本實(shí)用新型屬于通信領(lǐng)域，具體涉及一種DC-DCSK保密通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

混沌現(xiàn)象是一種在某些是非線性系統(tǒng)中看似隨意的和不規(guī)則運(yùn)動(dòng)?；煦缧盘?hào)具有擴(kuò)頻通信系統(tǒng)所需的良好的相關(guān)特性，非周期性和類隨機(jī)性，同時(shí)混沌信號(hào)具有類噪聲性，這使得它們很難檢測(cè)出來，因此混沌信號(hào)在擴(kuò)頻通信和保密通信中具有很好的應(yīng)用前景。

近年來對(duì)于混沌數(shù)字通信的研究得到了比較迅速的發(fā)展，多種混沌數(shù)字調(diào)制方案被提出，混沌數(shù)字信號(hào)的傳輸主要有混沌參數(shù)調(diào)制和混沌鍵控(CSK)?；煦鐓?shù)調(diào)制將發(fā)送的數(shù)字信號(hào)隱藏于混沌信號(hào)的系統(tǒng)參數(shù)中，由于混沌參數(shù)調(diào)制對(duì)外界的干擾十分敏感，在有噪聲的情況下這將大大降低通信系統(tǒng)的性能。CSK在抗噪聲能力上優(yōu)于混沌參數(shù)調(diào)制技術(shù)具有比較好的發(fā)展前途。

CSK數(shù)字通信從最初的混沌開關(guān)鍵控(COOK)發(fā)展到性能更好的差分混沌鍵控(DCSK)，調(diào)頻差分混沌鍵控(FM-DCSK)和正交混沌鍵控(QCSK)等。其中FM-DCSK性能優(yōu)越，被歐盟委員會(huì)列為長(zhǎng)期研究計(jì)劃。FM-DCSK大致和DCSK類似只是將DCSK的混沌信號(hào)進(jìn)行調(diào)頻然后經(jīng)過調(diào)制，因此具有和DCSK類似的缺點(diǎn)：由于使用了傳輸參考技術(shù)，系統(tǒng)浪費(fèi)了一半的功率發(fā)送不含任何數(shù)據(jù)信息的參考信號(hào)，系統(tǒng)性能比相干混沌數(shù)字通信系統(tǒng)差。分別在不同的時(shí)間段內(nèi)傳輸參考信號(hào)和信息信號(hào)要花費(fèi)一半的比特時(shí)間傳輸沒有攜帶任何數(shù)據(jù)信息的參考信號(hào)，因而系統(tǒng)的比特傳輸速率只是其他系統(tǒng)的一半。鑒于系統(tǒng)在比特傳輸速率和性能方面存在不足，該技術(shù)目前只能在一些對(duì)數(shù)據(jù)速率和性能要求并不是很高的場(chǎng)合下應(yīng)用。DCSK的調(diào)制解調(diào)原理如圖1、2所示。

發(fā)射機(jī)輸出的信號(hào)是

其中x_i是混沌發(fā)生器產(chǎn)生的混沌序列，b_k為第k個(gè)比特周期內(nèi)的1個(gè)的信息比特，M為序列被延遲的長(zhǎng)度。

接收機(jī)接收到的信號(hào)為r_i

r_i＝s_i+ξ_i

ξ_i是信息傳輸過程中引入的噪聲干擾。在接收機(jī)中對(duì)收到的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算

式中第(2)項(xiàng)為噪聲引起的干擾其均值為0，在接收機(jī)中利用Z_k與判決門限0比較就可以恢復(fù)原始的信息比特。

由于花費(fèi)一半的時(shí)間來傳輸不含有信息的參考序列，導(dǎo)致DCSK的比特速率不高，并且在一個(gè)比特周期內(nèi)DCSK前后兩個(gè)傳輸區(qū)間引入了信號(hào)之間的相關(guān)性，使得從收到的信號(hào)中提取信息傳輸?shù)谋忍芈食蔀榭赡?，降低了系統(tǒng)的安全性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種DC-DCSK保密通信系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有DCSK系統(tǒng)的比特速率不高、系統(tǒng)安全性低的問題。

一種DC-DCSK保密通信系統(tǒng)，它包括發(fā)射機(jī)、混沌信號(hào)發(fā)生器、接收機(jī)；它還包括延時(shí)設(shè)備、加法器、反相器、乘法器、相關(guān)器、判決器，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間通過第一信道和第二信道兩條信道連接，混沌信號(hào)發(fā)生器包括設(shè)在發(fā)射機(jī)中的第一混沌信號(hào)發(fā)生器和第二混沌信號(hào)發(fā)生器，一條信道傳輸兩個(gè)混沌信號(hào)的和，另一條信道傳輸兩個(gè)混沌信號(hào)的差，第一混沌信號(hào)發(fā)生器和第二混沌信號(hào)發(fā)生器的輸出端均與第一加法器相連；第二混沌信號(hào)發(fā)生器的輸出端與第一反相器的輸入端相連，第一混沌信號(hào)發(fā)生器的輸出端及第一反相器的輸出端與第二加法器的輸入端相連；第一混沌信號(hào)發(fā)生器的輸出端還與第一延時(shí)設(shè)備的輸入端相連，第二混沌信號(hào)發(fā)生器的輸出端還與第二延時(shí)設(shè)備的輸入端相連，第一延時(shí)設(shè)備的輸出端分別與第一乘法器和第二乘法器相連；第二延時(shí)設(shè)備的輸出端分別與第三乘法器和第四乘法器相連；第一乘法器及第三乘法器的輸出端與第三加法器的輸入端相連，第二乘法器及第四乘法器的輸出端與第四加法器的輸入端相連；第一加法器和第三加法器的輸出端通過第一時(shí)分復(fù)用開關(guān)與第一信道相連，第二加法器和第四加法器的輸出端通過第二時(shí)分復(fù)用開關(guān)與第二信道相連；

第一信道與第三延時(shí)設(shè)備的輸入端相連，第一信道還和第一相關(guān)器及第二相關(guān)器的輸入端相連；第三延時(shí)設(shè)備的輸出端與第一相關(guān)器及第三相關(guān)器的輸入端相連，

第二信道與第四延時(shí)設(shè)備的輸入端相連，第二信道還與第三相關(guān)器及第四相關(guān)器的輸入端相連；第四延時(shí)設(shè)備的輸出端分別與第二相關(guān)器及第四相關(guān)器的輸入端相連，

第一相關(guān)器和第二相關(guān)器的輸出端與第五加法器的輸入端相連，第一相關(guān)器的輸出端還與第六加法器的輸入端相連，第二相關(guān)器的輸出端還與第二反相器的輸入端相連；

第三相關(guān)器與第四相關(guān)器的輸出端與第七加法器的輸入端相連，第三相關(guān)器的輸出端還與第八加法器的輸入端相連，第四相關(guān)器的輸出端還與第三反相器的輸入端相連；

第二反相器的輸出端與第六加法器的輸入端相連，第三反相器與第八加法器的輸入端相連；

第五加法器的輸出端與第一判決器相連，第六加法器的輸出端與第二判決器的輸入端相連；第七加法器的輸出端與第三判決器的輸入端相連；第八加法器的輸出端與第四判決器的輸入端相連；

第一判決器、第二判決器、第三判決器和第四判決器的輸出端與并串轉(zhuǎn)換器相連。

本實(shí)用新型利用兩條信道在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)可以傳輸4比特信息，通信速率提高至傳統(tǒng)DCSK的四倍，單條信道利用率達(dá)到原DCSK的2倍。由于參考序列是兩路混沌序列的線性組合，解調(diào)信息需要兩條信道上的參考信號(hào)，攔截任何一條信道都無法破解該信道上信號(hào)所攜帶的信息，通信系統(tǒng)的安全性更高保密性更好，提高通信的效率和安全性。本實(shí)用新型系統(tǒng)的誤碼率性能較原DCSK有所提高。

附圖說明

圖1是一種DCSK的調(diào)制框圖；

圖2是一種DCSK的解調(diào)框圖；

圖3是本實(shí)用新型一種DC-DCSK保密通信系統(tǒng)的調(diào)制框圖；

圖4是本實(shí)用新型一種DC-DCSK保密通信系統(tǒng)的解調(diào)框圖；

圖5是本實(shí)用新型一種DC-DCSK保密通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是M＝100時(shí)DCSK與本實(shí)用新型DC-DCSK誤碼率的性能比較圖；

圖7是M＝300時(shí)DCSK與本實(shí)用新型DC-DCSK誤碼率性能比較圖；

圖8是M＝500時(shí)DCSK與本實(shí)用新型DC-DCSK誤碼率性能比較圖。

圖中：發(fā)射機(jī)(1)，接收機(jī)(2)，并串轉(zhuǎn)換器(3)，第一信道(X1)，第二信道(X2)，第一混沌信號(hào)發(fā)生器(11)，第二混沌信號(hào)發(fā)生器(12)，第一加法器(13)，第一反相器(14)，第二反相器(29)，第三反相器(212)，第二加法器(15)，第三加法器(112)，第四加法器(113)，第五加法器(27)，第六加法器(28)，第七加法器(210)，第八加法器(211)，第一延時(shí)設(shè)備(16)，第二延時(shí)設(shè)備(17)，第一乘法器(18)，第二乘法器(19)，第三乘法器(110)，第四乘法器(111)，第一時(shí)分復(fù)用開關(guān)(114)，第二時(shí)分復(fù)用開關(guān)(115)，第三延時(shí)設(shè)備(21)，第四延時(shí)設(shè)備(22)，第一相關(guān)器(23)，第二相關(guān)器(24)，第三相關(guān)器(25)，第四相關(guān)器(26)，第一判決器(213)，第二判決器(214)，第三判決器(215)，第四判決器(216)。

具體實(shí)施方式

下面的實(shí)施例可以進(jìn)一步說明本實(shí)用新型，但不以任何方式限制本實(shí)用新型。

一種DC-DCSK保密通信系統(tǒng)，它包括發(fā)射機(jī)1、混沌信號(hào)發(fā)生器、接收機(jī)2；它還包括延時(shí)設(shè)備、加法器、反相器、乘法器、相關(guān)器、判決器，發(fā)射機(jī)1和接收機(jī)2之間通過第一信道(X1)和第二信道(X2)兩條信道連接，混沌信號(hào)發(fā)生器包括設(shè)在發(fā)射機(jī)1中的第一混沌信號(hào)發(fā)生器11和第二混沌信號(hào)發(fā)生器12，一條信道傳輸兩個(gè)混沌信號(hào)的和，另一條信道傳輸兩個(gè)混沌信號(hào)的差，第一混沌信號(hào)發(fā)生器11和第二混沌信號(hào)發(fā)生器12的輸出端均與第一加法器13相連；第二混沌信號(hào)發(fā)生器12的輸出端與第一反相器14的輸入端相連，第一混沌信號(hào)發(fā)生器11的輸出端及第一反相器14的輸出端與第二加法器15的輸入端相連；第一混沌信號(hào)發(fā)生器11的輸出端還與第一延時(shí)設(shè)備16的輸入端相連，第二混沌信號(hào)發(fā)生器12的輸出端還與第二延時(shí)設(shè)備17的輸入端相連，第一延時(shí)設(shè)備16的輸出端分別與第一乘法器18和第二乘法器19相連；第二延時(shí)設(shè)備17的輸出端分別與第三乘法器110和第四乘法器111相連；第一乘法器18及第三乘法器110的輸出端與第三加法器112的輸入端相連，第二乘法器19及第四乘法器111的輸出端與第四加法器113的輸入端相連；第一加法器13和第三加法器112的輸出端通過第一時(shí)分復(fù)用開關(guān)114與第一信道X1相連，第二加法器15和第四加法器113的輸出端通過第二時(shí)分復(fù)用開關(guān)115與第二信道(X2)相連；

第一信道X1與第三延時(shí)設(shè)備21的輸入端相連，第一信道還和第一相關(guān)器23及第二相關(guān)器24的輸入端相連；第三延時(shí)設(shè)備21的輸出端與第一相關(guān)器23及第三相關(guān)器25的輸入端相連，

第二信道X2與第四延時(shí)設(shè)備22的輸入端相連，第二信道X2還與第三相關(guān)器25及第四相關(guān)器26的輸入端相連；第四延時(shí)設(shè)備22的輸出端分別與第二相關(guān)器24及第四相關(guān)器26的輸入端相連，

第一相關(guān)器23和第二相關(guān)器24的輸出端與第五加法器27的輸入端相連，第一相關(guān)器23的輸出端還與第六加法器28的輸入端相連，第二相關(guān)器24的輸出端還與第二反相器29的輸入端相連；

第三相關(guān)器25與第四相關(guān)器26的輸出端與第七加法器210的輸入端相連，第三相關(guān)器25的輸出端還與第八加法器211的輸入端相連，第四相關(guān)器26的輸出端還與第三反相器212的輸入端相連；

第二反相器29的輸出端與第六加法器28的輸入端相連，第三反相器212與第八加法器211的輸入端相連；

第五加法器27的輸出端與第一判決器213相連，第六加法器的輸出端28與第二判決器214的輸入端相連；第七加法器210的輸出端與第三判決器215的輸入端相連；第八加法器211的輸出端與第四判決器216的輸入端相連；

第一判決器213、第二判決器214、第三判決器215和第四判決器216的輸出端與并串轉(zhuǎn)換器3相連。

如圖3所示，本實(shí)用新型采用兩路混沌信號(hào)的線性組合作為混沌載波。

本實(shí)用新型DC-DCSK系統(tǒng)中每條信道傳輸?shù)臅r(shí)間幀被劃分為兩個(gè)時(shí)隙，第一個(gè)時(shí)隙內(nèi)傳輸長(zhǎng)度為M的兩個(gè)混沌序列的線性組合(一條信道傳輸兩個(gè)混沌信號(hào)的和，另一條信道傳輸兩個(gè)混沌信號(hào)的差)作為參考信號(hào)，第二個(gè)時(shí)隙在每條信道上各傳輸攜帶了兩比特信息的信息序列。每條信道上的2比特信息分別調(diào)制在兩路不同的混沌信號(hào)上。

圖5是一種DC-DCSK保密通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中信號(hào)通路如下：

在發(fā)射機(jī)(1)中由第一混沌信號(hào)發(fā)生器(11)和第二混沌信號(hào)發(fā)生器(12)產(chǎn)生混沌信號(hào)，由第一加法器(13)相加產(chǎn)生第一信道X1上的載波信號(hào)；第一混沌信號(hào)發(fā)生器(11)和第二混沌信號(hào)發(fā)生器(12)產(chǎn)生的信號(hào)通過第一反相器(14)后，經(jīng)第二加法器(15)輸出產(chǎn)生第二信道X2上的載波信號(hào)；同時(shí)第一混沌信號(hào)發(fā)生器(11)和第二混沌信號(hào)發(fā)生器(12)的信號(hào)分別經(jīng)過第一延時(shí)設(shè)備(16)、第二延時(shí)設(shè)備(17)延時(shí)后經(jīng)第一乘法器(18)、第二乘法器(19)、第三乘法器(110)第四乘法器(111)與要傳輸?shù)?bit二進(jìn)制信息相乘，由第一乘法器(18)和第三乘法器(110)輸出的信號(hào)由第三加法器(112)求和后作為第一信道X1上的信息信號(hào)，由第二乘法器(19)和第四乘法器(111)輸出的信號(hào)由第四加法器(113)求和作為第二信道X2上的信息信號(hào)，兩路信道上的載波信號(hào)和信息信號(hào)分別通過第一時(shí)分復(fù)用開關(guān)(114)和第二時(shí)分復(fù)用開關(guān)(115)在第一信道X1和第二信道X2上分時(shí)發(fā)送。

在接收機(jī)(2)中從第一信道X1接收到的信號(hào)與其經(jīng)過第三延時(shí)設(shè)備(21)延時(shí)后的信號(hào)在第一相關(guān)器(23)中進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，并與第二信道X2經(jīng)過第四延時(shí)設(shè)備(22)延時(shí)后的信號(hào)在第二相關(guān)器(24)中進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，從第二信道X2接收到的信號(hào)與其經(jīng)過第四延時(shí)設(shè)備(22)延時(shí)后的信號(hào)在第四相關(guān)器(26)中進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，并與第一信道X1經(jīng)過第三延時(shí)設(shè)備(21)延時(shí)后的信號(hào)，在第三相關(guān)器(25)中進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算；第一相關(guān)器(23)與第二相關(guān)器(24)輸出的結(jié)果由第五加法器(27)做求和運(yùn)算送入第一判決器(213)，輸出的結(jié)果經(jīng)過并串轉(zhuǎn)換可以得到傳送過來的4bit信息。

實(shí)施例1

(1)發(fā)射機(jī)分為以下步驟完成(如圖3所示)：

步驟1：在發(fā)射機(jī)(1)中由第一混沌信號(hào)發(fā)生器(11)和第二混沌信號(hào)發(fā)生器(12)產(chǎn)生兩路混沌序列x(i)和y(i)；

步驟2：將步驟1中產(chǎn)生的混沌序列由第一加法器(13)相加產(chǎn)生第一信道X1上的載波信號(hào)序列x(i)+y(i)；第一混沌信號(hào)發(fā)生器(11)和第二混沌信號(hào)發(fā)生器(12)產(chǎn)生的信號(hào)通過第一反相器(14)后，經(jīng)第二加法器(15)輸出產(chǎn)生第二信道X2上的載波信號(hào)x(i)-y(i)；

步驟3：在第k個(gè)碼元周期內(nèi)，將二進(jìn)制信息經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換變成4位并行信號(hào)(a_k,b_k,c_k,d_k)，分別經(jīng)過第一延時(shí)設(shè)備(16)、第二延時(shí)設(shè)備(17)延時(shí)后的混沌序列上產(chǎn)生信息序列得到a_k*x(i-M)，b_k*y(i-M)，c_k*x(i-M)，d_k*y(i-M)；

步驟4：兩路信道上的載波信號(hào)和信息信號(hào)分別通過第一時(shí)分復(fù)用開關(guān)(114)和第二時(shí)分復(fù)用開關(guān)(115)在第一信道X1和第二信道X2上分時(shí)發(fā)送。

第一條信道的輸出為

第二條信道的輸出為

(2)接收機(jī)分為以下步驟完成(如圖4所示)：

步驟5：接收機(jī)對(duì)接收到的兩路信號(hào)r1(i)與r2(i)，兩條信道接收端收到的信號(hào)表達(dá)式分別是：

r1(i)＝s1(i)+ξ1(i)

r2(i)＝s2(i)+ξ2(i)

式中ξ1_i和ξ2_i是由信道噪聲引起的均值為0，方差為N₀/2的高斯隨機(jī)變量。

在接收機(jī)(2)中從第一信道X1接收到的信號(hào)與其經(jīng)過第三延時(shí)設(shè)備(21)延時(shí)后的信號(hào)r1(i-M)在第一相關(guān)器(23)中進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，并與第二信道X2經(jīng)過第四延時(shí)設(shè)備(22)延時(shí)后的信號(hào)r2(i-M)在第二相關(guān)器(24)中進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，從第二信道X2接收到的信號(hào)與其經(jīng)過第四延時(shí)設(shè)備(22)延時(shí)后的信號(hào)在第四相關(guān)器(26)中進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，并與第一信道X1經(jīng)過第三延時(shí)設(shè)備(21)延時(shí)后的信號(hào)，在第三相關(guān)器(25)中進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算；分別得到四個(gè)相關(guān)結(jié)果：

步驟6：接收機(jī)收到兩路信號(hào)后對(duì)信號(hào)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算后的結(jié)果進(jìn)行求和求差運(yùn)算，第一相關(guān)器(23)與第二相關(guān)器(24)輸出的結(jié)果由第五加法器(27)做求和運(yùn)算送入第一判決器(213)，第一判決器(213)輸出的結(jié)果與第二相關(guān)器(24)輸出的結(jié)果經(jīng)過第二反相器(29)后進(jìn)行由第六加法器(28)求和送入第二判決器(214)，第三相關(guān)器(25)與第四相關(guān)器(26)輸出的結(jié)果由第七加法器(210)做求和運(yùn)算送入第三判決器(215)，第三判決器(215)輸出的結(jié)果與第四相關(guān)器(26)輸出的結(jié)果經(jīng)過第三反相器(212)后由第八加法器(211)求和送入第四判決器(216)，得到4路判決變量：

Z1＝X1+X2

Z2＝X1-X2

Z3＝X3+X4

Z1＝X3-X4

經(jīng)過判決器可以得到4位2進(jìn)制信息。

步驟7：將步驟6中的4比特信息經(jīng)過并串轉(zhuǎn)換可以得到原信息比特序列，至此完成所有步驟。

在AWGN信道下對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析：

圖6、7、8是M＝100、300、500時(shí)DCSK與改進(jìn)后的DC-DCSK誤碼率性能比較，可見本系統(tǒng)相對(duì)于DCSK而言不僅速度和安全性上有優(yōu)勢(shì)，在信息誤碼率上也要低于DCSK系統(tǒng)。