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。     

通用差分混沌键控通信系统及其性能分析

在各种混沌通信方案中,差分混沌键控混沌采用了易于实现的非相干解调,因而成为了混沌超宽带通信研究的热点。文章基于传统差分混沌键控通信提出一种通用差分混沌键控通信系统,该系统包含了多种差分混沌键控通信系统。文中理论分析了该系统中每比特采样点数、每符号比特数和信号占空比三个参数对于系统性能的影响,通过仿真证明了理论分析的正确性,最后分析了仿真和理论分析差异产生的原因。     

多用户降噪差分混沌键控通信方案

传统多用户差分混沌键控主要缺点是误码率差,该文提出一种多用户降噪差分混沌键控(MU-NRDCSK)通信方案。在发射端,发送M/P长度混沌序列,复制P次后作为参考信号,所有用户共用同一参考信号,信息信号延迟不同的时间来区分用户。在接收端,将接收到的信号通过滑动平均滤波器平均,再与其不同时间延迟后的信号进行相关。该方案通过降低噪声项的方差来提高系统误码性能。文中推导了该方案在加性高斯白噪声(AWGN)信道和Rayleigh信道下的理论误码率公式并进行了蒙特卡洛仿真。理论分析和仿真结果表明,理论公式与仿真结果能较好地吻合,MU-NRDCSK方案能较好地提高系统误码性能,在混沌通信领域具有很好的发展前景与研究价值。

     

混沌密码及其在多媒体保密通信中应用的进展

该文回顾了过去混沌密码理论与应用的现状及存在的问题,并对其进行了综合评述。重点报道了近年来高维混沌密码及其在多媒体保密通信中的应用与硬件实现技术的进展,其中包括基本理论、设计方法、典型应用以及解决这些问题的思路。在混沌密码设计与安全性能评估方面,报道了以下几个方面的进展：基于反控制方法设计无简并高维混沌密码增强数字混沌的抗退化能力;无退化数字域混沌系统的设计;具有闭环反馈的有限精度高维混沌长周期序列流密码的多轮加密设计方案;高维混沌密码的安全性能评估。在多媒体保密通信中的应用与硬件实现方面,报道了针对手机,计算机,ARM, FPGA, DSP等手持设备所需不同应用业务、广域网和WIFI无线通信网传输的实时远程混沌保密通信应用环境和多位一体的应用平台进行优化融合,创建示范验证系统等若干技术实现问题的进展。该文试图推进国内外未来混沌密码理论及其应用的研究。     

一种应用粒子滤波器实现混沌通信的方法

该文研究应用粒子滤波器实现混沌通信的问题。组合信号建模技术,提出了一种基于粒子滤波器的实现方法。在发送端,采用加性混沌掩盖或乘性混沌掩盖将信息符号调制在混沌信号上;在接收端,应用粒子滤波器估计信息符号,进而实现混沌通信。仿真结果表明,当信息符号为二进制编码和M进制编码时,基于两种混沌掩盖的通信方案,粒子滤波器均能较好地从噪声混沌信号中恢复信息的编码值;与无先导卡尔曼滤波器相比,前者具有较低的误码率。此外,对比两种混沌通信方案,基于粒子滤波器的加性混沌掩盖通信系统在较高的Eb/N0下的通信性能接近BPSK,具有较低的误码率。     

无信号内干扰的高效差分混沌键控通信方案

为解决高效差分混沌键控（HE-DCSK）系统判决变量中信号内干扰的不利影响问题,提出一种无信号内干扰的高效差分混沌键控通信方案。该方案通过改变混沌载波的构造方式,确保在相同信息时隙内传输的两路携带不同信息的已调混沌信号严格正交,彻底去除了接收机判决变量中的信号内干扰分量。分析和仿真表明,所提的新系统可以大大改善HE-DCSK系统的误码性能。     

基于神经网络的混沌信号源的设计及同步

该文应用具有全局最优的BP改进算法和神经网络的强大学习能力、逼近任意非线性能力和权值调整的灵活性来优化混沌信号源的设计,采用非线性负反馈实现了神经网络混沌信号源之间的同步。计算机仿真结果表明:由于该模型充分利用了逼近任意非线性能力和网络权值调整的灵活性,比单一混沌映射能产生更多的、具有良好相关性能的混沌信号,且易于同步。     

多用户分段移位差分混沌键控通信方案

为了满足现代通信的需求,多用户接入技术是近年来混沌通信的一个重要发展趋势。为了进一步改善现有多用户混沌通信方案的误码性能,该文提出一种多用户分段移位差分混沌键控(MultiUser Segment Shift Differential Chaos Shift Keying, MU-SSDCSK)通信方案。该方案根据传输的用户数,将MU-SSDCSK中的参考信号等分成m个信号段,再将这m个信号段进行移位,并配以不同的Walsh码,形成相互正交的信息携带信号。文中推导了该系统在加性高斯白噪声信道中的理论误码率公式并进行了仿真。仿真结果表明,该文提出的MU-SSDCSK方案能有效改善系统误码性能,在混沌通信领域具有一定的应用前景。     

一种基于正交调制的新型降噪差分混沌键控系统

针对降噪差分混沌键控(NR-DCSK)传输速率低的缺点,该文提出一种基于正交调制的新型降噪差分混沌键控(QM-NRDCSK)系统.发生器产生两路混沌序列,每一路的参考信号是信息承载信号的P次重复,不同用户信息通过不同时隙区分,两路信号使用正交调制在相同频带上传输.接收端通过滑动平均滤波器对每一路的参P考信号进行P次平均后与信息信号进行非相干解调.通过在AWGN和多径Rayleigh衰落信道下的仿真,验证了理论推导的正确性,并表明该系统在具有较高频谱利用率的同时,能有效提高传输速率且拥有较好的误码性能.     

一种基于正交调制的新型降噪差分混沌键控系统

针对降噪差分混沌键控(NR-DCSK)传输速率低的缺点,该文提出一种基于正交调制的新型降噪差分混沌键控(QM-NRDCSK)系统。发生器产生两路混沌序列,每一路的参考信号是信息承载信号的\begin{document}$P$\end{document}次重复,不同用户信息通过不同时隙区分,两路信号使用正交调制在相同频带上传输。接收端通过滑动平均滤波器对每一路的参考信号进行次平均后与信息信号进行非相干解调。通过在AWGN和多径Rayleigh衰落信道下的仿真,验证了理论推导的正确性,并表明该系统在具有较高频谱利用率的同时,能有效提高传输速率且拥有较好的误码性能。     

Generalized correlation-delay-shift-keying scheme for noncoherent chaos-based communication systems

In this paper, we propose a generalized correlation-delay-shift-keying (GCDSK) scheme for noncoherent chaos-based communications. In the proposed scheme, several delayed versions of a chaotic signal are first produced. Some of them will be modulated by the binary data to be transmitted. The delayed signals will then be added to the original chaotic signal and transmitted. At the receiver, a simple correlator-type detector is employed to decode the binary symbols. The approximate bit error rate (BER) of the GCDSK scheme is derived analytically based on Gaussian approximation. Simulations are performed and compared with the noncoherent correlation-delay-shift-keying (CDSK) and differential chaos-shift-keying (DCSK) modulation schemes. The effects of the spreading factor, length of delay, and the number of delay units on the BER are fully studied. It is found that GCDSK can achieve better BER performance than DCSK under reasonable bit-energy-to-noise-power-spectral-density ratios.     

保密通信中高速混沌键控技术的研究

混沌保密通信是当今理论研究的热点之一,通过分析在非线形混沌系统中使用Hilbert变换产生相互正交的混沌序列,研究了一种高效的混沌差分键控通信系统,并推导出该系统的误码率性能公式。     

Multiuser MIMO-OFDM for Next-Generation Wireless Systems

This overview portrays the evolution of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) research. The amelioration of powerful multicarrier OFDM arrangements with multiple-input multiple-output (MIMO) systems has numerous benefits, which are detailed in this treatise. We continue by highlighting the limitations of conventional detection and channel estimation techniques designed for multiuser MIMO OFDM systems in the so-called rank-deficient scenarios, where the number of users supported or the number of transmit antennas employed exceeds the number of receiver antennas. This is often encountered in practice, unless we limit the number of users granted access in the base station's or radio port's coverage area. Following a historical perspective on the associated design problems and their state-of-the-art solutions, the second half of this treatise details a range of classic multiuser detectors (MUDs) designed for MIMO-OFDM systems and characterizes their achievable performance. A further section aims for identifying novel cutting-edge genetic algorithm (GA)-aided detector solutions, which have found numerous applications in wireless communications in recent years. In an effort to stimulate the cross pollination of ideas across the machine learning, optimization, signal processing, and wireless communications research communities, we will review the broadly applicable principles of various GA-assisted optimization techniques, which were recently proposed also for employment in multiuser MIMO OFDM. In order to stimulate new research, we demonstrate that the family of GA-aided MUDs is capable of achieving a near-optimum performance at the cost of a significantly lower computational complexity than that imposed by their optimum maximum-likelihood (ML) MUD aided counterparts. The paper is concluded by outlining a range of future research options that may find their way into next-generation wireless systems.     

On the correlation of chaotic signals generated by multimodal skew tent map

In recent years, a great deal of attention has been devoted to the application of chaos theory in signal processing and communications. Despite the importance of spectral analysis in these domains, there are few works that take an interest in spectral properties of chaotic signals. In this work, we derive analytic expressions for the autocorrelation function and the auto-spectral density function of chaotic signals generated by a multimodal skew tent map. Our results reveal that chaotic signals generated from a multimodal skew tent map have similar spectral properties to those generated from a unimodal skew tent map.     

Generalization of Waveform Communications: The Fourier Analyzer Approach

In digital communications, fixed, chaotic, and random waveforms are used. Although the theory of fixed waveform communications is well established, its generalization to include chaotic and random carriers has not yet been carried out. The lack of an exact model prevents the optimization of chaotic and random communication systems. Introducing the Fourier analyzer concepts, this paper develops a unified model which is equally valid for communications with fixed, chaotic and random carriers. It gives an exact measure for the a priori information which is exploited at the receiver to optimize the noise performance. The unified model may be used to determine the performance bounds of different waveform communication systems and offers a systematic approach for the development of optimum detector configurations. Using the model developed, a new classification of digital communication systems is proposed.     

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。     

混沌在数字通信中的应用

随着对混沌理论的深入研究,混沌具有的优良特性必然被人们所认识,并应用到实际工程中来。短短十几年,混沌通信系统得到了充分的发展,目前正从理论分析向实用化转变。混沌通信系统是传统通信系统的扩展,同样可以分为相干通信和非相干通信两大类。文中着重对相干、非相干混沌数字通信系统进行介绍和评价,指出混沌数字通信系统亟待解决的若干问题,最后对混沌在传统通信系统中应用的前景进行了展望。     

基于五维混沌系统的信号加密研究

随着计算机技术、信息技术和通讯技术等高科技技术在近年来的迅猛发展,信息加密越来越受到人们的重视。提出了基于五维混沌系统用来实现通信加密的方法,该方法利用五维混沌源信号,对原始方波信号实现掩盖加密,利用迭代次数和混沌信号的加减手段设置密码,为信息加密提供了一种新方法。     

基于增殖系数的混沌信号提取算法

本文提出一种基于混沌信号特性的信号盲提取算法,由于不同的混沌信号在相空间里面对应着不同的吸引子二阶增长率,利用这个特点定义了增殖系数（Proliferation Exponent,PE）并将其作为混沌信号提取的目标函数.首先分析基于增殖系数的梯度搜索方法在解决盲提取问题时存在不足,并将混沌信号的盲提取问题转化为带约束的优化问题,提出利用改进的粒子群优化算法解决信号盲提取的优化问题,通过惯性系数动态调整和最优位置的扰动,提高算法的寻优性能.实验结果表明基于增殖系数的信号提取算法能有效地提取混沌信号,提取的信号在时域和相空间与源信号接近,同时算法也表现出对噪声污染的鲁棒性.     

用于跳频多址通信的混沌跳频码

跳频码的性能对跳频多址通信起着关键性作用。设计具有良好汉明相关和随机性且数量多的跳频码是非常重要的。本文提出一种利用由混沌映射描述的离散混沌系统设计跳频码的新方法。首先由混沌映射产生混沌时间序列，然后利用量化技术对混沌时间序列进行量化，最后由量化后的混沌时间序列产生伪随机跳频码。为了增大混沌跳频码的周期和非线性复杂度，我们利用多个不同混沌映射组成一个级联混沌映射，并用来设计跳频码。实验表明，混沌跳频码具有非常好的性能。