混沌直接序列扩频信号盲解调的硬件电路实现-物理学报.PDF

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 62, No. 11 (2013) 110508 混沌直接序列扩频信号盲解调的硬件电路实现* 1† 1 2 3 郭静波 徐新智 史启航 胡铁华 1) ( 清华大学电机系, 电力系统国家重点实验室, 北京 100084 ) 2) ( Department of Electrical and Computer Engineering, University of Connecticut, USA ) 3) ( 机械科学研究总院, 北京 100044 ) ( 2012 年12 月3 日收到; 2013 年1 月31 日收到修改稿) 提出了基于现场可编程门阵列(FPGA) 技术的混沌直接序列扩频信号盲解调的硬件电路实现方法. 设计了混沌 直接序列扩频信号发射机与接收机. 发射机可产生10 种不同的混沌直接序列扩频信号. 为方便接收机的硬件电路 实现, 对无先导卡尔曼滤波混沌拟合盲解调算法进行了简化, 在简化模型的基础上设计了接收机硬件结构. 提出了 一种动态调整偏移因子的新方法, 使接收机能实时适应混沌映射的变化. 通过高斯白噪声信道及多径信道条件下的 盲解调实验, 验证了盲解调算法硬件实现的抗噪声与抗多径性能, 以及对10 种不同的混沌直接序列扩频信号的自 适应破译效果. 关键词: FPGA, 混沌直接序列扩频通信, 盲解调 PACS: 05.45.Vx, 84.40.Ua, 84.30.Sk, 85.40.e DOI: 10.7498/aps.62.110508 该方法在多径信道条件下的可破解性充分条件定 6 1 引言 理 , 以及在多径信道条件下, 提出了一种基于状 态估计的联合均衡与解调算法, 有效抵御非理想信 混沌直接序列扩频通信(chaotic direct sequence 道的多径效应对混沌直接序列扩频信号造成的影 7 spread spectrum, CD3S) 是1994 年分别由McGillem 响 . 这一系列的研究工作也引起了国内研究工作 1 2 8 研究组 和Parlitz 研究组 独立提出的一种混沌 者的关注 . 必威体育官网网址通信方式, 日前已被法国海军实际应用于水下 已有研究表明, 基于无先导卡尔曼滤波混沌拟 3 45 通信 . 混沌直接序列扩频通信的原理是将欲发送 合的盲解调方法 可以在未知发射机的结构、混 的二进制信息与混沌信号直接相乘来实现扩频及 沌映射参数等信息的情况下有效盲解调混沌直接 加密, 具有低截获率和优良必威体育官网网址性能. 由于混沌直 序列扩频信号, 并具有较好的抗多径、抗噪声性能. 接序列扩频通信中只有一个混沌吸引子, 且混沌信 本文研究基于现场可编程门阵列(FPGA) 技术的混 号与二进制信息之间的关系是乘性的, 此前已有的 沌直接序列扩频信号盲解调的数字电路实现方法, 破解方法并不能有效的对其破解. 而国际上也尚未 进一步验证盲解调方法的性能. 见到盲解调混沌直接序列扩频信号的公开研究成 近年来, 混沌理论通过