CN101026602A

CN101026602A - 一种正交调制混沌通信方法

Info

Publication number: CN101026602A
Application number: CN 200710026426
Authority: CN
Inventors: 陈宏滨; 冯久超
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2007-01-19
Filing date: 2007-01-19
Publication date: 2007-08-29

Abstract

本发明提供一种正交调制混沌通信方法，通过对混沌序列集实行施密特正交化的，以产生彼此正交的一系列正交基函数作为载波，然后再利用正交幅度调制进行调制/解调。实现本发明的系统结构简单，易于硬件实现，和QCSK方案相比抗干扰能力更强。

Description

一种正交调制混沌通信方法

技术领域

本发明属于混沌信号通信领域，特别是涉及一种正交调制的混沌信号通信方法。

技术背景

目前已提出的基于混沌的正交调制方案QCSK(Quadrature Chaos ShiftKeying)，其原理如附图1所示，它是和传统数字通信中QPSK(Quadrature PhaseShift Keying)方案对应的混沌通信方案。这个方案的基本思想是用傅立叶级数展开的方法产生在一定时间间隔内正交的两个混沌信号作为载波基函数。其调制/解调部分和DCSK方案的相似，信号星座图是四相的。它的优点是不需要在信道中传送正交信号，和DCSK(Differential Chaos Shift Keying)方案相比，其比特误差率BER(Bit Error Rate)性能接近，但有双倍的频谱利用率，由于利用傅立叶级数展开的方法产生正交载波，这在实际应用中是一种近似，且发射机和接收机结构复杂。

QCSK方案和DCSK方案相比提高了频谱利用率，但是误码性能并不理想。而传统数字通信中的正交幅度调制方案QAM(Quadrature AmplitudeModulation)，其原理图如附图2所示，是一种矢量调制，它将输入比特先映射(一般采用格雷码)到一个复平面(星座)上，形成复数调制符号，然后将符号的I、Q分量(对应复平面的实部和虚部)采用幅度调制，分别对应调制在相互正交(时域正交)的两个载波(cos wt和sin wt)上。QAM是幅度、相位联合调制的技术，它同时利用了载波的幅度和相位来传递信息比特，因此在最小距离相同的条件下可实现更高的频带利用率。具有频谱利用率高、抗噪声能力强等优点，在卫星通信和有线电视等领域得到了广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于结合QCSK和QAM的各自优势，克服QCSK系统的发射机和接收机结构复杂，且误码率高的缺陷，提出一种和传统数字通信中正交调制方案对应的正交调制混沌通信方案，它具有比QCSK方案更强的抗信道噪声和多径干扰的能力。

为了实现上述发明目的，采用的技术方案如下：

一种正交调制混沌通信方法，通过对混沌序列集实行施密特正交化的，以产生彼此正交的一系列正交基函数作为载波，然后再利用正交幅度调制进行调制/解调。

本发明采用施密特正交化的方法产生正交载波，调制/解调部分则采用QAM方案的优势。考虑到一个混沌系统，取多个不同的初值迭代，产生一个包含多个不同弱相关混沌序列的混沌序列集。然后将施密特正交化过程应用于混沌序列集的正交化，目的是产生彼此正交的一系列正交基函数作为载波。

根据上述技术方案，在正交化基函数的基础上，实现一种单用户通信，具体如下：

设s是单个信息比特，比特符号等概地取+1或-1，周期为T_b＝2N，能量为E_b，将s分成两个等长的序列s₁和s₂，即

{s^{(m)}}_{1} = s^{(2 m - 1)},

m＝1，2，…N

{s^{(m)}}_{2} = s^{(2 m)},

m＝1，2，…N

设载波信号为y₁和y₂，则第m时刻的发射信号为

p^{(m)} = s_{1}^{(m)} y_{1}^{(m)} + s_{2}^{(m)} y_{2}^{(m)}

传输信号在信道中受到加性高斯白噪声干扰和多径干扰，第m时刻的接收信号可表示为：

q^(m)＝h(p^(m))+w^(m)

其中w是均值为零、方差为N₀/2的AWGN，h(·)是信道的传递函数。

与现有技术相比，实现本发明的系统结构简单，易于硬件实现，和QCSK方案相比抗干扰能力更强。实验结果表明：单用户通信的QCSK方案中，当E_b/N₀＝12dB时，系统性能最佳，BER达到10^-3。而本方案的单用户通信，当T_b＝20和E_b/N₀＝11dB时，BER即达到10^-3，随着扩频因子的增大，在E_b/N₀较大时，系统的误码性能会进一步提高。

附图说明

图1为QCSK方案的简化框图；

图2为QAM方案的简化框图；

图3为本发明的原理图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明做进一步的说明。

本发明的原理图如附图3所示，其中s是单个比特输入信号，比特符号等概地取+1或-1，周期为T_b＝2N，能量为E_b。将s串并交换后分成两个等长的序列s₁和s₂，即

{s^{(m)}}_{1} = s^{(2 m - 1)},

m＝1，2，…N

{s^{(m)}}_{2} = s^{(2 m)},

m＝1，2，…N

设载波信号为y₁和y₂，则第m时刻的发射信号为

p^{(m)} = s_{1}^{(m)} y_{1}^{(m)} + s_{2}^{(m)} y_{2}^{(m)}

传输信号在信道中受到加性高斯白噪声(AWGN)干扰和多径干扰，第m时刻的接收信号可表示为：

q^(m)＝h(p^(m))+w^(m)

Claims

1、一种正交调制混沌通信方法，其特征在于通过对混沌序列集实行施密特正交化的，以产生彼此正交的一系列正交基函数作为载波，然后再利用正交幅度调制进行调制/解调。

2、根据权利要求1所述的正交调制混沌通信方法，其特征在于在正交化基函数的基础上，实现一种单用户通信，具体如下：

S_{1}^{(m)} = S^{(2 m - 1)}, m = 1,2, \cdot \cdot \cdot N

S_{2}^{(m)} = S^{(2 m)}, m = 1,2, \cdot \cdot \cdot N

设载波信号为y₁和y₂，则第m时刻的发射信号为

p^{(m)} = s_{1}^{(m)} y_{1}^{(m)} + s_{2}^{(m)} y_{2}^{(m)}

q^(m)＝h(p^(m))+w^(m)

其中w是均值为零、方差为N₀/2的加性高斯白噪声，h(·)是信道的传递函数。