混沌PN序列的性能分析与比较

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1、杭州电子科技大学硕士学位论文摘要混沌是非线性确定性系统产生的一种类似随机的现象，广泛地存在于各种非线性系统之中。由于混沌表现出的非周期，宽频谱和对初始值非常敏感的特性，使得其产生的伪噪声（PN）序列性能优良，具随机性与长周期特性，适合于保密通信以及扩频码的产生。本文基于FPGA技术，在分析一个新的连续超混沌系统基础上，将混沌系统的各状态值抽位量化，得出PN序列，并对得到的PN序列进行随机性FIPS性能分析，结果表明该PN序列通过测试，在实际工程应用具有一定的价值。然后进行了几种成熟的混沌系统FIPS性

2、能指标的分析比较，得出了相对于某种特定测试，哪个混沌系统的测试结果较为理想的结论。最后提出了PN序列发生器的可行性原理。本文的主要工作有：（1）通过Altera公司开发的DSPBuilder工具，构建多种混沌系统，再下载到FPGA芯片转化成VHDL语言，从而节省了硬件实现混沌的时间，使批量研究混沌系统及混沌PN序列成为可能。（2）构造了一个新的Lu超混沌系统,并分析了其对称性，平衡点及稳定性，耗散性，吸引子相图，Lyapunov指数谱和分岔图等特性并构造了对应电路。（3）利用FPGA数字技术得到该混沌

3、的PN序列，并对该PN序列的FIPS各项指标进行了细致分析，得出其具有良好的随机性能，为工程实现提供了理论依据。（4）对Lorenz，Chen，Lu，Sproott这四类经典混沌系统的数字PN序列性能进行了综合分析，得出：对于频率测试和串列测试，Lorenz系统的效果较好，而对于Poker测试和游程测试，Lu系统的效果更好，最后对于自相关测试，四个混沌系统则相差无几。（5）在分析众多混沌系统的基础上，提出了PN序列发生器的原理和可行性。关键词：混沌，FPGA，PN序列，FIPS，PN序列发生器I杭州电

4、子科技大学硕士学位论文ABSTRACTChaosisaquasistochasticphenomenonoccurringinthenon-lineardeterminatedynamicsystems,whichisubiquitousinverynonlinearsystem.Invirtueofitscharacteristicssuchasnon-cycle,widespectrumandsensitivitytotheinitialvalues.ThechaoticPNsequencesar

5、ehighlyrandomandhavelongperiodswhichmeanthatit’ssuitableforsecretcommunicationandspreadingcodegeneration.BasedontheanalysisofanewcontinuoushyperchaoticsystemwhichisbasedontheuseofFPGAtechnologyandquantifythestatevalueofchaoticsystemtoarrivePNsequence,an

6、danalysetherandomnessFIPSperformance,thenknowthePNsequencegetthroughthetestandhavepracticalengineeringapplicationvalue.ThentestseveralmaturechaoticsystemthroughFIPSperformanceanalysisandcomparisonofobtainedresultswhichisbetter.Finally,thispaperproposesw

7、iththefeasibilityofPNsequencegeneratorprinciple.Themainworkofthispaperincludes:(1)DSPBuilderToolbag,whichisdevelopedbyAltera,isemployedtofirstlyconstructchaoticsystemsinMATLAB.ThesystemsarethencovertedintoVHDLlanguageanddownloadedintoFPGAchip.Thisproces

8、sshortensthedevelopmentcycleofchaoshardwarerealizationandmakesitpossibletoanalyzealargeamountofchaoticPNsequences.(2)ConstructedanewhyperchaoticLusystem,andananalysisofitssymmetry,balanceandstability,dissipativeattractorphasediag