[發(fā)明專利]一種基于極化碼的差分混沌通信方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911188521.3
• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN110838895A
• 公開（公告）日: 2020-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳平平;歐建輝;朱子熹;劉惠燕;謝肇鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L27/00
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 丘鴻超;蔡學(xué)俊

本發(fā)明涉及一種基于極化碼的差分混沌通信方法及系統(tǒng)，該方法包括編碼調(diào)制過程和解調(diào)譯碼過程，編碼調(diào)制過程為：信源產(chǎn)生信號后，輸入極化碼編碼器進行編碼，然后將極化碼編碼的碼字送入DDCSK?WC調(diào)制器中進行混沌調(diào)制，利用正交Walsh碼對數(shù)據(jù)幀重新設(shè)計，再將重新設(shè)計后的數(shù)據(jù)幀進行發(fā)送；解調(diào)譯碼過程為：在接收端接收到信號后，首先DDCSK?WC解調(diào)器對接收信號進行解調(diào)，然后將解調(diào)得到的軟信息輸入極化碼譯碼器，極化碼譯碼器采用基于MS算法的SC譯碼算法進行譯碼，最后得到譯碼結(jié)果。該方法及系統(tǒng)有利于提高通信的信息傳輸速率和性能，降低計算復(fù)雜度和實現(xiàn)成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于極化碼的差分混沌通信方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

混沌是非線性科學(xué)的一個重要分支，是自然科學(xué)、通信學(xué)科的一個重要研究方向。混沌信號具有良好的自相關(guān)性與互相關(guān)性，類噪聲性，非周期性，寬頻譜性等優(yōu)點，這些優(yōu)點能很好的滿足通信的安全保密，擴頻，信息傳輸方面的需求，在通信領(lǐng)域具有良好的發(fā)展前景。與傳統(tǒng)的正弦波作為載波相比，以混沌信號作為載波設(shè)計通信系統(tǒng)，不但信息的安全性進一步提高，且設(shè)計的電路更加簡單，方便大規(guī)模生產(chǎn)。同時，在多用戶接入環(huán)境具有良好的通信性能。在多設(shè)備接入的5G通信時代，具有非常大的發(fā)展優(yōu)勢。為了提升混沌通信系統(tǒng)的譯碼性能和傳輸速率，研究人員將信道編碼技術(shù)與混沌通信結(jié)合，如Turbo碼，LDPC碼等，改進混沌通信系統(tǒng)自身的誤碼性能以及傳輸速率的問題。

極化碼由E.Arikan在2009年提出的，并在通信領(lǐng)域引起了極大的反響。該編碼方案從理論上被嚴格證明可以達到信道容量。在離散無記憶信道(BEC)下，當(dāng)編碼序列無限長時，極化碼傳輸?shù)牟铄e概率趨近于零。極化碼通過信道極化來構(gòu)造，并使用SC(Successivecancellation)譯碼以及SCL(Successive cancellation list)譯碼算法來進行譯碼。極化碼已經(jīng)被定為3GPP中的物理層接入信道編碼方案。在3GPP TR 38.802標(biāo)準，極化碼擊敗了LDPC碼和Turbo碼成為增強型移動寬帶(eMBB)場景的5G控制信道的編碼方案。與LDPC碼和Turbo碼相比，在短長度分組數(shù)據(jù)包傳輸，極化碼具有更好的誤碼性能和較低的復(fù)雜性。

申請?zhí)枮?01610550474.2的中國專利公開了一種基于Walsh碼的多用戶差分混沌通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)是對傳統(tǒng)的差分混沌鍵控通信系統(tǒng)進行優(yōu)化改造，利用Walsh碼來設(shè)計數(shù)據(jù)幀，從而區(qū)分出多個不同的用戶，在發(fā)送端利用傳輸參考的方式，在接收端采用相關(guān)解調(diào)法來解調(diào)出每個用戶的數(shù)據(jù)信息，最后進行判決解調(diào)，根據(jù)相關(guān)解調(diào)的結(jié)果來判定發(fā)送的信息。該技術(shù)方案利用Walsh碼來重新設(shè)計數(shù)據(jù)幀，雖然比DCSK混沌調(diào)制系統(tǒng)在多用戶的傳輸中，提高了系統(tǒng)信息傳輸速率，同時消除了用戶間的干擾，但仍然存在著很大的改進空間。在復(fù)雜信道傳輸環(huán)境，誤碼率性能仍然較差。這在一定程度上，造成了混沌調(diào)制技術(shù)的使用范圍受限，因此還有可以進一步提高的空間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于極化碼的差分混沌通信方法及系統(tǒng)，該方法及系統(tǒng)有利于提高通信的信息傳輸速率和性能，降低計算復(fù)雜度和實現(xiàn)成本。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于極化碼的差分混沌通信方法，包括輸出信號編碼調(diào)制過程和接收信號解調(diào)譯碼過程；所述輸出信號編碼調(diào)制過程為：信源產(chǎn)生信號后，輸入極化碼編碼器進行編碼，極化碼編碼器通過信道聯(lián)合以及信道分裂產(chǎn)生信道極化現(xiàn)象，并利用信道極化將信道分為噪聲信道和無噪聲信道，使信息在無噪聲信道上進行傳播；將極化碼編碼的碼字送入DDCSK-WC調(diào)制器中進行混沌調(diào)制，利用正交Walsh碼對數(shù)據(jù)幀重新設(shè)計，再將重新設(shè)計后的數(shù)據(jù)幀進行發(fā)送；

所述接收信號解調(diào)譯碼過程為：在接收端接收到信號后，首先DDCSK-WC解調(diào)器根據(jù)DDCSK-WC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)特性，利用非相干檢測器對接收信號進行解調(diào)，然后將解調(diào)得到的軟信息輸入極化碼譯碼器，極化碼譯碼器采用基于MS算法的SC譯碼算法進行譯碼，最后得到譯碼結(jié)果。