码复用差分混沌键控性能分析与同步算法

码复用差分混沌键控(code-shifted differential chaos shift keying,CS-DCSK)是一种具有优良抗多径衰落能力的非相干混沌调制技术,虽然非相干混沌调制技术不需要在接收端恢复混沌载波,但准确的符号同步是保证系统性能的前提。介绍了CS-DCSK系统的结构模型,包括发射机和接收机原理以及CS-DCSK独特的信号帧结构,然后采用高斯近似法(Gaussian approximation,GA)分析了高斯信道和Nakagami-m衰落信道下符号同步误差对CS-DCSK误码性能的影响,最后提出一种符号同步算法,该算法通过发送训练序列首先完成帧间的粗同步,在粗同步的基础上完成帧内的细同步。仿真结果表明,在高斯信道和Nakagami-m衰落信道下,仿真结果与理论分析基本一致。通过与理想同步情况下的误码率性能比较,提出的同步算法存在2 d B左右的性能损失。

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。

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。

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。

多用户正交多级差分混沌键控通信系统

针对传统差分混沌键控(differential chaos shift keying,DCSK)采用多电平方式传输多进制信息导致误比特率(bit error rate,BER)高的缺点,提出一种多用户正交多级DCSK(multi-user orthogonal multi-level DCSK,MOM-DCSK)通信系统。该系统将传输的多进制信息映射为不同的传输系数,多个传输系数分别乘以对应的Walsh码后调制在信息承载信号上,并且通过不同的延时传输多用户信息。在加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise,AWGN)信道和多径Rayleigh衰落信道中推导了系统的理论BER公式并进行了仿真分析。结果显示,该系统在传输多进制信息时拥有较好的误码性能,并且在多用户传输领域中有较好的实际应用价值。

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。

用π旋转型低密度奇偶校验码提升100Gb/s偏振复用差分正交相移键控光通信系统性能

将π旋转型低密度奇偶校验(LDPC)码应用于100Gb/s偏振复用差分正交相移键控(PDM-DQPSK)光通信系统中,进行了相应的数值仿真和性能分析比较,其中采用打孔技术得到了高码率的改进码型,并在纠错性能方面与原始码型进行了对比。在译码方面,推导了PDM-DQPSK系统的卡方统计模型,并与高斯统计模型进行了对比。结果表明,码率为0.5的π旋转型LDPC码在采用卡方统计信道概率模型时性能最佳,可使系统光信噪比(OSNR)在14.2dB时保证误码率(BER)在10-9以下;在2dB的OSNR代价情况下,系统可容忍102ps/nm的色度色散(CD)、18ps的一阶偏振模色散(PMD),以及4.88×10-2 rad的非线性引起的最大相位偏移,由此可知π旋转型LDPC码可以极大地提高高速光通信系统的传输可靠性。

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。

两天线STBC-PI-DCSK混沌置换索引调制技术

空时块码(STBC)和宽带置换索引差分混沌移位键控(PI-DCSK)调制都是可以减轻多径衰落影响的技术,通过将STBC应用在混沌通信中,提出了一种新的多元置换索引差分混沌移位键控STBC-PI-DCSK方案,结合了STBC和置换索引混沌调制PI-DCSK的优点。由于不同混沌信号之间的相关性非常低,该方案可以显著抑制发射天线间的干扰,以恢复所需的信息并实现完整的分集增益。仿真结果表明,在误码率BER为10^(-4)时,STBC-PI-DCSK方案比单输入单输出(SISO)-PI-DCSK误码率性能优异约5 dB。更重要的是,该方案保持了与SISO-PI-DCSK方案相似的收发器成本。因此,该方案是无线局域网(WLAN)应用的一种具有重大价值的替代方案。

新型正交多载波降噪差分混沌键控通信系统

针对多载波差分混沌键控(MC-DCSK)传输速率低和误码性能差的问题,提出了一种新型正交多载波降噪差分混沌键控(NQMC-NRDCSK)系统.系统发送端利用开关使奇数帧和偶数帧共享一个参考信号,并用不同频率及相位正交的载波来携带参考信号和经沃尔什码调制后的用户信息,在接收端引入滑动平均滤波器来降低信道噪声对系统的干扰,并通过分配沃尔什码序列识别相应的用户信道再进行相关运算,以解调出对应的信息比特.推导了系统在多径瑞利衰落信道(RFC)和加性高斯白噪声(AWGN)信道下的理论误码率公式,并进行了仿真.结果表明:该系统的误码性能相对于MC-DCSK系统有明显地提升,且其传输速率和能量效率也很大程度上得到了提高.

基于STBC技术的DCSK通信系统性能分析

差分混沌相移键控(differential chaos shift keying,DCSK)技术具有较好的抗噪声性能以及较低的检测复杂度,但是其传输速率比较低。为了提高其传输速率,提出了一种基于空时块码(space time block code,STBC)技术的DCSK通信系统。该系统充分利用了不同混沌信号之间具有较好的互相关性的特点,采用解码复杂度低的非相干解调技术,具有良好的抗噪声性能、不需要信道状态信息的优点。推导了在多径瑞利信道中STBCDCSK系统的误码率性能。大量的仿真实验结果表明,提出的STBC-DCSK系统在损失了微小的系统误码率性能的情况下,进一步提高了传输速率。

基于FDM的多进制多用户DCSK

基于传统的多用户差分混沌移位键控(differential chaos shift keying,DCSK),本文提出一种新型的多进制多用户DCSK混沌扩频通信方案。该方案在发送端将二进制码元转换为多进制码元,极大提高了二进制码元的传输速率,并利用频分复用实现多用户传输。接收端将所有用户参考信号合并作为新的参考信号,分别与各个用户进行相关解调。仿真结果表明,增加用户数可以有效改善多进制多用户DCSK系统的误码性能,该方案具有一定的实际应用价值。

改进型多用户高效DCSK通信方案的性能分析

针对传统高效差分混沌移位键控系统存在误码率高且传输速率较低的缺点,提出一种改进型多用户高效差分混沌移位键控通信方案。该方案引入了一种正交混沌信号发生器,可产生两路相互正交的混沌信号。发送端的发送信号分为两个时隙,第1个时隙传输两路正交混沌信号的线性组合作为参考信号,第2个时隙将两路混沌信号分别调制信息比特后叠加传输,最后通过正交调制技术实现传输速率的翻倍。系统还引入了正交的沃尔什码序列,达到传输多用户信息的目的。在接收端,从接收信号中分离出参考信号和信息信号,利用相关解调的方法恢复出发送的信息比特。通过引入均值滤波器对部分接收信号进行平均,进一步提升系统误码性能。推导了加性高斯白噪声信道和多径瑞利衰落信道下系统的理论误码率公式,并通过蒙特卡罗实验仿真进行了验证。结果显示:该方案的设计能够有效提升系统的传输速率和误码性能。当用户数为2时,相较高效差分混沌移位键控系统,该系统传输速率提升了约300%,误码性能提升近1 dB。

改进型OMU-NRDCSK通信系统的设计与分析

针对传统差分混沌移位键控传输速率低并且传输多用户信息时比特误码率较高的缺点,提出一种改进型正交多用户降噪差分混沌键控通信系统。系统发送端产生的混沌序列经过复制后作为信息承载信号,通过不同的延时分别携带经沃尔什码调制的多用户信息,信号在接收端经过滑动平均滤波器后与自身进行相关运算,以解调出原始信息比特。在瑞利衰落信道下推导了系统的理论比特误码率公式,并进行了蒙特卡罗仿真。分析与仿真结果表明,该系统通过对接收信号的平均运算降低了噪声项方差,系统误码性能得以提高,并且其传输速率相比于差分混沌移位键控系统有所提升,有效地改善了多用户差分混沌移位键控系统的误码性能。

CS-DCSK在Nakagami-m衰落信道下的性能分析

码复用差分混沌移位键控(code-shifted differential chaos shift keying,CS-DCSK)是一种DCSK的改进方案,其消除了接收机的延时电路,简化了系统实现。为了研究在一般化的多径衰落信道下的性能,基于高斯近似(Gaussianapproximation,GA)方法分析了CS-DCSK在Nakagami-m衰落信道下的误比特率(bit error rate,BER)性能,给出了BER的数值积分解。计算机仿真验证了分析结果,比较了不同信道参数m条件下的误比特率性能,并分析了原因。