基于混沌相位的调制方法及其在扩频和分址系统中的研究

摘要

随着混沌在通信领域的应用研究越来越深入，出现了各种不同的技术和调制方法。按照检测方式大致可以分为相干检测和非相干检测两种。相干检测需要在接收端准确的复制出发送端的混沌载波，通常使用同步来复制出混沌载波，但是在实际应用系统中的混沌同步是非常困难的，因此还没有真正能在实际中应用的混沌相干检测的调制方法。而非相干检测则没有这个要求，因此，非相干检测混沌数字通信方式是目前最有希望进入实用化的混沌通信方式。本文就非相干的混沌调制技术、在扩频分址系统中的应用，以及电路实现进行了系统的研究。主要内容包括以下几方面：简要介绍了混沌理论的基本概念和原理，混沌通信的主要发展方向和研究意义，以及混沌电路实现的价值。为了研究混沌系统的性质，又介绍了混沌系统的特征，判定和概率描述，并运用这些方法对Tent、Logistic和Chebyshev三种映射的性质进行了分析。
　　 在对几种已有的混沌调制方式作了回顾之后，针对频带利用率问题，结合混沌相位和四相混沌键控（QCSK）、MPSK，研究并提出一种正交差分混沌相移键控（QDCPSK）混沌通信方案。这种方法不需要在信道中传输正交信号，具有混沌调制方式优点的同时，使得频谱利用率可以进一步提高，每个符号所包含的比特数提高为2log2M。并且经过仿真，其误码率也比较理想，在混沌样值个数L和相位数M 较大时，误码率性能有所提高，在高信噪比下甚至还优于差分混沌键控（DCSK）和QCSK。接着，又针对其自身的不足，进行了优化和改进，使得性能进一步提高。
　　 在扩频通信中，使用同一混沌信号作为载波，发送多个信息段，信息段的组合变化表示不同的码元，使得传输效率得到提高。分别讨论了DCSK的扩频通信方式和QDCPSK的扩频通信方式，并使用Walsh码减小码间干扰，组成通信系统。最后给出了系统框图，并进行了推导和仿真分析。
　　 利用混沌信号的伪正交性特点，使用不同混沌信号进行分址通信，参考段和信息段的组合方式发生变化表示不同的用户，这可以满足各种混沌通信方案，当然也适用于DCSK和QDCPSK。而QDCPSK还可以直接利用其原来的多元性划分给不同用户进行通信。针对多址通信中用户间干扰问题，使用训练序列和估算原始混沌信号的方法，详细介绍了基于参考信号的多址方式，并进行了仿真分析和结果比较。
　　 最后，研究了如何用硬件电路实现较完整混沌数字通信系统，使得混沌通信更接近于工程化。分别从软件，模拟电路和数字电路三种方式实现混沌信号的产生。从软件无线电入手，实现DCSK调制解调模块。然后逐步进行电路化，数字化，先采用模拟电路加软件调制解调再次实现DCSK调制解调。再对利用Logistic映射构造混沌序列的原理和方法进行分析，根据迭代法用数字电路构造混沌序列，最后实现数字电路化的DCSK调制解调。

目录

文摘

英文文摘

声明

第 1 章 绪论

第 2 章 混沌特性和常用模型

第 3 章 基于混沌的数字通信调制解调方法

第 4 章 混沌调制在扩频和分址系统中的应用

第 5 章 混沌通信系统的实现

第 6 章 结论和展望

附录

参考文献

在读期间发表的学术论文及研究成果

致 谢