專利名稱：基于序列相關(guān)特性的變碼擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)接近shannon限的解擴(kuò)技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，如無線通信、移動(dòng)通信、雷達(dá)、電子對(duì)抗等，特別涉及采 用序列擴(kuò)頻技術(shù)進(jìn)行通信的無線移動(dòng)通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代通信系統(tǒng)在要求通信遠(yuǎn)距離和大容量的同時(shí)，還希望信息傳輸具有隱蔽性。擴(kuò)頻 通信技術(shù)具有保密、信息隱蔽和抗干擾等優(yōu)點(diǎn)，因而具有廣闊的應(yīng)用前景。但是傳統(tǒng)的擴(kuò) 頻(DS)通信系統(tǒng)采用偽隨機(jī)序列(PN碼)作為擴(kuò)頻碼，通信過程中序列一旦產(chǎn)生就固定不 變，容易被復(fù)制、偵察、同步，從而給通信內(nèi)容的機(jī)密性帶來安全隱患。目前，國內(nèi)外提出了一些改善DS通信系統(tǒng)機(jī)密性的新技術(shù)、新思路、新方法，其中 一個(gè)主要的思想就是采用不斷變化的擴(kuò)頻碼，本發(fā)明提出使用信息序列作為擴(kuò)頻序列的驅(qū) 動(dòng)，不同的信息序列產(chǎn)生不同的擴(kuò)頻序列，同時(shí)本發(fā)明還提出相應(yīng)的基于BP迭代譯碼方 法的新解擴(kuò)方案，由此獲得比傳統(tǒng)直擴(kuò)更加優(yōu)越的性能，使得新的方法具有變碼擴(kuò)頻提高 通信保密性的特點(diǎn)，又有在低信噪比條件下好的通信性能的優(yōu)點(diǎn)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種變碼擴(kuò)頻方法、以及提供相應(yīng)的基于序列相關(guān)特性的新解擴(kuò) 方法，按照本發(fā)明方法組成的變碼擴(kuò)頻信號(hào)發(fā)送和接收機(jī)具有低的系統(tǒng)復(fù)雜度、更高通信 保密性、好的系統(tǒng)誤碼率性能等特點(diǎn)。一種變碼擴(kuò)頻通信原理如圖1所示。圖2為變碼信息擴(kuò)頻原理，擴(kuò)展信號(hào)模塊由s個(gè) 線性反饋移位寄存器和一個(gè)非線性組合函數(shù)器組成，信息比特經(jīng)s個(gè)線性反饋移位寄存器， 然后通過一個(gè)非線性組合函數(shù)，輸出高線性復(fù)雜度的輸出序列。本發(fā)明提供的一種變碼擴(kuò)頻通信信號(hào)的解擴(kuò)方法如圖3所示。其基本思想是將通過產(chǎn)生的周期為￡ =-1長的序列《(0逐比特通過錯(cuò)誤概率為1 -P的信道(P為相關(guān)概率)，得到接收序列z。把接收序列z看作是發(fā)送序列d(O的一種擾亂，把接收序列的 每一比特代入反饋多項(xiàng)式組成的方程組中，根據(jù)接收序列z'的每一比特位所滿足的方程數(shù) 目，來計(jì)算該接收序列每一比特的新概率，當(dāng)這些新概率小于給定值/^的數(shù)目A^超過另一給定值A(chǔ)^，或者計(jì)算新概率的迭代次數(shù)超過設(shè)定的迭代次數(shù)，就對(duì)新概率小于給定值的比特位進(jìn)行取補(bǔ)，接著以新序列代替原序列，并將各比特位的概率重新置為原相關(guān)概率 尸，重復(fù)上述過程，直到再現(xiàn)原發(fā)送序列或者迭代次數(shù)超過一定值。設(shè)接收序列的長度為見信息位長度為K,丄FSi 的抽頭數(shù)為"接收序列與發(fā)送序列的相關(guān)概率為尸，尸=1-P信道，戶信道為信道的錯(cuò)誤率，序列反饋連接已知。步驟l:計(jì)算接收序列的每一比特所需要的方程平均數(shù)M為<formula>formula see original document page 5</formula>步驟2:計(jì)算接收序列的比特和(含Z個(gè)比特)和發(fā)送序列的相應(yīng)比特和是相同的概率; (2)<formula>formula see original document page 5</formula>步驟3:計(jì)算在M個(gè)方程中至多有/J個(gè)方程成立的概率f/(A M， /2)為<formula>formula see original document page 5</formula>計(jì)算在M個(gè)方程中，對(duì)不滿足/z個(gè)方程的比特位進(jìn)行取補(bǔ)，取補(bǔ)后正確比特位增加的 概率/(P,試/0為<formula>formula see original document page 5</formula>計(jì)算在M個(gè)方程中，有個(gè)方程成立時(shí)比特位的新概率iV尸，<formula>formula see original document page 5</formula>接著找出/2記為/^ax，使/(尸,M，i/n^)最大，若/(戶,M,/4^)《0，則表示該算法沒有校正 作用，因而該算法失敗，若/(戶,M^ax)X)，則計(jì)算Pto，戶thr表示各比特位新概率iV/V 就對(duì)該比特位進(jìn)行取補(bǔ)，即Ahr是一種標(biāo)準(zhǔn)量，它的計(jì)算為<formula>formula see original document page 5</formula>Mhr表示若《〈4的比特位的數(shù)目iVw， iVw〉iVthr則可結(jié)束一次迭代，即對(duì)^〈i^的比特位 進(jìn)行取補(bǔ)，然后可重新開始一次新的迭代，它的計(jì)算為<formula>formula see original document page 5</formula> 步驟4:置迭代次數(shù)/為0。步驟5:對(duì)接收序列的每一比特位計(jì)算接收序列的比特和與發(fā)送序列的相應(yīng)位比特和是相同的概率S(P1，P2, … Pt， t),它的計(jì)算為<formula>formula see original document page 6</formula>(8)
然后由新概率公式計(jì)算各比特的新概率Pn，它的計(jì)算為<formula>formula see original document page 6</formula>(9)
其中<formula>formula see original document page 6</formula>10)
Pni表示第i比特的新概率，Pi表示第i比特的原相關(guān)概率，j1，j2,…,jh表示在統(tǒng)計(jì)使 方程成立的數(shù)目時(shí)，它是使方程成立的S(P1，P2, … Pt， t)的下標(biāo)。jh+1，jh+2,…,jm,人表示在統(tǒng)計(jì)使方程成立的數(shù)目時(shí)，它是使方程不成立的S(P1，P2, … Pt， t)的下標(biāo)。步驟6:確定Pn<Nthr的總比特?cái)?shù)目Nw。步驟7:若Nw<Nthr或i<a(a是一個(gè)常數(shù))，則i增加l，轉(zhuǎn)到步驟5。步驟8:對(duì)接收序列的那些新概率Pn<Nthr的比特位進(jìn)行取補(bǔ)，并將各比特位的概率重 新置為原來的相關(guān)概率P。步驟9步若取補(bǔ)后的接收序列中有不滿足反饋多項(xiàng)式的比特位時(shí)(同時(shí)判斷相應(yīng)的輸出序列的相關(guān)概率是否已知的概率一致)，則轉(zhuǎn)到步驟4。步驟10:以獲得原發(fā)送接收序列或達(dá)到最大迭代次數(shù)結(jié)束。按照本發(fā)明方法組成的變碼擴(kuò)頻信號(hào)發(fā)送和接收機(jī)與現(xiàn)有的其它的直接序列擴(kuò)頻信號(hào) 發(fā)送和接收機(jī)系統(tǒng)相比，有如下優(yōu)點(diǎn)由于信息是隨機(jī)的，不同的信息序列產(chǎn)生不同的擴(kuò)展比特序列，在預(yù)先不可預(yù)知信息 序列的前提下，擴(kuò)展比特序列也是不可預(yù)知的，和傳統(tǒng)的直接序列擴(kuò)頻信號(hào)系統(tǒng)相比，我 們得到的是變碼擴(kuò)頻信號(hào)具有更高的安全性；由于傳統(tǒng)的直接序列擴(kuò)頻信號(hào)系統(tǒng)分別對(duì)每個(gè)信息比特進(jìn)行擴(kuò)展，沒有考慮信息比特 之間的關(guān)系，而我們的新系統(tǒng)在擴(kuò)展和解擴(kuò)信息比特時(shí)，都考慮了信息比特之間的相互關(guān) 系，同時(shí)使用BP迭代方式求解信息比特，因此新系統(tǒng)有更好的性能。附圖及


圖1是變碼擴(kuò)頻通信原理的系統(tǒng)模型其中，l是信息數(shù)據(jù)擴(kuò)展模塊，2是發(fā)射機(jī)的本地載波模塊，3是發(fā)射機(jī)的調(diào)制模塊， 4是射頻處理模塊，5是信息數(shù)據(jù)解擴(kuò)模塊，6是解調(diào)模塊。圖2是變碼信息數(shù)據(jù)擴(kuò)展原理圖其中，虛線模塊1是信息數(shù)據(jù)擴(kuò)展模塊，共有S個(gè)線性反饋移位寄存器，s可取l,2,3，…， /是一個(gè)非線性組合函數(shù)，w是需傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)，z是擴(kuò)展后的數(shù)據(jù)比特，Z;是z調(diào)制后在 信道傳輸?shù)男蛄?。圖3是變碼擴(kuò)頻通信信號(hào)的解擴(kuò)方法模型其中，虛線模塊5是信息數(shù)據(jù)解擴(kuò)模塊，6'是從信道接收的比特序列，z是&'解調(diào)后 的接收序列，"是信息數(shù)據(jù)"的估計(jì)值。 圖4是變碼擴(kuò)頻通信信號(hào)的解擴(kuò)流程。
權(quán)利要求
1. 一種變碼擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的的解擴(kuò)方法，包括下面的步驟設(shè)接收序列的長度為N，信息位長度為K，LFSR的抽頭數(shù)為t，接收序列與發(fā)送序列的相關(guān)概率為P，P＝1-p信道，p信道為信道的錯(cuò)誤率，序列反饋連接已知。步驟1計(jì)算接收序列的每一比特所需要的方程平均數(shù)M為M＝log(N/2K)×(t+1) (1)步驟2計(jì)算接收序列的比特和(含t個(gè)比特)和發(fā)送序列的相應(yīng)比特和是相同的概率S(P，t)S(P，1)＝P..(2).S(P，t)＝P×S(P，t-1)+(1-P)[1-S(P，t-1)]步驟3計(jì)算在M個(gè)方程中至多有h個(gè)方程成立的概率U(P，M，h)為
2.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種變碼擴(kuò)頻通信信號(hào)的解擴(kuò)方法，其特征是將接收序列看成原序列的一種擾亂，通過由信道信息決定的相關(guān)概率，逐比特計(jì)算其滿足反饋多項(xiàng)式和 非線性函數(shù)的概率，通過多次迭代來實(shí)現(xiàn)逐步還原原序列。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提供一種變碼擴(kuò)頻通信的基于擴(kuò)頻序列相關(guān)特性的新解擴(kuò)方法。擴(kuò)展信號(hào)模塊由s個(gè)線性反饋移位寄存器和一個(gè)非線性組合函數(shù)器組成，信息比特作為線性反饋移位寄存器的驅(qū)動(dòng)，不同的信息比特將得到不同的結(jié)果輸出序列，信息序列的隨機(jī)不可預(yù)知性使得結(jié)果輸出序列具有不可預(yù)知性，因此新系統(tǒng)有著更高的安全保密性。接收序列在信道的傳輸中受到干擾，解擴(kuò)模塊將接收序列看成原序列的一種擾亂，通過由信道信息決定的相關(guān)概率，逐比特計(jì)算其滿足反饋多項(xiàng)式和非線性函數(shù)的概率，通過多次迭代來實(shí)現(xiàn)逐步還原原序列。由于新系統(tǒng)考慮了信息比特之間的相互關(guān)系，因此新系統(tǒng)有更好的性能。
文檔編號(hào)H04B1/707GK101267213SQ200710048648
公開日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2007年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月16日
發(fā)明者亮 周, 張忠培, 紅 文 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)