CN108616323B - 基于动态多峰组合的ccsk信号改进方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于动态多峰组合的CCSK信号改进方法属于通信工程技术领域，包括：信号发射时，发射端调整待发射的PN码C(0)的正负性，通过循环位移调整待发射的PN码的偏移量s，并将最多M组PN码叠加的方式，使每组扩频码具有的可能状态提升为2*CN m2*ΣM m＝1CN m个，最终在同步策略的辅助下发射信号。接收机在接收该信号时，在同步策略的帮助之下，使用原始的扩频序列C(0)，对接收信号进行相关运算；接收机通过对从相关函数中得到的m个峰值的组合情况及正负情况得出原始信息。本发明并不影响传统CCSK的信息传递方式，而是在其基础上额外承载了信息量，每个扩频码周期所包含的状态从2*N个，提高到2*ΣM m＝1CN m个，及大地提高了信息传输速率。
Description
技术领域
本发明属于通信工程技术领域，涉及扩频通信领域，特别涉及一种基于动态多峰组合的CCSK信号改进方法。
背景技术
当前的CCSK信号是在传统CDMA信号的基础上，借助额外的同步手段，通过改变扩频码码相位的方法来承载信息，从而实现在不影响扩频增益和多址能力的情况下增加CDMA信号的信道利用率。
但在CCSK信号中一个码长为N的伪随机序列(PN码)仅能表示一个包含N个状态的符号，虽然较传统的CDMA信号有所增加，但增加幅度并非很大。其信道利用率还存在进一步上升的空间。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于动态多峰组合的CCSK信号改进方法，通过在相关函数中引入不定数的多个相关峰值来增加系统的信息速率。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种基于动态多峰组合的CCSK信号改进方法，包括以下步骤：
第一步，信号发射时，发射端对PN码进行操作
(1)发射端调整待发射的PN码C(0)的正负性，使每组扩频码具有2种可能状态。
(2)发射端通过循环位移调整待发射的PN码的偏移量s，使每组具有的可能状态提升为2*N个，N为扩频码码长，偏移后扩频码记为C(s)。
(3)发射端通过将m组不同偏移量的同一PN码叠加到一起，使每组扩频码具有的可能状态提升为2*CN m个。
(4)发射端通过改变组数m的取值，使每组扩频码具有的可能状态提升为2*ΣM m＝ 1CN m个，式中M为本系统最多将M组扩频码叠加，即m的最大值，第i组扩频码记为C(n(i)),i＝1～m,n＝1～N。
(5)将1～2*ΣM m＝1CN m之间的数字与每组扩频码具有的2*ΣM m＝1CN m个状态作一一映射，形成物理层通信协议。
(6)信源编码将待发射的信息量化为1～2*ΣM m＝1CN m之间的数字A，并对应步骤(5)中的物理层通信协议确定信号的扩频码叠加组数m’；每组PN码的偏移量n(i),i＝1～m,n＝1～N；每组PN码的正负性D(i)。
(7)根据步骤(6)中所确定的参数，通过步骤(1)到步骤(4)中所提及的流程对PN码进行操作。
(8)在同步策略的辅助下发射信号，该同步策略可以使另外的同步信道，或者建个出现的同步数据，也可以是通过信号自相关性保障的同步算法。
第二步，接收机在接收该信号时，在导频信道的同步之下，使用原始的扩频序列C(0)，对接收信号进行相关运算。相关函数中会得到m个相关函数峰值，接收机通过m个峰值的组合情况得出原始信息。具体接收过程如下：
(1)在同步策略的帮助下实现系统同步。
(2)将接收到的信号与原PN码做相关运算，得到相关函数。
(3)从相关函数中检测相关峰值，由于峰值个数m是不确定的，因此在信号检测过程中需要通过改进的粗大误差检测算法进行峰值检测。具体改进方法如图2所示为：
3.1)将相关函数R取绝对值。
3.2)找出绝对值最大的M个值。
3.3)将绝对值最大的M个相关值从相关函数R中去掉，得到残相关函数Ra。
3.4)使用粗大误差检测算法对M个最大绝对值的相关值进行检测，通过残相关函数Ra计算得的相关函数统计特性。所述的粗大误差检测算法包括格罗布斯准则，迪克逊准则，莱以特准则。
3.5)M个最大绝对值的相关值中被检测算法认为是属于粗大误差的值，将被认作是峰值，否则将被舍弃。
(4)记录相关峰值的个数、位置和极性，分别对应得到参数m’、n(i)，D(i)。
(5)根据第二步步骤(4)中得到的参数和第一步步骤(5)中的物理层通信协议，恢复原始信息A。
本发明的有益效果为：本发明并不影响传统CCSK的信息传递方式，而是在其基础上额外承载了信息量，每个扩频码周期所包含的状态从2*N个，提高到2*ΣM m＝1CN m个，及大地提高了信息传输速率。
附图说明
图1是信号基本构成图。
图2是峰值位置检测流程图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。
一种基于动态多峰组合的CCSK信号改进方法中的多峰组合的CCSK信号：
多峰组合的CCSK信号与传统的CCSK信号相同的是：都包含一个导频信道和一个数据信道：导频信道使用传统的CDMA信号进行同步；数据信道通过对扩频码进行循环移位用于承载更多信息。多峰组合的CCSK信号与传统的CCSK信号不同的是：信号发射时，发射机将m组扩频序列C(i)(n)叠加到一起调制到数据信道上,i＝1～m,n＝1～N。对于给定的系统，m的值是不确定的，可以用来传递信息，但m的最大值是确定的，这里记为M。这些扩频序列都是由同一个扩频序列经过不同的循环位移n(i)而得到。接收机在接收该信号时，在导频信道的同步之下，使用原始的扩频序列C(0),对接收信号进行相关运算。相关函数中会得到m个相关函数峰值。接收机可以通过m个峰值的组合情况来会付出原始信息。
以一个基于伽利略系统改进的动态多峰组合的CCSK传输系统为例，其扩频码长为4092，传统的CDMA传输方式的信息速率是50bps，而传统的CCSK调制使其信息速率提高为1+log24092＝12.9986bps，若采用本方法并将M设为3，则可以将传输速率进一步提高为34.4108bps。具体包括以下步骤：
第一步，信号发射时，发射端对PN码进行操作
(1)发射端调整待发射的PN码的正负性，使每组扩频码具有2种可能状态；
(2)发射端通过循环位移调整待发射的PN码的偏移量，使每组扩频码具有的可能状态提升为8184个；
(3)发射端通过将m组不同偏移量的同一PN码叠加到一起，使每组扩频码具有的可能状态提升为2*C4092 m个；
(4)发射端通过改变组数m的取值，使每组扩频码具有的可能状态提升为22839455716个；
(5)将1～22839455716之间的数字与每组扩频码具有的22839455716个状态作一一映射，形成物理层通信协议。
(6)信源编码将待发射的信息量化为1～22839455716之间的数字A，并对应步骤(5)中的物理层通信协议确定信号的扩频码叠加组数m’；每组PN码的偏移量n(i)及每组PN码的正负性D(i)。
(7)根据步骤(6)中所确定的参数，通过步骤(1)到步骤(4)中所提及的流程对PN码进行操作。
(8)在同步策略的辅助下发射信号，该同步策略可以使另外的同步信道，或者建个出现的同步数据，也可以是通过信号自相关性保障的同步算法。
第二步，接收机在接收该信号时，在导频信道的同步之下，使用原始的扩频序列C(0)(n),对接收信号进行相关运算。相关函数中会得到m个相关函数峰值。接收机可以通过m个峰值的组合情况来会付出原始信息。具体接收过程如下：
(1)在同步策略的帮助下实现系统同步；
(2)将接收到的信号与原PN码做相关运算；
(3)从相关函数中检测相关峰值，由于峰值个数m是不确定的，因此在信号检测过程中需要通过改进的粗大误差检测算法进行峰值检测。具体改进方法如图2所示为：
3.1)将相关函数R取绝对值；
3.2)找出绝对值最大的3个值；
3.3)将绝对值最大的3个相关值从相关函数R中去掉，得到残相关函数Ra
3.4)使用莱以特准则等对M个最大绝对值的相关值进行检测，此时使用的相关函数统计特性(如方差，均值)均是通过残相关函数Ra计算得出的；
3.5)M个最大绝对值的相关值中被检测算法认为是属于粗大误差的值，将被认作是峰值，否则将被舍弃。
(4)记录相关峰值的个数、位置和极性，分别对应得到参数m’、n(i)，D(i)。
(5)根据第二步步骤(4)中得到的参数和第一步步骤(5)中的物理层通信协议，恢复原始信息A。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种基于动态多峰组合的CCSK信号改进方法，其特征在于以下步骤：
第一步，信号发射时，发射端对PN码进行操作
(1)发射端调整待发射的PN码C(0)的正负性，使每组扩频码具有2种可能状态；
(2)发射端通过循环位移调整待发射的PN码的偏移量s，使每组具有的可能状态提升为2*N个，N为扩频码码长，偏移后扩频码记为C(s)；
(3)发射端通过将m组不同偏移量的同一PN码叠加到一起，使每组扩频码具有的可能状态提升为2*CN m个；
(4)发射端通过改变组数m的取值，使每组扩频码具有的可能状态提升为2*ΣM m＝1CN m个，式中M为本系统最多将M组扩频码叠加，即m的最大值，第i组扩频码记为C(n(i)),i＝1～m,n＝1～N；
(5)将1～2*ΣM m＝1CN m之间的数字与每组扩频码具有的2*ΣM m＝1CN m个状态作一一映射，形成物理层通信协议；
(6)信源编码将待发射的信息量化为1～2*ΣM m＝1CN m之间的数字A，并对应步骤(5)中的物理层通信协议确定信号的扩频码叠加组数m’；每组PN码的偏移量n(i),i＝1～m,n＝1～N；每组PN码的正负性D(i)；
(7)根据步骤(6)中所确定的参数，通过步骤(1)到步骤(4)中所提及的流程对PN码进行操作；
(8)在同步策略的辅助下发射信号；
第二步，接收机在接收该信号时，在导频信道的同步之下，使用原始的扩频序列C(0)，对接收信号进行相关运算；相关函数中会得到m个相关函数峰值，接收机通过m个峰值的组合情况得出原始信息；具体接收过程如下：
(1)在同步策略下实现系统同步；
(2)将接收到的信号与原PN码做相关运算，得到相关函数；
(3)从相关函数中检测相关峰值，在信号检测过程中通过改进的粗大误差检测算法进行峰值检测；
(4)记录相关峰值的个数、位置和极性，分别对应得到参数m’、n(i)，D(i)；
(5)根据第二步步骤(4)中得到的参数和第一步步骤(5)中的物理层通信协议，恢复原始信息A。
2.根据权利要求1所述的一种基于动态多峰组合的CCSK信号改进方法，其特征在于，所述的第二步步骤(3)中通过改进的粗大误差检测算法进行峰值检测的改进方法为：
3.1)将步骤(2)得到的相关函数R取绝对值；
3.2)找出绝对值最大的M个值；
3.3)将绝对值最大的M个相关值从相关函数R中去掉，得到残相关函数Ra；
3.4)使用粗大误差检测算法对M个最大绝对值的相关值进行检测，通过残相关函数Ra计算得的相关函数统计特性；
3.5)M个最大绝对值的相关值中被检测算法认为是属于粗大误差的值，将被认作是峰值，否则将被舍弃。
3.根据权利要求2所述的一种基于动态多峰组合的CCSK信号改进方法，其特征在于，所述的第二步步骤3.4)中所述的粗大误差检测算法包括格罗布斯准则、迪克逊准则或莱以特准则。
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