基于卷积神经网络的超宽带信道环境的分类算法

杨亚楠 夏斌 赵磊 袁文浩

摘 要：为了改善混沌信号的传输性能，在相关延迟移位键控（CDSK）方案和多载波相关延迟移位键控（MCCDSK）方案的基础上，提出一种多用户正交相关延迟移位键控（MUOCDSK）方案。该方案利用多载波对混沌信号进行调制，得到的结果相对于CDSK，不仅有更高的频谱效率，而且误码率也得到了一定的改善。对该方案进行了理论仿真和蒙特卡洛仿真，结果表明相对于MCCDSK，该方案不仅提高了1倍的传输速率，而且改善了误码率;且理论仿真和蒙特卡罗仿真结果一致。

关键词：差分混沌移位键控;多载波相关延迟移位键控;多用户;传输速率;频谱效率;误码率

中图分类号：TN911.3

文献标志码：A

Abstract： In order to improve the transmission performance of chaotic signals， a MultiUser Orthogonal Correlation Delay Shift Keying （MUOCDSK） scheme was proposed based on Correlation Delay Shift Keying （CDSK） scheme and MultiCarrier Correlation Delay Shift Keying （MCCDSK） scheme. The multicarrier was used to modulate chaotic signals. Compared with CDSK， the proposed scheme not only has higher spectral efficiency， but also improves bit error rate. Theoretical simulation and Monte Carlo simulation show that compared with MCCDSK， the proposed scheme not only doubles the transmission rate， but also improves the bit error rate. The results of theoretical simulation and Monte Carlo simulation are consistent.

英文关键词Key words： Differential Chaos Shift Keying （DCSK）; MultiCarrier Correlation Delay Shift Keying （MCCDSK）; multiuser; transmission rate; spectrum efficiency; Bit Error Rate （BER）

0 引言

随着无线通信在现代通信中占据着越来越重要的地位，不管是以太网、电视广播、全球定位系统、移动通信系统，还是无线网络连接， 自然界复杂的电磁环境对信号传输存在较大的干扰，不能稳定和快速地传输信号。在非线性动力学中，混沌在确定性动力学系统中具有长期行为不可预测、初值条件敏感的特点[1]。尤为明显的是，混沌信号特别适合于扩频通信，因为其功率谱密度分布情况与白噪声类似，同样都有带宽比较宽的特性。混沌信号还有良好的自相关和互相关特性。

目前在混沌应用中，差分混沌移位键控（Differential Chaos Shift Keying， DCSK）系统和相关延迟键控（Correlation Delay Shift Keying， CDSK）系统的研究最为广泛。其中DCSK系统的调制部分采用的调制方式为传输参考（TransmitReference， TR）模式，所以误码性能很好，但是在每比特周期内只有一半的时间用于传输参考信号，所以存在传输效率低的缺点[2-3]。CDSK系统方案的提出克服了信息传输速率低的缺点，但CDSK系统误码性能却很差。为了满足现代通信对于通信系统的传输速率、误码率和保密性能越来越高的要求，对于混沌键控技术的改进与研究一直在进行， 其中，为了提高传输速率和降低误码率，多进制、多用户和减少码间干扰技术被广泛地采用[4-5]。

多载波技术的出现和使用改善了DCSK系统传输速率低的缺点，继而提出了多载波混沌键控（MultiCarrier DCSK， MCDCSK）[6]， 然后出现了MUMCDCSK（MultiUser MultiCarrier DCSK）[7]。为了进一步提高多载波混沌键控系统的信息比特速率，出现了正交多载波混沌键控（Quadrature MultiCarrier DCSK， QMCDCSK）系统[8]和多载波相关延迟键控（MultiCarrier CDSK， MCCDSK）[9]。在MCCDSK系统中，载波中的一个子载波用来传输参考信号，参考信号是由混沌信号和它的延迟信号相加而来， 其他的子载波作为信息承载信号用来传输比特信号。MCCDSK系统在先前系统中提高了信息传输速率，也降低了误码率：2012年Kaddoum等[10]提出了一种关于安全方面的多载波混沌键控方案，2015年，又提出了使用模拟网络编码来调制混沌信号，采用频域复用技术分离不同用户的数据载波和参考信号来消除干扰[11];2017年Long等[12]和Yang等[13]在多载波混沌通信的基础上分别设计了改善型和关于噪声消除消除的通信系统方案;2018年，Duan等[14]提出了一种混沌信号相位正交的相关延迟键控方案，提高了混沌信号的传输速率;Quyen等[15]又提出一种重复扩频序列的混沌通信方案，明显改善了通信系統的误码性能。

在传输速率和误码率这两个性能指标上进行改善，提出了一种多用户正交相关延迟键控系统，该系统在相同的频带宽度上相对于MCCDSK系统有2倍的信息传输速率，并且误码率也有一定的改善。在系统的发送端，混沌序列和它的延迟序列相加之后再作为参考信号通过子载波进行发送;信息比特流通过串并变换分别与混沌序列及其延迟序列进行相乘的总和通过子载波发送。

5 結语

本文设计和分析了多用户正交相关延迟键控系统， 该系统的框图完全可以实现。该方案在混沌信号传输系统中解决了传输速率慢和误码率高的问题，可以应用在无线传播领域。但是由于使用了较多的延迟线和参考信号的多次使用，不太利于成本和信息安全。在该方案的基础上可以引入多输入多输出技术，进一步提高信息的传输性能。

参考文献 （References）

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