[发明专利]三路载波索引差分混沌移位键控调制解调器及方法

说明书

本发明公开了一种三路载波索引差分混沌移位键控调制解调器及方法，属于混沌通信技术领域。利用层间互为参考的方式分两层来实现三路索引调制，借助相互正交的混沌信号和希尔伯特信号区分这两层调制，并利用索引映射规则和反索引映射规则对信号进行调制和解调。在占用相同频带的前提下，相较于现有的载波索引差分混沌移位键控系统，其系统中的参考信号仅作为信息信号的参考，其本身不携带任何信息，而本发明的每层信息信号在传输信息比特的同时，也作为其他层的参考信号，无需额外发送独立的参考信号，获得更高的比特传输速率、频谱利用率以及更好的数据安全性，同时可以降低比特误码率。

技术领域

本发明属于混沌通信技术领域，涉及一种利用载波索引调制的多载波混沌通信系统，具体来说，涉及一种三路载波索引差分混沌移位键控调制解调器及方法。

背景技术

近些年来，混沌信号凭借自身良好的自相关性以及对初值的敏感性，在通信与信息领域有着广阔的发展前景和重大的实用价值。混沌信号不仅具有良好的自相关性和互相关性，而且具有近似白噪声的统计特性，这些特性都使得混沌信号非常适合作为扩频通信中的扩频码来使用。同时，利用混沌信号对初值的敏感性，通过改变其初值可以得到大量近似正交的混沌信号，这种特性适合于多用户环境中区分不同用户，满足了多用户通信对用户识别码的需求。混沌数字调制使用非周期的宽带混沌信号取代传统数字调制中的正弦载波，作为一种新型的扩频调制，混沌数字调制不仅具有与其它扩频调制方案相似的优点，包括抗干扰和抗信道衰弱等，而且具有其独特的优势，包括：高通信安全性、低功耗及低硬件成本等。因此，混沌数字调制技术已成为非线性科学与信息科学界关注和研究的热点问题之一。

由于目前尚未解决由相干方式引起的鲁棒混沌同步问题，现有的混沌数字调制解调方法大多基于传输参考方法，即把参考信号和携带信息的信号都发送给接收端。其中，差分混沌移位键控（Differential Chaos Shift Keying，DCSK）调制解调方法是经典方案之一，DCSK凭借其简便的首发设备以及较好的误码性能，在许多实际应用场合下（包括无线个人局域网、无线传感器网络等）都表现出了很强的竞争力。但是，由于DCSK采用了时分多址的方式分隔参考信号和信息信号，因此在收发设备中都不可避免地使用了宽带射频（RadioFrequency，RF）延时线。使用互补金属氧化物半导体技术实现RF延时线非常困难且不易集成，这就导致上述系统不能满足一些高速通信系统，如超宽带通信的要求。

针对上述问题，载波索引差分混沌移位键控（Carrier-Index DifferentialChaos Shift Keying，CI-DCSK）调制解调方法使用多个子载波来同时传输参考信号和信息信号，通过不同频段的子载波来区分参考信号和信息信号。在所有的子载波中，有一个固定的子载波用于传输参考信号，而其余的子载波则根据数据比特流选出1个子载波用于传输信息信号。通过占有额外的频谱资源，CI-DCSK消除了收发设备中的延时单元，也使得其传输速率和误码率性能方面较DCSK有所提升。但CI-DCSK存在以下不足：首先，CI-DCSK的传输速率和频谱利用率仍然相对偏低，不能满足现代通信的需求；其次，CI-DCSK较低的能量效率影响其误码性能的提升；此外，CI-DCSK以牺牲频谱资源来换取传输速率的提高，多传输1个比特需要额外占用1倍的频带，在频谱资源稀缺的如今，CI-DCSK的这项不足成为制约其发展的关键因素之一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种三路载波索引差分混沌移位键控调制解调器及方法，解决现有CI-DCSK调制解调方法传输速率低，频谱利用率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种三路载波索引差分混沌移位键控调制方法，其特征是，包括以下步骤：

将信号传输需要用的频带分成M+1个子载波频段；

生成离散混沌信号序列；

对离散混沌信号序列进行希尔伯特变换获得离散希尔伯特信号序列；

对离散混沌信号序列进行脉冲成形滤波获得对应的混沌脉冲信号；