Улучшение вероятности битовой ошибки для безопасных беспроводных систем связи на базе технологии DCSK-MIMO в случае рэлеевского канала с замираниями

Автор(и)

  • Лваа Ф. Абдуламир журнал "Известия вузов. Радиоэлектроника", Iraq https://orcid.org/0000-0002-9546-5155
  • Дж. Д. Джохакар Национальный технологический институт Карнатака, India
  • У. Срипати Национальный технологический институт Карнатака, India
  • М. Кулкарни Национальный технологический институт Карнатака, India

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347013100038

Ключові слова:

хаотическая техника, MIMO, рэлеевский канал с замираниями, DCSK

Анотація

В последние годы наблюдается рост интереса к использованию хаотических техник для обеспечения безопасности каналов связи. Такая необходимость обоснована возникновением беспроводных сервисов, которые требуют обеспечения очень низкой вероятности битовой ошибки BER (Bit Error Rate) наряду с безопасностью данных. С увеличением объемов данных, передаваемых по беспроводным каналам, возрастает интерес по несанкционированному доступу к таким системам. В данной работе исследуется целесообразность использования хаотической связи в каналах с множеством входов и выходов MIMO (Multiple–Input–Multiple–Output). Проведено изучение характеристик дифференциальной хаотической манипуляции DCSK (Differential Chaos Shift Keying) по схемам Алаути 2×2 и 2×1 для различных хаотических карт через канал с аддитивным белым гауссовым шумом и рэлеевский канал с замираниями. Обе принципиально широкополосные техники DCSK модуляции и пространственно-временного блочного кода STBC (Space–Time Block Code) позволяют бороться с замираниями вследствие многолучевого распространения. Использование таких схем приводит к улучшению безопасности без ухудшения BER в рэлеевском канале с замираниями. Разработан точный метод оценки характеристик DCSK системы связи через канал с замираниями. Моделирование показало, что комбинация схем STC и карты палаточного вида обеспечивает лучшую BER и безопасность по сравнению с другими картами. Таким образом, использование описываемых схем улучшает безопасность без ухудшения BER при связи через упомянутые каналы.

Посилання

Frey D. R. Chaotic digital encoding: An approach to secure communication / D. R. Frey // IEEE Trans. Circuits Syst. II: Analog Digital Signal Process. — 1993. — Vol. 40, No. 10. — P. 660–666. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/82.246168">10.1109/82.246168.

Itoh M. Secure communication systems via Yamakawa’s chaotic chips and Chua’s circuits / M. Itoh, H. Murakami, L. O. Chua // Fuzzy Systems : IEEE Third World Congress on Computational Intelligence, 26–29 Jun 1994, Orlando, FL. — 1994. — Vol. 2. — P. 1293–1296. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/FUZZY.1994.343908">10.1109/FUZZY.1994.343908.

Zhou H. Secure communication via one-dimensional chaotic inverse systems / Hong Zhou, Xie-Ting Ling, Jun Yu // Circuits and Systems : IEEE Int. Symp., ISCAS’97, 9–12 Jun 1997, Hong Kong. — 1997. — Vol. 2. — P. 1029–1032. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/ISCAS.1997.621911">10.1109/ISCAS.1997.621911.

Kaddoum G. Performance analysis of differential chaotic shift keying communications in MIMO systems / G. Kaddoum, Mai Vu, Francois Gagnon // Circuits and Systems : IEEE Int. Symp., ISCAS, 15–18 May 2011, Rio de Janeiro. — 2011. — P. 1580–1583. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/ISCAS.2011.5937879">10.1109/ISCAS.2011.5937879.

Ma H. Space-time coding and processing with differential chaos shift keying scheme / Huanfei Ma and Haibin Kaan // Communications : IEEE Int. Conf., ICC’09, 14–18 June 2009, Dresden. — 2009. — P. 1–5. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/ICC.2009.5199469">10.1109/ICC.2009.5199469.

Coexistence of chaos-based and conventional digital communication systems of equal bit rate / F. C. M. Lau, C. K. Tse, Ye. Ming, S. F. Hau // IEEE Trans. Circuits Syst. — 2004. — Vol. 51, No. 2. — P. 391–408. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/TCSI.2003.822398">10.1109/TCSI.2003.822398.

Ben Farah M. A. Design of secure digital communication systems using DCSK chaotic modulation / M. A. Ben Farah, A. Kachouri, M. Samet // Design and Test of Integrated Systems in Nanoscale Technology : IEEE Int. Conf., DTIS, 5–7 Sept. 2006, Tunis. — 2006. — P. 200–204. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/DTIS.2006.1708656">10.1109/DTIS.2006.1708656.

Lau Y.-S. A new approach in chaos shift keying for secure communication / Yuu-Seng Lau and Z. M. Hussain // Information Technology and Applications : Third IEEE Int. Conf., ICITA 2005, 4–7 July 2005. — 2005. — Vol. 2. — P. 630–633. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/ICITA.2005.30">10.1109/ICITA.2005.30.

Lee J. Secure communication using chaos / Jaejin Lee, Chungyong Lee, D. B. Williams // IEEE Global Telecommunication Conf. : GLOBECOM’95, 14–16 Nov 1995. — 1995. — Vol. 2. — P. 1183–1187. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/GLOCOM.1995.502590">10.1109/GLOCOM.1995.502590.

A new chaotic communication system / Zhingguo Li, Kun Li, Changyun Wen, Yeng Chai Soh // IEEE Trans. Commun. — 2003. — Vol. 51, No. 8. — P. 1306–1312. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/TCOMM.2003.815058">10.1109/TCOMM.2003.815058.

A secure communication scheme based on symbolic dynamics / Guoping Tang, Xiaofeng Liao, Di Xiao, Chuandong Li // Communications, Circuits and Systems : IEEE Int. Conf., ICCCAS 2004, 27–29 June 2004. — 2004. — Vol. 1. — P. 13–17. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/ICCCAS.2004.1345929">10.1109/ICCCAS.2004.1345929.

Lau Y.-S. Space-time encoded secure chaos communications with transmit beamforming / Yuu-Seng Lau, Kevin H. Lin, Z. M. Hussain // IEEE Region 10 : TENCON, 21–24 Nov. 2005, Melbourne, Qld. — 2005. — P. 1–5. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/TENCON.2005.301120">10.1109/TENCON.2005.301120.

Kaddoum G. On the performance of chaos shift keying in MIMO communications systems / G. Kaddoum, Mai Vu, F. Gagnon // IEEE Wireless Communication and Networking Conf. : WCNC, 28–31 March 2011, Cancun, Quintana Roo. — 2011. — P. 1432–1437. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/WCNC.2011.5779370">10.1109/WCNC.2011.5779370.

Ma H. Space-time coding and processing with differential chaos shift keying scheme / Huanfei Ma and Haibin Kan // Communications : IEEE Int. Conf., ICC’09, 14–18 June 2009, Dresden. — 2009. — P. 1–5. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/ICC.2009.5199469">10.1109/ICC.2009.5199469.

A generalized BER prediction method for differential chaos shift keying system through different communication channels / Georges Kaddoum, Francois Gagnon, Pascal Charge, Daniel Roviras // Wireless Personal Commun. — 2012. — Vol. 64, No. 2. — P. 425–437. — DOI : http://dx.doi.org/10.1007/s11277-010-0207-1">10.1007/s11277-010-0207-1.

A methodology for bit error rate prediction in chaos-based communication systems / G. Kaddoum, P. Charge, D. Roviras, D. Fournier-Prunaret // Circuits, Syst. Signal Process. — 2009. — Vol. 28, No. 6. — P. 925–944. — DOI : http://dx.doi.org/10.1007/s00034-009-9124-5">10.1007/s00034-009-9124-5.

Exact analytical bit error rates for multiple access chaos-based communication systems / W. M. Tam, F. C. M. Lau, C. K. Tse, A. J. Lawrance // IEEE Trans. Circuits Syst. — Sept. 2004. — Vol. 51, No. 9. — P. 473–481. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/TCSII.2004.832773">10.1109/TCSII.2004.832773.

Dornbusch A. Chaotic generation of PN sequences: A VLSI implementation / A. Dornbusch and J. P. de Gyvez // Circuits and Systems : IEEE Int. Symp., ISCAS’99, 1999, Orlando, FL. — 1999. — Vol. 5. — P. 454–457. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/ISCAS.1999.777607">10.1109/ISCAS.1999.777607.

Comparative study of 1-D chaotic generators for digital data encryption / Abir Awad, Safwan El Assad, Wang Qianxue, Calin Vladeanu, Bassem Bakhache // IAENG Int. J. Computer Sci. — Dec. 2008. — Vol. 35, No. 4. — P. 1.

Stavroulakis P. Chaos Applications in Telecommunications / P. Stavroulakis. — Taylor & Francis Group, 2006.

Zhou Z. Exact BER analysis of differential chaos shift keying communication system in fading channels / Zhibo Zhou, Tong Zhou, Jinxiang Wang // Wireless Communication, Networking and Mobile Computing : 4th IEEE Int. Conf., WiCOM’08, 12–14 Oct. 2008, Dalian. — P. 1–4. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/WiCom.2008.516">10.1109/WiCom.2008.516.

##submission.downloads##

Опубліковано

2013-10-20

Як цитувати

Абдуламир, Л. Ф., Джохакар, Д. Д., Срипати, У., & Кулкарни, М. (2013). Улучшение вероятности битовой ошибки для безопасных беспроводных систем связи на базе технологии DCSK-MIMO в случае рэлеевского канала с замираниями. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 56(10), 28–41. https://doi.org/10.20535/S0021347013100038

Номер

Том 56 № 10 (2013)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2013 Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.