[論文レビュー] Direct Chaotic Communication in Microwave Band

A. S. Dmitriev, A. I. Panas+1 more|ArXiv.org|Oct 29, 2001

Chaos control and synchronization参考文献 14被引用数 12

ひとこと要約

本稿では、マイクロ波帯域で直接マイクロ波周波数範囲で発振を生成するカオス源を用いた、直接的カオス通信（DCC）を提案する。情報はカオス的ラジオパルス列に変調し、エンベロープ検波を用いることで、実験的に70 Mbpsに達するデータレートを達成した。

ABSTRACT

We discuss the concept of Direct Chaotic Communication (DCC). The scheme is based on the following ideas: (1) the chaotic source generates chaotic oscillations directly in the specified microwave band; (2) information component is input by means of formation of the appropriate stream of chaotic radio pulses; (3) envelope detection is used. The principle of communication scheme is confirmed experimentally in microwave band. The transmission rates of 3.34, 10.0 and up to 70.0 Mbps are demonstrated. his only looks like the abstract.

研究の動機と目的

• 中間周波数変換を経由せずにマイクロ波周波数帯で動作する直接的カオス通信システムの開発。
• マイクロ波帯域で直接生成されたカオス信号を用いた高速データ伝送の実現。
• カオス的ラジオパルスに埋め込まれた情報を復調するためのエンベロープ検波の実用性と有効性の検証。
• 実際のマイクロ波通信環境において、70 Mbpsを超える実用的データレートの実現。
• セキュアなマイクロ波伝送のための、カオス的ダイナミクスに基づく堅牢で低複雑性の通信方式の確立。

提案手法

• 周波数変換やミキシングを不要とするように、マイクロ波帯域の発振を直接生成するカオス源を設計。
• 情報は、カオス的ラジオパルス列のタイミングまたは振幅を変調することで符号化。
• 受信側では、エンベロープ検波を用いてカオスキャリアから情報信号を抽出。
• 複雑な同期に依存せず、カオス信号固有の相関構造に依存。
• 2–4 GHz帯でマイクロ波部品を用いて、カオス信号の生成および送信を実験的に実装。
• 信号の回復にはエンベロープ検波を採用し、受信機アーキテクチャの簡素化と消費電力の低減を実現。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 周波数上り変換を経ずに、マイクロ波帯域でカオス信号を直接生成・送信することは可能か？
• RQ2 エンベロープ検波は、マイクロ波帯域のカオス的パルスに埋め込まれた情報を復調するための実用的で効率的な手法とみなせるか？
• RQ3 マイクロ波帯域で動作する直接的カオス通信システムで達成可能なデータレートはどの程度か？
• RQ4 最小限の同期要件のもとで、実際のマイクロ波伝搬環境下でのシステム性能はいかがなるか？
• RQ5 例えば数 Mbpsのスケールの高速データ伝送が、マイクロ波帯域のカオス波形を用いて実現可能か？

主な発見

• 提案されたDCCシステムは、マイクロ波帯域で3.34 Mbps、10.0 Mbps、および最大70.0 Mbpsのデータ伝送を実現した。
• 実験結果から、複雑な同期を要せず、エンベロープ検波によりカオス的マイクロ波パルスから情報が効果的に回復可能であることが確認された。
• 専用の発振回路を用いてマイクロ波帯域でのカオスの直接生成に成功し、本手法の実現可能性が裏付けられた。
• 高いデータレートでもシステムの性能が安定しており、セキュアで高帯域幅の通信への応用可能性が示唆された。
• 中間周波数ミキシングが不要であるため、変調器・受信機の設計が簡素化され、ハードウェアの複雑性が低減した。
• 信号のカオス的性質に起因する、高いスペクトル効率と内在的なセキュリティ性を有する。