[發明專利]一種多載波多元差分混沌移位鍵控噪聲抑制系統及方法

有效

• 申請號: 202010897102.3
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN111988253B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 徐位凱;任華榮;蔡相明;王琳
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H04L27/00
• 分類號: H04L27/00;H04L27/26
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

1.一種多載波多元差分混沌移位鍵控噪聲抑制系統，其特征在于包括發射端和接收端；

所述發射端包括混沌信號發生器、串/并轉換器、比特/符號轉換器、多元DCSK調制器、脈沖成形濾波器、乘法器和加法器；所述接收端包括匹配濾波器、采樣模塊、取平均模塊、噪聲抑制模塊和多元DCSK解調器；

所述混沌信號發生器用于產生長度為θ的混沌信號c＝[c₁,c₂,...,c_θ]，混沌信號分別與參考Walsh碼W_R以及相互正交的Walsh碼W_x和W_y相乘，前一部分被傳輸至脈沖成形濾波器得到參考信號，后一部分被傳輸至多元DCSK調制器；

所述串/并轉換器用于將發射比特數據流信號通過串并轉換器生成U路并行比特數據流信號；

所述比特/符號轉換器用于將比特數據流轉換為符號數據流；

所述多元DCSK調制器用于將混沌信號c和相互正交的Walsh碼W_x和W_y的乘積對符號數據流進行調制生成調制信號，并將信號傳輸至脈沖成形濾波器；

所述脈沖成形濾波器用于對信號進行濾波得到參考信號和信息承載信號；

所述加法器用于將調制到不同子載波上的參考信號和信息承載信號相加得到傳輸信號并傳輸至無線信道；

所述匹配濾波器用于將接收到的信號r(t)與各子載波相乘后得到的信號進行匹配濾波，從子載波的各個頻段提取出參考信號和信息承載信號；

所述采樣模塊用于對提取出的參考信號和信息承載信號進行采樣，將模擬信號轉化成相應的數字信號；

所述取平均模塊用于對使用Walsh碼處理后的采樣信號進行平均，得到平均之后的參考信號r_R和信息承載信號的同相分量和正交分量并傳輸至噪聲抑制模塊；其中和代表接收到的由第u個子載波傳輸的信息承載信號的同相分量和正交分量；

所述噪聲抑制模塊用于對由參考信號r_R和信息承載信號的同相分量和正交分量構成的矩陣B_x和B_y應用噪聲抑制方法得到更新后的低噪聲參考信號和信息承載信號；

所述多元DCSK解調器用于對更新后的低噪聲參考信號和信息承載信號進行解調獲取信息比特。

2.多載波多元差分混沌移位鍵控噪聲抑制方法，其特征在于包括以下步驟：

1)接收機將接收到的受到多徑衰落和加性高斯白噪聲影響的信號r(t)和Walsh碼相乘并經過取平均模塊后得到平均之后的參考信號r_R、信息承載信號的同相分量和正交分量從而得到初始矩陣B_x和B_y，其中，u表示第u個子載波；

所述信號r(t)包含一個參考信號和U個信息承載信號，利用Walsh碼的正交性將接收到的信號r(t)和Walsh碼相乘并經過取平均模塊后得到平均之后的參考信號r_R、信息承載信號的同相分量和正交分量所述初始矩陣B_x和B_y定義如下：

2)在噪聲抑制模塊中根據初始矩陣B_x和B_y以及更新次數N進行初始化；

所述初始化包括以下步驟：

(1)定義第i次迭代中由更新的低噪聲參考信號和信息承載信號構成的矩陣為和令進行初始化；

(2)按如下公式(2)得到初始判決變量Z⁰；

(3)使用多元DCSK解調器獲取信息比特，即：

3)在噪聲抑制模塊中使用兩層嵌套循環迭代更新權重因子，實現對參考信號和信息承載信號的噪聲抑制；

所述使用兩層嵌套循環迭代更新權重因子，包括以下步驟：

(1)第i-1次迭代中的得到矩陣和的第j行分別乘以和從而得到乘積矩陣K_x和K_y，再將K_x和K_y的第1行第j列的元素都置為0，即矩陣的第j行不與矩陣的第j列相乘，矩陣的第j行不與矩陣的第j列相乘；

(2)按如下公式(3)得到參考信號和不同信息承載信號的權重因子G_x和G_y，其中表示克羅內克積，⊙表示哈達瑪積，1_1×θ表示大小為1×θ的單位矩陣；

其中，K_x為在第i次迭代中矩陣的第j行與矩陣的乘積矩陣并將其第1行第j列的元素置為0；K_y為在第i次迭代中矩陣的第j行與矩陣的乘積矩陣并將其第1行第j列的元素置為0；

(3)將矩陣G_x和G_y的不同行相加取平均得到更新的矩陣的第j行，即，其中sum(·)表示各行元素之和；

(4)按如下公式(4)得到更新的判決變量Zⁱ；

(5)使用多元DCSK解調器獲取信息比特，即：

(6)按如下公式(5)對和歸一化得到歸一化矩陣和其中norm(·)表示取范數操作；

(7)計算相鄰兩次迭代中得到的歸一化矩陣之間的最大差值，判斷是否可以停止迭代；即判斷和是否都小于設定的閾值；若兩項均小于設置的閾值，則表示權重因子已經包含了參考信號和信息承載信號中所有的先驗信息，此時停止迭代，否則進行下一步迭代。