时空混沌PN码设计及其在CDMA系统中的应用研究

摘要

本文旨在将时空混沌与扩频通信理论相结合,利用时空混沌系统天然的确定性、复杂性和长期不可预测性,构造出满足扩频通信需求的大量安全的新型扩频码序列.研究工作主要包括以下几部分: 1、根据扩频序列基本理论,利用单向耦合映象格点模型固有特征,设计出新型的数字时空混沌扩频序列发生系统,并给出了最优化设计方案.利用Matlab7.0对时空混沌扩频序列相关性能进行了仿真,并将仿真结果与传统扩频序列进行了比较. 2、针对时空混沌系统在工程实现过程中遇到的有限字长效应进行了深入研究.提出了两种有效的有限子长效应改善方案.通过计算机仿真与硬件试验对改善方案进行测试,结果一致表明:反馈式非周期扰动方案效果非常明显,可以成为工程实践过程中有效的时空混沌扩频序列改善方案. 3、利用所设计的时空混沌扩频序列,结合扩频通信基本理论,设计出了时空混沌扩频通信试验系统.利用Morlte Carlo仿真方案,对白噪声干扰、多址干扰、多径干扰条件下时空混沌扩频通信系统的信道特性进行了仿真,并将仿真结果与传统扩频序列性能进行对比. 4、介绍了硬件实验中使用的ARM微处理器和嵌入式操作系统.利用LPC2114(ARM7微处理器)实现了时空混沌扩频序列发生器的设计,同时完成了上位机检测软件的编写.利用LPC2114和$3C2440A(ARM9微处理器)实现了点对点时空混沌扩频通信系统设计,完成上位机用户信息收发软件的设计.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及学位论文使用授权声明

1前言

1.1混沌

1.1.1混沌的发现

1.1.2混沌研究的进展

1.1.3时空混沌

1.2混沌通信技术的发展

1.3时空混沌扩频通信

1.4论文研究目标及结构安排

2时空混沌扩频序列生成系统研究及其性能分析

2.1数字时空混沌扩频序列发生系统设计

2.1.1主体框架设计

2.1.2系统结构优化

2.2数字时空混沌扩频序列性能分析

2.2.1自相关、互相关特性分析

2.2.2序列安全性分析

2.2.3混沌与噪声

2.3结论

3时空混沌系统有限字长效应研究与改善方案

3.1有限字长效应对时空混沌序列的影响

3.1.1有限字长效应简析

3.1.2有限精度条件下时空混沌序列性能仿真

3.2有限字长效应克服方案

3.2.1周期空间扩张现象

3.2.2有限字长效应克服方案设计与仿真

3.3硬件试验检测

3.4小结

4时空混沌扩频序列在CDMA系统中的应用研究

4.1扩频通信原理及技术特点

4.1.1扩展频谱通信的概念

4.1.2扩频通信的理论基础

4.1.3扩展频谱通信的主要特点

4.2时空混沌CDMA系统模型

4.3时空混沌CDMA系统信道特性分析

4.3.1蒙特卡罗仿真

4.3.2系统抗白噪声性能分析

4.3.3系统抗多址干扰性能分析

4.3.4系统抗多径干扰性能分析

4.4小结

5基于ARM的时空混沌扩频序列生成系统设计

5.1硬件仿真平台简介

5.1.1 ARM微处理器简介

5.1.2嵌入式操作系统

5.2时空混沌扩频序列发生器硬件设计

5.2.1硬件实现方案设计

5.2.2硬件电路设计

5.2.3上位机软件设计

5.2.4实验效果

5.3时空混沌扩频通信实验模型

5.3.1时空混沌扩频序列生成器设计

5.3.2扩频、解扩模块设计

5.3.3用户信息交互软件设计

5.3.4试验结果

5.4小结

6结论

6.1总结

6.2存在的问题

6.3展望

致谢

参考文献

研究生期间发表的论文