CN107181566A - 一种面向高速移动通信的混沌交织算法 - Google Patents

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谢跃雷
杨子靖
甘梓兴
李永强
李文山
刘威
农茜雯
欧阳缮
丁勇
蒋俊正
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Abstract

本发明提出一种面向高速移动通信的混沌交织算法，此算法用于高速移动环境下的滤波器组多载波系统中，可以将双选信道下产生的二维长突发差错变为一维短突发差错，结合卷积编码器，可以提高系统的纠错能力，进而提高通信性能。

Description

一种面向高速移动通信的混沌交织算法
技术领域
本发明涉及无线通信领域，具体是一种面向高速移动通信的混沌交织算法。
背景技术
高速移动环境下，信道具有时频双选性衰落。双选信道衰落会使通信系统产生随机差错和突发差错。滤波器组多载波系统中信道编码使用卷积编码，能有效的提高系统的纠错能力。目前，应用于无线通信的纠错技术不能完全处理长串突发差错。为了更好的处理长突发差错，需要设计一类有效离散信号的交织算法。滤波器组多载波技术使用卷积编码时，一般会与交织技术组合使用，交织能离散突发差错，信道译码器则可以纠错。传统交织算法中，通常使用块交织，它是一种基于分组的交织方法，它在一段时间内产生的交织信号与这段时间内的输入信号有关，它通过指定输入信号向量与输出信号向量下标之间的对应关系对输入信号进行置换。简单的说，就是重新排序组合信号，把长串的突发差错，重新排序成离散的单突发差错。块交织算法无法抵抗二维突发差错，为了解决高速移动环境下，双选信道产生的二维长串突发差错。
发明内容
本发明目的是提供一种面向高速移动通信的混沌交织算法，在双选信道下混沌交织算法优于传统的块交织算法，能有效的提高系统的纠错能力，有效解决高速移动环境下信道产生的二维突发差错，提高无线通信系统的纠错能力。
一种面向高速移动通信的混沌交织算法，包括：
(1)按B＝(n1,n2,...nk)离散映射，其中n1,n2,....,nk是划分矩阵的密钥，划分密钥不仅可以对传输的数据进行加密，还可以离散二维差错；
(2)基于Baker映射关系:
q，z是映射后的矩阵的行列位置Ni＝n1+n2+...ni；其中Ni≤q≤Ni+ni，0≤z<N；
(3)混沌交织器结合卷积编码译码使用，信道产生的二维突发差错，混沌交织可以离散二维突发差错，让二维突发差错变成一维离散的突发差错，卷积译码可以修正部分的一维单突发差错；
(4)基于Baker映射的混沌交织算法用于高速移动通信，高速移动下信道会发生时频双选性衰落，此算法可以抵抗衰落产生的二维突发差错。
本发明用于高速移动环境下的滤波器组多载波系统中，可以将双选信道下产生的二维长突发差错变为一维短突发差错，结合卷积编码器，可以提高系统的纠错能力，进而提高通信性能。
附图说明
图1滤波器组多载波系统中混沌交织器的实现流程图；
图2双选信道下滤波器组多载波块交织域混沌交织的误比特率性能比较示意图；
图3双选信道下滤波器组多载波不同密钥的混沌交织的误比特率性能比较示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明内容作进一步的详细说明。可以理解为，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关的发明，而非对本发明的限定。
一种面向高速移动通信的混沌交织算法，包括：
(1)按B＝(n1,n2,...nk)离散映射，其中n1,n2,....,nk是划分矩阵的密钥。划分密钥不仅可以对传输的数据进行加密，还可以离散二维差错。
(2)基于Baker映射关系:
q，z是映射后的矩阵的行列位置Ni＝n1+n2+...ni；其中Ni≤q≤Ni+ni，0≤z<N。
(3)混沌交织器结合卷积编码译码使用。信道产生的二维突发差错，混沌交织可以离散二维突发差错，让二维突发差错变成一维离散的突发差错，卷积译码可以修正部分的一维单突发差错。
(4)基于Baker映射的混沌交织算法用于高速移动通信。高速移动下信道会发生时频双选性衰落，此算法可以抵抗衰落产生的二维突发差错。
一种面向高速移动通信的混沌交织算法，本实施例结合滤波器组多载波FBMC技术，具体包括如下步骤：
步骤1，根据传输码元数目，设定NXN的方阵混沌交织器，NxN的方阵可以拆分为k个垂直方向的矩阵，高度为N，宽度为Ni，其中Ni表示为n1+n2+···+nk＝N；
步骤2，根据步骤1，得到的垂直方向的矩阵，进行转置，那么得ni XN的水平矩阵；
步骤3，根据步骤2，得到的水平矩阵，上到下排列，左边的矩阵放在底部，右边的矩阵放在顶部；
步骤4，步骤2，得到的每个垂直矩阵ni XN,分为ni块个大小为N个点矩阵；
步骤5，步骤4分块后的矩阵，排列顺序是从上到下，从右到左排列，其中每一块按照从下到上，从左到右映射成新矩阵的一行数据。
实施例：
本实例采用滤波器组多载波技术作为测试对象，信道采用时频双选信道，模拟高速移动通信。基于Baker映射的混沌交织实现过程如图1所示，具体实现如下：
(1)根据传输码元数目，设定472X472的方阵混沌交织器，472x472的方阵可以拆分为17个垂直方向的矩阵，高度为472，宽度为分别为S1＝[8 8 8 59 59 4 4 118 118 4 2 44 59 8 4 1],S2＝[8 8 8 59 59 4 4 118 118 4 2 4 2 2 59 8 4 1],S3＝[8 8 8 59 594 4 118 118 4 2 4 2 2 59 4 4 4 1],S4＝[8 8 8 59 59 4 4 118 118 4 2 4 2 1 1 598 4 1]；
(2)根据步骤1中的S1得到的垂直方向的矩阵，进行转置，那么得[8 8 8 59 59 44 118 118 4 2 4 4 59 8 4 1]X472的水平矩阵；
(3)根据步骤2，得到的水平矩阵，上到下排列，左边的矩阵放在底部，右边的矩阵放在顶部；数据整体排列顺序；
(4)步骤2中S1得到的每个垂直矩阵[8 8 8 59 59 4 4 118 118 4 2 4 4 59 8 41]X472，分为[8 8 8 59 59 4 4 118 118 4 2 4 4 59 8 4 1]块个大小为472个点472/[88 8 59 59 4 4 118 118 4 2 4 4 59 8 4 1]*[8 8 8 59 59 4 4 118 118 4 2 4 4 59 84 1]的矩阵；
(5)步骤4分块后的矩阵，排列顺序是从上到下，从右到左排列，其中每一块按照从下到上，从左到右映射成新矩阵的一行数据。
(6)混沌交织器在滤波器在滤波器组多载波系统下使用，比较双选信道下块交织与混沌交织的误比特率性能，比较双选信道下不同密钥的混沌交织器的误比特率性能。性能如图3所示。

Claims (1)

1.一种面向高速移动通信的混沌交织算法，其特征是：包括：
(1)按B＝(n1,n2,...nk)离散映射，其中n1,n2,....,nk是划分矩阵的密钥，划分密钥不仅可以对传输的数据进行加密，还可以离散二维差错；
(2)基于Baker映射关系:
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q，z是映射后的矩阵的行列位置Ni＝n1+n2+...ni；其中Ni≤q≤Ni+ni，0≤z<N；
(3)混沌交织器结合卷积编码译码使用，信道产生的二维突发差错，混沌交织可以离散二维突发差错，让二维突发差错变成一维离散的突发差错，卷积译码可以修正部分的一维单突发差错；
(4)基于Baker映射的混沌交织算法用于高速移动通信，高速移动下信道会发生时频双选性衰落，此算法可以抵抗衰落产生的二维突发差错。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1668995A (zh) * 2002-06-06 2005-09-14 克瑞迪科公司 用于改善伪随机数发生器的输出的不可预测性的方法
CN102123026A (zh) * 2011-04-12 2011-07-13 南开大学 基于混沌与超混沌的两层次视频流媒体加密方法
CN103427979A (zh) * 2013-06-09 2013-12-04 浙江工业大学 一种基于混沌加密的互联网图片透明安全传输方法

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