Journal of IKEEE (전기전자학회논문지)

Institute of Korean Electrical and Electronics Engineers (한국전기전자학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Chaos based Communication System Using Reverse DCSK

역방향 DCSK를 이용한 카오스기반 통신 시스템

  • Jang, Eun-Young (Dept. of Smart Electrical and Electronic Engineering, Silla University)
  • Received : 2019.09.02
  • Accepted : 2019.09.26
  • Published : 2019.09.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

In this paper, we propose a Reverse Differential Chaos Shift Keying (RE-DCSK) system for low cost, high reliability and high data rate non-coherent chaos communication .In RE-DCSK, reference signals are transmitted in the first slot as in the conventional differential chaos shift modulation scheme (DCSK) and in the second slot a time inversion block strengthens the autocorrelation of the chaos signal and uses the orthogonality of the two signals to obtain the information signal. RE-DCSK enables relatively double the data rate compared to DCSK and also improves the security of communications without any additional cost of system complexity.To prove its effectiveness, we analyze it through Rayleigh fading channel and additional white Gaussian noise (AWGN) channel based on the derived BER expression. The BER performance of the proposed system is improved when compared with the CDSK and DCSK system using AWGN channel.

본 논문에서는 낮은 비용과 높은 신뢰성 그리고 데이터율이 좋은 비-코히어런트 카오스 통신을 위한 역방향 차동 카오스 편이변조(Reverse Differential Chaos Shift Keying, RE-DCSK) 시스템을 제안한다. RE-DCSK의 참조 신호들은 기존 차동 카오스 편이 변조 방식(DCSK)에서처럼 첫 번째 슬롯에서 전송하며 두 번째 슬롯에서는 시간 반전 블록이 카오스 신호의 자기상관 관계를 강화시키고 두 신호의 직교성을 이용하여 정보신호의 역할을 한다. RE-DCSK는 시스템의 복잡성에 따르는 어떠한 추가 비용도 없이 DCSK와 비교했을 때 상대적으로 두 배의 전송률을 가능하게 하고 통신의 보안 성능도 역시 향상시킨다. 그 효율성을 입증하기 위해 도출한 BER 표현식을 기반으로 레일리 페이딩 채널과 부가 백색 가우시안잡음(AWGN) 채널을 통하여 분석한다. 제안한 시스템의 BER 성능은 AWGN 채널을 사용한 상호지연 편이변조 방식(CDSK)와 DCSK 시스템과 비교하였을 경우 성능이 향상된다.

Keywords

References

  1. C. C. Chen and K. Yao, "Stochastic calculus based numerical evaluation and performance analysis of chaotic communication systems," IEEE Trans. Circuits Syst, vol.47, no.12, pp.1663-1672, 2000. DOI: 10.1109/81.899918
  2. G. Kolumban, B. Vizvki, W. Schwarz, and A. Abel, "Differential chaos shift keying : A robust coding for chaotic communication," in Proc. NDES, pp.87-92, 1996. DOI: 10.1109/tcsii.2016.2546901
  3. M. Sushchik, L. S. Tsimring, and A. R. Volkovskii, "Performance analysis of correlation based communication schemes utilizing chaos," IEEE Trans. Circuits Syst, vol.47, no.12, pp.1684-1691, 2000. DOI: 10.1109/81.899920
  4. G. Kaddoum, F. Richardson, and F. Gagnon, "Design and analysis of a multi-carrier differential chaos shift keying communication system," IEEE Trans. Commun., vol.61, no.8, pp.3281-3291, 2013. DOI: 10.1109/TCOMM.2013.071013.130225
  5. Z. Galias and G. M. Maggio, "Quadrature chaos shift keying: Theory and Performance analysis," IEEE Trans. Cicuits Syst., vol.48, no.12, pp.1510-1519, 2001. DOI: 10.1109/TCSI.2001.972858
  6. W. K. Xu and L. Wang, "A novel differential chaos shift keying modulation scheme," Int. J. Bifurcation Chaos, vol.21, no.3, pp.799-814, 2011. DOI: 10.1142/S0218127411028672
  7. E. Jang, "Performance of optimization for Short Reference Differential Chaos Shift Keying Scheme," J. of Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol.14, no.3, pp.453-460, 2019. DOI: 10.1109/ICSPCC.2017.8242434
  8. G. Kaddoum, P. Charge, D. Roviras, and D. Fournier-Prunaret, "A methodology for bit error rate prediction in chaos-based communication systems," Birkhauser Circuits Syst, vol.28, no.6, pp.925-944, 2009. DOI: 10.1007/s00034-009-9124-5
  9. Y. Xia, C. K. Tse, and F. C. M. Lau, "Permance of differential chaos shif-keying digital communication systems over a multipath fading channel with delay spread," IEEE Trans. Circuits Syst, vol.51, no.12, pp.680-684, 2004. DOI: 10.1109/TCSII.2004.838329
  10. F. C. M. Lau and C. K. Tse, "Chaos-based digital communication systems," Springer, 2003. DOI: 10.1007/978-3-662-05183-2
  11. G. Kaddoum, P. Charge, and D. Roviras, "A generalized methodology for bit-error-rate prediction in correlation-based communication schemes using chaos," IEEE Commun. Lett., vol.13, no.8, pp.567-569, 2009. DOI: 10.1109/LCOMM.2009.090715