M IMO多径衰落信道下的多载波混沌键控混沌通信*

王世练，胡登鹏，张智力，卢树军

(1．国防科技大学电子科学与工程学院，湖南长沙 410073;2．空军预警学院，湖北武汉 430000)

混沌信号的宽频谱特性和良好的相关性使之被广泛应用于数字通信、保密通信、光通信、扩 频 通 信 等 领 域［1－3］，其 中 差 分 混 沌 键 控(Differential Chaos Shift Keying，DCSK)的鲁棒性好，接收端不需要混沌同步电路，且在多径衰落信道下传输可获得一定的时间分集增益［1，4－6］。

DCSK信号有以下两个缺陷:1)频率效率和功率效率低，DCSK信号中只有的一半的功率和频谱是用于传输承载信息比特的混沌“扩频”信号的;2)信号的低截获概率(Low Probability of Interception，LPI)性能差，容易被截获。为此，众多学者提出了若干DCSK改进方法，包括正交混沌键控(Quadrature Chao Shift Keying，QCSK)［7］、扰乱差分混沌键控(Permutation-based DCSK，P －DCSK)［8］、相关延时键控(Correlation Delay Shift Keying，CDSK)［9］、码移差分混沌键控(Code Shifted DCSK，CS －DCSK)［10］、高效差分混沌键控(High-Efficiency DCSK，HE － DCSK)［11］等。

为提高DCSK调制的传输效率和LPI性能，文献［12］提出了基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)的多载波直接混沌键控扩频(Multi-Carrier Direct-spread Chaotic Shift Keying，MC －DS－CSK)调制，在高斯白噪声信道下的传输性能优于DCSK，且功率效率高、LPI性能好。研究表明，上述方法不适用于频率选择性衰落信道，且传输性能随着信道多普勒频率的变大而迅速恶化。基于多载波码分多址(Multi-Carrier Code Division ofMultiple Access，MC－ CDMA)原理［13］，提出了多载波混沌 键控(Multi-Carrier Chaotic Shift Keying，MC －CSK)及类DCSK解调方法，进一步给出了MIMO多径衰落信道下的MC－CSK分集发射与接收方法，在不需要任何信道状态信息(Channel State Information，CSI)的情况下，发射端的每根发射天线采用不同的混沌信号，接收端对各接收天线的相关积分输出进行等增益合并，可获得空间分集增益和频率分集增益。性能分析和计算机仿真表明，在插入时间间隔大于2的情况下，MC－CSK的频谱效率大于DCSK，且传输性能优于DCSK。……