基于正交码复用的差分混沌移位键控调制解调方法技术

一种基于正交码复用的宽带差分混沌移位键控调制解调技术，涉及差分混沌移位键控调制解调技术。采用正交码将参考段信号与信息调制段信号复用在码域上，消除了常规（ＦＭ）－ＤＣＳＫ中的延时单元，降低了实现的复杂度，并且在ＡＷＧＮ信道和多经Ｒａｙｌｅｉｇｈ衰落信道下的误码性能与常规（ＦＭ）－ＤＣＳＫ相当，是一种在宽带数据传输（如ＵＷＢ）应用中具有竞争力的调制解调方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信
，尤其涉及一种差分混沌移位键控调制解调技术。
技术介绍
差分混沌移位键控((FM)-DCSK：(Frequency-Modulated)-DifferentialChaotic Shift Keying)是一类基于混沌载波的数字调制解调技术，是低成本的扩频通信替代方案，具有良好的抗多径干扰能力，在短距离无线通信领域(如无线个域网(WPAN)：Wireless Personal Area Network)具有良好的应用前景。现有的差分混沌移位键控调制器如图1所示，包括：混沌载波发生器、延时单元、反转器、切换开关四部分。解调器如图2所示，包括，延时单元、乘法器、积分器、判决电路四部分。假定差分混沌移位键控调制器传输数据速率为1/T，即传输周期为T，则调制器的工作过程如下：1.混沌发生器产生的混沌载波信号分两路分别进入到切换开关和延时单元，进入延时单元的信号延时T/2后输出两路信号，一路直接进入切换开关，另一路进入反转器并实现信号反转，然后再分别进入切换开关；2.切换开关由被调制的二进制数字信号I控制，在前T/2时间内，开关在位置A，因此混沌载波在前T/2直接输出，在后T/2时间内，如果I为“0”，则切换开关在位置B，否则切换开关在位置C，因此在后T/2内输出重复或者反转的混沌载波。解调过程如下：接收信号分两路分别进入乘法器和延时单元，进入延时单元的前T/2信号延时T/2之后输出，进入乘法器与后T/2信号相乘，相乘的结果输入到积分器积分，积分时间长度为T/2，积分结果送到判决电路，如果积分结果大于0，则判决输出“0”，否则判决输出“1”。现有的差分混沌移位键控调制解调器(FM)-DCSK是通过将参考段信号(前T/2)和信息调制段信号(后T/2)在时域上正交复用实现的。(FM)-DCSK的发射信号帧结构如图3所示，调制器与解调器均需要延时单元，在窄带传输时，即窄带(FM)-DCSK，延时单元可用数字存储的方式实现，较为简单。但在宽带传输时(如超宽带：Ultra-Wideband，UWB)，即宽带(FM)-DCSK，由于UWB系统带宽通常都达到数个GHz，接收机前端的A/D转换必然要求具有很高的采样频率，就目前的技术水平，具有这样高采样频率的接收机功耗和成本都将非常高；若采用接收机前端模拟实现，则需要对模拟信号进行数十纳秒(ns)级的延时，延时单元变为模拟延时线，要实现具有较长延时(大于20ns)，就目前的模拟集成电路水平，对如此带宽的信号进行这样长的时延还无法做到有效的集成，即接收机无法做到低成本的集成，因此，采用现有技术实现高度集成的模拟延时线还不可能。如果采用数字实现，则接收机需要高速的模数转换器(A/D)和大容量存储器，功耗与复杂度将大幅增加。
技术实现思路
本专利技术针对现有的差分混沌移位键控调制解调器在宽带传输时，接收机需要高速的模数转换器和大容量存储器，功耗与复杂度将大幅增加；或者延时单元变为模拟延时线时，要实现具有较长延时难以低成本集成的缺陷，设计一种码复用宽带(FM)-DCSK调制解-->调器。其中调制器部分包括：混沌载波发生器、N阶Walsh码发生器A和B、乘法器M1，1，M1，2，...，M1，N，M2，1，M2，2，...，M2，N、切换开关S1和S2、延时单元D1，D2，...，DN-1、FM调制器以及加法器ADD。由N阶Walsh码发生器A的N路输出分别通过乘法器M1，1，M1，2，...，M1，N连接切换开关S1，组成支路1；混沌载波发生器通过FM调制器和N-1个延时单元D1，D2，...，DN-1串联组成支路2；由N阶Walsh码发生器B的N路输出分别通过乘法器M2，1，M2，2，...，M2，N连接切换开关S2组成支路3。支路2中，FM调制器的输出连接支路2和支路3中的第一级乘法器，各延时单元D1，D2，...，DN-1的输出端分别连接支路1和支路3对应的下一级乘法器M1，1，M1，2，...，M1，N和M2，1，M2，2，...，M2，N，信息符号的输出分别连接乘法器M2，1，M2，2，...，M2，N，支路1和支路3的输出送入加法器ADD，ADD输出端输出信号s(t)。解调器包括：乘法器a、乘法器b、乘法器c、积分器d、累加器e、判决器f。乘法器a和乘法器b分别将接收到的信号与同样长度并相互正交的Walsh码元相乘，并送入乘法器c对乘法器a和乘法器b的输出相乘，积分长度为Tc的积分器d对乘法器c的输出进行积分，再将积分结果送入到累加器e中，直至将信号R(t)与N阶Walsh码发生器的N个码元相乘完成上述处理，累加器输出N次累加的结果Z，判决器f对结果Z进行判断，如果累加结果大于0，则判决输出“0”，否则判决输出“1”。本专利技术还提出一种基于正交码复用的宽带差分混沌移位键控调制方法，混沌载波发生器产生时间长度为Tc的混沌载波信号经调频器FM调制后，在各个Tc时刻分别送入支路1和支路3，支路1中各级乘法器将调制混沌载波分别与N阶Walsh码发生器A输出的N个正交码元相乘，产生N个参考信号，通过切换开关S1输出；支路3中各级乘法器将调制混沌载波分别与信息符号以及N阶Walsh码发生器B输出的N个正交码元相乘，产生N个信息调制信号I1从切换开关S2输出，N个参考信号和N个信息调制信号送入加法器ADD分别相加，输出N段时间长度为Tc的调制信号。本专利技术将(FM)-DCSK调制的参考段信号和信息调制段信号复用在一对正交码上，而在时域上参考段信号和信息调制段信号是重叠在一起的，这样在接收机中消除了现有技术中的延时单元，消除了延时单元。用模拟乘法器和加法器实现了相对应的功能，能大大的降低实现的复杂度，并且非常易于模拟电路实现的集成。附图说明图1示出了现有(FM)-DCSK调制器的组成结构；图2示出了现有(FM)-DCSK解调器的组成结构；图3示出了现有(FM)-DCSK的发射信号帧结构；图4示出了基于正交码复用的宽带(FM)-DCSK调制器的组成结构；图5示出了基于正交码复用的宽带(FM)-DCSK的发射信号帧结构；图6示出了基于正交码复用的宽带(FM)-DCSK解调器的组成结构；图7示出了加性高斯白噪声(AWGN)信道下，正交码复用宽带DCSK与常规DCSK的误比特率性能，扩频因子为80；图8示出了加性高斯白噪声(AWGN)信道下，正交码复用宽带DCSK与常规DCSK的误比特率性能，扩频因子为160；图9示出了多径瑞利(Rayleigh)衰落信道下，正交码复用DCSK与常规DCSK的误-->比特率性能，扩频因子为80；图10示出了多径瑞利(Rayleigh)衰落信道下，正交码复用DCSK与常规DCSK的误比特率性能，扩频因子为160。具体实施方式本专利技术将(FM)-DCSK调制的参考段信号和信息调制段信号复用在一对正交码上，而在时域上参考段信号和信息调制段信号是重叠在一起的。图4所示为基于正交码复用的宽带(FM)-DCSK调制器的组成结构，包括：混沌载波发生器、N阶Walsh码发生器A和B、乘法器M1，1，M1，2，...，M1，N，M2，1，M2，2，...，M2，N、切换开关S1和S2、延时单元D1，D2，...，DN-1、FM本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于正交码复用的宽带差分混沌移位键控调制器，其特征在于，由Ｎ阶Ｗａｌｓｈ码发生器Ａ的Ｎ路正交码分别通过多级乘法器Ｍ↓［１，１］，Ｍ↓［１，２］，．．．，Ｍ↓［１，Ｎ］连接到切换开关Ｓ↓［１］，组成支路↓［１］；混沌载波发生器通过ＦＭ调制器和Ｎ－１个延时单元Ｄ↓［１］，Ｄ↓［２］，．．．，Ｄ↓［Ｎ－１］串联组成支路２；由Ｎ阶Ｗａｌｓｈ码发生器Ｂ的Ｎ路正交码分别通过乘法器Ｍ↓［２，１］，Ｍ↓［２，２］，．．．，Ｍ↓［２，Ｎ］连接切换开关Ｓ↓［２］组成支路３，支路２中，ＦＭ调制器的输出连接支路２和支路３中的第一级乘法器，各延时单元Ｄ↓［１］，Ｄ↓［２］，．．．，Ｄ↓［Ｎ－１］的输出端分别连接支路１和支路３中对应的下一级乘法器Ｍ↓［１，１］，Ｍ↓［１，２］，．．．，Ｍ↓［１，Ｎ］和Ｍ↓［２，１］，Ｍ↓［２，２］，．．．，Ｍ↓［２，Ｎ］的一个输入端，信息符号的输出端分别连接乘法器Ｍ↓［２，１］，Ｍ↓［２，２］，．．．，Ｍ↓［２，Ｎ］的另一输入端，支路１和支路３的输出送入加法器相加输出调制信号ｓ（ｔ）。

【技术特征摘要】
1.基于正交码复用的宽带差分混沌移位键控调制器，其特征在于，由N阶Walsh码发生器A的N路正交码分别通过多级乘法器M1，1，M1，2，...，M1，N连接到切换开关S1，组成支路1；混沌载波发生器通过FM调制器和N-1个延时单元D1，D2，...，DN-1串联组成支路2；由N阶Walsh码发生器B的N路正交码分别通过乘法器M2，1，M2，2，...，M2，N连接切换开关S2组成支路3，支路2中，FM调制器的输出连接支路2和支路3中的第一级乘法器，各延时单元D1，D2，...，DN-1的输出端分别连接支路1和支路3中对应的下一级乘法器M1，1，M1，2，...，M1，N和M2，1，M2，2，...，M2，N的一个输入端，信息符号的输出端分别连接乘法器M2，1，M2，2，...，M2，N的另一输入端，支路1和支路3的输出送入加法器相加输出调制信号s(t)。2.根据权利要求1所述的宽带差分混沌移位键控调制器，其特征在于，所述正交码周期为N，数据传输周期为T，其码元为“+1”或“-1”，正交码元周期为Tc，数据传输周期与正交码元周期以及正交码周期N之间满足关系T＝NTc。3.根据权利要求1所述的宽带差分混沌移位键控调制器，其特征在于，信息符号为“+1”或“-1”，其持续时间为T，分别由“0”或“+1”映射而来。4.基于正交码复用的宽带差分混沌移位键控解调器，包括：乘法器a、乘法器b、乘法器c、积分器d、累加器e、判决器f，其特征在于，乘法器a和乘法器b分别将接收到的信号R(t)...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐位凯，王琳，黎勇，陈岗，
申请(专利权)人：重庆盖尔乐普科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：85[]