一种基于混沌成形滤波器的载波索引混沌键控方法及系统
本发明涉及通信，具体为一种基于混沌成形滤波器的载波索引混沌键控方法及系统。
背景技术：
1、 非相干解调在混沌通信中得到了广泛的应用，因为它避免了相干解调中由于信道干扰和系统参数不匹配而难以实现的混沌同步。非相干解调的经典方法是差分混沌键控（differential chaos shift keying，dcsk，由于参考信号和信息信号经历相同的信道失真，因此具有较好的鲁棒性和较好的误码率性能但是该方法的消息传输率都比较低，因为参考信号使用了一半的时隙来传输。
2、混沌通信显示出其优势，如使用最简单的匹配滤波器使信噪比最大化，提高对多径干扰的抵抗能力。混沌成形滤波器（csf）被提出用于产生无线通信中的混沌基带信号，混沌成形滤波器的另一个优点是能够在混沌键控中产生作为扩展序列的混沌信号，并对序列中的信息进行编码。
3、索引调制（index modulation， im）是多载波系统发展起来的一种新技术，它利用子载波的索引作为一种资源来承载信息。im是在子载波im技术的基础上发展起来的，以开关键控的方式传递信息，并且需要从发送端到接收端有一个完善的前馈来实现子载波索引位的映射方法。
技术实现思路
1、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。
2、因此，本发明解决的技术问题是：如何提供一种基于混沌成形滤波器的载波索引混沌键控方法及系统，以解决现有ci-dcsk2调制解调方法数据传输速率一般，比特误码性能不佳的问题。
3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于混沌成形滤波器的载波索引混沌键控方法，其包括如下步骤，
4、收集串行lps数据比特进行预处理。
5、将处理过的lps数据比特输入混沌成形滤波器，输出混沌信号。
6、将hps数据比特作为载波索引比特进行载波索引映射。
7、将混沌信号与载波相结合，生成调制信号，将多个调制信号相加后，通过天线发送。
8、天线接收来自发送端的信号，并与同步的子载波分别相乘，输出乘积信号，将乘积信号通过相应的匹配滤波器进行时域采样，输出离散序列进行相应的解调处理，恢复载波索引比特和并行的lps数据比特。
9、将恢复的并行lps数据比特通过并串转换合并为解调的串行调制比特流。作为本发明所述的一种基于混沌成形滤波器的载波索引混沌键控方法的一种优选方案，其中：所述预处理包括将（m-1）*k个lps数据比特作为调制比特b，经过极性转换器转换为串行双极性比特b’；
10、将（m-1）*k个串行双极性调制比特b’，经过串并转换器转换为m-1组并行的调制比特。
11、作为本发明所述的一种基于混沌成形滤波器的载波索引混沌键控方法的一种优选方案，其中：所述混沌信号是将处理过的lps数据比特输入混沌成形滤波器，产生m-1组混沌信号；
12、将p个hps数据比特作为载波索引比特进行索引映射，在m个子载波中索引选中1条子载波不激活并发送0，其余m-1个子载波被激活并发送m-1组携带lps数据的混沌信号；
13、将混沌信号与子载波结合，生成m个调制信号，将m个调制信号相加后得到信号h，通过天线发送。
14、作为本发明所述的一种基于混沌成形滤波器的载波索引混沌键控方法的一种优选方案，其中：所述m-1组混沌信号是由第1组到第m-1组的每组k个lps数据比特分别通过混沌成形滤波器生成的。
15、所述子载波的中心频率为。
16、所述索引比特是由p个hps数据作为载波索引比特sp，通过串并转换器变换得到，表达式为：
17、，
18、其中，m是系统可用子载波数，为载波索引比特数。
19、所述双极性比特是将第1组到第m-1组的每组k个lps数据比特通过极性转换得到。
20、第1组lps数据比特的表达式为：
21、<msub><mi>s</mi><mn>1</mn></msub><mi>=</mi><msup><mrow><mi>[</mi><msub><mi>s</mi><mi>1,1</mi></msub><mi>…</mi><msub><mi>s</mi><mi>1,k</mi></msub><mi>]</mi></mrow><mi>t</mi></msup>，
22、其中，是第1组的第1个lps比特，是第1组的第k个lps比特。
23、m-1组所述lps数据比特的表达式为：
24、，
25、其中，是第1组的lps数据比特，是第m-1组的lps数据比特。
26、作为本发明所述的一种基于混沌成形滤波器的载波索引混沌键控方法的一种优选方案，其中：所述乘积信号是当天线接收来自发送端的信号时，将信号与频率为的m个同步的子载波分别相乘，得到m个乘积信号。
27、作为本发明所述的一种基于混沌成形滤波器的载波索引混沌键控方法的一种优选方案，其中：所述离散序列是将m个乘积信号分别通过相应的匹配滤波器进行时域采样，得到m个离散序列并存储在矩阵中，将生成的矩阵中的m 个离散序列按行分别进行平方求和，得到一个新的矩阵作为判决矩阵。
28、将判决矩阵输入最小值检测器，输出矩阵中的最小值，确认最小值的行坐标，恢复为二进制数据，输出解调出的索引比特。
29、从矩阵中除去平方和最小值一行，选择剩余的m-1行相关值进行门限判决，第1行序列为，对序列的k个值进行门限判决，恢复出第1组的k个lps数据比特，第2行序列为，对所述序列的k个值进行门限判决，恢复出第2组的k个lps数据比特，则经过第m-1次相应的门限判决，第m-1行序列为，对序列的k个值进行门限判决，恢复出第m-1组的k个lps数据比特。
30、将恢复出的m-1组并行lps数据比特通过并串转换合并为解调的串行调制比特流。
31、本发明的另外一个目的是提供一种基于混沌成形滤波器的载波索引混沌键控系统，其能通过混沌成形滤波器自带的lps数据比特以及不需要使用一半的时隙来传输参考信号，解决了现有cidcsk2数据传输速率一般，误码率性能不佳的问题。
32、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于混沌成形滤波器的载波索引混沌键控系统，包括：包括第一数字器件、第一模拟器件、第二数字器件以及第二模拟器件。
33、所述第一数字器件包括串并转换器、极性转换器、索引选择器。
34、所述第一模拟器件包括m-1个混沌成形滤波器，m个第一载波乘法器和载波加法器。
35、所述混沌成形滤波器用于将lps数据比特进行混沌成形为调制信号。
36、所述第一载波乘法器用于将混沌成形后的信号分别与m个载波信号对应相乘，生成m个经过载波调制的信号。
37、所述载波加法器用于将m个经过载波调制的信号相加后通过天线发送；
38、所述混沌成形滤波器用于生成混沌信号序列。
39、所述极性转换器用于将原始比特流转换为极性调制比特；所述串并转换器用于将串行调制比特转换为并行调制比特。
40、所述索引选择器用于对载波索引比特进行映射，选中m个子载波中的1个子载波不发送信息比特发送0，剩余m-1个子载波用于发送m-1个携带lps数据的混沌信号。
41、所述第二数字器件包括m个平方求和器、并串转换器，以及dsp芯片。
42、所述第二模拟器件包括m个第二载波乘法器、m个匹配滤波器和m个采样开关。
43、所述第二载波乘法器用于将接收到的调制信号与m个相应频率的同步载波相乘，生成m个乘积信号。
44、所述匹配滤波器用于对m个乘积信号进行匹配滤波。
45、所述采样开关用于对m个匹配滤波过的乘积信号进行时域采样，恢复出的离散序列为，将得到的m个离散序列存储在矩阵中。
46、所述平方求和器用于对m个离散序列分别进行平方求和，所得结果存储在矩阵中。
47、所述dsp芯片用于计算矩阵中的最小值，根据最小值的位置恢复载波索引比特，并除去恢复后的索引比特对应的1个相关值，选择剩余的m-1个相关值恢复调制比特。
48、所述并串转换器用于将解调的并行调制比特恢复为串行调制比特。
49、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述一种基于混沌成形滤波器的载波索引混沌键控方法的步骤。
50、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述一种基于混沌成形滤波器的载波索引混沌键控方法的步骤。
51、本发明的有益效果：本发明在一个符号周期内，利用混沌成形滤波器自带lps数据比特的优势，将索引比特信息和调制比特信息携带在载波上发送，这使得载波资源可以得到更多的利用，有效的提高了调制数据比特（lps比特）传输速率，索引位数据比特（hps比特）可以拥有更好的误码率性能。
技术特征：
1.一种基于混沌成形滤波器的载波索引混沌键控方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种基于混沌成形滤波器的载波索引混沌键控方法，其特征在于：所述预处理包括将（m-1）*k个lps数据比特作为调制比特b，经过极性转换器转换为串行双极性比特b’；
3.如权利要求2所述的一种基于混沌成形滤波器的载波索引混沌键控方法，其特征在于：所述混沌信号是将处理过的lps数据比特输入混沌成形滤波器，产生m-1组混沌信号；
4.如权利要求3所述的一种基于混沌成形滤波器的载波索引混沌键控方法，其特征在于：所述m-1组混沌信号是由第1组到第m-1组的每组k个lps数据比特分别通过混沌成形滤波器生成的；
5.如权利要求4所述的一种基于混沌成形滤波器的载波索引混沌键控方法，其特征在于：所述乘积信号是当天线接收来自发送端的信号时，将信号与频率为的m个同步的子载波分别相乘，得到m个乘积信号。
6.如权利要求5所述的一种基于混沌成形滤波器的载波索引混沌键控方法，其特征在于：所述离散序列是将m个乘积信号分别通过相应的匹配滤波器进行时域采样，得到m个离散序列并存储在矩阵中，将生成的矩阵中的m 个离散序列按行分别进行平方求和，得到一个新的矩阵作为判决矩阵；
7.一种采用如权利要求1至6任一所述的一种基于混沌成形滤波器的载波索引混沌键控方法的系统，其特征在于：包括第一数字器件、第一模拟器件、第二数字器件以及第二模拟器件；
8.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述的一种基于混沌成形滤波器的载波索引混沌键控方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述一种基于混沌成形滤波器的载波索引混沌键控方法的步骤。
技术总结
本发明公开了一种基于混沌成形滤波器的载波索引混沌键控方法及系统，涉及通信技术领域，包括：收集LPS数据比特进行预处理；输入混沌成形滤波器，输出混沌信号，进行载波索引映射；将混沌信号与载波相结合，生成调制信号，通过天线发送；天线接收来自发送端的乘积信号，通过相应的匹配滤波器进行时域采样，输出离散序列；进行解调处理，恢复载波索引比特和并行的LPS数据比特；通过并串转换合并为解调的串行调制比特流。本发明在一个符号周期内，利用混沌成形滤波器自带LPS数据比特的优势，将索引比特信息和调制比特信息携带在载波上发送，使载波资源更多的利用，提高调制数据比特传输速率，索引位数据比特可以拥有更好的误码率性能。
技术研发人员：杨华,孙雨萱,周洪敏
受保护的技术使用者：南京邮电大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23