基于混合编程的混沌扩频通信系统的设计与实现

摘要

近年来，随着扩频通信技术的飞速发展，扩频码已经成为了决定通信系统保密性能的重要因素。传统扩频码由于复杂度低，码长度短、数量种类不足等问题导致扩频通信系统无法满足对保密性能日益增长的需求。混沌序列的出现解决了这一问题，将混沌序列作为扩频码也成了提高扩频通信系统保密性能的主要方法。由于混沌序列种类繁多，对不同混沌序列的性能进行比较分析也显得尤为重要。
　　现今在理论上已经有了一系列指标来对序列的各项性能进行评价，而与扩频通信相关的系统大多采用Matlab语言进行编写，虽然基于Matlab语言的系统在运算方面具有极大的优势，但其兼容性较差且不支持多线程工作，这对混沌理论的工程化造成了极大的阻碍。为了融合两种语言的优势，采用混合编程实现扩频通信系统的开发，即用Matlab解决复杂函数的运算而用C＃构建软件的界面以及基本功能。本文可以从以下四个方面阐述论文的主要工作:
　　1.本文在深入研究了混沌特征，相空间重构理论后，针对传统Tent扩频码存在的缺点提出了一类新型改进Tent序列，并根据序列的仿真需求以及应用需求提出了扩频通信系统的混合编程设计方案。基于混沌序列在性能上的仿真需求，设计并开发了混沌指标评价子系统。该系统能够对混沌序列的各项性能指标进行仿真，还可以选择一种序列作为评价标准进行对比，完成序列在理论上的验证。
　　2.基于混沌序列在通信中的仿真需求，设计并开发了多用户扩频子系统。该系统将混沌序列作为扩频码加入到整个通信系统模型中进行仿真，根据不同的需求模拟信号在不同信道、不同用户数以及不同干扰条件下的传输过程，进一步对序列的应用效果进行评估。
　　3.基于混沌序列在应用中的仿真需求，设计并开发了混沌保密通信子系统。该系统将混沌序列应用于图像保密，通过混沌序列对图像的加密、解密来验证混沌加密方式的保密程度。
　　4.本文还对系统的界面和功能进行了测试，不仅验证了混沌序列具有良好的性能，也凸显出本系统广阔的应用前景和使用价值。特别还对本文提出的新型序列的指标进行了评价，通过与原始Tent序列的对比，验证了新型序列的优越性，同时也验证了级联法提升Lyapunov指数的可行性。
　　通过混合编程实现混沌扩频通信系统，在进行复杂运算的同时，不仅降低了开发难度，并且在兼容性、界面等方面均有所提升，具有很好的应用价值。

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摘要

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符号对照表

缩略语对照表

第一章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文主要工作

1．4 论文组织结构

第二章 相关技术概述

2．1 混沌保密技术

2．1．1 混沌扩频技术

2．1．2 混沌掩盖技术

2．1．3 混沌键控技术

2．2 混编技术

2．2．1 混编技术介绍

2．2．2 混合编程的优点

2．3 本章小结

第三章 混沌扩频通信系统需求分析

3．1 混沌扩频通信系统业务

3．1．1 基本功能业务

3．1．2 多用户扩频通信子系统业务

3．1．3 混沌指标评价子系统业务

3．1．4 图像保密通信子系统业务

3．2 混沌扩频通信系统的功能需求

3．2．1 基本功能需求

3．2．2 多用户扩频通信子系统的功能需求

3．2．3 混沌指标评价子系统的功能需求

3．2．4 图像保密通信子系统的功能需求

3．3 扩频通信系统的数据建模

3．4 扩频通信系统过程建模

3．5 本章小结

第四章 扩频通信系统的设计与实现

4．1 混沌扩频通信系统的网络结构

4．2 混沌扩频通信系统功能模块设计

4．3 混沌扩频通信系统的数据结构设计

4．4 混沌扩频通信系统功能设计与实现

4．4．1 基本功能设计与实现

4．4．2 多用户扩频通信子系统设计与实现

4．4．3 混沌指标评价子系统设计与实现

4．4．4 混沌保密通信子系统设计与实现

4．5 本章小结

第五章 混沌扩频通信系统的测试与分析

5．1 系统测试环境及系统配置

5．1．1 测试环境

5．1．2 系统配置

5．2 混沌扩频通信系统的测试用例及过程

5．2．1 系统界面测试

5．2．2 多用户扩频通信子系统测试

5．2．3 混沌指标评价子系统测试

5．2．4 混沌保密通信子系统测试

5．2．5 系统性能测试

5．3 测试结果分析

5．3．1 系统界面测试结果分析

5．3．2 多用户扩频系子系统功能测试结果分析

5．3．3 混沌指标评价子系统功能测试结果分析

5．4 本苹小结

第六章 结束语

6．1 论文工作总结

6．2 后续工作展望

参考文献

致谢

作者简介

附录