神经形态仿生调制电路和通信系统技术方案

本发明专利技术属于通信技术领域，提供一种神经形态仿生调制电路和通信系统，所述系统包括：数据发送模块和数据接收模块；数据发送模块的编码单元将目标信息转换为进制数据，神经形态仿生调制电路根据第一信号源的第一模拟脉冲信号和进制数据生成仿生混沌调制脉冲，发送单元将仿生混沌调制脉冲发送出去；数据接收模块的接收单元将仿生混沌调制脉冲转换为目标调制信号，计数单元根据目标调制信号对第二信号源的第二模拟脉冲信号计数得到目标计数序列，控制单元根据目标计数序列确定目标信息。本发明专利技术的调制电路可以对目标信息进行混沌加密，提高数据传输的安全性，通信系统抗干扰能力强，实现异步通信，提高了数据传输的安全性和稳定性。

Bionic Modulation Circuit and Communication System of Neural Morphology

【技术实现步骤摘要】
神经形态仿生调制电路和通信系统
本专利技术属于通信
，更具体地说，是涉及一种神经形态仿生调制电路和通信系统。
技术介绍
脉冲超宽带(Impulse-likeRadioUltraWideBand，IR-UWB)是超宽带技术的一种，采用直接发送短脉冲信号的方式进行通信，具有频谱共享、信道容量大、抗多径能力强、穿透力强等特点，所以脉冲超宽带的应用越来越广泛，主要应用于短距离小型网络中。现有的通信系统，一般需要在同步的前提下完成解调工作，同步时间越短越好，但脉冲超宽带发射的脉冲宽度在0.1-1ns之间，脉冲极短且占空比低，使得接收机在找脉冲位置时需要很长的同步时间；此外，脉冲超宽带主要应用于短距离小型网络，传输信号容易被捕获，降低了数据传输的安全性。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提供一种神经形态仿生调制电路和通信系统，旨在现有技术中通信系统的同步时间长、数据传输安全性低的问题。本专利技术实施例的第一方面提供了一种神经形态仿生调制电路，包括：脉冲输入端、译码模块、充放电模块、钠通道模块和钾通道模块；所述脉冲输入端，与外部信号源和所述充放电模块连接，用于接收所述外部信号源的模拟脉冲信号，并将模拟脉冲信号转换成电流脉冲从而对所述充放电模块进行充电；所述译码模块，与所述充放电模块连接，用于对目标数据进行译码得到目标控制信号并发送给所述充放电模块；所述充放电模块，分别与所述钠通道模块和所述钾通道模块并联，用于根据所述目标控制信号、所述模拟脉冲信号，进行充放电形成膜电压；所述钠通道模块，用于在所述膜电压大于第一预设电压时输出钠通道电流；所述钾通道模块，用于根据所述钠通道电流及所述脉冲输入端输出的电流脉冲信号进行充电，在充电电压大于第二预设电压时输出钾通道电流；所述充放电模块，还用于根据所述脉冲输入端产生的电流脉冲、所述钠通道电流充电以及所述钾通道电流进行放电，并输出所述目标数据的仿生混沌调制脉冲。可选的，所述译码模块为N位译码器；所述充放电模块包括：第一端、2N个控制端、第二端和2N个充放电单元；所述充放电模块的第一端与所述脉冲输入端连接，2N个控制端均与所述N位译码器的输出端连接，所述充放电模块的第一端分别与所述钠通道模块的第一端和所述钾通道模块的第一端连接，所述充放电模块的第二端分别与所述钠通道模块的第二端和所述钾通道模块的第二端连接；所述充放电模块的2N个控制端与所述2N个充放电单元的控制端一一对应连接，所述2N个充放电单元的第一端均与所述充放电模块的第一端连接，所述2N个充放电单元的第二端均与所述充放电模块的第二端和地端连接。可选的，每个所述充放电单元均包括：开关元件和第一电容；所述第一电容的第一端与所述充放电单元的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述开关元件的第一端连接；所述开关元件的第二端与所述充放电单元的控制端连接，所述开关元件的第三端与所述充放电单元的第二端连接。可选的，所述钠通道模块包括：第一端、第二端、第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻和模拟钠通道平衡电压的电源；所述钠通道模块的第一端分别与所述充放电模块的第一端和所述钾通道模块的第一端连接，所述钠通道模块的第二端分别与所述充放电模块的第二端和所述钾通道模块的第二端连接；所述第一三极管的基极与所述钠通道模块的第一端和所述第二三极管的集电极连接，所述第一三极管的集电极与所述第二三极管的基极连接，所述第一三极管的发射极通过所述第一电阻分别与所述钠通道模块的第二端、所述模拟钠通道平衡电压的电源的第二端和地端连接；所述第二三极管的集电极还与所述钠通道模块的第一端连接，所述第二三极管的发射极通过所述第二电阻与所述模拟钠通道平衡电压的电源的第一端连接。可选的，所述钾通道模块包括：第一端、第二端、第三电阻、第四电阻、第三三极管、第二电容和模拟钾通道平衡电压的电源；所述钾通道模块的第一端分别与所述充放电模块的第一端和所述钠通道模块的第一端连接，所述钾通道模块的第二端分别与所述充放电模块的第二端和所述钠通道模块的第二端连接；所述第三电阻的第一端分别与所述钾通道模块的第一端和所述第四电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端与所述第三三极管的集电极连接；所述第三三极管的基极分别与所述第四电阻的第二端和所述第二电容的第一端连接，所述第三三极管的发射极通过所述模拟钾通道平衡电压的电源分别与所述钾通道模块的第二端、所述第二电容的第二端和地端连接。本专利技术实施例的第二方面提供了一种通信系统，包括数据发送模块和数据接收模块，所述数据发送模块包括：编码单元、第一信号源、发送单元和如上述实施例的第一方面提供的任一种所述的神经形态仿生调制电路；所述编码单元，用于将目标信息转换为进制数据发送给所述神经形态仿生调制电路；所述神经形态仿生调制电路，用于接收所述第一信号源的第一模拟脉冲信号，根据所述第一模拟脉冲信号和所述进制数据生成仿生混沌调制脉冲并发送给所述发送单元，以使发送单元将所述仿生混沌调制脉冲发送给所述数据接收模块；所述数据接收模块包括接收单元、计数单元、第二信号源和控制单元；所述接收单元，用于将所述仿生混沌调制脉冲转换为目标调制信号发送给所述计数单元；所述计数单元，用于接收所述第二信号源的第二模拟脉冲信号，根据所述目标调制信号对所述第二模拟脉冲信号计数，得到目标计数序列，所述第一模拟脉冲信号和所述第二模拟脉冲信号的频率相等；所述控制单元，用于根据所述目标计数序列确定所述目标信息。可选的，所述控制单元具体用于：存储所述目标计数序列和多个标定数据计数序列；利用二分法将所述目标计数序列与所述多个标定数据计数序列进行匹配，根据匹配结果确定所述目标信息。可选的，所述发送单元包括：第一微分电路和信号发送装置；所述第一微分电路，用于对所述仿生混沌调制脉冲进行微分得到微分调制脉冲；所述信号发送装置，用于将所述微分调制脉冲发送给所述数据接收模块。可选的，所述接收单元包括：信号接收装置和第二微分电路；所述信号接收装置，用于接收所述仿生混沌调制脉冲；所述第二微分电路，用于将所述仿生混沌调制脉冲转换为目标调制信号发送给所述计数单元。可选的，所述第一信号源和第二信号源均包括：密钥寄存器和脉冲发生器；所述密钥寄存器，用于向所述脉冲发生器发送频率控制信号，频率控制信号用于控制所述模拟脉冲信号的频率；所述脉冲发生器，用于根据所述频率控制信号发送模拟脉冲信号。本专利技术实施例中神经形态仿生调制电路和通信系统与现有技术相比的有益效果在于：神经形态仿生调制电路抗干扰能力强，成本小，功耗低，其中译码模块根据目标数据控制充放电模块充电使充放电模块两端形成膜电压，钠通道模块根据膜电压输出钠通道电流，钾通道模块输出钾通道电流，然后充放电模块根据脉冲输入端输出电流、钠通道电流和钾通道电流进行充放电，输出目标数据的仿生混沌调制脉冲，即对目标数据进行了混沌加密，提高目标数据传输的安全性；通信系统中，数据接收模块的接收单元将仿生混沌调制脉冲转换为目标调制信号，然后计数单元根据目标调制信号对第二信号源的第二模拟脉冲信号计数得到目标计数序列，通过目标计数序列确定目标信息，实现了异步通信，提高了通信传输的抗干扰能力，进而提高了数据传输的安全性和稳定性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种神经形态仿生调制电路，其特征在于，包括：脉冲输入端、译码模块、充放电模块、钠通道模块和钾通道模块；所述脉冲输入端，与外部信号源和所述充放电模块连接，用于接收所述外部信号源的模拟脉冲信号，并将模拟脉冲信号转换成电流脉冲从而对所述充放电模块进行充电；所述译码模块，与所述充放电模块连接，用于对目标数据进行译码得到目标控制信号并发送给所述充放电模块；所述充放电模块，分别与所述钠通道模块和所述钾通道模块并联，用于根据所述目标控制信号、所述模拟脉冲信号，进行充放电形成膜电压；所述钠通道模块，用于在所述膜电压大于第一预设电压时输出钠通道电流；所述钾通道模块，用于根据所述钠通道电流及所述脉冲输入端输出的电流脉冲信号进行充电，在充电电压大于第二预设电压时输出钾通道电流；所述充放电模块，还用于根据所述脉冲输入端产生的电流脉冲、所述钠通道电流充电以及所述钾通道电流进行充放电，并输出所述目标数据的仿生混沌调制脉冲。

【技术特征摘要】
2018.12.29 CN 20182226650781.一种神经形态仿生调制电路，其特征在于，包括：脉冲输入端、译码模块、充放电模块、钠通道模块和钾通道模块；所述脉冲输入端，与外部信号源和所述充放电模块连接，用于接收所述外部信号源的模拟脉冲信号，并将模拟脉冲信号转换成电流脉冲从而对所述充放电模块进行充电；所述译码模块，与所述充放电模块连接，用于对目标数据进行译码得到目标控制信号并发送给所述充放电模块；所述充放电模块，分别与所述钠通道模块和所述钾通道模块并联，用于根据所述目标控制信号、所述模拟脉冲信号，进行充放电形成膜电压；所述钠通道模块，用于在所述膜电压大于第一预设电压时输出钠通道电流；所述钾通道模块，用于根据所述钠通道电流及所述脉冲输入端输出的电流脉冲信号进行充电，在充电电压大于第二预设电压时输出钾通道电流；所述充放电模块，还用于根据所述脉冲输入端产生的电流脉冲、所述钠通道电流充电以及所述钾通道电流进行充放电，并输出所述目标数据的仿生混沌调制脉冲。2.如权利要求1所述的神经形态仿生调制电路，其特征在于，所述译码模块为N位译码器；所述充放电模块包括：第一端、2N个控制端、第二端和2N个充放电单元；所述充放电模块的第一端与所述脉冲输入端连接，2N个控制端均与所述N位译码器的输出端连接，所述充放电模块的第一端分别与所述钠通道模块的第一端和所述钾通道模块的第一端连接，所述充放电模块的第二端分别与所述钠通道模块的第二端和所述钾通道模块的第二端连接；所述充放电模块的2N个控制端与所述2N个充放电单元的控制端一一对应连接，所述2N个充放电单元的第一端均与所述充放电模块的第一端连接，所述2N个充放电单元的第二端均所述充放电模块的第二端和地端连接。3.如权利要求2所述的神经形态仿生调制电路，其特征在于，每个所述充放电单元均包括：开关元件和第一电容；所述第一电容的第一端与所述充放电单元的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述开关元件的第一端连接；所述开关元件的第二端与所述充放电单元的控制端连接，所述开关元件的第三端与所述充放电单元的第二端连接。4.如权利要求1所述的神经形态仿生调制电路，其特征在于，所述钠通道模块包括：第一端、第二端、第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻和模拟钠通道平衡电压的电源；所述钠通道模块的第一端分别与所述充放电模块的第一端和所述钾通道模块的第一端连接，所述钠通道模块的第二端分别与所述充放电模块的第二端和所述钾通道模块的第二端连接；所述第一三极管的基极与所述钠通道模块的第一端和所述第二三极管的集电极连接，所述第一三极管的集电极与所述第二三极管的基极连接，所述第一三极管的发射极通过所述第一电阻分别与所述钠通道模块的第二端、所述模拟钠通道平衡电压的电源的第二端和地端连接；所述第二三极管的集电极还与所述钠通道模块的第一端连接，所述第二三极管的发...

【专利技术属性】
技术研发人员：满梦华，马贵蕾，张明亮，周赛君，崔立言，刘尚合，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军工程大学，
类型：发明
国别省市：河北,13