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", Ірак https://orcid.org/0000-0002-9546-5155
  • Дж. Д. Джохакар Национальный технологический институт Карнатака, Індія
  • У. Срипати Национальный технологический институт Карнатака, Індія
  • М. Кулкарни Национальный технологический институт Карнатака, Індія

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.

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

Розділ

Оригінальні статті