融合码下标调制的差分混沌移位键控通信系统研究

发布时间：2020-04-19 23:01

【摘要】：由于优越的抗多径衰落和抗干扰能力,使得混沌通信在无线通信领域被广泛研究。差分混沌移位键控(DCSK:Differential Chaos Shift Keying)是其中的一种混沌通信技术,被应用到多种无线场景中,如无线个域网(WPAN:Wireless Personal AreaNetwork)、协作通信和共存性通信系统等。但是DCSK系统存在频谱效率和能量效率低的缺点,不能满足现代通信系统对高数据率和低功耗的需求。本文从提高DCSK的频谱效率和能量效率入手,研究了融合码下标调制(CIM:Code Index Modulation)的DCSK通信系统。主要工作如下:(1)将码下标调制技术与 MCS-DCSK(Multilevel Code Shifted DCSK)相结合,提出了融合码下标调制的多级码复用DCSK(CIM-MCS-DCSK)系统。相比于MCS-DCSK,CIM-MCS-DCSK利用Walsh码的下标值作为新的传输维度传输额外的信息比特,有效地提高了系统的数据率。通过分析CIM-MCS-DCSK的数据率和复杂度,证明了该系统的优越性。分析推导了 CIM-MCS-DCSK的理论误码率(BER:Bit Error Rate)性能,并通过仿真验证了理论分析的正确性。(2)将码下标调制技术、短参考(SR:Short Reference)和 QCSK(Quadrature Chaos Shift Keying)相结合,提出了融合码下标调制的短参考QCSK(CIM-SR-QCSK)系统。该系统利用Walsh码的下标值传输信息比特,相比于QCSK,数据率得到了有效地提升。为了获得更好的BER性能,本文对CIM-SR-QCSK系统应用了功率分配方法。在推导理论误码率的过程中,利用凸优化原理,导出了最优的参考信息-信息承载信号功率比。最后,仿真结果验证了理论推导的正确性和优化方法的有效性。(3)利用Walsh码的正交性,提出了基于Walsh码序列的多元DCSK(M-ary DCSK)系统。将码下标调制技术融入M-ary DCSK中,提出了融合码下标调制的多元DCSK(CIM-MDCSK)系统。利用Walsh码的下标值作为承载信息的单元,有效地提高系统的频谱效率。通过分析系统的频谱效率和能量效率,证明了CIM-MDCSK的优越性。为了优化系统的性能,对CIM-MDCSK系统应用降低噪声的优化方法。最后,仿真结果验证了 CIM-MDCSK系统的性能优势。
【图文】：

原理框图,发射机,码矩阵,递归方法

２．２邋ＣＳ－ＤＣＳＫｌｓｈ码的矩阵由Ｈａｄａｍａｒｄ方法构造而成，它由如Ｆ的递归方法得到逡逑ｗ，＝Ｒ：逦＾１２，３，，…逦（＝１，表示Ｗａｌｓｈ码矩阵的阶数。逡逑－ＤＣＳＫ系统接收机的解调原理框图如图２．３所示。逡逑

框图,发射机,发送信号,符号

Ｗａｌｓｈ码序列中的多行Ｗａｌｓｈ码序列来传输信息承载信号，从而实现了在一个符逡逑号周期内传输多路信息比特，有效地提高了系统的传输数据率。ＧＣＳ－ＤＣＳＫ发逡逑射机的调制原理框图如图２．４所示。逡逑！邋＆ｉ￣：逦：逦ＴＴｘ逡逑｜器商丨‘，殳邋—＾逦ｒ°＾逡逑］逦Ｉ邋ｗｉ邋Ｄｅｌａｙ邋ｉ邋．．邋ｆ￣Ｄｄａｖ＂＾．逦＾逡逑发生器邋＿逦ｔｊ邋＾邋ｒ＞．？．ｒ￣邋＾１逦＇ｓｋ逡逑；—斗二：—逡逑＼逦逦４逦逦＾逦、逡逑！逦」＿＿：：邋Ｉ邋Ｘ＂，逡逑逦逦—逦Ｉ—邋—逦—．．邋—ｉ．逦？逡逑！逦逦：：逦－Ｖ￥＞逡逑Ｉ邋－邋Ｊ：：逦逡逑Ｕ逦￣Ｉ邋ｐ—邋－１邋｜邋１，逦ｉｔ逦逡逑？串／并转换邋ｂ．逦Ｊｌ邋—Ｉ邋＿＾Ｌ：逡逑１逦０—邋－ｌ邋Ｌｉ逦ｉ逦逡逑Ｋ邋＾邋＋１逡逑图２．４邋ＧＣＳ－ＤＣＳＫ发射机的原理框图逡逑假定考虑单个的传输符号周期，ＧＣＳ－ＤＣＳＫ发射机的发送信号＼表示为逡逑Ｍ逡逑Ａ邋＝？叫逦（２．９）逡逑ｍ＝＼逡逑其中表示传输参考信号的Ｗａｌｓｈ码序列码元，表示传输第逡逑ｍ路信息符号的Ｗａｌｓｈ码序列码元。？ｅ｜－ｌ，＋１丨卜＝邋１，２，．．．，表示系统传输的逡逑第ｍ个信息符号
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN918

【参考文献】