[发明专利]一种基于查表法的混沌扩频码生成方法及系统

说明书

本发明提供一种基于查表法的混沌扩频码生成方法及系统，属于移动通信技术领域，本发明的方法包括：初始化混沌扩频码系统的初始参数；构建基本查表LUT单元，利用基本LUT乘法器单元通过移位相加法构建特定比特位数的乘法器，计算混沌扩频码；利用混沌扩频码计算混沌扩频码序列，本发明不仅可以产生任意比特精度的混沌扩频码序列，而且可以显著提高FPGA硬件资源效率，降低FPGA硬件面积和能耗。

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种基于查表法的混沌扩频码生成方法及系统。

背景技术

直接序列扩频技术(Direct Sequence Spread Spectrum，DSSS)广泛应用在移动通信、物联网、无人机等领域。直接序列扩频通信的核心是如何产生高质量的扩频序列。当前移动通信所采用的扩频序列，如m序列或Gold序列，存在可用码字少、复杂度低、保密性差等缺点。随着信息科学和数字信号处理技术的发展，必须寻找新的扩频码，以提高通信系统的抗干扰、抗破译能力。

随着非线性和离散混沌理论的逐渐成熟，当前对离散混沌的研究集中于移动通信系统应用。这是因为混沌系统的类随机特性十分适合于通信中的噪声伪装调制，以便于对信息进行加密。更重要的，混沌系统对初始值的敏感依赖性，可以提供数量众多、非相关、类随机而又确定可再生的信号。混沌扩频通信就是利用混沌序列代替扩频码，实现扩展频谱通信。由于混沌系统产生的序列具有非周期性和非线性、类白噪声统计特性等特点，使其具有很强的抗干扰能力。

传统离散混沌扩频序列(例如Logistic混沌扩频码序列)，一般基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)硬件电路采用迭代方式产生，每次迭代产生一个混沌扩频码的码字。在迭代过程中，往往包含定点乘法运算，一般基于移位相加法或查表法(Look Up Table，LUT)设计专用的FPGA硬件电路实现。基于移位相加法的乘法器时延太大，满足不了移动通信系统的实时性要求。基于LUT乘法器对输入数据精度要求是2的整数次幂，当乘法器的精度要求不是2的整数次幂时，必须成倍增加输入数据比特长度，从而浪费了大量硬件资源和功耗。因此，如何设计高效的混沌扩频码生成过程中任意比特精度的乘法器，是本发明所需要解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明的提供一种基于查表法的混沌扩频码生成方法及系统。本发明首先初始化混沌扩频码系统的初始参数和特定比特位数的乘法器；然后构建若干输入数据比特位数对称或非对称的基本LUT乘法器单元，利用基本LUT乘法器单元通过移位相加法构建特定比特位数的乘法器；利用乘法器计算混沌扩频码并归一化；最后利用归一化后的混沌扩频码计算混沌扩频码序列。本发明不仅可以产生任意比特精度的混沌扩频码序列，而且可以显著降低FPGA硬件面积和能耗。

根据本发明的一个方面，提供一种基于查表法的混沌扩频码生成方法，包括：

步骤1、初始化混沌扩频码系统的初始参数；

步骤2、构建基本查表LUT乘法器单元，利用基本LUT乘法器单元通过移位相加法构建特定比特位数的乘法器，并计算混沌扩频码；

步骤3、利用混沌扩频码计算混沌扩频码序列。

进一步的，步骤1初始化混沌扩频码系统的初始参数，包括：

初始化分支参数μ∈[0,4]；初始化混沌扩频码序号n＝1，预定义最大混沌扩频码最大长度N；根据定点算法精度初始化浮点参数1为整数，即其中p∈{1,2,3,...,P}表示定点数据有效比特位数,P表示最大可能取到的比特位数；取范围中的任意值初始化第1个码字，即初始化混沌扩频码x_n＝x₁。

进一步的，步骤2包括：

步骤201、构建输入数据比特位数对称或非对称的基本LUT乘法器单元；