[發明專利]一種基于Walsh碼的PI-DCSK調制解調方法及系統

有效

• 申請號: 202110473102.5
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113242198B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 陳平平;陳海頻;陳鋒;柳粟杰
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H04L27/00
• 分類號: H04L27/00;H04J13/00;H04J13/12
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 張燈燦;蔡學俊

本發明涉及一種基于Walsh碼的PI?DCSK調制解調方法及系統，該方法構造walsh矩陣并與參考混沌信號相乘，得到正交置換序列；將要發送的數據比特流分塊，選擇映射正交的置換序列，剩下的單個比特為調制位，進行BPSK調制后乘以所選的置換序列，然后發送；發送端在第一時隙發送參考混沌信號，其他時隙均用于發送調制好后的信息承載信號；接收端首先恢復參考混沌信號并利用與發送端相同的walsh矩陣得到正交置換序列，然后將接收到的信息承載信號與正交置換序列相關聯求內積，用最大幅度輸出的相關器的索引估計映射比特，同時將相應相關器的輸出內積值與零閾值比較以恢復調制比特。該方法及系統有利于降低誤碼率和收發成本。

技術領域

本發明屬于混沌數字調制技術領域，具體涉及一種基于Walsh碼的PI-DCSK調制解調方法及系統。

背景技術

近年來，隨著移動互聯網的發展，尤其是5G的快速發展，面對大規模用戶相互之間通信需求不斷增長，網絡流量也隨之爆炸性的增長，面對日益增長的網絡流量需求，如何快速安全地發送大量的流量數據并同時降低用戶之間的干擾，保證數據的可靠性，成為了未來通信發展的重中之重。

在過去的二十年里，混沌信號在擴頻通信系統中得到了越來越廣泛的應用。主要原因是這種信號可以很容易地產生，并且具有寬帶頻譜的特性，良好的自相關性和低互相關性。這些特性對于提高多址接入性能、抗干擾能力和抗多徑干擾能力具有重要意義。此外，其非周期性的性質加強了傳輸安全性。差分混沌移位鍵控(Differential Chaos ShiftKeying,DCSK)是混沌數字調制技術中的典型代表，其在多徑衰落或時變信道中具有優異的性能。在DCSK中，每個比特的持續時間被分成兩個時隙。在第一時隙中發送參考混沌序列，而在第二時隙中發送數據調制的時延參考混沌序列。在接收端，參考序列與數據調制序列相關，以恢復發送的比特。這種方法的主要優點是避免了混沌序列的恢復，接收機不需要信道狀態估計器，抗多徑干擾，實現簡單。但是這種方法采用T-R(Transmitted-Reference)傳輸方式，浪費了一半的時間和功率，存在信息傳輸速率低、能耗高和安全性差等缺點。

近年來，隨著對基于DCSK的混沌數字調制技術的深入研究，很多改進方案被提出。文獻《Permutation Index DCSKModulation Technique for Secure MultiuserHigh-Data-Rate Communication Systems》中提出了一種PI-DCSK調制技術，每個數據幀都被分成兩個時隙，在第一個時隙中發送參考混沌信號，在第二個時隙中發送調制比特乘以參考混沌信號的置換序列，則參考混沌信號需要多次發送。具體而言，比特流在發射機處被劃分為(n+1)比特的塊，其中n個映射比特用于選擇預定義的置換序列中的一個，而單個調制比特通過剛剛提到的置換的參考信號來擴展。在接收端，首先恢復參考信號，然后將其所有置換序列與數據承載信號相關聯求內積，以輸出的絕對值最大的相關器的索引將估計映射比特，同時將相應相關器的輸出內積值與零閾值進行比較以恢復調制比特。該方案中所選的置換序列是通過將參考混沌信號進行循環移位尋找兩兩之間內積相對較小的序列來充當正交置換序列，不能保證置換序列之間的絕對正交，信號之間的干擾較大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于Walsh碼的PI-DCSK調制解調方法及系統，該方法及系統有利于降低誤碼率和收發成本。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種基于Walsh碼的PI-DCSK調制解調方法，其特征在于，構造walsh矩陣并與生成的參考混沌信號w₀相乘，得到相互絕對正交的置換序列w₁,w₂,…,w_i；將要發送的數據比特流分成(n+1)比特的塊，其中n位為映射位，用于選擇映射正交的置換序列w₁,w₂,…,w_i；剩下的單個比特為調制位，進行BPSK調制后乘以所選的置換序列，然后進行發送；

發送端只在第一時隙發送參考混沌信號，其他時隙均用于發送調制好后的信息承載信號；