基于FPGA的混沌宽间隔FH序列的实现

合集下载

基于FPGA的混沌信号发生器的设计与实现

ｂｓｄｄｓｎｉｅ，ｃａｔｓｍｉｄｓｅｙｔｅｙｏＤｎｇｃｄａｒｍａｅｎＱｕｒｓＩｏｗａｅＦｎｌ，ｃａｔａｅｅｉａｈｏｉｓｔｅｉｄｆｇｄｃｙｅｓｎｇｂｈｗａＶＨＬａｄｌｉｉｇａｂｓｄｏａｔｆｒ．ｉａｌｈｏｃｏｕＩｓｔｙｉ
ＡｂｔａｔｎｉｒｖｄａｐｏｃｒｈｅｉｎｆｈｏｉｓｎｌｅｅａｒａｅＰＡｉｐｏｏｅ．ＦｒｌｓｇＥｌｆｈｓｃ：ＡｏｅｒａｈｏｅｓｃａｔｇａｇｎｒｔｓｄｏＦＧｐｓｄｉｔ，ｕｉｕｅａｉｍ，ｒｍｐｐｆｔｄｇｏｃｉｏｂｎｓｒｓｙｎｒ￣ｏｔ
ｓｌｃｏｓｒｓｄｔｈｅｆａ — ｐｒｔｇｍｏｕｅｗｈｃｃｕｙｌｔｆｌｇｃｅｅｎｓａｅｕｔｏｉｌｍｅｔｒｄｃｄｇｅｔｕｅｅｔｒｅｕｅｓａｏｔｏｅａｉｄｌｉｈｏｃｐｓｏｉｌｍｅｔ，ｓｒｓｌｌｇｃｅｅｎｓｅｕｅｒａｌｄｅｔａｏｒｌｎｏｏｙｏａｅｐｉｚｔｎＥｐｒｎａｅｕｔｅｆｓｅｅｔｅｅｓｎｎｖｒｌｙｒａｏｔｍｉａｉ．ｘｅｍｅｔｌｓｌｖｉｙｉｆｃｉｎｓｄｕｉｅｓｉ．ｏｉｒｌｔｖａｔＫｅｒｓｃａｓｆｌｒｇａｙｗｏｄ：ｈｏ；ｉｄｐｏｒｍｍａｌｇｔｒａ；ＩＥ７４ｓａｄｒ；ａｅｐｉｚｔｎｆａｉｇｐｉｔｅｂｅａｅａｒｙＥＥ一５ｔｎａｄｒａｏｔｍｉａｉ；ｌｔ－ｏｎｌｐｉｒｏｏｎｍｕｔｌｉｅ

基于FPGA的混沌信号发生器的设计与实现

3972 2010,31 (18)
计算机计工算机程工与程设与计设计ComCpoumtepruEtenrgEinegeinrienegrianngdaDndesDigensign
嵌入式系统工程
基于 FPGA 的混沌信号发生器的设计与实现
刘玉民 1，张雨虹 2，姚明林 1 (1. 唐山学院信息工程系，河北唐山 063000；2. 唐山学院计算机科学与技术系，河北唐山 063000)
Design and implementation of chaotic signain1, ZHANG Yu-hong2, YAO Ming-lin1 (1. Department of Information Engineering, Tangshan College, Tangshan 063000, China; 2. Department of Computer Science and Technology, Tangshan College, Tangshan 063000, China)
刘玉民，张雨虹，姚明林：基于 FPGA 的混沌信号发生器的设计与实现
2010,31 (18) 3973
｛= =
(1)
=
式中：A = 10，B = 28，C = 8/3 为典型参数。
为便于用 FPGA 实现连续混沌系统，可以采用 Euler 算法
对式 (1) 进行离散化处理，得到如下离散化方程
由式(3)可知，欲实现 Lorenz 混沌系统，离不开浮点乘法器和浮点加/减法器。利用 QuartusⅡ提供的浮点乘法器和加/减法器的兆功能函数，可自定制出满足设计要求的浮点运算器模块，无需编程，简单易行，减低了设计难度，提高了设计效率。

基于FPGA的混沌系统设计与实现_王忠林

真表明，若取参数 a = 10，b = 40，c = 2.5。则 3 个 Lyapunov 指数
为：LE1 = 2.00234，LE1 = 0，LE3 = 20.19724，此时系统(1)己达到
混沌状态，其混沌吸引子的计算机仿真图如图 1 所示。
收稿日期：2008-08-27；修订日期：2008-11-30。基金项目：浙江省自然科学基金项目 (Y105175)；山东省教育厅科技发展计划基金项目 (J08LI51)；滨州市科技发展计划基金项目 (200806)；滨州学院基金项目 (BZXYJY200806、BJXYG0902)。作者简介：王忠林 (1970－)，男，山东滨州人，硕士，讲师，研究方向为 EDA 技术与混沌电路；王光义 (1957－)，男，山东滨州人，博士，教授，研究方向为非线性电路与混沌应用。E-mail： bzcong@
2. School of Electronics Information, Hangzhou Dianzi University, Hangzhou 310018, China)
Abstract：A method for realizing a chaotic attractor is presented based on the platform of SIMULINK and the EDA tool. Some basic dynamical behaviors of a chaotic are analyzed by using theoretical analysis and numerical simulations. To verify the chaotic behaviors a circuit is designed using the DSP Builder in the environment of Simulink of Matlab. After transforming the circuit file into VHDL code, the VHDL file is downloaded into the FPGA target hardware. The experiment shows a good agreement between the system simulations and the experimental results. Key words：chaotic system; Lorenz system; Lyapunov exponents spectrum; FPGA

基于混沌动态量化的宽间隔跳频序列

机序列元素问也存在很强的非线性关系，很难用线性方法进行预测，这也是利用混沌进行保密通信的基础。但随着计算理论与技术的发展，以及非线性理论研究的深入，人们已经提出许多可以对非线性
该方法大大增加了生成跳频序列的抗相空间重构攻击的能力，降低了跳频序列的汉明相关性，并适于进行宽间隔处理。数值模拟结果显示，该跳频序列生成方案在采用丢弃法与平移对应法宽间隔化时都
摘要：本文提出并分析一种在对混沌映射区间进行二级划分的基础上采用旋轮策略动态量化的混沌宽间隔跳频
序列生成方案。新方案可有效增加混沌跳频序列的抗相空间重构攻击的能力。本文进一步通过数值模拟与统计分析对
用。
跳频序列的设计是跳频通信的关键技术之一。跳频序列应具有良好的平衡特性，以便能均匀地使
用所有的频隙；宽的跳频间隔，以躲避多径等干扰；优良的汉明相关性，任意两序列在任意相对时延下频隙重合次数尽可能少；尽可能高的复杂度，周期长，使得从序列的某个局部完全恢复出整体较为困难；序列数较多，便于多用户组网。目前广泛应用的跳频序列主要有ｍｌ序列、Ｒｅ — ｏｏｎ序ＭｅｄＳｌｍｏ列和Ｂｎ序列等，这些跳频序列普遍存在序列数量不多、复杂度低、保密性差等缺点，不能适应高保ｅｔ

基于FPGA的混沌序列发生器的设计

基于FPGA的混沌序列发生器的设计徐向前;刘新杰;罗欢【期刊名称】《电子世界》【年(卷),期】2014(000)001【摘要】A new approach for the design of chaotic sequence generator is proposed:designing an IP core to produce chaotic sequences on a FPGA Embedded platform.Most of conventional methods of generating chaotic sequences are realized by software approach,which is slow and consumes a lot of resources.This paper represents a design of IP core, which can produce chaotic sequences quickly by hardware approach.On the Virtex-II Pro development platform,the IP core is added to the embedded system which is built by the EDK software,and its function is veriifed.%本文提出了一种产生混沌序列的新方法：在FPGA嵌入式系统中设计了一个用于产生混沌序列的IP核。

传统的混沌序列生成方法是通过软件编程实现，序列的生成速度较慢且占用资源较多。

本文设计了一个IP核，利用硬件实现混沌序列的产生，提高了序列的产生速度。

本文在Virtex-II Pro开发平台上，运用EDK工具搭建了一个FPGA嵌入式平台，并添加了设计的IP核，验证了IP核的功能。

【总页数】3页(P153-155)【作者】徐向前;刘新杰;罗欢【作者单位】广东工业大学自动化学院;广东工业大学自动化学院;广东工业大学自动化学院【正文语种】中文【相关文献】1.一种混沌伪随机序列发生器的FPGA实现 [J], 盛利元;刘念;曹莉凌2.基于超混沌的伪随机数发生器的FPGA设计 [J], 齐国元;胡玉庆;万彰凯3.混沌跳频序列发生器的FPGA实现 [J], 陈勇;凌聪4.混沌伪随机序列发生器的 FPGA设计与实现 [J], 孙克辉;叶正伟;贺少波5.基于FPGA的Lorenz混沌信号发生器设计 [J], 许春生;初明因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

高速宽间隔混沌序列跳频器的设计与实现

高速宽间隔混沌序列跳频器的设计与实现
随着物联网的发展，无线频段的需求也越来越大，因此跳频器发挥了重要作用。

跳频
器是一种高性能、低功耗的射频系统，它主要用于客户端电子设备，可以实现应用需求、
无线链路中的扨功及信息传输。

为了更好的优化无线跳频的效率，高速宽间隔混沌序列跳频器就成为大家关注的焦点。

由于它具有低功耗、高效率、宽带容量、低紊乱度等优点，使得它在高速宽跳频方面受到
广泛应用。

然而，高速宽间隔混沌序列跳频器的设计在无线系统中主要是关于宽跳频中准确的定
时和精确的信号处理的算法，其实现非常复杂，一般是采用一定的芯片结合模拟电路进行
实现的。

首先是要熟悉高速宽间隔混沌序列的原理和工作特性，根据高速宽间距混沌序列的特点，设计适应技术，确定系统的跳频时间间隔，合理确定系统的初始值等，并根据具体需
求建立有效的控制策略来把握信号波形的紊乱和变化。

其次是要进行模拟电路的设计，可以采用田间静噪技术，利用多极式运算放大器进行
放大，并建立有效的控制手段把握定时信号的准确度；此外，熟悉混沌微环的原理也是必
不可少的，主要用于实现跳频序列的的发生。

最后要搭建实验环境，确保芯片，系统，模拟电路，信号处理，电力放大技术等正确
的设计实现，进行系统的检验，测试跳频的采样精度，时序定时精度，跳频幅度，阻尼比
等多项指标来确保系统的性能。

总之，高速宽间隔混沌序列跳频器的设计需要系统地考虑原理和实现，以及模拟电路
和信号处理等，它可以更好的实现无线跳频的效率优化工作。

基于FPGA的混沌序列发生器的设计

…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
．
遘廛．盥Ｉ
基于ＦＰＧＡ的混沌序列发生器的设计
ＴｈｅＤｅｓｉｇｎｏｆＣｈａｏｔｉｃＳｅｑｕｅｎｃｅＧｅｎｅｒａｔｏｒＢａｓｅｄｏｎＦＰＧＡ
广东工业大学自动化学院徐向前
近年来，ＳｏＣ技术的发展速度很快，带动了ＦＰＧＡ技术的进
步，在ＦＰＧＡ平台上开发ＩＰ核的应用范围越来越广泛。ＩＰ核具
用。
１．Ｌｏｒｅｎｚ系统的离散化Ｌｏｒｅｎｚ系统的数学模型如式（１）。当ａ＝１０，ｂ＝２８，
ＥＤＫｓｏｆｗａｔｒｅ，ａｎｄｉｔｓｆｕｎｃｔｉｏｎｉｓｖｅｒｉｉｅｆｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｈａｏｉｃｔｓｅｑｕｅｎｃｅ；ＩＰｃｏｒｅ；ＦＰＧＡ；ＥｍｂｅｄｄｅｄＳｙｓｔｅｍ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｅｗａｐｐｒｏａｃｈｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｃｈａｏｔｉｃｓｅｑｕｅｎｃｅｇｅｎｅｒａｔｏｒｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ：ｄｅｓｉｇｎｉｎｇａｎＩＰｃｏｒｅｔｏｐｒｏｄｕｃｅｃｈａｏｉｃｔｓｅｑｕｅｎｃｅｓｏｎａＦＰＧＡＥｍｂｅｄｄｅｄｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｍｏｓｔｏｆｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｓｏｆｅｎｅｇｒａｔｉｎｇｃｈａｏｉｃｔｓｅｑｕｅｎｃｅｓａｒｅｒｅａｌｉｚｅｄｂｙｓｏｆｔｗａｒｅａｐｐｒｏａｃｈ，ｗｈｉｃｈｉｓｓｌｏｗａｎｄｃｏｎｓｕｍｅｓａｌｏｔｏｆｒｅｓｏｕｒｃｅｓ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓａｄｅｓｉｎｇｏｆＩＰｃｏｒｅ，ｗｈｉｃｈｃａｎｐｒｏｄｕｃｅｃｈａｏｔｉｃｓｅｑｕｅｎｃｅｓｑｕｉｃｋａｙｂｙｈａｒｄｗａｒｅａｐｐｒｏａｃｈＯｎｔｈｅＶｉｒｔｅｘ — ＩＩＰｒｏｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｌａｔｆｏｒｍ，ｔｈｅＩＰｃｏｒｅｉｓａｄｄｅｄｔｏｔｈｅｅｍｂｅｄｄｅｄｓｙｓｔｅｍｗｈｉｃｈｉｓｂｕｉｌｔｂｙｈｅｔ

混沌映射的FPGA实现

编号南京航空航天大学毕业设计题目混沌映射的FPGA实现学生姓名学号学院信息科学与技术学院专业信息工程班级0406202指导教师二〇一〇年六月南京航空航天大学本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）（题目：）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。

尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

作者签名：年月日（学号）：混沌映射的FPGA实现摘要混沌是近年来十分活跃，应用前景极为广阔的领域。

随着混沌理论的发展，混沌已经逐渐从纯粹的基础理论研究阶段过渡到应用阶段，在通信与雷达等工程领域得到了日渐广泛的应用。

本文介绍了混沌的概念、发展、两个经典的混沌映射和一个基于混沌的新映射，然后以可编程逻辑器件现场可编程门阵列（FPGA）作为硬件电路的主体，基于数字电路平台，实现了一个基于混沌的新系统，由此证明了FPGA硬件电路实现混沌映射的正确性和可行性。

基于数字方式得到的电路可用于任意混沌映射的实现，这为混沌理论的进一步发展研究提供了实验手段，并且为混沌的工程应用提供了实际的实验平台。

关键词：混沌，混沌系统，现场可编程门阵列FPGA realization of ChaosAbstractRecently, chaos is a very active and broad field with application prospects.With the development of chaos theory, chaos has been a gradual shift from fundamental research stage to the application. For example, in the field of communications and radar, the chaos have been widely used. This article introduces the definition of chaos, chaos’s development, two classical chaotic systems and a new chaotic system, and then，we used FPGA to build the new chaotic system. According to the experiment,we proved the correctness and feasibility of chaotic systems with FPGA hardware circuit. Future more,we could use digital circuit to build any chaotic systems, This study provides many experimental methods for the further development of chaos theory, and provides the real experimental platform for the engineering applications of chaos. Key word: chaos; chaos systems; FPGA目录摘要 (i)Abstract............................................................ i i 第一章引言................................................... - 1 -1.1 混沌的定义............................................. - 1 -1.2 混沌的基本特性......................................... - 1 -1.3 混沌的发展和应用....................................... - 2 - 第二章典型的混沌映射及其简要分析.............................. - 5 -2.1 Logistic映射............................................ - 5 -2.2 Lorenz映射............................................. - 7 - 第三章基于混沌的新映射........................................ - 9 -3.1 新映射的原理............................................ - 9 -3.2 混沌新映射的特点...................................... - 10 - 第四章混沌系统的实现......................................... - 11 -4.1 FPGA的软件平台 ...................................... - 11 -4.1.1 QuartusⅡ........................................ - 11 -4.2 FPGA的硬件平台 ...................................... - 14 -4.3 实现步骤和结果........................................ - 15 - 第五章总结与展望............................................. - 22 - 参考文献....................................................... - 23 - 致谢...............................................错误！未定义书签。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

ＷＡＮＧＸｉｅｇ — ｎ，ＷＡＮＧＫｅｔｎ，ＧＵＯＪａ — ｅｇＨＯＳａ－ｉｎｆ —ｅｉｎｐｎ，ＺＵｈｏｑｏｇ
（ｌｔｎｎｉｅｎｓｔｔ，ｅｉ３０７Ｃｉ）ＥｅｒｉＥｇｅｒｇｎｔｅＨｆ０３，ｈａｃｏｃｎｉＩｉｕｅ２ｎ
算转换为定点运算后在ＦＧＰＡ上实现，所实现的宽间隔跳频序列产生器具有结构简单、运算复杂度低、资源占用少且易于控制等优点。性能测试结果表明：宽间隔跳频序列产生器产生的跳
频序列具有宽的跳频间隔、良好的平衡性和汉明相关性。
统和军用战术无线电等领域得到了广泛的应用［。跳频通信的关键技术之一是跳频（ｅｕｎｆｑｅ— ｒ
ｃｈｐｉ，Ｈ序列的设计。由于混沌系统具有ｙｏｐｇＦ）ｎ
对初始条件和参数的敏感性，能够产生大量的、非
速度方面都存在问题，所以要将这些方法应用于实际，还要对其进行改进。本文提出了一种基于Ｔｎ映射的双向耦合ｅｔ
ＦＧＡａｔｒｉｉｃｎｅｄｆｍｏｔｇｐｉｔｄｏｅａｉｎｔｘｄｐｉｔｄｏｅａｉｎ，ｔｅｇｎｒｔｒａＰｆｅｓｏｖｎｅｏｆａｉｏｎｅｐｒｔｆｅｏｎｅｐｒｔｔｒｌｎｏｏｉｏｈｅｅａｏｓｈ
基于ＦＧ的混沌宽间隔ＦＰＡＨ序列的实现
王喜风，王可人，郭建蓬，少琼周
（电子工程学院，肥２０３）合３０７
摘要：实时产生宽间隔跳频序列，出了一种基于Ｔｎ映射的双向耦合映象格子的宽间隔为提ｅｔ跳频序列产生方法，用了多比特量化、采比特抽取法和改进的平移替代法。将该方法由浮点运
关键词：频；跳混沌；间隔；宽耦合映象格子；ＰＡＦＧ
ＲｅｌａｉｎｏａｔｉｅＧａｒｑｅｃａｉｔｆＣｈｏｉＷｄ・ｐＦｅｕｎｙｚｏｃ
ＨｏｐｎｅｉｌｓｄｏｐｉｇＳｒａｓＢａｅｎＦＰＧＡ
ｓｖｒｌｄａｔｇｓｉｃｕｉｇｓｍｐｅｓｕｔｒ，ｌｗｏｌｘｔｆａｇｒｈｅｅａｖａｅｎｌｄｎｉｌｔｃｕｅｏｃｍｐｅｉｏｏｉｍ，ｆｗｒｓｕｃｓａｄｅｙａｎｒｙｌｔｅｅｏｒｅｎａｓｃｎｒ１ｈｅｕｔｆｐｒｒｎｅｔｓｉｇｓｏｈｔｔｅｗｄ —ａＨｅｅｃｓｇｎｒｔｄｂｅｏｔ．ＴｅｒｓｌｏｅｆｍａｃｅｔｈｗｔａｈｉｅｇｐＦｓｑｎｅｅｅａｅｙｔｏｓｏｎｕｈｇｎｒｔｒｗｔｄｏｐｎａｅｅａｏｈｗｉｅｈｐｉｇｇｐ，ｇｏａａｃｅｎｓａｄｈｍｍｉｇｃｒｅａｉｎｐｏｅｔ．ｉ０ｄｂｎｅｄｍａｄａｌｎｎｏｒｌｔｒｐｒｏｙ
Ｋｅｒｓｆｑｅｃｏｐｎ；ｈｏ；ｄ — ａｃｕｌｄｍａａｔｅＦＧｙｗｏｄ：ｒｕｎｙｈｐｉｇｃａｓｗｅｇｐ；ｏ通信由于具有抗定频干扰、抗截获、分码多址和频带共享的性能，使其在民用多址通信系
Ａｓｒｃ：ｏｇｎｒｅⅥｄ—ａｅｕｎｙｈｐｉｇ（Ｈ）ｓｑｅｃｓｉｅｌｉｅｅｅｔａｅｂｔａｔＴｅｅａｒｅｇｐｆｑｅｃｏｐｎＦｔｉｒｅｕｎｅｎｒａｔ，ａｇｎｒｏｂｓｄ —ｍａｒ
ｏｅｔｄｕｌ— ｙｃｕｌｄｍａａｔｅｉｐｅｅｔｄ．Ｍｕｔｂｔｕｎｉｔｎ，ｒｓａｉｇｏｅａｉｎａｄｎＴｎｏｂｅｗａｏｐｅｐｌｔｃｓｒｓｎｅｉｌ— ｉｑａｔａｉｉｚｏｅｈｐｎｐｒｔｎｏａｍｏｉｅｈｆｒｐａｅａｇｒｈａｅｉｃｕｅｄｆｄｓｉｅｌｃｌｏｔｍｒｎｌｄｄ．Ａｉｔｉｄ — ａＨｅｕｎｅｅｅａｏｓｒａｉｅｎｅｇｐＦｓｑｅｃｓｇｎｒｔｒｉｅｚｄｏｌ
一
针对混沌系统如何产生高性能的ＦＨ序列这问题，献［文２—６从减少迭代次数和提高Ｆ］Ｈ序列性能等方面提出了多种产生Ｆ序列的方Ｈ法，但这些方法都不能实时产生ＦＨ序列，当序且列长度较长时，些产生方法在数据存储和产生这
王喜风，王可人，郭建蓬，周少琼基于ＦＧＰＡ的混沌宽间隔ＦＨ序列的实现
电子信息对抗技术・２卷第６２１年９月第５０１期
中图分类号：Ｎ１．１Ｔ９４４
文献标志码：Ａ
文章编号：６４—２３（０１０ —０２ —０１７２０２１）５０６７