CN101814930B - 一种基于多电平准正交扩频码序列的扩频通信方法 - Google Patents

Abstract

一种基于多电平准正交扩频码序列的扩频通信方法，涉及扩频通信技术领域。解决了现有的扩频通信传输速率受限、系统间存在多址干扰、码片周期受到系统容量的限制、使用的伪随机码相关系数较大的问题，它是基于扩频通信系统完成的，当所述扩频通信系统为同步通信系统时，序列发生器生成一组伪随机码序列的过程为：一、正交码组表示为一个M×N的矩阵，N为正交码的一个码片周期中所含码元个数，M为系统可以容纳的用户数；二、以同步系统的互相关函数作为目标函数；采用最优化方法求解目标函数，并得到正交码x _i,j ；三、将满足步骤二的x _i,j 组成正交码数据，获得一组伪随机码序列。本发明适用于高速传输的通信领域。

Description

一种基于多电平准正交扩频码序列的扩频通信方法

技术领域

本发明涉及扩频通信技术领域。

背景技术

扩展频谱通信(简称为扩频通信或扩谱通信)系统利用某个特定的扩频函数将传输信号扩展频谱后送入信道中传输；在接收端利用相应的技术手段将扩展的频谱压缩恢复为原来传输信号的带宽。扩频通信技术是一种具有优良抗干扰性能的技术，其具有抗干扰性能好、选择性寻址能力强、频谱密度低、减轻多径效应等诸多优点，目前在军用及民用通信系统中均得到了广泛的应用。

在扩频通信系统中利用伪随机码实现对信息信号的扩频，用于扩展频谱的伪随机序列成为扩频码序列。

目前，二元m序列由于其具有较好的自相关特性得到了较为广泛的应用。然而这种序列由本原多项式产生，可用码的个数很有限；此外，码片周期长度有一定的限制N=2^r-1，其中r=1,2,3……，使得传输速率收到一定的限制。

自组网是一种自组织的、无需中心控制和无固定基础设施支持的网络，它是由多个装备无线收发器的移动节点组成的，每一个节点利用有限的网络资源来动态建立通信。自组网与传统蜂窝技术的根本区别在于移动节点间的通信是在没有固定基础设施(例如基站或路由器)支持的条件下进行的，系统支持动态配置和动态流控，而所有网络协议也都是分布式的。由于这类网络的组织和控制并不依赖于某几个重要的节点，所以允许所有节点发生故障、离开网络或者加入网络。也就是说每一个移动节点都可以根据自己的需要在整个网络内随意移动，而不必考虑如何维护与其它实体的通信连接。

为了解决自组网通过量受限的问题，研究人员通过为不同节点分配不同的扩频码，使得多个节点在同一频带内得以实现无碰撞地并发传输，从而改善了移动分布式网络的通过量性能，降低了系统的功耗。但由于自组网是一种无中心分布控制的网络，对其实现严格的同步是很困难的，属于非同步系统，当扩频码存在非零互相关时，不同节点的传输将会引起很大的多址干扰。

发明内容

本发明为了解决现有的扩频通信传输速率受扩频码周期限制、系统间存在多址干扰、使用的伪随机码相关系数较大的问题，提出一种基于多电平准正交扩频码序列的扩频通信方法。

一种基于多电平准正交扩频码序列的扩频通信方法，它是基于同步扩频通信系统完成的，所述同步扩频通信系统包括发送端系统1、接收端系统2、参数存储器3和序列发生器4；

序列发生器4的信号输出端连接参数存储器3的伪随机码序列输入端，所述参数存储器3的两个伪随机码序列输出端分别连接发送端系统1和接收端系统2的伪随机码序列输入端；

所述序列发生器4生成一组伪随机码序列的过程为：

步骤一、正交码组表示为一个M×N的矩阵：

其中，N为上述正交码的一个码片周期中所含码元个数，M为系统可以容纳的用户数；

步骤二、以同步系统中第i个码

与第j个码

在零点处的互相关函数

作为目标函数，采用最优化方法求解正交码，求得满足下式的码元

；

其中A为常数，用于控制码元

的幅度范围；

所述零点处的互相关函数

表达式为：

    

步骤三、将满足步骤二的码元

组成正交码数据，获得一组伪随机码序列。

本发明还提供另一种基于多电平准正交扩频码序列的扩频通信方法，它是基于非同步扩频通信系统完成的，主要可以应用于自组网环境下，所述非同步扩频通信系统包括发送端系统1、接收端系统2、参数存储器3和序列发生器4，

序列发生器4的信号输出端连接参数存储器3的伪随机码序列输入端，所述参数存储器3的两个伪随机码序列输出端分别连接发送端系统1和接收端系统2的伪随机码序列输入端；

所述序列发生器4生成一组伪随机码序列的过程为：

步骤A1、正交码组表示为一个M×N的矩阵：

其中，N为上述正交码的一个码片周期中所含码元个数，M为系统可以容纳的用户数；

步骤B1、以非同步系统中第i个码

与第j个码

在

点处的互相关函数

的平方的期望值作为目标函数，采用最优化方法求解正交码，求得满足下式的码元

；

其中A为常数，用于控制码元

的幅度范围；

所述点处的互相关函数

表达式为：

步骤C1、将满足步骤B1的码元

组成正交码数据，获得一组伪随机码序列。

传统的伪随机码设计理论中多采用二元码作为设计对象，然而随着硬件实现水平的不断提高，多值码元的出现使得设计工作更加灵活，并能进一步提高设计效果。为了适应多址方式的要求，本发明提出了一种基于多电平准正交扩频码序列的扩频通信方法，所设计正交码互相关系数较小，能够有效地降低系统间的多址干扰；码片周期不受系统容量的限制，可以进一步得到较高的传输速率。适用于高速传输的通信领域。

附图说明

 图1为扩频通信系统的发送端系统结构示意图。图2为基于同步系统的基于多电平准正交扩频码序列的扩频通信方法的流程图。图3为同步系统N=7，A=5，遗传代数为500的目标函数值随遗传代数变化曲线图。图4-图10为图3对应的7个最优正交码的波形图。图11为图4中一个正交码字的频谱。图12为同步系统正弦载波信号的频谱特性图。图13-图16为N=31，A=5，M=17其中4个正交码的波形图。图17-图23为随机产生的一组N=7，A=5的正交码组的波形图。图24为非同步系统N=31时其中一个正交码归一化的时域图形。图25非同步系统为N=15，M=10时其中一个正交码归一化的时域图形。图26为基于非同步系统的一种基于多电平准正交扩频码序列的扩频通信方法的非同步方式流程图。图27为扩频通信系统的接收端系统结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1、图2和图27说明本实施方式，一种基于多电平准正交扩频码序列的扩频通信方法，它是基于同步扩频通信系统完成的，所述同步扩频通信系统包括发送端系统1、接收端系统2、参数存储器3和序列发生器4；

序列发生器4的信号输出端连接参数存储器3的伪随机码序列输入端，所述参数存储器3的两个伪随机码序列输出端分别连接发送端系统1和接收端系统2的伪随机码序列输入端；

所述序列发生器4生成一组伪随机码序列的过程为：

步骤一、正交码组表示为一个M×N的矩阵：

其中，N为上述正交码的一个码片周期中所含码元个数，M为系统可以容纳的用户数；

步骤二、以同步系统中第i个码与第j个码

在零点处的互相关函数

作为目标函数，采用最优化方法求解正交码，求得满足下式的码元

；

其中A为常数，用于控制码元

的幅度范围；

所述零点处的互相关函数表达式为：

    

步骤三、将满足步骤二的码元

组成正交码数据，获得一组伪随机码序列。

M为系统可以容纳的用户数；即为本组正交码的个数，其决定了多址系统中可以容纳的用户个数，在多址系统中需要给每一个用户分配一个正交码，M越大系统可以容纳的用户数越多。

在完全同步系统中，由于互相关函数的在零点处的数值(绝对值)越小，多址系统中的多址干扰越小，系统性能越好，系统性能仅与在零点处的互相关系数有关，所以取得同步系统中第i个码

与第j个码

在零点处的互相关函数的最小值。

具体实施方式二、结合图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同之处在于所述发送端系统1由编码器1-1、第一乘法器1-4、调制器1-5、第一变频器1-6、功率放大器1-7和射频天线1-8组成，第一乘法器1-4的一个数据输入端为发送端系统1的伪随机码序列输入端，所述第一乘法器1-4的另一个数据输入端与编码器1-1的数据输出端相连，第一乘法器1-4的数据输出端与调制器1-5的数据输入端相连，调制器1-5的信号输出端与第一变频器1-6的信号输入端相连，第一变频器1-6的信号输出端与功率放大器1-7的信号输入端相连，功率放大器1-7的信号输出端与射频天线1-8的信号输入端相连，发送端系统1和接收端系统2的伪随机码序列输入端；

所述发送端系统1发送数据的过程为：

编码器1-1对数据源发送的数据信息进行编码，获得编码数据；该编码数据与伪随机码序列输入端输入的伪随机码序列通过第一乘法器1-4相乘之后输出至调制器1-5进行调制获得调制信号；所述调制信号经过第一变频器1-6进行上变频，然后再通过功率放大器1-7进行放大后，由射频天线1-8发送出去。

具体实施方式三、结合图27说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同之处在于所述接收端系统2由接收天线2-1、低噪声放大器2-2、第二变频器2-3、滤波器2-4、解调器2-5、第二乘法器2-6和判决器2-9组成，接收天线2-1的信号输出端与低噪声放大器2-2的信号输入端相连，低噪声放大器2-2的信号输出端与第二变频器2-3的信号输入端相连，第二变频器2-3的信号输出端与滤波器2-4的信号输入端相连，滤波器2-4的信号输出端与解调器2-5的信号输入端相连，解调器2-5的数据输出端与第二乘法器2-6的一个数据输入端相连，第二乘法器2-6的另一个数据输入端是接收端系统2的伪随机码序列输入端，第二乘法器2-6的数据输出端与判决器2-9的数据输入端相连；

所述接收端系统2接收数据的过程为：

射频天线1-8发出的高频信号经过信道传输被接收天线2-1接收，接收到的高频信号经过低噪声放大器2-2进行放大，然后再采用第二变频器2-3进行下变频后输出给滤波器2-4进行滤波，滤波后的信号经过解调器2-5进行解调获得解调数据；该解调数据通过第二乘法器2-6与伪随机码序列输入端输入的伪随机码序列相乘后输出给判决器2-9进行判决获得判决结果。

具体实施方式四、本实施方式是对具体实施方式一的步骤二的进一步说明，步骤二中，采用最优化方法求解正交码，采用遗传算法求解。

具体实施方式五、本实施方式是对具体实施方式二的进一步说明，调制器1-5的调制方法为二进制BPSK调制方法。

以N=7的正交码的设计问题进行说明，取A=5，最大遗传代数为500，得到目标函数值随遗传代数变化情况如图3所示，其中实线表示解的变化曲线，虚线表示种群均值的变化曲线。得到最优正交码如图4-图10所示，其互相关函数(绝对值)的最大值为9.2289×10^-4，可以认为这组正交码是正交的。

考查所设计正交码的频谱特性，以第一个正交码字为例，得到其频谱如图11所示，所设计正交码所占用主要带宽基本一致，其频谱与m序列相似，单边带宽均为1/T _c ，其中T _c 为码元持续时间，因此证明所设计正交码具有扩频作用，可应用于扩频系统中。

验证所设计正交码的扩频特性，对于正弦载波信号cos(2πf _c t)，其频谱特性如图12所示，实线表示载波信号，虚线表示扩频后信号，其中取f _c =5MHz，正弦载波表现为窄带特性，而扩频后的信号频带得到了展宽。

将所设计正交码与m序列进行比较，在同步系统中可以利用m序列位移特性进行多址分配，此时其互相关系数为

=1/N，其中N为一个码片周期中所含码元个数。当N=7时，

。而本发明设计得到正交码的互相关系数最大值为9.2289×10^-4，远远小于m序列的数值。

另外，m序列中可用码的数量有限，而且码片周期长度有一定的限制，只能取N=2^r-1，其中r=1,2,3……。这样，当采用同一个m序列的位移实现多址分配时，若N

2^r-1，将使得码片长度得不到充分利用。例如，当系统中存在17个用户时，N需要取值31，过长的码片周期使得系统传输速率受到一定的影响。而本发明所采用的方法不存在这样的问题，同样以17个用户为例设计正交码，可以得到结果如图13-图16所示，图中为所设计17个正交码中的其中4个码时域形式，可以看到其码片周期N=17<31。

此外，m序列为二元序列，窃听者可以较为容易的检测出用户所采用的序列情况，其抗截获性能并不理想。而本发明所设计得到的正交码幅度可以在限定的范围内不断变化，同时由于所采用的最优化方法遗传算法是一个随机过程，其可以产生多组正交码，为多址提供了更多的选择空间，使得其具有一定的抗截获特性。图17-图23即为随机产生的另一组码长为7的正交码组，这组正交码的互相关函数最大(绝对)值为1.5×10^-3，正交性良好。同时将其与图4-图10相比较可以发现，这是两组不同的正交码。

具体实施方式六、结合图1、图26和图27说明本实施方式，一种基于多电平准正交扩频码序列的扩频通信方法，它是基于非同步扩频通信系统完成的，所述非同步扩频通信系统包括发送端系统1、接收端系统2、参数存储器3和序列发生器4，

序列发生器4的信号输出端连接参数存储器3的伪随机码序列输入端，所述参数存储器3的两个伪随机码序列输出端分别连接发送端系统1和接收端系统2的伪随机码序列输入端；

所述序列发生器4生成一组伪随机码序列的过程为：

步骤A1、正交码组表示为一个M×N的矩阵：

其中，N为上述正交码的一个码片周期中所含码元个数，M为系统可以容纳的用户数；

步骤B1、以非同步系统中第i个码

与第j个码

在

点处的互相关函数

的平方的期望值作为目标函数，采用最优化方法求解正交码，求得满足下式的码元

；

其中A为常数，用于控制码元

的幅度范围；

所述点处的互相关函数

表达式为：

步骤C1、将满足步骤B1的码元

组成正交码数据，获得一组伪随机码序列。

对于非同步系统，系统中的多址干扰将不仅仅与零点处的互相关函数有关，而是与

有关，

数值越小得系统中的多址干扰越小，系统性能越好。

具体实施方式七、结合图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式六的不同之处在于所述发送端系统1由编码器1-1、第一乘法器1-4、调制器1-5、第一变频器1-6、功率放大器1-7和射频天线1-8组成，第一乘法器1-4的一个数据输入端为发送端系统1的伪随机码序列输入端，所述第一乘法器1-4的另一个数据输入端与编码器1-1的数据输出端相连，第一乘法器1-4的数据输出端与调制器1-5的数据输入端相连，调制器1-5的信号输出端与第一变频器1-6的信号输入端相连，第一变频器1-6的信号输出端与功率放大器1-7的信号输入端相连，功率放大器1-7的信号输出端与射频天线1-8的信号输入端相连；

所述发送端系统1发送数据的过程为：

编码器1-1对数据源发送的数据信息进行编码，获得编码数据；该编码数据与伪随机码序列输入端输入的伪随机码序列通过第一乘法器1-4相乘之后输出至调制器1-5进行调制获得调制信号；所述调制信号经过第一变频器1-6进行上变频，然后再通过功率放大器1-7进行放大后，由射频天线1-8发送出去。

具体实施方式八、结合图27说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式六的不同之处在于所述接收端系统2由接收天线2-1、低噪声放大器2-2、第二变频器2-3、滤波器2-4、解调器2-5、第二乘法器2-6和判决器2-9组成，接收天线2-1的信号输出端与低噪声放大器2-2的信号输入端相连，低噪声放大器2-2的信号输出端与第二变频器2-3的信号输入端相连，第二变频器2-3的信号输出端与滤波器2-4的信号输入端相连，滤波器2-4的信号输出端与解调器2-5的信号输入端相连，解调器2-5的数据输出端与第二乘法器2-6的一个数据输入端相连，第二乘法器2-6的另一个数据输入端是接收端系统2的伪随机码序列输入端，第二乘法器2-6的数据输出端与判决器2-9的数据输入端相连；

所述接收端系统2接收数据的过程为：

射频天线1-8发出的高频信号经过信道传输被接收天线2-1接收，接收到的高频信号经过低噪声放大器2-2进行放大，然后再采用第二变频器2-3进行下变频后输出给滤波器2-4进行滤波，滤波后的信号经过解调器2-5进行解调获得解调数据；该解调数据通过第二乘法器2-6与伪随机码序列输入端输入的伪随机码序列相乘后输出给判决器2-9进行判决获得判决结果。

具体实施方式九、本实施方式是对具体实施方式六的步骤B1的进一步说明，步骤B1中，采用最优化方法求解正交码，采用遗传算法求解。

具体实施方式十、本实施方式是对具体实施方式七的进一步说明，调制器1-5的调制方法为二进制BPSK调制方法。

已知Gold序列的三值互相关函数特性如表1所示。

仍以N=31为例，设计正交码，得到结果=0.0181，而码长为31的Gold序列

=0.0313，本发明设计的正交码多址干扰更小。图24为其中一个码归一化的时域图形。

同样，本发明所提出方法不受用户数限制，当用户数为10时，传统的m序列及Gold序列均需要设计码长为N=15的正交码，而本发明方法所需码长为10<15，可提高系统的传输速率，对设计得到的其中一个正交码进行归一化处理得到时域图形如图25所示。

综上，本发明提出了一种可应用于扩频通信的正交码设计方法，本方法从解方程的角度出发，采用最优化方法进行求解。设计得到的正交码具有较好的正交性能，可有效的降低多址系统中的多址干扰；与传统的m序列及Gold扩频码相比，可以取得更高的传输速率；同时具有一定的抗截获性能。 

Claims (10)

1.一种基于多电平准正交扩频码序列的扩频通信方法，它是基于同步扩频通信系统完成的，所述同步扩频通信系统包括发送端系统(1)、接收端系统(2)、参数存储器(3)和序列发生器(4)，

序列发生器(4)的信号输出端连接参数存储器(3)的伪随机码序列输入端，所述参数存储器(3)的两个伪随机码序列输出端分别连接发送端系统(1)和接收端系统(2)的伪随机码序列输入端；

其特征在于，所述序列发生器(4)生成一组伪随机码序列的过程为：

步骤一、正交码组表示为一个M×N的矩阵：

$\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{1,1}}{x}_{\mathrm{1,2}}{x}_{\mathrm{1,3}},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{1,N}\\ x_{\mathrm{2,1}}{x}_{\mathrm{2,2}}{x}_{\mathrm{2,3}},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{2,N}\\ \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\\ x_{M,1}{x}_{M,2}{x}_{M,3},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{M,N}\end{array}\right]$

其中，N为上述正交码的一个码片周期中所含码元个数，M为系统可以容纳的用户数；

步骤二、以同步系统中第i个码{x_i，1 x_i，2 x_i，3，...，x_i，N}与第j个码{x_j，1 x_j，2 x_j，3，...，x_j，N}在零点处的互相关函数c_i，j(0)作为目标函数，采用最优化方法求解正交码，求得满足下式的码元x_i，j；

$\min \underset{i=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{j=i+1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{i,j}^2\left(0\right)$

约束条件|x_i，j|≤A

其中A为常数，用于控制码元x_i，j的幅度范围；

所述零点处的互相关函数c_i，j(0)表达式为：

$c_{i,j}\left(0\right)=\frac{\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{x}_{i,k}{x}_{j,k}}{\sqrt{\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{x}_{i,k}^2\&CenterDot;\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{x}_{j,k}^2}};$

步骤三、将满足步骤二的码元x_i，j组成正交码，获得一组伪随机码序列。

2.根据权利要求1所述的一种基于多电平准正交扩频码序列的扩频通信方法，其特征在于所述发送端系统(1)由编码器(1-1)、第一乘法器(1-4)、调制器(1-5)、第一变频器(1-6)、功率放大器(1-7)和射频天线(1-8)组成，第一乘法器(1-4)的一个数据输入端为发送端系统(1)的伪随机码序列输入端，所述第一乘法器(1-4)的另一个数据输入端与编码器(1-1)的数据输出端相连，第一乘法器(1-4)的数据输出端与调制器(1-5)的数据输入端相连，调制器(1-5)的信号输出端与第一变频器(1-6)的信号输入端相连，第一变频器(1-6)的信号输出端与功率放大器(1-7)的信号输入端相连，功率放大器(1-7)的信号输出端与射频天线(1-8)的信号输入端相连；

所述发送端系统(1)发送数据的过程为：

编码器(1-1)对数据源发送的数据信息进行编码，获得编码数据；该编码数据与发送端系统(1)的伪随机码序列输入端输入的伪随机码序列通过第一乘法器(1-4)相乘之后输出至调制器(1-5)进行调制获得调制信号；所述调制信号经过第一变频器(1-6)进行上变频，然后再通过功率放大器(1-7)进行放大后，由射频天线(1-8)发送出去。

3.根据权利要求1所述的一种基于多电平准正交扩频码序列的扩频通信方法，其特征在于所述接收端系统(2)由接收天线(2-1)、低噪声放大器(2-2)、第二变频器(2-3)、滤波器(2-4)、解调器(2-5)、第二乘法器(2-6)和判决器(2-9)组成，接收天线(2-1)的信号输出端与低噪声放大器(2-2)的信号输入端相连，低噪声放大器(2-2)的信号输出端与第二变频器(2-3)的信号输入端相连，第二变频器(2-3)的信号输出端与滤波器(2-4)的信号输入端相连，滤波器(2-4)的信号输出端与解调器(2-5)的信号输入端相连，解调器(2-5)的数据输出端与第二乘法器(2-6)的一个数据输入端相连，第二乘法器(2-6)的另一个数据输入端是接收端系统(2)的伪随机码序列输入端，第二乘法器(2-6)的数据输出端与判决器(2-9)的数据输入端相连；

所述接收端系统(2)接收数据的过程为：

射频天线(1-8)发出的高频信号经过信道传输被接收天线(2-1)接收，接收到的高频信号经过低噪声放大器(2-2)进行放大，然后再采用第二变频器(2-3)进行下变频输出给滤波器(2-4)进行滤波，滤波后的信号经过解调器(2-5)进行解调获得解调数据；该解调数据通过第二乘法器(2-6)与接收端系统(2)的伪随机码序列输入端输入的伪随机码序列相乘后输出给判决器(2-9)进行判决获得判决结果。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种基于多电平准正交扩频码序列的扩频通信方法，其特征在于步骤二中，采用最优化方法求解正交码为采用遗传算法求解。

5.根据权利要求2所述的一种基于多电平准正交扩频码序列的扩频通信方法，其特征在于调制器(1-5)的调制方法为二进制移相键控调制方法。

6.一种基于多电平准正交扩频码序列的扩频通信方法，它是基于非同步扩频通信系统完成的，所述非同步扩频通信系统包括发送端系统(1)、接收端系统(2)、参数存储器(3)和序列发生器(4)；

序列发生器(4)的信号输出端连接参数存储器(3)的伪随机码序列输入端，所述参数存储器(3)的两个伪随机码序列输出端分别连接发送端系统(1)和接收端系统(2)的伪随机码序列输入端；

其特征在于，所述序列发生器(4)生成一组伪随机码序列的过程为：

步骤A1、正交码组表示为一个M×N的矩阵：

$\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{1,1}}{x}_{\mathrm{1,2}}{x}_{\mathrm{1,3}},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{1,N}\\ x_{\mathrm{2,1}}{x}_{\mathrm{2,2}}{x}_{\mathrm{2,3}},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{2,N}\\ \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\\ x_{M,1}{x}_{M,2}{x}_{M,3},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,x_{M,N}\end{array}\right]$

其中，N为上述正交码的一个码片周期中所含码元个数，M为系统可以容纳的用户数；

步骤B1、以非同步系统中第i个码{x_i，1 x_i，2 x_i，3，...，x_i，N}与第j个码{x_j，1 x_j，2 x_j，3，...，x_j，N}在τ点处的互相关函数c_i，j(τ)的平方的期望值作为目标函数，采用最优化方法求解正交码，求得满足下式的码元x_i，j；

$\min \underset{i=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{j=i+1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}E\left[c_{i,j}^2\left(\mathrm{\&tau;}\right)\right]$

约束条件|x_i，j|≤A

其中A为常数，用于控制码元x_i，j的幅度范围；

所述τ点处的互相关函数c_i，j(τ)表达式为：

$c_{i,j}\left(\mathrm{\&tau;}\right)=\frac{\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{x}_{i,k}{x}_{j,k+\mathrm{\&tau;}}}{\sqrt{\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{x}_{i,k}^2\&CenterDot;\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{x}_{j,k}^2}};$

步骤C1、将满足步骤B1的码元x_i，j组成正交码，获得一组伪随机码序列。

7.根据权利要求6所述的一种基于多电平准正交扩频码序列的扩频通信方法，其特征在于所述发送端系统(1)由编码器(1-1)、第一乘法器(1-4)、调制器(1-5)、第一变频器(1-6)、功率放大器(1-7)和射频天线(1-8)组成，第一乘法器(1-4)的一个数据输入端为发送端系统(1)的伪随机码序列输入端，所述第一乘法器(1-4)的另一个数据输入端与编码器(1-1)的数据输出端相连，第一乘法器(1-4)的数据输出端与调制器(1-5)的数据输入端相连，调制器(1-5)的信号输出端与第一变频器(1-6)的信号输入端相连，第一变频器(1-6)的信号输出端与功率放大器(1-7)的信号输入端相连，功率放大器(1-7)的信号输出端与射频天线(1-8)的信号输入端相连；

所述发送端系统(1)发送数据的过程为：

编码器(1-1)对数据源发送的数据信息进行编码，获得编码数据；该编码数据与发送端系统(1)的伪随机码序列输入端输入的伪随机码序列通过第一乘法器(1-4)相乘之后输出至调制器(1-5)进行调制获得调制信号；所述调制信号经过第一变频器(1-6)进行上变频，然后再通过功率放大器(1-7)进行放大后，由射频天线(1-8)发送出去。

8.根据权利要求6所述的一种基于多电平准正交扩频码序列的扩频通信方法，其特征在于所述接收端系统(2)由接收天线(2-1)、低噪声放大器(2-2)、第二变频器(2-3)、滤波器(2-4)、解调器(2-5)、第二乘法器(2-6)和判决器(2-9)组成，接收天线(2-1)的信号输出端与低噪声放大器(2-2)的信号输入端相连，低噪声放大器(2-2)的信号输出端与第二变频器(2-3)的信号输入端相连，第二变频器(2-3)的信号输出端与滤波器(2-4)的信号输入端相连，滤波器(2-4)的信号输出端与解调器(2-5)的信号输入端相连，解调器(2-5)的数据输出端与第二乘法器(2-6)的一个数据输入端相连，第二乘法器(2-6)的另一个数据输入端是接收端系统(2)的伪随机码序列输入端，第二乘法器(2-6)的数据输出端与判决器(2-9)的数据输入端相连；

所述接收端系统(2)接收数据的过程为：

射频天线(1-8)发出的高频信号经过信道传输被接收天线(2-1)接收，接收到的高频信号经过低噪声放大器(2-2)进行放大，然后再采用第二变频器(2-3)进行下变频后输出给滤波器(2-4)进行滤波，滤波后的信号经过解调器(2-5)进行解调获得解调数据；该解调数据通过第二乘法器(2-6)与接收端系统(2)的伪随机码序列输入端输入的伪随机码序列相乘后输出给判决器(2-9)进行判决获得判决结果。

9.根据权利要求6、7或8所述的一种基于多电平准正交扩频码序列的扩频通信方法，其特征在于步骤B1中，采用最优化方法求解正交码为采用遗传算法求解。

10.根据权利要求7所述的一种基于多电平准正交扩频码序列的扩频通信方法，其特征在于调制器(1-5)的调制方法为二进制移相键控调制方法。

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