【摘要】：差分混沌移位鍵控（Differential Chaos Shift Keying，DCSK）技術(shù)使用非周期的寬帶混沌信號充當(dāng)載波，在完成數(shù)字調(diào)制的同時(shí)實(shí)現(xiàn)頻譜擴(kuò)展。它不但保留了傳統(tǒng)擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的低截獲概率和減輕多徑效應(yīng)等特性，而且還具有保密性好、電路簡單、峰均比小、無需信道估計(jì)和擴(kuò)頻碼同步、非常適合在多用戶環(huán)境中抑制用戶間干擾等獨(dú)特優(yōu)勢，，因而具有良好的應(yīng)用前景。 由于花費(fèi)約一半的時(shí)間和功率傳輸不含任何數(shù)據(jù)信息的混沌載波充當(dāng)參考信號，DCSK通信系統(tǒng)在比特傳輸速率、數(shù)據(jù)安全性和比特誤碼率（Bit Error Rate，BER）性能等方面存在一定的缺陷。為尋求上述問題的可行解決方案，本文借助高斯近似法、數(shù)值積分法、準(zhǔn)確性能分析法和Monte Carlo仿真等工具，對基于DCSK的混沌數(shù)字調(diào)制技術(shù)展開深入研究。本文主要工作和貢獻(xiàn)包括以下幾個(gè)方面： （1）為提高DCSK系統(tǒng)的比特傳輸速率，提出雙倍速差分混沌移位鍵控（Double Bit RateDifferential Chaos Shift Keying，DBR-DCSK）通信方案。將用來分析多址相干正反極性混沌移位鍵控通信系統(tǒng)BER性能的準(zhǔn)確性能分析法應(yīng)用于DBR-DCSK系統(tǒng)BER性能分析，采用高斯近似法、數(shù)值積分法和準(zhǔn)確性能分析法分別在加性高斯白噪聲（Additive White GaussianNoise，AWGN）信道和Rayleigh平衰落信道條件下推導(dǎo)出新系統(tǒng)的理論BER公式。借助MonteCarlo仿真驗(yàn)證理論分析結(jié)果，分析混沌序列長度對系統(tǒng)BER性能的影響，并完成與其他系統(tǒng)抗噪聲性能的比較。分析與仿真結(jié)果表明：與DCSK相比，DBR-DCSK具有更好的數(shù)據(jù)保密性和更高的比特傳輸速率，在一定信噪比條件下還可以獲得約1dB的BER性能提升。 （2）研究相關(guān)策略減弱、消除判決變量中信號內(nèi)干擾分量對DBR-DCSK系統(tǒng)BER性能的不利影響。首先，設(shè)計(jì)一種簡單的算法減小判決變量中的信號內(nèi)干擾并構(gòu)建相應(yīng)接收機(jī)。新提出的算法利用接收到的參考信號估計(jì)/重構(gòu)判決變量中的信號內(nèi)干擾分量，從判決變量中去除該干擾分量后再完成最終的門限判決。使用準(zhǔn)確性能分析法研究新接收機(jī)在AWGN信道中的BER性能并完成相關(guān)Monte Carlo仿真。結(jié)果表明：新接收機(jī)在一定信噪比條件下可以提高DBR-DCSK系統(tǒng)的BER性能；加入噪聲抑制環(huán)節(jié)后，新接收機(jī)可以在任意信噪比條件下大幅改善DBR-DCSK系統(tǒng)的BER性能；上述BER性能的改善會(huì)隨信噪比的增大而增大。其次，提出一種無信號內(nèi)干擾的DBR-DCSK調(diào)制方案，通過改變混沌載波的構(gòu)造方式，使信息時(shí)隙內(nèi)同時(shí)傳輸?shù)膬陕芬颜{(diào)混沌信號嚴(yán)格正交，徹底去除DBR-DCSK系統(tǒng)判決變量中的信號內(nèi)干擾。利用數(shù)值積分法和Monte Carlo仿真研究新系統(tǒng)在AWGN信道條件下的BER性能。理論分析與仿真結(jié)果表明：無信號內(nèi)干擾的DBR-DCSK通信系統(tǒng)在保留DBR-DCSK系統(tǒng)原有優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，在任何條件下都比DBR-DCSK系統(tǒng)具有更好的BER性能，而且這種BER性能的改善會(huì)隨信噪比的增大或混沌序列長度的減小而愈發(fā)明顯。 （3）提出參考信號調(diào)制差分混沌移位鍵控（Reference-Modulated Differential Chaos ShiftKeying，RM-DCSK）通信方案，簡化DBR-DCSK系統(tǒng)的收發(fā)設(shè)備結(jié)構(gòu)。采用高斯近似法、準(zhǔn)確性能分析法和Monte Carlo仿真相結(jié)合的策略，研究新系統(tǒng)在AWGN信道和Rayleigh平衰落信道條件下的抗噪聲性能，分析混沌序列長度對系統(tǒng)BER性能的影響。結(jié)果表明：RM-DCSK系統(tǒng)具有與DBR-DCSK系統(tǒng)相同的保密性、相同的比特傳輸速率和幾乎相同的BER性能。 （4）為提高碼移差分混沌移位鍵控（Code-Shifted Differential Chaos Shift Keying，CS-DCSK）通信系統(tǒng)的比特傳輸速率，提出正交差分混沌移位鍵控（Orthogonal Differential ChaosShift Keying，ODCSK）通信方案。借助高斯近似法、數(shù)值積分法和Monte Carlo仿真研究新系統(tǒng)在AWGN信道條件下的BER性能，分析擴(kuò)頻因子、Walsh序列長度和混沌序列長度對系統(tǒng)BER性能的影響，并與CS-DCSK系統(tǒng)的抗噪聲性能進(jìn)行比較。結(jié)果表明：新提出的系統(tǒng)不但具有更高的比特傳輸速率，而且在一定的信噪比和擴(kuò)頻因子條件下還可以改善CS-DCSK的BER性能。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN911.3

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本文編號：2332717