Sistemele de comunicație haotică directă sunt sisteme de comunicații digitale bazate pe semnale haotice , în care formarea unei purtătoare haotice și modularea de către un semnal de informație au loc direct în banda de frecvență de comunicație, iar informația este extrasă fără conversie de frecvență intermediară [1] .
Ideea unei conexiuni haotice directe a fost formulată în anul 2000 în laboratorul InformChaos al Institutului de Inginerie Radio și Electronică. V.A. Kotelnikov RAS (IRE numită după V.A. Kotelnikov RAS) [2] [3] . Această idee a luat naștere ca rezultat al analizei lucrărilor anterioare privind utilizarea haosului dinamic pentru transferul de informații.
Lucrările privind utilizarea haosului în sistemele de comunicații au fost efectuate încă din anii 80 ai secolului trecut [4] , cu toate acestea, cercetările intensive în această direcție au început la începutul anilor 90. Interesul care a apărut a fost asociat în mare măsură cu descoperirea fenomenelor de sincronizare haotică [5] [6] [7] și a răspunsului sincron haotic [8] . Primele succese serioase s-au datorat faptului că, în etapa inițială a cercetării pentru o serie de circuite model, a fost demonstrată posibilitatea transmiterii mesajelor digitale și analogice folosind semnale haotice [9] [10] [11] [12] [13 ] ] . Într-o schemă cu amestecarea neliniară a unui semnal informațional într-unul haotic, a fost demonstrată experimental transmisia semnalelor de vorbire și muzică în benzile de joasă frecvență și radio [14] .
Cu toate acestea, studii ulterioare au arătat că sistemele de comunicare care utilizează sincronizarea haotică (sau răspunsul sincron haotic) impun restricții serioase asupra calității canalului de comunicare și nu sunt, pe termen scurt, aplicabile practic.
Următorul pas important a fost conștientizarea că, probabil, utilizarea sincronizării haotice ar trebui abandonată pentru a îmbunătăți performanța sistemelor de comunicații care folosesc haosul. Sa arătat în [15] că folosind haosul dinamic, se pot obține caracteristici bune ale sistemelor conectate. Deși aceste caracteristici sunt inferioare celor ale sistemelor tradiționale, ele nu mai sunt în aceeași măsură ca în sistemele cu sincronizare haotică.
Un pas suplimentar spre crearea sistemelor practice a fost o abordare asociată cu o simplificare semnificativă a schemei de comunicație datorită respingerii conversiilor de frecvență sus/jos ale semnalului și utilizarea unei scheme de recepție necoerente (necorelație, energie) . Această abordare a condus la apariția unei scheme de transfer direct-haotic de informații.
Schemele de comunicare haotică directă se bazează pe trei principii de bază:
Cu unele rezerve, sistemele haotice directe pot include și sisteme în care un semnal haotic purtător în domeniul radio sau cu microunde este obținut printr-o transformare a semnalului haotic original (frecvență mai joasă), de exemplu, prin expunerea acestuia la un oscilator controlat de tensiune. (VCO).
Pentru sistemele de comunicație haotică directă, pot fi utilizate următoarele tipuri de semnale:
Sistemele haotice directe pot fi în bandă îngustă, bandă largă și bandă ultralargă. Această proprietate este determinată de caracteristicile semnalului haotic utilizat.
Conceptul cheie al tehnologiei prezentate este un impuls radio haotic. Este un fragment de semnal cu o lungime care depășește lungimea cvasiperioadei oscilațiilor haotice. Banda de frecvență a unui impuls radio haotic este determinată de banda de frecvență a semnalului haotic inițial generat de sursa haosului, iar într-o gamă largă de modificări ale lungimii impulsului nu depinde de durata acestuia. Acest lucru distinge semnificativ un impuls radio haotic de un impuls radio clasic umplut cu un fragment de purtător periodic, a cărui bandă de frecvență este determinată de lungimea sa.
În sistemele de comunicație haotică directă, pot fi utilizate diverse tipuri de modulație : prezența sau absența unui impuls haotic la poziția informației (haotic on-off keying - COOK), keying haotic relativ (diferențial chaotic shift keying - DCSK), modularea pozițiile pulsului (modularea poziției pulsului - PPM) etc. Este esențial ca pentru transmiterea informațiilor aici să nu se folosească un semnal continuu, ci un flux de impulsuri. Prin urmare, împreună cu metoda de modulare, lungimea impulsului și ciclul de lucru sunt caracteristici importante . Variația acestor caracteristici determină proprietățile de viteză ale sistemului de comunicații și stabilitatea acestuia pentru diferite tipuri de canale de comunicație.