Periodic performance of the chaotic spreadspectrum sequence on finite precision

It is well known that the periodic performance of spread spectrum sequence heavily affects the correlative and secure characteristics of communication systems. The chaotic binary sequence is paid more and more attention since it is one kind of applicable spread spectrum sequences. However, there are unavoidable short cyclic problems for chaotic binary sequences in finite precision. The chaotic binary sequence generating methods are studied first. Then the short cyclic behavior of the chaotic sequences is analyzed in detail, which are generated by quantification approaches with finite word-length. At the same time, a chaotic similar function is defined for presenting the cyclic characteristics of the sequences. Based on these efforts, an improved method with scrambling control for generating chaotic binary sequences is proposed. To quantitatively describe the improvement of periodic performance of the sequences, an orthogonal estimator is also defined. Some simulating results are provided. From the theoretical deduction and the experimental results, it is concluded that the proposed method can effectively increase the period and raise the complexity of the chaotic sequences to some extent.     

混沌直扩序列的优选及与传统序列的性能比较

为了提高异步直扩序列码分多址 (DS/CDMA)系统的容量和保密性能 ,从整个扩频序列集合相关函数的均方值出发 ,对一类由一维混沌映射产生的混沌直扩序列与传统的伪随机序列如m序列、Gold序列和Kasami序列等 ,在异步DS/CDMA系统中作了性能比较研究。计算机仿真表明 ,其性能与传统序列相当 ,其序列数较m序列数多 ,适于作CDMA系统的扩频码 ,并由此提出了一种混沌直扩序列的优选方法。     

一种实用的时空混沌二值化方法

指出经符号函数二值化方法生成的时空混沌序列存在伪随机性差的缺陷 ,提出了一种改进的时空混沌序列二值化方法 ,并应用多种方法对其产生的二值序列的伪随机性能进行了检验。结果显示伪随机性能很好 ,并且二值序列的相关特性也比较理想 ,表明了这种改进的方法是一种实用的时空混沌序列二值化方法 ,而且二值化后的序列比较适合于作为码分多址 (codedivisionmultipleaccess,CDMA)通信系统中的扩频序列。     

混沌序列OFDM系统同步方法及性能比较

提出了Logstic的一种利用改进映射产生的混沌序列进行OFDM系统时间同步和频率同步的方法,并与用训练序列在Rayleigh衰落信道下进行的同步作了性能比较。仿真表明,在进行OFDM系统同步时,采用混沌序列或训练序列具有近似的同步性能。理论分析表明:混沌序列具有低截获率、长度任意、数量多、相关性优良等优势。对于混沌序列在无线OFDM移动通信系统中的应用具有重要意义。     

基于OCML构造序列的Link16扩频方法

Link16数据链因其强抗干扰性被广泛应用于各大信息化作战平台, 但其传输速率和频带利用率并不高。针对这一问题, 提出一种基于单向耦合映像格子(one-way coupled map lattice, OCML)模型时空混沌序列的缩短码移位键控(truncated code shift keying, TCSK)方法。系统以OCML模型下的混沌序列作为扩频基码, 将每个承载信息的码片长度缩短为原来的1/P, 并将每个码片进行镜像对称, 获得一个总长度为2/P的扩频码片进行传输。相对于原循环码移位键控(cyclic code shift heying, CCSK)系统的扩频序列, 该码片长度减少一半, 从而提高系统的传输速率。OCML序列具有良好的伪随机性和自相关性, 同时该模型下能生成大量扩频序列, 各序列相互独立, 一个信道可容纳多个扩频信号, 极大地提高了频带利用率。对多径衰落信道下的误码性能进行了仿真, 结果表明, 所提方法能有效改善多径衰落下的系统性能。     

异步DS-CDMA最优混沌序列集的性能分析

为了获得异步DS—CDMA系统的最优扩谱序列，给出了一套用来选取混沌二值序列的优化准则。基于这一优化准则，我们从Chebyshev映射生成的混沌序列中选取并构造出最优混沌二值序列集合。利用该集合作为异步DS-CDMA系统的扩谱序列，所得到的系统仿真结果符合最优扩谱序列的理论分析值，因此可以被认为是异步DS-CDMA系统的一个最优扩谱序列集合。     

基于循环映射算法的并行组合扩频通信

并行组合扩频通信比普通的直扩通信和软扩频通信具有更高的信息传输效率。在接收过程中,如果选出的r个最大扩频序列中有一个序列出错,就会造成大量误码。现有的数据序列映射算法都没有判断和纠错序列出错的能力。提出了基于循环映射的新数据序列映射算法,通过对选取扩频序列增加强约束关系,使新数据序列映射算法具有判断和纠正一个序列出错的能力,大大降低系统误码率。理论分析和仿真结果表明,在同等信噪比下,循环映射数据序列映射算法能使误码率降低2个量级等级,大大提高并行组合扩频通信的可靠性。     

正交频分复用循环移位扩频水声通信

针对常规直接序列扩频水声通信数据传输速率低及M元扩频水声通信接收机复杂度高的问题,提出了一种正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)技术和循环移位键控(cyclic shift keying, CSK)技术相结合的调制方式,该调制能很大程度地提高系统的带宽使用率。从理论上对该方法在高斯白噪声信道条件下的误码率进行了分析。同时,采用Chu序列作为扩频序列,通过理论推导得出其峰均功率比(peak to average power ratio,PAPR)的上限为3dB。利用实际湖试测量得到的多径信道模型,与DSSS-OFDM方法进行了误码率性能的分析比较。结果表明,新提出的方法具有很好的抗多径性能,且具有带宽利用率高、复杂度低的特点,适用于中、远程及多用户水声通信。     

一类新的混沌扩频序列研究

构造了一种新的Hybrid混沌映射,提出了混沌扩频序列的产生方法,在此基础上给出了扩频序列的优选准则和混沌序列的优选方法,并通过数值仿真分析了此类扩频序列的自/互相关特性和序列码的平衡特性。计算结果表明,由Hybrid映射产生的混沌扩频序列的伪随机特性及线性复杂度,都较Logistic有显著提高,且根据该方法优选的混沌扩频序列的平衡特性、自/互相关特性,与Gold序列相比,更适合于码分多址通信系统的要求。     

多径衰落信道下MC-CDMA信号扩频序列周期盲估计

针对多径衰落信道下多载波码分多址(multi-carrier-code division multiple access,MC CDMA)信号扩频序列周期盲估计问题,提出自相关二阶矩和循环自相关两种算法。通过分析多径衰落信道条件下MC CDMA信号的自相关二阶矩,估计出MC-CDMA信号的扩频序列周期。通过分析多径衰落信道条件下MC-CDMA信号的循环自相关,估计出MC CDMA信号的扩频序列周期。最后在不同信道条件下分别对这两种算法进行仿真,并对两种算法的性能进行对比分析。理论和仿真实验表明,在较低信噪比下,循环自相关算法在估计MC-CDMA信号扩频序列周期时具有良好的性能,但自相关二阶矩算法比循环自相关算法计算复杂度低,易于实现。     

基于FDM的多进制多用户DCSK

基于传统的多用户差分混沌移位键控(differential chaos shift keying,DCSK),本文提出一种新型的多进制多用户DCSK 混沌扩频通信方案。该方案在发送端将二进制码元转换为多进制码元,极大提高了二进制码元的传输速率,并利用频分复用实现多用户传输。接收端将所有用户参考信号合并作为新的参考信号,分别与各个用户进行相关解调。仿真结果表明,增加用户数可以有效改善多进制多用户DCSK系统的误码性能,该方案具有一定的实际应用价值。     

几乎最佳周期互补二元序列偶族

为了提供数量更多且具有良好相关性的序列,在几乎最佳自相关序列偶的基础上,提出了一种新的二元序列族——几乎最佳周期互补二元序列偶族(APCSPF)。研究了APCSPF的性质,用Fourier变换对APCSPF进行了谱分析,并从这方面得到了APCSPF存在的必要条件。最后给出了一种基于特殊阵列构造APCSPF的方法。     

无线传感器网络的混合抗干扰攻击方法

为对抗无线传感器网络中存在的强针对性的智能型干扰攻击,基于多种扩频技术提出了一种混合跳频扩频、非协调直接序列扩频以及非协调跳频扩频的抗干扰攻击方法。为解决传统扩频技术需要提前共享密钥的限制,在网络初始化阶段使用非协调跳频扩频进行网络通信;为避免持续使用非协调扩频跳频带来的高能量消耗问题,发送节点与接收节点在非协调扩频跳频模式下生成跳频序列,即可进行传统跳频扩频;通过非协调直接序列扩频技术进一步增强对抗干扰攻击的性能;使用OPNET并基于多种干扰攻击模型进行网络仿真,评估所提出的混合抗干扰攻击方法的性能。仿真结果表明,在环境恶劣情况下,并受到强针对性的智能型干扰攻击时,网络仍能保持较低的丢包率,故所提出的混合抗干扰攻击方法能有效地抵抗无线传感器网络中的干扰攻击。     

混沌二值序列对异或运算构成群的理论和实验证明

针对混沌二值序列具有易生成、对初始条件敏感及具备类似白噪声的统计特性等特点,以混沌二值序列用于图像数据加密的应用为背景,提出了混沌二值序列对异或运算构成群的数学结论,并对此结论进行了相应的理论证明和实验验证。该结论的提出对用混沌二值序列作为密钥对数据流进行简单的异或加密时,是否可使用多重加密来增强效果具有非常重要的意义。     

MIMO模型下的多元混合调制DCSK方案

为了提升多输入多输出差分混沌移位键控(multiple input multiple output difference chaotic shift keying, MIMO-DCSK)系统的误码性能, 提出一种多元混合调制MIMO-DCSK方案(M-ary hybrid modulation MIMO-DCSK, MHM-MIMO-DCSK)。首先，将一帧的多元信息拆分, 分别通过混沌扩频码和索引码进行调制, 以实现高效的传输。其次，接收端利用混沌序列的类正交特性消除多天线干扰和多路干扰。最后将多天线的相关运算结果等增益合并, 最终在不需要信道状态信息的前提下获取多径多输入多输出系统的全分集增益。仿真结果表明，所提MHM-MIMO-DCSK比现有的多元MIMO-DCSK拥有更好的误码性能, 尤其是在高阶调制情况下性能提升更明显。     

基于DDS的混沌调相信号生成方案

针对现代雷达信号所应具备的特性,提出了基于直接数字合成技术(DDS)的混沌调相信号和混沌二相编码信号生成方案。该方案利用直接数字合成技术和混沌序列复本相关技术,将混沌序列作为相位控制字的输入,可得到混沌调相信号和混沌二相编码信号。通过宽带模糊度函数统计平均方法研究了信号的模糊特性,并对信号的抗干扰性能进行了分析,仿真试验证明了该算法的有效性。     

截短平衡Gold码的统计特性分析

在给出搜索和产生平衡Gold码方法的基础上,给出了截短平衡Gold码的概念,提出了一种对平衡Gold码进行截短的方案。在扩频通信中,扩频速率受扩频系统特定的时钟周期所约束,使得地址码序列长度取决于系统的时钟速率与信息速率商的大小,限制了平衡Gold码在实际工程中的应用。采用截短平衡Gold码截短码具有更广泛的应用能力。仿真结果表明,对平衡Gold码进行合适的筛选和截短后得到的序列仍具有较好的统计特性,可以作为工程应用中对码长有不同要求的扩频通信地址码。     

基于DEKF联合估计的CD3S信号解调算法

针对实值混沌直接序列扩频(chaotic direct sequence spread spectrum,CD3S)信号同步难、解调难的问题,利用混沌码同步与信息码解调间的关联性,提出了一种基于双扩展卡尔曼滤波联合估计的CD3S信号解调算法。算法采用双扩展卡尔曼滤波结构,交替进行混沌码估计与信息码估计,通过联合估计完成混沌扩频码同步,并实现信息码的解调。考虑到信息码状态相互独立造成的卡尔曼增益退化问题,算法改进了信息码估计时的卡尔曼增益计算方法。仿真结果表明,该算法可以实现CD3S信号的正确解调,改进卡尔曼增益解调可以有效改善CD3S系统的误码性能。     

变增益参数辨识及其在混沌保密通信中的应用

讨论变增益参数辨识技术在混沌保密通信中的应用。在基于参数调制策略的混沌扩频通信过程中 ,利用参数辨识进行信息解调。同时利用系统输入和可测输出 ,给出一种可行的参数调整策略 ,以改善对时变参数的跟踪质量并对参数调整的可行性进了定性讨论。数值仿真表明 ,这种变增益的信息解调策略比LMS和ILMS效果更好     

混沌扩频序列的优选算法及其系统性能研究

为了获得多址通信中优良的伪随机特性码组,提出了一种混沌序列的优选算法。通过对混沌系统迭代结果的截断和量化处理,根据扩频序列的理想特性和多址干扰指数,给出了优化混沌序列码组的具体步骤,并对传统的Gold序列和多种混沌序列的码组性能作了比较和分析。对DS/CDMA系统性能的仿真结果表明,优选混沌扩频序列的相关性能优于传统的伪随机扩频序列,有利于解决CDMA移动通信中的抗多址干扰及多用户检测等关键问题,从而使混沌扩频系统的抗干扰能力和抗破译能力得到增强。