CN117240673B - 一种多路载波索引差分混沌移位键控调制解调器及方法 - Google Patents
一种多路载波索引差分混沌移位键控调制解调器及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种多路载波索引差分混沌移位键控调制解调器及方法，涉及通信技术领域，包括在一个符号周期内将数据比特转换为多组并行的索引比特和多组并行的调制比特，并将索引比特和调制比特进行索引映射，生成多个子载波调制列向量以调制多路正交的沃尔什混沌序列进行发送；接收端接收发射端发送的信号，并通过解调器对信号进行解调。本发明在一个符号周期内，通过沃尔什码的正交特性，多路地将索引比特信息和调制比特信息携带在载波上发送，这使得载波资源可以得到更多的利用，有效的提高了频谱利用率，在接收端进行了多段平均，同时也对噪声进行了平均，恢复数据时减小了噪声的影响，改善了系统的比特误码性。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是一种多路载波索引差分混沌移位键控调制解调器及方法。
背景技术
目前，大多数电子电路和系统都是非线性的，传统的数字通信技术为了便于处理，通常将它们简化为连续的线性系统模型。在这种简化下，一些工程问题得以解决，但由于忽略了非线性的因素，具有很大的局限性。混沌信号是由混沌系统产生的有界的、非周期的类随机信号，其属于非线性动力学，因此被应用于数字通信领域，并具有广阔的应用前景。与传统的通信类似，混沌数字通信系统也可分为相干通信系统和非相干通信系统两类，其中，非相干通信系统中最经典的方案之一是差分混沌键控系统(Differential Chaos ShiftKeying, DCSK)。但由于其有一半的符号周期用于传输参考信号，能量效率和数据传输速率较低。
随着索引调制(Index Modulation, IM)技术的出现，有学者将其应用于传统的DCSK系统，设计了载波索引差分混沌键控系统(Carrier Index Differential ChaosShift Keying, CI-DCSK)系统，其将传输数据分成两部分，一部分为极性传输比特，调制在混沌信号上，另一部分为索引比特，用于选择活跃子载波，被选择的活跃子载波用于传输调制了极性传输比特的混沌信号，同时在确定的子载波上发送初始混沌信号用于解调极性信息比特。其提高了DCSK系统能量效率和数据传输速率，但其在多条载波上仅发送了两路信号，这使得该系统的频谱利用率低。
发明内容
鉴于上现有的载波索引差分混沌移位键控调制解调方法和调制解调器中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明所要解决的问题在于如何提供一种多路载波索引差分混沌移位键控调制解调器及方法，以解决现有CI-DCSK调制解调方法频谱利用率低，比特误码率性能不佳的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供了一种多路载波索引差分混沌移位键控调制方法，其包括，生成长度为β的离散混沌信号序列；生成K路N阶的沃尔什序列，并结合离散混沌信号序列生成K路沃尔什-混沌序列；将信号传输所需的频带分为M个子载波频段，生成数据载波；将K*p个数据作为索引比特，转换为K组并行的索引比特；将K-1个数据作为调制比特，并转换为双极性比特；将K组并行的索引比特中的第1组索引比特进行索引映射，生成1个信息子载波调制系数列向量；将第2组索引比特到第K组索引比特分别和双极性比特中的1位按序进行索引映射，生成K-1个信息子载波调制系数列向量；将K路沃尔什-混沌序列与K个信息子载波调制系数列向量结合得到K路，每路M个沃尔什调制子载波调制信号；将K路，每路M个调制子载波调制信号按路相加，得到M个调制序列；对调制序列进行脉冲成形，并与数据载波相结合，生成M个调制信号；将调制信号相加后，通过天线发送。
作为本发明所述多路载波索引差分混沌移位键控调制方法的一种优选方案，其中：K路沃尔什-混沌序列是由K路N阶的沃尔什序列与离散混沌信号序列通过克罗内克乘法器生成的K路正交的；数据载波的中心频率为/>；K组并行的索引比特是由将K*p个数据作为索引比特，通过串并转换器变换得到的，其中/>；双极性比特是由将K-1个数据作为调制比特通过极性转换得到；1个信息子载波调制系数列向量的表达式为/>；K-1个信息子载波调制系数列向量的表达式为/>。
作为本发明所述多路载波索引差分混沌移位键控调制方法的一种优选方案，其中：K路，每路M个沃尔什调制子载波调制信号是由K路沃尔什-混沌序列与K个信息子载波调制系数列向量中的每个元素相乘得到，第k路为；M个调制序列的表达式为；脉冲成形后的调制序列与数据载波对应相乘后生成M个调制信号。
第二方面，本发明实施例提供了一种多路载波索引差分混沌移位键控调制器，包括第一数字器件，其包括混沌序列发生器、K个克罗内克乘法器、串并转换器、极性转换器、K个索引选择器、K*M个调制乘法器，以及M个调制加法器；第一模拟器件，其包括M个脉冲成形滤波器、M个第一载波乘法器和载波加法器；其中，M个脉冲成形滤波器用于将调制序列进行脉冲成形为调制信号；M个第一载波乘法器用于将脉冲成形后的信号分别与M个载波信号对应相乘，生成M个经过载波调制的信号；载波加法器用于将M个经过载波调制的信号相加后通过天线发送。
作为本发明所述多路载波索引差分混沌移位键控调制器的一种优选方案，其中：混沌序列发生器用于生成离散混沌信号序列；K个克罗内克乘法器用于生成K路正交的沃尔什-混沌序列；串并转换器用于将当前符号周期内串行索引数据比特转变为并行索引比特；极性转换器用于将调制比特改变为极性调制比特；K个索引选择器中的第1个索引选择器用于对第一组索引比特进行索引映射，生成第一个信息子载波调制系数列向量，第2个至第K个索引选择器用于对剩余组索引比特和双极性调制比特进行索引映射，生成第2个至第K个信息子载波调制系数列向量；K*M个调制乘法器用于将K路沃尔什混沌序列与相应的信息子载波调制系数列向量中的每个元素分别相乘，生成K路，每路M个沃尔什调制子载波调制系数；M个调制加法器用于将生成的K路，每路M个沃尔什调制子载波调制系数按路相加，得到M个调制序列。
第三方面，本发明实施例提供了一种多路载波索引差分混沌移位键控解调方法，其包括如下步骤：接收来自发送端的调制信号，并生成M个乘积信号；将M个乘积信号分别进行匹配滤波，随后进行时域采样，得到M个离散序列并存储在矩阵中；根据矩阵和K个沃尔什解码序列/>，得到K个沃尔什解调矩阵，并根据K个沃尔什解调矩阵，得到判决矩阵/>；将第1个判决矩阵Z12输入绝对值最大值检测器，计算出矩阵中每个值的绝对值并找出最大值，找到最大值的行列坐标，恢复为二进制数据，行坐标对应的数据即为解调出的第1组索引比特，列坐标为解调出的第2组索引比特；对判决矩阵Z12中的最大值对应的相关值进行门限判决，恢复出第一个调制比特；将第2个至第K个判决矩阵/>输入绝对值最大值检测器，计算出矩阵中每个值的绝对值并找出最大值，找到最大值的行列坐标，恢复为二进制数据，列坐标为解调出的第3组索引比特至第K组索引比特；对第2个至第K个判决矩阵/>中的最大值对应的相关值进行门限判决，恢复出第2个至第K-1个调制比特；将解调出的K组索引比特通过并串转换合并为解调的串行索引比特流；将恢复出的调制比特通过并串转换合并为解调的串行调制比特流。
作为本发明所述多路CI-CDSK调制解调方法的一种优选方案，其中：乘积信号是由调制信号与M个相应频率的同步载波相乘后生成；K个沃尔什解调矩阵是由矩阵和K个沃尔什解码序列/>分别进行哈达玛乘法后而得。
作为本发明所述多路CI-CDSK调制解调方法的一种优选方案，其中：判决矩阵的具体生成步骤如下：分别将K个沃尔什解调矩阵/>中的每个矩阵分成N段，并对每段元素进行标记，将所有标记相同的元素相加并取平均，得到K个新的矩阵；将矩阵C1分别与矩阵C2…CK的转置进行相关，得到的K-1个矩阵作为判决矩阵。
第四方面，本发明实施例提供了一种多路载波索引差分混沌移位键控解调器，包括第二数字器件，其包括K个哈达玛乘法器、K个平均器、DSP芯片，以及并串转换器；第二模拟器件，包括M个第二载波乘法器、M个匹配滤波器和M个采样开关；其中，M个第二载波乘法器用于将接收到的调制信号与M个相应频率的同步载波相乘，生成M个乘积信号；M个匹配滤波器用于对M个乘积信号进行匹配滤波；M个采样开关用于对M个匹配滤波过的乘积信号进行时域采样，恢复出的M个离散序列存储在矩阵中。
作为本发明所述一种多路载波索引差分混沌移位键控解调器的一种优选方案，其中：K个哈达玛乘法器用于对矩阵A和K个沃尔什解调序列分别进行哈达玛乘法，所得结果存储在矩阵/>中；K个平均器用于对矩阵/>进行分段平均，并将分段平均后的结果存储在矩阵/>中；DSP芯片用于对矩阵C1分别与矩阵C2…CK的转置进行相关，并将相关后的矩阵计算最大值，根据最大值的位置恢复索引比特，并根据恢复后的索引比特对应的相关值恢复调制比特；并串转换器包括第一并串转换器和第二并串转换器；第一并串转换器用于将解调的并行索引比特恢复为串行索引比特流，第二并串转换器用于将解调的并行调制比特恢复为串行调制比特流。
本发明有益效果为本发明在一个符号周期内，通过沃尔什码的正交特性，多路地将索引比特信息和调制比特信息携带在载波上发送，这使得载波资源可以得到更多的利用，有效的提高了频谱利用率，在接收端进行了多段平均，同时也对噪声进行了平均，恢复数据时减小了噪声的影响，改善了系统的比特误码性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明的整体流程图。
图2为本发明的多路载波索引差分混沌移位键控调制器的结构示意图。
图3为本发明的多路载波索引差分混沌移位键控调制器的沃尔什-混沌序列生成器的结构示意图。
图4为本发明的多路载波索引差分混沌移位键控解调器的结构示意图。
图5为本发明的多路载波索引差分混沌移位键控解调器的判决和决策器的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明的保护的范围。
实施例1
参照图1和图2，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种多路载波索引差分混沌移位键控调制解调方法，包括调制方法和解调方法。其中，多路载波索引差分混沌移位键控调制方法的步骤如下所示：
S1：生成长度为β的离散混沌信号序列。
S2：生成K路N阶的沃尔什序列，每路分别与S1中的离散混沌信号序列进行克罗内克乘法，生成K路正交的沃尔什-混沌序列。
S3：将信号传输所需的频带分为M个子载波频段，生成中心频率为的数据载波。
S4：将K*p个数据作为索引比特，通过串并变换转变为K组并行的索引比特，其中。
S5：将K-1个数据作为调制比特，通过极性转换变为双极性比特。
S6：将S4中生成的K组并行的索引比特中的第1组索引比特进行索引映射，生成1个信息子载波调制系数列向量。
S7：将S4中生成的K组并行的索引比特中的第2组索引比特到第K组索引比特分别和步骤S5中生成的双极性比特中的1位按序进行索引映射，生成K-1个信息子载波调制系数列向量。
S8：将S2中生成的K路沃尔什-混沌序列与K个信息子载波调制系数列向量（S6中生成的1个信息子载波调制系数列向量，与S7中生成的K-1个信息子载波调制系数列向量/>的和）中的每个元素对应相乘，如第k路为/>，共得到K路，每路M个沃尔什调制子载波调制信号。
S9：将S8中生成的K路，每路M个调制子载波调制信号按路相加，得到M个调制序列。
S10：将S9中生成的所调制序列经过脉冲成形后，与步骤S3中生成的数据载波对应相乘，生成M个调制信号。
S11：将S10生成的调制信号相加后，通过天线发送。
进一步的，在对多路载波索引差分混沌移位键控采用实施例所述的调制方法后，可进行解调方法，其步骤如下：
R1：接收来自发送端的信号，将其与M个相应频率的同步载波相乘，生成M个乘积信号。
R2：将R1中生成的M个乘积信号分别进行匹配滤波，随后进行时域采样，将得到的M个离散序列存储在矩阵中。
R3：将R2中生成的矩阵与K个沃尔什解码序列/>分别进行哈达玛乘法，得到K个沃尔什解调矩阵/>。
R4：将R3中生成的K个沃尔什解调矩阵，对每个矩阵分成N段，并对每段元素进行标记，将所有标记相同的元素相加并取平均，得到K个新的矩阵/>。
R5：将R4中得到的矩阵C1分别与矩阵C2…CK的转置进行相关，得到的K-1个矩阵作为判决矩阵。
R6：将R5中得到的第1个判决矩阵Z12输入绝对值最大值检测器，计算出矩阵中每个值的绝对值并找出最大值，找到最大值的行列坐标，恢复为二进制数据，行坐标对应的数据即为解调出的第1组索引比特，列坐标为解调出的第2组索引比特。
R7：将R6中的最大值对应的相关值进行门限判决，恢复出第一个调制比特。
R8：将R5中得到的第2个至第K个判决矩阵输入绝对值最大值检测器，计算出矩阵中每个值的绝对值并找出最大值，找到最大值的行列坐标，恢复为二进制数据，列坐标为解调出的第3组索引比特至第K组索引比特。
R9：将R8中的最大值对应的相关值进行门限判决，恢复出第2个至第K-1个调制比特。
R10：将R6，R8中生成的索引比特通过并串转换合并为解调的串行索引比特流。
R11：将R7，R9中生成的索引比特通过并串转换合并为解调的串行调制比特流。
如图5所示，本发明所述的多路载波索引差分混沌移位键控调制解调方法的总体内容如下：
步骤1：在当前符号周期内首先进行数据采集，得到K*p+K-1个数据比特，并在信道中测量比特信噪比值Eb/N0。
步骤2：混沌信号发生器根据logistic映射生成长度为β的离散混沌信号序列。
步骤3：生成K路N阶的沃尔什序列，每路分别与步骤1中的离散混沌信号序列进行克罗内克乘法，生成K路正交的沃尔什-混沌序列。
步骤4：将信号传输需要用的频带分为M=2p个子载波频段，生成中心频率为数据载波。
步骤5：步骤1中得到的数据比特的前K*p个数据作为索引比特，通过串并变换转变为K组并行的索引比特。
步骤6：将步骤1中得到的数据比特中剩余的K-1个数据作为调制比特，通过极性转换变为双极性比特。
步骤7：将步骤5中生成的K组并行的索引比特中的第1组索引比特进行索引映射，生成1个信息子载波调制系数列向量。
步骤8：将步骤5中生成的K组并行的索引比特中的第2组索引比特到第K组索引比特分别和步骤6中生成的双极性比特中的1位按序进行索引映射，生成K-1个信息子载波调制系数列向量。
步骤9：将步骤3中生成的K路沃尔什-混沌序列与步骤7，步骤8中生成的共K个信息子载波调制系数列向量中的每个元素对应相乘，如第k路为，共得到K路，每路M个沃尔什调制子载波调制信号。
步骤10：将步骤9中生成的K路，每路M个调制子载波调制信号按路相加，得到M个调制序列。
步骤11：将步骤10中生成的调制序列经过升余弦滚降滤波器进行脉冲成形后，与步骤4中生成的数据载波对应相乘，生成M个调制信号。
步骤12：将步骤11生成的调制信号相加后，通过天线发送。
步骤13：接收步骤12发送的信号，将其与M个相应频率的同步载波相乘，生成M个乘积信号。
步骤14：将步骤13中生成的M个乘积信号分别进行匹配滤波，随后进行时域采样，将得到的M个离散序列存储在矩阵中。
步骤15：将步骤14中生成的矩阵与K个沃尔什解码序列/>分别进行哈达玛乘法，得到K个沃尔什解调矩阵/>。
步骤16：将步骤15中生成的K个沃尔什解调矩阵，对每个矩阵分成N段，并对每段元素进行标记，将所有标记相同的元素相加并取平均，得到K个新的矩阵。
步骤17：将步骤16中得到的矩阵C1分别与矩阵C2…CK的转置进行相关，得到的K-1个矩阵作为判决矩阵。
步骤18：将步骤17中得到的第1个判决矩阵Z12输入绝对值最大值检测器，计算出矩阵中每个值的绝对值并找出最大值，找到最大值的行列坐标，恢复为二进制数据，行坐标对应的数据即为解调出的第1组索引比特，列坐标为解调出的第2组索引比特。
步骤19：将步骤18中的最大值对应的相关值进行门限判决，恢复出第一个调制比特；其恢复规则为，当相关值>门限值时，则解调的极性调制比特为“+1”，反之，解调的极性调制比特为“-1”。门限值在本实施中为0。
步骤20：将步骤19中得到的第2个至第K个判决矩阵输入绝对值最大值检测器，计算出矩阵中每个值的绝对值并找出最大值，找到最大值的行列坐标，恢复为二进制数据，列坐标为解调出的第3组索引比特至第K组索引比特。
步骤21：将步骤20中的最大值对应的相关值进行门限判决，恢复出第2个至第K-1个调制比特，解调规则同步骤19。
步骤22：将步骤18，20中生成的索引比特通过并串转换合并为解调的串行索引比特流。
步骤23：将步骤19，21中生成的索引比特通过并串转换合并为解调的串行调制比特流。
综上，本发明在一个符号周期内，通过沃尔什码的正交特性，多路地将索引比特信息和调制比特信息携带在载波上发送，这使得载波资源可以得到更多的利用，有效的提高了频谱利用率，在接收端进行了多段平均，同时也对噪声进行了平均，恢复数据时减小了噪声的影响，改善了系统的比特误码性能。
实施例2
参照图1~图5，为本发明第二个实施例，在第一实施例的基础之上，进一步提供了一种多路载波索引差分混沌移位键控调制解调器，用于对一个符号周期内的数据比特和混沌序列进行调制解调。该调制解调器分为调制器和解调器，调制器将所获数据比特和混沌序列进行调制后发送至解调器。
多路载波索引差分混沌移位键控调制器包括两部分：第一数字器件和第一模拟器件。
其中，第一数字器件由混沌序列发生器、K个克罗内克乘法器、串并转换器、极性转换器、K个索引选择器、K*M个调制乘法器，以及M个调制加法器组成。
具体的，混沌序列发生器用于生成离散混沌信号序列。K个克罗内克乘法器用于生成K路正交的沃尔什-混沌序列。串并转换器用于将当前符号周期内串行索引数据比特转变为并行索引比特。极性转换器用于将调制比特改变为极性调制比特。K个索引选择器中的第1个索引选择器用于对第一组索引比特进行索引映射，生成第一个信息子载波调制系数列向量，第2个至第K个索引选择器用于对剩余组索引比特和双极性调制比特进行索引映射，生成第2个至第K个信息子载波调制系数列向量。K*M个调制乘法器用于将K路沃尔什混沌序列与相应的信息子载波调制系数列向量中的每个元素分别相乘，生成K路，每路M个沃尔什调制子载波调制系数；M个调制加法器用于将生成的K路，每路M个沃尔什调制子载波调制系数按路相加，得到M个调制序列。
进一步的，第一模拟器件由M个脉冲成形滤波器、M个第一载波乘法器和载波加法器组成。其中，M个脉冲成形滤波器用于将调制序列进行脉冲成形为调制信号。M个第一载波乘法器用于将脉冲成形后的信号分别与M个载波信号对应相乘，生成M个经过载波调制的信号。载波加法器用于将M个经过载波调制的信号相加后通过天线发送。
本实施还提供了一种多路载波索引差分混沌移位键控解调器，同调制器一样，解调器也由两部分组成：第二数字器件和第二模拟器件。
具体的，第二数字器件由K个哈达玛乘法器、K个平均器、DSP芯片，以及并串转换器组成。其中，K个哈达玛乘法器用于对矩阵A和K个沃尔什解调序列分别进行哈达玛乘法，所得结果存储在矩阵/>中。K个平均器用于对矩阵/>进行分段平均，并将分段平均后的结果存储在矩阵/>中。DSP芯片用于对矩阵C1分别与矩阵C2…CK的转置进行相关，并将相关后的矩阵计算最大值，根据最大值的位置恢复索引比特，并根据恢复后的索引比特对应的相关值恢复调制比特。并串转换器包括第一并串转换器和第二并串转换器。第一并串转换器用于将解调的并行索引比特恢复为串行索引比特流，第二并串转换器用于将解调的并行调制比特恢复为串行调制比特流。
进一步的，第二模拟器件由M个第二载波乘法器、M个匹配滤波器和M个采样开关组成。其中，M个第二载波乘法器用于将接收到的调制信号与M个相应频率的同步载波相乘，生成M个乘积信号；M个匹配滤波器用于对M个乘积信号进行匹配滤波；M个采样开关用于对M个匹配滤波过的乘积信号进行时域采样，恢复出的M个离散序列存储在矩阵中。
实施例3
参照图1~图5，为本发明第三个实施例，在前两个实施例的基础之上，为了验证本发明所提供的方法可以降低比特误码率，本发明列举一个验证例进行说明。本验证例的方法包括如下步骤：
步骤1：在当前符号周期内首先进行数据采集，得到K*p+K-1=15个数据比特，其中K=4，p=3，并在信道中测量比特信噪比值Eb/N0=10dB。
步骤2：混沌信号发生器根据logistic映射生成长度为β=120的离散混沌信号序列。
步骤3：生成4路的N=4阶的沃尔什序列，每路分别与步骤1中的离散混沌信号序列进行克罗内克乘法，生成4路正交的沃尔什-混沌序列。
步骤4：将信号传输需要用的频带分为M=2p=8个子载波频段，生成中心频率为数据载波。
步骤5：步骤1中得到的数据比特的前K*p=12个数据作为索引比特，通过串并变换转变为4组并行的索引比特。
步骤6：将步骤1中得到的数据比特中剩余的3个数据作为调制比特，通过极性转换变为双极性比特。
步骤7：将步骤5中生成的4组并行的索引比特中的第1组索引比特进行索引映射，生成1个信息子载波调制系数列向量。
步骤8：将步骤5中生成的4组并行的索引比特中的第2组索引比特到第4组索引比特分别和步骤6中生成的双极性比特中的1位按序进行索引映射，生成3个信息子载波调制系数列向量。
步骤9：将步骤3中生成的4路沃尔什-混沌序列与步骤7，步骤8中生成的共4个信息子载波调制系数列向量中的每个元素对应相乘，如第k路为，共得到4路，每路8个沃尔什调制子载波调制信号。
步骤10：将步骤9中生成的4路，每路8个调制子载波调制信号按路相加，得到8个调制序列。
步骤11：将步骤10中生成的调制序列经过升余弦滚降滤波器进行脉冲成形后，与步骤4中生成的数据载波对应相乘，生成8个调制信号。
步骤12：将步骤11生成的调制信号相加后，通过天线发送。
步骤13：接收步骤12发送的信号，将其与8个相应频率的同步载波相乘，生成8个乘积信号。
步骤14：将步骤13中生成的8个乘积信号分别进行匹配滤波，随后进行时域采样，将得到的8个离散序列存储在矩阵中。
步骤15：将步骤14中生成的矩阵与4个沃尔什解码序列/>分别进行哈达玛乘法，得到4个沃尔什解调矩阵/>。
步骤16：将步骤15中生成的4个沃尔什解调矩阵，对每个矩阵分成4段，并对每段元素进行标记，将所有标记相同的元素相加并取平均，得到4个新的矩阵/>。
步骤17：将步骤16中得到的矩阵C1分别与矩阵C2…C4的转置进行相关，得到的3个矩阵作为判决矩阵。
步骤18：将步骤17中得到的第1个判决矩阵Z12输入绝对值最大值检测器，计算出矩阵中每个值的绝对值并找出最大值，找到最大值的行列坐标，恢复为二进制数据，行坐标对应的数据即为解调出的第1组索引比特，列坐标为解调出的第2组索引比特。
步骤19：将步骤18中的最大值对应的相关值进行门限判决，恢复出第一个调制比特；其恢复规则为，当相关值>门限值时，则解调的极性调制比特为“+1”，反之，解调的极性调制比特为“-1”。门限值在本实施例中为0。
步骤20：将步骤19中得到的第2个至第3个判决矩阵输入绝对值最大值检测器，计算出矩阵中每个值的绝对值并找出最大值，找到最大值的行列坐标，恢复为二进制数据，列坐标为解调出的第3组索引比特至第4组索引比特。
步骤21：将步骤20中的最大值对应的相关值进行门限判决，恢复出第2个至第3个调制比特，解调规则同步骤19。
步骤22：将步骤18，20中生成的索引比特通过并串转换合并为解调的串行索引比特流。
步骤23：将步骤19，21中生成的索引比特通过并串转换合并为解调的串行调制比特流。
综上，本发明采用计算机仿真对本发明所提供的多路载波索引差分混沌移位键控调制解调方法进行传输试验。试验中，传输的数据比特数目为15，离散混沌信号序列由二阶chebyshev多项式映射产生，混沌信号采样频率为1MHz，符号持续时间，每个符号时间内等效的信号采样点数为32，平方升余弦滚降滤波器滚降系数，所有子载波的中心频率间隔满足/>。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种多路载波索引差分混沌移位键控调制方法，其特征在于：包括，
生成长度为β的离散混沌信号序列；
生成K路N阶的沃尔什序列，并结合所述离散混沌信号序列生成K路沃尔什-混沌序列；
将信号传输所需的频带分为M个子载波频段，生成数据载波；
将K*p个数据作为索引比特，转换为K组并行的索引比特；将K-1个数据作为调制比特，并转换为双极性比特；
将K组所述并行的索引比特中的第1组索引比特进行索引映射，生成1个信息子载波调制系数列向量；将第2组索引比特到第K组索引比特分别和所述双极性比特中的1位按序进行索引映射，生成K-1个信息子载波调制系数列向量；
将K路所述沃尔什-混沌序列与K个信息子载波调制系数列向量结合得到K路，每路M个沃尔什调制子载波调制信号；
将K路，每路M个调制子载波调制信号按路相加，得到M个调制序列；
对所述调制序列进行脉冲成形，并与所述数据载波相结合，生成M个调制信号；
将所述调制信号相加后，通过天线发送。
2.如权利要求1所述的多路载波索引差分混沌移位键控调制方法，其特征在于：K路所述沃尔什-混沌序列是由K路N阶的沃尔什序列与所述离散混沌信号序列通过克罗内克乘法器生成的K路正交的；
所述数据载波的中心频率为；
K组并行的所述索引比特是由将K*p个数据作为索引比特，通过串并转换器变换得到的，其中；所述双极性比特是由将K-1个数据作为调制比特通过极性转换得到；
1个所述信息子载波调制系数列向量的表达式为；K-1个所述信息子载波调制系数列向量的表达式为/>。
3.如权利要求2所述的多路载波索引差分混沌移位键控调制方法，其特征在于：K路，每路M个沃尔什调制子载波调制信号是由K路所述沃尔什-混沌序列与K个信息子载波调制系数列向量中的每个元素相乘得到，第k路为；
M个所述调制序列的表达式为；
脉冲成形后的所述调制序列与所述数据载波对应相乘后生成M个调制信号。
4.一种采用如权利要求1~3任一所述的多路载波索引差分混沌移位键控调制方法的调制器，其特征在于：包括，
第一数字器件，其包括混沌序列发生器、K个克罗内克乘法器、串并转换器、极性转换器、K个索引选择器、K*M个调制乘法器，以及M个调制加法器；
第一模拟器件，其包括M个脉冲成形滤波器、M个第一载波乘法器和载波加法器；其中，M个所述脉冲成形滤波器用于将调制序列进行脉冲成形为调制信号；M个所述第一载波乘法器用于将脉冲成形后的信号分别与M个载波信号对应相乘，生成M个经过载波调制的信号；所述载波加法器用于将M个经过载波调制的信号相加后通过天线发送。
5.如权利要求4所述的调制器，其特征在于：所述混沌序列发生器用于生成离散混沌信号序列；K个所述克罗内克乘法器用于生成K路正交的沃尔什-混沌序列；所述串并转换器用于将当前符号周期内串行索引数据比特转变为并行索引比特；所述极性转换器用于将调制比特改变为极性调制比特；
K个所述索引选择器中的第1个索引选择器用于对第一组索引比特进行索引映射，生成第一个信息子载波调制系数列向量，第2个至第K个索引选择器用于对剩余组索引比特和双极性调制比特进行索引映射，生成第2个至第K个信息子载波调制系数列向量；
K*M个所述调制乘法器用于将K路沃尔什混沌序列与相应的信息子载波调制系数列向量中的每个元素分别相乘，生成K路，每路M个沃尔什调制子载波调制系数；
M个所述调制加法器用于将生成的K路，每路M个沃尔什调制子载波调制系数按路相加，得到M个调制序列。
6.一种多路载波索引差分混沌移位键控解调方法，其特征在于：包括如下步骤，
接收来自发送端的调制信号，并生成M个乘积信号；
将M个所述乘积信号分别进行匹配滤波，随后进行时域采样，得到M个离散序列并存储在矩阵中；
根据所述矩阵和K个沃尔什解码序列/>，得到K个沃尔什解调矩阵，并根据K个所述沃尔什解调矩阵，得到判决矩阵/>；
将第1个判决矩阵Z12输入绝对值最大值检测器，计算出矩阵中每个值的绝对值并找出最大值，找到最大值的行列坐标，恢复为二进制数据，行坐标对应的数据即为解调出的第1组索引比特，列坐标为解调出的第2组索引比特；
对所述判决矩阵Z12中的最大值对应的相关值进行门限判决，恢复出第一个调制比特；
将第2个至第K个判决矩阵输入绝对值最大值检测器，计算出矩阵中每个值的绝对值并找出最大值，找到最大值的行列坐标，恢复为二进制数据，列坐标为解调出的第3组索引比特至第K组索引比特；
对第2个至第K个所述判决矩阵中的最大值对应的相关值进行门限判决，恢复出第2个至第K-1个调制比特；
将解调出的K组索引比特通过并串转换合并为解调的串行索引比特流；
将恢复出的调制比特通过并串转换合并为解调的串行调制比特流。
7.如权利要求6所述的多路载波索引差分混沌移位键控解调方法，其特征在于：所述乘积信号是由所述调制信号与M个相应频率的同步载波相乘后生成；所述K个沃尔什解调矩阵是由所述矩阵/>和K个沃尔什解码序列/>分别进行哈达玛乘法后而得。
8.如权利要求7所述的多路载波索引差分混沌移位键控解调方法，其特征在于：所述判决矩阵的具体生成步骤如下：
分别将所述K个沃尔什解调矩阵中的每个矩阵分成N段，并对每段元素进行标记，将所有标记相同的元素相加并取平均，得到K个新的矩阵/>；
将矩阵分别与矩阵/>的转置进行相关，得到的K-1个矩阵作为判决矩阵。
9.一种采用如权利要求6~8任一所述的多路载波索引差分混沌移位键控解调方法的解调器，其特征在于：包括，
第二数字器件，其包括K个哈达玛乘法器、K个平均器、DSP芯片，以及并串转换器；
第二模拟器件，包括M个第二载波乘法器、M个匹配滤波器和M个采样开关；其中，M个所述第二载波乘法器用于将接收到的调制信号与M个相应频率的同步载波相乘，生成M个乘积信号；M个所述匹配滤波器用于对M个乘积信号进行匹配滤波；M个所述采样开关用于对M个匹配滤波过的乘积信号进行时域采样，恢复出的M个离散序列存储在矩阵中。
10.如权利要求9所述的解调器，其特征在于：K个所述哈达玛乘法器用于对矩阵A和K个沃尔什解调序列分别进行哈达玛乘法，所得结果存储在矩阵/>中；
K个所述平均器用于对矩阵进行分段平均，并将分段平均后的结果存储在矩阵/>中；
所述DSP芯片用于对矩阵C1分别与矩阵C2…CK的转置进行相关，并将相关后的矩阵计算最大值，根据最大值的位置恢复索引比特，并根据恢复后的索引比特对应的相关值恢复调制比特；
所述并串转换器包括第一并串转换器和第二并串转换器；所述第一并串转换器用于将解调的并行索引比特恢复为串行索引比特流，所述第二并串转换器用于将解调的并行调制比特恢复为串行调制比特流。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109587090A (zh) * | 2019-01-09 | 2019-04-05 | 南京邮电大学 | 三路载波索引差分混沌移位键控调制解调器及方法 |
| CN111628955A (zh) * | 2020-06-04 | 2020-09-04 | 南京邮电大学 | 双模多载波差分混沌移位键控调制方法及发射机 |
| CN111988253A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-11-24 | 厦门大学 | 一种多载波多元差分混沌移位键控噪声抑制系统及方法 |
| CN112003805A (zh) * | 2020-09-03 | 2020-11-27 | 厦门大学 | 联合时频索引调制多模差分混沌移位键控调制解调方法 |
| CN113595951A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-11-02 | 广东工业大学 | 一种基于混合索引的差分混沌相移键控通信方法及系统 |
| CN115550127A (zh) * | 2022-10-12 | 2022-12-30 | 湖南工学院 | 基于码移的载波索引多进制混沌调制解调方法与调制解调器 |
| CN116405360A (zh) * | 2023-05-11 | 2023-07-07 | 湖南工学院 | 基于置乱矩阵的高数据率载波索引差分混沌键控调制解调方法与系统 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050100076A1 (en) * | 2003-08-04 | 2005-05-12 | Gazdzinski Robert F. | Adaptive holographic wideband communications apparatus and methods |
| US20050100102A1 (en) * | 2003-08-04 | 2005-05-12 | Gazdzinski Robert F. | Error-corrected wideband holographic communications apparatus and methods |
-
2023
- 2023-11-16 CN CN202311525483.2A patent/CN117240673B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109587090A (zh) * | 2019-01-09 | 2019-04-05 | 南京邮电大学 | 三路载波索引差分混沌移位键控调制解调器及方法 |
| CN111628955A (zh) * | 2020-06-04 | 2020-09-04 | 南京邮电大学 | 双模多载波差分混沌移位键控调制方法及发射机 |
| CN111988253A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-11-24 | 厦门大学 | 一种多载波多元差分混沌移位键控噪声抑制系统及方法 |
| CN112003805A (zh) * | 2020-09-03 | 2020-11-27 | 厦门大学 | 联合时频索引调制多模差分混沌移位键控调制解调方法 |
| CN113595951A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-11-02 | 广东工业大学 | 一种基于混合索引的差分混沌相移键控通信方法及系统 |
| CN115550127A (zh) * | 2022-10-12 | 2022-12-30 | 湖南工学院 | 基于码移的载波索引多进制混沌调制解调方法与调制解调器 |
| CN116405360A (zh) * | 2023-05-11 | 2023-07-07 | 湖南工学院 | 基于置乱矩阵的高数据率载波索引差分混沌键控调制解调方法与系统 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| Multi-Carrier Chaos Shift Keying：System Design and Performance Analysis;Hua Yang;IEEE Transactions on Circuits and Systems I：Regular Papers;2182-2194 * |
| Multi-Carrier M-ary DCSK System With Code Index Modulation：An Efficient Solution for Chaotic Communications;Guofa Cai;IEEE Journal of selected Topics in Signal Processing;1375-1386 * |
| 多用户载波索引差分混沌移位键控通信系统及性能分析;夏磊;计算机工程;第第47卷卷(第第5期期);181-188 * |
| 短参考载波索引差分混沌移位键控通信方案;徐思远;南京邮电大学学报;第第41卷卷(第第4期期);35-42 * |
| 跳时短参考载波索引差分混沌移位键控通信方案;杨华;通信学报;第第43卷卷(第第3期期);113-123 * |
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