Ofdm-dcsk通信系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信领域。
【背景技术】
[0002] 由于混沌信号具有以下特性：非周期性、确定性、类噪声性、宽带以及易于产生。 近年来混沌通信系统已被广泛的研究，在过去几年内，陆续提出了一系列混沌调制方案，其 中差分混沌移位键控（DCSK)由于其良好的抗噪声性能和简单的发送需求，是最适合应用 于实际的调制方式。见2011年公开的文献I "〈Performance analysis of differential chaotic shift keying communications in MIMO systems》和 2004 年公开的文献 2 ((Exact analytical bit error rates for multiple access chaos-based communication systems》；
[0003] 为了提高DCSK系统的频谱利用率，2012年公开的文献3 :《High-efficiency differential-chaos-shift keying scheme for chaos-based noncoherent communication》中提出了高效DCSK(HE-DCSK)。然而其接收端的射频（RF)延时电路不易 于应用到CMOS技术中。
[0004] 在 2011 年公开的文献 4 :《A novel differential chaos shift keying modulation scheme》和 2012 年公开的文献 5:《Design of a high-data-rate differential chaos-shift keying system》中，作者提出了码复用DCSK(CS-DCSK)去克服 RF延时的难题。参考信号和信息信号分别被沃尔什序列和混沌编码序列分离。H. Yang和 G. Jiang提出来RM-DCSK方案减少复杂度以及提高信息速率。
[0005] 2010公开的文献6《M-DCSK_based chaotic communications in MIMO multipath channels with no channel state information》研究了 Mary DCSKd 作为多层次的 DCSK， Mary DCSK系统提高了信息速率，但与DCSK系统相比，该系统过于复杂。
[0006] 2013 年公开的文献 7 :《Design and analysis of a multi-carrier differential chaos shift keying communication system))中，作者提出了 多载波 DCSK(MC-DCSK)技术提高了能量效率，解决了 RF演示问题，并且改善了 BER性能。
[0007] 2012 年公开的文献 8 :《OFDM-based chaotic spread spectrum communications with high bandwidth efficiency》中，作者提出了不相干的基于正交频分复用（OFDM)的 混纯通信系统。
[0008] 2014 年公开的文献 9 :《An OFDM-based chaotic DSSS communication system with M-PSK modulation》中，作者结合Mary相移键控调制，基于OFDM技术，提出了一种相 干的混沌直接序列扩频通信系统。
[0009] 将混沌通信应用于多输入多输出（MMO)信道中的可行性已经在2009年公开的文 献 10 :〈〈Space-time coding and processing with differential chaos shift keying scheme》中证实，其中使用Alamouti码作为空时分组码（STBC)。接着在2011年公开的文 献 11 :〈〈Performance analysis of differential chaotic shift keying communications in MMO systems》，作者分析了 MMO-DCSK的BER性能。然而，为了 STBC解码，需要额外的 硬件电路来估计信道状态信息（CSI)。为了解决CSI问题及减小实现的复杂度，作者在2013 年公开的文献 12 :〈〈One analog STBC-DCSK transmission scheme not requiring channel state information》中提出了模拟的STBC-DCSK方案，其中考虑了两个或三个发送天线和 单接收天线的方式。
[0010] 许多文献提出了 DCSK系统的性能分析方法，如2012年公开的文献13 :《A generalized BER prediction method for differential chaos shift keying system through different communication channels〉〉、2010 年公开的文献 14 :〈〈Design and simulation of a cooperative communication system based on DCSK/FM-DCSK》、2000的 公开的文献 15 :〈〈Performance analysis of correlation-based communication schemes utilizing chaos》。高斯近似方法（GA)可以在扩频因子比较大的条件下准确的估计出BER 性能。然而当扩频因子较小时，GA表现出低精度的估计。精确的方法在文献13中给出。 基于混沌能量分布的方法能在加性高斯白噪声AWGN信道、莱斯信道和瑞利信道中准确的 估计DCSK系统的BER性能。当然也有许多文献关注于DCSK系统应用在协作通信领域的性 能分析，例如 2011 年公开的文献 16 :《Performance of DCSK cooperative communication systems over multipath fading channels〉〉和 2013 年公开的文献 17 ((Performance of ΜΙΜΟ relay DCSK-CD systems over nakagami fading channels〉〉。
【发明内容】
[0011] 本发明是为了在0FDM-DCSK系统中增加数据速率、解决RF延时问题，从而提供一 种0FDM-DCSK通信系统。
[0012] 0FDM-DCSK通信系统的信号发射方法为：
[0013] 步骤一、在每帧0FDM-DCSK的传输下，原始信息比特b = [bQ, Id1，…，bMXJ e {0, 1} 经BPSK调制，获得串行的调制序列d ;M+1为子载波数；
[0014] 步骤二、将串行的调制序列d进行串/并换，获得L组并行序列；对于第1组子载 波，并行序列表示为m = 1，2，…，M ;1 = 1，2，…，L ; β为扩频因子； _5] 步骤三、采用混沌参考序列X1分别将信息比特 <扩频为[<?)，<，…，<#」，并分 配到第1组的第m个子载波上；
[0016] 所述混沌参考序列X1由2阶切比雪夫不等式（CPF)产生；
[0017] 其中：2阶切比雪夫不等式为：
[0018]
【主权项】
1. OFDM-DCSK通信系统，其特征是： 0FDM-DCSK通信系统的信号发射方法为： 步骤一、在每帧0FDM-DCSK的传输下，原始信息比特b= [t^bi，…，bMXJ G {0,1}经BPSK调制，获得串行的调制序列d ;M+1为子载波数数量； 步骤二、将串行的调制序列d进行串/并换，获得L组并行序列；对于第1组子载波，并 行序列表示为[<〇，<1,…，</M];m=l，2，…，M;l = l，2，…，L;|3为扩频因子； 步骤三、采用混沌参考序列x1分别将信息比特 扩频为并分配 到第1组的第m个子载波上； 所述混沌参考序列x1由2阶切比雪夫不等式（CPF)产生； 其中：2阶切比雪夫不
等式为： 对于第1组，令民=[?.…，表示混沌参考序列； 步骤四、将并行序列经过IFFT转换和并/串转换后，发送到无线信道中； 0FDM-DCSK通信系统的信号接收方法为： 步骤五、接收端从无线信道中接收信号r，并经串/并转换和FFT变换后，获得并行序 列； 步骤六、分别对每组序列进行解码，每组子载波的解码过程相同，以第一组子载波为 例，其解码方法为： 首先，中央子载波被存入矩阵P中，其余M个数据信号被存入第二个矩阵S中；矩阵P 和S在下面的公式中分别给出：
其中： < 为加到参考信号中AWGN的第j个样本，〃^为加到第一组第m个子载波中的 AWGN的第j个样本； 经过0段时间后，所有的样本都被存入一个0FDM-DCSK帧内，并且解码步骤被激活，最 终，发送的M个比特通过计算矩阵乘积的符号并行解码；
其中：X是矩阵的乘法，'表示矩阵的转置； 步骤七、将解码后的信号进行并/串转换，并进行解调，获得原始信息比特b，并输出。
2. 根据权利要求1所述的0FDM-DCSK通信系统，其特征在于步骤六所述发送的M个比 特通过计算矩阵乘积的符号并行解码的具体方法为： 步骤A、初始m = 1 ; 步骤B、根据公式：
计算观测信号的和边； 步骤C、将观测信号的和边与阈值0进行比较：
完成对该组序列的解码； 步骤D、判断是否m = M，如果是，则结束；如果否，则返回执行步骤B。
【专利摘要】OFDM-DCSK通信系统，涉及无线通信领域，本发明是为了在OFDM-DCSK系统中增加数据速率、解决RF延时问题，本发明是不相干的混沌通信方案，在该方案中，所有的子载波分为几组，每组的中央子载波传送混沌参考序列，而其它组内的子载波用来传送被调制的数据流。因此相比于传统的DCSK系统，这种发送结构提高了频谱利用率。在接收端无需射频延时电路来解调接收到的数据，这为该系统应用到实际中提供了便利条件。本发明适用于无线通信场合。
【IPC分类】H04L27-26
【公开号】CN104618297
【申请号】CN201510079443
【发明人】赵雅琴, 李书营, 任广辉, 吴芝路, 米雪龙
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年2月13日