跳频扩频系统的两种混沌扩频序列

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1、第18卷第1期五邑大学学报（自然科学版）Vol.18No.12004年3月JOURNALOFWUYIUNIVERSITY(NaturalScienceEdition)Mar.2004文章编号：1006-7302（2004）01-0056-05跳频扩频系统的两种混沌扩频序列1刘磊，汤凌，李玲远（华中师范大学电子与信息工程系，湖北武汉430079）摘要：介绍了跳频扩频通信系统的原理，给出了两种利用Chebyshev混沌映射产生数字混沌序列的方法，验证比较了其特性，结果均可满足扩频码的要求，同时搭建混沌跳频扩频系统进行了仿真

2、，仿真结果证明了方法的正确性.关键词：跳频扩频；混沌序列；有限字长中图分类号：TN914.41文献标识码：A在扩频通信中，扩频函数有很重要的意义，其中在直扩系统中广泛应用的是m序列、Gold[1]序列等，在跳频系统中应用的还有RS码等序列.但其普遍存在复杂度低，保密性差，码数量有限，易被截获等缺点.而通过Chebyshev混沌映射则可有效避免以上问题.以下对此方法的原理和系统仿真实现进行介绍.1跳频扩频系统的原理框图跳频扩频系统(FH-SS)用扩频码去离散地控制射频振荡器的输出频率，使载波的频率随扩频码的变化而跳变，使

3、载波工作的中心频率不断跳跃改变，而噪音和干扰信号的中心频率却不会改变．这样，只要收、发信机之间按照固定的数字算法产生相同的伪随机码，就可以达到同步，排除噪音和其他干扰信号.其基本的结构框图如图1.伪随机码发生器频率合成器噪声信源FSK调制器混频器信道信宿FSK解调器混频器同步信号频率合成器伪随机码发生器图1跳频扩频系统的系统框图收稿日期：2003-08-29作者简介：刘磊（1982-），男，湖北天门人，本科生，主要研究方向为扩频通信.第18卷第1期刘磊等：跳频扩频系统的两种混沌扩频序列572混沌在通信系统中的应用2.1

4、混沌应用于扩频序列的前景混沌序列具有周期无限长（实际中周期可达很长），有良好的随机性和大的复杂度，且对初始条件极其敏感，因此只要赋予不同初始值，即可产生足够多的扩频序列.鉴于此，混沌系统的类随机特性十分适合于通信中的噪声伪装调制，而且由于对初始条件的极其敏感性，混沌系统可提供数量众多、非相关、类随机、确定而又宜于产生和重生的信号，所以当前混沌应用于扩频通信中的研究主要集中于扩频地址码序列的产生.其中Logistic、Lent、Chebyshev映射较为常用.但一般的混沌序列均为连续值，不能直接应用于通信系统，在通信系统

5、中普遍用的是混沌数字序列.2.2六阶Chebyshev混沌的二值映射序列Chebyshev映射是一种一维混沌映射，其迭代方程简单，易于实现.k阶Chebyshev映射表-1达式：xn+1=f(xn)=cos(kcosxn),xÎ[-1,1].本文k取6.这是一个把区间[-1,1]映射到区间[-1,1]的满映射.满映射的绝大多数初值都导致非周期轨道，只有可数的初值导致不稳定的周期轨道.在线段中任取一点作初值，迭代都会趋向混沌轨道.如果直接用Chebyshev实值序列去扩频，与现有的扩频体制不兼容，要先将其转化为数字序列.

6、采用二值量化的方法得到二进制序列，量化函数为：ì1x³0Q(x)=í.î-1x<0这样扩频序列{an}由轨迹{xn}二值量化得到：an=Q(xn)n=0,1,2,L,N-1.这里N为序列的周期.为了获得足够多的地址码序列，可将不同初始值x0i(i=1,2,×××,m)分配给用户.2.3六阶Chebyshev混沌的量化映射位序列文献[2]指出，分段线性映射离散混沌系统的算法为：ì1-2(1-x(i))/p,1-p

7、;ïîF(-x(i)),x(i)<0.x(i)取值在-1和1之间，p取值在0和1之间.x(i)的有效值用m比特来表示，x(i)=0.b(x1)b(x2)Lb(xn)Lb(xm)取每一个实值的第n个比特b(xn)可构成实值混沌序列(n

8、跳频扩频通信系统可以分为四个部分：数字信号的产生；跳频系统和信道；伪随机序列控制的频率合成器；信号的检测和观测.58五邑大学学报（自然科学版）2004年1）数字信号的产生部分此模块用来产生信源信号，信号频率设置为1s，送入跳频系统和传输信道.2）伪随机序列控制的频率合成器在扩频码生成部分，用六阶Chebyshev二值映射来产生混沌