增強(qiáng)型調(diào)頻差分混沌鍵控通信系統(tǒng)性能分析

呂進(jìn)元

（貴州廣播電視大學(xué)，貴州 貴陽　550023）

增強(qiáng)型調(diào)頻差分混沌鍵控通信系統(tǒng)性能分析

呂進(jìn)元

（貴州廣播電視大學(xué)，貴州 貴陽550023）

在通信系統(tǒng)內(nèi)，混沌通信配備了較簡易的硬件，擁有低功耗的優(yōu)勢。因此，在構(gòu)建無線傳感網(wǎng)或者超寬帶低速通信的過程中，這類通信被看作首選。各類方案中，調(diào)頻差分設(shè)置了非相干的通信解調(diào)方式，是新型的系統(tǒng)。從目前來看，增強(qiáng)型通信系統(tǒng)包含了調(diào)頻差分的形態(tài)。針對通信系統(tǒng)，有必要解析采樣點(diǎn)數(shù)、信號的占空比、比特?cái)?shù)等要素。經(jīng)過綜合對比，解析了多層次的通信性能。經(jīng)過驗(yàn)證及仿真，歸納得出增強(qiáng)型新式通信流程的可行性。

增強(qiáng)型；調(diào)頻差分；混沌鍵控通信系統(tǒng)；性能分析

相比于其他通信，混沌通信擁有更高層次的安全性，且省略了載波。最近幾年，通信系統(tǒng)更多選取了這類方式。同時，混沌鍵控式的調(diào)頻差分通信還可拓展至更寬的頻帶，消耗了較低的總功耗。從信號初值來看，混沌信號呈現(xiàn)為更高的敏銳性。經(jīng)過傳輸之后，很易帶來畸變。為此，還需從根本入手，提升混沌鍵控的增強(qiáng)型通信穩(wěn)定性，確保通信的流程是穩(wěn)定的。唯有如此，才能改進(jìn)全方位的系統(tǒng)通信性能，服務(wù)于現(xiàn)今的通信領(lǐng)域進(jìn)步。

1　通信系統(tǒng)機(jī)理

在混沌鍵控范圍內(nèi)，包含了非相干及相干這樣兩類的解調(diào)方式。具體而言，相干解調(diào)設(shè)定了同步性的混沌信號；一旦遭受噪聲，將會缺失魯棒性。與之相比，非相干解調(diào)并非表現(xiàn)出同步性，魯棒性也很強(qiáng)。因此，非相干解調(diào)擁有更廣的適用空間。早期的階段內(nèi)，這種方式可用來判斷比特能量。然而，在噪聲升高的狀態(tài)下，比特能量也將變換固有的閾值，由此增添了誤碼率。

解調(diào)方式設(shè)定為回歸映射，設(shè)置了可識別的混沌信號。具體在調(diào)試時，基帶將發(fā)出某一混沌信號。若要判斷參數(shù)，可借助辨別映射的方式，在接收端范圍內(nèi)，重構(gòu)了原有的映射。這種基礎(chǔ)上，判斷出信號的正負(fù)值而后即可解調(diào)基帶。這種系統(tǒng)擁有簡易的優(yōu)勢，更加便于操控。

DCSK即差分混沌鍵控，它包含如下根本原理：針對各個比特，都包含了兩個不等的時隙。經(jīng)過調(diào)制器后，解調(diào)并獲得可發(fā)送的混沌信號。在兩類信號中，分別包含信息信號及相關(guān)的參考信號。若選取了1的數(shù)值，則二者是相同的；若數(shù)值為0，那么二者反向。非相干解調(diào)的進(jìn)程中，接收端也配備了標(biāo)準(zhǔn)方案?，F(xiàn)存各類方案內(nèi)，DCSK擁有最低誤碼率。相比于常見帶寬，DCSK相當(dāng)于一半的速度。

2　解析系統(tǒng)性能

（1）系統(tǒng)的優(yōu)勢及弊病。調(diào)頻差分式的通信系統(tǒng)也可選取混沌鍵控。發(fā)送混沌信號，經(jīng)過調(diào)頻器來具體調(diào)節(jié)。在這個階段內(nèi)，正弦波關(guān)系到恒定性的信號幅值。經(jīng)過調(diào)頻之后，調(diào)制及解調(diào)都參照于基帶信號。相比于傳統(tǒng)的步驟，混沌鍵控配備的調(diào)頻差分通信方式可以回避不夠穩(wěn)定的比特能量，同時還獲取了最近似的誤碼率。然而不應(yīng)忽視，新型通信仍沒能從根本上加快傳輸，仍為一半的信息傳輸速度。

（2）改進(jìn)后的通信流程。經(jīng)過全面改進(jìn)，創(chuàng)造出增強(qiáng)型的混沌鍵控體系。新式的思路為：調(diào)制解調(diào)都構(gòu)建于回歸映射的基礎(chǔ)之上，由此設(shè)置了結(jié)合性的新系統(tǒng)。在頻率調(diào)制器范圍內(nèi)，可參照的信號包含了映射函數(shù)。經(jīng)過系統(tǒng)時，混沌信號可附加額外的時隙。通過這種方式，發(fā)送了可參照的信號。選定兩個時隙，同時發(fā)送兩比特的信號。這樣做，就在原先基礎(chǔ)上提升至雙倍的傳輸速度。

延時一個比特，而后調(diào)制第二個比特。在這以后，再去劃分時隙。針對給出來的符號周期，可區(qū)分兩類不相等的時隙，分別用來攜帶信息性的信號及混沌的信號。

同時，還需判斷出這時的參考信息，用于確定傳輸方向。設(shè)定映射函數(shù)時，既要注重于簡化，又不可干擾到誤碼率。如果條件準(zhǔn)許，還可選取其余種類函數(shù)。設(shè)定零的均值，這樣即可吻合最初的信號發(fā)射條件。此外，信號還會遭受白噪聲的干擾。對此，應(yīng)能選取足夠?qū)挼男诺烙脕韨鬟f，以便減低信噪比。

信息被傳輸至接收端后，需要予以解調(diào)。在這個步驟內(nèi)，給出了對應(yīng)著的解調(diào)運(yùn)算。在相關(guān)基礎(chǔ)上，做出判決的根據(jù)為一半的時隙。詳細(xì)的流程為：預(yù)先緩沖一個比特的接收信號，等下一個時隙到來即可再次去解調(diào)。對于兩段時隙，經(jīng)過后續(xù)的計(jì)算而后給出判決。若結(jié)果為正數(shù)，那么第一個比特可設(shè)置為1；若結(jié)果為負(fù)，則設(shè)置為零。這樣做，即可解調(diào)得出精準(zhǔn)的比特信號。針對第二個時隙，要采納同種流程予以解調(diào)。先要發(fā)送信號，而后落實(shí)解調(diào)。

3　驗(yàn)證得出的結(jié)論

混沌鍵控可設(shè)置傳輸信息時的平均功率，這種功率可以為零倍直至2倍，是不斷變化的。在這種狀態(tài)下，很難確認(rèn)最優(yōu)的信噪比。同時，系統(tǒng)也設(shè)定為0的判決門限，它并不關(guān)系到信噪比。因此最近幾年，混沌通信中的關(guān)鍵點(diǎn)即為調(diào)頻差分性的鍵控通信。若能改進(jìn)占空比，即可改進(jìn)多路徑的通信性能，提升總體的性能。

在仿真步驟中，選取了Matlab用來驗(yàn)證。具體在改進(jìn)后，才能判斷出增強(qiáng)型系統(tǒng)的全方位性能。白噪聲影響下，信道應(yīng)能抵抗這種干擾，先期就要設(shè)置最佳的帶寬。比較可得結(jié)論：相比于傳統(tǒng)鍵控系統(tǒng)，改進(jìn)后的新式混沌鍵控表現(xiàn)為更優(yōu)的誤碼率，信噪比也接近了設(shè)定的理想狀態(tài)。采納了非相干的系統(tǒng)解調(diào)方式，附加并且傳輸了比特信號。在相等時隙內(nèi)，可發(fā)送雙重的比特信號。經(jīng)過這種改進(jìn)，可抑制誤碼率且確保了安全。然而，這樣設(shè)置出來的電路卻稍顯復(fù)雜。

4　結(jié)語

在混沌通信范圍內(nèi)，創(chuàng)造出增強(qiáng)型的新式通信。采納了調(diào)頻差分的特定控制方式，改善了占空比及誤碼率。經(jīng)過有序調(diào)整，調(diào)頻差分式的鍵控通信也更能符合多樣的通信性能，接近理想狀態(tài)。然而從現(xiàn)狀看，調(diào)頻差分的增強(qiáng)型混沌鍵控方式仍沒能達(dá)到完善，有待持久的改進(jìn)。未來的實(shí)踐中，還需繼續(xù)摸索并歸納經(jīng)驗(yàn)，在更大范圍內(nèi)改進(jìn)現(xiàn)有的通信性能。

［1］趙華，殷奎喜，邵建華.增強(qiáng)型調(diào)頻差分混沌鍵控通信系統(tǒng)性能分析［J］.南京師大學(xué)報（自然科學(xué)版），2012，（1）：44-47.

［2］方錦清.混沌通信及其相關(guān)網(wǎng)絡(luò)信息安全研究的若干進(jìn)展［J］.系統(tǒng)工程學(xué)報，2012，（6）：725-741.

［3］趙華，吳勇，殷奎喜.通用差分混沌鍵控通信系統(tǒng)及其性能分析［J］.通信技術(shù)，2012，（2）：79-81.

［4］武立，柏逢明，羅奇，等.改進(jìn)的調(diào)頻差分混沌鍵控通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.長春理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2014，（4）：129-132.

［5］楊華，蔣國平，段俊毅.無信號內(nèi)干擾的高效差分混沌鍵控通信方案［J］.通信學(xué)報，2015，（6）：92-97.

Analysis of Performance of Enhanced Frequency Modulated Differential Chaos Shift Keying Communication System

LV Jin-yuan
（Guizhou Radio and TV University，Guiyang，Guizhou 550023，China）

In communication systems，the chaotic communication is equipped with a simple hardware and has the advantage of low power consumption.Therefore，in building a wireless sensor network or ultra wideband communication at low speed in the process of this type of communication is seen as a first choice.All kinds of scheme，the frequency difference set the noncoherent demodulation way of communication，which is a new type of system.For now，enhanced communication system contains the frequency difference form.In communication system，it is necessary to parse the sampling points，the signal elements duty ratio and the number of bits.After comprehensive comparison，it parses the multi-level communication performance.After verification and simulation，it concludes that enhanced the feasibility of the new communication process.

enhanced；FM difference；chaos shift keying communication system；performance analysis

TN911.25

A

2095-980X（2016）07-0064-01

2016-06-18

呂進(jìn)元，主要研究方向：通信。