基于MIMO技術的DCSK通信方案的性能分析

【摘要】基于MIMO技術的DCSK通信方案，主要就是指在對于MIMO通信技術優(yōu)勢應用的情況下，設計的通過DCSK通信控制實現(xiàn)的一種MIMO-DCSK混沌通信方案。其中，MIMO通信技術在通信實現(xiàn)過程中，能夠在不增加通信信號帶寬以及發(fā)射功率的條件下，通過在通信系統(tǒng)的信號發(fā)射端以及接收端，進行多個發(fā)送天線和接收天線的設置使用，來實現(xiàn)對于通信過程中信道衰落與噪聲的控制。本文主要結合DCSK混沌通信系統(tǒng)的通信原理，在進行基于MIMO技術的DCSK通信方案設計實現(xiàn)與仿真分析情況下，實現(xiàn)對于基于MIMO技術的DCSK通信方案的性能分析與論述。

【關鍵詞】MIMO技術DCSK混沌通信差分混沌鍵控通信性能分析

基于MIMO技術的DCSK通信方案，主要是一種通過混沌數(shù)字調制實現(xiàn)的通信技術與方案，它在數(shù)據信號的通信傳輸過程中，主要是通過將混沌數(shù)字調制和分集技術相互結合應用，來對于混沌通信系統(tǒng)通信傳輸過程中的抗噪聲性能進行提高和改善。DCSK通信方案的應用實現(xiàn)，最早源于CSK通信方案的研究提出，該通信技術與方案，是一種通過使用基于混沌序列同步的相干檢測方法，進行通信傳輸?shù)臋z測應用實現(xiàn)，這種通信系統(tǒng)方案在實際應用中，雖然具有比較好的誤碼性，但是由于混沌信號的極端敏感性，在實際通信中的應用實現(xiàn)具有很大的困難，適用性比較差。DCSK通信系統(tǒng)在通信應用中，雖然與SCK通信系統(tǒng)相比，有了很大的通信優(yōu)勢與功能特征，但是在進行無線通信環(huán)境下的通信傳輸應用時，這兩種通信系統(tǒng)都存在有高斯白噪聲干擾問題和現(xiàn)象，對于實際通信應用有很大的局限性。本文主要結合DCSK通信系統(tǒng)的通信傳輸特征與原理，在與MIMO技術進行結合通信傳輸應用基礎上，來提高DCSK通信的抗噪性能，解決通信應用局限性。

一、DCSK通信系統(tǒng)的通信原理分析

在通信應用中，DCSK通信系統(tǒng)是一種差分混沌鍵控制的通信應用系統(tǒng)，它是在SCK通信系統(tǒng)通信研究的基礎上提出，并經過優(yōu)化改進應用實現(xiàn)的。DCSK通信系統(tǒng)進行通信應用的原理比較簡單，并且在實際通信應用中，具有比較突出的穩(wěn)健性優(yōu)勢，在實際通信中的研究和應用相對比較廣泛，并且逐漸成為通信技術研究領域的研究重點。如圖1所示，為DCSK混沌通信系統(tǒng)的通信結構示意圖。

如DCSK混沌通信系統(tǒng)的通信結構所示，在進行數(shù)據信號的通信傳輸過程中，通信系統(tǒng)中每發(fā)送的一個比特信號，都是通過兩個混沌抽樣函數(shù)進行表示，并且這兩個混沌抽樣函數(shù)中，第一個函數(shù)是作為參考信號，而第二個函數(shù)是作為承載信息，通過混沌通信系統(tǒng)進行通信傳輸實現(xiàn)。在DCSK混沌通信系統(tǒng)中，如果進行發(fā)送的信號比特為1，那么系統(tǒng)通信過程中，第二個混沌抽樣函數(shù)就與第一個參考信號函數(shù)是相同的；而如果進行發(fā)送的信號比特為-1，那么系統(tǒng)通信過程中，第二個混沌抽樣函數(shù)就與第一個參考信號函數(shù)是相反的。根據DCSK混沌通信系統(tǒng)的這一通信規(guī)律，系統(tǒng)通信中主要通過在信號接收端，對于參考信號與承載信號通過互相關后判決解調，實現(xiàn)系統(tǒng)的通信傳輸。通常情況下，對于DCSK混沌通信系統(tǒng)中，進行發(fā)送的信號L，其兩個函數(shù)表示形式如下（1）所示。

應用上述混沌映射序列進行MIMO-DCSK混沌通信系統(tǒng)通信過程中，該序列的混沌映射產生過程比較簡單，并且通信應用中相關性比較好，進行通信計算中由于這種改進混沌序列中的均值是零，因此，在進行混沌序列方差以及其他的一些通信計算中也比較簡單方便，并且通常在進行MIMO-DCSK混沌通信系統(tǒng)的設計中，多是采用兩個發(fā)送與兩個接收天線的天線系統(tǒng)，進行通信設計實現(xiàn)，通信過程中的空時編碼都是使用空時分組碼的分集發(fā)射編碼技術，進行編碼設計實現(xiàn)，因此在通信應用中，具有有效抵抗衰落和獨立通信信道性能最佳的特征優(yōu)勢。

2.1.2MIMO-DCSK混沌通信系統(tǒng)的設計

進行MIMO-DCSK混沌通信系統(tǒng)的設計實現(xiàn)，主要就是進行該系統(tǒng)中的發(fā)射端以及接收端、通信信道的設計。首先，系統(tǒng)發(fā)射端的設計中，主要是在對于空時編碼的信息比特進行調制的情況下，通過串并轉換，由編碼器通過每一次編碼進行編碼符號調制分組，并根據相關編碼矩陣通過映射到發(fā)射天線中發(fā)射出去；而通信信道結構部分的設計，是在發(fā)送天線經過衰落信道的增益變化設置，并進行高斯信道白噪聲的疊加之后，由接收天線進行接收與判決實現(xiàn)；最后，MIMO-DCSK混沌通信系統(tǒng)的接收端，在進行設計中，主要是對于經過信道的信號以及噪聲、干擾信號等，在一起接收實現(xiàn)的情況下，其中接收信號首先通過相關接收器進行接收實現(xiàn)，然后再由STBC解碼器對于接收信號進行解碼處理，最后實現(xiàn)系統(tǒng)的信號通信傳輸實現(xiàn)。如下圖2所示，為MIMO-DCSK混沌通信系統(tǒng)的設計框架示意圖。

2.2基于MIMO技術的DCSK通信的性能分析

為了實現(xiàn)對于MIMO-DCSK混沌通信系統(tǒng)的通信性能的分析，特意采用了仿真實驗，通過對于上述提出的MIMO-DCSK混沌通信系統(tǒng)設計方案，進行仿真設計，并在高斯白噪聲信道下，利用該通信系統(tǒng)進行信號通信傳輸，并對于通信性能效果進行分析。在仿真模型建立中，采用的是改進型混沌映射序列作為混沌序列發(fā)生器，進行通信應用。如下圖3所示，為對于MIMO-DCSK混沌通信系統(tǒng)的通信性能仿真分析對比示意圖。

根據該圖可知，MIMO-DCSK系統(tǒng)通信的誤碼性能，與DCSK混沌通信系統(tǒng)的誤碼性能相比，有很大的改善和提高。

三、結束語

總之，基于MIMO技術的DCSK通信方案，在實際通信應用中，與DCSK混沌通信系統(tǒng)通信相比，在通信誤碼性能上有很大的改善與提升，具有實際應用價值。

參考文獻

[1]周堯，蔡躍明，潘成康.一種基于V-MIMO技術的低復雜度的包沖突解析方案[J].高技術通訊. 2008（10）.

[2]張祖凡，張紅兵. LTE-Advanced系統(tǒng)中的MIMO技術性能評估[J].重慶郵電大學學報. 2010（2）.

[3]任立剛，宋梅，喬強國，宋俊德，朱松儉，郗松楠. MIMO+OFDM：新一代移動通信核心技術[J].中國數(shù)據通信. 2003（10）.

[4]孟憲猛，沈磊，姚善化.基于MIMO技術的礦井無線通信系統(tǒng)的設計[J].煤炭工程. 2011（3）.

[5]唐文勝，匡旺秋，張鼎興.無線傳感器網絡虛MIMO技術研究[J].傳感器與微系統(tǒng). 2008（9）.

[6]劉曉鵬，陳西宏，劉強. MIMO技術在對流層散射通信中的性能分析[J].電子科技. 2011（9）.