1. ELARTU — Інституційний репозитарій ТНТУ імені Івана Пулюя
  2. Роботи студентів
  3. Магістр
  4. 172 — телекомунікації та радіотехніка, Електронні комунікації та радіотехніка
Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/48145
Назва: Дослідження системи 16-CPSK модуляції з хаотичними генераторами для бездротових комунікацій на FPGA
Інші назви: Research on 16-CPSK modulation system with chaotic generators for wireless communications on FPGA
Автори: Федчишин, Віталій Русланович
Приналежність: Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, факультет прикладних інформаційних технологій та електроінженерії, м. Тернопіль, Україна
Бібліографічний опис: Федчишин В. Р. Дослідження системи 16-CPSK модуляції з хаотичними генераторами для бездротових комунікацій на FPGA : кваліфікаційна робота на здобуття освітнього ступеня магістр за спеціальністю „172 — телекомунікації та радіотехніка“ / В. Р. Федчишин . — Тернопіль: ТНТУ, 2024. — 71 с.
Бібліографічне посилання: Федчишин В. Р. Дослідження системи 16-CPSK модуляції з хаотичними генераторами для бездротових комунікацій на FPGA : робота на здобуття кваліфікаційного ступеня магістра : спец. 172 – електронні комунікації та радіотехніка / наук. кер. В. Л. Дунець. Тернопіль : Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2024, 71 с.
Дата публікації: гру-2024
Дата подання: гру-2024
Дата внесення: 28-гру-2024
Видавництво: Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя
Країна (код): UA
Місце видання, проведення: Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, факультет прикладних інформаційних технологій та електроінженерії, м. Тернопіль, Україна
Науковий керівник: Дунець, Василь Любомирович
Dunets, Vasyl
Члени комітету: Хвостівський, Микола Орестович
Khvostivskyi, Mykola
УДК: 621.311.6
Теми: 172
телекомунікації та радіотехніка
система
сигнал
генератор
generator
signal
system
Короткий огляд (реферат): У роботі представлено систему шифрування на основі модуляції 16-CPSK з хаотичними генераторами, реалізовану на платформі FPGA за допомогою мови VHDL. Запропонована методика адаптації генераторів до змінних умов роботи забезпечує високу ефективність передачі та низьку кореляцію між оригінальними та зашифрованими даними, що підвищує конфіденційність. Система демонструє стійкість до перешкод, підтримуючи ефективне шифрування й передачу інформації у форматах RGB і відтінків сірого, що робить її перспективною для телекомунікацій і захисту даних.
The work presents an encryption system based on 16-CPSK modulation with chaotic generators, implemented on an FPGA platform using the VHDL language. The proposed method of adapting generators to variable operating conditions provides high transmission efficiency and low correlation between the original and encrypted data, which increases confidentiality. The system demonstrates resistance to interference, supporting effective encryption and transmission of information in RGB and grayscale formats, which makes it promising for telecommunications and data protection.
Зміст: ВСТУП 8 РОЗДІЛ 1 АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА 10 1.1. Аналіз наявних систем хаотичного шифрування CPSK. 10 1.2. Аналіз хаотичних генераторів та можливостей їх синхронізації. 15 1.3. 4D генератор з можливістю переналаштування. 19 1.4. Гамільтонівська синхронізація. 20 1.5. Хаотична модуляція типу CPSK 26 1.6. Висновки до Розділу 1 28 РОЗДІЛ 2 ОСНОВНА ЧАСТИНА 29 2.1. Теоретична реалізація системи модуляції-демодуляції на VHDL 29 2.2. Переналаштовувані генератори хаосу типу майстер–підлеглий. 30 2.3. Висновки до Розділу 2 36 РОЗДІЛ 3 НАУКОВО-ДОСЛІДНА РОБОТА 38 3.1. Дослідження продуктивності техніки 16-CPSK у передачі даних 38 3.2. Дослідження чутливості для методу шифрування 42 3.3. Перевірка відновлюваності зображення 43 3.4. Аналіз коефіцієнта кореляції 44 3.5. Висновки до Розділу 3 56 РОЗДІЛ 4 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ 58 4.1. Електробезпека при роботі з шифрувальними системами FPGA 58 4.2. Безпека при аварійному вимкненні системи FPGA 60 4.3. Висновки до розділу 4 63 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ 64 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 65 ДОДАТОК А 71
URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу): http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/48145
Власник авторського права: © Федчишин Віталій Русланович, 2024
Перелік літератури: 1. Rawat, D.B.; Doku, R.; Garuba, M. Cybersecurity in Big Data Era: From Securing Big Data to Data-Driven Security. IEEE Trans. Serv. Comput. 2021, 14, 2055– 2072.
2. Lu, H.; Tang, W.K. Chaotic Phase Shift Keying in Delayed Chaotic Anticontrol Systems. Int. J. Bifurc. Chaos 2002, 12, 1017–1028. [Google Scholar] [CrossRef]
3. Lin, Y.; Xie, Z.; Chen, T.; Cheng, X.; Wen, H. Image privacy protection scheme based on high-quality reconstruction DCT compression and nonlinear dynamics. Expert Syst. Appl. 2024, 257, 124891. [Google Scholar] [CrossRef]
4. Michaels, A.J. A maximal entropy digital chaotic circuit. In Proceedings of the 2011 IEEE International Symposium of Circuits and Systems (ISCAS), Rio de Janeiro, Brazil, 15–18 May 2011; IEEE: Piscataway NJ, USA, 2011; pp. 717–720. [Google Scholar] [CrossRef]
5. Vali, R.; Berber, S.M.; Nguang, S.K. Effect of Rayleigh fading on non-coherent sequence synchronization for multi-user chaos based DS-CDMA. Signal Process. 2010, 90, 1924–1939. [Google Scholar] [CrossRef]
6. Liang, X.; Zhang, J.; Xia, X. A chaos-based CDMA scheme with a chaos-based encryption algorithm. IFAC Proc. Vol. 2009, 42, 110–115. [Google Scholar] [CrossRef]
7. Feng, W.; Qin, Z.; Zhang, J.; Ahmad, M. Cryptanalysis and Improvement of the Image Encryption Scheme Based on Feistel Network and Dynamic DNA Encoding. IEEE Access 2021, 9, 145459–145470. [Google Scholar] [CrossRef]
8. Wen, H.; Lin, U. Cryptanalyzing an image cipher using multiple chaos and DNA operations. J. King Saud-Univ.-Comput. Inf. Sci. 2023, 35, 101612. [Google Scholar] [CrossRef]
9. Wen, H.; Lin, Y. Cryptanalysis of an image encryption algorithm using quantum chaotic map and DNA coding. Expert Syst. Appl. 2024, 237, 121514. [Google Scholar] [CrossRef]
10. Toktas, F.; Erkan, U.; Yetgin, Z. Cross-channel color image encryption through 2D hyperchaotic hybrid map of optimization test functions. Expert Syst. Appl. 2024, 249, 123583. [Google Scholar] [CrossRef]
11. Li, H.; Yu, S.; Feng, W.; Chen, Y.; Zhang, J.; Qin, Z.; Zhu, Z.; Wozniak, M. Exploiting Dynamic Vector-Level Operations and a 2D-Enhanced Logistic Modular Map for Efficient Chaotic Image Encryption. Entropy 2023, 25, 1147. [Google Scholar] [CrossRef]
12. Feng, W.; Wang, Q.; Liu, H.; Ren, Y.; Zhang, J.; Zhang, S.; Qian, K.; Wen, H. Exploiting Newly Designed Fractional-Order 3D Lorenz Chaotic System and 2D Discrete Polynomial Hyper-Chaotic Map for High-Performance Multi-Image Encryption. Fractal Fract. 2023, 7, 887. [Google Scholar] [CrossRef]
13. Feng, W.; Zhao, X.; Zhang, J.; Qin, Z.; Zhang, J.; He, Y. Image Encryption Algorithm Based on Plane-Level Image Filtering and Discrete Logarithmic Transform. Mathematics 2022, 10, 2751. [Google Scholar] [CrossRef]
14. Kocak, O.; Erkan, U.; Toktas, A.; Gao, S. PSO-based image encryption scheme using modular integrated logistic exponential map. Expert Syst. Appl. 2024, 237, 121452. [Google Scholar] [CrossRef]
15. Estudillo-Valdez, M.A.; Adeyemi, V.A.; Tlelo-Cuautle, E.; Sandoval-Ibarra, Y.; Nuñez-Perez, J.C. FPGA realization of four chaotic interference cases in a terrestrial trajectory model and application in image transmission. Sci. Rep. 2023, 13, 12969. [Google Scholar] [CrossRef]
16. Tastan, I.; Ergün, S. Experimental Cryptanalysis of A Chaos-Based Random Number Generator. In Proceedings of the IEEE Asia Pacific Conference on Circuits and Systems (APCCAS), Chengdu, China, 26–30 October 2018; pp. 283–286. [Google Scholar] [CrossRef]
17. Chen, J.; Chen, L.; Zhou, Y. Cryptanalysis of Image Ciphers with Permutation Substitution Network and Chaos. IEEE Trans. Circuits Syst. Video Technol. 2021, 31, 2494–2508. [Google Scholar] [CrossRef]
18. Ergün, S. Cryptanalysis of a chaos-based encryption scheme. In Proceedings of the International Symposium on Intelligent Signal Processing and Communication Systems (ISPACS), Xiamen, China, 6–9 November 2017; pp. 474–479. [Google Scholar] [CrossRef]
19. Xu, L.; Zhang, J. A novel four—Wing chaotic system with multiple attractors based on hyperbolic sine: Application to image encryption. Integration 2022, 87, 313–331. [Google Scholar] [CrossRef]
20. Xu, Y.; Zhang, M.; Li, C. Multiple attractors and robust synchronization of a chaotic system with no equilibrium. Optik 2016, 127, 1363–1367. [Google Scholar] [CrossRef]
21. Kaddoum, G.; Tadayon, N. Differential Chaos Shift Keying: A Robust Modulation Scheme for Power-Line Communications. IEEE Trans. Circuits Syst. II Express Briefs 2017, 64, 31–35. [Google Scholar] [CrossRef]
22. Rezk, A.A.; Madian, A.H.; Radwan, A.G.; Soliman, A.M. Reconfigurable chaotic pseudo random number generator based on FPGA. AEU-Int. J. Electron. Commun. 2019, 98, 174–180. [Google Scholar] [CrossRef]
23. Kaddoum, G.; Soujeri, E. NR-DCSK: A Noise Reduction Differential Chaos Shift Keying System. IEEE Trans. Circuits Syst. II Express Briefs 2016, 63, 648–652. [Google Scholar] [CrossRef]
24. Sandhu, G.S.; Berber, S.M. Investigation on operations of a secure communication system based on the chaotic phase shift keying scheme. In Proceedings of the Third International Conference on Information Technology and Applications (ICITA’05), Sydney, Australia, 4–7 July 2005; pp. 1–4. [Google Scholar] [CrossRef]
25. Hasan, M.; Idris, I.; Nokib Uddin, A.F.M.; Shahjahan, M. Performance analysis of a coherent chaos-shift keying technique. In Proceedings of the 2012 15th International Conference on Computer and Information Technology (ICCIT), Chittagong, Bangladesh, 22–24 December 2012; pp. 249–254. [Google Scholar] [CrossRef]
26. Zhu, S.; Xu, Y.; Yin, K. Design of a Quadrature Differential Chaotic Phase Shift Keying Communication System. In Proceedings of the 2009 International Conference on Networks Security, Wireless Communications and Trusted Computing, Wuhan, China, 25–26 April 2009; pp. 518–521. [Google Scholar] [CrossRef]
27. Wang, Z.; Qi, G.; Sun, Y.; van Wyk, B.J.; van Wyk, M.A. A new type of four wing chaotic attractors in 3-D quadratic autonomous systems. Nonlinear Dyn. 2010, 60, 443–457. [Google Scholar] [CrossRef]
28. Qi, G.; Chen, G. A spherical chaotic system. Nonlinear Dyn. 2015, 81, 1381– 1392. [Google Scholar] [CrossRef]
29. Liu, L.; Guo, R. Control problems of Chen–Lee system by adaptive control method. Nonlinear Dyn. 2016, 87, 503–510. [Google Scholar] [CrossRef]
30. Lai, Q.; Nestor, T.; Kengne, J.; Zhao, X.W. Coexisting attractors and circuit implementation of a new 4D chaotic system with two equilibria. Chaos Solitons Fractals 2018, 107, 92–102. [Google Scholar] [CrossRef]
31. Zhou, L.; Chen, Z.; Wang, Z.; Wang, J. On the analysis of local bifurcation and topological horseshoe of a new 4D hyper-chaotic system. Chaos Solitons Fractals 2016, 91, 148–156. [Google Scholar] [CrossRef]
32. Zhou, L.; Chen, Z. Local Bifurcation Analysis and Global Dynamics Estimation of a Novel 4-Dimensional Hyperchaotic System. Int. J. Bifurc. Chaos 2017, 27, 1750021. [Google Scholar] [CrossRef]
33. Wang, M.; Deng, Y.; Liao, X.; Li, Z.; Ma, M.; Zeng, Y. Dynamics and circuit implementation of a four-wing memristive chaotic system with attractor rotation. Int. J. Bifurc. Chaos 2019, 111, 149–159. [Google Scholar] [CrossRef]
34. Wu, G.C.; Baleanu, D. Jacobian matrix algorithm for Lyapunov exponents of the discrete fractional maps. Commun. Nonlinear Sci. Numer. Simul. 2015, 22, 95–100. [Google Scholar] [CrossRef]
35. Zhou, S.; Wang, X. Simple estimation method for the largest Lyapunov exponent of continuous fractional-order differential equations. Physica A Stat. Mech. Its Appl. 2021, 563, 125478. [Google Scholar] [CrossRef]
36. Zhang, S.; Zeng, Y.; Li, Z.; Wang, M.; Xiong, L. Generating one to four-wing hidden attractors in a novel 4D no-equilibrium chaotic system with extreme multistability. Chaos 2018, 28, 013113. [Google Scholar] [CrossRef]
37. Kumlu, D. USC-SIPI Report 422. 2012. Available online: https://sipi.usc.edu/database/database.php?volume=misc (accessed on 11 October 2024).
38. Njitacke, Z.T.; Tsafack, N.; Ramakrishnan, B.; Rajagopal, K.; Kengne, J.; Awrejcewicz, J. Complex dynamics from heterogeneous coupling and electromagnetic effect on two neurons: Application in images encryption. Chaos Solitons Fractals 2021, 153, 111577. [Google Scholar] [CrossRef]
39. Dong, W.; Li, Q.; Tang, Y.; Hu, M.; Zeng, R. A robust and multi chaotic DNA image encryption with pixel-value pseudorandom substitution scheme. Opt. Commun. 2021, 499, 127211. [Google Scholar] [CrossRef]
40. Demirtas, M. A new RGB color image encryption scheme based on cross channel pixel and bit scrambling using chaos. Optik 2022, 265, 169430. [Google Scholar] [CrossRef]
41. Yildirim, M. DNA encoding for RGB image encryption with memristor based neuron model and chaos phenomenon. Microelectron. J. 2020, 104, 104878. [Google Scholar] [CrossRef]
42. Trujillo, D.A.; Lopez, O.R.; García, E.E.; Tlelo, E.; López, D.; Guillen, O.; Inzunza, E. Real-time RGB image encryption for IoT applications using enhanced sequences from chaotic maps. Chaos Solitons Fractals 2021, 153, 111506. [Google Scholar] [CrossRef]
43. Sabir, S.; Guleria, V.; Mishra, D.C. Security of multiple RGB images in the time domain and frequency domain. J. Inf. Secur. Appl. 2021, 63, 103005. [Google Scholar] [CrossRef]
44. Liu, X.; Tong, X.; Wang, Z.; Zhang, M. A new n-dimensional conservative chaos based on Generalized Hamiltonian System and its’ applications in image encryption. Chaos Solitons Fractals 2022, 154, 111693. [Google Scholar] [CrossRef]
45. Yang, C.H.; Huang, S.J. Secure color image encryption algorithm based on chaotic signals and its FPGA realization. Int. J. Circuit Theory Appl. 2018, 46, 2444–2461. [Google Scholar] [CrossRef]
46. Louzzani, N.; Boukabou, A.; Bahi, H.; Boussayoud, A. A novel chaos based generating function of the Chebyshev polynomials and its applications in image encryption. Chaos Solitons Fractals 2021, 151, 111315. [Google Scholar] [CrossRef]
47. Lai, Q.; Zhang, H.; Kuate, P.D.K.; Xu, G.; Zhao, X.W. Analysis and implementation of no-equilibrium chaotic system with application in image encryption. Appl. Intell. 2021, 52, 11448–11471. [Google Scholar] [CrossRef]
48. Peng, X.; Zeng, Y. Image encryption application in a system for compounding self-excited and hidden attractors. Chaos Solitons Fractals 2020, 139, 110044. [Google Scholar] [CrossRef]
49. Yu, F.; Shen, H.; Zhang, Z.; Huang, Y.; Cai, S.; Du, S. A new multi-scroll Chua’s circuit with composite hyperbolic tangent-cubic nonlinearity: Complex dynamics, Hardware implementation and Image encryption application. Integr. VLSI J. 2021, 81, 71– 83. [Google Scholar] [CrossRef]
50. Khymych, H., Dunets, V., Duda, S., Palaniza, Y., Kornieiev, K. Dual Polarization Yagi Antenna for Meter Wavelength Range. Radioelectronics and Communications Systems, 66(11), pp. 609–615. 2023
51. Дунець В.Л., Хвостівська Л.В., Паляниця Ю.Б. Математичне, алгоритмічне та програмне забезпечення оцінювання завадозахищеності каналів зв’язку з балансною модуляцією. Збірник наукових праць Вісник НУ nВГП, серія технічні науки, випуск 4 (104), 2023. - С. 95-107. ISSN: 2306-5478.
52. Palianytsia, Yurii, Vasyl Dunets, and Liliia Khvostivska. “Modeling of Phased Array Antenna for Data Transmission in Urban Environment.” Proceedings of the 3rd International Workshop on Information Technologies: Theoretical and Applied Problems, 22-24 November 2023, Ternopil, Ukraine, edited by Lytvynenko I.V. and Lupenko S.A., ITTAP-2023, 2023, pp. 370-381. (Scopus)
53. Khvostivska L., Khvostivskyi M., Dunets V., Dediv I. Mathematical, algorithmic and software support of synphase detection of radio signals in electronic communication networks with noises. Scientific Journal of TNTU (Tern.), vol 111, no 3, 2023. pp. 48–57
54. Liliya Khvostivska, Mykola Khvostivskyy, Vasyl Dunets, Iryna Dediv. “Mathematical and Algorithmic Support of Detection Useful Radiosignals in Telecommunication Networks”. Proceedings of the 2nd International Workshop on Information Technologies: Theoretical and Applied Problems, 22-24 November 2022, Ternopil, Ukraine, ITTAP 2022, 2022, pp. 314-318. ISSN 1613-0073 (Scopus)
55. НПАОП 32.0-1.02-14 “Правила охорони праці під час виробництва радіо- та електронної апаратури”
56. ДСН 3.3.6.037 – 99 ,,Державні санітарні норми виробничого шуму, ультразвуку та інфразвуку”.
57. ДСН 3.3.6.039 – 99 ,,Державні санітарні норми виробничої загальної та локальної вібрації”.
58. ДСН 3.3.6.042 – 99 ,,Санітарні норми мікроклімату виробничих приміщень”.
59. Атаманчук П.С. Безпека життєдіяльності. Навчальний посібник. - К.: Основа, 2017, с.437.
60. Запорожець О.І. Основи охорони праці. – К.: ВД Центр навчальної літератури (ЦНЛ), 2019, с. 560.
Тип вмісту: Master Thesis
Розташовується у зібраннях:172 — телекомунікації та радіотехніка, Електронні комунікації та радіотехніка

Файли цього матеріалу:
Файл Опис РозмірФормат 
Fedchyshyn_KRM.pdf3,09 MBAdobe PDFПереглянути/відкрити
Показати повний опис матеріалу Перегляд статистики


Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищені авторським правом, всі права збережені.

Інструменти адміністратора