FPGA发生器混沌跳频序列设计与实现.doc

《FPGA发生器混沌跳频序列设计与实现.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于FPGA发生器的混沌跳频序列的设计与实现凌聪，准会员，IEEE和吴晓芙摘要：基于混沌的伪噪声（PN）序列是传播频谱（SS）通信行列中最有前途的一种通信方式。本文涉及混乱频率的设计和实现跳频（FH）的序列发生器两方面，它们都与当前的FH/SS技术兼容。一个简单的发电机，采用的是非线性自回归（AR）的过滤器结构，这是以随机序列模型和度量熵随机序列的生成为基础的。传统的PN序列干扰发生器要符合序列履行期间和家庭规模的跳频要求。此外，基于混沌的跳频序列发生器原型可以应用于可编程门阵列（FPGA）和各种执行测试中。发生器产生长期的跳频序列均匀

2、分布在可用带宽中，它具有大型线性复杂度以及最理想的汉明等相关属性。这些结果表明，成本效益性能良好的发电机有潜力被纳入到现有的FH系统中。关键词：混沌，现场可编程门阵列，频率跳通信，随机生成序列。1.引言在过去十年的研究中，我们得出了即将在混沌通信方面占主导地位的是数字的结论，因为混沌非线性固有的参数在电子设备中不会出现再生困难的现象，同时也可以提供确切的偏差，唯一的数字模拟系统的混沌信号计划是与现代通信系统兼容的。其中的各种数字化应用，主要有两个，即混沌加密的安全性和基于混沌伪噪声（PN）序列扩频（SS）通信，这两方面即将被纳入现有的系

3、统中，因为他们对其他正弦变化载波通信系统[1]功能块不做要求。新的世纪的开始，我们应该看到基于混沌通信在某些环境下的系统是可以实现的现实。PN序列被广泛的用于扩频码直接序列（DS）的SS系统和跳频模式跳频（FH）系统[1]中。基于混沌的设计提供近似非线性PN序列的一类新正交性，尤其是宝贵的异步码分多址接入（CDMA）系统。对于DS序列[2]-[4]或FH[5]系统的积极探索和研究的结果是令人鼓舞的。当前的SS系统集成了这些序列。混沌PN序列的相关特性类似，在某些情况下，甚至比他们的线性更好。混沌序列的精确设计和分析在传统的代数方法下一般

4、是不可能实现的，研究人员或多或少的依靠统计方法。其中许多的设计方法，例如基于随机序列的模型，它使设计更容易处理问题，尽管它在一般情况下不是最好的。此外，许多SS文献中，建立随机序列模型的有效性的表现使得在异步CDMA系统中使用长周期序列的分析成为可能。从理论上讲，统计设计方法产生纯粹的随机序列混沌的系统精度是无限的。柯大亚和特斯马达[6]导出足够的条件可以产生纯粹的随机二进制序列。瓦萨里和科伦巴[7]提出了两种方法从一个独立的连续数字提高到另一个混沌锁相环（PLLS）采样。文献[5]是一个更方便的方法去判断一个混沌系统是否能够生产纯随机

5、序列。从数字的混乱局面得到的序列发电机，必然有一个有限的时期，当然，没有真正随机的，但精心设计的混沌PN序列的性质非常接近随机序列。这些序列在CDMA系统中，在多个访问随机的基础上可以得出相同的性能序列模型。马志尼的想法[4]是不同于文献[5]-[7]的，它试图增加基于混沌的能力DS/CDMA系统。导致序列执行略优于随机序列。然而，分析[8]发现，混沌基础蔓延的纯粹最大增益的随机序列码14％左右能力可能仅有0.1个分贝。此外，相当小的增益要以相关的退化来作为代价，这将影响光谱特性序列的初始收购。例如，最大归自相关旁瓣的幅度将为0.25，

6、以实现完整的0.1dB的获得。在文献[9]和[10]中被报道的结果是独立的，这表明更准确的增益最多是15％分析。这种现象符合众所周知的韦尔奇和司德福[1]扩频序列，双胞胎的自相关和互相关是不可能取得的，观察到了很多建设中的传统扩频序列（例如文献[11]）。由于要在不显著的多个访问中使所获得的混沌序列的性能改善，不考虑相关的负面影响，纯随机序列模型似乎就更有吸引力整。图1.阻止了小扰动的混沌跳频序列发生器的框图DS和FH是CDMA技术的两个主要类型。与DS相比，FH的主要优势是，它可以实现在一个更广泛的频率带宽，可以和带宽不连续。另一个功

7、率控制的优点就是要求要比一个多用户系统要少得多。在DS系统，精确的功率控制抵抗远近效应是至关重要的。这两个跳频优势在许多应用中将是决定性的。在跳频通信系统，它是受雇于每个用户产生一个PN发生器“随机”序列的频率的。这样的系统要求套跳频序列，除了具有良好的海明相关的属性，还应该具有长期和大线性复杂度[12][13]。由于其他用户的存在，首先要求减少干扰，并有助于系统自同步能力，而第二个第三个则要求在重复序列生成的通信机制中防止智能干扰。大多数的跳频序列的构造通过代数方法[1]，[12]-[14]。本文致力于符合上述要求的混乱基于跳频序列。

8、基于上述正当随机的设计方法序列模型。文献[5]报道的初步结果表明，这些序列在下界汉明相关的渐近方面是欠佳的。 基于混沌扩频的设计与分析，已经奠定了混沌PN序列走向实际应用。然而，据笔者所知，混沌PN序列的硬