混沌通信中多用户DCSK系统的研究与改进

作     者：刘金惠 

作者单位：重庆邮电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张刚

授予年度：2021年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：混沌通信 DCSK 多用户 比特误码率 传输速率 

摘      要：混沌数字调制技术作为混沌在数字通信领域的主要应用之一,因其拥有较好的安全性和抗干扰性,从而引起了人们的广泛关注。其中基于相干检测方式的混沌键控通信系统需要在接收端重构混沌信号的同步副本,由于混沌同步的鲁棒性问题难以解决,因此目前主要研究的是基于非相干检测的混沌键控通信系统。差分混沌移位键控（Differential Chaos Shift Keying,DCSK）系统作为非相干检测的典型系统之一,其误码性能优于相关延迟移位键控（Correlation Delay Shift Keying,CDSK）系统,但由于DCSK系统的结构缺陷,信号不能连续发送,因此传输速率不高。为进一步提高DCSK系统的传输速率,并且降低多用户DCSK系统的比特误码率（Bit Error Rate,BER）,研究了几种改进系统,论文主要研究内容如下:1.针对DCSK系统传输速率不高的缺点,研究一种正交多用户降噪DCSK（Orthogonal Multiple User Noise Reduction DCSK,OMU-NRDCSK）通信系统。该系统发射端经过复制后的混沌序列通过不同的延时,分别携带经正交Walsh码调制的多用户信息,提高了系统传输速率,并且通过对接收信号的平均降低了噪声项的方差。利用高斯近似（Gaussian Approximation,GA）法推导了系统在Rayleigh信道下的理论BER,并在不同参数条件下,分析了系统性能,结果表明该系统在提升比特传输速率的同时降低了系统误码率。2.为进一步提升OMU-NRDCSK系统的误码性能,研究一种基于正交调制的新型降噪DCSK（Noise Reduction DCSK System based on Quadrature Modulation,QM-NRDCSK）通信系统。该系统的两路信号使用正交调制在相同的频带上传输,每一路上,发射端混沌序列经不同延时后调制多用户信息。在Rayleigh信道下推导了系统的理论BER公式,同时在不同参数条件下对系统性能进行了分析,结果表明该系统的频谱利用率有所提高,并且拥有较好的误码性能。3.为改善DCSK系统因采用多电平方式传输多用户多进制信息时误码性能差的缺点,研究一种多用户正交多级DCSK（Multiuser Orthogonal Multilevel DCSK,MOM-DCSK）通信系统。该系统将要传输的多进制信息映射为不同的传输系数,分别乘以相互正交的Walsh码后加和在一起传输,并且通过延时不同时隙传输不同用户信息。在Rayleigh信道下推导了系统的理论BER公式并进行了仿真分析,结果表明该系统随着传输进制数的增加,依旧表现出良好的误码性能。