[发明专利]差分混沌比特交织编码调制系统的迭代接收机设计算法

说明书

差分混沌比特交织编码调制系统的迭代接收机设计算法，涉及无线通信中的编码调制。首先采用了非线性Myriad滤波器进行基带滤波，滤波器系数根据信道中脉冲干扰的严重程度进行动态调整，并使用滑动窗来持续地进行滤波任务，以此减轻脉冲噪声对信号带来的严重干扰；接着将滤波输出送入迭代接收机，即在接收端解调器与译码器之间存在迭代操作，能消除余留的脉冲噪声及码间干扰的影响，给系统带来全面的性能改进。结果表明，具有迭代接收机的星座基差分混沌比特交织编码调制系统在电力线信道下具有优良的性能，同时，相比于传统相干扩频系统，该系统不需要外加高精准信道估计器与抗多径设备，具有更低的复杂度和更强的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及无线通信中的编码调制，尤其是涉及差分混沌比特交织编码调制系统的迭代接收机设计算法。

背景技术

混沌信号的非周期性、似噪声特性、低自相关特性以及内在扩频特性使其常被用作载波传递数字信息。作为一种优秀的混沌信号，和其它扩频调制系统类似，差分混沌移位键控(Differential Chaos Shift Keying,DCSK)具有很强的抗多径衰落能力以及很高的通信安全性。然而，由于半个比特周期被用来传输参考信号，造成了二进制DCSK系统的数据速率和能量效率降低。

在DCSK系统中，可以通过恰当的信道编码来提高传输可靠性及降低功耗，如低密度奇偶校验码(Low Density Parity Check Codes,LDPC)、乘积积累码(ProductAccumulate Codes, PAC)和网格码(Trellis Codes,TC)。LDPC编码的Walsh基M元DCSK系统的迭代接收机 (Iterative Receiver,IR)的提出表明，该设计可以降低功耗及改善短帧长条件下的系统性能。

为了在衰落信道下权衡带宽效率和功率损耗，出现了比特交织编码调制(Bit-Interleaved Coded Modulation,BICM)技术。之后，LDPC码被应用于BICM系统并提出了相应的变量度匹配映射(Variable Degree Matched Mapping,VDMM)映射方案。在此基础上提出的星座基差分混沌比特交织编码调制(Differential Chaotic BICM,DC-BICM)系统，和传统的直接序列扩频(Direct Sequence-Spread Spectrum,DS-SS)系统相比，具有更低的复杂度以及更好的鲁棒性。

近年来，为了在电力线(Power Line Channels,PLC)上实现可靠的数字通信，研究者们进行了大量研究。这主要是因为电力线网络比其它通信网络分布密集，因此可以建立一个方便、便宜的通信媒介。然而，电力线上的可靠通信对系统设计者们来说却是一个巨大的挑战。一般来说，电力线会被不同种类的干扰所影响，包括由多径传播引起的符号间干扰(Intersymbol Interference,ISI)、电缆损耗引起的信号衰减以及各种类型的脉冲噪声。特别是脉冲噪声，由于其随机发生，持续时间短，将会极大地影响系统性能。

当在PLC信道下使用DCSK传输系统时，结果发现，DCSK自带的抗多径衰落能力以及不需要精准的信道估计等特性，使其具有比直接序列差分相位移位键控(DirectSequence- Differential Phase Shift Keying,DS-DPSK)及直接序列码分多址(DirectSequence-Code Division Multiple Access,DS-CDMA)系统更好的鲁棒性，但脉冲噪声依旧极大地降低了其系统性能。

参考文献：

[1]Y.Lyu,L.Wang,G.Cai,G.R.Chen,“Iterative receiver for M-ary DCSKsystems,”IEEE Trans.Commun.,vol.63,no.11,pp.3929-3936,Nov.2015.