高速置换索引差分混沌移位键控通信系统

为了提高置换索引差分混沌移位键控系统的数据传输速率和能量效率,提出了高速置换索引差分混沌移位键控通信系统。该系统采用置换矩阵索引多元信息,并携带一个调制位。发射端将参考信号复制P次作为信息承载信号,通过希尔伯特变换,每个信息时隙中多传输N个用户的信息,将信号级联到正交频分复用系统进行正交载波调制,大大提高了系统的数据传输速率;同时推导了该系统在高斯白噪声信道和多径瑞利衰落信道下的误码率表达式。理论分析及仿真结果证明,该系统相比其他置换索引类系统具有高速率、低误码率的良好特性,有更好的应用前景。

双模三维索引调制差分混沌移位键控系统的设计及性能分析

针对传统差分混沌移位键控系统速率低、误码性能差的问题,提出了一种双模三维索引调制差分混沌移位键控系统。该系统利用时隙、正交码和顺序索引,在选中与未选中的时隙上均传输信息比特。在接收端,通过采用降噪技术,减小了噪声的方差,提升了系统误码性能。推导了在加性白高斯噪声信道和多径瑞利衰落信道下的比特差错率公式。仿真结果显示,与相似的混沌键控系统相比,所提系统具备更高的数据速率和更为优越的误码性能。

一种M进制短参考置换索引的差分混沌移位键控系统

为解决置换索引的差分混沌移位键控(PI-DCSK)通信系统存在能量效率低的问题,结合短参考技术,提出了一种M进制短参考置换索引的差分混沌移位键控(SR-PI-DCSK)系统。该系统将参考时隙的混沌序列缩短至小于半个符号周期,信息时隙将参考时隙的置换排列副本进行复制并拼接P次,在不增加PI-DCSK系统结构复杂度及维持相同的恢复比特信息所需能量的情况下,可以有效提高系统能量效率,同时提升系统的误比特率(BER)。然后,分析了SR-PIDCSK系统的能量效率,推导了其在多径瑞利衰落信道环境下的BER表达式,使用蒙特-卡罗模拟仿真验证了该理论推导的正确性。仿真结果表明,在同一条件下,所提出的系统与PI-DCSK系统相比具有更好的性能增益,这能为下一代物联网短距离通信应用提供一种混沌调制方案。

扩容型正交抑噪多级差分混沌移位键控通信系统

针对多进制差分混沌移位键控系统传输速率较小且误码率(BER)较差的缺点,该文提出一种扩容型正交抑噪多进差分混沌移位键控(DCSK)通信系统。在该系统的发送端设计了一种改进型混沌基信号发生器,可产生4组正交的混沌基信号,使得通信容量极大提升。定义综合效用函数,并引入粒子群算法对系统各参数优化。对该系统在加性高斯白噪声(AWGN)和Rayleigh衰落信道下理论误码率公式进行推导及系统仿真同时对比不同系统的综合效用函数。结果表明,该系统具有更低的误码率和更优综合效用,具有较好的实际应用价值。

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。

正交多用户短参考差分混沌移位键控通信系统性能分析

针对差分混沌移位键控系统传输速率和能量效率低的缺点,该文提出一种正交多用户短参考差分混沌移位键控(OMU-SR-DCSK)通信系统。系统将参考信号长度缩短为每个信息承载信号长度的1/P,并在参考时隙后增加了两路连续的信息时隙,每个信息时隙内,N个用户信息在Walsh码正交特性作用下同时传输,利用Walsh码的正交特性可完全消除用户间干扰,从而改善系统误码性能。推导了OMU-SR-DCSK在加性高斯白噪声(AWGN)信道和Rayleigh衰落信道下的理论比特误码率(BER)公式并进行了仿真。仿真结果和理论推导的吻合证明了理论推导的正确性,从而为OMU-SR-DCSK应用于多用户串行传输系统提供了理论依据。

无信号间干扰的相关延迟-差分混沌移位键控混沌通信方案

现有的差分混沌移位键控(DCSK)通信系统主要的缺陷是传输速率较低,为此提出了一种无信号间干扰的相关延迟差分混沌移位键控(CD-DCSK)通信方案。在发送端,由正交信号发生器产生两路正交混沌信号,并经符号函数归一化以保持发送信号的能量恒定,然后,这两路混沌信号与其延迟不同时间间隔后的混沌信号分别调制1 bit数据信息形成一帧发送信号。在解调端,采用相关解调提取数据信息,通过检测相关器输出结果的符号恢复信息比特。利用高斯近似(GA)法分析了系统在加性高斯白噪声(AWGN)信道下的理论误码率(BER)性能,并与经典的混沌通信系统进行了比较。分析及实验结果表明:与DCSK系统相比,无信号间干扰的CD-DCSK系统的传输速率提升了50个百分点,且其误码性能优于相关延迟移位键控(CDSK)系统。

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。

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。

多输入多输出高速差分混沌移位键控通信方案

为解决传统差分混沌移位键控(DCSK)通信方案信息速率低和误码率性能差的问题,提出了一种高速差分混沌移位键控(HR-DCSK)通信方案。在发送端,将发送信号的信息帧由2个时隙扩展为3个时隙,并利用希尔伯特变换技术使得一帧发送信号可携带4 bit数据信息;在接收端,采用相关解调法提取数据信息,通过检测相关器输出值的极性恢复数据信息。进一步提出了误码性能更好的多输入多输出(MIMO)HR-DCSK通信方案。利用高斯近似法推导了AWGN和多径Rayleigh衰落信道下MIMO-HR-DCSK方案的比特误码率公式,并与典型的方案进行了仿真比较。仿真结果表明:相同条件下,与MIMO高效差分混沌移位键控(HE-DCSK)方案相比,MIMO-HR-DCSK方案的信息速率提升了约33%,在信噪比为11 dB时,误码性能提升了约73%。

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。

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。

基于参考调制的码移差分混沌移位键控通信方案

为利用码移差分混沌移位键控系统中的参考信号传输额外的信息比特,提出一种低复杂度的基于参考调制的码移差分混沌移位键控通信方案。所提方案对参考信号和信息信号分别进行独立的码索引调制,大幅提高了比特传输速率。接收机采用先分段平均处理,再进行相关检测的方法,同时降低接收到的参考信号和信息信号中的噪声。在加性高斯白噪声和多径瑞利衰落信道中完成系统误码性能的理论分析和仿真验证。实验结果表明,所提方案能降低系统复杂度、大幅提高比特传输速率以及获得更好的误码率性能。

多用户正交差分混沌键控通信系统

针对传统差分混沌移位键控(differential chaos shift keying,DCSK)传输速率较低的问题,提出一种多用户正交DCSK通信系统。该系统通过延迟不同时间区分不同信息时隙,每个信息时隙发送N个用户,有效提升其速率。同时采用正交混沌发生器产生两路正交的混沌信号,彻底消除其信号内干扰,提升系统误码性能。该系统从延迟线数目以及用户数两个方面分析了系统误码率和传输速率。推导在加性高斯白噪声和Rayleigh衰落信道下的误码率公式并进行仿真。仿真结果表明,该系统能够有效改善误码性能和提升速率,具有很好的实用价值。

短参考正交多用户差分混沌键控方案的性能分析

针对差分混沌移位键控(DCSK)传输率低这一缺点,以及为了进一步改善系统的误码性能,该文提出一种短参考正交多用户DCSK(SOM-DCSK)通信系统。该系统将参考信号缩短为每个信息承载信号的1/P,通过延迟时间的不同传输多个用户,然后在每个信息时隙中利用希尔伯特变换的正交性达到传输2 bit信息信号的目的。该文推导了SOM-DCSK系统在加性高斯白噪声(AWGN)和Rayleigh衰落信道下的比特误码率(BER)公式并进行了实验仿真。仿真结果表明:相同条件下,该方案相比于传统多用户系统的误码性能有了明显的改进,具有很好的实用价值。

差分混沌通信研究综述:信号设计与性能优化

作为一种低复杂度的非相干信息传输方案,差分混沌通信系统以其良好的抗多径衰落性能而受到广泛关注。近年来,研究者围绕着以差分混沌移位键控(DCSK)为代表的差分混沌通信开展了一系列富有成效的研究,逐渐发展了差分混沌通信的信号设计与性能优化方法。为此,该文从信号帧结构设计、正交多级信号设计、信号星座图设计和多载波信号设计4个层面详细综述了差分混沌通信信号设计的主要研究进展。此外,该文重点总结了面向差分混沌通信的噪声抑制辅助性能优化、索引调制辅助性能优化和混沌成形滤波辅助性能优化等方面的研究工作。

结合脉冲位置调制的正交多用户混沌通信系统

提出一种基于Walsh码序列的脉冲位置调制差分混沌键控通信系统(A Pulse Position Modulated Differential Chaotic Keying Communication System Based on Walsh Code Sequences,PPM-DCSK-WC)。利用Walsh码的正交性实现多用户传输,避免了用户间干扰对系统误码性能产生影响,提高系统的数据安全性,也大大提升了系统的传输速率,同时也具备了脉冲位置调制差分混沌键控通信系统(PPM-DCSK)的误码率性能优势。仿真结果表明,在多径瑞利衰落信道上,当误码率水平为10^(-3)时,PPM-DCSK-WC多用户方案的误码率比传统多用户方案提高了4 dB,在高时延扩展信道上性能增益更是能达到6 dB。该系统被认为是一种优秀的多用户短距离无线通信系统。

一种时间反转的参考信号调制DCSK通信方案

针对DCSK系统信息传输速率低及安全性差的问题,提出一种时间反转参考信号调制DCSK(TR-RMDCSK)通信系统方案。该方案采用RM调制实现了在一个帧时隙传输两个比特,携带偶数信息比特的混沌信号既是信息信号,也是传输奇数信息比特的参考信号,将参考信号进行时间反转,消除了同一帧时隙信号间的相关性,提升了比特传输速率及信号保密性。推导了高斯信道下的理论误码率,并在高斯信道和莱斯信道下进行了性能仿真分析。结果表明,该方案在不牺牲传输速率的情况下改善了误码性能,提高了系统安全性。