[发明专利]一种基于极化码的差分混沌通信方法及系统

权利要求书

1.一种基于极化码的差分混沌通信方法，其特征在于，包括输出信号编码调制过程和接收信号解调译码过程；所述输出信号编码调制过程为：信源产生信号后，输入极化码编码器进行编码，极化码编码器通过信道联合以及信道分裂产生信道极化现象，并利用信道极化将信道分为噪声信道和无噪声信道，使信息在无噪声信道上进行传播；将极化码编码的码字送入DDCSK-WC调制器中进行混沌调制，利用正交Walsh码对数据帧重新设计，再将重新设计后的数据帧进行发送；

所述接收信号解调译码过程为：在接收端接收到信号后，首先DDCSK-WC解调器根据DDCSK-WC系统的数据帧结构特性，利用非相干检测器对接收信号进行解调，然后将解调得到的软信息输入极化码译码器，极化码译码器采用基于MS算法的SC译码算法进行译码，最后得到译码结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于极化码的差分混沌通信方法，其特征在于，信源生成信号后，对信源信号进行编码调制，包括以下步骤：

A1)将信源信号输入极化码编码器，按如下公式对输入序列进行极化码编码：

其中，表示经过极化码编码后的编码序列，表示输入序列，G为极化码编码的生成矩阵；

极化码编码器编码完成后，将编码序列输入到DDCSK-WC系统，以进行调制；

A2)DDCSK-WC调制器利用Walsh码来重新设计数据帧，以消除多址干扰，并提高传输速率；一个2K阶Walsh码表示如下：

将极化码编码器输出的编码序列进行混沌调制，用x(l)表示编码序列的第l个编码比特，l＝1,2,…,N，则x(l)经过DDCSK-WC调制后的传输序列s_l表示为：

s₀＝zσ (3)

s_l＝(2x(l)-1)s_l-1 (4)

其中，σ表示一个长度为的混沌序列，z是Walsh码中的一个元素；第一个发送位s₀由z和σ构成。

3.根据权利要求2所述的一种基于极化码的差分混沌通信方法，其特征在于，在接收端接收到信号后，对接收信号进行解调译码，包括以下步骤：

B1)DDCSK-WC解调：在DDCSK-WC解调器中，使用连续传输序列s_l和s_l-1来联合判断出传输比特x(l)，第l个接收序列表示为r_l＝[s_l s_l-1]，r_l由两个混沌段乘以Walsh码构成，解调出发送码字比特x(l)；DDCSK-WC解码器采用广义最大似然法GML来计算x(l)的能量值c_l，在无噪声信道下，有：

c_l＝s_l-1s_l＝2(x(l)-1)s_l-1·s_l-1 (5)

其中s_l-1·s_l＝∑_js_l-1s_l表示序列s_l和s_l-1的点积；进一步计算信息d_l：

d_l＝s_l-1·s_l+1＝(2(x(l+1)-1))s_l-1·s_l+1 (6)

联合公式(5)和(6)，通过计算信息来计算x(l+1)：

其中，表示异或符号；采用MS算法简化公式(7)，在MS算法中，Q₁和Q₂分别表示两个输入软信息，异或输出Q表示为：

Q＝MS(Q₁,Q₂)＝sign(Q₁)sign(Q₂)min{|Q₁|,|Q₂|} (8)

因此，公式(7)简化为：

则x(l+1)的软信息P(x(l+1)表示为：

然后将解调生成的软信息视为对数似然值，送入极化码译码器；

B2)极化码译码：极化码译码器采用基于极大似然LLR的SC译码算法进行译码，将P(x(l+1))作为初始的LLR值带入到SC译码算法中，在SC译码算法中，LLR值的计算公式为：

公式(11)表示译码比特是奇数位时u_l的估计的LLR值的计算公式，公式(12)表示译码比特是偶数时u_l的估计的LLR值的计算公式，是初始LLR值序列，符号的运算表示为：

采用MS算法对公式(11)进行简化为：

从而得到译码结果。

4.一种采用如权利要求1-3任一项所述方法的基于极化码的差分混沌通信系统，其特征在于，包括设于发送端的编码调制模块和设于接收端的解调译码模块；

所述编码调制模块包括极化码编码器和DDCSK-WC调制器，用于将信源产生的信号输入极化码编码器进行编码，然后将极化码编码的码字送入DDCSK-WC调制器中进行混沌调制，利用正交Walsh码对数据帧重新设计，再将重新设计后的数据帧进行发送；

所述解调译码模块包括DDCSK-WC解调器和极化码译码器，用于在接收到信号后，通过DDCSK-WC解调器对接收信号进行解调，然后将解调得到的软信息输入极化码译码器，极化码译码器采用基于MS算法的SC译码算法进行译码，最后得到译码结果。