[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

一種多載波多元差分混沌移位鍵控噪聲抑制系統及方法，屬于無線通信技術中的噪聲抑制領域。系統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；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調制器。在接收端利用接收到的參考信號和信息承載信號的相關系數作為權重因子，將其作為反饋來更新之前的參考信號和信息承載信號并抑制傳輸信號中的噪聲，利用計算機仿真驗證所提出方法的有效性。在加性高斯白噪聲信道和多徑衰落信道下顯著降低傳輸信號內的噪聲，提高系統誤碼率性能。在未來無線通信應用中具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于無線通信技術中的噪聲抑制領域，尤其是涉及一種多載波多元差分混沌移位鍵控噪聲抑制系統及方法。

背景技術

混沌信號固有的寬帶、非周期和類噪聲特性使它們在擴頻通信和保密通信中具有廣闊的應用前景。因此以混沌信號為載波的混沌通信在無線通信領域得到了廣泛的研究，國內外學者提出了許多混沌通信系統，其中一個重要的調制方案就是差分混沌移位鍵控(Differential Chaos Shift Keying,DCSK)。DCSK系統可實現不需要信道狀態信息(Channel State Information,CSI)的簡單接收機，因此該系統在接收端不需要信道估計和混沌同步。然而，DCSK系統是傳輸-參考結構，這意味著系統的半個符號周期需要用來傳輸參考信號，這導致DCSK的數據率和能量效率都比較低。此外，參考信息和信息承載信號會受到信道噪聲的不利影響，這降低了DCSK系統的誤碼率(Bit Error Rate,BER)性能。因此，許多學者對DCSK方案進行了改進，以提高數據率和能量效率。

為了提高數據率，有學者提出了正交混沌移位鍵控(Quadrature Chaos ShiftKeying，QCSK)系統，該方案將參考信號及其希爾伯特變換進行正交相移鍵控調制，從而使該系統在相同的帶寬消耗下相比于DCSK系統獲得了兩倍的數據率。受此啟發，文獻(L.Wang,G.Cai,and G.R.Chen,“Design and performance analysis of a newmultiresolution M-ary differential chaos shift keying communication system,”IEEE Trans.Wireless Commun.,vol.14,no.9,pp.5197-5208,Sep.2015)提出了一般化的多元DCSK(M-ary DCSK)系統,該系統可以通過調整調制階數來進一步提升系統的數據率。然而，當調制階數增加時，多元DCSK系統的BER性能會降低。為了實現在不犧牲BER性能的前提下提高系統的數據率，有學者提出了多載波DCSK(Multicarrier DCSK，MC-DCSK)系統，該系統先使用一個預先定義的子載波用于傳輸參考信號，然后使用剩下的子載波傳輸多路信息承載信號。但是MC-DCSK系統存在匹配濾波復雜和硬件實現復雜的問題。近年來，有文獻還提出了多載波混沌移位鍵控(Multicarrier chaos Shift Keying,MC-CSK)系統。該方案利用Gram-Schmidt算法產生一系列歸一化的正交混沌信號，然后通過映射比特選取這些信號中的一個作為信息承載信號。換句話說，在MC-CSK系統中，信息比特是由參考信號的特定索引以隱式方式攜帶，這種設計實現了數據率和BER性能的提高。但上述系統中的參考信號會受到信道衰落和失真的影響，信道噪聲依舊是限制系統性能的一大難題。