基于正交混沌多用户混沌通信及其误码率的解决

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1、基于正交混沌多用户混沌通信及其误码率的解决　0引言　　随着计算机技术、信息技术和通信技术的快速发展，信息的保密性越来越受到人们的重视与关注。1990年，Pecora等[1]对混沌同步的研究使混沌理论应用于通信系统成为可能[2]。混沌作为一种非线性动力系统所特有的现象，近年来已成为各学科领域关注的一个研究热点问题，被应用在信息安全中。由于混沌信号对初值非常敏感，具有随机行为，良好的相关特性以及非周期、连续宽带频谱、类噪声等特性[3]，使得它可以代替传统的载波应用于保密通信系统中对信号进行扩频传输[4]。为了有效地利用通带带宽和混沌信号的频谱，已有学者提出了多用户

2、混沌通信系统，设计出了基于差分混沌键控（DifferentialChaosShiftKeying，DCSK）的多址通信[5-6]等。但在实际的多用户混沌通信系统中，由于混沌扩频序列的准正交性，会产生同信道干扰问题，而且同一信道内存在很多通信用户，随着通信用户数目的增多不同用户信号间的相互干扰也会加强，同时限制了用户传递信息的数量。为了解决以上问题，文献[7]利用沃尔什（idt）正交化产生混沌载波的思想提出混沌正交调制通信系统，并以Logistic映射为例验证该系统的误码率（BitErrorRate，BER）性能优于混沌键控（ChaosShiftKeying，C

3、SK）和正交混沌键控（QuadratureChaosShiftKeying，QCSK）混沌通信系统。但是上述方法只限于传统的特殊函数和经典的混沌映射信号，且都以曲线图的方式来直观进行比较，并没有对系统的BER作定量分析，不能完全满足多用户混沌通信系统中数据传输的可靠性要求。为了进一步解决以上多用户混沌通信中存在的问题，以BER作为刻画多用户混沌通信系统性能的重要指标，寻找适合多用户混沌通信需要的正交混沌载波信号，本文提出了将不同混沌信号利用Schmidt正交化原理产生其对应的正交混沌载波，并将其应用于多用户混沌通信系统中传播信息比特。　　1混沌通信系统　　1.

4、1混沌扩频通信系统　　混沌不仅具有高度的伪随机性，而且还具有确定性、冲激式的自相关特性以及对其初始值高度的敏感性[9-10]。为了提高扩频通信质量，本文将不同混沌信号引入扩频通信系统，所得到的混沌扩频通信系统如图1所示。　　1.2多用户混沌通信系统　　在多用户混沌扩频通信系统中，每个用户都使用与之相对应的异于其他用户的扩频码对自己所发送的信息进行扩频，其扩频码不同于扩频通信系统中的m序列、gold序列等，它采用不同的混沌信号作为扩频码。经过扩频后的数据通过脉冲成形滤波器后通过衰落信道同时到达接收端，在接收端利用其相应的扩频码分别对不同的用户信息数据进行相关解扩

5、，恢复各个用户的原始信息。其原理如图2所示。其中：用户n是第n个信道的发送端所发的原始数据信号，与其下面的扩频码一一对应，扩频码保持混沌序列的非周期性，并从其中依次截取固定位数（如N）的码段分配给每个信息比特。至于单用户混沌扩频通信系统，就是将多用户混沌扩频通信系统中的多个用户及其对应扩频码都变为一个用户及其扩频码，将用户信息数据作为信源，其具体扩频过程如图1所示，本文不再赘述。　　由上述不同正交混沌序列的相关性测试曲线可以看出，与单用户混沌序列相关性测试曲线明显不同，尤其是自相关性曲线，有多个冲激脉冲。其原因在于本文所应用于多用户混沌通信系统的正交混沌序列，

6、其内部是由多个两两相互正交的部分（行或列）正交混沌序列组成，而每一个部分正交混沌序列相当于一个单用户通信的完整的混沌序列。因此，本文的正交混沌序列相关性曲线中，自相关性曲线中所产生的多个冲激脉冲和互相关性曲线的多波动是合理的。　　4.2均值和方差　　概率论中，均值和方差是用来描述随机变量分布特点的两种最常用的数字特征。　　均值又称为期望，是随机变量最基本的数字特征之一，它反映了随机变量平均取值的大小。而方差则用来度量随机变量和均值之间的偏离程度，方差越大，表明偏离程度越大，说明随机变量的取值越分散；反之，方差越小，表明偏离程度越小，说明随机变量的取值越集中。　

7、　为了对正交混沌序列的互相关性作进一步的定量分析，本文在仿真测试Logistic映射及其改进映射以及相空间混沌信号所产生正交混沌序列的互相关特性时，对其描述互相关特性曲线特征的均值和方差也作了测试，其测试结果如表2所示。　　5.3系统在Rayleigh衰落信道下的误码率　　在Rayleigh衰落信道下的实验仿真测试中，其多用户混沌通信系统的设计思路与在AWGN信道下的系统设计过程基本相似，下面不再赘述。不同的是加入了衰落信道，引入了衰落信道参数，即在发射端输出的信号需要通过Rayleigh衰落信道后才能抵达接收端被接收。此时在接收端接收到的信号是发射端经Ray

8、leigh衰落后的信号，对该信号加入A