CN107465429A - 一种基于循环移位正交码的扩频调制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于循环移位正交码的扩频调制方法，该方法将待传输的二进制数字信息通过32位循环移位正交码扩频调制产生32位扩频序列；再通过序列变换将32位扩频序列转换为占空比为三分之一的双极性归零码序列；通过串并转换，将串行排列的双极性归零码序列转换为32个并行排列的双极性归零码序列；通过正交脉冲幅度调制方式，再将32个并行排列的双极性归零码序列分别与32个DPSS序列进行正交脉冲幅度调制，产生32路并行排列的正交DPSS调制信号；通过叠加运算，将32路并行排列的正交DPSS调制信号叠加合成为一路信号。本发明提高了调制信号的抗突发干扰能力、保密能力和信息发送效率。

Description

一种基于循环移位正交码的扩频调制方法

技术领域

本发明涉及一种扩频调制方法，尤其涉及一种基于循环移位正交码的扩频调制方法。

背景技术

调制是为了使所传输信号特性与信道特性相匹配，通过调制，将其转变为适合信道有效传输的信号形式。对于无线通信系统来说，由于空间信道的开放性，所传输的信息必然会受到各信道环境和干扰因素的影响，从而产生差错，降低了信息传输的可靠性。抗干扰调制技术是围绕提高信息传输的可靠性而提出的有别于常规通信系统的一种调制理论和技术，广泛应用于军事通信、电子对抗以及导航、测量等各个领域。目前，在民用通信领域中，扩频调制技术也已广泛应用于蜂窝电话、无绳电话、微波通信、无线数据通信、遥测、监控、报警等系统中。

然而，对于扩频调制技术来说，现有技术中通常是以牺牲通信系统的信息传输效率来提高系统的抗干扰能力的，即在提高系统抗干扰能力的同时，降低了系统的信息传输速率。因此，如何在提高系统的抗干扰能力的同时，也能保持较好的信息传输效率是通信系统研究的难点问题。

发明内容

本发明的一个目的是解决无线通信系统的抗干扰能力，使其具有抗突发干扰能力。本发明的另一个目的是在提高系统的抗干扰能力同时，也使系统保持较好的信息传输效率。本发明还有一个目的是扩频序列采用加密方法处理，使其增强安全保密能力。

为了实现本发明的目的，提高系统抗突发干扰的能力，本发明提供了一种基于循环移位正交码的扩频调制方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：将待传输的二进制数字信息通过32位循环移位正交码01111100111010010000101011101100扩频调制产生32位扩频序列；

步骤二：通过序列变换将32位扩频序列转换为占空比为三分之一的双极性归零码序列；

步骤三：通过串并转换，将串行排列的双极性归零码序列转换为32个并行排列的双极性归零码序列；

步骤四：通过正交脉冲幅度调制方式，将32个并行排列的双极性归零码序列分别与32个DPSS(Discrete Prolate Spheroidal Sequences，简称DPSS)序列进行正交脉冲幅度调制，产生32路并行排列的正交DPSS调制信号；

步骤五：通过叠加运算，在时域上将32路并行排列的正交DPSS调制信号叠加合成为一路信号；

步骤六：通过正弦载波调制，将叠加后的信号频谱搬移至辐射频段。

进一步，为了实现本发明的目的，在提高系统的抗干扰能力同时，也使系统保持较好的信息传输效率，在本发明所公开的基于循环移位正交码的扩频调制方法中，所述的待传输的二进制信息先划分为以5bit单位的数据组，再进行扩频调制；所述的32位循环移位正交码采用循环移位方式，每次循环右移一位，以此产生另外31个循环移位正交码，以此共得到的32个不同移位状态的循环移位正交码，然后再与5bit数据组进行一一映射，完成扩频调制；其中，32个不同移位状态的循环移位正交码与5bit数据组的32个状态的映射关系，具体如下：

循环右移0次：{a₀,a₁,a₂,…,a₂₉,a₃₀,a₃₁}代表数据组00000，

循环右移1次：{a₃₁,a₀,a₁,a₂,…,a₂₉,a₃₀}代表数据组00001，

循环右移2次：{a₃₀,a₃₁,a₀,a₁,a₂,…,a₂₉}代表数据组00010，

……，

循环右移31次：{a₁,a₂,…,a₂₉,a₃₀,a₃₁,a₀}代表数据组11111，

其中，循环右移0次的正交码{a₀,a₁,a₂,…,a₂₉,a₃₀,a₃₁}对应于01111100111010010000101011101100，从而完成了5bit数据组的32个状态与32位循环移位正交码的映射，将5bit数据组扩频调制产生32位扩频序列。

进一步，为了实现本发明的目的，提高信息传输的保密能力，在本发明所公开的基于循环移位正交码的扩频调制方法中，所述的32位扩频序列先与伪随机序列进行加密形成一个新的序列，然后再通过序列变换将32位扩频序列转换为占空比为三分之一的双极性归零码序列；发送端和接收端事先约定采用哪种伪随机序列和加密算法。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

①由于本发明采用32位循环移位正交码对待传输的信息进行扩频调制，使其具有抗干扰能力，本发明同时采用序列变换方法，使扩频序列转换为占空比为三分之一的双极性归零码序列，扩频序列采用脉冲方式设计，进一步提高了扩频的能力，从而使调制信号具有了较强的扩频抗干扰能力。

②由于本发明采用DPSS序列进行信息调制，DPSS序列在时频域具有较好的能量聚集特性，在相同时间带宽积条件下，与其它信号相比，在频域上可最大程度的集中在有限带宽内，从而提高了调制信号的功率利用率，因此，采用DPSS序列进行信息调制设计，可最大程度的提高调制信号的能量聚集性，从而增强了调制信号的信干比，提高了抗干扰能力。

③由于本发明采用循环移位正交码采用循环移位方式，以此得到32个不同排列顺序的循环移位正交码，用不同移位状态的循环移位正交码代表5bit信息的数据组，即一组循环移位正交码可实现5bit信息的扩频调制，而传统的扩频调制信号通常只能携带1bit信息，大大增加了系统的信息效率。

④在本发明中，所采用的DPSS序列选用按频域能量集中度降序排列前32个的DPSS序列进行正交调制，选用的DPSS序列不仅两两相互正交，而且它们的频谱在频域上相互混叠在一起，因此，选用DPSS序列进行正交调制时，可大幅节省信息传输带宽，从而提高了信息传输效率。

⑤由于本发明采用将扩频序列先与伪随机序列进行加密形成一个新的序列，然后再与DPSS序列进行正交调制，从而提高了信息传输系统的保密能力。

本发明的其它优点和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是本发明扩频调制方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，本发明所公开的基于循环移位正交码的扩频调制方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：将待传输的二进制数字信息通过32位循环移位正交码01111100111010010000101011101100扩频调制产生32位扩频序列；

步骤二：通过序列变换将32位扩频序列转换为占空比为三分之一的双极性归零码序列；

步骤三：通过串并转换，将串行排列的双极性归零码序列转换为32个并行排列的双极性归零码序列；

步骤四：通过正交脉冲幅度调制方式，将32个并行排列的双极性归零码序列分别与32个DPSS序列进行正交脉冲幅度调制，产生32路并行排列的正交DPSS调制信号；

步骤五：通过叠加运算，在时域上将32路并行排列的正交DPSS调制信号叠加合成为一路信号；

步骤六：通过正弦载波调制，将叠加后的信号频谱搬移至辐射频段。

由DPSS序列的特性可知，与其它信号相比，DPSS序列在时频域具有较好的能量聚集特性，在相同时间带宽积条件下，存在多个相互两两正交的DPSS序列在频域上可最大程度的集中在有限带宽内，它们的频谱相互混叠在一起。因此，在本发明中，利用DPSS序列的两两正交及频谱相互混叠的特性，对信息进行正交DPSS调制，使32个调制信号的频谱相互混叠在一起，大幅节约了信息传输带宽；对于接收端来说，可利用DPSS序列的两两正交特性完成对各路信号的分离。

在本发明中，所述的DPSS序列选用按频域能量集中度降序排列前32个的DPSS序列，可最大程度的提高调制信号的能量聚集性，从而增强了调制信号的信干比，提高了抗干扰能力。

进一步，为了实现本发明的目的，在提高系统的抗干扰能力同时，也使系统保持较好的信息传输效率，本发明所所述的抗干扰调制方法，所述的待传输的二进制信息先划分为以5bit单位的数据组，再进行扩频调制；所述的32位循环移位正交码采用循环移位方式，每次循环右移一位，以此产生另外31个循环移位正交码，以此共得到的32个不同移位状态的循环移位正交码，然后再与5bit数据组进行一一映射，完成扩频调制；其中，32个不同移位状态的循环移位正交码与5bit数据组的32个状态的映射关系，具体如下：

循环右移0次：{a₀,a₁,a₂,…,a₂₉,a₃₀,a₃₁}代表数据组00000，

循环右移1次：{a₃₁,a₀,a₁,a₂,…,a₂₉,a₃₀}代表数据组00001，

循环右移2次：{a₃₀,a₃₁,a₀,a₁,a₂,…,a₂₉}代表数据组00010，

……，

循环右移31次：{a₁,a₂,…,a₂₉,a₃₀,a₃₁,a₀}代表数据组11111，

其中，循环右移0次的正交码{a₀,a₁,a₂,…,a₂₉,a₃₀,a₃₁}对应于01111100111010010000101011101100，从而完成了5bit数据组的32个状态与32位循环移位正交码的映射，将5bit数据组扩频调制产生32位扩频序列。

进一步，为了实现本发明的目的，提高信息传输的保密能力，在本发明所公开的扩频调制方法中，所述的32位扩频序列先与伪随机序列进行加密形成一个新的序列，然后再通过序列变换将32位扩频序列转换为占空比为三分之一的双极性归零码序列；发送端和接收端事先约定采用哪种伪随机序列和加密算法。

优选的，本发明所述的伪随机序列为混沌序列，加密算法采用异或加密算法。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列的运用方式。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (5)

1.一种基于循环移位正交码的扩频调制方法，包括以下步骤：

步骤一：将待传输的二进制数字信息通过32位循环移位正交码01111100111010010000101011101100扩频调制产生32位扩频序列；

步骤二：通过序列变换将32位扩频序列转换为占空比为三分之一的双极性归零码序列；

步骤三：通过串并转换，将串行排列的双极性归零码序列转换为32个并行排列的双极性归零码序列；

步骤四：通过正交脉冲幅度调制方式，将32个并行排列的双极性归零码序列分别与32个DPSS序列进行正交脉冲幅度调制，产生32路并行排列的正交DPSS调制信号；

步骤五：通过叠加运算，在时域上将32路并行排列的正交DPSS调制信号叠加合成为一路信号；

步骤六：通过正弦载波调制，将叠加后的信号频谱搬移至辐射频段。

2.根据权利要求1所述的一种基于循环移位正交码的扩频调制方法，其特征在于，所述的待传输的二进制信息先划分为以5bit单位的数据组，再进行扩频调制；所述的32位循环移位正交码采用循环移位方式，每次循环右移一位，以此产生另外31个循环移位正交码，以此共得到的32个不同移位状态的循环移位正交码，然后再与5bit数据组进行一一映射，完成扩频调制；其中，32个不同移位状态的循环移位正交码与5bit数据组的32个状态的映射关系，具体如下：

循环右移0次：{a₀,a₁,a₂,…,a₂₉,a₃₀,a₃₁}代表数据组00000，

循环右移1次：{a₃₁,a₀,a₁,a₂,…,a₂₉,a₃₀}代表数据组00001，

循环右移2次：{a₃₀,a₃₁,a₀,a₁,a₂,…,a₂₉}代表数据组00010，

……，

循环右移31次：{a₁,a₂,…,a₂₉,a₃₀,a₃₁,a₀}代表数据组11111，

其中，循环右移0次的正交码{a₀,a₁,a₂,…,a₂₉,a₃₀,a₃₁}对应于01111100111010010000101011101100，从而完成了5bit数据组的32个状态与32位循环移位正交码的映射，将5bit数据组扩频调制产生32位扩频序列。

3.根据权利要求2所述的一种基于循环移位正交码的扩频调制方法，其特征在于，所述的32位扩频序列先与伪随机序列进行加密形成一个新的序列，然后再通过序列变换将32位扩频序列转换为占空比为三分之一的双极性归零码序列；发送端和接收端事先约定采用哪种伪随机序列和加密算法。

4.根据权利要求3所述的一种基于循环移位正交码的扩频调制方法，其特征在于，所述的参与加密运算的伪随机序列为混沌序列，加密算法为异或运算。

5.根据权利要求1至4任意一项权利要求所述的基于循环移位正交码的扩频调制方法，其特征在于，所述的DPSS序列选用按频域能量集中度降序排列的前32个DPSS序列。