混沌序列及其在扩频通信中的应用研究

论文摘要

码分多址(CDMA)是第三代无线个人通信系统的一项主要技术。CDMA通信系统的技术基础是要构造一个具有良好自相关和互相关特性的扩频码，并且要求扩频码具有足够多的编码序列，以满足更多用户的需求。在现有的扩频通信系统中，尽管由最大长度线性移位寄存器生成的m序列和Gold序列被普遍应用，但它们都在不同程度上存在序列长度有限和数量有限等缺陷。混沌动力学的发现为扩频序列的研究提供了新思路。混沌现象是在非线性系统中出现的确定性的类随机过程，这种过程是一种貌似无规则的非周期运动，虽不收敛但却有界，并且还具有对初始值的极端敏感性，由此可以产生出数量众多且相关特性优良的扩频序列。本文围绕着混沌数字扩频序列展开研究。首先系统介绍了混沌数字扩频序列的产生方法、特点和应用性能。对几种典型的混沌映射所产生的混沌扩频序列进行伪随机特性的仿真分析，证明了混沌序列的良好性能，非常适合应用于扩频通信中。然后，在经典Tent映射的基础上提出了一种新的混沌映射模型——改进的Tent混沌映射，提高了序列的复杂度，增强了序列的保密性。并将此混沌扩频序列与四种经典混沌序列和传统m序列进行性能仿真分析比较，从理论上充分验证了混沌数字扩频序列代替传统扩频序列的可能性和优势，特别是改进的Tent混沌扩频序列。最后采用CDMA通信系统模型和蒙特卡罗仿真方法对改进的Tent混沌扩频序列、m序列和Gold序列进行系统误码率的仿真计算，比较不同扩频序列的抗多径干扰和抗多址干扰性能的优劣，证明了改进的Tent混沌数字序列在误码性能上的优势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景意义和目的
• 1.2 混沌序列的研究现状
• 1.3 论文的主要工作及内容安排
• 第2章 扩频通信系统概述
• 2.1 扩频通信的系统的基本原理
• 2.1.1 扩频通信的定义
• 2.1.2 扩频通信原理
• 2.1.3 扩频通信的主要性能指标
• 2.1.4 扩频通信的几种工作方式
• 2.1.5 直接序列扩频通信系统
• 2.2 扩频多址技术
• 2.2.1 码分多址（CDMA）简介
• 2.2.2 CDMA通信系统的性能
• 2.2.3 伪随机序列在 CDMA系统中的应用
• 2.3 扩频通信中常用的PN序列
• 2.3.1 m序列
• 2.3.2 Gold序列
• 第3章 混沌理论基础
• 3.1 混沌的定义和基本特征
• 3.1.1 混沌的定义
• 3.1.2 混沌的基本特性
• 3.2 混沌的定量分析
• 3.2.1 混沌吸引子
• 3.2.2 分维数
• 3.2.3 李雅普诺夫（Lyapunov）指数
• 3.2.4 熵
• 3.3 混沌的经典模型
• 3.3.1 大气对流模型—Lorenz方程
• 3.3.2 虫口模型—Logistic映射
• 3.4 本章小结
• 第4章 混沌序列的介绍和其性能分析
• 4.1 混沌序列的介绍
• 4.1.1 混沌序列的定义
• 4.1.2 混沌序列的性质
• 4.1.3 混沌序列作为扩频序列的优点
• 4.2 混沌序列的产生方法及其性能分析
• 4.2.1 混沌二相数字扩频序列的产生方法
• 4.2.2 混沌序列的相关特性
• 4.3 几种混沌扩频序列相关性能的仿真分析
• 4.3.1 Logistic映射
• 4.3.2 改进型的 Logistic映射
• 4.3.3 Chebyshev映射
• 4.3.4 Tent映射
• 4.3.5 改进的 Tent混沌映射
• 4.4 几种扩频混沌序列的其他性能仿真比较
• 4.4.1 平衡特性
• 4.4.2 游程特性
• 4.4.3 移位特性分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 混沌数字序列在扩频通信中的应用
• 5.1 扩频通信系统分析
• 5.1.1 扩频通信系统介绍和混沌扩频通信系统模型分析
• 5.1.2 混沌扩频通信系统性能的理论分析
• 5.2 混沌扩频通信系统模型仿真分析
• 5.2.1 蒙特卡罗（Monte Carlo）方法介绍
• 5.2.2 CDMA系统模型的性能仿真分析
• 5.3 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表学术论文