[發明專利]一種數模混合混沌碼的構造方法

有效

• 申請號: 201810071573.1
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN108494522B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 于威;吳俊;黃新林;王睿;劉典;陳向煌
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H03M1/66;H03M13/11
• 代理公司: 上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

1.一種數模混合混沌碼的構造方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

(1)信源為時間離散，幅度連續的模擬信號；當碼率為1/N時，編碼器基于非線性混沌函數把每一個信源編碼成N個碼字；N個碼字分為兩部分：N1個模擬碼字和N2個數字碼字，N2≤N1，N1+N2＝N；模擬碼字為幅度為實數的混沌碼字；數字碼字為混沌碼字的符號，幅度為1或者-1；編碼器根據譯碼后均方誤差(MSE)的理論表達式和預測的信道信噪比(SNR)，選擇最優的參數N1和N2，使得接收端譯碼后MSE最小；

(2)發送端把每一幀信源生成的碼字按照一定格式組成數據包，并發送到無線信道；

(3)接收端對收到模擬混沌碼字和數字碼字進行最大似然譯碼；

所述的步驟(1)具體為：

(11)令K個時間離散幅度連續的信源組成的一維向量為{m₁,...,m_k,...,m_K}，編碼器首先把這K個信源進行串并轉換；每一個信源都對應一個子編碼器，總共有K個子編碼器；

(12)非線性混沌函數的表達式為

x[n]＝F(x[n-1]) (1)

F(x)＝1-2|x|，x∈[-1，1] (2)

(13)MSE的理論表達式如下：

公式(3)中的參數說明如下：P₀表示數字碼字在譯碼器中恢復時的判別錯誤概率，是數字碼字在譯碼器中恢復時的判別正確概率，P_ε表示模擬混沌碼字在譯碼器中恢復時符號判別錯誤的概率，表示模擬混沌碼字在譯碼器中恢復時符號判別正確的概率，表示某個模擬混沌碼字的符號被判別錯誤時，其譯碼后的噪聲功率；σ²[N1-1|N1-1]表示第(N1-1)個模擬混沌碼字的符號被判別正確時，其譯碼后的噪聲功率；這些參數的公式表示形式如下：

公式(4)中的σ_ω表示信道的噪聲功率，公式(5)中的P表示模擬混沌碼字的功率；

由于N2≤N1，N1+N2＝N，所以N2的可能取值為1到N/2，相應的N1的可能取值為N/2到N-1；N小于10，通過枚舉找到最優的N2和N1使得公式(3)中的MSE最小；

(14)每一個子編碼器的輸入m_k對應于上述公式(1)中的x[0]；然后根據步驟(13)中所選擇的參數N1，使用公式(1)生成N1個模擬混沌碼字：x_k[0],x_k[1],...,x_k[N1-1],這N1個碼字所對應的符號分別為s_k[0],s_k[1],...,s_k[N1-1]；子編碼器只選擇最前面的N2個符號作為數字碼字，即：s_k[0],s_k[1],...,s_k[N2-1]。

2.根據權利要求1所述的一種數模混合混沌碼的構造方法，其特征在于，所述的步驟(2)具體為：

編碼器使用并串轉換把所有的K*N2個數字碼字組成一個數據塊，把所有的K*N1個模擬混沌碼字組成一個數據塊，然后用收發雙方約定好的同步字Sync1和Sync2來隔離這兩部分數據塊；發送時依次發送同步字Sync1，數字碼字數據塊，同步字Sync2以及模擬混沌碼字數據塊。

3.根據權利要求1所述的一種數模混合混沌碼的構造方法，其特征在于，所述的步驟(3)具體為：

(31)譯碼器進行串并轉換把收到的帶噪碼字按順序分配給K個子譯碼器；每個子譯碼器分配的碼字為對應于每一個信源的N2個數字碼字和N1個模擬混沌碼字；

(32)每個子譯碼器按照傳統的譯碼算法恢復每個模擬信源；

(33)譯碼器使用并串轉換把K個子譯碼器譯出的信源按順序輸出。