扩容型正交抑噪多级差分混沌移位键控通信系统

张刚; 王磊; 蒋忠均

doi:10.11999/JEIT220141

扩容型正交抑噪多级差分混沌移位键控通信系统

doi: 10.11999/JEIT220141

张刚¹,
王磊^1, ,,
蒋忠均²

1.
重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆 400065
2.
中共贵州省委网络安全和信息化委员会办公室贵阳 550000

基金项目: 国家自然科学基金(61771085)，重庆市自然科学基金(cstc2021jcyj-msxmX0836)，重庆市教育委员会科研项目(KJQN201900601)

详细信息

作者简介:
张刚：男，博士，教授，研究方向为随机共振微弱信号检测、混沌键控技术

王磊：男，硕士生，研究方向为混沌保密通信

蒋忠均：男，硕士，高级工程师，研究方向为随机共振微弱信号检测、混沌键控技术

通讯作者:
王磊　1138936818@qq.com

中图分类号: TN914; TN911.3
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- 被引次数: 17
出版历程
- 收稿日期: 2022-02-15
- 修回日期: 2022-05-20
- 录用日期: 2022-06-08
- 网络出版日期: 2022-06-13
- 刊出日期: 2023-03-10

Expanded Capacity Orthogonal Noise Suppression Multi-level Differential Chaotic Shift Keying Communication System

1.
School of Communication and Information Engineering, Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China
2.
Cyberspace Administration of Guizhou Province, Guiyang 550000, China

Funds: The National Natural Science Foundation of China (61771085), Chongqing Natural Science Foundation of China (cstc2021jcyj-msxmX0836), Chongqing Education Commission Scientific Research Project (KJQN201900601)

摘要

摘要: 针对多进制差分混沌移位键控系统传输速率较小且误码率(BER)较差的缺点，该文提出一种扩容型正交抑噪多进差分混沌移位键控(DCSK)通信系统。在该系统的发送端设计了一种改进型混沌基信号发生器，可产生4组正交的混沌基信号，使得通信容量极大提升。定义综合效用函数，并引入粒子群算法对系统各参数优化。对该系统在加性高斯白噪声(AWGN)和Rayleigh衰落信道下理论误码率公式进行推导及系统仿真同时对比不同系统的综合效用函数。结果表明，该系统具有更低的误码率和更优综合效用，具有较好的实际应用价值。
- 混沌基信号 /
- 多进制 /
- 差分混沌移位键控 /
- 正交调制
Abstract: To address the disadvantages of small transmission rate and poor Bit Error Rate (BER) of M-ary differential chaos shift keying. An expanded capacity orthogonal noise suppression multi-level Differential Chaotic Shift Keying (DCSK) communication system is proposed. An improved orthogonal chaotic signal generator is designed at the transmitter of the system. It can generate four sets of orthogonal chaos-based signals, which can greatly increase the communication capacity. An integrated utility function is defined and a particle swarm algorithm is introduced to optimize each parameter of the system. The theoretical BER equation is derived and the system simulation is analyzed under the Additive White Gaussian Noise (AWGN) channel and Rayleigh fading channel. The integrated utility functions of different systems are also compared. The results show that the system has a lower BER and better integrated utility compared, and has a better practical application.
- Chaos-based signals /
- M-ary /
- Differential Chaotic Shift Keying (DCSK) /
- Orthogonal modulation

HTML全文

图 1 改进型混沌基信号发生器(IOCG)原理图

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图 2 ECO-NS-MDCSK系统第k帧发送端框图

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图 3 ECO-NS-MDCSK系统第k帧接收端框图

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图 4 多径Rayleigh衰落信道模型

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图 5 滑动平均滤波器

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图 6 BER随 $P$ 和 ${E_{\text{b}}}/{N_0}$ 变化的曲线

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图 7 BER随 $R$ 和 $M$ 变化的曲线

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图 8 不同 $R$ 下，BER随 ${E_{\text{b}}}/{N_0}$ 变化的曲线

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图 9 不同 ${E_{\text{b}}}/{N_0}$ 下，BER随 $M$ 变化的曲线

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图 10 不同 $P$ 下，BER随 ${E_{\text{b}}}/{N_0}$ 变化的曲线

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图 11 不同 $L$ 的不同信道增益下，BER随 ${E_{\text{b}}}/{N_0}$ 变化的曲线

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图 12 不同 $M$ 下，ECO-NS-MDCSK系统与其他多进制系统的BER对比

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图 13 不同系统的综合效用函数对比

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表 1 ECO-NS-MDCSK系统的映射规则(M=4)

二进制比特( ${b_1},{b_2}$ ) 传输系数( ${a_{1,1}},{a_{2,1}},{a_{3,1}},{a_{4,1}}$ )

0 0 1 0 0 0
0 1 0 1 0 0
1 0 0 0 1 0
1 1 0 0 0 1

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表 2 信道增益取值表

$L$ 情况1下的 $E[\lambda _l^2]$ 情况2下的 $E[\lambda _l^2]$

$L = 2$ 1/2,1/2 1/11,10/11
$L = 3$ 1/3,1/3,1/3 1/111,10/111,100/111

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参考文献(20)

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施引文献

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2.	杨磊，夏亚波，毛欣瑶，廖仙华，方澄，高洁. 基于分层贝叶斯Lasso的稀疏ISAR成像算法. 电子与信息学报. 2021(03): 623-631 . 本站查看
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扩容型正交抑噪多级差分混沌移位键控通信系统

doi: 10.11999/JEIT220141

作者简介:
张刚：男，博士，教授，研究方向为随机共振微弱信号检测、混沌键控技术

王磊：男，硕士生，研究方向为混沌保密通信

蒋忠均：男，硕士，高级工程师，研究方向为随机共振微弱信号检测、混沌键控技术

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0 0	1 0 0 0
0 1	0 1 0 0
1 0	0 0 1 0
1 1	0 0 0 1

$L$	情况1下的 $E[\lambda _l^2]$	情况2下的 $E[\lambda _l^2]$
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$L = 3$	1/3,1/3,1/3	1/111,10/111,100/111

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作者简介: 张刚：男，博士，教授，研究方向为随机共振微弱信号检测、混沌键控技术 王磊：男，硕士生，研究方向为混沌保密通信 蒋忠均：男，硕士，高级工程师，研究方向为随机共振微弱信号检测、混沌键控技术

通讯作者: 王磊 1138936818@qq.com

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