异步DS-CDMA系统中混沌扩频码的研究及其性能仿真

论文摘要

随着混沌技术的发展,混沌保密通信成为了通信领域的前沿课题。迄今为止,混沌保密通信已经发展出多类技术,其中混沌扩频通信是近年来发展很快的一类技术。本文以混沌信号的初值敏感性、类随机性以及不可以预测性等基本特征作为出发点,并结合异步DS-CDMA系统性能的分析,研究了混沌扩频码的生成、优选并对其性能进行了仿真。本文首先介绍了混沌基础知识,主要涵盖了混沌定义、混沌特性以及混沌映射模型等内容;混沌特性中主要研究了混沌的初值敏感性和类随机特性等混沌扩频通信系统中需要考察的特性;介绍了LOGISTIC混沌映射、HENON混沌映射、改进型LOGISTIC混沌映射以及CHEBYSHEV混沌映射四种映射模型。然后,本文从扩频通信的理论基础和数学模型出发,分析了扩频通信系统的主要性能指标和优点,并以此为基础讨论了直接序列扩频通信系统;同时,本文介绍了m序列、Gold序列及平衡Gold序列三种传统扩频码的生成方式、性能参数,它们的缺点是可用序列数量有限,直接影响多址通信系统的地址容量,而混沌映射的初值敏感性使得混沌序列的数量是巨大的,混沌序列又有很好的随机特性,这些都表明混沌序列应用于扩频通信系统的研究是很有意义的。混沌扩频序列的优选是本文研究的重点。这一部分首先根据分析结果选定了实值混沌序列的数字化方法,然后依据对异步DS-CDMA系统的分析,综合考虑系统的抗多址干扰、多径干扰以及抗载波泄露性能制定了优选原则,并根据传统扩频序列的特性值以及混沌序列自身特性确定了优选原则中的阈值。最后利用Monte Carlo通信仿真模型对优选结果进行仿真,仿真结果表明优选混沌序列是符合异步DS-CDMA系统要求的。最后,本文针对周期有限条件下,单峰混沌映射所产生的混沌序列很脆弱,容易被逆向迭代的方法攻击。同时,周期有限条件下序列相关函数会出现周期性峰值的情况。本文提出一种新的混沌扩频序列产生方法——混合混沌序列产生法,这种方法既提高了混沌序列的保密性,又保持了一般混沌序列的易于实现的特点。混合混沌扩频码的产生同样用到优选原则,优选的结果可以看出,生成混合混沌序列的源混沌序列并非都具有很好的随机特性。对优选得到的混合混沌序列的Monte Carlo仿真结果表明,混合混沌扩频码也是符合异步DS-CDMA系统要求的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 混沌保密通信的发展现状
• 1.3 主要研究内容及论文结构
• 2 混沌学基础
• 2.1 混沌学的起源发展
• 2.2 混沌的定义
• 2.3 混沌的基本特征
• 2.4 典型混沌模型
• 2.4.1 Logistic 混沌映射
• 2.4.2 Henon 及改进型Logistic 混沌映射
• 2.4.3 Chebyshev 混沌映射
• 3 扩展频谱通信概述
• 3.1 扩展频谱通信理论基础
• 3.2 扩展频谱通信系统
• 3.3 伪随机编码
• 3.3.1 伪随机编码基本原理
• 3.3.2 伪随机序列的数学定义
• 3.3.3 m 序列
• 3.3.4 Gold 序列
• 3.3.5 平衡Gold 序列
• 4 混沌扩频序列
• 4.1 引言
• 4.2 混沌扩频序列的产生
• 4.2.1 数字化方法简介
• 4.2.2 扩频序列的随机特性
• 4.2.3 实值混沌序列
• 4.2.4 实值混沌序列性能分析
• 4.2.5 数字混沌序列性能分析
• 4.3 混沌扩频序列的优选
• 4.3.1 异步直扩码分多址通信系统分析
• 4.3.2 混沌扩频码的优选原则及优选过程
• 4.3.3 混沌扩频码的优选实现
• 4.3.4 优选混沌扩频码的性能仿真
• 5 混合混沌扩频码
• 5.1 混合混沌序列生成原理
• 5.2 混合混沌扩频码
• 5.2.1 混合混沌扩频码的产生
• 5.2.2 混合混沌扩频码的性能仿真
• 6 总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文