[发明专利]基于Walsh码的多进制高效混沌通信系统

说明书

本发明请求保护一种基于Walsh码的多进制高效混沌通信方案，本方案属于通信系统领域。通过利用一组相互正交的Walsh码序列来代替CDSK系统的延迟结构，达到消除信号间干扰的目的。调制端将携带N个用户信息的多进制符号通过混沌序列进行调制处理，然后通过一组相互正交的Walsh码序列进行编码处理。解调端通过相关解调法进行解调，首先将接收到的信号分别与发送端对应分配的Walsh码序列进行解码，最后通过判决门限来解调出每个用户的多进制符号，最后根据调制端的多进制映射关系即可确定每个用户发送的二进制数据信息流。本方案误码性能和传输速率相比于CDSK、RA‑CDSK系统有了很大提升，同时消耗更低的比特能量。MAHE‑CDSK良好的性能，使其在无线通信领域有着广泛的应用前景。

技术领域

本发明旨在设计一种基于Walsh码的多进制高效混沌通信系统 (MAHE-CDSK)，具体为对传统的相关延迟键控(CDSK)技术进行改进， 是一种提高传输速率和误码性能的新方法。

背景技术

混沌理论作为近三十年来发展的一门新兴的学科，与量子力学和 相对论一样被认为是二十世纪的三大科学发现之一。由于混沌信号存 在良好的非周期性、内在随机性、类噪声性和对系统的初始条件非常 敏感的特点，使其被广泛的应用于各种高安全性的通信系统中。混沌 信号可以由微分方程或混沌映射表示的动态非线性系统分别在连续 或离散的时域内产生。其中离散信号即混沌序列是由迭代函数产生， 命名为混沌映射，其输出是通过将当前状态变量反馈到输入端而形成 新的状态变量。相比于模拟形式，由于离散形式定义了迭代间隔，所 以更适用于扩频通信，这个定义的间隔常被称为扩频序列的码片周期。 正是由于混沌序列的这一系列特点，作为混沌通信三大保密技术之一 的混沌键控技术就采用了混沌映射生成的混沌扩频序列，其解调方式 主要分为两种：相干解调与非相干解调。虽然相干解调的可靠性相对 较好，但是由于相干解调需要用到混沌同步技术，而混沌同步技术目 前还不太成熟，实现起来比较困难。所以非相干解调方式仍然是目前 混沌键控技术中应用最多的一种解调方法。

目前研究最广泛的系统就是差分混沌移位键控(Differential Chaos ShiftKeying,DCSK)系统和相关延迟键控(Correlation Delay Shift Keying,CDSK)系统。其中DCSK系统的调制部分采用的调制方 式为传输-参考(Transmitted-Reference,T-R)模式，所以误码性能很好， 但是该方案在一个帧周期内只有一半的时间用于传输信息信号，所以存在传输速率低的缺点。而CDSK系统用加法器代替了DCSK系统的 开关结构，能够连续的发射信号，即同时发送信息信号和参考信号， 使得每帧之间发送的信息没有相关性，所以数据传输速率是DCSK系 统的2倍，且保密性更好。但是由于调制端发送的是参考信号与信息信号之和，所以解调端进行相关解调时会引入信号内干扰，使得 CDSK系统的误码性能相比于DCSK系统差了许多。

综上所述，针对CDSK系统误码性能差的不足和进一步提高传输 速率，提出了一种新型的混沌数字通信方案——基于Walsh码的多进 制高效混沌通信系统(MAHE-CDSK)。

发明内容

本发明针对CDSK误码性能差以及进一步提高传输速率的问题， 提出了一种基于Walsh码的多进制高效混沌通信系统。

本发明所要解决的技术问题是：本发明分别在加性高斯白噪声信 道(AWGN)和瑞利衰落信道上对其性能进行了研究，并探究了不同参 考序列长度对系统性能的影响。最后将高斯近似法(GA)推导出来的误 码率公式和蒙特卡洛仿真实验进行了对比，从而证明了理论的正确性。