[发明专利]一种基于极化码的差分混沌通信方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于极化码的差分混沌通信方法及系统，该方法包括编码调制过程和解调译码过程，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，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；解调译码过程为：在接收端接收到信号后，首先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。该方法及系统有利于提高通信的信息传输速率和性能，降低计算复杂度和实现成本。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种基于极化码的差分混沌通信方法及系统。

背景技术

混沌是非线性科学的一个重要分支，是自然科学、通信学科的一个重要研究方向。混沌信号具有良好的自相关性与互相关性，类噪声性，非周期性，宽频谱性等优点，这些优点能很好的满足通信的安全保密，扩频，信息传输方面的需求，在通信领域具有良好的发展前景。与传统的正弦波作为载波相比，以混沌信号作为载波设计通信系统，不但信息的安全性进一步提高，且设计的电路更加简单，方便大规模生产。同时，在多用户接入环境具有良好的通信性能。在多设备接入的5G通信时代，具有非常大的发展优势。为了提升混沌通信系统的译码性能和传输速率，研究人员将信道编码技术与混沌通信结合，如Turbo码，LDPC码等，改进混沌通信系统自身的误码性能以及传输速率的问题。

极化码由E.Arikan在2009年提出的，并在通信领域引起了极大的反响。该编码方案从理论上被严格证明可以达到信道容量。在离散无记忆信道(BEC)下，当编码序列无限长时，极化码传输的差错概率趋近于零。极化码通过信道极化来构造，并使用SC(Successivecancellation)译码以及SCL(Successive cancellation list)译码算法来进行译码。极化码已经被定为3GPP中的物理层接入信道编码方案。在3GPP TR 38.802标准，极化码击败了LDPC码和Turbo码成为增强型移动宽带(eMBB)场景的5G控制信道的编码方案。与LDPC码和Turbo码相比，在短长度分组数据包传输，极化码具有更好的误码性能和较低的复杂性。

申请号为201610550474.2的中国专利公开了一种基于Walsh码的多用户差分混沌通信系统，该系统是对传统的差分混沌键控通信系统进行优化改造，利用Walsh码来设计数据帧，从而区分出多个不同的用户，在发送端利用传输参考的方式，在接收端采用相关解调法来解调出每个用户的数据信息，最后进行判决解调，根据相关解调的结果来判定发送的信息。该技术方案利用Walsh码来重新设计数据帧，虽然比DCSK混沌调制系统在多用户的传输中，提高了系统信息传输速率，同时消除了用户间的干扰，但仍然存在着很大的改进空间。在复杂信道传输环境，误码率性能仍然较差。这在一定程度上，造成了混沌调制技术的使用范围受限，因此还有可以进一步提高的空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于极化码的差分混沌通信方法及系统，该方法及系统有利于提高通信的信息传输速率和性能，降低计算复杂度和实现成本。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于极化码的差分混沌通信方法，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。