基于OFDM的MIMO非相干混沌扩频通信研究

发布时间：2017-10-20 08:31

  本文关键词：基于OFDM的MIMO非相干混沌扩频通信研究

  更多相关文章： 非相干混沌扩频通信 多输入多输出 正交频分复用 多载波混沌键控 Nakagami-m衰落信道 高斯近似误码率 精确误码率 闭环近似误码率

【摘要】：随着现代无线通信技术的发展,人们在不断提升通信系统可靠性的同时,也越来越关注通信的安全性和保密性。混沌信号作为一种由确定性方程生成的伪随机信号,具有非周期性、不可预测性、与噪声类似的特性、对初始值极度敏感等优点,同时具有较低的功率谱密度和较大的带宽、良好的隐蔽性、低截获性和抗干扰性,使得混沌数字通信在军事通信、低截获概率通信等领域具有广阔的发展和应用前景。在多种混沌调制方式中,差分混沌相移键控系统(DCSK)由于不需要在接收端进行混沌同步,易于实现,且具有较好的噪声性能和鲁棒性,受到人们的广泛研究。本文结合第四代移动通信系统的核心技术——MIMO技术和OFDM技术,提出一种新的混沌通信系统,对提高传统DCSK系统的传输效率和误码性能进行了研究分析。1.针对DCSK系统在无线衰落信道下性能不理想的缺点,引入MIMO技术,分析了MIMO-DCSK系统在Nakagami-m衰落信道下的性能,推导了基于中心极限定理的高斯近似误码率表达式、基于数值统计的非中心F分布精确误码率表达式、基于矩母函数的闭环近似误码率表达式。仿真结果表明,MIMO技术可以有效提升DCSK系统的传输性能,三种误码率计算方法中,精确误码率算法计算量最大,高斯近似误码率算法次之,闭环近似误码率算法的计算量最小。但与仿真误码率曲线的吻合度则相反,精确误码率算法的吻合度最好。2.为提高DCSK系统的频带利用率和功率利用率,引入OFDM技术,针对CSK-OFDM系统在多径衰落信道下误码性能差的缺点,提出了多载波混沌键控(MC-CSK)系统,推导了两种基于OFDM的非相干混沌扩频通信系统的理论误码率表达式。仿真结果表明经过改进后提出的MC-CSK系统可以有效提高在多径衰落信道下的误码性能。3.为进一步提升MC-CSK系统的性能,将其与MIMO技术相结合,分析MIMO-MC-CSK系统在Nakagami-m衰落信道下的性能,推导系统的理论误码率表达式。仿真结果表明,多天线MC-CSK系统获得的空间分集增益和频率分集增益明显,MIMO-MC-CSK系统的性能明显优于本文提到的其他几种非相干混沌扩频通信系统。4.对MC-CSK系统进行了整体方案设计,选择了CPCI通用信号处理平台和对应的芯片,并进行了定点仿真。定点仿真结果表明,16位量化和8位长度的仿真曲线与浮点计算的曲线基本吻合;随着量化长度的降低,偏差变大,1位量化长度时偏差较大。
【关键词】：非相干混沌扩频通信 多输入多输出 正交频分复用 多载波混沌键控 Nakagami-m衰落信道 高斯近似误码率 精确误码率 闭环近似误码率
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN914.42
【目录】：

• 缩略语对照表9-10
• 摘要10-11
• ABSTRACT11-13
• 第一章 绪论13-18
• 1.1 论文研究背景及意义13
• 1.2 国内外研究现状与发展13-15
• 1.3 论文主要研究内容及论文结构15-18
• 1.3.1 论文的主要研究内容15-16
• 1.3.2 论文章节安排及组织结构16-18
• 第二章 混沌序列及混沌扩频通信18-29
• 2.1 混沌序列及其相关特性18-21
• 2.2 混沌相移键控（CSK）通信系统21-24
• 2.2.1 CSK调制解调21-22
• 2.2.2 CSK理论误码率及仿真22-24
• 2.3 差分混沌相移键控（DCSK）通信系统24-27
• 2.3.1 DCSK原理介绍24-25
• 2.3.2 DCSK系统传输性能及仿真25-27
• 2.4 本章小结27-29
• 第三章 MIMO非相干混沌扩频通信29-45
• 3.1 MIMO传输信道29-32
• 3.1.1 MIMO传输信道模型29-30
• 3.1.2 Nakagami-m衰落信道仿真方法30-32
• 3.2 MIMO-DCSK系统设计32-34
• 3.3 MIMO-DCSK系统性能分析34-39
• 3.3.1 基于中心极限定理的高斯近似误码率计算方法34-35
• 3.3.2 基于数值统计的非中心F分布精确误码率计算方法35-37
• 3.3.3 基于矩母函数的闭环近似误码率计算方法37-39
• 3.4 Matlab仿真分析39-43
• 3.5 本章小结43-45
• 第四章 MC-CSK非相干混沌扩频通信45-57
• 4.1 MC-CSK扩频系统设计46-48
• 4.2 MC-CSK扩频系统性能分析48-51
• 4.3 Matlab仿真分析51-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 MIMO-MC-CSK非相干混沌扩频通信57-66
• 5.1 MIMO-MC-CSK系统设计57-58
• 5.2 MIMO-MC-CSK系统性能分析58-61
• 5.3 Matlab仿真分析61-65
• 5.4 本章小结65-66
• 第六章 MC-CSK扩频通信系统设计方案66-77
• 6.1 系统整体功能模块设计66-68
• 6.1.1 MC-CSK扩频系统整体设计66-67
• 6.1.2 混沌信号调制、解调单元设计67-68
• 6.2 硬件实现设计68-72
• 6.2.1 硬件平台介绍68-69
• 6.2.2 D/A、A/D转换芯片选取69-71
• 6.2.3 DFT的FPGA实现设计71-72
• 6.3 定点仿真分析72-75
• 6.4 本章小结75-77
• 结束语77-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-84
• 作者在学期间取得的学术成果84

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本文编号：1066273