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混沌产生方式简单而动力学行为复杂。混沌的非线性,初值敏感性和随机性等特性,使得其产生的伪噪声(PN)序列性能优良,具随机性与长周期特性,适合于保密通信以及扩频码的产生。本文在分析大量连续与离散的混沌系统基础上,利用FPGA技术,将各个混沌系统的状态值抽位量化,得出各种PN序列,并对得到的这些不同种类的PN序列进行随机性与周期性分析比较。最后提出了一个新型的扰动混合混沌系统,经分析验证,较其它原有混沌系统有更好性能。
本文的主要工作有:
(1)使用Altera公司开发的DSPBuilder工具,在MATLAB上搭建各种混沌系统,再自动转化为适用于下载到FPGA芯片的VHDL语言,从而缩短了混沌硬件实现的时间,使批量研究混沌系统及混沌PN序列成为可能。
(2)由于目前还没有对数字混沌的有限精度效应的确定的定量公式。在分析PN序列的周期性时,本文构建定点运算环境,进行大量的数据分析,从而得出Logistic映射的有限精度效应的定量公式,为工程实现提供理论依据。
(3)对普通混沌系统及切换混沌系统,超混沌系统的PN序列性能进行了综合分析,得出:切换系统和超混沌系统的相对复杂的动力学特性,在产生PN序列时的抽位量化方式并没有继承这种复杂性能,从而,这些系统的PN序列与原始混沌系统的PN序列具有相近的特性。要想改善性能需要考虑扰动及混合混沌等方式。
(4)在分析众多混沌系统的基础上,得出要想提高PN序列性能,需要使用扰动及混合混沌等方式,在研究两种方案时发现各有缺陷,于是设计了基于二者的新型混沌系统,该系统运算操作简单,产生的PN序列具有更好的随机性与更长周期。