一种FM-QCSK混沌数字通信系统及其性能分析

( 也于近年出版了多期混沌学在电子与通信工程中应用的专辑 * 混沌调制技术已经 ? F G E H H = A D KG Q J L H O : : :) M & &’ 从8 差分混沌键控 " 演 变 到 了 更 复 杂 的 非 相 干 检 测 方 案 ./ 调频 差 分 混 沌 键 控" 和0 1 2 3 ! $ 8 1 2 3! $ 1 2 3 ! 四相混沌键控 " 但仍 无法摆 脱检测 时估 计时间 较长的 缺点 # * 0 1 2 3 虽然使 8 1 2 3 的传输速率提高了一 倍 # 从而限制了通信速率 * 将混沌信号变为包络恒定而频 率在一 定范围 内无 规则变 ./ $ 8 1 2 3 采用了调频技术 #
随着对混沌通信技术的深入研究 # 各种新的混沌调制 方案不 断涌现 # 用 类 似 随 机 的 混 沌 信 号 作 为 载 波# 打破了以往采用周期性载波的调制方式 * 由于混沌信号本身宽频谱和良好的相关特性 # 使混沌数字调制能够
%!&’ 很好 地 克 服 多 径 衰 落 * 近 年 来# 为 了 寻 求 一 种 更 高 效 而 可 靠 的 调 制 方 法# 许 多 学 者 做 了 大 量 的 工 作& #
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图 %!0 1 2 3 的两种星座分布图
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! " " ,年&月 第’ &卷!第!期
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西安电子科技大学学报 （自然科学版） ( )*+,.!) !!/ 0 1 0 -,!*, 0 2 3+ & 0 45
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一种 !" # % &’ 混沌数字通信系统及其性能分析 $
! 张 翌 维%! 沈 绪 榜%! 朱 向 东%!
化的载波 ! 每个码元符号具有同等 的 比 特 能 量 ! 并 可 直 接 相 关 解 调* 笔 者 提 出 的 ./ 调频 四相混沌 $ 0 1 2 3" $ 键控 # 结合了以上相位调制和频率调制的优点 ! 进一步提高了传输质量和传输速率 *
<!& ’ ( ) 调制
与8 不同点是利用四相键 1 2 3 调制相同 ! 0 1 2 3 的一个符号周期 也 分 为 参 考 信 号 和 载 信 信 号 两 部 分 ! 控调制使单个符号所代表的信息变为 ! 比特 ! 传输效率提高了一倍 * 采用两路互相正交的混沌样值 函 0 1 2 3 数 6 "$ # ! # %; 7 9 7 9 8" :" % "# % # 作为相位空间的一组正交基 ! 8 9 ! :" 9 ! 是一个符号周期内样值函数的 $ % ! !
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本文中研究的 ./ 在0 以混沌信号作为输 入 ! 调制 器输 $ 0 1 2 3 方法 ! 1 2 3 的基础上引入了 ./ 调制器 ! 出为振幅 不 变 而 频 率 无 规 则 变 化 的 ./ 已 调 信 号 * 正交信号的产生采用 ./ $ 0 1 2 3 调 制 方 案 如 图 ! 所 示* 在频域相移" & 得到时域的正交信号 * 文献 $ % 给出了直接在时域近似求解正 交 \ A I X H F J变换 ! !后进行反变换 ! 信号的方法 *
信息符号 0 1 2 3 " " %[" A " % "[% A % " "<% A % % 信息符号
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Βιβλιοθήκη Baidu
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收稿日期 ! ! " " # $ " # $ " % 基金项目 ! 国家部委预研基金资助 ! " & % ’ ( " ( " % " ! " ’ 作者简介 ! 张翌维 ! " # 男# 西安微电子技术研究所博士研究生 * % ) ( " $
自然科学版 " &卷 !!!!!!!!!!!!!! !!!! 西安电子科技大学学报 ! !!!!!!!!!! !!!! 第 ’ ! # "
图 !!./ $ 0 1 2 3 的发射与接收模型
离散混沌信号经零阶保持和低通滤波后进行调频 * 这样混 沌载 波频 率在一 个 很 短 的 符 号 周 期 内 基 本 相 等! 发送的调制信号能量连续而均匀地扩散到 ./ 基准频率的周围 * 当这样的信号对其他同频段信道产生干 扰时 ! 由于混沌载波的伪随机特性 ! 干扰仅相当于背景噪声 ! 只要其能量低于判决门限 ! 受扰频段仍可正常工
! 陕西 西安 !, % + 西安微电子技术研究所 " % " " &# 陕西 西安 !, $ ! + 西安电子科技大学 微电子学院 " % " " , % 摘要 ! 在调频 四相混沌键控 " 混沌数字通信系统中 ! 对 时 域 连 续 混 沌 信 号 进 行 频 率 调 制! 使 $ ./ $ 0 1 2 3# 单位码元具有近似相等的比特能量 $ 针对混沌样值函数构造一组正交基 ! 采用频域或时 域 方 法 得 到 混 沌 接收时直接将参考 信 号 及 其 正 交 信 号 分 两 路 与 载 信 信 号 进 行 相 关 处 理 ! 不 需 ./ 解 载波的正交信号 ! 这就使单位码元符号所表示的信息增加了一倍 * 计算机仿真结果表明 ! 在 4567 信道下 ! 调! ./ $ 0 1 2 3 的误码率性 能 接 近 于 ./ 在 多 径 信 道 下! % $ 8 1 2 3$ ./ $ 0 1 2 3 方法在 9 : ;为% "<& 时 ! ! #" 控 制 在 " 其性能好于传统的周期性载波调制系统 * ! " = 9! 关键词 ! 调频 四相混沌键控 $ 非相干 $ 混沌载波 $ 性能分析 $ " # 中图分类号 ! > ? ) % &* & !!! 文献标识码 ! 4!! 文章编号 ! % " " % $ ! & " " ! " " , " ! $ " ! ) $ " -
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能量 * 样值函数的正交性在半个符号周期内满足 ’
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根据上述正交关系可以得到两种典型相位分布的 0 1 2 3 星座模型 ! 如图 % 所示 ! 虚线表示 0 1 2 3和 0 1 2 3$ 的判决门限 * 图% 中各星座可由混沌正交基 $ # ! # % 的线性组合构成 ! 即 7 9 7 9 8" :" #;2 # # ! 复数表示形式为=> ;2 =>" 9 7 9 " 7 9 A " 0 1 2 3 的载 ? > 8" > >? >@ :" 信信号能够代表一个四进制符号" 如表 % # ! 经过调制的信号可表示为