基于粒子濾波的混沌通信信號(hào)處理.pdf

1、電子線路中的混沌現(xiàn)象和混沌同步被發(fā)現(xiàn)之后,混沌通信作為一種保密性更強(qiáng)的通信技術(shù)成為通信領(lǐng)域的重要研究方向之一。目前,混沌信號(hào)的濾波、混沌同步、遠(yuǎn)距離混沌信號(hào)傳輸?shù)脑肼曈绊?、信道的畸變、多徑效?yīng)等問(wèn)題是混沌通信實(shí)用化過(guò)程中亟待解決的關(guān)鍵性問(wèn)題。由于混沌信號(hào)屬于非線性信號(hào),這些問(wèn)題大部分可以歸結(jié)為一類非線性濾波。目前,人們大多采用的是近似線性或基于高斯假設(shè)的非線性信號(hào)處理技術(shù),如擴(kuò)展卡爾曼濾波和無(wú)味卡爾曼濾波等。然而,當(dāng)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的非線性

2、或不能滿足高斯假設(shè)條件時(shí),此類方法不能得到較好的濾波效果。粒子濾波是貝葉斯估計(jì)框架下基于蒙特卡羅仿真的一種非線性濾波方法,它適用于普遍的非線性、非高斯系統(tǒng)的濾波問(wèn)題,是非線性信號(hào)處理領(lǐng)域的一個(gè)重要的研究方向。基于粒子濾波技術(shù),論文研究了混沌通信過(guò)程中的混沌同步、信號(hào)的解調(diào)和混沌系統(tǒng)參數(shù)的估計(jì),具體研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新如下:
　　(1)從濾波的角度出發(fā),研究了基于擴(kuò)展卡爾曼濾波、無(wú)味卡爾曼濾波和粒子濾波的混沌同步方法。重點(diǎn)討論了粒子濾波的

3、混沌同步,為了克服粒子枯竭現(xiàn)象,進(jìn)一步提高粒子濾波的混沌同步性能,使用加自適應(yīng)擾動(dòng)噪聲的方法來(lái)增加粒子多樣性。仿真比較了這三種混沌同步方法的混沌同步性能。仿真結(jié)果表明,粒子濾波的混沌同步性能更好,特別是在低信噪比的情況下,其混沌同步性能要明顯優(yōu)于其它兩種混沌同步方法。
　　(2)針對(duì)雙極性混沌鍵控系統(tǒng),提出一種基于粒子濾波跟蹤的解調(diào)方案,該解調(diào)方案有效解決了混沌同步不理想時(shí)相干解調(diào)所帶來(lái)的高誤碼率的問(wèn)題。同時(shí)以擴(kuò)展卡爾曼濾波為典型

4、代表,比較了分別基于擴(kuò)展卡爾曼濾波和粒子濾波的解調(diào)方案的誤碼率性能,仿真結(jié)果表明,粒子濾波在該方案中所獲得的誤碼率性能更佳,抗噪聲性能更強(qiáng)。
　　(3)針對(duì)混沌參數(shù)調(diào)制保密通信系統(tǒng)中擴(kuò)展卡爾曼濾波和無(wú)味卡爾曼濾波對(duì)混沌系統(tǒng)參數(shù)估計(jì)性能較差的問(wèn)題,采用粒子濾波算法估計(jì)混沌系統(tǒng)參數(shù)。為實(shí)現(xiàn)更好的估計(jì)性能,粒子濾波中參數(shù)的初始采樣改為從所使用的參數(shù)值中隨機(jī)抽取。仿真比較了擴(kuò)展卡爾曼濾波、無(wú)味卡爾曼濾波和粒子濾波的參數(shù)估計(jì)性能,結(jié)果表明,