неопределенности СШП многочастотных сигналов // В сб.: Материалы I международной конференции «Сверхширокополосные сигналы и сверхкороткие импульсы в радиолокации, связи и акустике». 27–29 сентября, 2005, Суздаль, Россия.
  30. Быстров Р. П., Дмитриев В. Т., Потапов А. А., Соколов А. В. Проблемы радиолокационного обнаружения малоконтрастных объектов // В кн.: Вопросы перспективной радиолокации (Коллективная монография) / под ред. А. В. Соколова. М.: Радиотехника, 2003. С. 20–48.
  31. Kalinin V. Wide band interferometry with spectral analysis of noise signal // In: Proc. of the PIERS Workshop on Advances in Radar Methods. 20–22 July, 1998, Baveno, Italy. P. 222–224.
  32. Кислов В. Я., Мясин E. A., Залогин Н. Н. О нелинейной стохастизации автоколебаний в электронно-волновом генераторе с задержанной обратной связью // Радиотехника и электроника. 1980. Т. 25, № 10. С. 2160–2168.
  33. Кальянов Э. В., Калинин В. И., Кислов В. Я. Параметрическое возбуждение сложных и хаотических колебаний в динамической системе с резонатором в цепи запаздывающей обратной связи // Радиотехника и электроника. 2002. Т. 47, № 8. C. 984–997.
  34. Мясин Е. А., Котов В. Д. Широкополосные диодные генераторы шума миллиметрового диапазона волн // Радиотехника. 2005. № 3. С. 46–50.
  35. Мясин Е. А., Котов В. Д., Ильин А. Ю., Чмиль А. И. Шумовой радиолокатор с аналоговой и цифровой обработкой сигнала // Радиотехника. 2005. № 3, С. 36–40.
  36. Калинин В. И., Чапурский В. В. Эффективность двойного спектрального анализа в шумовой радиолокации при действии отражений от местных предметов // Радиотехника и электроника. 2006. Т. 51, № 3. C. 303–313.
  37. Kalinin V., Panas A., Kolesov V., Lyubchenko V. Ultra wideband wireless communication on the base of noise technology // In: Proceedings of 2006 International Conference on Microwaves, Radar & Wireless Communications. 22–24 May, 2006, Krakow, Poland. P. 615–618. DOI: 10.1109/ MIKON.2006.4345254.
  38. Ивашина А. В. Тенденции развития средств радиотехнического мониторинга земной поверхности // Радиотехника. 2024. Т. 88, № 5. С. 122–128. doi: 10.18127/j00338486-202405-14.
  39. Mandal P., Sarkar N., Atta R., Patra A. S. Recent advancement of RB noise alleviation techniques in different communication networks and its lacunae: a review // Journal of Optical Communications. 2024. Vol. 45, no. s1. P. s2339–s2371. doi: 10.1515/joc-2023-0248.
  40. Galati G, Pavan G, Wasserzier C Signal design and processing for noise radar // EURASIP J. Adv. Signal Process. 2022. Vol. 2002. P. 52. doi: 10.1186/s13634-022-00884-1.
  41. Николенко Б. Б., Кузнецов Д. И., Подковкин В. А., Попов П. Б., Никулина А. Н. Использование методов искусственного интеллекта для распознавания радиолокационных станций по радиотехническим параметрам сигналов с фильтрацией сигналов, неучтенных в обучающей выборке радиолокационных станций // Радиотехника. 2024. Т. 88, № 5. С. 15–27. doi: 10.18127/j00338486-202405-02.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».