基于Walsh码的多用户差分混沌通信系统技术方案

本发明专利技术请求保护一种基于Walsh码的多用户混沌通信系统，属于通信息系统领域。通过对DCSK通信系统的数据帧进行改造，使每一帧包含N个用户数据，每个数据帧分配不同的Walsh码区分不同用户，这样发送的每帧信号携带N bit用户数据。发送端采用传输参考的方式，首先在一个帧周期的前半个周期直接传输由符号函数调制后的混到参考信号，其次，在后半个周期并行传输N个用户的数据信息，并为每个用户分别不同的正交Walsh码。接收端采用相关解调法解调出每个用户的数据信息，最后进行判决解调，若相关解调的结果大于零，则判定发送的信息信号为“+1”，若关解调的结果小于零，那么判定发送的信息信号为“‑1”。MU‑DCSK优良的性能，使其在通信领域有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数据通信系统，具体为一种利用混沌和Walsh码相结合的通信方案，是一种提高系统数据传输速率和保密性能的新方法。
技术介绍
非线性科学是一门研究非线性现象共性的基础科学，被誉为20世纪自然科学的“第三次大革命”。混沌现象作为非线性动力学系统中所特有的一种运动形式，广泛存在于自然界及人类社会中，揭示了自然界及人类社会中普遍存在的复杂性、确定性和随机性的统一、有序和无序的统一。所谓的混沌现象，就是在特定系统中产生的，貌似随机的，难以预测的无规则运动。混沌通信是利用混沌信号作为载波，代替传统的正弦波载波，将传输信号隐藏在混沌载波之中，在接收端，利用混沌的属性或同步特性解调出所传输的信息。混沌信号具有许多特殊的性质，如:非周期性、长期的不可预测性、类似于白噪声的宽频谱特性、良好的自(互)相关特性、数目众多以及产生设备简单等，这些性质恰好满足了保密通信、扩频(Spread Spectrum,SS)通信和多用户通信系统对信号的某些特殊要求。因此，混沌在信息安全与通信领域有着诱人的应用前景和重大的实用价值。近二十多年来，混沌通信研究取得了突破性进展，已提出多种混沌通信方案。其中由混沌移位键控不断改进和完善而发展起来的混沌键控调制系统是目前研究的最多的一种混沌数字通信方法。在混沌键控调制系统中，最为典型的两种系统分别为1996年由Kolumban等人提出的差分混沌键控(differential chaos shift keying，DCSK)和2000年Sushchik等人提出相关延迟键控(correlation delay shift keying，CDSK)。DCSK
调制系统采用传输-参考(Transmitted-Reference,T-R)模式，发送的每一比特信息信号由两段长度相同的混沌信号组成，第一段信号为参考信号，第二段信号用于携带信息信号。若发送的信息为“+1”，那么发送两段信号相同，若发送信息为“-1”，则携带信息的信号与参考信号相反。为了解决DCSK不能连续发送信号和传输效率不高的问题，2000年Sushchik等人提出了CDSK系统，CDSK系统的改进在于将加法器替代了DCSK系统中的开关，使得信息传输速率相对于DCSK提高了1倍。然而CDSK系统误码率较高，导致CDSK系统的整体性能不如DCSK好。鉴于此，本专利技术根据DCSK与CDSK的不足，提出了一种改进型的混沌键控方案——基于Walsh码的多用户差分混沌通信系统(MU-DCSK)。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术在多用户混沌键控通信上的不足，提出一种基于Walsh码的多用户混沌通信系统。本专利技术所要解决的技术问题是：将Walsh码同差分混沌键控通信系统相结合；多个用户同时发送信息，提高系统信息传输速率；分别研究在加性高斯白噪声信道(additive white Gaussian noise channel,AWGN)与瑞利衰落信道下，不同用户间信息信号和噪声干扰对系统的误码性能产生的影响。本专利技术解决上述技术问题的技术方案是：将Walsh码与符号函数同差分混沌键控通信系统相结合，发送端采用传输参考的方式，首先在一个帧周期的前半个周期直接传输由符号函数调制后的混沌参考信号，其次，在后半个周期并行传输N个用户的数据信息，并为每个用户分配不同的正交Walsh码。接收端采用相关解调法解调出每个用户的数据信息，首先将接收到的信号延迟半个周期，其次将前半个周期的接收信号与后半个周期的接收信号相乘，再与用户调制时分配给不同用户相对应的Walsh码相乘，最后进行判决解调，若相关解调
的结果大于零，则判定发送的信息信号为“+1”，若相关解调的结果小于零，那么判定发送的信息信号为“-1”。将判定结果与实际发送的数据信息进行异或操作，统计出错判的数据个数，将错判的数据个数除以发送的总数据数，则可求得系统的误码率。附图说明图1本专利技术MU-DCSK系统发送框图；图2瑞利衰落信号模型；图3本专利技术MU-DCSK系统接收框图；图4本专利技术M＝32瑞利衰落信道下系统误码率性能图；图5本专利技术M＝128瑞利衰落信道下系统误码率性能图；图6本专利技术M＝32AWGN信道下系统误码率性能图；图7本专利技术M＝128AWGN信道下系统误码率性能图；图8本专利技术系统误码率随扩频因子变化性能图；具体实施方式以下结合附图和具体实例，对本专利技术的实施作进一步的描述。图1所示为专利技术MU-DCSK系统发送框图，具体步骤：利用Hadamard矩阵构建2n阶Walsh码 W 2 n = W 2 ( n - 1 ) W 2 ( n - 1 ) W 2 ( n - 1 ) - W 2 ( n - 1 ) - - - ( 1 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Walsh码的多用户混沌通信系统，其步骤在于，将DCSK通信系统的数据帧进行改造，使每一帧包含N个用户数据，每个数据帧分配不同的Walsh码区分不同用户，这样发送的每帧信号携带Nbit用户数据。发送端采用传输参考的方式，首先在一个帧周期的前半个周期直接传输由符号函数调制后的混到参考信号，其次，在后半个周期并行传输N个用户的数据信息，并为每个用户分配不同的正交Walsh码。接收端采用相关解调法解调出每个用户的数据信息，首先将接收到的信号延迟半个周期，其次将前半个周期接收信号与后半个周期的接收信号相乘，再与用户调制时分配给不同用户相对应的Walsh码组相乘，最后进行判决解调，若相关解调的结果大于零，则判定发送的信息信号为“+1”，若关解调的结果小于零，那么判定发送的信息信号为“‑1”。将判定结果与实际发送的数据信息进行异或操作，统计出错判的数据个数，将错判的数据个数除以发送的总数据数，则可求得系统的误码率。

【技术特征摘要】
1.一种基于Walsh码的多用户混沌通信系统，其步骤在于，将DCSK通信系统的数据帧进行改造，使每一帧包含N个用户数据，每个数据帧分配不同的Walsh码区分不同用户，这样发送的每帧信号携带Nbit用户数据。发送端采用传输参考的方式，首先在一个帧周期的前半个周期直接传输由符号函数调制后的混到参考信号，其次，在后半个周期并行传输N个用户的数据信息，并为每个用户分配不同的正交Walsh码。接收端采用相关解调法解调出每个用户的数据信息，首先将接收到的信号延迟半个周期，其次将前半个周期接收信号与后半个周期的接收信号相乘，再与用户调制时分配给不同用户相对应的Walsh码组相乘，最后进...

【专利技术属性】
技术研发人员：张刚，孟维，王传刚，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50