디지탈 신호처리에 혼돈 신호를 적용하기 위해 선형 확산 결함(coupled linear diffusion)을 이용하여, 궤도 (trajectory)의 혼돈적인 고유특성은 변함이 없고 주파수 만 체배관계에 있는 4가지 혼돈 신호들을 발생시켰다. 혼돈 신호들을 발생시키기 위한 기본 혼돈 회로로는 Chua 회로를 사용하였고, 이 혼돈 신호들을 복극 4레벨 방식에 응용하였다.
중력구배 인공위성의 pitch 운동이 관성 모멘트 비와 편심율에 따라 혼돈계가 될 수 있다. 혼돈계의 경우 운동의 정확한 예측을 위하여 비혼돈계로 전환하는 혼돈계 제어가 필요하다. 혼돈계 제어에는 feedback control system을 사용할 수 있다. 중력구배 인공위성의 pitch 운동의 혼돈계 제어를 위하여, 비선형 pitch 운동 방정식을 선형화를 하여 linear nonautonomous system을 구하고, 이를 근거로 pitch 운동의 혼돈계 제어와 안정화(stabilization)를 위한 제어법칙을 설계하고 원래의 비선형 혼돈계 pitch 운동에 적용하였다. 설계된 pitch 운동 제어계는 두 개의 parameter를 가지는데, 혼돈계 제어와 안정화에 만족할 만한 결과를 보여주었다.
혼돈(Chaos) 통신 방식은 비주기성, 광대역성, 신호의 비예측성, 구현의 용이성 등의 특성을 가지고 있다. 이런 특성으로 인해 혼돈 신호를 사용하는 디지털 통신 방식에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. 하지만 혼돈 통신 방식은 보안성이 우수하며 도청의 낮은 확률과 같은 장점을 가지고 있지만 다른 방식에 비해서 비트오류율(Bit Error Rate, BER) 성능이 안 좋다는 단점을 가진다. 기존의 혼돈 통신 방식 사용자는 여러 가지 혼돈 지도의 비트오류율 성능을 평가하고 비트오류율 성능이 좋은 혼돈 지도를 선택적으로 적용할 뿐 혼돈 지도의 확률밀도함수(Probability Density Function, PDF) 특성을 변화시킴으로써 비트오류율 성능을 개선시키려는 시도는 이루어지지 않고 있다. 본 논문에서는 혼돈 신호를 확률밀도함수로 나타내고 초기조건, 매개변수 및 방정식을 변화시키면서 확률밀도함수의 변화를 측정한다. 상관지연편이변조 방식에서는 확률밀도함수가 변하면 혼돈 지도의 특성(혼돈 신호)이 변하고 이에 따라 비트오류율 성능도 변하게 된다. 따라서 비트오류율 성능을 좋게 하는 혼돈 신호의 확률밀도 함수 경향을 알아보고 이 결과를 토대로 비트오류율 성능이 우수한 새로운 혼돈 지도를 제안한다.
주혼돈계에서의 한 신호를 대응되는 종속계의 변수에 되먹임시켜 두 혼돈계를 서로 동기화시키는 혼돈의 동기화 방법을 autonomous계의 하나인 Lorenz계에 적용시켜 보았다. Lorenz계에서도 두 혼돈계는 동기화되었고 동기화 영역은 두 혼돈계의 변수들의 차로 이루어진 새로운 혼돈계에서의 laminar phase의 주기가 무한대일 때 생겼다. 이 혼돈계에서의 동기화 특성을 시간적 특성과 위상공간에서 분석하였다.
컴퓨터성능의 향상과 인터넷의 발달로 인하여 디지털 이미지의 보안에 대한 중요성이 계속 증가 하고 있고, 이런 현상때문에 혼돈신호를 이용한 암호화 알고리즘은 새롭고 효과적인 이미지 암호화 방법중의 하나로 제시되고 있다. 본 논문에서 우리는 기존의 혼돈신호를 이용한 암호화 방법의 혼돈신호가 특정 값에 변중된 분포로 생성되는 현상에 대한 암호화의 문제점을 보이고 우리가 설계한 다중변수 혼돈계를 이용한 암호화 알고리즘은 혼돈신호의 분포가 생성되는 신호의 전체 영역에 일정한 분포로 발생되는 것을 보인다. 우리는 이미지를 암호화하고 복호화한 결과값으로 우리가 제시한 다중변수 혼돈계를 이용한 암호화 방법의 타당성을 제시한다.
최근 "혼돈제어"라는 몇 가지 방식이 증명되어 여러 시스템에서 혼돈스런 출렁임을 제거하게 되었다. 처음으로 OGY(Ott Grebogi Yorke) 방법에 기초를 둔 Occasional Proportional Feedback(OPF) 방식이 Roy에 의해 고체레이저 system 에 적용되었다$^{(1)}$ . 또 High Frequency Injection(HFI) 방식으로도 혼돈을 제어할 수 있음이 발표되기도 했다$^{(2),(3)}$ . 우리의 실험에서는 단일모드로 발진하는 Nd:YAG 레이저에서 일어나는 혼돈현상을 관측하려 한다. (중략)
본 논문에서는 혼돈 스트림 발생기에 사용되는 혼돈합성함수의 디지털 회로설계를 연구 하였다. 혼돈키 스트림 발생기의 수학적 모델에 기인하는 전반적인 설계 개념과 절차를 자세히 설명하였다. 또한 혼돈 함수에 대한 이진화 2진 진리표를 보였다. 결과로서 1차원과 2차원 두 종류의 혼돈맵들-텐트맵과 삐뚤어진 로지스틱 맵-을 연결시켜 합성맵으로 사용하는 합성상태머신의 설계를 제시하였다.
주기배가 갈래질 본뜨기에서 안정 주기의 궤도는 $2^n$으로 그 주기가 갈래질 하고 또 혼돈에 이르면 그 혼돈 띠는 1/$2^n$로 수렴하여 넓은 영역의 혼돈이 생긴다. 이때 순환식에 따라서 혼돈 띠 (Chaotic Band)의 수렴과정에서 이 혼돈띠들이 갑자기 넓은 영역의 하나의 혼돈띠로 바뀌는 고비현상이 생기기도 하는데 여기서는 우리가 만든 순환식에서 생기는 이러한 내부고비현상 (Interioi Crisis)을 살피고 이 현상의 특성을 Lyapunov Exponent를 얻어 분석하고자 한다.
논문에서는 두 가지 혼돈맵들을 연결시킨 하나의 합성맵을 기초로 사용하는 독립된 하나의 합성상태머신을 설계하는 방법 및 그 결과를 제시하였다. 혼돈2진스트림발생기로 사용하기 위하여 혼돈합성맵에 관한 디지털회로를 설계하였다. 두 가지 혼돈함수들- 톱니함수와 비뚤어진 로지스틱 함수-로 구성되는 혼돈합성함수의 이산화 진리표를 작성하였고, 디지털회로의 수학적 모델로써 간략화 된 부울대수식들을 제시하였다. 결과로써 혼돈합성함수의 맵에 관한 디지털회로들을 제시하였다.
네트워크의 속도가 향상 되면서 정보를 담고 있는 콘텐츠의 양과 질이 급격히 증가 하고 있다. 이런 정보의 급격한 변화에 맞추어 콘텐츠를 통신상에서 보호할 수 있는 혼돈신호를 이용한 새로운 통신 프로토콜을 다음과 같이 제안한다. 혼돈시스템은 초기치 민감성과 발생된 신호가 잡음과 유사하여 예측이 불가능한 특성을 가지고 있다. 우리는 이런 특성을 갖고 있는 두 개의 혼돈시스템 $F(X_n,Y_n)$와 $G(A_n,B_n)$를 구성하고 F 혼돈시스템의 신호로 G 혼돈시스템을 동기화시켜 발생되는 동일한 혼돈신호를 대칭키로 사용하고, 이렇게 구성된 암호 채널로 데이터를 송수신 하는 방법을 설계 하였다. 제안된 방법을 검증하기 위해 이미지의 암호화 및 복호화로 그 결과를 보였다. 우리가 제안한 방법은 기존의 암호화 통신과 다른 방법으로 추후 관련 분야의 연구에 초석이 될 것으로 생각된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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