改进型正交多用户降噪差分混沌键控通信系统

针对差分混沌移位键控(differential chaos shift keying, DCSK)系统传输速率低和误码率(bit error rate, BER)性能差的缺点, 提出一种改进型正交多用户降噪DCSK(improved orthogonal multiuser noise reduction DCSK, IOMU-NR-DCSK)通信系统。发送端将长为R的混沌序列复制P次作为参考信号, 然后再扩展两路, 通过希尔伯特变换使每路多传输N bit用户信息, 并结合正交调制传输经Walsh码调制后的信息信号。接收端利用滑动平均滤波器对信号进行平均操作来降低噪声方差。在加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise, AWGN)信道和多径Rayleigh衰落信道下推导了IOMU-NR-DCSK系统的BER公式并进行仿真分析。结果表明, 在相同条件下该系统的数据传输速率比多用户DCSK(multiuser DCSK based on Hilbert transform, HMU-DCSK)系统提升了约50%, BER性能提高了近2 dB。     

短参多进制保密差分混沌键控系统

相对于传统差分混沌键控(differential chaos shift keying, DCSK)系统,短参考DCSK(short reference DCSK, SR-DCSK)系统在一定程度上提升了传输速率和能量利用率,但安全性能降低。针对该问题,提出了一种短参多进制保密DCSK(short-reference M-ary security DCSK, SRMS-DCSK)系统。该系统使用置乱矩阵和移位矩阵构造置乱矩阵组,使置乱矩阵在提高混沌信号保密性的同时还能携带多进制比特信息,这不仅能提高系统的安全性,同时也能进一步提升能量利用率。SRMS-DCSK系统的性能提升通过与同类型的系统进行对比得到验证。采用高斯近似法推导了不同信道下误比特率(bit error rate, BER)的解析表达式,并在仿真对比中得到验证。     

短参多进制保密差分混沌键控系统

相对于传统差分混沌键控(differential chaos shift keying, DCSK)系统,短参考DCSK(short reference DCSK, SR-DCSK)系统在一定程度上提升了传输速率和能量利用率,但安全性能降低。针对该问题,提出了一种短参多进制保密DCSK(short-reference M-ary security DCSK, SRMS-DCSK)系统。该系统使用置乱矩阵和移位矩阵构造置乱矩阵组,使置乱矩阵在提高混沌信号保密性的同时还能携带多进制比特信息,这不仅能提高系统的安全性,同时也能进一步提升能量利用率。SRMS-DCSK系统的性能提升通过与同类型的系统进行对比得到验证。采用高斯近似法推导了不同信道下误比特率(bit error rate, BER)的解析表达式,并在仿真对比中得到验证。     

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。     

高速降噪差分混沌键控系统

差分混沌键控(differential chaos shift keying, DCSK)系统的最大缺点是参考信号和数据信号消耗了相同比例的能量和数据传输速率。为了克服这一缺点,提出了一种高速降噪的差分混沌键控(high rate noise reduction differential chaos shift keying, HRNR-DCSK)系统。该系统将数据信号扩展为多个时隙,每个时隙传输不同的数据比特,并且参考时隙的长度随着传输比特数量的增加而缩短,最后在接收端通过降低接收信号噪声的方差来提高系统的误码率(bit error rate,BER)性能。该方式提高了数据传输速率,降低了比特能量。采用高斯近似法(Gaussian approximation, GA)推导出加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise,AWGN)信道以及瑞利信道中的比特BER公式并进行仿真。理论分析和仿真表明:在两种信道中理论推导和仿真曲线有较好的吻合,同时HRNR-DCSK系统能有效改善系统的传输速率,在混沌通信领域具有一定的应用前景。     

降噪改进型多载波CDSK混沌通信系统

由于传统相关延迟移位键控(correlation delay shift keying, CDSK)系统误码率(bit error rate, BER)较高, 提出一种降噪改进型多载波CDSK(noise reduction improved multi-carrier CDSK, NR-I-MC-CDSK)混沌通信系统。在发送端, 利用编辑器对混沌信号发生器进行改进, 使得每一路信息信号在一帧内可以传输2 bit, 并结合多载波技术, 每个复帧可传输2N bit。在接收端, 采用滤波器降噪的方法来减少判决变量中干扰项的方差, 之后通过过零解调出对应的信息比特。利用两种不同的信道模型, 对系统在理想信道情况以及实际信道情况下的信号传输过程进行了研究, 并推导了系统在不同信道条件下的BER公式, 最后对系统进行了仿真与性能分析, 结果显示所提出的混沌通信系统在BER和数据传输速率方面具有较好的性能。     

多用户MIMO系统中结合天线选择的协同差分空时传输方案

针对多用户多入多出(MIMO)系统中存在部分信道估计困难的情况,提出了一种新的协同差分空时传输方案。在此方案中引入了一种简单的自适应放大转发中继协议,该协议在中继节点结合了接收选择合并和发送天线选择,仅需要部分信道状态信息(CSI)。得出了最大似然差分检测方法,分析了系统的成对码字差错概率(PEP)性能。仿真结果显示,在相同收发天线数、功率及频谱效率条件下,所提方案比点对点MIMO系统中的差分传输方案获得了更高的分集增益和更好的误比特率(BER)性能。且在高信噪比情况下,还优于采用相干检测的非协同Alamouti传输方案。     

无信号内干扰的MAMU-CDSK混沌通信系统

针对相关延迟键控(correlation delay shift keying, CDSK)系统误码性能差的缺点,提出无信号内干扰的多进制多用户CDSK(multiple ary multiple user CDSK with no intra signal interference, NISI-MAMU-CDSK)混沌通信系统。该系统能够传输多个用户的数据信息,并将各个用户的数据信息由二进制码元经分组后映射为多进制码元,同时通过编码一组相互正交的Walsh码序列来代替CDSK系统的延迟结构,使得解调时能够消除信号内干扰。推导了在加性高斯白噪声信道和Rayleigh衰落信道中的误码率公式并进行了蒙特卡罗仿真实验。理论分析与仿真结果表明:NISI-MAMU-CDSK系统有效提高了误码性能和传输速率,在混沌通信领域有很好的实际应用价值。     

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STBC-DCSK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。     

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。     

基于Rayleigh衰落信道下MISO-MU-CSDCSK通信系统性能分析

基于传统多用户差分混沌移位键控(multiuser differential chaos shift keying, MU-DCSK)存在码间干扰而导致误码性能较高问题,提出了一种多用户循环移位差分混沌移位键控(multiuser cyclic shift differential chaos shift keying, MU-CSDCSK)通信系统。该系统根据用户数量将参考信号均分为N段并进行循环移位来传输不同用户,并利用Walsh码确保各用户传输信号严格正交。为进一步提高误码率性能,又深入分析了多输入单输出多用户循环移〖JP2〗位差分混沌移位键控(multiple input single output-MU-CSDCSK, MISO-MU-CSDCSK)。推导了在Rayleigh衰落信道下的误码率公式并进行仿真。结果表明,该系统能够有效的改善误码性能,具有应用价值。     

基于正交混沌载波的多用户DCSK系统性能分析

现有的多用户差分混沌移位键控(multiple user differential chaos shift keying, MU-DCSK)算法存在用户间干扰、误码性能不理想等问题。为了提高误码性能,提出一种基于正交混沌载波的多用户差分混沌移位键控(MU-DCSK based on orthogonal chaotic carrier,OMU-DCSK)通信系统。该系统通过设计一种正交混沌信号发生器,利用其转换特性和正交特性,有效降低平均比特能量和彻底消除多址干扰。推导出在瑞利信道中的比特误码率公式并进行仿真。理论分析和仿真结果表明,OMU-DCSK在较小牺牲系统复杂性的条件下,有效提高了系统的误码性能。     

改进型正交多载波降噪差分混沌键控通信系统

传统的多载波差分混沌移位键控系统存在误码性能差、传输速率和能量效率低的缺点, 由此结合开关函数、希尔伯特变换技术和正交调制技术, 研究了一种改进型正交多载波降噪差分混沌移位键控通信系统。在发送端, 通过使用开关函数实现参考信号由奇数帧到偶数帧的复制, 并引入正交调制技术和希尔伯特变换技术用于提升系统的传输速率。在接收端, 通过引入滑动平均滤波器对接收信号进行降噪处理, 以改善系统的误码性能。推导了该系统在加性高斯白噪声信道和多径瑞利衰落信道下的比特误码率公式并进行了仿真。仿真结果表明, 相比于多载波差分混沌移位键控系统, 该系统能有效提升误码性能、传输速率和能量效率。     

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。