某种混沌跳频通信平台设计研究

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1、某种混沌跳频通信平台设计研究第一章绪论1.1课题研究背景及意义随着信息时代的到来，安全，可靠，有效的通信方式成为了整个信息社会有序运转的基础。第三代移动通信技术已开始融入现代生活当中。码分多址技术（CodeDivisionMultipleAccess,即CDMA）由于其拥有的良好保密性、抗衰落性以及抗侦破能力强等优点，已经越来越广泛的应用到通信系统中[1]。基于码分多址技术的CDMA扩频通信系统已经成为了第三代移动通信的主流，与常规窄带通信方式相比，具有两大特点：1、信息频谱扩展以后形成宽带传输（扩频信号的典型特征就

2、是其带宽远远大于信息传输速率）；2、信息经过相关处理以后能够恢复成窄带信息数据。其基本原理为，所有不同用户在同一个载波频段上进行通信操作，输入系统的数据要先做扩频处理，也就是与某种高速扩频序列做相乘处理，转换成宽带信号，然后再进行调制[1]。CDMA扩频通信系统为每个用户提供独特的扩频码来进行频谱扩展操作，利用各个扩频码间的相关特性来区分用户。由于CDMA扩频通信系统对接收机的本地伪随机码具有很高的同步性要求，必须与接收到的PN码在结构，频率，相位上保持完全一致，否则接收机就无法接收到发送的信息，但是若只是实现了收发

3、双发同步，而不能保证在整个信号传输过程的同步，也不能准确的接收到发送的信息，所以扩频码性能的好坏直接影响到整个CDMA扩频通信系统性能的优劣。在扩频序列的选择上，对它的要求一般有如下几点：1、拥有足够多且结构上互不相同的扩频码序列，目的是为了使大容量通信能够实现码分多址。2、具有相对较强的自相关特性和相对较弱的互相关特性，即使得扩频通信系统拥有相对较好的抗多径和抗多址干扰能力。3、具有较好的平衡性以及较好的保密性，频谱分布均匀，且易于实现编解码。4、为了使信号以及多址间的干扰具有类似白噪声特性，扩频码序列需有一定的长

4、度，并且具有较高的信噪比。自二十世纪八十年代以来，混沌理论与技术应用发展突飞猛进。混沌通信作为通信领域一个新兴的分支，受到了越来越多的重视。尤其是二十世纪九十年代发现混沌同步以后，混沌在通信领域的发展大大加快[2]。混沌序列相较于传统的扩频序列（M序列，Gold序列）具有较大的优势，首先混沌序列相较于传统扩频序列有更加复杂的随机特性，而且易于产生，只需要模型参数和初值即可，而且不用贮存中间值。其次由于混沌系统具有很高的初值敏感性，所以能生成数量相当丰富的混沌序列。以Logistic映射为例，只要初始值的差别大于10-

5、6，就能产生两个完全不相关的序列。再次，由于混沌序列的非周期性，其具有接近于高斯噪声的统计特性，以及近似于理想状态的自相关和互相关性。最后，混沌序列极其复杂，使得信息传输更加安全可靠。因此，在传统CDMA扩频通信系统中使用混沌序列作为扩频码，能使系统在性能和容量上都有较大幅度的提高[3]。当前，跳频通信做为一种常用的扩频通信方式，主要借助于跳频序列对载波频率的跳变控制。跳频序列的性能直接关系到整个跳频通信系统的性能优劣[3]。传统上应用于跳频序列的伪随机序列(比如m序列、Gold序列)都有其所固有的缺点，比如线性复杂

6、度低，有效序列数量少，序列保密性能不佳等。而随着信息技术的飞速发展，对跳频通信的破译手段也在不断的提高，因此寻找一种新的方法来提高跳频通信系统的防干扰和保密能力显得尤其重要。由于混沌序列有着非常多的优点，比如较好的随机性，较强的保密性，序列数量多和相关特性好等[4]。所以将混沌序列作为伪随机序列应用到跳频通信系统中将会极大地提高系统的保密性。而且混沌序列对于初值的敏感性和极强的伪随机性，保证了很难出现相同的混沌序列，这样就可以使得数量较多的混沌序列共用同一个通信信道而不会出现相互的干扰，极大地提高了有限频谱的利用率。

7、第二章混沌基本理论简介自从E.Lorenz在十九世纪六十年代研究大气现象，首次发现混沌吸引子以来，混沌科学取得了巨大而深远的发展。混沌作为非线性确定系统中出现的一种类随机过程，与相对论和量子力学并称二十世纪最伟大的科学发现。从最初发现混沌现象到现在成为研究热点，混沌研究已经取得了丰硕的成果，广泛应用于自然科学以及社会科学的方方面面之中[5]。国际上利用混沌进行通信的研究也越来越成熟，主要有混沌键控，混沌掩盖技术，混沌参数调制，混沌扩频等。混沌扩频主要是用混沌序列代替PN序列进行扩频，所以混沌序列的性能好坏决定着整个混

8、沌扩频通信性能的优劣。本论文重点介绍了混沌序列的生成和特性研究以及混沌序列在扩频通信系统中的应用。本章对混沌理论及其经典模型做了简要介绍。2.1混沌起源和发展混沌研究是当今世界前沿热点学科之一，源自英文chaos，其揭示了自然界中普遍存在的复杂性[5]。法国数学家庞加莱被认为是发现混沌的第一人。到了二十世纪二三十年代，美国数学家伯克霍夫提出了混