多用户载波索引差分混沌移位键控通信系统及性能分析

现有载波索引差分混沌移位键控(DCSK)通信系统较传统DCSK系统能耗更低且数据传输速率更高,但其无法应用于多用户通信环境。提出一种多用户载波索引差分混沌移位键控系统,为系统用户分配预定义的私有子载波发送混沌参考信号,所有用户共享剩余子载波发送数据信号以提高子载波利用率,结合公共子载波的索引值与DCSK系统共同传送用户的数据比特,并在加性高斯白噪声和多径Rayleigh衰落信道中计算得到系统的近似误码率。实验结果表明,与MU OFDM-DCSK、HCS-DCSK等多用户系统相比,该系统的误码率更低,在不占用过多带宽的情况下,具有更高的频谱效率。

短参考多用户差分混沌移位键控通信系统性能分析

短参考差分混沌移位键控(SR-DCSK)系统主要的缺陷是数据传输速率较低。为此,该文提出一种短参考多用户差分混沌移位键控(SR-MUDCSK)通信方案。利用Walsh码的正交性传输多个用户的信息,有效提高了数据传输速率。在AWGN和多径Rayleigh衰落信道环境下,对其误码性能进行了理论分析,并进行了实验仿真。结果表明:该系统在传输速率方面有较大提升,且能量效率也得到了显著改善,因此其具有重要应用价值。

矢量多载波多元差分混沌移位键控在水声信道下的性能研究

水声信道具有严重的时频双选择衰落特性,使得设计性能稳健的水声通信系统极为困难。为了克服水声信道时频双选择衰落带来的信道难以跟踪的挑战,提出一种采用非相干检测的多载波混沌通信系统,该系统基于差分混沌移位键控,将参考信号以及经扩频调制的信息承载信号当作矢量组,对这些矢量组进行离散傅里叶逆变换(inverse discrete Flourier transform,IDFT)完成多载波调制,经串-并转换后输出。在时频双选择性衰落信道下的仿真表明该系统具有良好的抗多普勒频移的特性,此外,在仿真水声信道和实测水声信道下的实验结果表明,该系统在水声信道下能够获得稳健的性能,相对于已有的多载波多元差分混沌调制方案,具有更好的抗时频双选择衰落的性能。

增强型调频差分混沌键控通信系统性能分析

混沌通信具有硬件实现低复杂度、低功耗和抗多径等特性,成为低速超宽带通信和无线传感网的候选方案.在各种混沌通信方案中,调频差分混沌键控因采用易于实现的非相干解调成为了研究的热点.本文提出一种新的增强型调频差分混沌键控通信系统,对每比特采样点数、每符号比特数和信号占空比对于系统性能的影响进行了分析,通过仿真证明了理论分析的正确性.

基于矩阵低秩估计的可靠多载波差分混沌键控接收机

在多载波差分混沌键控(MC-DCSK)系统中,经由无线信道传输在接收端进行检测时,参考混沌信号的传输差错将降低承载信息的检测性能,降低传输可靠性。为了提高可靠性,该文基于承载信息的调制信号因共享参考混沌信号的低秩特性,提出了一种基于矩阵低秩估计(LRAM)的MC-DCSK接收机,增强系统可靠性。该接收机将接收信号矩阵表示为秩1矩阵和噪声矩阵之和,然后对接收信号矩阵进行低秩估计,以得到参考信号的最优估计,并进而将其用于承载信息的调制信号的检测和解调,从而提升系统传输可靠性。继而,该文证明了LRAM检测可等效于最大似然估计检测,并对信息泄露率理论安全性能进行了分析,分析结果表明所提方案安全性与基准MC-DCSK系统一致。仿真结果验证了该接收机在加性高斯白噪声(AWGN)和多径衰落信道下可有效提升MC-DCSK系统的可靠性。

无信号间干扰的多载波降噪差分混沌移位键控方案

针对传统多载波混沌键控系统中传输速率低、误码性能差的问题,提出一种无信号间干扰的多载波降噪差分混沌移位键控(NISI-MC-NRDCSK)方案。通过设计的正交混沌信号发生器得到两路时域正交的混沌载波信号,从而实现无信号间干扰的目的;同时,引入多个预定义的子载波和正交调制技术进一步提高系统的传输速率;接收端利用滑动平均滤波器对接收信号进行平均降噪,可改善系统的误码性能。推导了AWGN信道和多径瑞利衰落信道下的理论BER公式并进行了蒙特卡洛仿真实验,研究结果显示:仿真结果与理论分析基本一致,且系统有较强的抗噪声性能和抗多径干扰能力;相比于传统多载波差分混沌移位键控(MC-DCSK)系统,相同载波数下文中所提NISI-MC-NRDCSK系统的传输速率提高了4倍,相同误码性能下的信噪比可提升近3 dB。

差分混沌键控(DCSK)通信系统估值误差分析

在具有去噪声模块的DCSK(differentialchaosshiftkeying)通信系统中 ,存在三种导致估值误差的因素 ,这三种因素分别来源于DCSK信号本身、加性信道噪声和去噪声模块 .经过对上述三种因素的分析 ,提出了一种新型的DCSK通信系统 ,该系统使用混沌多相序列 (CPS)避免DCSK信号本身带来的误差 ,同时采用相空间量子化的方法降低加性信道噪声的干扰 .仿真结果表明 ,虽然这种新型的DCSK通信系统因去噪声算法带来的误差而使其噪声特性略逊于FM -DCSK ,但是在CPU运算时间及系统结构上 ,该系统比FM -DCSK复杂性降低 。

基于置乱矩阵的短参差分混沌键控系统

短参差分混沌键控(short reference differential chaos shift keying,SR-DCSK)有效提升了系统的传输速率,但也导致安全性能大幅度降低。针对该问题,提出了基于置乱矩阵的SR-DCSK(SR-DCSK based on scrambling matrix,SMSR-DCSK)系统。基于前向移位矩阵设计了一种结构简单并且具有正交性的置乱矩阵。该置乱矩阵能够打乱混沌序列的顺序,从而降低混沌参考信号与信息信号之间的相关性。采用高斯近似法推导了在加性高斯白噪声信道中的系统误比特率(bit error rate,BER)公式,并依此进行了最优化性能参数的求解。仿真结果表明,推导的BER公式能够准确衡量系统BER性能。相对于SR-DCSK系统,SMSR-DCSK系统在安全性和BER性能方面均有明显提升,并且具有实现复杂度低的优点。

差分混沌键控系统接收信噪比评估

本文研究了在多径瑞利衰落信道下差分混沌键控（DCSK）系统的接收信噪比（SNR）评估问题。通过使用数据信息和导频信息及基于最大似然（ML）准则,推导了数据辅助（DA）和非数据辅助（NDA）场景下DCSK系统的SNR估计器。为了衡量SNR估计器的有效性,推导全数据辅助（FDA）估计器和NDA估计器的克拉美-劳下界（CRLBs）。仿真结果表明,在大的扩频因子下,SNR估计器的性能能够很好地靠近CRLBs。最后,将NDA估计器用于具有信道编码的DCSK系统,设计一种盲迭代信道估计与译码器,结果表明,瑞利多径衰落信道下,盲迭代译码器获得了很好的误码率（BER）性能。

短参考载波索引差分混沌移位键控通信方案

为提高载波索引差分混沌移位键控通信系统的能量效率,文中提出一种短参考载波索引差分混沌移位键控通信方案。该方案使用短参考信号,采取序列复制和信号分段平均的方式,在提升系统能量效率的同时可以有效地降低信息信号中的噪声。采用高斯近似法推导新系统在不同信道条件下的比特误码率表达式,并通过仿真验证理论分析的准确性。

跳时短参考载波索引差分混沌移位键控通信方案

为有效利用载波索引差分混沌移位键控通信系统中参考信号的发射功率,提出了一种跳时短参考载波索引差分混沌移位键控通信方案。首先,将符号时间分成多个时隙后,根据参考索引比特取其中的一个时隙来发送短参考信号;然后,推导了所提方案在加性白高斯噪声信道和多径Rayleigh衰落信道下的理论误码率计算式。仿真结果表明,所提方案在频带利用率、系统能量效率以及误码率性能方面都有显著提升。

MIMO多径衰落信道下的多载波混沌键控混沌通信

为提高差分混沌键控的传输效率及其在衰落信道下的传输性能,提出了多载波混沌键控及类差分混沌键控检测方法,发射端每隔M个OFDM符号间隔插入由混沌参考信号构成的"导频",在此间隔内其他M-1个OFDM符号即以此混沌参考信号生成的混沌键控信号,接收端提取"导频"并将之与其他OFDM符号进行相关积分,恢复出M-1比特信息。进一步给出了MIMO多径衰落信道下的多载波混沌键控分集发射与接收方法,发射端采用不同混沌信号以获得一定的发射分集增益,接收端不需要任何信道先验信息,对各天线的相关积分输出进行等增益合并,可获得空间分集增益和频域分集增益。性能分析和计算机仿真表明,在"导频"插入间隔大于2的情况下,多载波混沌键控的功率效率大于差分混沌键控,且传输性能优于差分混沌键控。

增强型调频差分混沌键控通信系统性能分析

在通信系统内,混沌通信配备了较简易的硬件,拥有低功耗的优势。因此,在构建无线传感网或者超宽带低速通信的过程中,这类通信被看作首选。各类方案中,调频差分设置了非相干的通信解调方式,是新型的系统。从目前来看,增强型通信系统包含了调频差分的形态。针对通信系统,有必要解析采样点数、信号的占空比、比特数等要素。经过综合对比,解析了多层次的通信性能。经过验证及仿真,归纳得出增强型新式通信流程的可行性。

基于混沌多相序列的差分混沌键控方案

在差分混沌键控方案中 ,由于混沌信号是非周期的 ,因而相关解调时得到每信息比特的能量不是恒定值 ,即解调结果在无噪声干扰情况下也会存在偏差 ,从而影响通信系统的抗噪声性能。本文提出将混沌多相序列引入到差分混沌键控方案中 ,利用混沌多相序列的统计特性可有效解决相关解调时的偏差问题。文中给出了一类混沌多相序列的生成方案 ,以及该通信系统的误码特性表达式。

一种改进的差分混沌键控通信方案及其性能分析

提出了一种混沌通信的改进方案,将差分混沌键控(DCSK)中的参考信号和信息信号通过不同的线路信道或不同的频带信道传输,在接收端通过相关接收解调二进制数字信号.通过对其噪声性能进行理论分析和仿真分析可知,改进方案具有与DCSK相似的噪声特性,在混沌信号源带宽和信息信号长度相同的条件下,改进系统有更快的信息传输速率,并且改善了系统结构,提高了信号在传输中的安全性.

一种差分混沌键控通信方案的研究

为了提高效率及传输中的安全性,提出改进的DCSK方案.利用已有的transmitted reference(TR)通信方式将差分混沌键控(DCSK)中的参考信号和信息信号通过不同的线路信道或不同的频带信道传输,在接收端通过相关接收解调二进制数字信号,这一方案回避了延时结构和切换结构,且发送端可以连续工作.改进方案中参考信号和信息信号不在同一频带或线路信道中提高了信号在传输中的安全性.并对方案性能进行了仿真分析,仿真分析表明改进方案具有与DCSK相似的噪声特性,在混沌信号源带宽和信息信号长度相同的条件下,改进系统有更快的信息传输速率.仿真结果说明了该算法有效可靠.

差分混沌移位键控在水声通信中的应用

水声信道作为目前已知最严酷、最复杂的无线通信信道之一,具有强多途干扰、时—频率双扩展、高噪、带宽窄等特征。水声信道的时变特性,使得估计与跟踪信道很困难,因此,研究无需信道估计与均衡的非相干稳健水声通信调制方法具有重要的意义。首先介绍了基于正交频分复用(OFDM)和扩频调制的水声调制技术的研究进展,然后,分析了差分混沌移位键控在水声信道下的可行性,提出了两种基于OFDM的多载波差分混沌移位键控方案,给出两个方案的调制解调器原理。在时—频双扩展信道和水声信道下,对两个方案进行了性能仿真和分析。性能结果表明所提出的方案在水声信道下具有良好的稳健性。

混沌相关时延键控系统的一种改进方案

为了降低混沌相关时延键控系统的误码率,提出了一种改进方案,将Walsh序列引入到系统中,增加系统的码元速率,有效地消除了系统中的内在信号干扰,改进的系统具有较好的误码性能,也为多用户系统的实现提供了一种有效途径。

降噪改进型多用户多进制CDSK混沌通信系统

针对相关延迟移位键控系统(CDSK)传输效率较差的缺点,设计出一种基于施密特正交降噪改进型多用户多进制相关延迟移位键控(NR-I-MUMA-CDSK)混沌通信系统。该系统在发送端利用施密特正交化产生N组不同的正交混沌序列,将产生的序列分别复制P次,结合多进制信息映射和多载波技术,使每个用户可以携带K个数据比特,并设计将N个用户信息通过N个不同正交混沌信号承载叠加后,在一条载波上进行传输,提升系统的传输速率和能量效率。接收端采用滑动平均滤波器处理信号,使噪声方差由N_(0)/2降低至N_(0)/2P,减小噪声干扰,进而减小系统误码率。对该系统在加性高斯白噪声(AWGN)信道和Rayleigh衰落信道下分别进行了理论公式推导和系统仿真分析。结果显示,相比CDSK文中系统提高了系统的信息传输速率和能量效率,且信息传输速率随N和K不断提升,同时随着K的增加,平均比特能量减少了接近100%。文中还对不同参数对系统误码率的影响进行仿真验证,结果表明系统误码率在两种信道下,均与P和进制数M成反比,与N和R成正比,与理论公式推导结果一致;同时在Ray-leigh衰落信道下对路径数L和不同路径增益下进行仿真,验证了路径数和路径增益对误码率的影响。相较于多种混沌通信系统,文中系统误码率大大降低,且系统误码率随着M的增大而减小,证明了该系统具有很好的理论价值及实际工程意义。

一个大范围混沌系统及其在DCSK中的应用

针对在差分混沌移位键控(DCSK)中采用混沌系统时,混沌的参数敏感特性会影响安全保密通信能力的问题,文中提出一种能在超大参数范围内保持混沌特性的混沌系统。首先,分析能在超大参数范围内保持混沌特性的混沌系统的Lyapunov指数、分岔图;其次,进行基于DCSK的混沌系统通信研究,验证当参数不稳定时,超大参数范围混沌系统在DCSK中的稳定性;最后,通过Matlab软件平台进行仿真实验,并在仿真过程中引入高斯噪声作为干扰。结果表明:当参数在不同的固定值时,文中混沌系统误比特率性能相同,且与简单双曲正弦混沌系统相比,误比特率性能更优;当参数不稳定时,对比参数范围小的混沌系统,该混沌系统能保证DCSK的保密性能,同时误比特率性能稳定且更优。