ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ НЕЛИНЕЙНОЙ ДИНАМИКИ ДЛЯ АНАЛИЗА СВОЙСТВ СИГНАЛОВ, СФОРМИРОВАННЫХ НА ОСНОВЕ ТРОИЧНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ

Автор: А. А. Гавришев, Д. Л. Осипов

Журнал: Научное приборостроение @nauchnoe-priborostroenie

Рубрика: Информатика, вычислительная техника и управление

Статья в выпуске: 3, 2025 года.

Бесплатный доступ

Показано, что в настоящее время сложные сигналы, построенные на основе псевдослучайных последовательностей (ПСП), находят активное применение в различных областях деятельности. Указано, что многие известные бинарные ПСП, например, коды Баркера, m-последовательности и пр., обладают различными недостатками, затрудняющими их использование на практике. Поэтому представляется разумным исследование путей усложнения структуры сигнала не за счет увеличения числа символов в его периоде, а за счет увеличения количества значений, которые может принимать числовая последовательность. Одним из самых очевидных и наименее затратных с вычислительной точки зрения подходов для усложнения структуры сигнала является использование троичных последовательностей (ТП). Отмечено, что, несмотря на наличие большого количества работ по указанной тематике, некоторые вопросы не раскрыты в полной мере, например скрытность и надежность таких сигналов при их использовании в системах передачи данных. Предложено для оценки скрытности и надежности сигналов, сформированных на основе ТП, использовать методы нелинейной динамики (BDS-статистику, показатель Хёрста, пик-фактор). На основе проведенных исследований подтверждено, что сигналы, сформированные на основе ТП, обнаруживаются с помощью методов нелинейной динамики, в частности с помощью BDS-статистики. При этом с помощью показателя Хёрста такие сигналы не обнаруживаются, т.к. они классифицируются как близкие к белому шуму. Отмечено, что все сигналы, сформированные на основе ТП, обладают хорошим (согласно рекомендациям) пик-фактором. Также указано, что большинство исследуемых сигналов, сформированных на основе ТП, являются близкими к сигналам, сформированным на основе классических бинарных ПСП. Исходя из этого, их можно рекомендовать к использованию в скрытных системах передачи данных — хотя такие сигналы и могут быть обнаружены, однако раскрытие их структуры будет представлять определенные трудности, т.к. они имеют признаки классических бинарных ПСП.

Еще

Троичные последовательности, системы передачи данных, скрытность, надежность, нелинейная динамика

Короткий адрес: https://sciup.org/142245623

IDR: 142245623   |   УДК: 621.391

APPLICATION OF NONLINEAR DYNAMICS METHODS FOR ANALYZING THE PROPERTIES OF SIGNALS FORMED ON THE BASIS OF TERNARY SEQUENCES

It is shown that complex signals based on pseudorandom sequences (PRS) are currently being actively used in various fields of activity. It is indicated that many well-known binary PRS, for example, Barker codes, msequences, etc., have various disadvantages that make it difficult to use them in practice. Therefore, it seems reasonable to explore ways to complicate the structure of a signal not by increasing the number of characters in its period, but by increasing the number of values that a numeric sequence can take. One of the most obvious and least computationally expensive approaches to complicate the signal structure is the use of ternary sequences (TS). It is noted that, despite the availability of a large number of works on this topic, some issues are not fully disclosed, for example, the secrecy and reliability of such signals when used in data transmission systems. It is proposed to use nonlinear dynamics methods (BDS-statistics, Hurst exponent, peak factor) to evaluate the secrecy and reliability of signals generated on the basis of TS. Based on the conducted research, it has been confirmed that signals generated on the basis of TS are detected using nonlinear dynamics methods, in particular, using BDS-statistics. At the same time, using the Hurst exponent, such signals are not detected, since they are classified as close to white noise. It is noted that all signals generated on the basis of TS have a good peak factor. It is noted that most of the studied signals formed on the basis of TS are close to the signals formed on the basis of classical binary PRS. Based on this, they can be recommended for use in hidden data transmission systems – although they can be detected, however, disclosure of their structure will present certain difficulties, since they have the characteristics of classical binary PRS.

Еще

Список литературы ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ НЕЛИНЕЙНОЙ ДИНАМИКИ ДЛЯ АНАЛИЗА СВОЙСТВ СИГНАЛОВ, СФОРМИРОВАННЫХ НА ОСНОВЕ ТРОИЧНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ

  • 1. Терещенко С.А., Федоров Г.А., Антаков М.А., Бурнаевский И.С. Семейства аппаратных функций гексагональных кодирующих коллиматоров // Известия вузов. Электроника. 2013. № 5 (103). С. 70–74. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=20362496
  • 2. Федоров Г.А., Терещенко С.А., Антаков М.А., Бурнаевский И.С. Интегрально кодовые системы измерений с многопинхольными гексагональными кодирующими коллиматорами на основе троичных последовательностей // Вестник национального исследовательского ядерного университета "МИФИ". 2013. Т. 2, № 1. С. 40–46. DOI; 10.1134/S2304487X13010094
  • 3. Сиротенко П.Т., Роман В.И., Юнолайнен А.В., Марухненко В.П. Устройство синхронизации источников сейсмических сигналов. Патент на изобретение СССР SU 1787278 A3, 1993. URL: https://patenton.ru/patent/SU1787278A3
  • 4. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Радио и связь, 1985. 384 с.
  • 5. Ипатов В.П. Периодические дискретные сигналы с оптимальными корреляционными свойствами. М.: Радио и связь, 1992. 152 с.
  • 6. Ковалев М.А., Макаров А.А., Павский В.Ф., Петелин Ю.В. О существовании троичных псевдослучайных последовательностей, подобных двоичным кодам Баркера // Труды Военно-космической академии имени А.Ф. Можайского. 2016. Вып. 650. С. 54–56. URL: http://trudvka.ru/download/2016/650_march_2016.pdf
  • 7. Петелин Ю.В., Ковалев М.А., Макаров А.А. Перспективы использования сигнально-кодовых конструкций типа троичных m-последовательностей в спутниковых каналах связи // Информационно-управляющие системы. 2006. № 5. С. 32–35. URL: https://i-us.ru/index.php/ius/article/view/14579
  • 8. Сухарев Е.М. Общесистемные вопросы защиты информации. Коллективная монография. Кн. 1. М.: Радиотехника, 2003. 292 с.
  • 9. Гавришев А.А. Сравнительный анализ хаотических сигналов и известных шумоподобных сигналов по критерию скрытности // Материалы IV Международной научно-практической конференции, посвященной Всемирному дню гражданской обороны "Гражданская оборона на страже мира и безопасности". В 3-х частях. М.: Академия ГПС МЧС России, 2020. Ч. 2. С. 470–475. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42632144
  • 10. Гавришев А.А. Моделирование и количественнокачественный анализ распространенных защищенных систем связи // Прикладная информатика. 2018. Т. 13, № 5 (77). С. 84–122. URL: http://www.appliedinformatics.ru/r/articles/article/index.p
  • hp?article_id_4=2300
  • 11. Жук А.П., Студеникин А.В., Макаров И.В., Беседин А.А. Оценка структурной скрытности ансамблей многофазных ортогональных кодовых последовательностей // Телекоммуникации. 2024. № 3. С. 13–21. DOI: 10.31044/1684-2588-2024-0-3-13-21
  • 12. Едемский В.А. Синтез чередующихся троичных последовательностей с хорошими автокорреляционными свойствами и высокой эквивалентной линейной сложностью // Журнал радиоэлектроники. Эл. ресурс. 2014. № 2. URL: http://jre.cplire.ru/jre/feb14/2/abstract.html
  • 13. Кренгель Е.И. Построение новых идеальных троичных последовательностей // Сб. докл. 19-й междунар. конф. "Цифровая обработка сигналов и ее применение" (DSPA–2017). М.: РНТОРЭС им. А. С. Попова, 2017. Т. 1. С. 61–65.
  • 14. Кренгель Е.И. О взаимной корреляции некоторых пар почти идеальных троичных последовательностей // Сб. докл. 9-й междунар. конф. "Цифровая обработка сигналов и ее применение" (DSPA–2007). М.: ИПУ РАН, 2007. С. 17–20. URL: http://autex.spb.su/dspa/dspa2007/dspa2007.php
  • 15. Кренгель Е.И., Иванов П.В. Новые троичные последовательности с двумя ненулевыми боковыми лепестками периодической автокорреляционной функции и пик-фактором, близким к единице // DSPA: Вопросы применения цифровой обработки сигналов. 2016. Т. 6, № 1. С. 173–177. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=32721524
  • 16. Соколов А.В., Жданов О.Н. Криптографические конструкции на основе функций многозначной логики. М.: ИНФРА-М, 2022. 192 с.
  • 17. Гюнтер A.B. Применение кодов с нулевой зоной корреляции в системах с CDMA и OFDM // Телекоммуникации. 2012. № 3. С. 8–12. URL: http://www.nait.ru/journals/number.php?p_number_id=1614#
  • 18. Гюнтер A.B. Метод построения троичных последовательностей с пулевой зоной корреляции // Цифровая обработка сигналов. 2011. № 1. С. 33–36.
  • 19. Arshad A., Emran A., Ahsan H. et al. Pseudo Random Ternary Sequence and Its Autocorrelation Property Over Finite Field // I. J. Computer Network and Information Security. 2017. No. 9. P. 54–63. DOI: 10.5815/ijcnis.2017.09.07
  • 20. Егоров В.В., Мингалев А.Н., Середенко В.А. Построение квазиортогонального базиса на основе троичных псевдослучайных последовательностей // Сб. докл. Второй всероссийской научной конференции "Радиотехнические, оптические и биотехнические системы. Устройства и методы обработки информации". СПб: ГУАП, 2021. С. 157–161. URL: https://elibrary.ru/yjfflw
  • 21. Гавришев А.А., Осипов Д.Л. Оценка скрытности OFDM-сигналов, основанных на BPSK модуляции, с помощью методов нелинейной динамики // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2022. Т. 16. № 9. С. 13–19. DOI: 10.36724/2072-8735-2022-16-9-13-19
  • 22. Белюченко И.М. Разновидности троичного кода // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2011. № 3. С. 17–20.
  • 23. Гавришев А.А., Гавришев А.Н. К вопросу о расчете значений пик-фактора сигналов, генерируемых распространенными скрытными системами связи // Вестник НЦБЖД. 2020. № 3 (45). С. 149–157. URL: https://ncbgd.tatarstan.ru/rus/file/pub/pub_2478119.pdf
  • 24. Кузовников А.В., Семкин П.В. Способ обнаружения случайных низкоэнергетических сигналов. Патент РФ RU 2511598C2. 2014. URL: https://yandex.ru/patents/doc/RU2511598C2_20140410
  • 25. Двоpников С.В., Манаенко С.С., Двоpников С.С. Паpаметpическая мимикpия сигналов, модулиpованных колебаниями и сфоpмиpованных в pазличных функциональных базисах // Информационные технологии. 2015. № 4. С. 259–263. URL: http://novtex.ru/IT/it2015/it415_web-259-263.pdf
Еще