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混沌扩频信号盲估计算法及测距方案设计

作　者: 谷诚
导　师: 何世彪
学　校: 重庆大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 混沌序列直接序列扩频通信误码率同步伪码测距
分类号: TN914.42
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 20次
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内容摘要

传统扩频所使用的伪码都是由线性反馈移位寄存器产生的,其复杂度低,保密性差。随着非线性理论的发展,混沌序列因其有着良好的类噪声和相关特性,无限长非周期,复杂度高,并且对初值极其敏感,可以产生大量序列用于多址通信,因此获得了广泛的关注,成为目前研究的热点。本文首先介绍了混沌的相关背景、国内外研究的现状以及本文的研究内容,接着分别介绍了四种常见的混沌序列:Logistic序列、Chebyshev序列、Tent序列和改进型Logistic序列的映射函数,初始值取值范围,统计特性等,并对它们的相关特性进行了仿真和比较分析。在对传统直扩系统进行简单的概述后,推导了混沌直扩系统的理论误码率,同时介绍了几种常见的干扰:部分频段干扰,单频干扰和脉冲干扰。在高斯白噪声信道下,分别仿真了在不同干扰下优选后混沌序列的误码性能,并和传统伪码Gold序列以及理论值进行了对比分析。针对混沌同步问题,在进行深入的研究后,针对已有的三种混沌同步方案进行了改进:利用神经网络盲估计混沌扩频序列的方案,该方案无需搜索同步点,能在较低信噪比下直接盲估计出混沌序列;利用扩展卡尔曼滤波器或无先导卡尔曼滤波器对混沌扩频信号估计跟踪的方案,该方案能实现对无限长非周期的混沌扩频信号实时跟踪,着重分析了基于改进型Logistic序列的扩频系统最佳接收机的设计;利用数字编码器的准混沌特性进行混沌同步的设计方案。最后介绍了传统伪码测距的基本原理包括最大无模糊距离,基于星上处理模式下的相参与非相参测距以及伪码同步技术。根据传统伪码的测距原理以及混沌序列的特点,设计了一套基于双滑动相关的测距方案,该方案中混沌码为无限长非周期的,可以用于再生式转发测距,并针对该方案进行了理论和仿真分析。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-12
  1.1 引言  8-9
  1.2 混沌通信研究现状  9
  1.3 本文结构安排  9-10
  1.4 小结  10-12
2 混沌信号的产生及其性质  12-20
  2.1 几种常见的混沌映射  12-16
    2.1.1 Logistc 混沌映射  12-13
    2.1.2 Chebyshev 混沌映射  13-14
    2.1.3 Tent 混沌映射  14-15
    2.1.4 改进型Logistic 混沌映射  15-16
  2.2 四种混沌序列的性能比较  16-17
  2.3 小结  17-20
3 混沌扩频通信系统及其抗干扰性能分析  20-32
  3.1 传统直接序列扩频系统  20
  3.2 混沌直扩系统性能理论分析  20-23
  3.3 常见干扰下直扩系统性能分析  23-26
    3.3.1 部分频段干扰  23-24
    3.3.2 单频干扰  24-25
    3.3.3 脉冲干扰  25-26
  3.4 性能仿真分析  26-31
    3.4.1 蒙特卡罗仿真  26
    3.4.2 不同干扰下性能仿真  26-31
  3.5 小结  31-32
4 混沌直接扩频序列的盲估计算法与仿真  32-60
  4.1 利用神经网络盲估计混沌直接扩频序列  32-39
    4.1.1 算法推导  32-33
    4.1.2 去噪数学模型及分离方法  33-35
    4.1.3 神经网络盲估计混沌扩频序列的改进方法  35-36
    4.1.4 仿真实验  36-39
  4.2 基于卡尔曼滤波器的混沌直扩信号接收机设计  39-50
    4.2.1 基于双无先导卡尔曼滤波（Dual-UKF）的混沌直扩信号估计  40-43
    4.2.2 基于改进型Logistic 直扩系统下的双EKF 与双UKF 估算比较  43-47
    4.2.3 仿真性能分析  47-50
  4.3 数字混沌编码器的研究  50-58
    4.3.1 数字滤波器的混沌现象  51-53
    4.3.2 Frey 数字混沌编码器  53-55
    4.3.3 性能仿真分析  55-58
  4.4 小结  58-60
5 混沌测距方案设计及工作过程仿真  60-82
  5.1 传统伪码测距  60-70
    5.1.1 伪码测距最大无模糊距离  60-62
    5.1.2 相参与非相参测距  62-66
    5.1.3 传统测距的同步  66-70
  5.2 基于双滑动相关的混沌扩频测距方案  70-80
    5.2.1 混沌序列的双滑动相关捕获电路  71-74
    5.2.2 混沌序列的跟踪电路  74-75
    5.2.3 性能及仿真分析  75-80
  5.3 小结  80-82
6 全文总结  82-84
  6.1 总结  82
  6.2 进一步的研究工作  82-84
致谢  84-86
参考文献  86-90
附录  90
  A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录  90
  B. 作者在攻读学位期间参加的科研项目及取得成果目录  90

混沌扩频信号盲估计算法及测距方案设计

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