CN102932031A - 一种基于混沌扩频序列的扩频通讯方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于混沌扩频序列的扩频通讯方法，在发射端：将目标信息转化为二进制序列作为信源；根据信源信息确定扩频序列的长度N，长度N大于等于信源的长度；根据γ∈[1.5,2]，x₀∈[-1,1]且x₀≠0,±0.5逐步迭代N次；得到长度为N的模拟实值序列{x₁,x₂,...x_i,...x_N}；将信源信息进行基带调制后再经过步骤4中产生的二值序列调制，得到扩频信号；接收端：相关解调得到目标信息。与现有的改进型相比，本发明方法产生的扩频序列，不仅分布均匀，随机性好，而且对初始值更加敏感，能够更快的进入混沌状态，同时混沌度更高，从而更好的保证了在扩频通信过程中信息的安全性，可靠性和完整性。

Description

一种基于混沌扩频序列的扩频通讯方法

技术领域

本发明属于非线性扩频通信技术领域，涉及一种基于混沌扩频序列的扩频通讯方法。

背景技术

在扩频通信中，扩频序列的选取是非常重要的。传统的二值伪随机（PN）序列已经逐步被混沌序列代替。混沌序列是由确定性方程产生的，容易再现，且序列对混沌参数和初始值极其敏感，并具有高斯白噪声的统计特征和长期不可预测性。因此，混沌序列被广泛应用于扩频通信系统中。从搜索到的论文来看，现在主要采用的是Logistic映射和改进型Logistic映射。

改进型Logistic映射的主要方法步骤为：

步骤1根据信源信息确定扩频序列的长度N。

步骤2确定混沌参数γ的取值，取γ＝2。

步骤3选择初始值x₀，x₀∈[-1,1]且x₀≠0。

步骤4根据上述参数的选取，按照公式1逐步迭代，

x_i+1＝f(x_i)＝1-γ·x_i ²           （1）

产生长度为N的模拟实值序列{x₁,x₂,...x_i,...x_N}

步骤5设定阈值T，判断x_i的值与T的大小，若x_i＞T，则令x_i=1，若x_i≤T,则令x_i=0，一般设定T＝0，即可得到所需序列。

改进型Logistic映射有很好的伪随机性和相关特性，而且产生方便，容易实现。但这种序列选择混沌参数时只在γ＝2时可以取到满映射，这就导致在很大的参数范围内，产生的迭代序列结果会分布在一个带状区域内，相对集中，不利于保密通信对扩频序列的随机性要求，参见图1.

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于混沌扩频序列的扩频通讯方法，基于改进型Logistic映射，在生成序列时逐段进行分析，产生一种新的混沌扩频序列。

技术方案

一种基于混沌扩频序列的扩频通讯方法，其特征在于步骤如下：

发射端：

步骤1：将目标信息转化为二进制序列作为信源；

步骤2：根据信源信息确定扩频序列的长度N，长度N大于等于信源的长度；

步骤3：根据γ∈[1.5,2]，x₀∈[-1,1]且x₀≠0,±0.5逐步迭代N次；

当-1≤x_i＜0时，以下式产生x_i+1：x_i+1＝1-4·γ·(x_i+0.5)²；

当0≤x_i≤1时，以下式产生x_i+1：x_i+1＝4·γ·(x_i-0.5)²-1；

得到长度为N的模拟实值序列{x₁,x₂,...x_i,...x_N}；

步骤4：若x_i＞T，则令x_i=1，若x_i≤T,则令x_i=0，将步骤3中产生的模拟实值序列转化为用于扩频通信系统中作为扩频码的二值序列；所述T＝0；

步骤5：将信源信息进行基带调制后再经过步骤4中产生的二值序列调制，得到扩频信号；

接收端：相关解调得到目标信息。

有益效果

本发明提出的一种基于混沌扩频序列的扩频通讯方法，基于改进型Logistic映射，逐段分析得到一种新的混沌扩频序列。与现有的改进型相比，本发明方法产生的扩频序列，不仅分布均匀，随机性好，而且对初始值更加敏感，能够更快的进入混沌状态，同时混沌度更高，从而更好的保证了在扩频通信过程中信息的安全性，可靠性和完整性。

附图说明

图1：本发明与现有方法的生成序列分布示意图

a：γ＝2现有方法的生成序列分布示意图；

b：γ＝2本发明方法的生成序列分布示意图；

c：γ＝1.8现有方法的生成序列分布示意图；

d：γ＝1.8本发明方法的生成序列分布示意图；

图2：本发明流程图

图3：直接扩频通信系统仿真图

图4：两种扩频码恢复的图像

a：原始图像；

b：现有方法的直接扩频通信系统仿真图；

c：本发明的直接扩频通信系统仿真图；

图5：两种扩频码被破译的图像

a：现有方法的扩频码被破译的图像；

b：本发明的扩频码被破译的图像；

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

图3为本发明所采用的直接扩频通信系统，传输图像信息。

1）采用matlab将要传输的目标图像（32*32）信息转化为二进制数据作为信源。

2）参考图2产生混沌扩频序列。其中γ＝2，x₀＝0.6，N＝8192。

3）将信源信号经BPSK调制后再被混沌扩频序列调制，产生扩频信号。在信号传输过程中采用高斯通道（设置信道的信噪比为5dB），扩频信号在通过此信道时会出现多径衰减，功率衰减，从而导致信噪比下降。

4）在解扩部分，利用同步扩频码对扩频信号进行解扩，把宽带信号恢复到很窄的频带内，再用BPSK解调，从而恢复为基带信号，即原始的二进制信息，继而可以恢复出原始的灰度图像，结果参见图4.

5）通过图3的误码率计算器计算系统的误码率，并通过显示器显示，本发明的误码率只有0.1587%。

6）相同的条件下，以现有的改进型Logistic映射代替第二步中的扩频序列，重复上述过程，得到的误码率为0.2197%，对比可知，本发明能够更好的保证通信过程中信息的完整性和可靠性。

7）在图3的扩频通信系统中，分别采用现有方法和本发明方法作为扩频序列，如果在传输过程中信息被截获，相同条件下被破译的结果如图5所示，显然采用本发明被恢复的信息更加偏离真实信息，即在通信过程中的安全性更高。

Claims (1)

1.一种基于混沌扩频序列的扩频通讯方法，其特征在于步骤如下：

发射端：

步骤1：将目标信息转化为二进制序列作为信源；

步骤2：根据信源信息确定扩频序列的长度N，长度N大于等于信源的长度；

步骤3：根据γ∈[1.5,2]，x₀∈[-1,1]且x₀≠0,±0.5逐步迭代N次；

当-1≤x_i＜0时，以下式产生x_i+1：x_i+1＝1-4·γ·(x_i+0.5)²；

当0≤x_i≤1时，以下式产生x_i+1：x_i+1＝4·γ·(x_i-0.5)²-1；

得到长度为N的模拟实值序列{x₁,x₂,…x_i,…x_N}；

步骤4：若x_i＞T，则令x_i=1，若x_i≤T,则令x_i=0，将步骤3中产生的模拟实值序列转化为用于扩频通信系统中作为扩频码的二值序列；所述T＝0；

步骤5：将信源信息进行基带调制后再经过步骤4中产生的二值序列调制，得到扩频信号；

接收端：相关解调得到目标信息。

Images