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跳频信号预测与混沌同步的研究

作　者: 刘思怡
导　师: 李立萍
学　校: 电子科技大学
专　业: 信息获取与探测技术
关键词: 跳频序列非线性预测相空间重构一般预测响应逆系统
分类号: TN914.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

伴随着现代通信领域的快速发展,人们对通信质量的要求越来越高,使得惯用的固定频率通信方式受到了严重威胁。为了保证合作方的可靠通信,一种优良的抗干扰通信体制——跳频通信系统应运而生。具备着优良多址组网性能和抗干扰性能的跳频通信技术不但在军事战争通信中得到了广泛的应用,如联合战术信息分发系统JTIDS和美国的SINCGARS系列超短波跳频电台,还与我们的日常生活有着密不可分的联系,因此在民用移动通信中也有着广泛应用,如Bluetooth(蓝牙)、GSM、HomeRF(家庭射频)中都应用了跳频技术。与此同时,非线性科学领域的显著发现——混沌现象,又给现代保密通信等领域注入了新的血液和活力。通过对这一现象的深入研究,很多新型的非线性处理方法日益涌现。如何取其精华去其糟粕,使得现已发展成熟的通信领域又能得到新的发展进程,这还是个值得深入研究的发展方向。本文主要研究非线性处理方法在现代通信领域的应用,具体工作内容如下:1)本文首先阐述了现代通信系统的发展历程和面临日益复杂通信环境所需改进的发展方向,对其中一种具有良好抗干扰性能的扩频系统的基本原理和组成结构作了简单的介绍,综述了跳频通信系统的工作原理,并对常见的跳频通信系统干扰方式进行了研究。2)针对非线性的主要处理方式进行了研究,并对其一重要的分支——混沌做了详细的介绍。并详细给出了研究混沌系统的分析参数的非线性方法,除此之外还对不同参数对混沌现象的影响给出了仿真图示。3)本文首先介绍一种常应用于跳频通信的m序列的生成方法。除此之外,还运用非线性预测方法对常见的m序列跳频码进行了仿真实验。文中主要运用RBF神经网络模型进行预测,通过理论分析和仿真实验对预测模型的性能进行了分析。4)针对混沌通信系统中的多种混沌模型进行了简要介绍。本文研究了针对混沌时间序列的两种多步预测方法,首先从理论上分析了两种方法的优劣,然后再用两种方法对上述五种混沌模型进行了仿真实验,并且之后运用自适应模型对四种混沌模型进行了预测仿真实验。5)一般预测响应系统是一种单向耦合的动力系统,针对此系统,论文提出了一种以级联方式产生其逆系统的方法,以实现一般预测响应系统所完成的信号变换功能的逆变换。一般预测响应耦合动力系统中有一个待定函数,当函数改变时,可以构造出各种具体的耦合动力系统,而我们构造的逆系统中有一个相应的待定函数,使得逆系统的结构可以随原系统的变化而变化。此外,理论分析和仿真实验表明该逆系统还有良好的鲁棒性能,对驱动项和驱动信号上的加性干扰以及参数失配均有一定的抵抗能力。另外,此逆系统与原系统一起构成了一个具有三个格子单元的连续时间振荡格子系统,该系统两端的格子单元完全同步地振荡,而中间的格子单元则超前于两端的单元。通过适当推广该系统,可以构造出单元数更多,动力学行为也更为丰富的连续时间振荡格子。因此这部分的研究内容为构造和研究连续时间振荡格子提供了方法和模型。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-15
  1.1 非线性科学研究在现代通信系统中的重要性  11-13
  1.2 非线性科学研究的发展现状  13
  1.3 论文研究内容以及安排  13-15
第二章现代通信系统发展概况  15-23
  2.1 现代通信概述  15-17
    2.1.1 现代通信的概念  15-16
    2.1.2 现代通信系统的现状和发展趋势  16-17
  2.2 扩展频谱技术  17-20
    2.2.1 扩展频谱系统的分类与特点  17-19
    2.2.2 扩频系统的数学模型和物理模型  19-20
  2.3 跳频通信系统  20-22
    2.3.1 跳频通信系统的原理  20-21
    2.3.2 跳频序列的设计  21-22
  2.4 本章小结  22-23
第三章非线性处理方法  23-33
  3.1 非线性时间序列与混沌  23-25
    3.1.1 混沌的随机性  23-25
    3.1.2 混沌时间序列  25
  3.2 混沌时间序列的相空间重构理论  25-29
    3.2.1 嵌入维数的确定  26
    3.2.2 嵌入延时的确定  26-28
    3.2.3 嵌入窗宽的确定  28-29
  3.3 混沌的识别方法  29-32
    3.3.1 LYAPUNOV 指数  29-30
    3.3.2 关联维数  30-31
    3.3.3 功率谱  31-32
  3.4 本章小结  32-33
第四章跳频序列的非线预测方法  33-40
  4.1 常见的跳频序列—m 序列  33-34
  4.2 m 序列跳频码的神经网络预测分析  34-39
    4.2.1 神经网络预测原理  34-36
    4.2.2 m 序列跳频码的神经网络预测的仿真实验  36-39
  4.3 本章小结  39-40
第五章混沌通信系统中信息流的非线性处理方法与预测  40-56
  5.1 混沌通信  40-45
    5.1.1 混沌通信系统  40-41
    5.1.2 混沌时间序列模型  41-45
  5.2 基于相空间邻点的零阶局域预测  45-50
    5.2.1 零阶局域预测的构建思想  46-47
    5.2.2 基于相空间邻点的零阶局域预测的仿真实验  47-50
  5.3 混沌序列的非线性自适应预测  50-54
    5.3.1 非线性自适应预测模型  50-52
    5.3.2 非线性自适应预测模型的仿真实验  52-54
  5.4 本章小结  54-56
第六章对具有预测特性的混沌同步模型的研究  56-70
  6.1 混沌同步  56-58
    6.1.1 驱动-响应耦合同步系统  57
    6.1.2 预测同步响应  57-58
  6.2 一般预测响应系统的逆系统  58-63
    6.2.1 一般预测响应系统的逆系统的结构及相关理论证明  59-61
    6.2.2 一般预测响应系统的逆系统的仿真验证  61-63
  6.3 一般预测响应系统的逆系统的鲁棒性  63-69
    6.3.1 一般预测响应系统的逆系统鲁棒性的理论分析  63-66
    6.3.2 一般预测响应系统的逆系统鲁棒性的仿真验证  66-69
  6.4 本章小结  69-70
第七章结论与展望  70-72
致谢  72-73
参考文献  73-76
攻硕期间取得的研究成果  76-77

跳频信号预测与混沌同步的研究

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