基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的超寬帶信道環(huán)境的分類算法

楊亞楠 夏斌 趙磊 袁文浩

摘 要：為了改善混沌信號(hào)的傳輸性能，在相關(guān)延遲移位鍵控（CDSK）方案和多載波相關(guān)延遲移位鍵控（MCCDSK）方案的基礎(chǔ)上，提出一種多用戶正交相關(guān)延遲移位鍵控（MUOCDSK）方案。該方案利用多載波對(duì)混沌信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，得到的結(jié)果相對(duì)于CDSK，不僅有更高的頻譜效率，而且誤碼率也得到了一定的改善。對(duì)該方案進(jìn)行了理論仿真和蒙特卡洛仿真，結(jié)果表明相對(duì)于MCCDSK，該方案不僅提高了1倍的傳輸速率，而且改善了誤碼率;且理論仿真和蒙特卡羅仿真結(jié)果一致。

關(guān)鍵詞：差分混沌移位鍵控;多載波相關(guān)延遲移位鍵控;多用戶;傳輸速率;頻譜效率;誤碼率

中圖分類號(hào)：TN911.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：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.

英文關(guān)鍵詞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

隨著無線通信在現(xiàn)代通信中占據(jù)著越來越重要的地位，不管是以太網(wǎng)、電視廣播、全球定位系統(tǒng)、移動(dòng)通信系統(tǒng)，還是無線網(wǎng)絡(luò)連接， 自然界復(fù)雜的電磁環(huán)境對(duì)信號(hào)傳輸存在較大的干擾，不能穩(wěn)定和快速地傳輸信號(hào)。在非線性動(dòng)力學(xué)中，混沌在確定性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)中具有長(zhǎng)期行為不可預(yù)測(cè)、初值條件敏感的特點(diǎn)[1]。尤為明顯的是，混沌信號(hào)特別適合于擴(kuò)頻通信，因?yàn)槠涔β首V密度分布情況與白噪聲類似，同樣都有帶寬比較寬的特性?；煦缧盘?hào)還有良好的自相關(guān)和互相關(guān)特性。

目前在混沌應(yīng)用中，差分混沌移位鍵控（Differential Chaos Shift Keying， DCSK）系統(tǒng)和相關(guān)延遲鍵控（Correlation Delay Shift Keying， CDSK）系統(tǒng)的研究最為廣泛。其中DCSK系統(tǒng)的調(diào)制部分采用的調(diào)制方式為傳輸參考（TransmitReference， TR）模式，所以誤碼性能很好，但是在每比特周期內(nèi)只有一半的時(shí)間用于傳輸參考信號(hào)，所以存在傳輸效率低的缺點(diǎn)[2-3]。CDSK系統(tǒng)方案的提出克服了信息傳輸速率低的缺點(diǎn)，但CDSK系統(tǒng)誤碼性能卻很差。為了滿足現(xiàn)代通信對(duì)于通信系統(tǒng)的傳輸速率、誤碼率和保密性能越來越高的要求，對(duì)于混沌鍵控技術(shù)的改進(jìn)與研究一直在進(jìn)行， 其中，為了提高傳輸速率和降低誤碼率，多進(jìn)制、多用戶和減少碼間干擾技術(shù)被廣泛地采用[4-5]。

多載波技術(shù)的出現(xiàn)和使用改善了DCSK系統(tǒng)傳輸速率低的缺點(diǎn)，繼而提出了多載波混沌鍵控（MultiCarrier DCSK， MCDCSK）[6]， 然后出現(xiàn)了MUMCDCSK（MultiUser MultiCarrier DCSK）[7]。為了進(jìn)一步提高多載波混沌鍵控系統(tǒng)的信息比特速率，出現(xiàn)了正交多載波混沌鍵控（Quadrature MultiCarrier DCSK， QMCDCSK）系統(tǒng)[8]和多載波相關(guān)延遲鍵控（MultiCarrier CDSK， MCCDSK）[9]。在MCCDSK系統(tǒng)中，載波中的一個(gè)子載波用來傳輸參考信號(hào)，參考信號(hào)是由混沌信號(hào)和它的延遲信號(hào)相加而來， 其他的子載波作為信息承載信號(hào)用來傳輸比特信號(hào)。MCCDSK系統(tǒng)在先前系統(tǒng)中提高了信息傳輸速率，也降低了誤碼率：2012年Kaddoum等[10]提出了一種關(guān)于安全方面的多載波混沌鍵控方案，2015年，又提出了使用模擬網(wǎng)絡(luò)編碼來調(diào)制混沌信號(hào)，采用頻域復(fù)用技術(shù)分離不同用戶的數(shù)據(jù)載波和參考信號(hào)來消除干擾[11];2017年Long等[12]和Yang等[13]在多載波混沌通信的基礎(chǔ)上分別設(shè)計(jì)了改善型和關(guān)于噪聲消除消除的通信系統(tǒng)方案;2018年，Duan等[14]提出了一種混沌信號(hào)相位正交的相關(guān)延遲鍵控方案，提高了混沌信號(hào)的傳輸速率;Quyen等[15]又提出一種重復(fù)擴(kuò)頻序列的混沌通信方案，明顯改善了通信系統(tǒng)的誤碼性能。

在傳輸速率和誤碼率這兩個(gè)性能指標(biāo)上進(jìn)行改善，提出了一種多用戶正交相關(guān)延遲鍵控系統(tǒng)，該系統(tǒng)在相同的頻帶寬度上相對(duì)于MCCDSK系統(tǒng)有2倍的信息傳輸速率，并且誤碼率也有一定的改善。在系統(tǒng)的發(fā)送端，混沌序列和它的延遲序列相加之后再作為參考信號(hào)通過子載波進(jìn)行發(fā)送;信息比特流通過串并變換分別與混沌序列及其延遲序列進(jìn)行相乘的總和通過子載波發(fā)送。

5 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)和分析了多用戶正交相關(guān)延遲鍵控系統(tǒng)， 該系統(tǒng)的框圖完全可以實(shí)現(xiàn)。該方案在混沌信號(hào)傳輸系統(tǒng)中解決了傳輸速率慢和誤碼率高的問題，可以應(yīng)用在無線傳播領(lǐng)域。但是由于使用了較多的延遲線和參考信號(hào)的多次使用，不太利于成本和信息安全。在該方案的基礎(chǔ)上可以引入多輸入多輸出技術(shù)，進(jìn)一步提高信息的傳輸性能。

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