[发明专利]基于混杂系统的相位分离差分混沌键控通信方法

权利要求书

1.一种基于混杂系统的相位分离差分混沌键控通信方法，其特征在于，按照以下步骤实施：

步骤1、设置通信系统参数

设定发送信息的速率为R_b，单位是bit/s，对应的码元周期为T_b＝Δt·L，其中L为扩频增益，L＝n_sampN_s，n_samp为一个切换周期T_c内的抽样点数量，N_s为调制一比特信息所包含的切换周期数量，N_s＝T_b/T_c，Δt为抽样间隔，其中载波中心频率f_c1/Δt；

步骤2、准备待发送的二进制信息

预置待发送的二进制比特信息为B_n，B_n＝{b₁,b₂,…,b_n}，其中b_k为+1或-1，k＝1,2,…,n代表发射的第k位二进制比特信息；

步骤3、产生混沌信号u

采用如下混杂系统模型产生混沌信号u：

其中，t为系统连续时间，和分别为混沌信号u(t)的一阶导数及二阶导数，当s(t)＝sgn(u(t))；当s(t)保持不变，

其中的

参数ω＝2πf，β＝fln2，f＝1/(Δt·n_samp)为扩频信号基频率，离散状态s的切换周期为T_c＝2π/ω＝1/f；

步骤4、准备发射信号

对于第k位待发送的二进制比特信息，在码元周期(k-1)ΔtL≤tkΔtL内，参考信号为u(t)乘以sin(2πf_ct)，信息承载信号为同样的u(t)乘以cos(2πf_ct)，再乘以待发送码元b_k；通过调制器处理，将参考信号和信息承载信号的调制信号相加，得到最终调制完成的在码元周期(k-1)ΔtL≤tkΔtL内的发射信号S_k(t)如下：

S_k(t)＝u(t)sin(2πf_ct)+b_ku(t)cos(2πf_ct)， (3)

式(3)中，(k-1)ΔtL≤tkΔtL，k＝1,2,...,n，

至此，得到对于全部n个二进制码元对应的全部发送信号；

步骤5、接收信号解调

发射信号S_k(t)通过信道后在接收端得到接收信号v_k(t)，k＝1,2，将该接收信号分别乘以sin(2πf_ct)和cos(2πf_ct)，分别得到解调参考信号v_1k(t)和解调信息承载信号v_2k(t)，两个表达式如下：

v_1k(t)＝v_k(t)sin(2πf_ct)＝(S_k(t)*h(t))sin(2πf_ct) ， Δt(k-1)L≤t＜ΔtkL，

v_2k(t)＝v_k(t)cos(2πf_ct)＝(S_k(t)*h(t))cos(2πf_ct) ， Δt(k-1)L≤t＜ΔtkL，

其中，h(t)为信道的脉冲响应，*为卷积操作；

步骤6、对解调信号进行混沌匹配滤波

分别将解调参考信号v_1k(t)和解调信息承载信号v_2k(t)送入混沌匹配滤波器中进行混沌匹配滤波，分别得到解调参考信号和解调信息承载信号的匹配滤波输出信号x_1k(t)和x_2k(t)，(k-1)ΔtL≤tkΔtL，匹配滤波输出信号表达式如下：

其中，x(t)为匹配滤波输出信号，v(t)为混沌匹配滤波器输入信号，τ表示积分变量，g(t-τ)表示信号g(t)延迟时间τ，式(4)右侧为输入信号v(t)与基函数g(t)的卷积，

基函数g(t)如下式：

步骤7、最佳信噪比点抽样提取

匹配滤波输出信号x_1k(t)和x_2k(t)分别包含N_s个最大信噪比点，按照T_b/N_s周期对匹配滤波输出信号抽样，见下式：

其中，i为正整数，z_1k和z_2k分别为参考信号和信息承载信号经过匹配滤波解调输出的最大信噪比点抽样序列；

步骤8、判断码元的极性

对于第k个信息比特，利用z_1k和z_2k离散相关得到Z_k，离散相关操作按照下式进行计算：

计算得到的相关器输出按照下式恢复比特信息

至此，解码得到恢复信号，通信完成。