一种基于混沌序列的扩频码平衡性的优化方法技术

本发明专利技术属于扩频通信领域，具体涉及一种基于混沌序列的扩频码平衡性的优化方法。本发明专利技术的具体步骤为：生成“+1”、“‑1”的二值m序列，补位形成偶m序列，码长M。随机生成M/2位长的初值向量，经过改进型Logistic混沌映射并二值量化得到M/2组码长为L的混沌序列集G1，对G1中各组序列元素取反得到混沌序列集G2。依次将G1、G2中的混沌序列顺序插入偶m序列的每位码元之后，然后送入矩阵交织器，交织矩阵大小为(L+1)×M。交织器输出序列即为本发明专利技术最终序列。本发明专利技术产生的序列平衡性好，在码长M×(L+1)下平衡系数始终保持为0，有效地解决了直扩系统载波泄露的问题。同时本发明专利技术产生的序列保密性强，不易逆推出混沌系统初值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于混沌序列的扩频码平衡性的优化方法
本专利技术属于扩频通信领域，具体涉及一种基于混沌序列的扩频码平衡性的优化方法。
技术介绍
扩频通信广泛应用于军用通信及民用保密通信。扩频通信系统中抗多址干扰、抗多径、抗截获、保密、多址通信、实现同步等都与所采用的扩频码的特性密切相关。传统扩频码多由m序列生成，其自相关性较为理想，但互相关函数有较大尖峰，抗多址性能差，且相关函数存在周期性，相关性好的序列数量有限，抗截获性差、保密性不强。混沌序列因其对初值敏感，相对传统的m伪随机序列具有强保密性、抗截获性，并且可提供数量众多的、非相关、类随机可再生信号，被广泛作为扩频序列或跳频序列，成为近年来国内外的热点研究内容。目前已有部分学者在研究可替代传统扩频序列的混沌序列，如2003年CVladeanu等学者在“InternationalSymposiumonSignals,CircuitsandSystems”国际会议上发表题为《Periodicchaoticspreadingsequenceswithbettercorrelationpropertiesthanconventionalsequences-BERperformancesanalysis》的论文，其研究结果表明：在CDMA系统中，混沌序列较m和Gold序列具有更低的误码率，可一定程度提升扩频系统性能。此外，还有部分学者研究混沌序列的性能优化，如2007年LIUPing等学者发表题为《Optimizedmethodofgeneratingthespread-spectrumsequencesbasedonLogistic-map》的论文，该文以Logistic映射为基础，对每个迭代点进行比特量化，通过截短得到性能更好的混沌序列。尽管混沌序列拥有较多优点，但其仍然存在一些不足，尤其是其平衡性较差，这将导致直扩系统(DS-CDMA)产生载波泄露，从而削弱抗截获能力和保密性。混沌序列的平衡系数随初值、分形参数、码长等参数变化而变化，给平衡性优化带来一定难度。此外，单一混沌映射产生的序列生成简单，随着破译技术的成熟，容易遭到破译截获。经过上述分析可知，基于混沌序列生成的复合序列将能有效缓解上述问题，成为目前的研究热点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于混沌序列的扩频码平衡性的优化方法，该优化方法使所生成序列平衡性恒零，同时生成序列的相关特性继承了原混沌序列的优点。本专利技术的目的是这样实现的：一种基于混沌序列的扩频码平衡性的优化方法，所述的方法将若干混沌序列按照一定规则插入到平衡系数为零的偶数周期m序列中，得到复合序列，然后将该复合序列送入矩阵交织器，矩阵交织器的输出序列即为最终生成序列，具体步骤如下：步骤1.生成一组二元m序列，序列的码元取“+1”或“-1”，检查m序列平衡性，在序列尾部补充一位化为偶数周期，使其平衡系数为0，此时序列码长为M，统计偶数周期的m序列中“+1”码元个数与“-1”码元个数相等，码元个数均为M/2；步骤2.随机生成混沌序列集G1，该序列集包含M/2组初值不同的混沌序列，每组序列码长为L，每组序列初值各不相同，也即各组序列互不相关，同时根据需要丢弃混沌序列生成的前L0个码元，以保证生成序列的相关性能，对混沌序列集G1中的各组序列码元取反得到混沌序列集G2，最终的优化序列码长为(L+1)×M，根据实际需要设定各参数大小；步骤3.将混沌序列集中的序列循环插入至偶周期m序列的每位码元中，具体插入方法是：先判断偶周期m序列码元，若码元为“+1”，则顺序读取混沌序列集G1中的一组序列插入其后；若码元为“-1”，则顺序读取混沌序列集G2中的一组序列然后插入码元的后面，不断重复，直到每位偶周期m序列码元后都插入了混沌序列；步骤4.将插值后的序列利用进行交织，交织方式为行输入列输出的矩阵交织，得到最终的优化平衡性后的混沌序列。步骤1中所述的m序列为准平衡序列，须在m序列最后一位补充一位码元，使平衡性为零。步骤4中所述的矩阵交织的交织深度不能为M，若交织矩阵为行输入列输出，则交织矩阵不能为M×(L+1)。本专利技术的有益效果在于：本专利技术有效解决了普通混沌序列平衡性较差的问题，优化后的序列的平衡系数恒为0，相对普通m序列或混沌序列，能够很好的解决扩频信号载波泄露的问题。有效保证信号的抗截获性、保密性；有效解决传统m序列保密性差的问题。混沌序列初值随机产生且通过多组序列复合，相对单一混沌序列使最终优化序列随机性强，保密性高，抗截获强，具有较好的抗干扰能力；序列长度为(L+1)·M，能根据需要选取不同的序列长度，序列的周期性好。本专利技术改进后的序列相关特性、相关旁瓣基本与改进型Logistics映射混沌序列性能一致。附图说明图1为本专利技术的流程框图；图2为本专利技术序列插值码元示意图；图3为不同映射方法产生的混沌序列的平衡系数随码长变化图；图4为本专利技术序列与改进型Logistic混沌序列平衡系数与码长关系对比图；图5为本专利技术序列自相关函数曲线；图6为改进型Logistic混沌序列自相关函数曲线；图7为本专利技术序列互相关函数曲线；图8为改进型Logistic混沌序列互相关函数曲线；图9为本专利技术序列与改进型Logistic混沌序列自相关旁瓣均方根值与码长关系对比图；图10为本专利技术序列与改进型Logistic混沌序列互相关均方根值与码长关系对比图；具体实施方式：下面结合附图1-10对本专利技术做进一步的描述：实施例一种基于混沌序列的扩频码平衡性的优化方法，所述的方法将若干混沌序列按照一定规则插入到平衡系数为零的偶数周期m序列中，得到复合序列，然后将该复合序列送入矩阵交织器，矩阵交织器的输出序列即为最终生成序列，具体步骤如下：步骤1.生成一组二元m序列，序列的码元取“+1”或“-1”，检查m序列平衡性，在序列尾部补充一位化为偶数周期，使其平衡系数为0，此时序列码长为M，统计偶数周期的m序列中“+1”码元个数与“-1”码元个数相等，码元个数均为M/2；步骤2.随机生成混沌序列集G1，该序列集包含M/2组初值不同的混沌序列，每组序列码长为L，每组序列初值各不相同，也即各组序列互不相关，同时根据需要丢弃混沌序列生成的前L0个码元，以保证生成序列的相关性能，对混沌序列集G1中的各组序列码元取反得到混沌序列集G2，最终的优化序列码长为(L+1)×M，根据实际需要设定各参数大小；步骤3.将混沌序列集中的序列循环插入至偶周期m序列的每位码元中，具体插入方法是：先判断偶周期m序列码元，若码元为“+1”，则顺序读取混沌序列集G1中的一组序列插入其后；若码元为“-1”，则顺序读取混沌序列集G2中的一组序列然后插入码元的后面，不断重复，直到每位偶周期m序列码元后都插入了混沌序列；步骤4.将插值后的序列利用进行交织，交织方式为行输入列输出的矩阵交织，得到最终的优化平衡性后的混沌序列。步骤1中所述的m序列为准平衡序列，须在m序列最后一位补充一位码元，使平衡性为零。步骤4中所述的矩阵交织的交织深度不能为M，若交织矩阵为行输入列输出，则交织矩阵不能为M×(L+1)。重复步骤2、3、4，可得到新的优化序列。注意新的混沌序列集G1'中的任何序列不可与现有混沌序列集中的任意序列相同。在序列的构造方法上，本专利技术利本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于混沌序列的扩频码平衡性的优化方法，其特征在于：所述的方法将若干混沌序列按照一定规则插入到平衡系数为零的偶数周期m序列中，得到复合序列，然后将该复合序列送入矩阵交织器，矩阵交织器的输出序列即为最终生成序列，具体步骤如下：步骤1.生成一组二元m序列，序列的码元取“+1”或“‑1”，检查m序列平衡性，在序列尾部补充一位化为偶数周期，使其平衡系数为0，此时序列码长为M，统计偶数周期的m序列中“+1”码元个数与“‑1”码元个数相等，码元个数均为M/2；步骤2.随机生成混沌序列集G1，该序列集包含M/2组初值不同的混沌序列，每组序列码长为L，每组序列初值各不相同，也即各组序列互不相关，同时根据需要丢弃混沌序列生成的前L0个码元，以保证生成序列的相关性能，对混沌序列集G1中的各组序列码元取反得到混沌序列集G2，最终的优化序列码长为(L+1)×M，根据实际需要设定各参数大小；步骤3.将混沌序列集中的序列循环插入至偶周期m序列的每位码元中，具体插入方法是：先判断偶周期m序列码元，若码元为“+1”，则顺序读取混沌序列集G1中的一组序列插入其后；若码元为“‑1”，则顺序读取混沌序列集G2中的一组序列然后插入码元的后面，不断重复，直到每位偶周期m序列码元后都插入了混沌序列；步骤4.将插值后的序列利用进行交织，交织方式为行输入列输出的矩阵交织，得到最终的优化平衡性后的混沌序列。...

【技术特征摘要】
1.一种基于混沌序列的扩频码平衡性的优化方法，其特征在于：所述的方法将若干混沌序列按照一定规则插入到平衡系数为零的偶数周期m序列中，得到复合序列，然后将该复合序列送入矩阵交织器，矩阵交织器的输出序列即为最终生成序列，具体步骤如下：步骤1.生成一组二元m序列，序列的码元取“+1”或“-1”，检查m序列平衡性，在序列尾部补充一位化为偶数周期，使其平衡系数为0，此时序列码长为M，统计偶数周期的m序列中“+1”码元个数与“-1”码元个数相等，码元个数均为M/2；步骤2.随机生成混沌序列集G1，该序列集包含M/2组初值不同的混沌序列，每组序列码长为L，每组序列初值各不相同，也即各组序列互不相关，同时根据需要丢弃混沌序列生成的前L0个码元，以保证生成序列的相关性能，对混沌序列集G1中的各组序列码元取反得到混沌序列集G2，最终的优化序列码长为(L+1)×M，根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛睿，熊洋，程庆林，王盾，陈涛，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23