碼分多址通信系統中的混沌理論應用若干問題分析探討

鄭 坤

（武警吉林總隊網管中心，吉林長春，130062）

碼分多址通信系統中的混沌理論應用若干問題分析探討

鄭 坤

（武警吉林總隊網管中心，吉林長春，130062）

混沌是一種非常復雜的非線性動力學理念，是自然界中普遍存在的現象，其概念被認為是二十一世紀最為重要的科學發現。本文將重點分析混沌理論在碼分多址通信系統中的應用，從多個學術角度和技術角度闡述混沌理論的概念及定義。

碼分多址；通訊系統；混沌理論；應用方式

1 混沌理論的定義

混沌理論的定義最初由科學家李天巖和YorkeJ從遍歷論中的測度理論中綜合分析得出。DevaneyR·L從拓撲的角度出發給予了混沌理論新的定義，其定義為：

設定C為以數據集合點，t：C→C就可以被稱為是在C上的混沌表現，那么還可以得出這幾點理論，即：t存在對初始數值的銘感依賴性；t是通過拓撲傳遞得到的；周期點將會在C周圍出現稠密狀態。

從這一點來看說明混沌理論具有這三種要素，即：不可預測性、不可分解性和成分規律性。由于t對初始數值具有一定的依賴性。因此混沌系統是無法測量的；因為存在一定的拓撲傳遞性，因此不可以被分為兩個子系統；但是，在混沌環境下還是存在一定的成分規律性，也將是我們常說的稠密周期性。

2 碼分多址的概念

碼分多址主要包含以下兩大技術：

2.1 碼分技術是最為基礎的拓撲技術

擴頻通信是一種特殊的通信方式，在上個世紀中被廣泛用于軍用通信系統中，直至八十年代后，擴頻通信技術的進一步發展，逐步進入民用通信體系當中，引起了更多技術人員的注意。由于通過分析擴頻通信技術能夠得到碼分多址，從而讓擴頻通信在民用通信體系中的應用前景更加廣闊。

2.2 多址技術

從通信的本質來看，多址技術和問題其實就是一個濾波問題。在同一個多址系統環境下，很多用戶可以同時擁有同一種通信傳輸媒介，所以，我們必須采用一種信號分離技術或濾波方式來區分不同用戶的傳輸信號。目前，我們常見的信號分離技術主要有以下幾種：

（1）利用不同傳輸波形來區分出不同信號的碼分多址。

（2）利用定向天線矩陣來實現信號區分的空分多址。

（3）使用濾波器來實現的頻分多址。

（4）應用時間段落控制的時分多址。

從理論的角度來理解，無論是哪一種信號區分技術，其提供的區分容量都是相同的。但是綜合分析蜂窩通信系統中的各項因素，筆者發現碼分多址技術能夠比其他三種多址技術更加有效。

3 基于混沌理論下的收發端保持同步的通信技術

3.1 混沌模擬通信

混沌模擬通信是一種最早基于混沌理論的通信研究，研究的重點就是講混沌同步作為技術基礎，將小量的通信信號分層疊加在混沌信號層之上，同時在使用一個同步性高的混沌信號調制出需要使用的信號。

（1）混沌調制

混沌調制科學人員將混沌信號應用于擴頻通信的一種方法，起技術的基本思想就是使用一個類似白噪聲的寬譜信號去調制所需的信號。

（2）參數調制技術

參數調制技術又可被稱為混動通信技術的開關，其技術思想就是講一些二進制的信息流通過調制的方式能夠出現在混動系統中動力學中的某一參數之上，然后能夠在信息接收端能夠估算出這些參數，從而調制出正確的信息流。

3.2 混沌數字通信

通過使用混沌數字編發的系統來對通信信號進行保密處理，這樣比連續使用混沌系統更加容易，而且具有高度的保密性，所以，二十一世紀的通信更加趨于數字化發展。

（1）碼分多址支擴基帶通信系統

使用混沌序列來代替傳統的PN序列就能夠成為混沌序列中地址碼的擴頻多址系統，該項系統的調制、解調和數據序列的檢測與PN序列的地址碼檢測方式基本相同，通常情況下是在發送端進行擴頻和載波的調制處理，而在接收端則使用相關檢測方式來恢復數據。該項系統的信息同步方式也與傳統系統的方法基本相同，主要是在信息傳遞之前，先周期性的預判信息的同步序列，從而能夠便于信息接收端捕獲信息和對信息進行跟蹤。但是這個系統會涉及到兩個問題，即：偽隨機編號的調制和處理相關信息，其中前一個問題的核心理念就是要負荷擴頻通信要求來進行隨機序列排序。

（2）基于非線性遞歸數字濾波器的數字混沌通信

將非線性遞歸數字濾波器通過重組構建成為一個世紀混動系統的理論基礎：當一個實際性的離散混沌系統形成時，那么首先出現的問題就是“字長效應”，也將是精度限制。由于混沌映射的參數和狀態只能用戶表示有限的精度，從而讓其在理論上是一個混的系統，但是在實際當中卻只是一個有限狀態機，并且還會隨著數字而不斷的增長，增長周期也會隨之加快。

（3）通過DB同步來實現的數字混動通信

高速性和準確性和DB同步系統的主要特點，也是其最大的技術優勢。高速性主要是指兩個不同初始數值的系統，只要能夠進行限步疊送就能夠實現完美同步；而準確性則是指兩個系統在同步之后，從理論的角度來分析，兩個系統的狀態應該是完全相同的。

科學家Angeli和他的實驗小組通過利用DB同步的優勢，創建出了一個基于混沌理論的數字混動保密通信方案。該套系統中的混沌映射具有兩個完全相同的動力學方程，并且具備充分的DB同步優勢。筆者假設需要N步迭代就可以實現系統同步。

4 結束語

在碼分多址通信系統中應用混動理論還是一個比較前沿的課題，其中還存在很多問題亟待我們去解決，因此，深入研究混沌理論的深層含義是十分有必要的，并且結合碼分多址通信系統的特點來進行多角度研究。

[1] 譚慶貴,胡渝.二維大氣無線光碼分多址通信系統[J].中國激光,2006,06:783-787.

[2] 王亞峰,萬生鵬,胡渝.無線光碼分多址通信系統編碼技術研究[J].電子科技大學學報,1999,04:415-418.

[3] 李宏榮.時分多址與碼分多址數字通信系統比較分析[J].山西煤炭管理干部學院學報,2008,03:157-158.

Analysis of chaos theory in code division multiple access communication system

Zheng Kun
（Jilin Armed Police Corps Network Management Center，Changchun Jilin，130062）

This paper focuses on the application of chaos theory in code division multiple access communication system, and expounds the concept and definition of chaos theory from multiple perspectives and techniques.

code division multiple access;communication system;chaos theory;application mode