时空混沌伪随机序列及其应用研究

论文摘要

伪随机序列是一种具有类似白噪声性质的序列,主要应用于密码学和扩频通信领域。时空混沌系统在时间和空间上均表现出混沌行为,混沌的伪随机性、非周期性、长期不可预测性使时空混沌系统在通信领域,尤其是伪随机序列生成方面有着很好的应用前景。本论文在时空混沌伪随机序列的生成以及应用方面开展了以下工作:(1)在对常见伪随机序列和一维混沌伪随机序列概述的基础上,基于时空混沌单向耦合映象格子系统的不变分布和方向相提出了两种生成时空混沌伪随机序列的新方法:①时空混沌单向耦合映象格子系统具有不变分布特性,不变分布只与系统的参数有关,对于参数确定的系统,其分布不随系统运动而改变,根据不变分布可以确定一个判决基准来生成伪随机序列,判决基准也可以当作系统的常数。②基于时空混沌方向相来生成伪随机序列,当系统处于完全发展湍流模式时,通过比较单向耦合映象格子中格点相邻时间的两个状态值来生成伪随机位序列。运用蒙特卡洛方法,计算了上述方法生成的伪随机序列的相关性、平衡性、游程特性等,并与传统的二值化方法生成的伪随机序列进行比较,结果表明基于方向相生成的序列优势不明显,基于不变分布生成的序列优势明显,这两种方法均比传统方法生成的速度快,效率高。(2)基于MATLAB平台,用上述方法生成的伪随机序列作扩频码,构造了一个多径、多址高斯白噪声信道的CDMA扩频通信系统。在不同扩频因子,不同信噪比、不同用户数下,仿真系统的抗白噪声、抗多址干扰和抗多径干扰的能力,结果表明,当扩频因子比较大时,应用方向相生成序列的系统的误码率与应用m序列的系统差不多,应用不变分布生成序列的系统的误码率比用传统的m序列的系统要低。在实际的CDMA通信系统中,扩频因子都是比较大的。本论文论述的生成伪随机序列的方法,以及这些序列在CDMA通信中的应用,具有一定理论意义与工程应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 研究的背景与意义
• 1.2 混沌通信
• 1.3 伪随机序列
• 1.3.1 伪随机序列的发展简介
• 1.3.2 伪随机序列的应用
• 1.3.3 伪随机序列的构造
• 1.3.4 混沌伪随机序列
• 1.4 仿真工具与仿真方法
• 1.4.1 仿真工具MATLAB 简介
• 1.4.2 蒙特卡洛方法
• 1.5 论文的研究目标及结构安排
• 第2章 伪随机序列
• 2.1 伪随机序列的概念与性能指标
• 2.1.1 伪随机序列的数学定义
• 2.1.2 伪随机序列的主要性能指标
• 2.2 常见伪随机序列
• 2.2.1 m 序列
• 2.2.2 Gold 码
• 2.2.3 M 序列
• 2.3 一维混沌伪随机序列
• 2.3.1 几种一维混沌系统
• 2.3.2 混沌轨道的符号化方法
• 2.3.3 一维混沌伪随机序列的相关性能
• 2.4 伪随机序列的比较
• 第3章 时空混沌伪随机序列生成的新方法
• 3.1 时空混沌
• 3.1.1 时空混沌概述
• 3.1.2 耦合映象格子模型
• 3.1.3 混沌系统的排列组合熵
• 3.2 生成时空混沌伪随机序列的常见方法
• 3.3 基于时空混沌系统不变分布生成伪随机序列
• 3.3.1 OCML 系统的不变分布特性
• 3.3.2 方法的实现
• 3.4 基于时空混沌系统的方向相生成伪随机序列
• 3.4.1 OCML 系统的方向相
• 3.4.2 方法的实现
• 3.5 两种新序列性能评价
• 3.5.1 相关特性
• 3.5.2 游程特性
• 3.5.3 平衡性
• 3.6 本章小结
• 第4章 时空混沌伪随机序列在扩频通信中的应用
• 4.1 扩频通信概述
• 4.1.1 扩频通信基本原理
• 4.1.2 扩频通信的分类
• 4.1.3 DS-SS 扩频通信系统的框图
• 4.1.4 扩频通信系统的处理增益
• 4.1.5 扩频通信系统的主要特点
• 4.2 时空混沌伪随机序列在CDMA 通信系统中的应用仿真
• 4.2.1 仿真模型
• 4.2.2 仿真结果分析
• 4.3 本章小结
• 总结与展望
• 总结
• 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 攻读硕士学位期间撰写的学术论文