CN103152074A - 一种直接序列扩频通信系统发射与接收方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

一种直接序列扩频通信系统发射与接收方法

技术领域

本发明涉及的是一种通信方法。

背景技术

现代通信对通信高效性的要求日益增高。软扩频通信是一种具有较高通信效率的扩频通信方式，并且继承了常规扩频通信抗干扰等优点。传输效率更高的并行组合扩频通信方式得到国内外学者的好评，并被国内外学者在学术杂志上介绍。直接序列高效扩频通信在传输效率上还有较大的提升空间。

发明内容

本发明的目的在于提供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的一种直接序列扩频通信系统发射与接收方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明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相同的一个M个PN码序列位移关系，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)·[log₂L]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)·[log₂L]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：

$A^{\′}=\{{\mathrm{PN}}_1\left(0\right),S_{j_1}{\mathrm{PN}}_{j_1}\left(p_{j_1}\right),....,S_{j_2}{\mathrm{PN}}_{j_2}\left(p_{j_2}\right),....,S_{j_{(r-1)}}{\mathrm{PN}}_{j_{(r-1)}}\left(p_{j_{(r-1)}}\right)\}$

式中，

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：

$\mathrm{MD}(r,t)={\mathrm{PN}}_1\left(0\right)+\underset{i=1}{\overset{r-1}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{j_i}{\mathrm{PN}}_{j_i}\left(p_{j_i}\right);$

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)(i＝1,2,…M)作解扩处理，则M个解调器中除第1个解调器外的第i（2≤i≤M）个扩频解调器输出为：

$Z_i\left(t\right)=P\underset{j=1}{\overset{r-1}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{i_j}\underset{\mathrm{\τ}}{\overset{T+\mathrm{\τ}}{\∫}}{\mathrm{PN}}_{i_j}(t-\mathrm{\τ}){\mathrm{PN}}_i(t-\mathrm{\τ})\mathrm{dt}+N_i\left(t\right)+J_{\text{i}}$

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

$Z_i\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}{S}_{\mathrm{ij}}\mathrm{PT}+N_i+J_i& i=i_j\\ N_i+J_i& i\≠i_j\end{array}\right.$

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。

本发明还可以包括：

1、

比特、(r-1)比特和(r-1)·[log₂L]比特的并行数据的映射方法为：

（1）将发送的K比特数据记为d₁,d₂,d₃,…,d_K，分为三部分，为

d₁,d₂,d₃,…,d_K＝{d_{s},d_{e},d_{p}}

其中d_{s}为

$d_{\left\{s\right\}}=d_{s_1},d_{s_2},\·\·\·,d_{s_{r-1}};$

其中d_{e}为

$d_{\left\{e\right\}}=d_{e_1},d_{e_2},\·\·\·,d_{e_{k2}};$

式中 $k2=\left[{\log }_2{C}_{M-1}^{r-1}\right];$ 其中d_{p}为

$d_{\left\{p\right\}}=d_{p_1},d_{p_2},\·\·\·,d_{p_{k3}};$

式中k3＝(r-1)·[log₂L]；

（2）把d_{s}为(r-1)位信息，定义数据0为正相，数据1为反相，第

数据对应选取的第1个序列相位，第

个数据对应选取的第(r-1)个序列相位，有2^r-1种可能状态，对应信息数据为(r-1)比特；

（3）从(M-1)个序列中选取(r-1)个序列，按照与常规的并行组合扩频通信的字典排序一样映射原理，有

种可能状态，对应信息数据为

比特；

（4）把d_{p}位信息分为(r-1)组，每组为p_i位，按照p_i位对于固定位标序列位移第i个序列的状态进行序列位移，有

种可能状态，对应信息数据为(r-1)·[log₂L]比特。

本发明的优势在于：本发明解决了现有的直接序列高效扩频的传输效率低的问题，增加一次发送数据量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。现有的直接序列高效扩频通信，从M个PN码序列中选取r个序列并行组合扩频方式传输，一次只能传输

$K=r+\left[{\log }_2\left(C_m^r\right)\right]$

比特数据，而本发明在相同条件下一次可以传输

$K=(r-1)+\left[{\log }_2{C}_{M-1}^{r-1}\right]+(r-1)\·\left[{\log }_{2}L\right]$ 比特信息，一般的扩频通信系统的扩频增益都在20-30dB以上，因此PN码的码长L都在100-1000以上，所以传输效率可以提高一倍以上。

附图说明

图1为本发明发送过程结构图；

图2为本发明接收过程结构图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～2，本发明包括以下步骤：

步骤一：发送端和接收端定义相同的一个M个PN码序列位移关系，按照某一种统一排列方式定义如下：

$A=\{{\mathrm{PN}}_1\left(0\right),....,{\mathrm{PN}}_M\left(0\right)\}=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{PN}}_0^1,{\mathrm{PN}}_1^1,....,{\mathrm{PN}}_{L-1}^1\\ {\mathrm{PN}}_0^2,{\mathrm{PN}}_1^2,....,{\mathrm{PN}}_{L-1}^2\\ {\mathrm{PN}}_0^3,{\mathrm{PN}}_1^3,....,{\mathrm{PN}}_{L-1}^3\\ ......\\ {\mathrm{PN}}_0^M,{\mathrm{PN}}_1^M,....,{\mathrm{PN}}_{L-1}^M\end{array}\right]$

其中第1个序列定义为系统的特殊序列，不参与选取，称为固定位标序列；PN_i(0)为M个序列中第i（i＝2,3,....,M）个序列相对于固定位标序列的第0号位置，

${\mathrm{PN}}_i\left(0\right)=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{PN}}_0^1,{\mathrm{PN}}_1^1,....,{\mathrm{PN}}_{L-1}^1\\ {\mathrm{PN}}_0^i,{\mathrm{PN}}_1^i,....,{\mathrm{PN}}_{L-1}^i\end{array}\right]$

那么，第i（i＝2,3,....,M）个序列相对于固定位标序列位置左移（也可以右移）p个位置定义为PN_i(p)：

${\mathrm{PN}}_i\left(p\right)=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{PN}}_0^1,{\mathrm{PN}}_1^1,....................,{\mathrm{PN}}_{L-1}^1\\ {\mathrm{PN}}_p^i,{\mathrm{PN}}_{p+1}^i,.,{\mathrm{PN}}_{L-1}^i,{\mathrm{PN}}_0^i...,{\mathrm{PN}}_{p-1}^i\end{array}\right]$

步骤二：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；

步骤三：将对应为

比特、(r-1)比特和(r-1)·[log₂L]比特的并行数据，根据数据映射算法从PN序列族（一共包含M-1个PN码序列）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；考虑选出的(r-1)个扩频序列只使用正相或者反相(极性相反)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；再考虑到(r-1)个序列（序列码长都为L）中，每个序列都有L个位置（位置从p₀到p_L-1）可以选择进行发送（根据固定位标序列位置），则共有(r-1)·[log₂L]比特信息传输；把这些状态与信息数据一一对应，并行叠加形成发送序列

$A^{\′}=\{{\mathrm{PN}}_1\left(0\right),S_{j_1}{\mathrm{PN}}_{j_1}\left(p_{j_1}\right),....,S_{j_2}{\mathrm{PN}}_{j_2}\left(p_{j_2}\right),....,S_{j_{(r-1)}}{\mathrm{PN}}_{j_{(r-1)}}\left(p_{j_{(r-1)}}\right)\}$

式中，r个序列并行等幅相加（＋1或－1值相加），形成组合多值信号：

$\mathrm{MD}(r,t)={\mathrm{PN}}_1\left(0\right)+\underset{i=1}{\overset{r-1}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{j_i}{\mathrm{PN}}_{j_i}\left(p_{j_i}\right);$

步骤四：经载波调制后，发送信号s(t)

式中，P是载波功率，将获得的信号s(t)发射;

步骤五：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。

设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)(i＝1,2,…M)作解扩处理，则M个解调器中除第1个解调器外的第i（2≤i≤M）个扩频解调器输出为：

$Z_i\left(t\right)=P\underset{j=1}{\overset{r-1}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{i_j}\underset{\mathrm{\τ}}{\overset{T+\mathrm{\τ}}{\∫}}{\mathrm{PN}}_{i_j}(t-\mathrm{\τ}){\mathrm{PN}}_i(t-\mathrm{\τ})\mathrm{dt}+N_i\left(t\right)+J_{\text{i}}$

式中，τ为通信传播时延；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

$Z_i\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}{S}_{\mathrm{ij}}\mathrm{PT}+N_i+J_i& i=i_j\\ N_i+J_i& i\≠i_j\end{array}\right.$

使用的两组PN序列行彼此准正交，满足要求；

步骤六：将步骤五获得的(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；

步骤七：经并/串转换，得到K比特信息。

三个部分信息

比特、(r-1)比特和(r-1)·[log₂L]比特的具体映射方法为：

（1）将发送的K比特数据记为d₁,d₂,d₃,…,d_K，分为三部分，为

d₁,d₂,d₃,…,d_K＝{d_{s},d_{e},d_{p}}

其中d_{s}为

$d_{\left\{s\right\}}=d_{s_1},d_{s_2},\·\·\·,d_{s_{r-1}};$

其中d_{e}为

$d_{\left\{e\right\}}=d_{e_1},d_{e_2},\·\·\·,d_{e_{k2}};$

式中 $k2=\left[{\log }_2{C}_{M-1}^{r-1}\right];$ 其中d_{p}为

$d_{\left\{p\right\}}=d_{p_1},d_{p_2},\·\·\·,d_{p_{k3}};$

式中k3＝(r-1)·[log₂L]；

（2）把d_{s}为(r-1)位信息，可定义数据0为正相（PN序列不变），数据1为反相（PN序列都取反），第

数据对应选取的第1个序列相位，第个数据对应选取的第(r-1)个序列相位，故有2^r-1种可能状态，对应信息数据为(r-1)比特；

（3）从(M-1)个序列中选取(r-1)个序列，按照与常规的并行组合扩频通信的字典排序一样映射原理，故有

种可能状态，对应信息数据为比特；

（4）把d_{p}位信息分为(r-1)组，每组为p_i位，按照p_i位对于固定位标序列位移第i个序列的

状态进行序列位移，故有

种可能状态，对应信息数据为(r-1)·[log₂L]比特。

下面举例说明：

结合图1，本发明采用和常规并行组合扩频方法相同的系统参数，从M＝16个PN码序列中选取r＝3个序列并行组合发送，PN码长L＝512；

步骤一：发射过程中，发送的K比特数据记为d₁,d₂,d₃,…,d₂₆， $K=(3-1)+\left[{\log }_2{C}_{16-1}^{3-1}\right]+(3-1)\·\left[{\log }_{2}512\right]=26;$ 26比特发送信息送入串/并转换器，获得26路并行信号；将这些并行信号分成三个部分，分别为信息6比特、2比特和18比特；

步骤二：将对应为6比特、2比特和18比特的并行数据，根据数据-映射算法从PN序列族（一共包含15个PN码序列）中选取2个发送的序列，总共有105种发送扩频序列情况选择，对应能传输6比特的信息数据；考虑选出的2个扩频序列还可使用正相、反相(极性相反)状态(与M_b-ary扩频通信类似)，则有2²种相位状态可发送，对应能传输2比特的信息数据；再考虑到2个序列（序列码长都为512）中，每个序列都有512个位置可以选择组合进行发送（根据固定位标序列位置），则共有18比特信息传输，把这些状态与信息数据一一对应，并行叠加形成发送序列

$A^{\′}=\{{\mathrm{PN}}_1\left(0\right),S_{j_1}{\mathrm{PN}}_{j_1}\left(p_{j_1}\right),....,S_{j_2}{\mathrm{PN}}_{j_2}\left(p_{j_2}\right)\}$

式中，

r个序列并行等幅相加（＋1或－1值相加），形成组合多值信号：

$\mathrm{MD}(r,t)={\mathrm{PN}}_1\left(0\right)+\underset{i=1}{\overset{r-1}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{j_i}{\mathrm{PN}}_{j_i}\left(p_{j_i}\right);$

步骤三：经载波调制后，发送信号s(t)

式中，P是载波功率，将获得的信号s(t)发射；

步骤四：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。

设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)(i＝1,2,…16)作解扩处理，则16个解扩器中除第1个解扩器外的第i（2≤i≤16）个扩频解调器输出为：

$Z_i\left(t\right)=P\underset{j=1}{\overset{r-1}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{i_j}\underset{\mathrm{\τ}}{\overset{T+\mathrm{\τ}}{\∫}}{\mathrm{PN}}_{i_j}(t-\mathrm{\τ}){\mathrm{PN}}_i(t-\mathrm{\τ})\mathrm{dt}+N_i\left(t\right)+J_{\text{i}}$

式中，τ为通信传播时延；i＝i_j的积分是扩频序列的自相关；i≠i_j是互相关；解扩器输出为

$Z_i\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}{S}_{\mathrm{ij}}\mathrm{PT}+N_i+J_i& i=i_j\\ N_i+J_i& i\≠i_j\end{array}\right.$

使用的两组PN序列行彼此准正交，满足要求；

步骤五：将步骤四获得的15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15个解扩器中的512个相位输出值中，选取绝对值最大的2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26路数据信息；

步骤六：经并/串转换，得到26比特信息。

三个部分信息6比特、2比特和18比特的具体映射方法为：

（1）将发送的K比特数据记为d₁,d₂,d₃,…,d₂₆，分为三部分，为

d₁,d₂,d₃,…,d_K＝{d_{s},d_{e},d_{p}}

其中d_{s}为

d_{s}＝d₁,d₂；

其中d_{e}为

d_{e}＝d₃,d₄,…,d₈；

式中k2＝6；其中d_{p}为

d_{p}＝d₉,d₁₀,…,d₂₆；

式中k3＝16；

（2）把d_{s}为2位信息，可定义数据0为正相（PN序列不变），数据1为反相（PN序列都取反），第d₁数据对应选取的第1个序列相位，第d₂个数据对应选取的第2个序列相位，故有2²种可能状态，对应信息数据为2比特；

（3）从15个序列中选取2个序列，按照与常规的并行组合扩频通信的字典排序一样映射原理，故有105种可能状态，对应信息数据为6比特；

（4）把d_{p}位信息分为2组，每组为9位，按照9位对于固定位标序列位移第i个选取序列的状态进行位移，故有2¹⁸种可能状态，对应信息数据为18比特。

（5）发送端和接收端定义相同的一个16个PN码序列位移关系，按照某一种统一排列方式定义如下：

$A=\{{\mathrm{PN}}_1\left(0\right),....,{\mathrm{PN}}_{16}\left(0\right)\}=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{PN}}_0^1,{\mathrm{PN}}_1^1,....,{\mathrm{PN}}_{511}^1\\ {\mathrm{PN}}_0^2,{\mathrm{PN}}_1^2,....,{\mathrm{PN}}_{511}^2\\ {\mathrm{PN}}_0^3,{\mathrm{PN}}_1^3,....,{\mathrm{PN}}_{511}^3\\ ......\\ {\mathrm{PN}}_0^{16},{\mathrm{PN}}_1^{16},....,{\mathrm{PN}}_{511}^{16}\end{array}\right]$

其中第1个序列定义为系统的特殊序列，不参与选取，称为固定位标序列；PN_i(0)为15个序列中第i（2≤i≤16）个序列相对于固定位标序列的第0号位置

${\mathrm{PN}}_i\left(0\right)=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{PN}}_0^1,{\mathrm{PN}}_1^1,....,{\mathrm{PN}}_{511}^1\\ {\mathrm{PN}}_0^i,{\mathrm{PN}}_1^i,....,{\mathrm{PN}}_{511}^i\end{array}\right]$

那么，第i（i＝2,3,....,M）个序列相对于固定位标序列位置左移（也可以右移）p个位置定义为PN_i(p)：

${\mathrm{PN}}_i\left(p\right)=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{PN}}_0^1,{\mathrm{PN}}_1^1,....................,{\mathrm{PN}}_{511}^1\\ {\mathrm{PN}}_p^i,{\mathrm{PN}}_{p+1}^i,.,{\mathrm{PN}}_{511}^i,{\mathrm{PN}}_0^i...,{\mathrm{PN}}_{p-1}^i\end{array}\right]$

而从相同条件的16个PN码序列中选取3个序列进行并行组合扩频方式传输，一次只能传输

比特数据，而一种基于固定式PN码位移调制的直接序列高效扩频通信系统发射与接收方法在相同条件下可以一次传输 $K=(3-1)+\left[{\log }_2{C}_{16-1}^{3-1}\right]+(3-1)\·\left[{\log }_{2}512\right]=26$ 比特信息，传输效率提高1倍以上。根据公式 $K=(r-1)+\left[{\log }_2{C}_{M-1}^{r-1}\right]+(r-1)\·\left[{\log }_{2}L\right],$ 当扩频增益越高时，扩频码长L越大，一种基于固定式PN码位移调制的直接序列高效扩频通信系统发射与接收方法的传输效率提高的越大。

Claims (2)

1.一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相同的一个M个PN码序列位移关系，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)·[log₂L]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)·[log₂L]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：

$A^{\′}=\{{\mathrm{PN}}_1\left(0\right),S_{j_1}{\mathrm{PN}}_{j_1}\left(p_{j_1}\right),....,S_{j_2}{\mathrm{PN}}_{j_2}\left(p_{j_2}\right),....,S_{j_{(r-1)}}{\mathrm{PN}}_{j_{(r-1)}}\left(p_{j_{(r-1)}}\right)\}$

式中，

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：

$\mathrm{MD}(r,t)={\mathrm{PN}}_1\left(0\right)+\underset{i=1}{\overset{r-1}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{j_i}{\mathrm{PN}}_{j_i}\left(p_{j_i}\right);$

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)(i＝1,2,…M)作解扩处理，则M个解调器中除第1个解调器外的第i（2≤i≤M）个扩频解调器输出为：

$Z_i\left(t\right)=P\underset{j=1}{\overset{r-1}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{i_j}\underset{\mathrm{\τ}}{\overset{T+\mathrm{\τ}}{\∫}}{\mathrm{PN}}_{i_j}(t-\mathrm{\τ}){\mathrm{PN}}_i(t-\mathrm{\τ})\mathrm{dt}+N_i\left(t\right)+J_{\text{i}}$

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

$Z_i\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}{S}_{\mathrm{ij}}\mathrm{PT}+N_i+J_i& i=i_j\\ N_i+J_i& i\≠i_j\end{array}\right.$

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。

2.根据权利要求1所述的一种直接序列扩频通信系统发射与接收方法，其特征是：

比特、(r-1)比特和(r-1)·[log₂L]比特的并行数据的映射方法为：

（1）将发送的K比特数据记为d₁,d₂,d₃,…,d_K，分为三部分，为

d₁,d₂,d₃,…,d_K＝{d_{s},d_{e},d_{p}}

其中d_{s}为

$d_{\left\{s\right\}}=d_{s_1},d_{s_2},\·\·\·,d_{s_{r-1}};$

其中d_{e}为

$d_{\left\{e\right\}}=d_{e_1},d_{e_2},\·\·\·,d_{e_{k2}};$

式中 $k2=\left[{\log }_2{C}_{M-1}^{r-1}\right];$ 其中d_{p}为

$d_{\left\{p\right\}}=d_{p_1},d_{p_2},\·\·\·,d_{p_{k3}};$

式中k3＝(r-1)·[log₂L]；

（2）把d_{s}为(r-1)位信息，定义数据0为正相，数据1为反相，第

数据对应选取的第1个序列相位，第

个数据对应选取的第(r-1)个序列相位，有2^r-1种可能状态，对应信息数据为(r-1)比特；

（3）从(M-1)个序列中选取(r-1)个序列，按照与常规的并行组合扩频通信的字典排序一样映射原理，有

种可能状态，对应信息数据为

比特；

（4）把d_{p}位信息分为(r-1)组，每组为p_i位，按照p_i位对于固定位标序列位移第i个序列的

状态进行序列位移，有

种可能状态，对应信息数据为(r-1)·[log₂L]比特。

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