[發明專利]一種基于UKF的混沌協同通信方法

無效

• 申請號: 201210266241.1
• 申請日: 2012-07-30
• 公開（公告）號: CN102868652A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 胡志輝;謝宗伯;馮久超
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04L27/00
• 分類號: H04L27/00;H04L25/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明涉及混沌協同通信方法，特別涉及一種基于UKF的混沌協同通信方法。

背景技術

由于混沌對初始條件的敏感性、貌似隨機的行為、連續寬帶功率譜等特征，混沌通信相對傳統通信來說有很多優勢。混沌通信分為相干通信和非相干通信兩種，雖然相干通信如混沌相移鍵控(Chaos?Shift?Keying，CSK)具有較好的誤碼性能，但需要進行混沌同步，在是實際通信環境中很難實現。差分混沌相移鍵控(differential?chaos?shift?keying,DCSK)是非相干通信中的一種經典技術，其不需混沌同步，但是其誤碼性能明顯不如CSK通信系統。因此，又有很多學者提出改進的混沌數字通信系統，如調頻差分混沌相移鍵控(frequency?modulated?differential?chaos?shift?keying,FM-DCSK)等。但是這些系統很少涉及多徑衰落這一無線通信環境中普遍存在的干擾現象。

分集技術是一種在無線通信系統中廣泛使用的技術，其在發射端發射多個信號樣本，這些信號經過獨立的衰落信道后在接收端合并，能有效對抗無線信道中的多徑衰落。多天線技術就是一種重要的實現分集的手段。但在實際應用中，終端設備往往只有一根天線。為了解決這一矛盾，近年來人們提出了一種協同通信方式，該方式在多用戶環境下通過共享其它用戶的天線，形成虛擬的多天線陣列，從而實現空間分集。

另外，近年來無先導卡爾曼濾波(Unscented?Kalman?Filtering，UKF)算法已提出并得到廣泛應用，混沌信號的濾波便是其中一個應用熱點。與擴展卡爾曼濾波算法(Extended?Kalman?Filtering，EKF)相比，UKF不需要計算雅可比矩陣且精度更高，因此更適合用于混沌信號的濾波。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種基于UKF的混沌協同通信方法，減少了參考信號所含的噪聲分量，有效地提高了誤碼性能，又可以根據信道變化的快慢，選著合適的參考信號與用戶信息信號幀數比，減少了所需發送信號幀數。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種基于UKF的混沌協同通信方法，包括以下步驟：

（1）在第1時隙，第1用戶同時向第2用戶和基站發送其所用的載波信號，第2用戶也同時向用戶1和基站發送其所用的載波信號；設第1時隙基站接收到第1用戶的載波信號為接收到第2用戶的載波信號為

（2）在第2時隙，第1用戶把接收到的第2用戶的載波信號放大后向基站轉發，第2用戶也把接收到的第1用戶的載波信號放大后向基站轉發；設第2時隙基站接收到第1用戶發送的信號為接收到第2用戶發送的信號為

（3）基站在接收到第1用戶和第2用戶發送的載波信號后，用UKF算法對第1用戶和第2用戶所用的載波信號進行估計；

（4）在第3、4…2i+1，2i+2…2M+1，2M+2時隙，其中i＝1，...,M，第1用戶和第2用戶分別用各自的載波信號調制各自的第i位用戶信息；在第2i+1時隙，第1用戶同時向第2用戶和基站發送第1用戶的第i位用戶信息，而第2用戶也同時向第1用戶和基站發送第2用戶的第i位用戶信息；在第2i+2時隙，第1用戶向基站轉發第2用戶的第i位用戶信息，同時第2用戶也向基站轉發第1用戶的第i位用戶信息；M是由信道系數變化快慢決定的一個數值；當信道系數變化比較快時，應選一個較小的M值，當信道系數變化比較慢時，應選一個較大的M值，以便減少所需發送的載波信號幀數。

（5）基站把步驟（3）所估計的載波信號作為參考信號，解調步驟（4）中第1用戶和第2用戶所發送的用戶信息。

其中是第1用戶到基站間的L+1階沖激響應，x₁(k)是第1用戶所用的載波，w_1d(k)是第1用戶的加性高斯白噪聲；其中是第2用戶到基站間的L+1階沖激響應，x₂(k)是第2用戶所用的載波，w_2d(k)是第2用戶的加性高斯白噪聲；其中是第1用戶到第2用戶再到基站的L+1階沖激響應；其中是第2用戶到第1用戶再到基站的L+1階沖激響應。

步驟（3）所述用UKF算法對第1用戶和第2用戶所用的載波信號進行估計，具體為：

對第1用戶，首先建立載波信號的狀態空間模型：

觀測方程為：