DCSK技术在混沌通信中的研究

论文摘要

混沌数字调制是目前最受关注的混沌通信技术,优良的混沌特性确保该技术可以广泛应用于复杂的通信环境中。差分混沌移位键控（Differential Chaos Shift Keying,DCSK）是混沌数字调制技术中的典型代表,利用混沌信号作为载波信号不仅实现了比特信息的调制而且同时完成了频谱的扩展,此外其表现出电路设计简单、无需混沌同步等优势,使其具有广阔的应用前景。但是,由于系统采用传输-参考（Transmitted-Reference,T-R）方式,浪费了一半的时间和功率,存在信息传输速率低和安全性差的缺点。多用户技术与DCSK的结合,满足了通信对高速率的追求,但是多数的传统多用户DCSK系统存在用户间干扰,系统误码性能较差。针对DCSK与多用户DCSK的缺点,论文提出了不同的解决方案。论文的数学理论推导以高斯近似法（Gaussian Approximation,GA）为基础,验证方法为Monte Carlo仿真实验。论文的主要工作将从以下三个方面介绍:（1）针对DCSK传输速率低和信息安全性差的问题,研究了一种无码间干扰CD-DCSK通信系统。考虑到DCSK系统的发送端调制结构存在严重的时间和能量消耗问题,将其与传输效率更高的相关延迟移位键控（Correlation Delay Shift Keying,CDSK）相融合,从而达到高传输效率和高安全性的目的。为了解决融合后系统误码性能较差的缺点,设计了一种能够产生两路正交混沌信号的发生器,消除系统内的码间干扰。通过对系统的误码性能进行理论分析和Monte Carlo仿真实验,结果表明该系统相对于DCSK在传输效率和安全性方面得到了大幅度提高。（2）虽然传统多用户DCSK提高了传输效率,但是仍有发挥的余地。为进一步提高传输效率,研究了一种基于希尔伯特变换的多用户（Hilbert Transform Multiuser,HMU）DCSK通信系统。该系统利用希尔伯特变换将正交基信号集合的容量提高一倍,传输效率也提高了一倍。分析了HMU-DCSK系统基于Rayleigh平衰落信道的误码率,并求出系统最佳用户数的通用表达式。通过效率对比和Monte Carlo仿真实验证明该系统具有更高的能量效率和传输速率,并且比传统多用户DCSK系统的误码性能更好。（3）针对可变延迟多址（Variant Delay Multiple Access-DCSK,VDMA-DCSK）系统存在的用户间干扰而造成误码性能差的问题,研究了一种基于循环移位的多用户（Cyclic Shift Multiuser,CSMU）DCSK通信系统。该系统利用均分器和循环移位器将混沌信号进行均匀分段和循环移位操作,生成多个不同的混沌信号供用户使用,确保了用户载波各不相同。利用Walsh码的正交性,确保用户传输信号之间的正交性。该系统消除了用户间干扰,误码性能得到大幅度提高。又分析了该方案与多输入单输出（Multiple Input and Single Output,MISO）技术的融合应用,得出MISOCSMU-DCSK系统基于Rayleigh平衰落信道的误码率,并通过Monte Carlo仿真验证了该系统的优越性。

论文目录

摘要

abstract

第1章绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 混沌掩盖技术

1.2.2 混沌参数调制技术

1.2.3 混沌扩频通信技术

1.2.4 混沌数字调制技术

1.3 主要研究内容

第2章混沌数字调制理论基础

2.1 引言

2.2 混沌和混沌信号

2.2.1 混沌的定义

2.2.2 混沌的特性

2.2.3 混沌信号的产生

2.3 经典混沌数字调制

2.3.1 CSK系统

2.3.2 DCSK系统

2.3.3 CDSK系统

2.3.4 VDMA-DCSK系统

2.4 性能分析

2.5 本章小结

第3章无码间干扰CD-DCSK通信系统

3.1 引言

3.2 无码间干扰CD-DCSK系统

3.2.1 无码间干扰CD-DCSK系统发送端结构

3.2.2 无码间干扰CD-DCSK系统接收端结构

3.3 性能分析

3.4 系统仿真结果分析

3.4.1 信号平方谱分析

3.4.2 误码性能分析

3.5 本章小结

第4章基于希尔伯特变换的多用户DCSK通信系统

4.1 引言

4.2 HMU-DCSK系统模型

4.2.1 基于希尔比特变换的正交基信号设计原理

4.2.2 HMU-DCSK系统发送端结构

4.2.3 HMU-DCSK系统接收端结构

4.3 性能分析

4.4 效率对比

4.5 系统仿真结果分析

4.5.1 AWGN信道下HMU-DCSK系统仿真分析

4.5.2 Rayleigh平衰落信道下HMU-DCSK系统仿真分析

4.6 本章小结

第5章基于循环移位的CSMU-DCSK通信系统

5.1 引言

5.2 CSMU-DCSK系统模型

5.2.1 CSMU-DCSK系统发送端结构

5.2.2 CSMU-DCSK系统接收端结构

5.2.3 性能分析

5.2.4 系统仿真结果分析

5.3 MISO-CSMU-DCSK系统模型

5.3.1 MISO-CSMU-DCSK系统发送端结构

5.3.2 MISO-CSMU-DCSK系统接收端结构

5.3.3 性能分析

5.3.4 系统仿真结果分析

5.4 本章小结

第6章结束语

6.1 工作总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 许嘉平

导师: 张刚

关键词: 混沌,多用户,误码性能,传输效率

来源: 重庆邮电大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,电信技术

单位: 重庆邮电大学

分类号: O415.5;TN915.0

DOI: 10.27675/d.cnki.gcydx.2019.000740

总页数: 92

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