一种直接序列扩频通信系统发射与接收方法

摘要

本发明的目的在于提供一种直接序列扩频通信系统发射与接收方法，包括以下步骤：从一个PN码序列族中选取r个序列，将需要传输的K比特串行信息数据转换成并行数据，然后从PN序列族中选取(r-1)个发送的序列，把状态与信息数据一一对应，再把选取出(r-1)个发送PN码序列、序列位移状态等和1个固定定位标序列，并行叠加在一起发送，形成基于固定式PN码位移调制的直扩信号。本发明提高了直接扩频通信传输效率和整体通信的有效性，并优于常规并行组合扩频通信，同时也较好的解决了较高扩频增益对系统传输效率的影响问题，较好的解决了高速传输与带宽的矛盾，可大幅度提高频带利用率。

主权项

一种直接序列扩频通信系统发射与接收方法，其特征是：(1)发送端和接收端定义一个相同的具有M个PN码序列的位移关系，定义如下：$A=\{{\mathrm{PN}}_1\left(0\right),....,{\mathrm{PN}}_M\left(0\right)\}=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{PN}}_0^1,{\mathrm{PN}}_1^1,....,{\mathrm{PN}}_{L-1}^1\\ {\mathrm{PN}}_0^2,{\mathrm{PN}}_1^2,....,{\mathrm{PN}}_{L-1}^2\\ {\mathrm{PN}}_0^3,{\mathrm{PN}}_1^3,....,{\mathrm{PN}}_{L-1}^3\\ ......\\ {\mathrm{PN}}_0^M,{\mathrm{PN}}_1^M,....,{\mathrm{PN}}_{L-1}^M\end{array}\right]$其中L为每个PN码周期的码元个数；第1个序列定义为固定位标序列，不参与选取；PN_i(0)为M个序列中第i个序列相对于固定位标序列的第0号位置，i＝2,3,....,M，${\mathrm{PN}}_i\left(0\right)=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{PN}}_0^1,{\mathrm{PN}}_1^1,....,{\mathrm{PN}}_{L-1}^1\\ {\mathrm{PN}}_0^i,{\mathrm{PN}}_1^i,....,{\mathrm{PN}}_{L-1}^i\end{array}\right]$第i个序列相对于固定位标序列位置左移p个位置定义为PN_i(p)：${\mathrm{PN}}_i\left(p\right)=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{PN}}_0^1,{\mathrm{PN}}_1^1,....................,{\mathrm{PN}}_{L-1}^1\\ {\mathrm{PN}}_p^i,{\mathrm{PN}}_{p+1}^i,.,{\mathrm{PN}}_{L-1}^i,{\mathrm{PN}}_0^i...,{\mathrm{PN}}_{p-1}^i\end{array}\right];$(2)发射过程中，发送的K比特数据记为d₁,d₂,d₃,…,d_K，每个信息数据周期为T_d，其中KT_d＝LT_c，L为每个PN码周期的码元个数，T_c为码片周期；K比特发送信息送入串/并转换器，获得K路信号；(3)将对应为比特、(r‑1)比特和(r‑1)·[log₂ L]比特的并行数据，根据数据映射算法从包含M‑1个PN码序列的PN序列族中选取(r‑1)个发送的序列，总共有种发送扩频序列情况选择，对应能传输比特的信息数据，[x]表示对x取整数部分，是M中取r的组合；选出的(r‑1)个扩频序列只使用正相或者反相的状态，如果选择(r‑1)个扩频序列的某种相位状态发送，则有2^r‑1种相位状态发送，对应能传输(r‑1)比特的信息数据；(r‑1)个序列中，每个序列都有L个位置可以选择进行发送，则共有(r‑1)·[log₂ L]比特信息传输；把上述状态与信息数据一一对应，并行叠加形成发送序列：$A^{\prime }=\{{\mathrm{PN}}_1\left(0\right),S_{j_1}{\mathrm{PN}}_{j_1}\left(p_{j_1}\right),....,S_{j_2}{\mathrm{PN}}_{j_2}\left(p_{j_2}\right),....,S_{j_{(r-1)}}{\mathrm{PN}}_{j_{(r-1)}}\left(p_{j_{(r-1)}}\right)\}$式中，i＝1,2,…,r‑1；r个序列并行等幅相加，即+1或－1值相加，形成组合多值发送信号：$\mathrm{MD}(r,t)={\mathrm{PN}}_1\left(0\right)+\underset{i=1}{\overset{r-1}{\Sigma }}{S}_{j_i}{\mathrm{PN}}_{j_i}\left(p_{j_i}\right);$MD为多值发送信号，t为时间变量，为第j次第i个发送序列相对于固定位标序列左移个位置；(4)经载波调制后，发送信号s(t)：式中，P是载波功率；(5)在高斯白噪声信道下，接收信号为r(t)＝s(t‑τ)+n(t)+J(t)式中，τ为通信传播时延；n(t)为高斯白噪声，其双边带功率谱密度为N₀/2；J(t)为干扰信号；发送端和接收端载波的频率、码元相位完全同步，接收端有M个解扩器，在载波解调之后分别用PN_i(t)作解扩处理，i＝1,2,…M，则M个解调器中除第1个解调器外的第i个扩频解调器输出为：$Z_i\left(t\right)=P\underset{j=1}{\overset{r-1}{\Sigma }}{S}_{i_j}\underset{\tau }{\overset{T+\tau }{\int }}{\mathrm{PN}}_{i_j}(t-\tau ){\mathrm{PN}}_i(t-\tau )\mathrm{dt}+N_i\left(t\right)+J_i,$2≤i≤M，式中，i＝i_j的积分是扩频序列的自相关；i≠i_j是互相关；解调器输出为$Z_i\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}{S}_{\mathrm{ij}}\mathrm{PT}+N_i+J_i& i=i_j\\ N_i+J_i& i\ne i_j\end{array}\right.$使用的两组PN序列行彼此准正交；(6)将步骤(5)获得的(M‑1)个解扩器输出值以及其对应PN码序号输入数据－序列选择逆映射器，从(M‑1)个解扩器中的L个相位输出值中，选取绝对值最大的(r‑1)个输出值所对应的扩频序列序号、极性和位移关系作为发送来的组合序列，送入数据－位移逆映射器，得出接收的K路数据信息；(7)将接收的K路数据信息经并/串转换，得到K比特信息。