一種基於ukf的混沌協同通信方法
2023-12-07 01:35:46
專利名稱：一種基於ukf的混沌協同通信方法
技術領域：
本發明涉及混沌協同通信方法，特別涉及一種基於UKF的混沌協同通信方法。
背景技術：
由於混沌對初始條件的敏感性、貌似隨機的行為、連續寬帶功率譜等特徵，混沌通信相對傳統通信來說有很多優勢。混沌通信分為相干通信和非相干通信兩種，雖然相干通信如混沌相移鍵控(Chaos Shift Keying, CSK)具有較好的誤碼性能，但需要進行混沛同步，在是實際通信環境中很難實現。差分混沛相移鍵控(differential chaos shiftkeying, DCSK)是非相干通信中的ー種經典技術，其不需混沌同步，但是其誤碼性能明顯不如CSK通信系統。因此，又有很多學者提出改進的混沌數字通信系統，如調頻差分混沌相移鍵控(frequency modulated differential chaos shift keying, FM-DCSK)等。但是這些系統很少涉及多徑衰落這ー無線通信環境中普遍存在的幹擾現象。
分集技術是ー種在無線通信系統中廣泛使用的技木，其在發射端發射多個信號樣本，這些信號經過獨立的衰落信道後在接收端合併，能有效對抗無線信道中的多徑衰落。多天線技術就是ー種重要的實現分集的手段。但在實際應用中，終端設備往往只有一根天線。為了解決這ー矛盾，近年來人們提出了一種協同通信方式，該方式在多用戶環境下通過共享其它用戶的天線，形成虛擬的多天線陣列，從而實現空間分集。另外，近年來無先導卡爾曼濾波(Unscented Kalman Filtering, UKF)算法已提出並得到廣泛應用，混沌信號的濾波便是其中ー個應用熱點。與擴展卡爾曼濾波算法(Extended Kalman Filtering, EKF)相比，UKF不需要計算雅可比矩陣且精度更高，因此更適合用於混沌信號的濾波。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的缺點與不足，提供一種基於UKF的混沌協同通信方法，減少了參考信號所含的噪聲分量，有效地提高了誤碼性能，又可以根據信道變化的快慢，選著合適的參考信號與用戶信息信號幀數比，減少了所需發送信號幀數。本發明的目的通過以下技術方案實現一種基於UKF的混沌協同通信方法，包括以下步驟(I)在第I時隙，第I用戶同時向第2用戶和基站發送其所用的載波信號，第2用戶也同時向用戶I和基站發送其所用的載波信號；設第I時隙基站接收到第I用戶的載波信號為た)，接收到第2用戶的載波信號為J.，L (た)。(2)在第2時隙，第I用戶把接收到的第2用戶的載波信號放大後向基站轉發，第2用戶也把接收到的第I用戶的載波信號放大後向基站轉發；設第2時隙基站接收到第I用戶發送的信號為(た)，接收到第2用戶發送的信號為パ,(を)；(3)基站在接收到第I用戶和第2用戶發送的載波信號後，用UKF算法對第I用戶和第2用戶所用的載波信號進行估計；
(4)在第 3、4…2i+l，2i+2...2M+l，2M+2 時隙，其中 i = 1，· · ·，M，第 I 用戶和第 2用戶分別用各自的載波信號調製各自的第i位用戶信息；在第2i+l時隙，第I用戶同時向第2用戶和基站發送第I用戶的第i位用戶信息，而第2用戶也同時向第I用戶和基站發送第2用戶的第i位用戶信息；在第2i+2時隙，第I用戶向基站轉發第2用戶的第i位用戶信息，同時第2用戶也向基站轉發第I用戶的第i位用戶信息」是由信道係數變化快慢決定的一個數值；當信道係數變化比較快吋，應選ー個較小的M值，當信道係數變化比較慢時，應選一個較大的M值，以便減少所需發送的載波信號幀數。(5)基站把步驟(3)所估計的載波信號作為參考信號，解調步驟(4)中第I用戶和第2用戶所發送的用戶信息。V1ld (k) = 2, hWxI (^ - O + (^) 其中是第 I 用戶到基站間的 L+1 階衝激響應，X1 (k)是第I用戶所用的載波，wld (k)是第I用戶的加性高斯白噪聲；タL⑷= Σ;4λ(ゑ-0+ (た)，其中，是第2用戶到基站間的L+1階衝激響應，X2 (k)是第2用戶所用的載波，w2d (k)是第2用戶的加性高斯白噪聲；V22,㈨=Σhnd·^{k- + (た)，其中が是第I用戶到第2用戶再到基站的L+1階衝激響
應;W = Σぬバ2{k- + Ww(た)』其中が是第2用戶到第I用戶再到基站的L+1階衝激響應。步驟(3)所述用UKF算法對第I用戶和第2用戶所用的載波信號進行估計，具體為對第I用戶，首先建立載波信號的狀態空間模型觀測方程為
權利要求
1.一種基於UKF的混沌協同通信方法，其特徵在於，包括以下步驟 (1)在第I時隙，第I用戶同時向第2用戶和基站發送其所用的載波信號，第2用戶也同時向用戶I和基站發送其所用的載波信號；設第I時隙基站接收到第I用戶的載波信號為Λ⑷，接收到第2用戶的載波信號為 (2)在第2時隙，第I用戶把接收到的第2用戶的載波信號放大後向基站轉發，第2用戶也把接收到的第I用戶的載波信號放大後向基站轉發；設第I時隙基站接收到第I用戶發送的信號為:^認設第2時隙基站接收到第2用戶發送的信號為>『(り； (3)基站在接收到第I用戶和第2用戶發送的載波信號後，用UKF算法對第I用戶和第2用戶所用的載波信號進行估計； (4)在第3、4…2i+l，2i+2...2M+l，2M+2時隙，其中i= 1，· · ·，M，第I用戶和第2用戶分別用各自的載波信號調製各自的第i位用戶信息；在第2i+l時隙，第I用戶同時向第2用戶和基站發送第I用戶的第i位用戶信息，而第2用戶也同時向第I用戶和基站發送第2用戶的第i位用戶信息；在第2i+2時隙，第I用戶向基站轉發第2用戶的第i位用戶信息，同時第2用戶也向基站轉發第I用戶的第i位用戶信息」是由信道係數變化快慢決定的一個數值； (5)基站把步驟(3)所估計的載波信號作為參考信號，解調步驟(4)中第I用戶和第2用戶所發送的用戶信息。
2.根據權利要I所述的ー種基於UKF的混沌協同通信方法，其特徵在幹，
3.根據權利要2所述的ー種基於UKF的混沌協同通信方法，其特徵在於，步驟(3)所述用UKF算法對第I用戶和第2用戶所用的載波信號進行估計，具體為 對第I用戶，首先建立載波信號的狀態空間模型 觀測方程為
4.根據權利要3所述的ー種基於UKF的混沌協同通信方法，其特徵在幹，步驟(5)所述基站把步驟(3)所估計的載波信號作為參考信號，解調步驟(4)中第I用戶和第2用戶所發送的用戶信息，具體為 令時隙2i+l時，基站接收到第I用戶發送的信號為ァご+1(り，基站接收到第2用戶發送的信號為ァS+1 (ん)淇中i = 1，. . .，M ; 令時隙2i+2時，基站接收到第I用戶轉發的信號為>$+2(た)，基站接收到第2用戶發送的信號為>·22Γ(0; 第I用戶的第i位用戶信息為
全文摘要
本發明公開了一種基於UKF的混沌協同通信方法，在混沌差分相移鍵控協同通信系統基礎上，應用了UKF算法估計載波信號，並把估計的載波信號作為參考信號，解調後續放發送的用戶信息信號。本發明通過UKF算法減少了參考信號所含的噪聲分量，有效地提高了誤碼性能，又可以根據信道變化的快慢，選著合適的參考信號與用戶信息信號幀數比，減少了所需發送信號幀數。
文檔編號H04L27/00GK102868652SQ20121026624
公開日2013年1月9日 申請日期2012年7月30日 優先權日2012年7月30日
發明者胡志輝, 謝宗伯, 馮久超 申請人:華南理工大學