Digital Communication Systems Based on Three-Dimensional Chaotic Attractors

Abstract

In this paper, we propose a methodology to design chaos-based communication systems, which exploits the topological structure of 3-D chaotic attractors. The first step consists in defining a proper partition of a Poincaré section of the attractor and the subsequent encoding of the chaotic trajectories. Then, the evolution mechanism of the chaotic attractor, according to the dynamical restrictions imposed by the chaotic flow, is represented by a state diagram, where each state represents a region of the Poincaré section or a branch in the template of the chaotic attractor. The state transitions are associated with segments of chaotic trajectories that connect the corresponding regions of the Poincaré section. The chaotic signals are transmitted over both additive white Gaussian noise and Rayleigh flat fading channels, and a trellis structure derived from the state diagram is used at the decoder to estimate the transmitted information sequence. Finally, the bit error rate performance of the system is analyzed. INDEX TERMS Chaotic attractors, chaos-based communications, chaos control, error probability, Poincaré section, symbolic dynamics, topology of chaotic systems.

Um estudo numérico do exponente de Lyapunov do Mapa Hénon com filtro FIR

“…Estas propriedades têm estimulado propostas para a aplicação de sinais caóticos em Telecomunicações e Processamento de Sinais desde os anos 1990 após o trabalho de Pecora e Carroll [2] que mostrou que dois sistemas idênticos, gerando sinais caóticos, poderiam ser sincronizados, apesar da DSCI. Desde então, muitas aplicações possíveis, tais como em modulações [3,4], marca d'água [5], compressive sensing [6], codificação [7] e criptografia [8,9] de imagens, comunicações de banda ultralarga [10] e, recentemente na 5 a geração da telefonia celular (5G) [11,12].…”

Esquemas Caos-NOMA Baseados no Atrator de Lorenz

“…Formalmente, constelações associadas a sinais caóticos possuem dimensão infinita, dificultando o projeto de filtros casados e a utilização do formalismo vetorial usual em sistemas de comunicação digital. Para contornar esta dificuldade, em [5] é proposto um sistema de comunicação baseado em atratores caóticos que utiliza diagramas de estados derivados do particionamente de uma seção de Poincaré para a codificação de sequências binárias. As propriedades dinâmicas das trajetórias caóticas geram variações nas formas de onda transmitidas devido à aperiodicidade do comportamento caótico.…”

Densidade espectral de potência de sinais transmitidos pelo CSK

“…Desde o trabalho pioneiro de Pecora e Carroll [1] em que mostrou-se que dois sistemas caóticos poderiam sincronizar, muitos trabalhos foram produzidos sobre sistemas de comunicação baseado em caos (SCBC) [2]- [9].…”