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。     

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。     

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。     

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。     

新型正交降噪CDSK通信系统

针对置换相关键控(permutation correlated shift keying, PCSK)存在信号间干扰且误码率(bit error rate, BER)较高的问题, 对其进行改进并提出了新型正交降噪相关延迟移位键控(quadrature noise reduction correlation delay shift keying, QNR-CDSK)通信系统。通过设计一种新的正交混沌信号发生器, 产生两路严格正交的混沌信号, 将这两路信号分别作为参考信号和信息承载信号并复制P次后叠加传输, 从而消除信号间干扰。随后使用滑动平均滤波器对接收信号进行滤波处理, 降低系统BER。最后在加性高斯白噪声信道和瑞利衰落信道下推导了系统的BER, 并进行蒙特卡罗仿真验证其性能。结果表明, 与PCSK系统相比, 该系统具有更好的BER性能, 为混沌通信的实际应用提供了参考价值。     

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。     

无信号内干扰的降噪多用户CDSK混沌通信系统

针对传统的相关延迟键控(correlation delay shift keying, CDSK)方案误码率(bit error rate, BER)高的缺点,提出一种无信号内干扰的降噪多用户CDSK(noise reduction multiple-user CDSK)混沌通信系统。在发送端,参考信号长度为R的混沌序列复制P次所得,之后分为两路,利用Walsh码序列的正交性,使得每路中参考信号与N个信息信号之间彼此正交,并结合正交调制进一步提升数据传输速率。在接收端,接收信号利用滑动平均滤波器降低噪声方差,并进行相关解调。对该系统在加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise, AWGN)信道和两径Rayleigh衰落信道中进行了BER公式推导与仿真分析,结果显示该系统能够有效地提升BER性能与数据传输速率。     

无信号内干扰的降噪多用户CDSK混沌通信系统

针对传统的相关延迟键控(correlation delay shift keying, CDSK)方案误码率(bit error rate, BER)高的缺点,提出一种无信号内干扰的降噪多用户CDSK(noise reduction multiple-user CDSK)混沌通信系统。在发送端,参考信号长度为R的混沌序列复制P次所得,之后分为两路,利用Walsh码序列的正交性,使得每路中参考信号与N个信息信号之间彼此正交,并结合正交调制进一步提升数据传输速率。在接收端,接收信号利用滑动平均滤波器降低噪声方差,并进行相关解调。对该系统在加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise, AWGN)信道和两径Rayleigh衰落信道中进行了BER公式推导与仿真分析,结果显示该系统能够有效地提升BER性能与数据传输速率。     

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。     

MIMO模型下的多元混合调制DCSK方案

为了提升多输入多输出差分混沌移位键控(multiple input multiple output difference chaotic shift keying, MIMO-DCSK)系统的误码性能, 提出一种多元混合调制MIMO-DCSK方案(M-ary hybrid modulation MIMO-DCSK, MHM-MIMO-DCSK)。首先，将一帧的多元信息拆分, 分别通过混沌扩频码和索引码进行调制, 以实现高效的传输。其次，接收端利用混沌序列的类正交特性消除多天线干扰和多路干扰。最后将多天线的相关运算结果等增益合并, 最终在不需要信道状态信息的前提下获取多径多输入多输出系统的全分集增益。仿真结果表明，所提MHM-MIMO-DCSK比现有的多元MIMO-DCSK拥有更好的误码性能, 尤其是在高阶调制情况下性能提升更明显。     

短参倍速差分混沌键控系统

由于差分混沌键控(differential chaos shift keying system,DCSK)系统存在参考时隙不传输码元却和数据时隙消耗相同发射功率这一缺点,提出了一种短参倍速差分混沌键控系统(short reference multifold rate-DCSK,SRMR-DCSK)。该系统将参考时隙长度缩短,同时数据时隙携带多比特码元。该方式降低了每比特发射功率,同时能有效改善系统的传输速率。采用高斯近似法推导了 在加性高斯白噪声信道以及瑞利信道中的误码率性能并进行仿真实验。理论分析和仿真结果表明,在两种信道环境中理论误码率和仿真曲线很好地一致。同时,证明该系统具有较好的性能以及实用参考价 值,在混沌通信领域具有很好的应用前景。     

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。     

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。     

非正交码移键控和码索引调制算法

针对正交码移键控(code shift keying, CSK)误比特率(bit error rate, BER)性能下降和非正交码索引调制(non-orthogonal-code index modulation, N-CIM)未能充分利用扩频码自相关性的不足,提出一种非正交CSK和码索引调制(non-orthogonal-CSK-code index modulation, N-CSK-CIM)算法。发送端信息比特分为调制比特和扩频码映射比特;调制比特用来进行符号调制,映射比特映射为扩频码的索引和码相位索引。首先根据调制比特进行符号调制,然后利用映射比特映射的扩频码索引选择同一原始扩频码,并根据码相位索引进行码移键控产生新的扩频码,调制后的符号实部与虚部分别用这一新的扩频码进行扩频。仿真结果表明,在加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise, AWGN)信道和瑞利衰落信道中,相同信噪比时, N-CSK-CIM算法的BER性能优于N-CIM算法和正交CSK算法。     

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。     

正交频分复用循环移位扩频水声通信

针对常规直接序列扩频水声通信数据传输速率低及M元扩频水声通信接收机复杂度高的问题,提出了一种正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)技术和循环移位键控(cyclic shift keying, CSK)技术相结合的调制方式,该调制能很大程度地提高系统的带宽使用率。从理论上对该方法在高斯白噪声信道条件下的误码率进行了分析。同时,采用Chu序列作为扩频序列,通过理论推导得出其峰均功率比(peak to average power ratio,PAPR)的上限为3dB。利用实际湖试测量得到的多径信道模型,与DSSS-OFDM方法进行了误码率性能的分析比较。结果表明,新提出的方法具有很好的抗多径性能,且具有带宽利用率高、复杂度低的特点,适用于中、远程及多用户水声通信。     

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。     

基于OCML构造序列的Link16扩频方法

Link16数据链因其强抗干扰性被广泛应用于各大信息化作战平台, 但其传输速率和频带利用率并不高。针对这一问题, 提出一种基于单向耦合映像格子(one-way coupled map lattice, OCML)模型时空混沌序列的缩短码移位键控(truncated code shift keying, TCSK)方法。系统以OCML模型下的混沌序列作为扩频基码, 将每个承载信息的码片长度缩短为原来的1/P, 并将每个码片进行镜像对称, 获得一个总长度为2/P的扩频码片进行传输。相对于原循环码移位键控(cyclic code shift heying, CCSK)系统的扩频序列, 该码片长度减少一半, 从而提高系统的传输速率。OCML序列具有良好的伪随机性和自相关性, 同时该模型下能生成大量扩频序列, 各序列相互独立, 一个信道可容纳多个扩频信号, 极大地提高了频带利用率。对多径衰落信道下的误码性能进行了仿真, 结果表明, 所提方法能有效改善多径衰落下的系统性能。