[发明专利]一种基于相关延迟-差分混沌键控调制通信方法

权利要求书

1.一种基于相关延迟-差分混沌键控调制通信方法，其特征在于：通过对发送端的混沌信号进行相关延迟发送，在前后两半符号周期内，同时传输两个有用信号，在接收端，经过相关器的相关延迟运算，分别解调出有用信号a、b，再通过并串转换即可得到原发送信号；具体步骤如下：

设x(t)为混沌振荡器产生的一组信号，Tb为传输一个比特信号所需的时间，τ表示延迟时间，相关延迟-差分混沌键控调制在前后T_b/2符号周期内，将通过串并转换得到的2位有用信号a、b分别调制到发送信息内，得到了双倍的频谱利用率，a、b两位信号可以分别选取“+1+1，-1+1，+1-1，-1-1”4种情况，在调制器端，前T_b/2符号周期内，发送的信号s(t)_a是混沌信号x(t)和延迟τ/2后并经a信号调制后的混沌信号x(t-τ/2)的叠加；在后T_b/2符号周期内，延迟τ后的混沌信号经b信号调制后，加到原来的混沌信号中构成发射端输出的信号s(t)_b；

在接收端，经过相关器的相关运算，在第l个符号周期内，输出信号Z_a和Z_b可表示成下式：

Za=∫(l-1)Tb(l-1/2)Tbs(t)as(t-τ/2)adtZb=∫(l-1/2)TblTbs(t)bs(t-τ)bdt---(1)]]>

在无噪声环境中，相关器输出信号为：

Za=∫(l-1)Tb(l-1/2)Tbs(t)as(t-τ/2)adt]]>

=∫(l-1)Tb(l-1/2)Tb[x(t)+ax(t-τ/2)][x(t-τ/2)+ax(t-τ)]dt]]>

=∫(l-1)Tb(l-1/2)Tb[x(t)x(t-τ/2)+ax(t)x(t-τ)+ax2(t-τ/2)+a2x(t-τ/2)x(t-τ)]dt---(2)]]>

=∫(l-1)Tb(l-1/2)Tbax2(t-τ/2)dt+∫(l-1)Tb(l-1/2)Tbax(t)x(t-τ)dt+∫(l-1)Tb(l-1/2)Tbx(t)x(t-τ/2)dt+∫(l-1)Tb(l-1/2)Tba2x(t-τ/2)x(t-τ)dt]]>

=∫(l-1)Tb(l-1/2)Tbax2(t-τ/2)dt]]>

Zb=∫(l-1/2)TblTbs(t)bs(t-τ)bdt]]>

=∫(l-1/2)TblTb[x(t)+bx(t-τ)][x(t-τ)+bx(t-2τ)]dt]]>

=∫(l-1/2)TblTb[x(t)x(t-τ)+bx(t)x(t-2τ)+bx2(t-τ)+b2x(t-τ)x(t-2τ)]dt---(3)]]>

=∫(l-1/2)TblTbbx2(t-τ)dt+∫(l-1/2)TblTbbx(t)x(t-2τ)dt+∫(l-1/2)TblTbx(t)x(t-τ)dt+∫(l-1/2)TblTbb2x(t-τ)x(t-2τ)dt]]>

=∫(l-1/2)TblTbbx2(t-τ)dt]]>

由Z_a和Z_b表达式可以看出，第一项为有用信号项，第二、三、四项为相邻混沌信号的相关积，由混沌所特有的随机性可以知道，除了第一项有用信号，其余项的积分值均为零，将判决门限设定为零，因为x²(t-τ/2)＞0，x²(t-τ)＞0，所以当Z_a或Z_b＞0时，则可以判断发送的信号a或b为“+1”；当Z_a或Z_b＜0时，则可以判断发送的信号a或b为“-1”，然后通过并/串转换，即可以恢复原信号；

当信道中存在噪声时，r(t)表示发射信号s(t)经过噪声信道，混有噪声信号ζ(t)，此时，相关器的输出Z_a和Z_b分别为：

Za=∫(l-1)Tb(l-1/2)Tbr(t)ar(t-τ/2)adt]]>

=∫(l-1)Tb(l-1/2)Tb[s(t)a+ζ(t)][s(t-τ/2)a+ζ(t-τ/2)]dt]]>

=∫(l-1)Tb(l-1/2)Tb[s(t)as(t-τ/2)a+s(t)aζ(t-τ/2)+s(t-τ/2)aζ(t)+ζ(t)ζ(t-τ/2)]dt---(4)]]>

=∫(l-1)Tb(l-1/2)Tbs(t)as(t-τ/2)adt+∫(l-1)Tb(l-1/2)Tbs(t)aζ(t-τ/2)dt+∫(l-1)Tb(l-1/2)Tbs(t-τ/2)aζ(t)dt+∫(l-1)Tb(l-1/2)Tbζ(t)ζ(t-τ/2)dt]]>

=∫(l-1)Tb(l-1/2)Tbs(t)as(t-τ/2)adt]]>

Zb=∫(l-1)Tb(l-1/2)Tbr(t)br(t-τ)bdt]]>

=∫(l-1)Tb(l-1/2)Tb[s(t)b+ζ(t)][s(t-τ)b+ζ(t-τ)]dt]]>

=∫(l-1)Tb(l-1/2)Tb[s(t)bs(t-τ)b+s(t)bζ(t-τ)+s(t-τ)bζ(t)+ζ(t)ζ(t-τ)]dt---(5)]]>

=∫(l-1)Tb(l-1/2)Tbs(t)bs(t-τ)bdt+∫(l-1)Tb(l-1/2)Tbs(t)bζ(t-τ)dt+∫(l-1)Tb(l-1/2)Tbs(t-τ)bζ(t)dt+∫(l-1)Tb(l-1/2)Tbζ(t)ζ(t-τ)dt]]>

=∫(l-1)Tb(l-1/2)Tbs(t)bs(t-τ)bdt]]>

由Z_a和Z_b表达式可以看出，第一项中含有用信号项，可以参照上述讨论的无噪情况分析判决出传输信号；第二、三项为噪声域与混沌信号的相关积，而最后一项为噪声信号本身的相关积，由于混沌信号s(t)与噪声信号ζ(t)之间，以及ζ(t)、ζ(t-τ/2)和ζ(t-τ)之间都是不相关的，所以后三项的积分值均为零。