码移差分混沌移位键控调制解调方法及调制解调器

本发明涉及通信，具体涉及码移差分混沌移位键控调制解调方法及调制解调器。

背景技术：

1、混沌数字调制技术不但可以保留传统扩频通信系统具有的低截获概率和减轻多径效应等特性，而且还在许多其他方面表现出了独特的优势，包括：降低系统的硬件成本；提升通信安全性；适合在多用户环境中有效区分不同用户；提高扩频通信系统的性能等。因此，混沌数字调制技术已成为非线性科学与信息科学界关注和研究的热点问题之一。

2、由于目前缺乏可靠的和有效的方法在接收端实现混沌同步，现有的混沌数字调制解调方法大多基于传输参考方法，即把载波信号和携带信息的信号都发送给接收端。其中，最经典的为差分混沌移位键控（differential chaos shift keying, dcsk）调制解调方法。参考信号和信息载波混沌波形在两个连续的时间槽中传输。这种时分多址(tdma)方法为参考信号和信息载波波形的传输提供了两个独立的信道，但需要在调制器和解调器电路中引入延迟组件，进一步降低了可用的数据速率。接收机的宽带射频(rf)延迟线很难用cmos技术实现，因此，dcsk调制无法在许多应用中使用，例如超宽带。

3、为了避免在接收机中使用宽带rf延迟线，码移差分混沌移位键控（code-shifteddifferential chaos shift keying，cs-dcsk）调制解调方法在同一时隙中发送参考信号和信息载波信号。两路信号通过沃尔什码而不是时间延迟进行区分。虽然cs-dcsk避免了在接收机中使用宽带rf延迟线，但是与dcsk相比，cs-dcsk的传输速率与比特误码性能并未有所改善。

技术实现思路

1、本发明提出的一种码移差分混沌移位键控调制解调方法及调制解调器，可至少解决背景技术中的技术问题之一，具体的说，可解决现有cs-dcsk调制解调方法传输速率与比特误码性能不佳的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

3、一种码移差分混沌移位键控调制解调方法，包括以下步骤：

4、步骤1：串/并转换器将当前符号时间内要传输的n+1个串行信息比特转变为1路调制比特和n路并行索引比特；

5、步骤2：极性调制器对步骤1所生成的1路调制比特进行极性调制，得到1个极性调制比特；

6、步骤3：补零码生成器生成2路长度为n的正交序列，一路作为参考正交序列，另一路作为信息正交序列；

7、步骤4：将步骤3所生成的信息正交序列与步骤2所生成的极性调制比特相乘，得到一组信息调制序列；

8、步骤5：将步骤3所生成的参考正交序列与步骤4所生成的信息调制序列相加，得到一组混合调制序列；

9、步骤6：插零模块根据步骤1所生成的n路索引比特，在步骤5所生成的混合调制序列对应位置插入0，得到符号调制序列；

10、步骤7：生成长度为β的离散混沌信号序列；

11、步骤8：将步骤6所生成的符号调制序列与步骤7所生成的混沌信号进行克罗内克乘，并发送；

12、步骤9：存储模块一接收步骤8所发送的信号，并将其存入n+1行β列的矩阵中；

13、步骤10：相关器一读取存储模块一中数据，将矩阵中第1行数据与第2至n+1行数据分别相关，得到n个相关值；

14、步骤11：将步骤10所生成的n个相关值取绝对值；

15、步骤12：最小值检测器检测出步骤11所生成的n个数据中最小值的位置，解调出1路索引符号；

16、步骤13：去零模块读取存储模块一中数据，根据步骤12所生成的1路索引符号，除去矩阵中对应行的数据；

17、步骤14：存储模块二将步骤13所生成的数据存入n行β列的矩阵中；

18、步骤15：乘法器读取存储模块二中数据，将矩阵中n行数据与长度为n的参考正交序列依次相乘，得到一个n行β列的向量；

19、步骤16：平均器对步骤15所生成的向量分行计算平均序列，得到1段长度为β的参考平均序列；

20、步骤17：乘法器读取存储模块二中数据，将矩阵中n行数据与长度为n的信息正交序列依次相乘，得到一个n行β列的向量；

21、步骤18：平均器对步骤17所生成的向量分行计算平均序列，得到1段长度为β的信息平均序列；

22、步骤19：相关器将步骤16与步骤18所生成的2路平均序列相关，得到1个相关值；

23、步骤20：判决器对步骤19所生成的1个相关值进行门限判决，解调出1个调制比特；

24、步骤21：索引解调器根据步骤12所生成的1路索引符号，解调出n路索引比特；

25、步骤22：经过并/串转换器，将步骤20所生成的1路调制比特与步骤21所生成的n路索引比特转变为l路比特流并输出。

26、进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤6中混合调制序列对应位置插入0，具体为：。其中为2组正交码序列对应相加后所生成的混合调制序列;为由比特映射转换的位置索引调制符号,=索引比特十进制转化值+1。

27、另一方面，本发明还提出一种码移差分混沌移位键控调制解调器，该调制解调器可利用上述方法对信号进行调制解调。具体的，所述调制器通过2组正交序列区分参考与信息信号，在一个符号周期的多段时隙中，插入空时隙，实现索引调制。所述解调器根据绝对值最小的检测原则，在第一段时隙与之后n段时隙信号的相关值中解调出索引比特；根据索引位，去除信号中的空时隙数据，获得n段数据；将n段数据分别与2组正交序列依次相乘，并分段平均，恢复出信息信号与参考信号，根据所恢复的信息信号与参考信号的相关值极性解调出调制比特。

28、进一步地，所述调制调制器的调制器包括：混沌信号发生器、串并转换器、极性转换器、补零码生成器、乘法器、加法器、插零模块、克罗内克乘法器；所述混沌信号发生器生成离散混沌信号序列；所述串并转换器将当前符号时间内要传输的n+1个串行数据比特转变为1路调制比特和n路并行索引比特；所述极性转换器按照映射关系：0→-1，1→+1，得到极性调制比特；所述补零码生成器生成和这2路相互正交的序列（为kronecker乘积）；所述乘法器将信息正交序列与极性调制比特相乘，得到一组信息调制序列；所述加法器将参考正交序列与信息调制序列相加，得到一组混合调制序列；所述插零模块根据索引比特变量十进制转化值，在混合调制序列对应位置处向后依次插入0，得到符号调制序列；所述克罗内克乘法器对符号调制序列与混沌信号进行克罗内克乘后发送。

29、进一步地，所述调制调制器的解调器包括：存储模块一，相关器一、取绝对值模块、最小值检测器、索引解调器、去零模块、存储模块二、乘法器、平均器、相关器二、判决器、并串转换器；所述存储模块一接收发送的信号，存入n+1行β列的矩阵中；所述相关器一读取存储模块一中数据，将矩阵中第1行数据与第2至n+1行数据分别相关，得到n个相关值；所述取绝对值模块对n个相关值取绝对值；所述最小值检测器检测出n个绝对值中最小值的位置，解调出1路索引符号；所述去零模块读取存储模块一中数据，根据1路索引符号，除去矩阵中对应行的数据；所述存储模块二将去零模块处理输出的数据存入n行β列的矩阵中；乘法器读取存储模块二中数据，将矩阵中n行数据与长度为n的参考正交序列依次相乘；所述平均器对n行数据计算平均序列，得到长度为β的参考平均序列；所述乘法器读取存储模块二中数据，将矩阵中n行数据与长度为n的信息正交序列依次相乘；所述平均器对n行数据计算平均序列，得到长度为β的信息平均序列；所述相关器二对平均器输出的2路平均序列相关，得到1个相关值；所述判决器对相关过后的1个相关值与门限值比较，根据门限判决输出1路调制数据比特；所述索引解调器根据1路索引符号，解调出n路索引比特；所述并串转换电路将1路调制比特与n路索引比特转变为l路比特流并输出。

30、由上述技术方案可知，本发明提出了一种码移差分混沌移位键控调制解调方法及调制解调器，属于通信技术领域；将参考与信息混沌信号叠加传输，并利用正交码区分参考与信息混沌信号，在叠加后的信号中，根据正交码序列的长度划分出多个时隙，通过插入空时隙的方法实现时间索引调制，利用索引映射规则和反索引映射规则对信号进行调制和解调。在系统阶数相同的前提下，相较于现有的码移差分混沌移位键控系统，本发明在一个符号周期内，结合时间索引调制技术，提高了系统的比特传输速率，降低了比特误码率。此外，本发明还避免了在接收机中使用宽带rf延迟线，有利于cmos电路的实现。

31、具体的说，本发明的码移差分混沌移位键控调制解调方法，得到当前符号周期内的混沌信号；将要传输的n+1个串行数据比特转变1路调制比特和n路并行索引比特；生成2路正交码序列；根据极性调制比特与索引调制比特，对2路正交序列进行处理，得到符号调制序列；完成信息调制并发送；完成时间索引解调，恢复出n路索引比特和1路索引符号；根据索引符号去除时间索引位数据，恢复出参考信息混合信号；完成正交码解调，恢复出参考信号和信息信号；对参考信号和信息信号分段平均，进行相关，得到1个相关值；完成门限判决，解调出1路数据比特；将1路调制比特与n路索引比特转变为l路比特流并输出。本发明在cs-dcsk的基础上，结合时间索引调制技术，提高了系统的比特传输速率，改善了系统的比特误码性能。

32、与现有技术相比，本发明的有益效果：

33、本发明所提供的码移差分混沌移位键控调制解调方法，在cs-dcsk的基础上，引入新的正交码，通过正交码来区分信息与参考信号。通过在多段时隙间插入空时隙，在不破化信号正交性的情况下实现了时间索引调制的结合。本发明中所述的方法能够在cs-dcsk的基础上提高系统的传输速率，另外降低了系统的比特能量，改善了系统的比特误码性能。

技术特征：

1.一种码移差分混沌移位键控调制解调方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的码移差分混沌移位键控调制解调方法，其特征在于：具体包括以下步骤，

3.根据权利要求2所述的码移差分混沌移位键控调制解调方法，其特征在于：所述步骤6中混合调制序列对应位置插入0，具体为：；

4.一种码移差分混沌移位键控调制解调器，其特征在于，该调制解调器包括调制器和解调器，可利用权利要求1-3任意一项所述的码移差分混沌移位键控调制解调方法对信号进行调制解调；

5.根据权利要求4所述的一种码移差分混沌移位键控调制解调器，其特征在于，所述调制器包括混沌信号发生器、串并转换器、极性转换器、补零码生成器、乘法器、加法器、插零模块、克罗内克乘法器；

6.根据权利要求4所述的一种码移差分混沌移位键控调制解调器，其特征在于，所述解调器包括存储模块一，相关器一、取绝对值模块、最小值检测器、索引解调器、去零模块、存储模块二、乘法器、平均器、相关器二、判决器、并串转换器；

技术总结
本发明提出了一种码移差分混沌移位键控调制解调方法及调制解调器，属于通信技术领域；将参考与信息混沌信号叠加传输，并利用正交码区分参考与信息混沌信号，在叠加后的信号中，根据正交码序列的长度划分出多个时隙，通过插入空时隙的方法实现时间索引调制，利用索引映射规则和反索引映射规则对信号进行调制和解调。在系统阶数相同的前提下，相较于现有的码移差分混沌移位键控系统，本发明在一个符号周期内，结合时间索引调制技术，提高了系统的比特传输速率，降低了比特误码率。此外，本发明还避免了在接收机中使用宽带RF延迟线，有利于CMOS电路的实现。

技术研发人员：杨华,李新,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