基于正交频分复用技术的码复用差分混沌键控调制解调器制造技术

基于正交频分复用技术的码复用差分混沌键控调制解调器，涉及差分混沌移位键控调制解调，利用Walsh码的正交性，实现参考信号与信息承载信号在码域上正交，在时域上重叠，解决了由于信道时间选择性，造成参考信号与信息承载信号信道响应不同，传输性能差的问题；利用OFDM技术，将一帧信号的每一个码片在不同的子载波上传播，避免了由于信道频率选择性，造成的符号间干扰问题。通过在高斯(AWGN)信道和多径时变信道下的仿真表明，相比于常规DCSK，基于正交频分复用技术的码复用DCSK系统在高斯信道下和多径时变信道中具有较好的传输性能，具有抗时间选择性和频率选择性衰落的能力。

Code multiplexed differential chaotic keying modem based on orthogonal frequency division multiplexing

The code multiplexed orthogonal frequency division multiplexing differential chaos shift keying modem based on related differential chaos shift keying modulation and demodulation, using orthogonal Walsh code, realize the reference signal and the information bearing signal in the orthogonal code domain, overlapping in time domain, solve the channel time selectivity, caused by the reference signal and information bearing signal transmission channel response is different, the problem of poor performance; using OFDM technology, a frame signal of each chip transmitted on different subcarriers, avoiding the frequency selective channel, interference problems caused by inter symbol. By Gauss (AWGN) channel and multipath time-varying channel simulation shows that compared to the conventional DCSK, orthogonal frequency division multiplexing code multiplexing DCSK system has better transmission performance in Gauss channel and multipath channel based on anti time selective and frequency selective fading of the ability to choose.

【技术实现步骤摘要】
基于正交频分复用技术的码复用差分混沌键控调制解调器
本专利技术涉及差分混沌移位键控调制解调，尤其是涉及基于正交频分复用技术的码复用差分混沌键控调制解调器。
技术介绍
混沌通信是利用混沌信号作为载波的一种通知技术，混沌信号的宽谱性以及其似噪声、难预测的特性，使得混沌通信具有传统扩频通信技术的优点，如抗多用户干扰、低截获率和保密性好等，在短距离无线通信网络中具有良好的应用前景，如无线个域网(WPAN：WirelessPersonalAreaNetwork)、无线局域网(WLAN:WirelessLocalAreaNetwork)等。差分混沌移位键控系统(DCSK:DifferentialChaoticShiftKeying)是以混沌信号为载波的数字调制解调技术。其原理如图1所示，调制器部分包括：混沌信号发生器、延时单元、乘法器和切换开关四个部分；解调器部分包括：延时单元、乘法器、积分器和判决电路四个部分。该调制解调技术的工作流程如下：在发射端，混沌信号发生器产生混沌载波信号分成两路，第一路混沌载波信号通过切换开关直接进入信道作为参考信号，第二路混沌载波信号延时半个符号周期，并根据信息比特为‘0’或为‘1’，决定延时后的第二路混沌载波信号乘以‘-1’或乘以‘+1’，由于第二路混沌载波信号承载了比特信息，因此，将第二路信号作为信息承载信号。对于DCSK，一个符号周期的传输信号包括参考信号和信息承载信号两部分。接收端收到经过信道后的信号，将其分成两路，即将前半个符号周期的参考信号通过延时单元与后半个符号周期的信息承载信号用乘法器进行相乘，并将相乘的结果通过积分器进行积分，积分结果送入判决电路，即积分结果大于0，判决传输的信息比特为‘1’，反之，判决为‘0’。现有的差分混沌移位键控调制解调器的发送信号的时隙结构如图2所示。由于DCSK系统是通过时域来实现参考信号与信息承载信号正交的，若信道为快速时变信道(时间选择性信道)，即假定信道在一个符号时间内无法保证恒定，则其性能将无法得到保证。在诸如水声通信等特定的通信环境下，信道往往表现为时频双选择性衰落，因此，如何对抗时间选择性衰落和频率选择衰落是这类特殊通信环境下急需解决的问题。参考文献：[1]G.Kolumbán,B.Vizvari,W.Schwarz,A.Abel.“Differentialchaosshiftkeying:arobustcodingforchaoscommunications，”inProc.IEEEInt.WorkshopNonlinearDyn.Electron.Syst,1996:87-92.[2]ShilianWang,ZhiliZhang.“Multicarrierchaoticcommunicationsinmultipathfadingchannelswithoutchannelestimation,”AipAdvances,2015,5(1):711-731.[3]徐位凯.差分混沌通信系统关键技术研究.厦门,厦门大学,2011.
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有的差分混沌移位键控调制解调器在宽带时变信道下，性能表现不佳的问题，提供能够抗双选择性衰落，且复杂度较低的基于正交频分复用(OFDM:OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)技术的码复用差分混沌键控调制解调器。本专利技术包括调制器和解调器；所述调制器包括混沌信号发生器；N阶Walsh码发生器1,2,…,M+1；乘法器M1,1,M1,2,…,M1,N，M2,1,M2,2,…,M2,N…MM+1,1,MM+1,2,…,MM+1,N，MM+2,1,MM+2,2,…,MM+2,Nβ；加法器Add1,Add2；切换开关Sw1，Sw2,…,SwM+1；延时单元D1,D2,…,DN-1；由N阶Walsh码发生器1的N路输出分别通过乘法器M1,1,M1,2,…,M1,N，连接切换开关Sw1组成第一支路；混沌信号发生器和N-1个延时单元D1,D2,…,DN-1组成第二支路；由N阶Walsh码发生器2的N路输出分别通过乘法器M2,1,M2,2,…,M2,N，连接切换开关Sw2组成第三支路；第四支路至第M+2支路的结构与第三支路类似，不再重复。支路2中，混沌信号发生器的输出分别连接支路1和支路3,4,…,M+2的第一级乘法器，各延时单元D1,D2,…,DN-1的输出分别连接支路1和支路3,4,…,M+2的后一级乘法器M1,2,…,M1,N和M2,2,…,M2,N…MM+1,2,…,MM+1,N，信息比特进行串并转换，每一列有M个比特构成为b1,b2,…,bM，即为一帧比特信息；其中b1分别与乘法器M2,1,M2,2,…,M2,N连接，b2分别与乘法器M3,1,M3,2,…,M3,N连接，至bM分别与乘法器MM+1,1,MM+1,2,…,MM+1,N连接；将第一支路以及第三支路到第M+1支路的输出结果送入加法器Add1，即在时域上叠加，然后将输出的信号Sb(t)进行串并转化，将并行的数据的每一个码片通过乘法器MM+2,1,MM+2,2,…,MM+2,Nβ与不同频率的载波相乘，乘法器MM+2,1,MM+2,2,…,MM+2,Nβ的另一端连接到加法器Add2，加法器Add2将Nβ行并行数据在时域上叠加，叠加结果加保护前缀最终得到输出信号S(t)；所述解调器包括乘法器Mr,1,Mr,2,…,Mr,Nβ，加法器Add；积分器I1,…,Im,…,IM；判决器J1,…,Jm,…,JM；收到的信号首先去循环前缀，并进行串并变化，然后通过乘法器Mr,1,Mr,2,…,Mr,Nβ将并行的数据分别与不同频率的载波相乘，乘法器Mr,1,Mr,2,…,Mr,Nβ的输出结果通过加法器Add，将Nβ行数据在时域上叠加，叠加后的信号r1(t)分别送入支路1到支路M；乘法器积分器I1、判决器J1构成支路1，乘法器积分器Im、判决器Jm构成支路m,以此类推，共有M路如上所述的支路。本专利技术提出了一种基于正交频分复用技术的码复用差分混沌键控调制解调器方法，在发射端利用Walsh码正交特性，使参考信号与信息承载信号在码域上正交，在时域上叠加，并将叠加后的信号利用OFDM技术使信号的不同码片在不同的子载波上传输。在接收端，首先利用子载波之间正交，将每个子载波信号从叠加的信号中分离出来，分离后的信号再利用Walsh码的正交特性，解调出传输的信息比特。本专利技术首先利用参考信号与信息承载信号在时域上叠加，解决了在时变信道上，参考信号与信息承载信号信道响应不同问题，使传输信号可抗时间选择性衰落。其次利用OFDM技术，使得一个周期信号的不同码片在不同的子载波上传输，减轻多径衰落信道的频率选择性衰落对传输信号的影响。另外，由于参考信号与信息承载信号在码域上正交，在时域上重叠，同时消除了接收机时延电路，降低了系统成本。该解调器结合码复用差分混沌移位键控(CS-DCSK:Code-ShiftedDifferentialChaosShiftKeying)具有抗信道时变特性和OFDM技术抗信道频率选择性的特性，设计一种具有对抗双选择性信道衰落的多载波差分混沌移位键控调制解调器。附图说明图1为现有DCSK调制解调系本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于正交频分复用技术的码复用差分混沌键控调制解调器，其特征在于包括调制器和解调器；所述调制器包括混沌信号发生器；N阶Walsh码发生器1,2,…,M+1；乘法器M1,1,M1,2,…,M1,N，M2,1,M2,2,…,M2,N…MM+1,1,MM+1,2,…,MM+1,N，MM+2,1,MM+2,2,…,MM+2,Nβ；加法器Add1,Add2；切换开关Sw1，Sw2,…,SwM+1；延时单元D1,D2,…,DN‑1；所述解调器包括乘法器Mr,1,Mr,2,…,Mr,Nβ，

【技术特征摘要】
1.基于正交频分复用技术的码复用差分混沌键控调制解调器，其特征在于包括调制器和解调器；所述调制器包括混沌信号发生器；N阶Walsh码发生器1,2,…,M+1；乘法器M1,1,M1,2,…,M1,N，M2,1,M2,2,…,M2,N…MM+1,1,MM+1,2,…,MM+1,N，MM+2,1,MM+2,2,…,MM+2,Nβ；加法器Add1,Add2；切换开关Sw1，Sw2,…,SwM+1；延时单元D1,D2,…,DN-1；所述解调器包括乘法器Mr,1,Mr,2,…,Mr,Nβ，加法器Add；积分器I1,…,Im,…,IM；判决器J1,…,Jm,…,JM。2.如权利要求1所述基于正交频分复用技术的码复用差分混沌键控调制解调器，其特征在于由N阶Walsh码发生器1的N路输出分别通过乘法器M1,1,M1,2,…,M1,N，连接切换开关Sw1组成第一支路；混沌信号发生器和N-1个延时单元D1,D2,…,DN-1组成第二支路；由N阶Walsh码发生器2的N路输出分别通过乘法器M2,1,M2,2,…,M2,N，连接切换开关Sw2组成第三支路；第四支路至第M+2支路的结构与第三支路类似，不再重复；支路2中，混沌信号发生器的输出分别连接支路1和支路3,4,…,M+2的第一级乘法器，各延时单元D1,D2,…,DN-1的输出分别连接支路1和支路3,4,…,M+2的后一级乘法器M1,2,…,...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐位凯，陈梦蕾，王琳，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建,35