[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

说明书

本发明基于混杂系统的相位分离差分混沌键控通信方法，步骤包括：步骤1、设置通信系统参数；步骤2、准备待发送的二进制信息；步骤3、产生混沌信号；步骤4、准备发射信号；步骤5、接收信号解调；步骤6、对解调信号进行混沌匹配滤波；步骤7、最佳信噪比点抽样提取；步骤8、判断码元的极性，解码得到恢复信号，通信完成。本发明的方法，相比于传统DCSK方案，获得了更高的通信速率和更低的误码率；在复杂信道中低信噪比下仍能获得良好的误码性能，提高了通信设备的可靠性，并且可以实现对现有通信设备的兼容。

技术领域

本发明属于扩频通信技术领域，涉及一种基于混杂系统的相位分离差分混沌键控通信方法。

背景技术

混沌信号由于其自相关类似脉冲信号、良好的抗多径和抗干扰能力、大信道容量、类噪声带来的保密性能等特点而被广泛应用于数字通信领域中。目前的混沌通信系统可以被分为相干通信和非相干通信两种。其中，相干通信需要发射端和接收端混沌振子完全同步，难以应用于复杂的无线信道，尤其是多径信道中。非相干通信因其不需要混沌同步和信道估计得到了广泛关注，更适应复杂信道条件下的高可靠性通信。典型的非相干通信，如差分混沌键控(DCSK)调制技术，由于需要一半的码元周期传输参考信号而降低了通信速率。因此，研究人员更多关注如何提高DCSK通信速率，而对如何获得低误码率的研究相对较少，尤其是在兼容现有通信设备的前提下，寻找一种复杂信道中(如水下通信)能够实现高通信速率、低误码率的通信方案已成为亟需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于混杂系统的相位分离差分混沌键控通信方法，解决了现有技术在复杂信道中(如短波通信、水下通信)难以获得低误码率、高通信速率，并与现有通信设备不易兼容的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于混杂系统的相位分离差分混沌键控通信方法，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＝n_sampN_s为扩频增益，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，Δt为抽样间隔，其中载波信号频率f_c1/Δt；

步骤2、准备待发送的二进制信息

待发送的二进制比特信息为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)的一阶导数和二阶导数，当当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(+1或-1)；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：