基于DCSK的混沌数字调制系统研究

论文摘要

差分混沌移位键控（Differential Chaos Shift Keying,DCSK）采用非相干解调的方式,在保留了混沌信号良好特性的基础上,无需信道估计和扩频码同步,实现成本低,对多径衰落环境鲁棒,具有良好的应用前景。由于采用传输参考（Transmitted-Reference,T-R）的方式,一半的时间和功率传输混沌参考信号,系统存在数据速率低、能量消耗高、数据保密性低、误比特率（Bit Error Rate,BER）性能低的缺陷。为寻求上述问题的可行性解决方案,对基于DCSK的混沌数字调制系统展开深入研究。本文的主要研究工作包括以下三个方面:（1）研究混沌的相关理论知识,重点介绍了几种典型混沌数字调制系统的调制解调原理,采用高斯近似法（Gaussian Approximation,GA）进行理论分析计算。研究DCSK系统的优缺点,为进一步改进该系统找准切入点。（2）为提高DCSK系统的比特传输速率和保密性,研究基于置乱矩阵的短参差分混沌移位键控系统（Short Reference DCSK Based on Scrambling Matrix, SMSR-DCSK）。在短参考传输的基础上,基于前向移位矩阵设计了—种结构简单并且具有正交性的置乱矩阵,打乱混沌序列的顺序,从而降低混沌参考信号与信息信号之间的相关性。采用高斯近似法推导出在加性高斯白噪声（Additive White Gaussian Noise,AWGN）信道和瑞利（Rayleigh）衰落信道中的系统误比特率公式,并依此进行最优化性能参数的求解。采用Monte Carlo仿真实验验证理论分析结果,分析功率和参考序列长度对系统性能的影响,并完成与典型系统抗噪声性能的比较。理论和仿真结果表明:与DCSK和SR-DCSK系统相比,SMSR-DCSK系统在保密性和BER性能方面均有明显提升。（3）为提高基于正交频分复用的DCSK（Orthogonal Frequency Division Multiplexing DCSK,OFDM-DCSK）系统的BER性能,研究重复扩频序列的降噪OFDM-DCSK系统（OFDM-DCSK System with Repeated Spreading Sequence and Noise Reduction,RSNR-OFDM-DCSK）。该系统以最佳方式分配参考子载波和数据子载波,并通过分集实现降噪。其中在参考子载波上发送DCSK调制信号,同时产生的重复的扩展序列经调制后在数据子载波上发送。采用高斯近似法和Monte Carlo仿真研究在AWGN信道和Rayleigh衰落信道中的系统性能,分析FFT点数、半扩频因子β、数据载波数M、DCSK载波数N、信噪比Eb/No对系统的BER性能的影响。理论和仿真结果表明:与DCSK、OFDM-DCSK相比,RSNR-OFDM-DCSK系统能大幅度改善BER性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景和意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 混沌及DCSK系统研究现状
•     1.2.2 正交频分复用技术研究现状
•   1.3 论文的主要工作及结构安排
• 第二章 混沌数字调制系统理论基础
•   2.1 混沌及混沌信号
•     2.1.1 混沌的定义
•     2.1.2 混沌信号的特征
•     2.1.3 混沌信号的产生方式
•   2.2 典型非相干混沌数字调制系统
•     2.2.1 差分混沌移位键控DCSK
•     2.2.2 调频差分混沌移位键控FM-DCSK
•     2.2.3 相关延迟键控CDSK
•   2.3 高斯近似法
•   2.4 本章小结
• 第三章 基于置乱矩阵的短参DCSK系统
•   3.1 SMSR-DCSK系统模型
•     3.1.1 调制器结构
•     3.1.2 置乱矩阵设计
•     3.1.3 解调器结构
•   3.2 SMSR-DCSK系统性能计算与分析
•     3.2.1 比特传输速率与平均比特能量
•     3.2.2 保密性分析
•     3.2.3 AWGN信道下BER性能计算与分析
•     3.2.4 Rayleigh平衰落信道下的系统性能分析
•   3.3 实验仿真与分析
•     3.3.1 影响系统BER性能因素的仿真与分析
•     3.3.2 与典型系统之间的BER性能比较
•   3.4 本章小结
• 第四章 重复扩频序列的降噪OFDM-DCSK系统
•   4.1 RSNR-OFDM-DCSK系统模型
•     4.1.1 调制器结构
•     4.1.2 解调器结构
•   4.2 RSNR-OFDM-DCSK系统性能计算与分析
•     4.2.1 平均比特能量
•     4.2.2 保密性分析
•     4.2.3 AWGN信道下BER性能计算与分析
•     4.2.4 Rayleigh平衰落信道中BER性能分析
•   4.3 实验仿真与分析
•     4.3.1 影响系统BER性能因素的仿真与分析
•     4.3.2 与典型系统之间的BER性能比较
•   4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
•   5.1 论文工作总结
•   5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 林文珂

导师: 李晓辉

关键词: 差分混沌移位键控,误比特率,比特传输速率,正交频分复用,保密性

来源: 安徽大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,电信技术

单位: 安徽大学

分类号: TN911.3;O415.5

总页数: 77

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