混沌序列在扩频通信中的应用.doc

扩频通信系统课程论文
《混沌序列在扩频通信中的应用》

姓名：高雅
学号：1101120024
班号：011101

摘要
本文首先介绍了混沌序列的研究现状及其优点和性质，然后在现有的从实值序列产生二进制混沌扩频序列的方法的基础上，提出了一种新的基于m序列置乱的中间多比特量化方案。最后给出了混沌数字序列在扩频通信中的理论分析和实验结果分析，论证了混沌序列做为扩频通信中的伪随机序列的可行性。
一扩频序列的现状及发展趋势
1.1扩频通信中现用的伪随机序列
现有的CDMA系统使用了两种伪随机码，即短码和长码。
在W-CDMA方案中，短码是长度为的周期序列。在CDMA2000方案中，短码是长度为的周期序列。在CDMA系统的前向信道(从基站指向手机方向)中，短码用于对前向信道进行调制，使前向信道带上本基站的标记，不同的基站使用不同相位的短码，从而互相区别开来。在反向信道中(从手机指向基站方向)，短码用于对反向业务信道进行调制，作用与短码在前向信道中相同。
在W-CDMA方案中，长码是长度为的周期序列。在CDMA2000方案中，长码是长度为的周期序列。在CDMA系统的前向信道中，长码用于对业务信道进行扰码(作用类似于加密)。在反向信道中，长码直接用来扩频，用于区分不同的接入手机。
除了长码、短码，CDMA系统中还使用64位长沃尔什码(WalshCode)。沃尔什码具有很好的正交性，用它可以区分不同的前向信道。
传统的伪随机码主要有m／M序列、Gold序列、walsh函数正交码、RS(Reed．Solomon)码、L序列、TP序列和H序列等。目前的CDMA系统主要采用M序列作为地址码，利用它的不同相位来区分不同用户。
1.2混沌扩频序列
混沌理论的提出，是近二十年兴起的又一次科学革命。它与相对论，量子力学同被列为二十世纪的最伟大发现和科学传世之作。近些年来，混沌序列的研究为扩频序列的选择开辟了新的途径。国内外的专家学者提出了很多方法来产生性能优异的混沌扩频序列，尤其是采用映射关系来产生的混沌扩频序列，以其实现简单的特点而倍受学者们的青睐。基于混沌扩频通信研究在国内已经取得了一定的成果，但和国外相比，国内对于混沌学研究起步较晚，尤其是与美国相比，国内的研究还有一定距离。
目前，混沌通信理论的研究已经逐步摆脱了起步阶段基于理想化条件的理式，而开始更多地将混沌通信系统建立在传统通信理论的框架中，运用混沌理论和混沌信号处理方法来解决通信应用中的实际问题，并利用传统通信理论中常用
的评估方法对其解决方案的性能进行评估。
如何产生具有高斯白噪声统计特性的伪随机序列是混沌扩频通信的关键所在。目前主要是利用Logistic或其改进型等非线性映射产生混沌扩频序列，并对其统计特性进行计算机仿真和理论分析。如何进一步寻找数量众多、周期任意、产生简便和性能优良的新的混沌扩频序列仍是混沌扩频通信的努力方向。
二混沌序列的产生
2.1混沌序列的定义
随着非线性和混沌理论的成熟，当前对混沌的研究集中于应用领域，特别是在通信方面的应用。这是因为混沌系统的类随机特性十分适合于通信的噪声伪装调制，更重要的是，通过混沌系统对初始相位的敏感的依赖性，可以提供数量极其多，非相关，类随机而又是确定、易于产生和再生的信号。
混沌系统可分为两类：以微分方程表述的时间连续系统；以状态方程表述的时间离散系统。前一种多见于保密通信用的同步混沌方法。后一种也就是我们要讨论的混沌序列。
一个离散时间动态系统定义为：
,0﹤﹤1，k=0,1，2，……
是状态，把当前状态映射到下一个状态．以初始值开始迭代，
那么得到序列{：k=0，l，2，……}，称为该离散时间动态系统的一条轨迹，即一个混沌序列。
2.2混沌二进制序列的产生方法
用于扩频的混沌序列的形式有两种：模拟实值序列和二进制序列。时间连续的混沌模拟序列一般是由模拟电路完成的，通常用于保密通信中，而时间离散的混沌数字序列多用于扩频通信中。在应用中由于硬件的有效字长效应，使得产生的混沌序列原本具有无穷周期的序列变成有限周期的序列。但经研究表明，只要计算精度达到双精度，周期很大，仍可认为处于混沌状态。模拟序列不适合采
用数字通信信道传输，由于扩频通信系统中的扩频码是离散的数字序列，所以混沌扩频技术中产生混沌模拟序列后，首先要将混沌模拟序列转换成二值序列，也就是数字化。数字化就将时间连续的模拟序列转换成时间离散的数字序列。
由混沌映射方程得到数字混沌序列的流程图如下：

图2.1：数字混沌序列的产生流程图
2.3中间抽取法
2.3.1中间多比特量化方案
现有的从实值序列得到二进制混沌扩频序列的方法这里不再介绍。本节在二值量化的基础上给出具有较好独立性与相关性的一种新的中间多比特量化方案，使得每迭代一次可得L位扩频序列，减少了