分数阶多载波多码移多进制差分混沌移位键控调制解调方法及调制解调器技术

分数阶多载波多码移多进制差分混沌移位键控调制解调方法及调制解调器，涉及通信信号处理技术领域，调制解调方法包括：将待传输的多进制信息包经过串并转换为P路并行多进制信息，再经比特/符号转换得到P路多进制并行星座符号，同时由分数阶混沌发生器产生分数阶混沌信号；由Hadamard矩阵产生walsh码，选择第1个Walsh序列与分数阶混沌信号相乘后的信号作为参考信号，另外2P个不同的Walsh序列与分数阶混沌信号相乘后输入到多进制DCSK调制器中通过调制分别得到P路多进制DCSK调制信号，再将参考信号和P路多进制DCSK调制信号相加，完成多载波调制后发送到信道中进行传输，在接收端进行相关解调恢复出原信息。该方法误码率更低，实现了较高的数据速率，保密性也更高。保密性也更高。保密性也更高。

【技术实现步骤摘要】
分数阶多载波多码移多进制差分混沌移位键控调制解调方法及调制解调器


[0001]本专利技术涉及通信信号处理
，尤其指一种分数阶多载波多码移多进制差分混沌移位键控调制解调方法及调制解调器。

技术介绍

[0002]混沌数字调制技术不但可以保留传统扩频通信系统具有的低截获概率和减轻多径效应等特性，而且还在许多其他方面表现出了独特的优势，例如能够降低系统硬件成本、提升通信安全性、提高扩频通信系统的性能等。近些年来，混沌数字调制技术已成为非线性科学与信息科学界关注和研究的热点问题之一。
[0003]由于目前缺乏可靠和有效的方法在接收端实现混沌同步，现有的混沌数字调制解调方法大多还是基于传输参考方法，即把载波信号和携带信息的信号都发送给接收端。其中，差分混沌移位键控(Differential Chaos Shift Keying,DCSK)调制解调方法无需完成信道估计，能够获得相对较好的误码性能，在许多实际应用场合下(例如无线个人局域网、无线传感器网络等)都表现出了很强的竞争力。但是其误码率和数据速率仍有待进一步提高，另外，现有的DCSK调制解调方法保密性不高，若被截获后再通过相关分析等攻击方法很容易就能提取出发送信号。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的之一在于提供一种分数阶多载波多码移多进制差分混沌移位键控调制解调方法，以解决现有DCSK调制解调方法误码率、数据速率以及保密性不高的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种分数阶多载波多码移多进制差分混沌移位键控调制解调方法，包括：将待传输的第i个多进制信息包经过串并转换为P路并行多进制信息，P路多进制信息经过比特/符号转换得到P路多进制并行星座符号，同时由分数阶混沌发生器产生分数阶混沌信号；由Hadamard矩阵产生walsh码，选择第1个Walsh序列与分数阶混沌信号相乘后的信号作为参考信号，另外2P个不同的Walsh序列与分数阶混沌信号相乘后输入到多进制DCSK调制器，多进制DCSK调制器中，第奇数个Walsh序列与分数阶混沌信号相乘后再与多进制星座符号中的实部相乘，第偶数个Walsh序列与分数阶混沌信号相乘后再与多进制星座符号中的虚部相乘，分别得到P路多进制DCSK调制信号，再将参考信号和P路多进制DCSK调制信号相加，完成多载波调制后发送到信道中；
[0006]完成多载波解调，分别恢复出参考信号和2P路信息信号；获得平均后的参考信号序列，且与2P路信息信号序列分别进行相关解调、判决、星座符号到比特的转换，恢复出原信息。
[0007]进一步地，具体包括步骤如下步骤：
[0008]步骤1：对输入的信息信号进行分包处理，分成d1,d2,
…
,d
n
共n个平行的信息包；
[0009]步骤2：对第i个信息包d
i
(i∈[1,n])进行串并转换；
[0010]步骤3：对串并转换后的信息包d
i
(i∈[1,n])进行星座符号转换，得到s
m,i
＝a
m,i
+ib
m,i
；
[0011]步骤4：生成长度为N
c
的分数阶Chen混沌信号X＝[x1(t)x2(t)x3(t)]T
，其中分数阶阶数为α＝0.95，选择其中的一维混沌信号作为本系统的混沌信号x；
[0012]步骤5：产生512*512的Hadamard矩阵，从中选择每行作为walsh码；
[0013]步骤6：混沌信号x与第1个Walsh序列W
r
进行克罗内克积相乘，得到
[0014]步骤7：混沌信号x与第2m
‑
1个Walsh序列W
2m
‑1进行克罗内克积相乘，得到混沌信号x与第2m个Walsh序列W
2m
进行克罗内克积相乘，得到
[0015]步骤8：第m个星座符号s
m,i
＝a
m,i
+ib
m,i
的实部与虚部分别与和相乘，实现M
‑
ary DCSK调制，
[0016]步骤9：将P个星座符号的M
‑
ary DCSK调制结果与相加，得到第i个信息包的MCS
‑
MDCSK调制结果e
i
(i∈[1,n])；
[0017]步骤10：将步骤9的结果经过脉冲成形滤波器得到g
i
(i∈[1,n])；
[0018]步骤11：将步骤10的结果与载波相乘，得到g
i
cos(2πf
i
t)；
[0019]步骤12：将n个信息包分别得到的g
i
cos(2πf
i
t)相加，得到发送端的发送信号
[0020]步骤13：接收步骤12所发送的信号，将其与n个同步的载波分别相乘，得到n路乘积信号；
[0021]步骤14：将步骤13所得n路乘积信号分别进行匹配滤波，对滤波后的n路乘积信号进行时域采样，采样后的每路信号分别恢复出1路参考信号序列和2P路信息信号序列；
[0022]步骤15：对步骤14所得参考信号序列取平均，得到平均后的参考信号序列；
[0023]步骤16：将步骤15所得平均后的参考信号序列与步骤14所得2P路信息信号序列分别相关，得到2P个相关值；
[0024]步骤17：将步骤16所得2P个相关值分别与门限值比较，根据门限判决输出2P路解调的星座符号；
[0025]步骤18：将步骤17所得2P路解调的星座符号进行转换，输出数据比特；
[0026]步骤19：将步骤18所得2P路解调数据比特合并为1路串行解调数据比特流，得到d
i
(i∈[1,n])。
[0027]另外，本专利技术还涉及一种分数阶多载波多码移多进制差分混沌移位键控调制解调器，包括调制器和解调器，上述调制器是按照上面步骤1)至步骤12)的方法对输入的串行信息信号进行调制。
[0028]进一步地，所述解调器是按照上面步骤13)至步骤19)的方法对接收到的信号进行解调。
[0029]具体来说，所述调制器包括MCS
‑
MDCSK调制器、脉冲成形滤波器、乘法器、相加器，所述MCS
‑
MDCSK调制器包括分数阶混沌信号发生器、串并变换电路、比特
‑
星座符号转换器、2P+1个克罗内克乘法器、M
‑
ary DCSK调制器、加法器；
[0030]所述MCS
‑
MDCSK调制器用于输出MCS
‑
MDCSK调制信号；所述脉冲成形滤波器用于将MCS
‑
MDCSK调制信号经过脉冲成形处理；所述乘法器用于将脉冲成形处理后的信号与载波相乘；所述相加器用于将n个与载波相乘后的信号进行相加，并发送到信道中进行传输；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.分数阶多载波多码移多进制差分混沌移位键控调制解调方法，其特征在于，包括：将待传输的第i个多进制信息包经过串并转换为P路并行多进制信息，P路多进制信息经过比特/符号转换得到P路多进制并行星座符号，同时由分数阶混沌发生器产生分数阶混沌信号；由Hadamard矩阵产生walsh码，选择第1个Walsh序列与分数阶混沌信号相乘后的信号作为参考信号，另外2P个不同的Walsh序列与分数阶混沌信号相乘后输入到多进制DCSK调制器，多进制DCSK调制器中，第奇数个Walsh序列与分数阶混沌信号相乘后再与多进制星座符号中的实部相乘，第偶数个Walsh序列与分数阶混沌信号相乘后再与多进制星座符号中的虚部相乘，分别得到P路多进制DCSK调制信号，再将参考信号和P路多进制DCSK调制信号相加，完成多载波调制后发送到信道中；完成多载波解调，分别恢复出参考信号和2P路信息信号；获得平均后的参考信号序列，且与2P路信息信号序列分别进行相关解调、判决、星座符号到比特的转换，恢复出原信息。2.根据权利要求1所述的分数阶多载波多码移多进制差分混沌移位键控调制解调方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1：对输入的信息信号进行分包处理，分成d1,d2,
…
,d
n
共n个平行的信息包；步骤2：对第i个信息包d
i
(i∈[1,n])进行串并转换；步骤3：对串并转换后的信息包d
i
(i∈[1,n])进行星座符号转换，得到s
m,i
＝a
m,i
+ib
m,i
；步骤4：生成长度为N
c
的分数阶Chen混沌信号X＝[x1(t) x2(t) x3(t)]
T
，其中分数阶阶数为α＝0.95，选择其中的一维混沌信号作为本系统的混沌信号x；步骤5：产生512*512的Hadamard矩阵，从中选择每行作为walsh码；步骤6：混沌信号x与第1个Walsh序列W
r
进行克罗内克积相乘，得到步骤7：混沌信号x与第2m
‑
1个Walsh序列W
2m
‑1进行克罗内克积相乘，得到混沌信号x与第2m个Walsh序列W
2m
进行克罗内克积相乘，得到步骤8：第m个星座符号s
m,i
＝a
m,i
+ib
m,i
的实部与虚部分别与和相乘，实现M
‑
ary DCSK调制，步骤9：将P个星座符号的M
‑
ary DCSK调制结果与相加，得到第i个信息包的MCS
‑
MDCSK调制结果e
i
(i∈[1,n])；步骤10：将步骤9的结果经过脉冲成形滤波器得到g
i
(i∈[1,n])；步骤11：将步骤10的结果与载波相乘，得到g
i
cos(2πf
i
t)；步骤12：将n个信息包分别得到的g
i
cos(2πf
i
t)相加，得到发送端的发送信号步骤13：接收步骤12所发送的信号，将其与n个同步的载波分别相乘，得到n路乘积信号；步骤14：将步骤13所得n路乘积信号分别进行匹配滤波，对滤波后的n路乘积信号进行时域采样，采样后的每路信号分别恢复出1路参考信号序列和2P路信息信号序列；步骤15：对步骤14所得参考信号序列取平...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾雅琼，俞斌，李欣，任永梅，吴乐，王晓丽，彭琴，
申请(专利权)人：湖南工学院，
类型：发明
国别省市：