本发明涉及通信技术的技术领域，具体的说是一种多载波差分混沌移位键控解调方法及解调器。
背景技术：
二十多年前，研究人员开始了对混沌通信基础理论进行研究。从那时起，研究人员一直致力于混沌理论的实际应用，最近，设计高效的混沌数字调制系统成为了研究人员关注的热点。混沌数字调制系统利用混沌信号序列对数据比特进行频谱扩展和数字调制。混沌信号非常容易产生，通常只需要通过简单的和低成本的电子电路即可产生。此外，混沌信号还具有不可预测性。这些特性使得混沌数字调制系统非常具有吸引力。混沌数字调制系统不仅具有传统扩频系统的所有优点(例如，不易被检测，抗干扰和抗多径衰落能力强)，而且具有较高的安全性。
在现有的混沌数字调制系统中，一种叫做差分混沌移位键控(dcsk)的系统由于其低复杂性而被认为是最实用的混沌数字调制系统，在该系统的接收端不需要采用混沌同步结构。但是，在传统的dcsk方案中，一半的比特时间用于传送不承载信息的参考信号上，这会降低信息传输速率和造成较低的能量效率。此外，dcsk对于信道中的噪声比较敏感。为了实现较高的信息传输速率，研究人员提出了一种叫做多载波差分混沌移位键控(mc-dcsk)的系统，mc-dcsk利用多个子载波同时发送1个参考信号和多个信息信号。虽然mc-dcsk相比于dcsk具有较高的能量效率和较低的误码率(ber)，但是信道中噪声干扰问题依旧存在。例如，在加性白高斯噪声(awgn)通道中，mc-dcsk的ber性能是低于相干二进制相移键控(bpsk)方案的。为此，研究人员提出了使用重复的参考信号进行降噪处理的差分混沌移位键控(nr-dcsk)系统，这种方法是通过平均所有接收的副本以达到降低噪声干扰的目的。每个参考信号可以由多个数据信号共享，从而进一步降低噪声干扰和改善ber性能。在现有的所有降噪方案中，重复信号会导致参考信号和信息信号之间具有高度的相似性，这会严重降低通信系统的安全性能。授权公告号cn106161310b公开了一种多载波差分混沌移位键控调制解调方法及调制解调器，具体公开了在发送端对信号进行多载波差分混沌位键控调制的方法，从发送端解决噪声分量过大导致系统比特误码率高的问题。目前还没有从接收端出发解决决噪声分量过大导致系统比特误码率高的问题的方法。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种多载波差分混沌移位键控解调方法及解调器，以解决现有mc-dcsk解调方法中参考信号信息信号中噪声分量过大导致系统比特误码率高的问题。
为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
本发明是一种多载波差分混沌移位键控解调方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：接收方将天线接收的多载波差分混沌移位键控信号与频率为f1,f2,...,fm的m个同步的子载波分别相乘，得到m路乘积信号；
步骤2：将在步骤1中得到的m路乘积信号分别经过m路与发送方脉冲成型滤波器波形匹配的滤波器进行匹配滤波，并对m路匹配滤波器的输出进行时域采样，分别得到1路离散dcsk参考信号序列和m-1路离散dcsk信息信号序列；
步骤3：将步骤2中得到的1路离散dcsk参考信号序列存储在参考信号矩阵a＝(y1,l,yβ)中，将步骤中2中得到的m-1路离散dcsk信息信号序列存储在信息信号矩阵
步骤4：分别构建分组矩阵
步骤5：计算矩阵c内的第2至m/2行和第1行之间的相关值，根据相关值完成参考信号的统计平均降噪估计，计算得到降噪后的dcsk参考信号序列
步骤6：计算矩阵d内的第2至m/2行与第1行之间的相关值，根据相关值完成信息信号的统计平均降噪估计，计算得到降噪后的第i路dcsk信息信号序列
步骤7：将步骤5中得到的降噪后的dcsk参考信号序列与步骤6中得到的降噪后的第i路dcsk信息信号序列进行相关运算，得到第i路判决变量；
步骤8：将步骤7中得到的第i路判决变量与门限值“0”比较，根据比较结果，恢复出第i路数据比特；
步骤9：重复步骤4到步骤8，恢复出其余m-2路数据比特；
步骤10：将步骤8中得到的第i路的数据比特与步骤9中得到的m-2路数据比特合并为1路串行解调数据比特流。
本发明的进一步改进在于：所述步骤5中的参考信号统计平均降噪估计具体为：
其中，式中，j为c矩阵的行号，g为c矩阵的列号，β为混沌序列的长度。
本发明的进一步改进在于：所述步骤6中的信息信号统计平均降噪估计，具体为：
其中，式中，j为d矩阵的行号，g为d矩阵的列号。
上述方法中，使用m个子载波同时传输m-1路dcsk信息信号和1路dcsk参考信号；参考信号使用频率为f1的子载波进行传输，m-1路dcsk信息信号分别在m-1个频率为f2,f3,...,fm的子载波内传输，其中，m个子载波之间是相互正交的，并且每1个子载波内传输1路dcsk信号。
本发明的一种多载波差分混沌移位键控解调器，解调器包括1个dsp芯片，所述dsp芯片存储1路离散dcsk参考信号序列和m-1路离散信息信号序列，存储分组矩阵c和d，计算并存储降噪后的dcsk参考信号序列和降噪后的dcsk信息信号序列，计算得到m-1路判决变量。
本发明的有益效果是：所有dcsk参考信号和dcsk信息信号之间的正交性是通过不同的子载波之间的正交性来保证的。解调时，将收到的m-2路信息信号分成两部分，分别对dcsk参考信号序列和dcsk信息信号做统计平均降噪估计处理，经过降噪的dcsk参考信号序列与经过降噪的各路dcsk信息信号的相关运算，将得到的判决变量与门限值“0”进行比较，从而恢复出数据比特。采用这种方法可以保证判决变量中参考信号和信息信号的噪声分量大幅降低，明显提高系统的比特误码性能。与此同时，本发明中所述的方法能够避免在接收端、发射端中使用延时单元，有效地降低了接收端判决变量中的噪声分量，改善了系统的比特误码性能，获得了更低的比特误码率。
附图说明
图1为本发明多载波差分混沌移位键控解调方法的流程示意图。
图2为本发明多载波差分混沌移位键控解调器的结构示意图。
图3为本发明的解调方法与现有的mc-dcsk系统在加性高斯白噪声信道中的误码性能对比图。
具体实施方式
以下将以图式揭露本发明的实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明是一种多载波差分混沌移位键控解调方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：接收方将天线接收的多载波差分混沌移位键控信号与频率为f1,f2,...,fm的m个同步的子载波分别相乘，得到m路乘积信号；
步骤2：将在步骤1中得到的m路乘积信号分别经过m路与发送方脉冲成型滤波器波形匹配的滤波器进行匹配滤波，并对m路匹配滤波器的输出进行时域采样，分别得到1路离散dcsk参考信号序列和m-1路离散dcsk信息信号序列；
步骤3：将步骤2中得到的1路离散dcsk参考信号序列存储在参考信号矩阵a＝(y1,l,yβ)中，将步骤中2中得到的m-1路离散dcsk信息信号序列存储在信息信号矩阵
步骤4：分别构建分组矩阵
步骤5：计算矩阵c内的第2至m/2行和第1行之间的相关值，根据相关值完成参考信号的统计平均降噪估计，计算得到降噪后的dcsk参考信号序列
其中，式中，j为c矩阵的行号，g为c矩阵的列号，β为混沌序列的长度；步骤6：计算矩阵d内的第2至m/2行与第1行之间的相关值，根据相关值完成信息信号的统计平均降噪估计，计算得到降噪后的第i路dcsk信息信号序列
其中，式中，j为d矩阵的行号，g为d矩阵的列号；
步骤7：将步骤5中得到的降噪后的dcsk参考信号序列与步骤6中得到的降噪后的第i路dcsk信息信号序列进行相关运算，得到第i路判决变量；步骤8：将步骤7中得到的第i路判决变量与门限值“0”比较，根据比较结果，恢复出第i路数据比特；
步骤9：重复步骤4到步骤8，恢复出其余m-2路数据比特；
步骤10：将步骤8中得到的第i路的数据比特与步骤9中得到的m-2路数据比特合并为1路串行解调数据比特流。
为了进一步说明，本发明采用1个符号周期内离散混沌信号序列长度β为128，信息子载波数目m＝128。在接收方，对信号进行接收和解调，如图2所示，具体包括：步骤1：接收方将天线接收的多载波差分混沌移位键控信号与频率为f1,f2,...,f128的128个同步的子载波分别相乘，得到128路乘积信号；
步骤2：将在步骤1中得到的128路乘积信号分别经过128路与发送方脉冲成型滤波器波形匹配的滤波器进行匹配滤波，并对128路匹配滤波器的输出进行时域采样，分别得到1路离散dcsk参考信号序列和127路离散dcsk信息信号序列；
步骤3：将步骤2中得到的1路离散dcsk参考信号序列存储在参考信号矩阵a＝(y1,l,y128)中，将步骤中2中得到的127路离散dcsk信息信号序列存储在信息信号矩阵
步骤4：分别构建分组矩阵
步骤5：计算矩阵c内的第2至64行和第1行之间的相关值，根据相关值完成参考信号的统计平均降噪估计，计算得到降噪后的dcsk参考信号序列
步骤6：计算矩阵d内的第2至64行与第1行之间的相关值，根据相关值完成信息信号的统计平均降噪估计，计算得到降噪后的第1路dcsk信息信号序列
步骤7：将步骤5中得到的降噪后的dcsk参考信号序列与步骤6中得到的降噪后的第1路dcsk信息信号序列进行相关运算，得到第1路判决变量；
步骤8：将步骤7中得到的第1路判决变量与门限值“0”比较，根据比较结果，恢复出第1路数据比特；
步骤9：重复步骤4到步骤8，恢复出第2至127路数据比特；
步骤10：将步骤8中得到的第1路的数据比特与步骤9中得到的第2至127路数据比特合并为1路串行解调数据比特流。
本发明采用计算机仿真对本发明所提供的多载波差分混沌移位键控调制解调方法进行传输试验。试验中，传输的数据比特数目为108，离散混沌信号序列由二阶chebyshev多项式映射
图3为加性高斯白噪声信道中仿真得到的本发明方法的比特误码率。作为对照，图中还给出采用现有的mc-dcsk解调方法的比特误码率。从图中可以看出，与现有的mc-dcsk解调方法相比，本发明的方法大大降低了比特误码率，表现出了更好的比特误码性能。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
1.一种多载波差分混沌移位键控解调方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：接收方将天线接收的多载波差分混沌移位键控信号与频率为f1,f2,...,fm的m个同步的子载波分别相乘，得到m路乘积信号；
步骤2：将在步骤1中得到的m路乘积信号分别经过m路与发送方脉冲成型滤波器波形匹配的滤波器进行匹配滤波，并对m路匹配滤波器的输出进行时域采样，分别得到1路离散dcsk参考信号序列和m-1路离散dcsk信息信号序列；
步骤3：将步骤2中得到的1路离散dcsk参考信号序列存储在参考信号矩阵a＝(y1,l,yβ)中，将步骤中2中得到的m-1路离散dcsk信息信号序列存储在信息信号矩阵
步骤4：分别构建分组矩阵
步骤5：计算矩阵c内的第2至m/2行和第1行之间的相关值，根据相关值完成参考信号的统计平均降噪估计，计算得到降噪后的dcsk参考信号序列
步骤6：计算矩阵d内的第2至m/2行与第1行之间的相关值，根据相关值完成信息信号的统计平均降噪估计，计算得到降噪后的第i路dcsk信息信号序列
步骤7：将步骤5中得到的降噪后的dcsk参考信号序列与步骤6中得到的降噪后的第i路dcsk信息信号序列进行相关运算，得到第i路判决变量；
步骤8：将步骤7中得到的第i路判决变量与门限值“0”比较，根据比较结果，恢复出第i路数据比特；
步骤9：重复步骤4到步骤8，恢复出其余m-2路数据比特；
步骤10：将步骤8中得到的第i路的数据比特与步骤9中得到的m-2路数据比特合并为1路串行解调数据比特流。
2.根据权利要求1所述一种多载波差分混沌移位键控解调方法，其特征在于：所述步骤5中的参考信号统计平均降噪估计具体为：
其中，式中，j为c矩阵的行号，g为c矩阵的列号，β为混沌序列的长度。
3.根据权利要求2所述一种多载波差分混沌移位键控解调方法，其特征在于：所述步骤6中的信息信号统计平均降噪估计，具体为：
其中，式中，j为d矩阵的行号，g为d矩阵的列号。
4.一种多载波差分混沌移位键控解调器，其特征在于：解调器包括1个dsp芯片，所述dsp芯片存储1路离散dcsk参考信号序列和m-1路离散信息信号序列，存储分组矩阵c和d，计算并存储降噪后的dcsk参考信号序列和降噪后的dcsk信息信号序列，计算得到m-1路判决变量。
技术总结