CN117118790A - 基于码块索引调制的dcsk通信方法及相关装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了基于码块索引调制的DCSK通信方法及相关装置，方法包括：将目标比特信息的第一调制比特映射到目标比特信息中第一索引比特选取的激活码块上生成SCMA码字，得激活码块集合；采用混沌发生器产生的第一参考信号将激活码块上的SCMA码字进行混沌调制，得混沌调制信号；将混沌调制信号发送至接收机，基于信号多径瑞利衰落原则生成接收信号，并根据接收信号得估计信号；根据辅助解索引检测Log‑MPA算法对估计信号进行译码分析，得到第二索引比特和第二调制比特；基于第二索引比特和第二调制比特恢复用户比特信息。本申请能解决现有DCSK通信传输效率低，SCMA技术抗多径干扰能力差，无法适应当前通信需求的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及通信系统技术领域，尤其涉及基于码块索引调制的DCSK通信方法及相关装置。
背景技术
混沌信号由于其确定性、非周期性和类噪声的特性，在短距离无线通信和超宽带（UWB）通信中得到了广泛的应用。差分混沌位移键控（DCSK）作为一种基于混沌的非相干系统，它消除了复杂的混沌同步电路，由于其强大的抗多径能力和低功率特性而得到了广泛的研究。
SCMA是5G移动通信系统中一种极具潜力的新型非正交多址接入技术方案，由于釆用非正交接入技术，可以实现用户数量大于资源数的过载传输，极大地提高了频谱利用率，可以满足5G海量连接的需求。在SCMA系统中，比特到符号的调制和扩频操作是同时实现的，即输入比特直接映射成预先设定的码本中的多维稀疏复数域码字。与简单重复QAM符号构成码字序列的LDS方案相比，SCMA方案增益的主要来自码本的编码增益和成形增益。利用SCMA系统结构的稀疏性，SCMA可以釆用复杂度较低但性能接近最优的消息传递算法MPA进行多用户检测。
但是，传统的DCSK系统中，有一半的符号持续时间是用于传输参考信号的，这不可避免地导致了数据速率，能量效率和频谱效率的降低。其次，SCMA方案依然存在检测复杂度过高的问题。而且，现有的SCMA技术考虑的信道是单径瑞利衰落信道，但是在实际的无线通信场景中，信号会经过多径衰落，SCMA在多径衰落信道中会迅速恶化，不具备抵抗多径衰落的优势。
发明内容
本申请提供了基于码块索引调制的DCSK通信方法及相关装置，用于解决现有DCSK通信传输效率低，而SCMA技术抗干扰能力差，均无法适应当前的通信需求的技术问题。
有鉴于此，本申请第一方面提供了基于码块索引调制的DCSK通信方法，包括：
将目标比特信息的第一调制比特映射到所述目标比特信息中第一索引比特选取的激活码块上生成SCMA码字，得到激活码块集合；
采用混沌发生器产生的第一参考信号将所述激活码块上的所述SCMA码字进行混沌调制，得到混沌调制信号，所述混沌调制信号包括所述第一参考信号和第一信息承载信号；
将所述混沌调制信号发送至接收机，基于信号多径瑞利衰落原则生成接收信号，并根据所述接收信号得到估计信号，所述估计信号包括第二参考信号和第二信息承载信号；
根据辅助解索引检测的Log-MPA算法对所述估计信号进行译码迭代分析，得到第二索引比特和第二调制比特；
基于所述第二索引比特和所述第二调制比特恢复用户比特信息。
优选地，所述将目标比特信息的第一调制比特映射到所述目标比特信息中第一索引比特选取的激活码块上生成SCMA码字，得到激活码块集合，之前还包括：
根据总码块数量和激活码块数量分别计算目标比特信息的第一索引比特和第一调制比特的数量。
优选地，所述将所述混沌调制信号发送至接收机，基于信号多径瑞利衰落原则生成接收信号，并根据所述接收信号得到估计信号，所述估计信号包括第二参考信号和第二信息承载信号，包括：
将所述混沌调制信号发送至接收机；
基于信号多径瑞利衰落原则确定瑞利衰落信道路径的数量，并获取所述瑞利衰落信道路径的信道系数；
根据所述混沌调制信号、所述信道系数和加性复高斯白噪声生成接收信号，所述接收信号包括接收参考信号和接收信息承载信号；
依据所述信道系数和所述接收信号进行参考信号估计，得到第二参考信号；
根据所述第二参考信号对所述接收信息承载信号进行解调，得到第二信息承载信号，所述估计信号包括所述第二参考信号和所述第二信息承载信号。
优选地，所述根据辅助解索引检测的Log-MPA算法对所述估计信号进行译码迭代分析，得到第二索引比特和第二调制比特，包括：
根据辅助解索引检测的Log-MPA算法将用户定义为变量节点，资源载波定义为功能节点；
依据用户新码本的列数对所述变量节点发送至所述功能节点的消息进行初始化假设，得到初始化消息；
基于所述初始化消息和所述第二信息承载信号计算所述功能节点发送至所述变量节点的消息，得到第一消息；
基于所述第一消息计算所述变量节点发送至所述功能节点的消息，得到第二消息；
采用所述第二消息替换所述初始化消息，并返回所述基于所述初始化消息和所述第二信息承载信号计算所述功能节点发送至所述变量节点的消息的步骤，直至迭代达到收敛次数；
根据所述第一消息和所述初始化消息计算后验概率，并生成多维概率张量；
依据所述多维概率张量和所述用户新码本的列数对所述估计信号进行索引恢复，得到第二索引比特；
依据所述多维概率张量对所述估计信号进行码字调制检测，得到第二调制比特。
本申请第二方面提供了基于码块索引调制的DCSK通信装置，包括：
码字映射单元，用于将目标比特信息的第一调制比特映射到所述目标比特信息中第一索引比特选取的激活码块上生成SCMA码字，得到激活码块集合；
混沌调制单元，用于采用混沌发生器产生的第一参考信号将所述激活码块上的所述SCMA码字进行混沌调制，得到混沌调制信号，所述混沌调制信号包括所述第一参考信号和第一信息承载信号；
接收估计单元，用于将所述混沌调制信号发送至接收机，基于信号多径瑞利衰落原则生成接收信号，并根据所述接收信号得到估计信号，所述估计信号包括第二参考信号和第二信息承载信号；
译码分析单元，用于根据辅助解索引检测的Log-MPA算法对所述估计信号进行译码迭代分析，得到第二索引比特和第二调制比特；
信息生成单元，用于基于所述第二索引比特和所述第二调制比特恢复用户比特信息。
优选地，还包括：
参数计算单元，用于根据总码块数量和激活码块数量分别计算目标比特信息的第一索引比特和第一调制比特的数量。
优选地，所述接收估计单元，具体用于：
将所述混沌调制信号发送至接收机；
基于信号多径瑞利衰落原则确定瑞利衰落信道路径的数量，并获取所述瑞利衰落信道路径的信道系数；
根据所述混沌调制信号、所述信道系数和加性复高斯白噪声生成接收信号，所述接收信号包括接收参考信号和接收信息承载信号；
依据所述信道系数和所述接收信号进行参考信号估计，得到第二参考信号；
根据所述第二参考信号对所述接收信息承载信号进行解调，得到第二信息承载信号，所述估计信号包括所述第二参考信号和所述第二信息承载信号。
优选地，所述译码分析单元，具体用于：
根据辅助解索引检测的Log-MPA算法将用户定义为变量节点，资源载波定义为功能节点；
依据用户新码本的列数对所述变量节点发送至所述功能节点的消息进行初始化假设，得到初始化消息；
基于所述初始化消息和所述第二信息承载信号计算所述功能节点发送至所述变量节点的消息，得到第一消息；
基于所述第一消息计算所述变量节点发送至所述功能节点的消息，得到第二消息；
采用所述第二消息替换所述初始化消息，并返回所述基于所述初始化消息和所述第二信息承载信号计算所述功能节点发送至所述变量节点的消息的步骤，直至迭代达到收敛次数；
根据所述第一消息和所述初始化消息计算后验概率，并生成多维概率张量；
依据所述多维概率张量和所述用户新码本的列数对所述估计信号进行索引恢复，得到第二索引比特；
依据所述多维概率张量对所述估计信号进行码字调制检测，得到第二调制比特。
本申请第三方面提供了基于码块索引调制的DCSK通信设备，所述设备包括处理器以及存储器；
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行第一方面所述的基于码块索引调制的DCSK通信方法。
本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行第一方面所述的基于码块索引调制的DCSK通信方法。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请中，提供了基于码块索引调制的DCSK通信方法，包括：将目标比特信息的第一调制比特映射到目标比特信息中第一索引比特选取的激活码块上生成SCMA码字，得到激活码块集合；采用混沌发生器产生的第一参考信号将激活码块上的SCMA码字进行混沌调制，得到混沌调制信号，混沌调制信号包括第一参考信号和第一信息承载信号；将混沌调制信号发送至接收机，基于信号多径瑞利衰落原则生成接收信号，并根据接收信号得到估计信号，估计信号包括第二参考信号和第二信息承载信号；根据辅助解索引检测的Log-MPA算法对估计信号进行译码迭代分析，得到第二索引比特和第二调制比特；基于第二索引比特和第二调制比特恢复用户比特信息。
本申请提供的基于码块索引调制的DCSK通信方法，结合SCMA技术和DCSK通信系统构建了码块索引的结构，通过传输目标比特信息的索引比特和调制比特，提高了系统的数据速率、频谱效率和能量效率，即提升了DCSK系统的传输效率；此外，基于信号多径瑞利衰落原则接收信号考虑到了实际信号的衰变特性；并且采用辅助解索引检测的Log-MPA算法对接收到的信号进行译码分析，可以降低计算复杂度，同时还能提高索引比特和调制比特恢复的准确性。因此，本申请能够解决现有DCSK通信传输效率低，而SCMA技术抗干扰能力差，均无法适应当前的通信需求的技术问题。
附图说明
图1为本申请实施例提供的基于码块索引调制的DCSK通信方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的基于码块索引调制的DCSK通信装置的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的基于码块索引调制的DCSK通信系统中的索引调制信号格式示例图；
图4为本申请实施例提供的辅助解索引检测的Log-MPA算法因子关系示例图；
图5为本申请实施例提供的基于码块索引调制的DCSK通信系统信号收发结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为了便于理解，请参阅图1，本申请提供的基于码块索引调制的DCSK通信方法的实施例，包括：
步骤101、将目标比特信息的第一调制比特映射到目标比特信息中第一索引比特选取的激活码块上生成SCMA码字，得到激活码块集合。
进一步地，步骤101，之前还包括：
根据总码块数量和激活码块数量分别计算目标比特信息的第一索引比特和第一调制比特的数量。
需要说明的是，虽然结合SCMA和DCSK系统的方案能够同时满足大吞吐量需求和有效抵抗多径衰落干扰，但其数据速率、频谱效率和能量效率以及BER性能表现等方面仍不能令人满意。所以本实施例在结合SCMA和DCSK系统的基础上构建码块索引结构，通过传输索引比特和更多的调制比特，提高了系统的数据速率、频谱效率和能量效率。
在本实施例的传输系统中，通过上行链路传输，即假设J个单天线用户利用K个分配的载波资源向同一基站发送信号；且每个用户的码本有M列，那么每一列有K个码字；一个传输单元中总共有N个码块，其中T个为激活码块，T个激活码块可以映射T个K维的SCMA码字，剩余的N-T个码块则用K维全零向量来填充。
每个目标比特信息都可以分为索引比特和调制比特/>，各自的比特数量分别计算为:
；
其中，表示二项式系数计算，/>表示向下取整函数。
；
需要说明的是，通过索引选择器可以在用户码本中选取特定数量的激活码块，然后通过稀疏编码操作可以将调制比特映射到这些激活码块上，得到SCMA码字。为了便于后续概念区分，本实施例将调制之前的比特信息定义为第一索引比特和第一调制比特。
此外，调制比特可以直接映射到本实施例的T个SCMA码字，具体的二进制映射向量表达为/>，/>表示第j个用户在第t个激活码块上的映射向量。具体的映射规则表达为：
；
其中，表示第j个用户在第t个激活码块上的SCMA码字，/>表示激活码块上的码字集合。基于此可以得到映射表达关系/>。所有的调制比特完成映射后，激活码块和零向量码块可以形成的集合可以表达为/>，其中，/>，。
步骤102、采用混沌发生器产生的第一参考信号将激活码块上的SCMA码字进行混沌调制，得到混沌调制信号，混沌调制信号包括第一参考信号和第一信息承载信号。
混沌发生器是基于logistic映射产生的是混沌参考信号：，其中，，/>是扩频因子，/>为混沌参考信号的第m个码片，混沌参考信号的能量计算过程为：
；
那么第一参考信号可以计算为：
；
其中，为信号长度，即扩频因子，即码片总数量，/>为码片集合，/>为混沌参考信号能量。
采用第一参考信号对第j个用户在第t个激活码块上的SCMA码字/>的每行进行混沌调制的过程表达为：
；
其中，表示第j个用户在第t个激活码块上的码字/>的第k个子载波信号，或者第k行信号；/>表示第j个用户在第t个激活码块的第k个子载波的混沌调制信号，其集合表达为/>。
定义为第一信息承载信号的行数，那么第j个用户的第一信息承载信号可以表达为/>，/>，同时，第一信息承载信号包括未激活码块，这些未激活码块中填充了零向量，即/>，最终得到的混沌调制信号可以表达为/>，其中包括第一参考信号和第一信息承载信号。
可以举例说明，请参阅图3，对于第个用户，一个传输单元中的传输信号包括参考信号和具有/>个码块的信息承载信号。根据比特数量计算公式可知，当/>，/>时，计算得到索引比特数量/>，这表明码块索引携带2个比特。如果索引比特/>为“10”，则激活码块的集合为/>；并且调制比特/>被映射到/>、/>和/>SCMA码字上，并由混沌参考信号/>进行调制。因此，这三段混沌调制信号分别被放置到第1、3和4个激活码块，而第2个码块则用零向量填充。
步骤103、将混沌调制信号发送至接收机，基于信号多径瑞利衰落原则生成接收信号，并根据接收信号得到估计信号，估计信号包括第二参考信号和第二信息承载信号。
进一步地，步骤103，包括：
将混沌调制信号发送至接收机；
基于信号多径瑞利衰落原则确定瑞利衰落信道路径的数量，并获取瑞利衰落信道路径的信道系数；
根据混沌调制信号、信道系数和加性复高斯白噪声生成接收信号，接收信号包括接收参考信号和接收信息承载信号；
依据信道系数和接收信号进行参考信号估计，得到第二参考信号；
根据第二参考信号对接收信息承载信号进行解调，得到第二信息承载信号，估计信号包括第二参考信号和第二信息承载信号。
需要说明的是，在本实施例的SCMA码块索引调制的DCSK通信系统中，考虑到了信号是基于多径衰落的，所以基于信号多径瑞利衰落原则进行信号接收，对于一个传输单元而言，接收信号可以表达为：
；
其中，为瑞利衰落信道路径的数量，/>表示第l条路径的信道系数，信道系数可以包括信道参数和延迟系数；/>为服从/>分布的加性复高斯白噪声，其中，为高斯白噪声方差，/>为单位矩阵。此外，/>表示一个对角矩阵，其中包括P+1个元素。而且，/>，/>，其中，/>为接收参考信号，/>接收信息承载信号。
假设每个传输单元的信道条件在统计上独立且相同分布，那么参考信号的估计过程可以表达为：
；
其中，表示取复数的实部，/>表示信道系数的共轭计算结果，/>表示第1列信道系数，/>表示接收参考信号/>中的第1行第m列，/>即为第二参考信号。
基于第二参考信号对接收信息承载信号进行解调的过程表达为：
；
其中，表示接收信息承载信号的第p行第m列，/>表示第p维的信息承载信号；那么第二信息承载信号表达为/>的P维向量，或者/>维矩阵，即第n维信息承载信号向量为/>，其中，/>表示包含了K维SCMA码字的第n个激活码块的信息承载信号。
步骤104、根据辅助解索引检测的Log-MPA算法对估计信号进行译码迭代分析，得到第二索引比特和第二调制比特。
进一步地，步骤104，包括：
根据辅助解索引检测的Log-MPA算法将用户定义为变量节点，资源载波定义为功能节点；
依据用户新码本的列数对变量节点发送至功能节点的消息进行初始化假设，得到初始化消息；
基于初始化消息和第二信息承载信号计算功能节点发送至变量节点的消息，得到第一消息；
基于第一消息计算变量节点发送至功能节点的消息，得到第二消息；
采用第二消息替换初始化消息，并返回基于初始化消息和第二信息承载信号计算功能节点发送至变量节点的消息的步骤，直至迭代达到收敛次数；
根据第一消息和初始化消息计算后验概率，并生成多维概率张量；
依据多维概率张量和用户新码本的列数对估计信号进行索引恢复，得到第二索引比特；
依据多维概率张量对估计信号进行码字调制检测，得到第二调制比特。
需要说明的是，本实施例采用对数域中的MPA算法，即Log-MPA算法降低计算复杂度，并提升索引比特和调制比特的检测准确性。首先需要基于原始M列的用户码本重建新的码本，即用户新码本；具体的就是添加新元素0到原始码本中，那么构造的第j个用户的用户新码本表达为/>，于是用户新码本/>的列数变为/>。
请参阅图4，用户和子载波资源/>的基于SCMA码块索引调制过程中，变量节点（VN）为J个用户，功能节点（FN）为K个资源载波，令/>和/>分别表示第n个激活码块在第u次迭代中从第k个功能节点FN发送至第j个变量节点VN的消息，以及第j个变量节点VN发送至第k个功能节点FN的消息。
基于以上设定，可以开始进行初始化操作，即依据用户新码本的列数对变量节点发送至功能节点的消息进行初始化假设，得到初始化消息：
；
其中，为功能节点的数量，/>为第j个用户在第n个激活码块中的码字。
然后是第一消息与第二消息的迭代求取过程，即基于第二消息，首次迭代计算是初始化消息/>，和第二信息承载信号/>计算功能节点发送至变量节点的消息，得到第一消息/>；然后基于第一消息计算变量节点发送至功能节点的消息，得到新的第二消息/>。具体过程的通用计算表达为：
；
其中，为高斯白噪声的方差，/>表集合/>中除了变量节点j之外所有与功能节点k的元素集合，/>表示欧氏距离计算，/>表示进行雅可比对数计算，/>、分别为第i个变量节点的第n个激活码快上的SCMA码字和第j个用户的第n个激活码块上的第k个码字，/>表示第j个用户的第n个激活码块传输的信道系数，/>可以理解为相对于当前迭代计算前一次计算得到的第二消息；/>为当前迭代计算得到的第一消息。
第二消息的更新计算过程为：
；
其中，表示集合/>中功能节点k除外的所有与变量节点j相连的功能节点组成的集合，/>可以理解为当前迭代计算的上一次计算得到的第一消息。
通过不断更新计算第一消息和第二消息/>，然后进行迭代计算，直至达到收敛次数，则停止迭代，用户新码本的列数/>，基于停止迭代得到的第一消息/>和初始化消息/>计算后验概率：
；
其中，是指迭代结束时的第一消息，/>表示码字/>的后验概率。
令，基于后验概率构造多维概率张量/>，本实施例中具体为3维张量，该3维张量大小为/>。
那么第二索引比特的恢复表达为：
；
其中，为激活码块整理出的码块集合，其中包括零向量的码块；是多维概率张量/>中的元素，/>即为第二索引比特。对张量/>中的第二维即M求均值，那么就剩下第一维和第三维可做比较；当第一维是j即取第j行时，在第三维中的N个数中选T个进行连乘，例如N=4，T=2时，就有/>种乘积的可能；最后对乘积结果取最大值。此处主要是判断出N个数中前T个大的值，就可以判断出是哪T个码块被激活，从而恢复索引比特。
第二调制比特的计算过程为：
；
其中，表示第t个激活码块的索引值，/>即为第二调制比特。此处是在恢复出索引比特的基础上，即已得知激活码块的情况下，在激活的码块上对第j行选出最大的第m列的值，此处的值即为调制比特，从而恢复出调制比特。
步骤105、基于第二索引比特和第二调制比特恢复用户比特信息。
第二索引比特和第二调制比特/>进行联合决策即可生成每个用户的用户比特信息。此外，本实施例基于码块索引调制的DCSK通信系统的整体调制的收发结构请参阅图5。
本申请实施例提供的基于码块索引调制的DCSK通信方法，结合SCMA技术和DCSK通信系统构建了码块索引的结构，通过传输目标比特信息的索引比特和调制比特，提高了系统的数据速率、频谱效率和能量效率，即提升了DCSK系统的传输效率；此外，基于信号多径瑞利衰落原则接收信号考虑到了实际信号的衰变特性；并且采用辅助解索引检测的Log-MPA算法对接收到的信号进行译码分析，可以降低计算复杂度，同时还能提高索引比特和调制比特恢复的准确性。因此，本申请实施例能够解决现有DCSK通信传输效率低，而SCMA技术抗干扰能力差，均无法适应当前的通信需求的技术问题。
为了便于理解，请参阅图2，本申请提供了基于码块索引调制的DCSK通信装置的实施例，包括：
码字映射单元201，用于将目标比特信息的第一调制比特映射到目标比特信息中第一索引比特选取的激活码块上生成SCMA码字，得到激活码块集合；
混沌调制单元202，用于采用混沌发生器产生的第一参考信号将激活码块上的SCMA码字进行混沌调制，得到混沌调制信号，混沌调制信号包括第一参考信号和第一信息承载信号；
接收估计单元203，用于将混沌调制信号发送至接收机，基于信号多径瑞利衰落原则生成接收信号，并根据接收信号得到估计信号，估计信号包括第二参考信号和第二信息承载信号；
译码分析单元204，用于根据辅助解索引检测的Log-MPA算法对估计信号进行译码迭代分析，得到第二索引比特和第二调制比特；
信息生成单元205，用于基于第二索引比特和第二调制比特恢复用户比特信息。
进一步地，还包括：
参数计算单元206，用于根据总码块数量和激活码块数量分别计算目标比特信息的第一索引比特和第一调制比特的数量。
进一步地，接收估计单元203，具体用于：
将混沌调制信号发送至接收机；
基于信号多径瑞利衰落原则确定瑞利衰落信道路径的数量，并获取瑞利衰落信道路径的信道系数；
根据混沌调制信号、信道系数和加性复高斯白噪声生成接收信号，接收信号包括接收参考信号和接收信息承载信号；
依据信道系数和接收信号进行参考信号估计，得到第二参考信号；
根据第二参考信号对接收信息承载信号进行解调，得到第二信息承载信号，估计信号包括第二参考信号和第二信息承载信号。
进一步地，译码分析单元204，具体用于：
根据辅助解索引检测的Log-MPA算法将用户定义为变量节点，资源载波定义为功能节点；
依据用户新码本的列数对变量节点发送至功能节点的消息进行初始化假设，得到初始化消息；
基于初始化消息和第二信息承载信号计算功能节点发送至变量节点的消息，得到第一消息；
基于第一消息计算变量节点发送至功能节点的消息，得到第二消息；
采用第二消息替换初始化消息，并返回基于初始化消息和第二信息承载信号计算功能节点发送至变量节点的消息的步骤，直至迭代达到收敛次数；
根据第一消息和初始化消息计算后验概率，并生成多维概率张量；
依据多维概率张量和用户新码本的列数对估计信号进行索引恢复，得到第二索引比特；
依据多维概率张量对估计信号进行码字调制检测，得到第二调制比特。
本申请还提供了基于码块索引调制的DCSK通信设备，设备包括处理器以及存储器；
存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；
处理器用于根据程序代码中的指令执行上述方法实施例中的基于码块索引调制的DCSK通信方法。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质用于存储程序代码，程序代码用于执行上述方法实施例中的基于码块索引调制的DCSK通信方法。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件或软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以通过一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM）、随机存取存储器（英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.基于码块索引调制的DCSK通信方法，其特征在于，包括：
将目标比特信息的第一调制比特映射到所述目标比特信息中第一索引比特选取的激活码块上生成SCMA码字，得到激活码块集合；
采用混沌发生器产生的第一参考信号将所述激活码块上的所述SCMA码字进行混沌调制，得到混沌调制信号，所述混沌调制信号包括所述第一参考信号和第一信息承载信号；
将所述混沌调制信号发送至接收机，基于信号多径瑞利衰落原则生成接收信号，并根据所述接收信号得到估计信号，所述估计信号包括第二参考信号和第二信息承载信号；
根据辅助解索引检测的Log-MPA算法对所述估计信号进行译码迭代分析，得到第二索引比特和第二调制比特；
基于所述第二索引比特和所述第二调制比特恢复用户比特信息。
2.根据权利要求1所述的基于码块索引调制的DCSK通信方法，其特征在于，所述将目标比特信息的第一调制比特映射到所述目标比特信息中第一索引比特选取的激活码块上生成SCMA码字，得到激活码块集合，之前还包括：
根据总码块数量和激活码块数量分别计算目标比特信息的第一索引比特和第一调制比特的数量。
3.根据权利要求1所述的基于码块索引调制的DCSK通信方法，其特征在于，所述将所述混沌调制信号发送至接收机，基于信号多径瑞利衰落原则生成接收信号，并根据所述接收信号得到估计信号，所述估计信号包括第二参考信号和第二信息承载信号，包括：
将所述混沌调制信号发送至接收机；
基于信号多径瑞利衰落原则确定瑞利衰落信道路径的数量，并获取所述瑞利衰落信道路径的信道系数；
根据所述混沌调制信号、所述信道系数和加性复高斯白噪声生成接收信号，所述接收信号包括接收参考信号和接收信息承载信号；
依据所述信道系数和所述接收信号进行参考信号估计，得到第二参考信号；
根据所述第二参考信号对所述接收信息承载信号进行解调，得到第二信息承载信号，所述估计信号包括所述第二参考信号和所述第二信息承载信号。
4.根据权利要求1所述的基于码块索引调制的DCSK通信方法，其特征在于，所述根据辅助解索引检测的Log-MPA算法对所述估计信号进行译码迭代分析，得到第二索引比特和第二调制比特，包括：
根据辅助解索引检测的Log-MPA算法将用户定义为变量节点，资源载波定义为功能节点；
依据用户新码本的列数对所述变量节点发送至所述功能节点的消息进行初始化假设，得到初始化消息；
基于所述初始化消息和所述第二信息承载信号计算所述功能节点发送至所述变量节点的消息，得到第一消息；
基于所述第一消息计算所述变量节点发送至所述功能节点的消息，得到第二消息；
采用所述第二消息替换所述初始化消息，并返回所述基于所述初始化消息和所述第二信息承载信号计算所述功能节点发送至所述变量节点的消息的步骤，直至迭代达到收敛次数；
根据所述第一消息和所述初始化消息计算后验概率，并生成多维概率张量；
依据所述多维概率张量和所述用户新码本的列数对所述估计信号进行索引恢复，得到第二索引比特；
依据所述多维概率张量对所述估计信号进行码字调制检测，得到第二调制比特。
5.基于码块索引调制的DCSK通信装置，其特征在于，包括：
码字映射单元，用于将目标比特信息的第一调制比特映射到所述目标比特信息中第一索引比特选取的激活码块上生成SCMA码字，得到激活码块集合；
混沌调制单元，用于采用混沌发生器产生的第一参考信号将所述激活码块上的所述SCMA码字进行混沌调制，得到混沌调制信号，所述混沌调制信号包括所述第一参考信号和第一信息承载信号；
接收估计单元，用于将所述混沌调制信号发送至接收机，基于信号多径瑞利衰落原则生成接收信号，并根据所述接收信号得到估计信号，所述估计信号包括第二参考信号和第二信息承载信号；
译码分析单元，用于根据辅助解索引检测的Log-MPA算法对所述估计信号进行译码迭代分析，得到第二索引比特和第二调制比特；
信息生成单元，用于基于所述第二索引比特和所述第二调制比特恢复用户比特信息。
6.根据权利要求5所述的基于码块索引调制的DCSK通信装置，其特征在于，还包括：
参数计算单元，用于根据总码块数量和激活码块数量分别计算目标比特信息的第一索引比特和第一调制比特的数量。
7.根据权利要求5所述的基于码块索引调制的DCSK通信装置，其特征在于，所述接收估计单元，具体用于：
将所述混沌调制信号发送至接收机；
基于信号多径瑞利衰落原则确定瑞利衰落信道路径的数量，并获取所述瑞利衰落信道路径的信道系数；
根据所述混沌调制信号、所述信道系数和加性复高斯白噪声生成接收信号，所述接收信号包括接收参考信号和接收信息承载信号；
依据所述信道系数和所述接收信号进行参考信号估计，得到第二参考信号；
根据所述第二参考信号对所述接收信息承载信号进行解调，得到第二信息承载信号，所述估计信号包括所述第二参考信号和所述第二信息承载信号。
8.根据权利要求5所述的基于码块索引调制的DCSK通信装置，其特征在于，所述译码分析单元，具体用于：
根据辅助解索引检测的Log-MPA算法将用户定义为变量节点，资源载波定义为功能节点；
依据用户新码本的列数对所述变量节点发送至所述功能节点的消息进行初始化假设，得到初始化消息；
基于所述初始化消息和所述第二信息承载信号计算所述功能节点发送至所述变量节点的消息，得到第一消息；
基于所述第一消息计算所述变量节点发送至所述功能节点的消息，得到第二消息；
采用所述第二消息替换所述初始化消息，并返回所述基于所述初始化消息和所述第二信息承载信号计算所述功能节点发送至所述变量节点的消息的步骤，直至迭代达到收敛次数；
根据所述第一消息和所述初始化消息计算后验概率，并生成多维概率张量；
依据所述多维概率张量和所述用户新码本的列数对所述估计信号进行索引恢复，得到第二索引比特；
依据所述多维概率张量对所述估计信号进行码字调制检测，得到第二调制比特。
9.基于码块索引调制的DCSK通信设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器；
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-4任一项所述的基于码块索引调制的DCSK通信方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1-4任一项所述的基于码块索引调制的DCSK通信方法。
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Also Published As
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