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专利号: 2021113684199
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-04-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高传输率的多用户多载波CDSK混沌通信方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1、由Logistic混沌映射产生长度为R的混沌序列,通过克罗内克积运算对混沌序列复制P次,并通过符号函数归一化处理后通过数模转换得到参考信号;

K

步骤2、将要传输的二进制数据分组映射,每个用户要传输的K个二进制数据映射为2位K

传输系数,映射规则为:每组用户的M条路径仅有一条路径的传输系数为1,M=2,其余为0,根据传1的路径的不同来判断二进制比特信息,假如二进制信息00,则对应传输系数为

1000,即第一条路径传1,其余传0,加入二进制信息为01,则对应传输系数为0100,即第二条路径传1,其余传0;

步骤3、将每个用户的传输系数分别乘以对应的Walsh码序列:W0,k,W1,k,...,WM‑1,k后调制到重复混沌信号发生器产生的混沌序列上相加和,从而产生了信息信号;

步骤4、再将1路参考信号与N路信息信号分别用频率为f1,f2,...fN+1的子载波通过AWGN信道传输。

2.根据权利要求1所述的一种高传输率的多用户多载波CDSK混沌通信方法,其特征在于,所述由Logistic混沌映射产生长度为R的混沌序列,通过克罗内克积运算对混沌序列复制P次,并通过符号函数归一化处理后通过数模转换得到参考信号,具体包括:步骤1.1:生成承载混沌序列:在发送端采用重复混沌信号发生器产生了一段长为R的混沌序列yi,k,其中yi,k由Logistic混沌映射产生,再通过与Walsh码进行克罗内克积运算:其中⊙代表克罗内克积运算,实现复制P次目的,以此产生长度为β=PR

混沌序列 再进行符号处理归一化后得到归一化后的混沌序列xi,k,通过归一化处理后得到的混沌序列xi,k具有E[xi,k]=0,var[xi,k]=1的性质;其中E[xi,k]表示xi,k的均值,var[xi,k]表示xi,k的方差;

步骤1.2:产生参考信号:将通过步骤1.1处理后的混沌序列再通过数模转换得到连续模拟信号作为参考信号。

3.根据权利要求1所述的一种高传输率的多用户多载波CDSK混沌通信方法,其特征在于,所述步骤2还包括调制发送信号:将参考信号与信息信号共N+1路分别用频率为f1,f2,...fN+1的子载波进行传输,一帧的传输持续时间为βTc,可得发送端在第K帧的发送信号sk(t)为 使每一帧可以传输NK个二进制比特,W1,β是步骤2.1中的Hadamard矩阵的第一行,am,n是第n组载波二进制比特映射后的第m位传输系数, 和 表示载波调制中出现的相位角频率。

4.根据权利要求3所述的一种高传输率的多用户多载波CDSK混沌通信方法,其特征在于,根据系统映射规则,每个符号携带K位数据比特信息,则发送端信号的平均比特能量Eb为:

5.根据权利要求1所述的一种高传输率的多用户多载波CDSK混沌通信方法,其特征在于,所述步骤3信道传输步骤具体包括以下步骤:发送端输出信号sk(t)在AWGN信道传输的过程中受噪声ni,k(t)干扰,ni,k(t)具备均值为0,方差为1的数学特征,同时对于传输中信道产生噪声ni,k和nj,k,当i≠j时,它们之间相互独立;对于xi,k与nj,k,若i≠j时,它们之间也是相互独立的,最终在接收端得到接收信号rk(t)=sk(t)+ni,k(t)。

6.根据权利要求5所述的一种高传输率的多用户多载波CDSK混沌通信方法,其特征在于,所述步骤4:不同载波的解调和初始信息的还原,具体包括:步骤4.1:接收端采用带宽和载波带宽一致的匹配滤波器解调接收信号rk(t)中不同载波的期望信号,并使用相同带宽的低通滤波器滤除高频干扰,后对其进行采样,可以得到其中j=1,2,...,N+1,接着将 通过滑动平均滤波器处理降低解调时噪声的方差,滑动平均滤波器的弹窗大小与发送端复制次数一致,通过对接收信号的加和平均,得到其中n=1,...,N,使平均后的噪声方差为原噪声方差的 并得到信号长度为R的 通过上述处理解调子载波为f1的信号可以还原参考信号 以及其他信息信号;

步骤4.2:信息的还原:将参考信号与其他子载波处理后的解调信号相乘,再乘以每一路用户的不同传输系数所对应的Walsh码求相关值,实现对信息信号的解调,计算出每组用户所有相关器输出的绝对值进行比较,通过 选择其中最大值,并根据最大值所在位置恢复出对应传输系数1,最后通过发送端对不同进制符号与传输系数间的映射规则,可以实现对每组用户初始二进制信息的还原。

7.根据权利要求6所述的一种高传输率的多用户多载波CDSK混沌通信方法,其特征在于,所述将参考信号与其他子载波处理后的解调信号相乘,再乘以每一路用户的不同传输系数所对应的Walsh码求相关值,以第k帧第u个用户的第q个传输系数为例,对应的相关值输出为:实现对信息信号的解调,计算出每组用户所有相关值输出的绝对值进行比较。

8.一种高传输率的多用户多载波CDSK混沌通信系统,其特征在于,发送端包括:混沌序列产生模块,用于通过重复混沌信号发生器产生混沌序列yi,k;

复制模块,用于通过克罗内克积运算对混沌序列复制P次,并通过符号函数归一化处理生成归一化混沌序列xi,k;

二进制数据分组映射模块,用于将二进制比特分为了N组,二进制数据比特通过相应映射规则被映射为M位传输系数;K个二进制数据比特通过相应映射规则被映射为M位传输系K数,M=2,其中相应规则即,每组用户的M条路径仅有一条路径传的传输系数为1,其余为0,根据传1的路径的不同来判断二进制比特信息,假如二进制信息00,则对应传输系数为

1000,即第一条路径传1,其余穿0,假如二进制信息为01,则对应传输系数为0100,即第二条路径传1,其余传0;

多载波输送模块,用于将传输系数分别与相对应的Walsh码进行相乘后调制在信息承载信号上,用于传输多组用户信息,使每一帧各用户间不同路径序列彼此正交,并结合多载波技术,得到相同带宽的连续模拟信号;

AWGN信道,用于对多载波输送模块的连续模拟信号进行传输;

接收端包括:滤波解调模块,用于对匹配滤波器进行不同载波的解调,同时使用低通滤波器滤除高频干扰后,对信号进行采样,并通过滑动平均滤波器处理;

相关判别模块:用于通过对应的相关运算,同一载波各相关值通过比较后,根据发送端映射规则进行判决;以第k帧第u个用户的第q个传输系数为例,对应的相关值数据还原模块:用于根据判决结果,每一用户的解调判决是将该用户所有相关器的输出进行比较,通过 比较每一用户所有的相关器输出,将每一用户最大相关器输出的相关系数置为1,而该用户其他相关器的输出置为0,可以还原出每一路用户的不同传输系数,进而利用发送端不同进制符号与传输系数之间的映射规则,实现对初始二进制比特信息的解调还原;恢复出发送端原始信息。

9.根据权利要求8所述的一种高传输率的多用户多载波CDSK混沌通信系统,其特征在于,所述重复混沌信号发生器产生一段长度为R的混沌序列yi,k,该序列由Logistic混沌映射产生,通过该结构生成的具体混沌序列表示如下:Tc为混沌序列的间隔时间,i是一个变量,k代表第k帧。

10.根据权利要求9所述的一种高传输率的多用户多载波CDSK混沌通信系统,其特征在于,在接收端,对用户内不同路径采用了Walsh码进行区分后,使用户间的不同路径相互正交,在解调时能够正确解调出携带传输系数路径,其中使用的Walsh码是一组同步正交码,由Hadamard矩阵生成,是Hadamard矩阵的第一行,Hadamard矩阵是仅由“+1”或“‑1”两种元n素组成的正交矩阵,它的阶数是2或4的倍数,根据这一特性,可以构造出2阶的Walsh码序列,并通过多载波进行传输。