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-PI-DCSK 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。     

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。     

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。     

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。     

正交多用户短参考高速差分混沌键控通信系统

针对传统多用户短参考混沌移位键控通信系统传输速率和能量效率低的问题,该文提出了一种正交多用户高速短参考差分混沌移位键控(OMU-SRHR-DCSK)通信系统.系统将参考信号长度缩短为每个数据信号长度的1/P,通过增加两路连续的信息时隙来传输多个用户信息比特,通过希尔伯特变换在每个信息时隙多传输N个用户信息比特,极大地提高了系统的数据传输速率.将希尔伯特变换和Walsh码相结合完全消除了用户间干扰,改善了误码率性能.推导了OMU-SRHR-DCSK系统在加性高斯白噪声(AWGN)信道和多径瑞利衰落信道(RFC)中的比特误码率(BER)公式并进行了实验验证.在两种信道下的仿真值和理论推导值均相等,验证了理论推导的正确性.该系统的传输速率相对于传统多用户短参考系统的传输速率有极大提升,传输比特数相同的条件下系统的误码性能明显优于传统多用户短参考系统,证明了该系统具有优异的实用价值,并为其应用于实际中提供了良好的理论支撑.     

基于时隙变换的多用户多载波相关延迟移位键控系统

为了改善多用户相关延迟移位键控(CDSK)系统误码率(BER)较高的缺点,该文提出一种基于时隙变换的多用户多载波相关延迟移位键控(TST-MUMC-CDSK)系统。该方案采用置换矩阵对参考信号进行变换达到传输多用户信息的目的。在发送端,复制P次之后的混沌信号与经过希尔伯特变换的正交信号一同经过时隙变换器,产生2N个相互正交的混沌信号来承载2N个用户信息,大大提高了系统的传输速率。该文推导了该系统在加性高斯白噪声(AWGN)信道和瑞利衰落信道(RFC)下的误码率表达式,通过理论分析以及数值仿真验证了理论推导的正确性。仿真结果表明对比于其他同类系统,所提系统在相同误码率的情况下可以节约更多的比特能量,在误码率同为10^–2时,该系统所需的信噪比比降噪多用户相关延迟移位键控(NR_MUCDSK)系统低1.5 dB,比无信号间干扰多用户相关延迟移位键控(NISI_MU_CDSK)系统低2.6 dB。该系统具有良好的理论价值,且为实际工程应用提供了良好的参考。     

正交多用户短参考高速差分混沌键控通信系统

针对传统多用户短参考混沌移位键控通信系统传输速率和能量效率低的问题,该文提出了一种正交多用户高速短参考差分混沌移位键控(OMU-SRHR-DCSK)通信系统。系统将参考信号长度缩短为每个数据信号长度的1/P,通过增加两路连续的信息时隙来传输多个用户信息比特,通过希尔伯特变换在每个信息时隙多传输N个用户信息比特,极大地提高了系统的数据传输速率。将希尔伯特变换和Walsh码相结合完全消除了用户间干扰,改善了误码率性能。推导了OMU-SRHR-DCSK系统在加性高斯白噪声(AWGN)信道和多径瑞利衰落信道(RFC)中的比特误码率(BER)公式并进行了实验验证。在两种信道下的仿真值和理论推导值均相等,验证了理论推导的正确性。该系统的传输速率相对于传统多用户短参考系统的传输速率有极大提升,传输比特数相同的条件下系统的误码性能明显优于传统多用户短参考系统,证明了该系统具有优异的实用价值,并为其应用于实际中提供了良好的理论支撑。     

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。     

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。

     

正交多载波降噪差分混沌键控通信系统

为解决多载波差分混沌移位键控(MC-DCSK)系统传输速率低和误码性能差的缺点,该文提出一种正交多载波降噪差分混沌移位键控(QMC-NR-DCSK)系统。在发送端,预定义载波用于发送参考信号,剩余M-1个不同中心频率的载波及其经正交调制技术后得到的频率相同但相位正交的载波都用于传输信息信号,此外,通过进一步引入Hilbert变换,将系统的频带利用率和传输速率提升为MC-DCSK系统的4倍。在接收端引入滑动平均滤波器的降噪操作降低了噪声的方差,从而改善了系统误码性能。推导了QMC-NR-DCSK系统在加性高斯白噪声(AWGN)信道和多径瑞利衰落(RFC)信道下的比特误码率公式并进行了仿真。仿真结果和理论分析表明：QMC-NR-DCSK系统能有效提升传输速率、带宽效率和误码性能,为该系统应用于多载波无线通信提供理论参考。     

正交多载波降噪差分混沌键控通信系统

为解决多载波差分混沌移位键控(MC-DCSK)系统传输速率低和误码性能差的缺点,该文提出一种正交多载波降噪差分混沌移位键控(QMC-NR-DCSK)系统。在发送端,预定义载波用于发送参考信号,剩余M-1个不同中心频率的载波及其经正交调制技术后得到的频率相同但相位正交的载波都用于传输信息信号,此外,通过进一步引入Hilbert变换,将系统的频带利用率和传输速率提升为MC-DCSK系统的4倍。在接收端引入滑动平均滤波器的降噪操作降低了噪声的方差,从而改善了系统误码性能。推导了QMC-NR-DCSK系统在加性高斯白噪声(AWGN)信道和多径瑞利衰落(RFC)信道下的比特误码率公式并进行了仿真。仿真结果和理论分析表明：QMC-NR-DCSK系统能有效提升传输速率、带宽效率和误码性能,为该系统应用于多载波无线通信提供理论参考。     

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。     

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。     

基于施密特正交化的降噪多载波相关延迟键控混沌通信系统

为解决传统相关延迟键控(CDSK)混沌通信系统存在的误码(BER)性能差的问题,该文提出一种基于施密特正交化的降噪多载波相关延迟键控(NR-MC-CDSK)混沌通信系统.在发送端,利用施密特正交化算法产生N组完全正交的混沌载波,并复制P次作为参考信号,与N个信息信号叠加进行传输,并利用多载波技术,复用每帧信号传输MN个用户信息.在接收端,将信号经匹配滤波器解调,然后通过滑动平均滤波器降噪,并进行相关解调.推导了系统在加性高斯白噪声(AWGN)信道和多径Rayleigh衰落信道中的BER公式并进行了仿真分析,结果表明系统的BER性能优于众多多载波混沌通信系统,数据传输速率也相较CDSK系统有明显提升,为该系统在实际通信系统中的应用提供了理论依据,并显示了较强的应用价值.     

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。     

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。     

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。

     

基于施密特正交化的降噪多载波相关延迟键控混沌通信系统

为解决传统相关延迟键控(CDSK)混沌通信系统存在的误码(BER)性能差的问题,该文提出一种基于施密特正交化的降噪多载波相关延迟键控(NR-MC-CDSK)混沌通信系统。在发送端,利用施密特正交化算法产生N组完全正交的混沌载波,并复制P次作为参考信号,与N个信息信号叠加进行传输,并利用多载波技术,复用每帧信号传输MN个用户信息。在接收端,将信号经匹配滤波器解调,然后通过滑动平均滤波器降噪,并进行相关解调。推导了系统在加性高斯白噪声(AWGN)信道和多径Rayleigh衰落信道中的BER公式并进行了仿真分析,结果表明系统的BER性能优于众多多载波混沌通信系统,数据传输速率也相较CDSK系统有明显提升,为该系统在实际通信系统中的应用提供了理论依据,并显示了较强的应用价值。     

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.     

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.