混沌直扩技术的研究及其在隐蔽信道的应用

论文摘要

扩频通信技术是目前军事抗干扰通信的主流技术。直接序列扩频具有抗干扰、抗衰落、抗截获、谱密度低等优点,在军事领域得到了广泛应用。其中,具有良好的伪随机性和相关性的扩频码对通信系统的性能起着决定性的影响。混沌动力学的发现为扩频序列研究提供了新的思路。混沌现象是在非线性动态系统中出现的确定性的,类似随机的过程,这种过程非周期,是一种貌似无规则的运动,不收敛但有界,且对初值具有高度敏感的依赖性,这些独具特性的性质使得混沌在通信应用领域尤其在伪随机码的产生方面有着很好的应用前景。本文首先对扩频通信系统进行了深入的探讨,分析了扩频通信系统的结构原理。在此基础上对伪随机码的性质做了阐述,并将混沌动力学引入了扩频序列的研究。以Logistic序列为代表,分析了混沌序列的随机特性、相关性以及线性相关性,以及如何将实值序列量化为二值序列。随后通过对影响扩频通信性能的关键参数进行优选,得到了性能较一般混沌序列和传统扩频序列更佳的扩频序列。然后,我们基于软件无线电的思想,给出了直接序列扩频接收机的软件无线电模型。随后选用Xilinx公司的逻辑资源为2百万门的FPGA芯片XC2V2000,搭建了一个硬件平台来实现混沌序列的扩频。同时,本文还努力的寻求一种在直扩系统中建立低速隐蔽信道的方法,并对其性能进行了分析。具体实现时,先利用一个较短的PN码对隐蔽信道的符号进行扩频调制,然后利用业务信道扩频码的一部分对一次扩频后的符号进行二次扩频调制。由于隐蔽信道经过了两次扩频,因此可以获得非常好的抗截获性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 国内研究现状
• 1.3 论文研究的内容及内容安排
• 第二章 扩频技术理论基础
• 2.1 扩频通信的原理
• 2.2 扩频通信理论基础
• 2.3 扩频通信的工作方式
• 2.4 直接序列扩频系统的模型
• 2.5 伪随机编码定理
• 2.5.1 伪随机序列的定义
• 2.5.2 伪随机码的相关特性
• 2.6 小结
• 第三章 混沌理论基础
• 3.1 混沌概述
• 3.1.1 发展简史和发展现状
• 3.1.2 数学混沌的本质特征
• 3.2 混沌的判别方法
• 3.3 几种典型的混沌模型
• 3.3.1 离散系统混沌模型
• 3.3.2 连续系统混沌模型
• 3.4 混沌在通信中的应用
• 3.5 混沌扩频序列介绍
• 3.5.1 序列的相关特性
• 3.5.2 序列的线性复杂度
• 3.6 结论
• 第四章 混沌扩频序列的研究与设计
• 4.1 混沌映射的选取
• 4.2 Logistic 映射的基本特性
• 4.2.1 系统的初值敏感性
• 4.2.2 Logistic 映射的概率密度分析
• 4.2.3 相关性能分析
• 4.3 混沌序列的产生及其特性分析
• 4.3.1 混沌序列的二值量化
• 4.3.2 算法改进
• 4.3.3 二值序列的随机性
• 4.3.4 二值序列的相关性能
• 4.3.5 二值序列的线性复杂度
• 4.4 混沌序列的优选
• 4.4.1 混沌序列的平衡性筛选
• 4.4.2 混沌序列自相关特性的筛选
• 4.4.3 混沌序列互相关特性的筛选
• 4.4.4 优选算法的实现
• 4.4.5 相关性能比较
• 4.5 基于 m 序列加扰算法的 FPGA 实现
• 4.6 结论
• 第五章 混沌直扩在隐蔽信道的应用
• 5.1 隐蔽信道的原理
• 5.2 基于隐蔽信道的混沌直扩系统实现途径
• 5.3 设计流程及开发平台
• 5.3.1 总体算法流程
• 5.3.2 FPGA 开发平台
• 5.4 基带处理模块
• 5.5 数字中频正交调制
• 5.6 中频解扩解调原理
• 5.7 中频解扩解调实现模块
• 5.7.1 AD 采样速率设定
• 5.7.2 数字下变频及低通滤波
• 5.7.3 高速数字相关器
• 5.7.4 多通道并行相关检测位同步电路
• 5.7.5 DBPSK 延迟相干数字解调器
• 5.8 时钟管理模块
• 5.9 试验方法与测试结果
• 5.9.1 测试仪器和工具
• 5.9.2 中频测试方法和结果
• 5.10 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历
• 攻读硕士学位期间的研究成果