一种混沌无线通信及发送编码方法技术

本发明专利技术公开了一种混沌无线通信方法，用来传输二进制信号，将要发送的数据转换成双极性二进制序列；给该双极性二进制序列后添加补充码，得到补充码二进制序列；将补充码二进制序列转换成脉冲控制序列；将脉冲控制序列施加到一个具有特定回归映射结构的混沌系统产生信道中传输的混沌信号；通过接收到的信号构建回归映射，并根据回归映射点的相对位置恢复发送信息。本发明专利技术还公开了一种无线发送编码方法。本发明专利技术的方法，能够有效克服无线信道中的多径干扰，同时信道中传输的信号具有宽频谱特性，较好地利用了信道带宽进行无线通信和信息传输，信号编码方式简单，信道中传输信号为宽频谱混沌信号。

【技术实现步骤摘要】
一种混沌无线通信及发送编码方法
本专利技术属于信息和通信
，涉及一种混沌无线通信方法，本专利技术还涉及一种无线发送编码方法。
技术介绍
从卫星通信、水声通信、手机移动通信到无线Wi-Fi网络，无线通信是当今社会依赖的最重要的通信手段之一。然而无线信道会给传输信息的信号带来干扰、噪声和信号畸变，比如信号的衰减、相移、多径传输和多普勒频移。信号的衰减是指信号的幅值将随着传播距离的增加而衰减；信号的相移是指信号通过有限带宽的信道时，信道对信号产生的滤波作用；多径传输是同一个信号由于传输介质的折射和反射等因素影响而经过不同的路径到达接收端，并在接收端得到不同时延和衰减信号的叠加造成的严重信号畸变；多普勒频移是指接收端和发射端具有相对运动时，会使得信号的频率发生变化。如何从接收到的信号中高效地识别发送的信息仍然是无线通信中具有挑战性的课题。混沌信号具有对初始条件敏感、宽频谱特性和容易产生等特点，这些特点使得混沌信号很适合通信应用。混沌通信目前主要有混沌键控、混沌掩模、混沌调制和混沌符号动力学通信方法，但大多数现有混沌通信方法只考虑了理想信道的情况。由于无线信道具有的上述特点，现有技术中的混沌信号在无线信道中传输将造成极大的畸变，使得混沌无线通信的研究很少。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种混沌无线通信方法，该方法在信道中传输宽带混沌信号，能够减小多径干扰的影响。本专利技术另一目的是提供一种无线发送编码方法。本专利技术采用的技术方案是：一种混沌无线通信方法，该方法包括：将要发送的数据转换成双极性二进制序列；给该双极性二进制序列后添加补充码，得到补充码二进制序列；将补充码二进制序列转换成脉冲控制序列；将脉冲控制序列施加到一个具有特定回归映射结构的混沌系统产生信道中传输的混沌信号；通过接收到的信号构建回归映射，并根据回归映射点的相对位置恢复发送信息。本专利技术采用的另一技术方案是：一种无线发送编码方法，该方法用于传输二进制信息，将要发送的数据转换成双极性二进制序列；给该双极性二进制序列后添加补充码，得到补充码二进制序列；将补充码二进制序列转换成脉冲控制序列；将脉冲控制序列施加到一个具有特定回归映射结构的混沌系统产生信道中传输的混沌信号。本专利技术的方法，能够克服无线信道的多径传输干扰，信道中传输宽频谱的混沌信号。由于混沌信号经过无线信道传输后其正的Lyapunov指数不变，接收到信号的回归映射与发射信号的回归映射结构相同。如果传输信号具有恒定的斜率，那么接收信号的回归映射也具有恒定斜率，因此，解码和编码可以采用相同的规则。该方法的具体优点包括：1)信号编码方式简单，信道中传输信号为宽频谱混沌信号。2)通信方法能够有效克服多径传输产生的影响。附图说明图1是待发送的二进制信息序列；图2是采用本专利技术方法编制的待发送双极性二进制信息序列；图3是本专利技术方法发射信号得到的混沌吸引子相图；图4是本专利技术方法发射信号的时间序列波形图；图5是本专利技术方法发射信号的回归映射；图6是本专利技术方法接收信号的回归映射；图7是本专利技术方法发送信息的示意图；图8是本专利技术方法解码信息的示意图；图9是本专利技术方法实施例的误码率与噪声幅值的关系曲线。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术的混沌无线通信方法和无线发送编码方法，均涉及编码和解码两大模块，其中编码模块采用一个微处理器用于输入待发送信息和通过脉冲控制来产生信道中传输的混沌信号；解码模块采用一个微处理器来接收通过信道传递来的信号和通过简单的阈值判断，解码发送信息。本专利技术的混沌无线通信方法和无线发送编码方法，采用具有特定结构回归映射的混沌系统和脉冲控制产生发送信号，所采用的混沌系统表达式为：其中x为系统状态变量，是连续变量；0＜ζ≤ln2和ω＝2πf，γ用来进行基频变换，当时刻，其它时刻保持不变；s为离散变量，取值为-1或1；公式(1)是由连续状态量x和离散开关信号s相互作用的混杂系统；γ是时间变换系数用来将时间变换到新的时间坐标t(γ)，满足dt(γ)＝γdt(γ＝1)，如果γ＞1则基频变小，否则变大。这个时间变换用来使得传输信号不受信道带宽有限的影响。以下所有公式都是经过时间变换后的结果，即t＝t(γ)，ω＝ω(γ)，f＝f(γ)，公式(1)的解是：其中t表示时间；n＝floor(ft)，表示为时间ft的整数部分；sn即为s在ft＝n时刻的采样值；f为公式(1)中ω对应的频率，对公式(2)按照采样周期Ts＝1f进行采样，能够得到：xn即为x在ft＝n时刻的采样值，由公式(3)得到：若n→∞，则得到初始值x0与将来采样值si的关系式：由上面推导可知，若已知将来出现的所有符号si，就能够确定一个唯一的初始值与它们一一对应。本专利技术的混沌无线通信方法，能够将信息或数据以混沌信号的形式在无线信道中传输，具体按照以下5个步骤实施：步骤1、对发送数据进行预处理将需要发送的信息或数据转换成二进制信息序列C＝[c(1),c(2),…c(N)]，N是待发送信息的个数，作为一个实施例考虑传输信息为“Chaoscommunication”，能够将字符逐个转换成ASCII码，如“C”的ASCII码为01000011(二进制)，组合到一起则得到二进制信息序列C＝[0,1,0,0,0,0,1,1,0,1,1,0,1,0,0,0,0,1,1,0,0,0,0,1,0,1,1,0,1,1,1,1,0,1,1,1,0,0,1,1,0,0,1,0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0,1,1,0,1,1,0,1,1,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,0,1,1,0,1,1,0,1,0,1,1,1,0,1,0,1,0,1,1,0,1,1,1,1,0,1,1,0,1,0,0,1,0,1,1,0,0,0,1,1,0,1,1,0,0,0,0,1,0,1,1,1,0,1,0,0,0,1,1,0,1,0,0,1,0,1,1,0,1,1,1,1,0,1,1,0,1,1,1,0]，如图1所示。再利用公式cs(i)＝2c(i)-1，将二进制信息序列转换为双极性二进制信息序列，记为Cs＝[cs(1),cs(2),…cs(N)]，对于上面的信息，得到对应的双极性二进制信息序列Cs＝[-1,1,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,-1,-1,-1,1,-1,1,1,-1,1,1,1,1,-1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,-1,-1,1,1,-1,1,1,-1,1,1,1,1,-1,1,1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,-1,1,-1,1,-1,1,1,-1,1,1,1,-1,1,1,-1,1,-1,-1,1,-1,1,1,-1,-1,-1,1,1,-1,1,1,-1,-1,-1,-1,1,-1,1,1,1,-1,1,-1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,-1,1,-1,1,1,-1,1,1,1,1,-1,1,1,-1,1,1,1,-1]，如图2所示。将双极性二进制信息序列最后随机补充M个1或-1，得到发送数据，称为补充码二进制序列：C′s＝[cs(1),cs本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混沌无线通信方法，该方法用来传输二进制信号，其特征在于，将要发送的数据转换成双极性二进制序列；给该双极性二进制序列后添加补充码，得到补充码二进制序列；将补充码二进制序列转换成脉冲控制序列；将脉冲控制序列施加到一个具有特定回归映射结构的混沌系统产生信道中传输的混沌信号；通过接收到的信号构建回归映射，并根据回归映射点的相对位置恢复发送信息。

【技术特征摘要】
1.一种混沌无线通信方法，该方法用来传输二进制信号，其特征在于，将要发送的数据转换成双极性二进制序列；给该双极性二进制序列后添加补充码，得到补充码二进制序列；将补充码二进制序列转换成脉冲控制序列；将脉冲控制序列施加到一个具有特定回归映射结构的混沌系统产生信道中传输的混沌信号；通过接收到的信号构建回归映射，并根据回归映射点的相对位置恢复发送信息；该方法所依据的混沌系统表达式为：其中为x连续状态变量，s为离散变量，ζ为常数，满足0＜ζ≤ln2，ω＝2πf，γ是时间坐标变换系数，混沌系统表达公式(1)中的解如下：其中n＝floor(ft)，表示为时间ft的整数部分，sn即为s在ft＝n时刻的采样值，所有变量都在经过变换后的新时间坐标中，0＜ζ≤ln2和ω＝2πf为参数，当时，其它时刻保持不变；并且γ＝|λ3(1)|/α，其中λ3(1)为γ＝1时公式(1)的最小的Lyapunov指数，α为信道带宽参数；在待发送的双极性二进制信息序列后添加由M个随机产生的-1和1构成的补充码构成补充码序列C′s＝[cs(1),cs(2),…cs(N),c′s(N+1),…,c′s(N+M)]，其中的c′s(N+1),…,c′s(N+M)为补充码，设N1为预测初值需要考虑的码值长度，选择Nc＜N1为脉冲控制间隔，若mod(N,N1)≤Nc，其中mod(N,N1)表示N除以N1取余数，则补充码个数M＝N1-mod(N,N1)；若mod(N,N1)＞Nc，则补充码个数M＝Nc+N1-mod(N,N1)；补充码用来得到最后一个要发送数据的对应的准确控制量，控制间隔Nc满足Nc＜(lnE+Bc)/(λ1(γ)Ts(γ))，其中Bc为浮点数计算精度，E为解码器码极性判断阈值，λ1(γ)为公式(1)的正的Lyapunov指数，Ts(γ)是码元周期。2.根据权利要求1所述的混沌无线通信方法，其特征在于，将补充码双极性二进制序列转换成期望的初始值序列，按照计算，j＝0,1,...,Ns，Ns＝(N+M)/Nc-2，得到期望的初始值序列xe＝[xe(0),xe(1),…,xe(Ns)]，令初始值s0＝sign(xe(0))，x0＝xe(0)，按照离散步长Δt＝1/fN2计算公式(2)表示的发射信号的离散值x(k...

【专利技术属性】
技术研发人员：任海鹏，巴布特斯塔·姆利罗，格利鲍基·赛欧索，
申请(专利权)人：西安理工大学，阿伯丁大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61