一种基于差分空间调制的混合混沌移位键控调制中继方法技术

本发明专利技术涉及数据传输与扩频通信技术领域，提供了一种基于差分空间调制的混合混沌移位键控调制中继方法，包括：在信源节点中，将原始信息序列映射到矩阵，并在信源节点发射机中进行差分信息矩阵变换，对差分信息矩阵经由混沌信号调制后，生成调制矩阵，通过信源节点的发射机送入第一跳传输信道；采用译码转发中继协议机制，将信号发送到中继节点；在中继节点进行混沌能量检测，使用差分检测原理处理后生成差分编码矩阵；将差分编码矩阵经过混沌载波信号处理，生成调制编码矩阵，进而经过中继节点的发射机将信息发送到第二跳传输信道；将信息发送到目的节点，在目的节点中进行混沌自相关解调。能够提高系统的频谱效率、降低系统的能量效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于差分空间调制的混合混沌移位键控调制中继方法
本专利技术涉及数据传输与扩频通信
，尤其涉及一种基于差分空间调制的混合混沌移位键控调制中继方法。
技术介绍
混沌是一种非线性不可预测的随机运动形式。20世纪70年代，美国马里兰大学Yorke教授在《美国数学月刊》中发表了《周期3意味着混沌》的重要论述[T.Y.LiandJ.A.Yorke.Periodthreeimplieschaos.Amer.Math.Monthly,1975,82(10):985-992.]，自此，混沌成为一种科学论述，为以后混沌的持续发展做出了决定性的贡献。在现阶段，混沌通信技术的研究主要集中在三个方向：基于混沌的保密通信方向、基于混沌的扩频通信技术方向和基于混沌调制的通信系统方向。而本文的研究是基于第三个方向，并且追求提高更高的能量效率和频谱效率[S.Wang,X.Wang.M-DCSK-BasedchaoticcommunicationsinMIMOmultipathchannelswithnochannelstateinformation.IEEETrans本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于差分空间调制的混合混沌移位键控调制中继方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：在信源节点中，将原始信息序列映射到矩阵，并在信源节点发射机中进行差分信息矩阵变换，对所述差分信息矩阵经由混沌信号调制后，生成调制矩阵，通过信源节点的发射机送入第一跳传输信道；/nS2：在第一跳传输信道中采用译码转发中继协议机制，将信号发送到中继节点；/nS3：在中继节点进行混沌能量检测，使用差分检测原理处理后生成差分编码矩阵；/nS4：将差分编码矩阵经过混沌载波信号处理，生成调制编码矩阵，进而经过中继节点的发射机将信息发送到第二跳传输信道；/nS5：通过第二跳传输信道将信息发送到目的节点，在目的节点中通...

【技术特征摘要】
1.一种基于差分空间调制的混合混沌移位键控调制中继方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在信源节点中，将原始信息序列映射到矩阵，并在信源节点发射机中进行差分信息矩阵变换，对所述差分信息矩阵经由混沌信号调制后，生成调制矩阵，通过信源节点的发射机送入第一跳传输信道；
S2：在第一跳传输信道中采用译码转发中继协议机制，将信号发送到中继节点；
S3：在中继节点进行混沌能量检测，使用差分检测原理处理后生成差分编码矩阵；
S4：将差分编码矩阵经过混沌载波信号处理，生成调制编码矩阵，进而经过中继节点的发射机将信息发送到第二跳传输信道；
S5：通过第二跳传输信道将信息发送到目的节点，在目的节点中通过最大后验概率检测算法进行混沌自相关解调。


2.根据权利要求1所述的基于差分空间调制的混合混沌移位键控调制中继方法，其特征在于，步骤S1，具体为：
将原始信息序列b映射到矩阵X(t)，X(t)为Ns×Ns矩阵，信息在信源节点和中继节点直接传输时间为(t-1)Ns～Nst-1；
在信源节点发射机进行差分信息矩阵变换，用于客服信道状态信息在中继节点接收机检测的高要求，即：



其中，S(t)和S(t-1)为差分信息矩阵，且S(0)定位为单位Ns×Ns矩阵，Ns定义为信源节点天线个数，Nr定义为中继节点天线个数，Nd定义为目的节点天线个数；
信息矩阵X(t)包含Ns个非零元素，用于保证差分信息矩阵的，且信息矩阵X(t)满足以下规则：
(1)每行和每列只有一个非零元素；
(2)每行和每列中的非零元素是由原始传输序列映射成{-1,+1}集合中的任意一个构成；
差分信息矩阵S(t)中的非零元素被混沌信息进行调制后，生成调制矩阵D(t)，然后通过信源节点发射机送入第一跳传输信道。


3.根据权利要求2所述的基于差分空间调制的混合混沌移位键控调制中继方法，其特征在于，步骤S2，具体为：
采用译码转发中继协议机制，将信号发送到中继节点，中继节点接收到的信号标识为：



其中，代表在(t-1)Ns～Nst-1时刻在中继节点处接收到的Nr×(Ns·2β)信号矩阵；代表独立同分布的高斯白噪声Nr×(Ns·2β)信号矩阵，并且服从分布HSR(t)代表Nr×Ns的信道状态信息矩阵；第一跳传输信道的信噪比被定义为


4.根据权利要求3所述的基于差分空间调制的混合混沌移位键控调制中继方法，其特征在于，步骤S3，具体为：
假设第一跳信道为准静态信道，使用第t-1时刻接收到矩阵代替t时刻的矩阵，并在中继节点处进行混沌能量检测：



和



其中，是中继节点处对接收矩阵经过自相关操作后所得矩阵，记为自相关操作；S(t)经过混沌调制操作变为D(t)矩阵，记为调制操作；
在第t个时序，上述公式(2)变为：



和



用差分检测原理恢复出第t时刻的信息矩阵为：



依据公式(7)，由t时刻的检测信息矩阵和t-1时刻的检测信息矩阵即遍历所有的映射矩阵X(t)；
假设Ns＝Nr，并且在第一跳传输信道时，为了消去信道状态信息对信息检测的影响，在信源节点中进行差分编码处理，即S(t)＝S(t-1)X(t)，并且设同理，在第二跳传输信道中，中继节点中的编码器同样采用差分编码原理避免第二跳信道中状态信息的对目的节点的影响，其中，和分别定义为在第t时刻和第t-1时刻的差分生成矩阵；为单位矩阵，差分生成矩阵中的第(i,j)个元素代表的是在第二跳传输信道中第i个中继节点在(t-1)Nr+j时刻处的传输值。


5.根据权利要求4所述的基于差分空间调制的混合混沌移位键控调制中继方法，其特征在于，步骤S4，具体为：
通过中继节点差分编码处理后，生成的差分编码矩阵经过混沌载波信号处理，生成调制编码矩阵
调制编码矩阵经过中继节点的发射机将信息发射到第二跳传输信道，在(t-1)Nr～Nrt-1时刻，从中继节点到目的节点，接收到的信息表示为：



其中，定义为目的节点处的接收信息Nd×(Nr·2β)矩阵；HRD(t)定义为中继节点和目的节点之间的Nd×Nr信道信息矩阵；定义为中继节点处的Nr×(Nr·2β)调制编码矩阵；定义为第二跳信道的Nd×(Nr·2β)独立同分布的高斯白噪声，并服从
类似于第一跳传输信道，第二跳传输信道中的信噪比定义为


6.根据权利要求5所述的基于差分空间调制的混合混沌移位键控调制中继方法，其特征在于，步骤S5，具体为：
在目的节点接收机解调时，要进行混沌自相关解调，产生矩阵，引入最大后验概率检测算法,即：



其中，定义为目的节点处的Nr×Nr检测生成矩阵；定义为中继节点处的Nr×Nr信息译码矩阵。


7.根据权利要求6所述的基于差分空间调制的混合混沌移位键控调制中继方法，其特征在于，还包括：对频谱效率进行计算，具体为：
在传输过程中，每个矩阵需要2Nr个时序，所以我们在计算中继系统的频谱效率RDH-HDSMCSK的时候，需要除以2Nr，即RDH-HDSMCSK＝(·)/(2Nr)；
并考虑到扩频系统的序列长度问题，因此定义本发明的理论2β-频谱效率(2β-SE)为



当Nr≥3时，Nr！并不一定是2的整数幂，因为只有是2的整数幂才能保证信源比特序列为整数，所以，实际2β-频谱效率可表示为：



其中，记为取整操作符。


8.根据权利要求6所述的基于差分空间调制的混合混沌移位键控调制中继方法，其特征在于，还包括：对中继方法对应的中继系统的系统性能进行计算，具体为：
当最大似然估计检测算法应用在中继节点时，我们可以将中继系统DH-HDSMCSK独立的展开为DSMCSK-Relay1和DSMCSK-Relay2两个子系统来分析，对于总体系统的平均误比特率ABEP的理论分析表示如下：
Psd(γsr,γrd)＝Pr(γsr)+Pd(γrd)-Pr(γsr)·Pd(γrd)(12)
其中，Pr(γsr)和Pd(γrd)分别定义为DSMCSK-Relay1子系统在中继节点处和DSMCSK-Relay2子系统在目的节点处的ABEP；
为了方便分析并推导出该DH-HDSMCSK系统的ABEP上界闭合表达式，假设信源节点和中继节点处的天线数Ns＝Nr＝2，因为随着信源节点处天线数Ns和中继节点处天线数N...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏星伊，胡伟，徐显文，嵇玮玮，金戈，
申请(专利权)人：上海航天电子通讯设备研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31