探讨基于混沌序列扩频通信系统的仿真研究.doc

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1、探讨基于混沌序列扩频通信系统的仿真研究1引言扩频通信，即扩展频谱通信技术（SpreadSpectnimCommunication）,它与光纤通信、一卫星通信一同被誉为进入信息时代的三大高新技术通信传输方式[1].到目前为止，扩频通信已经成为比较成熟的一门技术，在个人通信方血，它具有特殊的优点。扩频通信的基木原理是将待传输的信息数据用高速伪随机编码调制，实现频谱扩展后再传输，接收端则采用同步的码序列进行解调及相关处理，以恢复原始数据信息，实现扩频通信的关键在于有同步的伪随机码，因此伪随机码的选择就成为一个影响扩频系统性能的关键因素。扩频通信有

2、直接序列扩频、跳频扩频、跳时扩频等儿种方式[2].扩频通信系统屮常采用的m序列和Gold序列，它们祁有着较好的白相关特性，但其互相关函数存在大量的尖峰脉冲，这种现彖特别是在多径效应的情况下对扩频通信十分不利。另外序列的数最有限,特别是m序列，Gold序列是通过m序列优选对生成的，其可用序列的数量也是有限的。同时它们都有安全性问题，只需知道序列的2n个比特（n为寄存器级数）的码元就很容易破译，这就影响到了扩频通信的安全。可见扩频技术主要受传统的PN码的相关特性以及PN地址码个数的限制，且其抗截获能力比较差，这对于采用扩频技术的CDMA系统都是

3、十分不利的。混沌扩频通信使用混沌序列代替扩频通信的PN码，混沌序列的研究为选择扩频码开辟了新的途径。混沌是由确定性方稈产生的，只要方稈参数和初值确泄就可以重现混沌现象,而且由于它对初值极端敏感，所以混沌过程既非周期又不收敛⑶.从理论上，混沌序列是非周期序列，具有逼近于高斯H噪声的统计特性，并且混沌序列数H众多，更适合应用于扩频通信屮作为扩频序列码。混沌系统有着对初始条件特别敏感的特点，对于一个确定的混沌系统，两个非常接近的初始条件（或参数）经过长时间发展示，可以输出完全不相关的结果。这样就可以很方便的产生出大量的不相关的混沌序列，只需通过简

4、单的改变初始值。同时,这些混沌序列具有良好的相关特性，从有限长序列中不可能导出系统的初始条件，从而可达到保密通信的H的，这些特点使得混沌系统很适合于产生扩频通信屮系统性能优良的扩频序列。由此，木文用混沌序列作为扩频序列进行了扩频通信系统的Simulink建模仿真，仿真结果验证了该方法的正确性，先进性。2混沌扩频的基木原理2」混沌扩频通信系统的框图设计该扩频系统的原理框图如图1所示，它按功能主要可以分为5个部分：混沌序列产生部分、扩频调制部分、信道部分、解扩部分和误码比较部分。信号在系统的处理过穆为:（1）先由信源端随机生成准备传送的有用信号

5、，有用信号经过信息调制形成数字信号。（2）然后由混沌序列生成模块产生混沌序列去调制数字信号以展宽信号的频谱，将扩展频谱的宽带信号经信道传送，叠加上信道噪声。（3）经过信道传送以后，由木地产生的与发送端相同的混沌序列去完成相关检测，即将收到的宽频信号进行解扩。（4）经过解扩的信号再经过信息解调，恢复出发送的信号。将恢复出的信号与发送端的原始信号同时送入误码比较器进行比较，计算出系统的误码率。2.2混沌序列性质分析1=1前应用于产生扩频伪随机序列码的混沌映射主要有：Logistic映射、改进型Logistic映射、Chebyshev映射和Ten

6、t映射。这几种混沌映射都属于离散时间混沌系统，是目前研究较为集屮的几种映射。木文屮选用Logistic映射动力方程[4].它具有很好的自相关性和互相关抑制性。其动力方程定义为:xn1μxn（1xn）+=?,nx∈（0,1）其中，称为μ为分枝参数，根据μ值的不同，序列呈现周期性或混沌性。当≤3.57,kx是周期为2m的周期函数,当且3.57<μ≤4时，序列为非周期不收敛的,Logistic映射王作于混沌态。由两个不同初始态的0x，在上式映射的作用下所产生的两个序列是非周期的、不收敛的、不相关

7、的，并对初始值非常敏感。对于保密通信而言，既要求对初值的敏感性又要求信号的随机性，敏感性越强同时随机性越好，则保密性越强。这些特性可rti概率统计特性均值、自相关和互相关性來定最描述。当混沌序列无限长时，Logistic序列的H相关特性和白噪声是一致的。Logistic序列越长，互相关性越好。在码分多址系统屮，报主要的干扰是多址干扰，衡量抗多址干扰能力的主要指标主要是码间互相关性的大小。利用概率密度函数，可以计算得到所关心的一些统计特性p（x）关于偶对称，自相关函数近似为δ函数，互相关为零。其概率统计特性与白噪声一致，适合于在保

8、密通信屮的应用。2.3混沌序列与PN序列的比较