探讨基于混沌序列扩频通信系统的仿真研究-自动(2)
2013-08-27 01:45
导读：在扩频通信系统中，大都采用线性或非线性移位寄存器产生的伪随机码作为扩频序列，例如，m序列和Gold 序列。然而，这些序列码集中的码个数都很有限。
在扩频通信系统中，大都采用线性或非线性移位寄存器产生的伪随机码作为扩频序列，例如，m序列和Gold 序列。然而，这些序列码集中的码个数都很有限。在具有大容量的CDMA通信系统中，这些序列的数量远远满足不了容量的要求。另外，他们提供的保密性也很有限，容易破译。根据以上所述的混沌序列的特性，可将混沌序列代替一般的伪随机序列来作为扩频系统的扩频序列，即所谓的混沌扩频序列。
使用混沌扩频序列主要有以下几个优点[5]:
（1）混沌序列是伪随机信号，具有较好的自相关和互相关特性，其自相关函数是δ 函数，如图2 所示，参数设置如下：初始值为0 x = 0.2,扩频序列长度N =1024,μ = 4.从图2 中可以看出，混沌序列具有良好的自相关特性，另外其互相关函数为零。而m 序列具有良好的二值自相关特性，但其互相关特性不够理想。Gold 码序列的互相关特性较m 序列的互相关特性有较大的改善，但Gold 码序列不再具有m 序列完美的二值自相关函数特性和平衡性。
（2）混沌序列容易产生和存储。混沌序列只需要一个模型和初始条件就可以产生，而m序列、Gold 码等PN 序列，由多级移位寄存器或其它延迟元件通过线性反馈产生，要获得不同的随机序列，必须对其产生的随机二进制序列进行缓存，不如混沌序列产生方便。
（3）混沌序列对初始参数极其敏感，即使对相差为10?6的两个初值，经过混沌模型数次迭代后产生的序列也将变得毫不相关，这样可通过混沌模型产生大量不相关的序列。而m序列和Gold 码序列长度只能固定，并且序列的数量有限。
（4）混沌序列的保密性要好于PN 序列。混沌序列具有确定的、随机的和不可预测的特征，并且具有连续宽频谱特征。混沌系列没有周期，类似于一个随机过程，且任意截取一段序列，均不能预测出整个序列，不同于普通扩频系统中的伪随机序列。
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可见，混沌序列用于扩频调制，理论上可以进一步改善其性能。
3 MATLAB/SIMULINK 简介
MATLAB 是美国Mathworks 公司生产的一个为科学和工程计算专门设计的交互式大型软件，是一个可以完成各种精确计算和数据处理的、可视化的、强大的计算工具。MATLAB软件包括两大部分：数值计算和工程仿真。其数值计算部分提供了强大的矩阵处理和绘图功能；在工程仿真方面，MATLAB 提供的软件支持几乎遍布各个工程领域，并且不断加以完善。SIMULINK 是基于框图的仿真平台，它挂接在MATLAB 环境上，以MATLAB 强大的计算功能为基础，以直观的模块框图进行仿真和计算。在SIMULINK 环境下使用通信系统仿真模块库中的模块，可以很方便的进行通信系统的仿真，直观的图形输出让我们可以很清楚地看到仿真结果。
4 混频扩频系统的建模与实现
4.1 混沌扩频通信系统的仿真模型设计
在 simulink 环境下，在通信系统仿真模块库中选择本系统仿真所需要的各个模块，搭建仿真模型，如图3 所示。
仿真参数设置是仿真过程中的重要环节，直接影响到仿真的效果，主要参数设置如下：在扩频部分，首先由随机信号发生器（Random Integer Generator）产生一个随机的信号，Random Integer Generator 中设置采样时间为0.1s,设置产生的随机信号为二值序列；在混频序列产生模块中，设产生混沌扩频序列的初值0 x =0.2,即将常数3 的值设置为0.2,之后的每次计算都是把第n 次的结果当作第n+1 次计算所需x 的值，循环迭代计算就可以得到一个随机性很强的序列。常数1 的值设置为-0.7,常数2 的值设置为-0.5,常数2 的值与最终结果相加是为了改变输出结果的区间，通过它将函数模块输出的结果变换到[-1,1],以便于通过Sign 模块将结果变换到[0,1]区间。混频序列产生模块中函数模块是计算混沌扩频序列的中国科技论文在线关键部分，混沌序列产生模块的计算基于Logistic 映射动力方程，因此需将映射动力方程的
数学计算表达式xn 1 μ xn （1 xn ） + = ? , n x ∈（0,1），分枝参数μ =3.98（3.5699456<μ ≤4），定义到模块中，通过它得到Logistic 混沌序列；然后，随机信号经BPSK 调制之后被生成的混沌扩频序列调制，产生扩频信号；信号传输的信道采用MATLAB 通信工具箱提供的高斯信道（信噪比设置为l0dB），扩频后的信号通过加性高斯白噪声信道时，会出现多径衰落、自由空间信号功率的衰减，从而导致信噪比严重下降；在解扩部分，扩频信号输入Product 之后系统利用与扩频部分相同的混沌扩频序列对扩频信号进行解扩，将接收到的信号和原来的伪随即序列进行相乘，把宽带信号恢复到一个很窄的频带内；对解扩后的信号，再用BPSK 解调，把信号从频带信号转化成基带信号，便能恢复出原始信号；最后将初始的信号和恢复出的信号同时输入到误码率分析器中对比得到该系统的误码率，计算结果通过显示模块显示。
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4.2 系统仿真结果与性能分析
