一种混沌跳频通信系统的设计研究

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在科技进步日新月异的今天,通信应用越来越广泛,如何高效的利用有限带宽和保证传输信息安全越来越成为人们关注的热点。当前通信领域的研究中,将混沌理论应用到通信系统中是一个研究热点,基于混沌理论的跳频通信系统兼具混沌序列拥有的保密性和随机性,同时保有跳频通信系统拥有的抗干扰能力强,抗衰落能力强和与窄带通信兼容性好的特点。而且混沌序列相较于传统的PN序列拥有更好的随机性和保密性,所以将混沌序列应用于跳频通信系统中具有很好的应用前景。在实际应用中,混沌数字序列的生成、混沌系统的同步和混沌理论在通信系统中的实现是混沌跳频通信技术的关键。本文将混沌理论和跳频通信技术结合起来,构建新型基于混沌理论的跳频通信系统,并通过Matlab软件对构造的系统进行了可行性仿真,证明该基于混沌理论的跳频通信系统具有较低的传输误码率。主要工作包括以下几点:1、介绍了混沌理论的基础知识,包括混沌理论的基本概念、发展起源、定义特征、特有优势以及一些常用的混沌系统模型,同时介绍了跳频通信系统方面的基础知识,包括基本原理、跳频信号的生成与接收以及跳频通信系统模型和通信传输优势。重点阐述了混沌理论与跳频通信系统之间的结合点,讲述了当前混沌跳频通信系统的发展现状和趋势。2、在Chen混沌系统的基础上构造了新型指数型混沌系统,对该系统做了一些基本动力学分析,包括对称性、平衡点、稳定性、分岔图和Lyapunov指数等。并用DSP做了混沌序列的数字化实现,接着通过NIST软件测试包对数字混沌序列进行了测试分析,证明混沌数字序列拥有良好的随机性能。同时对DSP和NIST软件测试包作了简要介绍。3、通过FPGA获取新型指数混沌系统生成的数字混沌序列,通过单比特测试,双比特测试和多比特测试对其进行随机性能分析,并将测试结果与m序列等传统伪随机序列进行比较,证明数字混沌序列的随机性能良好。同时对数字混沌序列做了相关性测试,包括自相关性测试和互相关性测试,测试结果表明该数字混沌序列具有较好的自相关特性和互相关特性。接着对常用的混沌映射模型做了介绍,由于单一混沌映射生成的数字混沌序列容易被非线性逆推法快速准确的破解,所以有必要采取组合映射的方法来加强保密性。改进型Logistic映射具有较好的概率分布,所以将新型指数混沌系统生成的数字混沌序列与改进型Logistic映射生成的数字序列做组合,不仅可以有效的提高组合序列的保密性能还可以使组合序列具有较好的概率分布。在应用中,首先通过round(x)函数对数字混沌序列做值域限定,然后将数字混沌序列中的每一个值作为初值迭代入改进型Logistic映射中,形成新的组合型混沌序列。接着通过门限函数将此实值序列转换成二值序列,然后将二值序列根据频系数做T位截断形成跳频序列。4、对Matlab软件做了简要介绍,接着分析跳频通信系统并进行系统构架,将混沌数字序列应用于跳频通信系统中,并对部分子系统进行了结构分析。最后对仿真结果进行了分析,结果表明此混沌跳频通信系统拥有较低的误码率。
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