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DCSK 카오스 변조를 이용한 디지털 통신 시스템의 설계
Design of digital communication systems using DCSK chaotic modulation 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.10 no.5, 2015년, pp.565 - 570  

장은영 (신라대학교 전자공학과)

초록
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확산 스펙트럼 통신은 낮은 도청확률과 작은 잡음 채널의 영향 때문에 많은 시스템에서 사용이 증가하고 있다. 기존의 디지털 확산 스펙트럼 시스템의 한계 중 하나는 동기 코드 확산에 대한 필요성이다. 카오스 통신 시스템은 동기 없이 구현 할 수 있고 보안성도 우수하며 간단한 송수신기 구조로 디지털 확산 스펙트럼 통신에 많이 사용하고 있다. 본 논문에서는 카오스 신호를 디지털 통신시스템에 사용하기 위해 디지털 변복조의 반송파 대신 사용하였으며 여러 가지의 카오스 변조 방식들 중에서 차동 CSK(Differential Chaos Shift Keying) 사용한다. DCSK 복조기는 카오스 신호 위상을 복구 할 필요 없이 데이터를 감지하기 때문에 효율적이다. 또한 Matlab/Simulink를 이용하여 DCSK 변조기 및 복조기의 설계하고 성능을 분석하고 송신신호의 수신 신호를 비교하여 송수신 신호가 같은 것을 확인하고 확산 인자에 따른 BER의 성능을 평가한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Spread spectrum communications have increased interest due to their immunity to channel fading and low probability of intercept. One of the limitations of the traditional digital spread spectrum systems is the need for spreading code synchronization. Chaotic communication is the analogue alternative...

주제어

#카오스 통신   #Tent 맵   #차동CSK  

AI 본문요약
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제안 방법

  • 본 논문은 여러 가지의 카오스 신호 발생기 중 Tent map을 이용하여 카오스 신호를 생성하고 Attractor의 궤적을 이용하여 시스템에 사용할 α를 찾아냈다. 그리고 여러 가지 변조 기술 중 검출기의 잡음레벨 문제를 해결할 수 있는 DCSK(Differential Chaos Shift Keying)를 이용하여 변조기와 복조기를 구성하였으며, 송신기와 수신기를 Matlab/Simulilnk를 이용하여 구현하였다. 그리고 수신 확산 인자에 따른 BER성능을 분석하였다[2].
  • 본 논문에서는 여러 가지 카오스 통신 시스템 중에서 비동기 방식의 DCSK변조를 이용한 송수신기의 구성도를 제안하고 Matlab/Simulink를 이용하여 설계하였다. 또한 확산 인자의 선택에 따른 간섭의 영향과 수신 BER 성능의 변화에 대하여 분석하였다.
  • 본 논문은 여러 가지의 카오스 신호 발생기 중 Tent map을 이용하여 카오스 신호를 생성하고 Attractor의 궤적을 이용하여 시스템에 사용할 α를 찾아냈다. 그리고 여러 가지 변조 기술 중 검출기의 잡음레벨 문제를 해결할 수 있는 DCSK(Differential Chaos Shift Keying)를 이용하여 변조기와 복조기를 구성하였으며, 송신기와 수신기를 Matlab/Simulilnk를 이용하여 구현하였다.

대상 데이터

  • 본 논문에서는 여러 가지 카오스 통신 시스템 중에서 비동기 방식의 DCSK변조를 이용한 송수신기의 구성도를 제안하고 Matlab/Simulink를 이용하여 설계하였다. 또한 확산 인자의 선택에 따른 간섭의 영향과 수신 BER 성능의 변화에 대하여 분석하였다. 송신기를 통하여 만든 2진 데이터가 수신기에 정확하게 복조 되는 것을 확인함으로써 설계를 검증하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
카오스 신호의 특징은 무엇인가? 특히 최근 들어 무선통신 시스템의 보안성을 향상시키기 위하여 카오스 신호를 이용한 여러 가지 변조 기법들이 많이 연구되고 있다. 카오스 신호의 특징은 비주기적이고 광대역성이며 매우 초기조건에 민감하다. 이런 이유로 비선형 예측 시스템, 난수 발생, 제어, 통신 분야 등 많은 연구가 진행 중이다.
카오스 신호의 초기 조건을 모른다면 미래의 값을 예측할 수 없는 이유는 무엇인가? 그리고 임펄스 형태의 자기 상관성을 가지므로 매우 낮은 상호 상관성을 갖는다. 하지만 초기 조건에 민감하게 종속되기 때문에 초기 조건을 정확히 모른다면 미래의 값을 예측할 수 없다. 이러한 특성으로 인해 하나의 카오스 시스템에 다른 초기조건을 적용하여 상호 상관성이 매우 낮은 무한히 많은 카오스 신호를 생성할 수 있다.
랜덤 신호의 특징은 무엇인가? 이런 이유로 비선형 예측 시스템, 난수 발생, 제어, 통신 분야 등 많은 연구가 진행 중이다. 랜덤 신호는 비선형적으로 발생하며 어떤 수단으로도 예측 불가능한 신호이며 현재의 값은 과거의 값과 무관하게 생성된다. 반면에 카오스 신호는 비선형적이지만 예측이 가능하며 과거의 값에 의해 미래의 값을 확실한 방법으로 구해낼 수가 있다.
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참고문헌 (11)

  1. W. M. Tam, F. C. M. Lau, and C. K. Tse, Digital Communications with Chaos: Multiple Access Techniques and Performance Evaluation. London: Elsevier, 2007. 

  2. F. C. M. Lau and C. K. Tse, Chaos - Based Digital Communication Systems. Heidelberg, Germany: Springer, 2003. 

  3. M A. Farah, A. Kachouri, and M. Samet, "Design of secure digital communication systems using DCSK chaotic modulation," Design and Test of Integrated Systems in Nanoscale Technology, Tunis, 2006, pp. 200-204. 

  4. H. Cho and G. Yim "Encryption Communication Protocol Design Using Unidirectional Synchronization of the Chaos System," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol 9. no 10, Oct 2014, PP.1125 - 1130. 

    원문보기 상세보기 crossref

  5. Y. Kim, J. Kim, H. Kim, and J. Kang, "Comparison of DCSK Receiver and Enhanced DCSK Receiver with Synchronization Error", VTC 2006-spring IEEE 63rd , vol. 5, 2006, pp. 2261-2265. 

  6. J. Lee and H. Ryu "Anti-Jamming Performance of Chaos Communications SystemUsing DCSK and CDSK Modulation Method" J. of Korea Institute of Electromagnetic Engineering and science, vol. 4, no. 24, Apr. 2013, pp. 417-425. 

  7. W. M. Tam and F. C. M. Lau, "Generalizedcorrelation-delay-shift-keying scheme fornoncoherent chaos-based communicationsystems," IEEE Trans. Circuits Syst. I, Fundam. Theory Appl. vol. 53, no. 3, Mar. 2006, pp. 712-721. 

    상세보기 crossref

  8. S. Hong and E. Jang, "FPGA implementation of digital transceiver using chaotic signal," J. of Korean Inst. Inform. Technol., vol 8. no 8, Aug. 2010, pp. 9-15. 

  9. Y. Bae "Chaotic Phenomena in MEMS with Duffing Equation" J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 6, no. 24, Oct. 2011, pp. 709-716. 

  10. S. Arai and Y. Nishio, "Noncoherent correlation-based communication systems choosing different chaotic maps," IEEE Int. Symp. Circuits Syst(ISCAS 2007), May 2007. pp. 1433-1436. 

  11. K. Han and G. Yim "Design of an RFID Authentication Protocol Using Nonlinear Tent-Map" J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol 9. no 10, Oct 2014, pp. 1145-1152. 

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