研究网格滚动混乱扩展序列算法及其电路实现F-OFDM系统

文摘

高peak-to-average功率比(地表铺面),一个主要的问题5 g Filtered-Orthogonal频分多路复用(F-OFDM)系统,严重影响系统的传输效率。针对传统的缺点选择性映射(SLM)算法,网格滚动混沌序列扩展(gsc)算法来解决高地表铺面的问题。提出电网multiscroll混沌映射作为随机相序向量而不是传统的伪随机序列,提供大量的随机序列具有良好的相关特性,随机特性和高安全性。提出随机相序向量可以满足5 g的需求质量连接。原始输入信号分为实部和虚部,分别点提出电网生产multiscroll混乱的地图。gsc提出的数值模拟结果表明,该算法有效地增加候选序列的数量,减少了地表铺面值,提高了传输效率和安全性。此外,硬件实验结果产生2×2×2-grid multiscroll混沌吸引子,这进一步证明了该系统的物理实现。拟议的计划有一个在5 g多载波调制技术广阔的应用前景。

1。介绍

2015年,Filtered-OFDM (F-OFDM)技术首次在世界移动通信大会公开提出。这是一个自适应机场波形调制技术的副载波带宽可以调整根据具体的应用场景。F-OFDM技术有很多优势,如不需要严格同步,降低带外能量泄漏,不同的波形调制、多路访问技术和框架结构基于移动通信的应用场景和业务需求,动态软接口参数配置根据5 g的业务需求,和包流量传输适合物联网(1- - - - - -5]。F-OFDM系统,当副环带的副载波叠加后传输线操作,多个副载波将达到峰值的同时,导致更高的peak-to-average功率比(地表铺面)的合成信号,严重影响系统性能,限制了其应用在5克。

选择性映射(SLM)加扰技术的特点是结构简单和明显的效果,但也有一个大边带信息,计算复杂度高。许多研究人员已经改善了传统的SLM算法。cyclic-SLM方案提出了省略的信息(SI)和应用只有一个传输线。在时域中,原始信号及其周期性变化信号添加和最低地表铺面是选为候选信号(6]。时频域加密技术提出了基于multichaos和SLM地表铺面抑制算法。洛兹和物流地图是用来影响承运人在时频域。在100公里的单模光纤,8.9 Gb / s安全加密的OFDM信号传输(7]。提出了一种方法来降低地表铺面16-QAM OFDM系统相结合混沌映射和SLM算法的相位旋转因素由混沌序列控制(8]。改进的SLM算法提出了基于黄土随机相序矢量边带信息嵌入16-PSK传输信号(9]。改进的SLM算法减少地表铺面,隔行IDCT变换结合脉冲成形技术(10]。改进的SLM算法和低复杂性μ法律压缩方案提出了减少地表铺面和OFDMA系统的计算复杂度11]。提出了改善低SLM算法没有如果减少地表铺面的相干光OFDM系统[12]。盲人微分改进SLM算法减少地表铺面Alamouti DSFBC-OFDM系统[13]。

本文构造一个新系统的模型生产准备multiscroll混沌吸引子,使用不同的符号函数是非线性函数。此外,硬件电路的设计生产在2×2×2-grid multiscroll硬件实验结果。生成的网格multiscroll混沌映射作为随机相序向量而不是传统的伪随机序列。网格滚动混乱扩展序列(gsc)算法来解决高地表铺面的问题。gsc提出的数值模拟结果表明,该算法有效地提高了候选序列的数量,减少了地表铺面值,提高了传输效率和安全性。

2。方法

2.1。F-OFDM系统模式

F-OFDM系统动态配置合适的波形参数,比如带宽、循环前缀(CP)长、副载波间距,并为每个FFT点可根据服务需求,使5 g通信系统的灵活性和可扩展性。的下行F-OFDM系统如图1。

如图1系统的频段分为米分解后,副载波映射、传输线变换和+ CP操作,分别,每副环带透过耦合传输的子频带滤波器。的最大区别F-OFDM系统和传统的OFDM系统子频带过滤器添加在发射机和接收机。对于每一个副环带,发射机,子频带滤波器的输入信号是传统的OFDM信号。子频带滤波器的功能来完成每一个副环带的基带成形,和它的输出信号是F-OFDM信号。在接收端,该函数的子频带滤波器是滤波器各子频带信号,完成副环带解耦。

数据的象征我th副环带的F-OFDM系统是由 在哪里是我th副环带符号过滤之前,f_我(n)的脉冲响应我th副环带初过滤器,米是副环带的数量。

F-OFDM传输信号的系统如下:

通道输出信号是由

2.2。网格Multiscroll混沌系统的建设

摘要新网格multiscroll混沌系统构造的组合符号函数,作为非线性函数。因此,国家的无量纲方程由以下方程:

当控制参数一个= 1.4,b= 1.4,c= 1.5,d= 0.8,e= 3.9,网格multiscroll混沌系统是处于一种混乱的状态。

2.3。网格滚动混沌序列扩展算法

传统的SLM算法是一种地表铺面抑制算法没有信号失真。然而,接收机需要知道所选随机相序解调,所以它还需要发送相应的随机相序信息除了数据信息。它在实际应用受到限制。本文提出了网格生成的伪随机序列是multiscroll混乱的地图。生成的伪随机序列迭代初始值。它只需要传输其初始值,减少了操作的复杂性和边带信息传播。针对传统的SLM算法的缺点,网格滚动混乱扩展序列(gsc)算法。原始信号分为实部和虚部,提出电网multiscroll混沌映射作为随机向量相序,执行传输线变换,分别由线性叠加计算地表铺面,最低地表铺面选定为传动,如图2。

如图2,5 g F-OFDM数据块x(t),串行输入信号x(t)是符号映射,它分为2米与串并联转换子信道,信号x(t)分为实部和虚部,和上进行传输米子通道,分别。提出电网multiscroll混乱的地图是用于生成随机相序向量与不同的N长度,然后米随机向量相序 。的lth数据块分为实部吗x_{l_r}(t)和虚部x_{l_i}(t),分别点生产米随机向量相序 ,然后执行传输线变换,候选人传输序列和生产: 在哪里是两个向量之间的点积运算,传输线是离散傅里叶逆变换,是真正的候选序列的一部分,然后呢的虚部候选序列。

候选序列是真正的线性组合得到的部分和虚部 :

如果是单位相序矢量,这是什么 ,和正面和负面的极性相同的地表铺面,

根据方程(7),扩大候选人传输序列的数量从最初的增加米来米²,表示为

的候选传输序列l数据块,选择最低地表铺面D_l,即

因此,输出序列如下:

3所示。实验

根据模块化电路设计方法,方程(4)已由differential-integral变换;我们有以下方程:

根据方程(11),设计的电路如图3。运算放大器是TL082模型。所有活跃的设备的供电电压是±15 V。所有电阻精度可调电阻或精密可调电位器。

4所示。结果与讨论

4.1。动力学的李雅普诺夫指数

对系统相应的方程(4),使用龙格-库塔积分法与时间的长度t=(0,200),初始值(x,y,z)=(0.02,0.01,0.03),和李雅普诺夫指数的数值模拟结果如图4。

该系统的李雅普诺夫指数给出 ,也 。此外,给出了分形维数

该系统具有正的李雅普诺夫指数和李雅普诺夫的维数是分数,这也进一步证实了系统处于混沌的状态和李雅普诺夫指数计算是合理的。此外,该系统产生的奇怪吸引子维度LD = 2.0921,符合混沌吸引子的几何特征。

4.2。庞加莱映射网格Multiscroll混沌系统

对系统相应的方程(4),使用龙格-库塔积分法与时间的长度t=(0,2600)和初始值(x,y,z)= (0.02,0.01,0.03)。庞加莱映射网格的multiscroll混沌系统图所示5。

庞加莱截面在相空间中选择,用于切断所有观察部分切割点的运动轨迹。从图5,我们可以看到的庞加莱映射网格multiscroll混沌系统是一片密集的点集和层次结构,验证了系统的混沌运动状态。

4.3。硬件的结果

硬件电路如图3可以获得,实验结果如图6。

从图6可以看出,模拟示波器的硬件电路实验结果生成2×2×2-grid multiscroll混沌吸引子,而验证物理提出系统的可行性。提出了网格的阶段rails multiscroll混沌吸引子中分离更多的方向和更复杂的动态特性。因此,网格multiscroll混沌映射作为随机向量相序。相比与传统的伪随机序列,提出电网multiscroll混沌序列可以提供大量的随机序列具有良好的相关特性,随机特征,高度安全,满足5 g质量的要求连接。

4.4。地表铺面性能仿真结果

本文采用QPSK调制,副载波数字等于128,互补累积分布函数(CCDF)是用于描述提出的地表铺面分布系统。在文献[6),所选数据利用率(信号分配装置)算法来旋转相位因子与特定的选择条件,这提高了地表铺面传统SLM算法的性能。地表铺面性能对比提出gsc算法和传统的SLM算法和信号分配装置算法如图7。

在图7、变量原始地表铺面值计算1×128原始信号。

在传统的SLM算法1×128原始信号是输入数据,l组输入数据复制和随机相位向量的点积,传输线变换计算,获得的地表铺面值,变量SLM的最小地表铺面值l候选序列。传统的SLM算法使用随机向量阶段需要子通道的相位信息的传播,因此,边带信息是非常巨大的,这不仅增加了复杂性,也降低了系统的效率。

gsc算法提出,1×128原始信号是输入数据,l组输入数据复制,实部和虚部的输入数据是分开的,l提出网格生成的随机相位矢量multiscroll混乱的地图,实部和虚部分别与随机相位矢量点积,传输线变换计算和真实和虚构的数据是线性增加。拟议的gsc算法扩展了候选序列l²组和变量LSLM最低地表铺面的价值l²候选序列。

在图7,与传统的SLM算法和信号分配装置算法相比,提出的gsc算法有效地减少了地表铺面的5 g F-OFDM系统,增加了候选序列,更有效地减少了计算和传输数据。

4.5。误码性能仿真结果

F-OFDM信号系统的频带分为几个不同的分解后,可以配置不同的链接参数根据实际服务需求,如不同的副载波间距,传输线/ FFT大小和CP长度。在本节中,我们评估的误比特率(BER)性能提出gsc F-OFDM系统中的算法。在加性高斯白噪声(AWGN)信道,进行系统性能测试,具体模拟F-OFDM系统的参数配置表所示1。

摘要链接的配置参数如表所示1。在F-OFDM系统中,提出gsc算法的误码性能图所示8。

从图8可以看出,提出的gsc算法的误码性能有一定程度的降解与原始信号相比,但降解的程度不大。结合图7,可以看出该gsc算法可以有效地提高地表铺面系统的性能,传输信号,当满足一定的信噪比(信噪比)的条件下,它不会影响系统的误码性能。

4.6。计算复杂度分析

假设提出gsc SLM算法和算法生成l²候选序列,副载波的数量R过采样率问的传输线变换中移动点要求 复杂的乘法和复杂的增加。SLM算法需要l²传输线变换生成l²相位序列,即,总共 复杂的乘法和复杂的增加。gsc算法,提出的lth传输线变换生成的实部和虚部l候选序列。

也就是说, 复杂的乘法和复杂的需要增加。然后,实部和虚部的线性组合l用于生成候选序列l²候选序列,这需要复杂的增加。

当候选序列的数量等于l²gsc演算法的计算复杂度与SLM算法如表所示2。

表2显示,当候选序列的数字就是一切l²,复杂的乘法提出gsc算法所需的的SLM算法和复杂的数量增加 的SLM算法。与候选序列的数量的增加,比例不断降低。所以提出gsc算法扩展候选序列的数量通过细分方法和线性组合变换。与SLM算法相比,计算复杂度大大降低,数据可以更有效地传播。

5。结论

针对传统的SLM算法的缺点,解决高地表铺面的gsc算法5 g F-OFDM系统的问题。提出电网multiscroll混乱的地图,而不是传统的伪随机序列作为随机相位序列向量,提供大量的随机序列具有良好的相关特性,随机特性和高安全性。提出随机相序向量可以满足5 g的需求质量连接。原始输入信号分为实部和虚部,分别乘以该网格multiscroll混沌序列。执行传输线变换,分别计算了地表铺面值线性叠加,传输的最小地表铺面值被选中。gsc提出的数值模拟结果表明,该算法有效地提高了候选序列的数量,减少了地表铺面的价值观,冗余信息传输,边带信息传输,提高了传输效率和安全的5 g F-OFDM系统。此外,硬件实验结果产生2×2×2-grid multiscroll混沌吸引子,这进一步证明了该系统的物理实现。拟议的计划有一个在5 g多载波调制技术广阔的应用前景。

缩写

地表铺面:	Peak-to-average功率比
F-OFDM:	Filtered-orthogonal频分多路复用
SLM:	选择性映射
gsc:	网格滚动混沌序列扩展
如果:	方面的信息
CP:	循环前缀
CCDF:	累积分布函数
数量:	误比特率
摘要:	加性高斯白噪声
信噪比:	信噪比
信号分配装置:	所选数据的利用率。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

英杰马写的大多数文本和执行算法的设计和实现。李丫进行硬件电路的设计和实现。耿赵进行了数值模拟实验。萍曾庆红和Yatao杨了文本早期版本的手稿和评论,批准了手稿。所有作者阅读和批准最终的手稿。

确认

这项工作是由中国国家自然科学基金(没有。61772047)、科技项目的广州,中国(201904010302),和广东理工师范大学博士科研启动基金(991512204)。

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