Infocommunications and Radio Technologies Infocommunications and Radio Technologies ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫЕ И РАДИОЭЛЕКТРОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 2587-9936 69648 10.29039/2587-9936.2023.06.4.28 Электроника, фотоника, приборостроение и связь (2.2) ELECTRONICS, PHOTONICS, INSTRUMENTATION AND COMMUNICATIONS (2.2) Электроника, фотоника, приборостроение и связь (2.2) Modeling an Energy Receiver for Ultrawideband Chaotic Communications Моделирование энергетического приемника для систем сверхширокополосной хаотической радиосвязи Андреев Юрий Вениаминович Andreyev Yuri V. andreev.iuv@mipt.ru

доктор физико-математических наук;

doctor of physical and mathematical sciences;

 Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН Москва Россия Kotelnikov Institute of Radioengineering and Electronics of RAS Moscow Russian Federation Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет) Москва Россия Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University) Moscow Russian Federation 12 09 2023 12 09 2023 6 4 374 385 08 09 2023 06 09 2023 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/69648/view

Исследована проблема моделирования энергетического приема сверхширокополосных хаотических радиоимпульсов для системы хаотической радиосвязи. Показано, что комбинация методов численного и аналитического моделирования полностью закрывает задачу расчета характеристик сверхширокополосных систем хаотической радиосвязи. С одной стороны, численный метод эффективен для расчета приемных систем с короткими радиоимпульсами, однако при увели-чении длительности радиоимпульсов скорость метода пропорционально падает, в то время как технические требования к вычислительной аппаратуре пропорционально растут. С другой стороны, точность аналитического решения, недостаточная в случае коротких радиоимпульсов, пропорционально растет с увеличением длительности радиоимпульсов. Таким образом, в данной задаче численный и аналитический методы идеально дополняют друг друга. Показано, что точность приближенного аналитического решения для оптимального порога и вероятности ошибки приема становится достаточной для инженерных расчетов при значениях базы хаотических радиоимпульсов B >= 200. Комбинация численного и аналитического методов моделирования позволяет существенно сократить длительность и трудоемкость расчетов хаотических систем связи, например, систем, обеспечивающих предельные дальности за счет увеличения базы сигнала (процессинга).

The problem of modeling an energy receiver of ultra-wideband chaotic radio pulses for chaotic radio communications is studied. As is shown, a combination of numerical and analytical modeling completes the problem of calculating characteristics of ultra-wideband chaotic communication systems. On the one hand, the numerical method is effective for calculating receiving systems with short radio pulses, and with an increase in the duration of radio pulses Tp the rate of the method decreases proportionally, whereas technical requirements for the computing equipment increase proportionally, so the operation time increases faster than Tp. On the other hand, the accuracy of the analytical solution, which is insufficient in the case of short radio pulses, grows proportion-ally with an increase in the duration of the radio pulses. Thus, in this problem, the numerical and analytical methods ideally complement each other. It is shown that the accuracy of the approximate analytical solution for the optimal threshold and the error probability becomes sufficient for engineering calculations at the values of the number of freedom degrees (processing gain) of chaotic radio pulses B  200. The combination of numerical and analytical modeling methods can significantly simplify tiresome modelling of chaotic communication systems, for example, those that provide maximum range by increasing the signal length.

 сверхширокополосные системы связи энергетический детектор динамический хаос хаотический радиоимпульс прямохаотические системы связи ultra-wideband communications energy detector chaotic radio pulse direct chaotic communications envelope detector logarithmic detector Работа выполнена по Государственному заданию ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН

Дмитриев А. С. Динамический хаос как носитель информации. В кн. : Новое в синергетике : Взгляд в третье тысячелетие. М. : Наука, 2002. С. 82-122. A. S. Dmitriev, “Dynamic chaos as a carrier of information,” In : New in synergetics : A look into the third millennium, Moscow : Nauka, 2002, pp. 82-122. (In Russ.). Dmitriev A. S., Kyarginsky B. E., Panas A. I., Starkov S. O. Experiments on ultra wideband direct chaotic information transmission in microwave band // Int. J. Bifurcation and Chaos. 2003. Vol. 13, no. 6. P. 1495-1507. A. S. Dmitriev, B. Ye. Kyarginsky, A. I. Panas, and S. O. Starkov, “Experiments on Direct Chaotic Communications in Microwave Band,” International Journal of Bifurcation and Chaos, vol. 13, no. 06, pp. 1495-1507, Jun. 2003, doi: 10.1142/s0218127403007345. Андреев Ю. В. Прием сверхширокополосных хаотических радиоимпульсов с большой базой // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии. 2021. № 3. С. 81-82. Yu. V. Andreyev, “Reception of ultra-wideband chaotic radio pulses with a large base,” Microwave and telecommunication technology, no. 3, pp. 81-82, 2021. (In Russ.). Andreyev Yu. Analytical Model of an Energy Detector for Ultra-Wideband Chaotic Communications // Electronics. 2023. Vol. 12, no. 4. P. 954. Yu. V. Andreyev, “Analytical Model of an Energy Detector for Ultra-Wideband Chaotic Communications,” Electronics, vol. 12, no 4, p. 954, 2023, doi: 10.3390/electronics12040954. Montgomery D. C., Runger G. C. Applied Statistics and Probability for Engineers. 6th ed. Wiley, 2014. 836 p. D. C. Montgomery and G. C. Runger, Applied Statistics and Probability for Engineers, 6th ed., Wiley, 2014.