CN114337729A - 并行组合扩频系统的通信方法、发射装置及接收装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种并行组合扩频系统的通信方法、发射装置及接收装置。该方法包括：生成M+1个备选伪随机序列，选取一个序列作为参考序列记为PN₀，其余序列作为比较序列并进行顺序编号；将系统输入的k'＝k+1+[log₂(r+1)]bit通信数据d₁,d₂,...,d_k'分为三段D_c、D_s和D_p；对D_c段对应的通信数据d₁,d₂,...,d_k‑r+1进行十进制转换确定参考值N'_d；根据参考值N'_d选择r个比较序列和参考序列PN₀的极性，根据D_s段对应的通信数据分别确定r个比较序列的极性，并根据D_p段对应的通信数据确定待加权序列；对待加权序列进行加权处理后，对r个比较序列进行带极性累加，并叠加参考序列PN₀得到组合序列；对组合序列进行数字调制，发送数字调制后的组合序列。本发明能够实现在任意参数下系统输入数据为0时的映射，同时，提高了并行组合扩频系统的信息传输能力。

Description

并行组合扩频系统的通信方法、发射装置及接收装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种并行组合扩频系统的通信方法、发射装置及接收装置。

背景技术

随着移动通信技术的发展，扩频通信凭借其抗干扰能力强、保密性好等优势被广泛应用于军事通信和民用通信。并行组合扩频(Parallel Combinatory Spread Spectrum，PCSS)技术是在直接序列扩频技术和软扩频技术的基础上发展起来的一种高效扩频技术，是一种具有更高的数据传输能力以及频带利用率的扩频通信方式，并行组合扩频技术可以应用于猝发通信、频带受限等情况。数据序列映射算法是并行组合扩频系统的最主要部分，直接影响到系统的传输能力。

目前，针对提高并行组合扩频通信系统传输能力的数据序列映射算法主要有r_组合的数据序列映射方法，以及，基于r_组合的数据序列映射方法的改进方案。PCSS系统中多位通信数据利用基于r_组合的数据序列映射方法从M个扩频序列中选取r个序列作为组合序列发送，一共有

种可能的选择状态，可传输的信息量为

并且r个序列有2r种极性状态，可传输的信息量为r比特，并行组合扩频系统最大传输的信息量为

然而，r_组合的数据序列映射方法及相关改进方案存在参数出现变化且输入数据全为0时不能映射的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种并行组合扩频系统的通信方法、发射装置及接收装置，以解决现有通信方法存在参数出现变化且输入数据全为0时不能映射的问题的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种并行组合扩频系统的通信方法，用于发射端，包括：

生成M+1个备选伪随机序列，选取一个序列作为参考序列记为PN₀，其余序列作为比较序列并进行顺序编号；

将系统输入的k'＝k+1+[log₂(r+1)]bit通信数据d₁,d₂,...,d_k'分为三段D_c、D_s和D_p；其中，[·]表示取值不超过括号内的最大整数；D_c段为(k-r+1)bit；D_c端对应通信数据为d₁,d₂,...,d_k-r+1；D_s段为rbit；D_p段为[log₂(r+1)]bit；

对D_c段对应的通信数据d₁,d₂,...,d_k-r+1进行十进制转换确定参考值N'_d；其中，N'_d＝d₁·2⁰+d₂·2¹+...+d_k-r+1·2^k-r+c；

c为正整数常量；所述

为从M个比较序列中选出r个比较序列的组合数；

根据所述参考值N'_d选择r个比较序列，并根据所述参考值N'_d确定所述参考序列PN₀的极性，根据D_s段对应的通信数据分别确定r个比较序列的极性，并根据D_p段对应的通信数据确定待加权序列；

对所述待加权序列进行加权处理后，对r个比较序列进行带极性累加，并叠加所述参考序列PN₀得到组合序列；

对所述组合序列进行数字调制，发送数字调制后的组合序列至接收端。

在一种可能的实现方式中，根据所述参考值N'_d选择r个比较序列，并根据所述参考值N'_d确定所述参考序列PN₀的极性，包括：

当

时，确定组合序号N_d＝N'_d+1，所述参考序列PN₀的极性为正；

当

时，确定组合序号

所述参考序列PN₀的极性为负；其中，

为N'_d关于

的余数，取值范围为

根据所述组合序号N_d确定r个比较序列的序列号；其中，所述

为从M个比较序列中选出r个比较序列的组合数。

在一种可能的实现方式中，所述组合序号N_d与r个比较序列的序列号之间关系如下：

其中，1≤i≤r；所述

为取可能小的序列号a_i的值；所述N_d为所述组合序号；所述

为从M个比较序列中选出r个比较序列的组合数。

在一种可能的实现方式中，根据D_s段对应的通信数据确定r个比较序列的极性，并根据D_p段对应的通信数据确定待加权序列，包括：

根据D_s段对应的通信数据的比特值确定参考序列极性为正或负，其中，D_s段各通信数据对应一个参考序列；

对D_p段对应的通信数据进行十进制转换确定转换值N_p，并基于所述转换值N_p确定r个比较序列中对应的参考序列为待加权序列。

第二方面，本发明实施例提供了一种并行组合扩频系统的通信方法，用于接收端，包括：

接收发射端发送的数据并进行数字解调，获取组合序列；

获取M+1个备选伪随机序列，并采用广义互相关算法对所述组合序列和所述M+1个备选伪随机序列做相关运算得到广义互相关函数；

对所述广义互相关函数进行峰值检测确定所述组合序列中使用的r个比较序列的序列号、极性、加权序列和参考序列PN₀的极性；

根据r个比较序列的序列号和所述参考序列PN₀的极性确定D_c段的通信数据，根据r个比较序列的极性确定D_s段的通信数据，根据所述加权序列确定D_p段的通信数据，并根据所述D_c段、D_s段和D_p段确定发射端系统输入的通信数据。

在一种可能的实现方式中，采用广义互相关算法对于所述组合序列和所述M+1个备选伪随机序列做相关运算得到广义互相关函数，包括：

对所述组合序列和M+1个备选伪随机序列分别进行傅里叶变换，得到互功率谱密度函数；

对所述互功率谱密度函数进行加权运算，并对加权后的互功率谱密度函数进行傅里叶逆变换得到所述组合序列和所述M+1个备选伪随机序列的广义互相关函数。

在一种可能的实现方式中，基于平滑相干加权函数对所述互功率谱密度函数进行加权运算：

其中，

为加权后的互功率谱密度函数，G_x(ω)为所述组合序列的自功率谱密度函数、G_y(ω)为所述M+1个备选伪随机序列的自功率谱密度函数。

在一种可能的实现方式中，对所述广义互相关函数进行峰值检测确定所述组合序列中使用的r个比较序列的序列号、极性、加权序列和参考序列PN₀的极性，包括：

根据峰值绝对值的最大值与门限值确定所述组合序列中使用的r个比较序列的序列号；

根据峰值确定r个比较序列的极性、加权序列和参考序列PN₀的极性。

在一种可能的实现方式中，根据r个比较序列的序列号和所述参考序列PN₀的极性确定D_c段的通信数据，包括：

根据r个比较序列的序列号确定组合序号N_d；

在所述参考序列PN₀的极性为正时，确定参考值N'_d＝N_d-1；

在所述参考序列PN₀的极性为负时，确定参考值

根据N'_d＝d₁·2⁰+d₂·2¹+...+d_k-r+1·2^k-r+c确定D_c段对应的通信数据d₁,d₂,...,d_k-r+1；其中，

c为正整数常量。

在一种可能的实现方式中，r个比较序列的序列号与组合序号N_d之间关系如下：

其中，所述N_d为所述组合序号；所述a_r为第r个比较系列的序列号。

在一种可能的实现方式中，所述门限值TH满足如下关系式：

其中，W为大于1的自然数。

第三方面，本发明实施例提供了一种并行组合扩频系统的发射装置，包括：

序列发生器，用于生成M+1个备选伪随机序列；

数据序列映射器，选取一个序列作为参考序列记为PN₀，其余序列作为比较序列并进行顺序编号；

将系统输入的k'＝k+1+[log₂(r+1)]bit通信数据d₁,d₂,...,d_k'分为三段D_c、D_s和D_p；其中，[·]表示取值不超过括号内的最大整数；D_c段为(k-r+1)bit；D_c端对应通信数据为d₁,d₂,...,d_k-r+1；D_s段为rbit；D_p段为[log₂(r+1)]bit；

对D_c段对应的通信数据d₁,d₂,...,d_k-r+1进行十进制转换确定参考值N'_d；其中，N'_d＝d₁·2⁰+d₂·2¹+...+d_k-r+1·2^k-r+c；

c为正整数常量；所述

为从M个比较序列中选出r个序列的组合数；

根据所述参考值N'_d选择r个比较序列，并根据所述参考值N'_d确定所述参考序列PN₀的极性，根据D_s段对应的通信数据分别确定r个比较序列的极性，并根据D_p段对应的通信数据确定待加权序列；

加法器，用于对所述待加权序列进行加权处理后，对r个比较序列进行带极性累加，并叠加所述参考序列PN₀得到组合序列；

调制模块，用于对所述组合序列进行数字调制，并发送数字调制后的组合序列至接收端。

第四方面，本发明实施例提供了一种一种并行组合扩频系统的接收装置，包括：

解调模块，接收发射端发送的数据并进行数字解调，获取组合序列；

序列相关器，用于获取M+1个备选伪随机序列，并采用广义互相关算法对所述组合序列和所述M+1个备选伪随机序列做相关运算得到广义互相关函数；

最大值判决器，用于对所述广义互相关函数进行峰值检测确定所述组合序列中使用的r个比较序列的序列号、极性、加权序列和参考序列PN₀的极性；

数据序列逆映射器，用于根据r个比较序列的序列号和所述参考序列PN₀的极性确定D_c段的通信数据，根据r个比较序列的极性确定D_s段的通信数据，根据所述加权序列确定D_p段的通信数据，并根据所述D_c段、D_s段和D_p段确定发射端系统输入的通信数据。

本发明实施例提供一种并行组合扩频系统的通信方法、发射装置及接收装置，通过生成M+1个备选伪随机序列，选取一个序列作为参考序列记为PN₀，其余序列作为比较序列并进行顺序编号。将系统输入的k'＝k+1+[log₂(r+1)]bit通信数据d₁,d₂,...,d_k'分为三段D_c、D_s和D_p，其中，[·]表示取值不超过括号内的最大整数；D_c段为(k-r+1)bit；D_c端对应通信数据为d₁,d₂,...,d_k-r+1；D_s段为rbit；D_p段为[log₂(r+1)]bit。对D_c段对应的通信数据d₁,d₂,...,d_k-r+1进行十进制转换确定参考值N'_d，其中，N'_d＝d₁·2⁰+d₂·2¹+...+d_k-r+1·2^k-r+c；

c为正整数常量，

为从M个比较序列中选出r个比较序列的组合数，即实现了k+1+[log₂(r+1)]bit信息与

种r_组合的一一映射，提高了并行组合扩频系统的信息传输能力，且参考值N'_d为非零值，避免数据全零时不能映射的问题。根据参考值N'_d选择r个比较序列，并根据参考值N'_d确定参考序列PN₀的极性，根据D_s段对应的通信数据分别确定r个比较序列的极性，并根据D_p段对应的通信数据确定待加权序列。对待加权序列进行加权处理后，对r个比较序列进行带极性累加，并叠加参考序列PN₀得到组合序列对组合序列进行数字调制，发送数字调制后的组合序列至接收端。本发明实施例提供的方法对系统输入的通信数据进行三段式分隔，D_c段(k-r+1)bit经编码后选择要发送的r个正交序，D_s段rbit确定r个比较序列的极性，D_p段[log₂(r+1)]bit确定待加权序列，对r个比较序列进行带极性累加，并叠加参考序列PN₀得到组合序列，因此，每个组合序列能传输的数据比特数为k+1+[log₂(r+1)]，实现在任意参数下系统输入数据为0时的映射，同时提高了并行组合扩频系统的信息传输能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的并行组合扩频系统的通信方法的实现流程图；

图2是本发明实施例提供的并行组合扩频系统的通信方法的实现流程图；

图3是本发明实施例提供的并行组合扩频系统的广义互相关算法的实现流程图；

图4是本发明实施例提供的并行组合扩频系统的发射装置的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的并行组合扩频系统的发射装置的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的接收装置的接收序列通过序列相关器8的仿真结果图；

图7是本发明实施例提供的接收装置的接收序列通过序列相关器9的仿真结果图；

图8是本发明实施例提供的接收装置的接收序列通过序列相关器16的仿真结果图；

图9是本发明实施例提供的接收装置的接收序列和参考序列的相关运算仿真结果图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。

图1为本发明实施例提供的并行组合扩频系统的通信方法的实现流程图。

如图1所示，用于发射端，该方法包括如下步骤：

S101，生成M+1个备选伪随机序列，选取一个序列作为参考序列记为PN₀，其余序列作为比较序列并进行顺序编号，记为PN₁,PN₂,...,PN_M。

S102，将系统输入的k'＝k+1+[log₂(r+1)]bit通信数据d₁,d₂,...,d_k'分为三段D_c、D_s和D_p。其中，[·]表示取值不超过括号内的最大整数；D_c段为(k-r+1)bit；D_c端对应通信数据为d₁,d₂,...,d_k-r+1；D_s段为rbit；D_p段为[log₂(r+1)]bit。

S103，对D_c段对应的通信数据d₁,d₂,...,d_k-r+1进行十进制转换确定参考值N'_d。其中，N'_d＝d₁·2⁰+d₂·2¹+...+d_k-r+1·2^k-r+c；

c为正整数常量；

为从M个比较序列中选出r个比较序列的组合数。

S104，根据参考值N'_d选择r个比较序列和参考序列PN₀的极性，根据D_s段对应的通信数据分别确定r个比较序列的极性，并根据D_p段对应的通信数据确定待加权序列。

S105，对待加权序列进行加权处理后，对r个比较序列进行带极性累加，并叠加参考序列PN₀得到组合序列。

S106，对组合序列进行数字调制，发送数字调制后的组合序列至接收端。

本发明实施例中，通过生成M+1个备选伪随机序列，选取一个序列作为参考序列记为PN₀，其余序列作为比较序列并进行顺序编号。将系统输入的k'＝k+1+[log₂(r+1)]bit通信数据d₁,d₂,...,d_k'分为三段D_c、D_s和D_p，其中，[·]表示取值不超过括号内的最大整数；D_c段为(k-r+1)bit；D_c端对应通信数据为d₁,d₂,...,d_k-r+1；D_s段为rbit；D_p段为[log₂(r+1)]bit。对D_c段对应的通信数据d₁,d₂,...,d_k-r+1进行十进制转换确定参考值N'_d，其中，N'_d＝d₁·2⁰+d₂·2¹+...+d_k-r+1·2^k-r+c；

c为正整数常量，

为从M个比较序列中选出r个比较序列的组合数，即实现了k+1+[log₂(r+1)]bit信息与

种r_组合的一一映射，提高了并行组合扩频系统的信息传输能力，且参考值N'_d为非零值，避免数据全零时不能映射的问题。根据参考值N′_d选择r个比较序列，并根据参考值N′_d确定参考序列PN₀的极性，根据D_s段对应的通信数据分别确定r个比较序列的极性，并根据D_p段对应的通信数据确定待加权序列。对待加权序列进行加权处理后，对r个比较序列进行带极性累加，并叠加参考序列PN₀得到组合序列对组合序列进行数字调制，发送数字调制后的组合序列至接收端。本发明实施例提供的方法对系统输入的通信数据进行三段式分隔，D_c段(k-r+1)bit经编码后选择要发送的r个正交序，D_s段rbit确定r个比较序列的极性，D_p段[log₂(r+1)]bit确定待加权序列，对r个比较序列进行带极性累加，并叠加参考序列PN₀得到组合序列，因此，每个组合序列能传输的数据比特数为k+1+[log₂(r+1)]，实现在任意参数下系统输入数据为0时的映射，同时提高了并行组合扩频系统的信息传输能力。

在一种可能的实现方式中，步骤S104中，根据参考值N'_d选择r个比较序列和参考序列PN₀的极性，包括：

当

时，确定组合序号N_d＝N'_d+1，参考序列PN₀的极性为正；

当

时，确定组合序号

参考序列PN₀的极性为负；其中，

为N'_d关于

的余数，取值范围为

根据组合序号N_d确定r个比较序列的序列号；其中，

为从M个比较序列中选出r个比较序列的组合数。

在一种可能的实现方式中，组合序号N_d与r个比较序列的序列号之间关系如下：

其中，1≤i≤r；

为取可能小的序列号a_i的值；N_d为组合序号；

为从M个比较序列中选出r个比较序列的组合数。

在一种可能的实现方式中，步骤S104中，根据D_s段对应的通信数据确定r个比较序列的极性，并根据D_p段对应的通信数据确定待加权序列，包括：

根据D_s段对应的通信数据的比特值确定参考序列极性为正或负，其中，D_s段各通信数据对应一个参考序列；

对D_p段对应的通信数据进行十进制转换确定转换值N_p，并基于转换值N_p确定r个比较序列中对应的参考序列为待加权序列。

在一种可能的实现方式中，对r个比较序列进行带极性累加，并叠加参考序列PN₀得到组合序列，包括：

当

时，参考序列PN₀的极性为正；则

当

时，参考序列PN₀的极性为负；则

其中，

(1≤i≤r)；

为组合序列；L表示伪随机序列的长度；q_i表示r个比较序列中第i个序列的极性；w_i表示r个比较序列中第i个序列的加权系数；b_i是D_s中第i位的比特值；N_p是D_p段十进制转化后的数值；W为大于1的自然数。

图2为本发明实施例提供的并行组合扩频系统的通信方法的实现流程图。如图2所示，用于接收端，该方法包括如下步骤：

S201，接收发射端发送的数据并进行数字解调，获取组合序列。

S202，获取M+1个备选伪随机序列，并采用广义互相关算法对组合序列和M+1个备选伪随机序列做相关运算得到广义互相关函数。

S203，对广义互相关函数进行峰值检测确定组合序列中使用的r个比较序列的序列号、极性、加权序列和参考序列PN₀的极性。

S204，根据r个比较序列的序列号和参考序列PN₀的极性确定D_c段的通信数据，根据r个比较序列的极性确定D_s段的通信数据，根据加权序列确定D_p段的通信数据，并根据D_c段、D_s段和D_p段确定发射端系统输入的通信数据。

本发明实施例中，接收发射端发送的数据并进行数字解调，获取组合序列；获取M+1个备选伪随机序列，并采用广义互相关算法对组合序列和M+1个备选伪随机序列做相关运算得到广义互相关函数。对广义互相关函数进行峰值检测确定组合序列中使用的r个比较序列的序列号、极性、加权序列和参考序列PN₀的极性。根据r个比较序列的序列号和参考序列PN₀的极性确定D_c段的通信数据，根据r个比较序列的极性确定D_s段的通信数据，根据加权序列确定D_p段的通信数据，并根据D_c段、D_s段和D_p段确定发射端系统输入的通信数据。本发明实施例提供的方法对系统输入的通信数据进行三段式分隔，D_c段(k-r+1)bit经编码后选择要发送的r个正交序，D_s段rbit确定r个比较序列的极性，D_p段[log₂(r+1)]bit确定待加权序列，对r个比较序列进行带极性累加，并叠加参考序列PN₀得到组合序列，因此，每个组合序列能传输的数据比特数为k+1+[log₂(r+1)]，实现在任意参数下系统输入数据为0时的映射，同时提高了并行组合扩频系统的信息传输能力。

在一种可能的实现方式中，步骤S202中，采用广义互相关算法对于组合序列和M+1个备选伪随机序列做相关运算得到广义互相关函数，包括：

对组合序列和M+1个备选伪随机序列分别进行傅里叶变换，得到互功率谱密度函数；

对互功率谱密度函数进行加权运算，并对加权后的互功率谱密度函数进行傅里叶逆变换得到组合序列和M+1个备选伪随机序列的广义互相关函数。

图3为本发明实施例提供的并行组合扩频系统的广义互相关算法的实现流程图。如图3所示，用于接收端，该方法包括如下步骤：

S301，获取M+1个备选伪随机序列。

S302，接收发射端发送的数据并进行数字解调，获取组合序列。

S303，对组合序列和M+1个备选伪随机序列分别进行傅里叶变换，得到互功率谱密度函数。

S304，对互功率谱密度函数进行加权运算。

S305，对加权后的互功率谱密度函数进行傅里叶逆变换得到组合序列和M+1个备选伪随机序列的广义互相关函数。

S306，对广义互相关函数进行峰值检测确定组合序列中使用的r个比较序列的序列号、极性、加权序列和参考序列PN₀的极性。

在一种可能的实现方式中，基于平滑相干加权函数对互功率谱密度函数进行加权运算：

其中，

为加权后的互功率谱密度函数，G_x(ω)为组合序列的自功率谱密度函数、G_y(ω)为M+1个备选伪随机序列的自功率谱密度函数。当信噪比较大时，平滑相干法对噪声的抑制能力较强，能够减少信号波动对相关运算结果的影响。

在一种可能的实现方式中，步骤S203中，对广义互相关函数进行峰值检测确定组合序列中使用的r个比较序列的序列号、极性、加权序列和参考序列PN₀的极性，包括：

根据峰值绝对值的最大值与门限值确定组合序列中使用的r个比较序列的序列号；

根据峰值确定r个比较序列的极性、加权序列和参考序列PN₀的极性。

在一种可能的实现方式中，步骤S204中，根据r个比较序列的序列号和参考序列PN₀的极性确定D_c段的通信数据，包括：

根据r个比较序列的序列号确定组合序号N_d；

在参考序列PN₀的极性为正时，确定参考值N'_d＝N_d-1；

在参考序列PN₀的极性为负时，确定参考值

根据N'_d＝d₁·2⁰+d₂·2¹+...+d_k-r+1·2^k-r+c确定D_c段对应的通信数据d₁,d₂,...,d_k-r+1；其中，

c为正整数常量。

在一种可能的实现方式中，r个比较序列的序列号(a₁,a₂,a₃,......,a_r)与组合序号N_d之间关系如下：

其中，N_d为组合序号；a_r为第r个比较系列的序列号。

在一种可能的实现方式中，门限值TH满足如下关系式：

其中，W为大于1的自然数。当排在第i个序列相关器输出绝对值最大且超过门限值TH，则N_p＝i，将N_p转化为二进制数能够得到D_p对应的信息数据；当相关器输出绝对值都小于门限值时，则N_p＝0，D_p对应数据为全0。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

以下为本发明的装置实施例，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施例。

图4示出了本发明实施例提供的并行组合扩频系统的发射装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图4所示，并行组合扩频系统的发射装置包括：序列发生器401、数据序列映射器402、加法器403和调制模块404。

序列发生器401，用于生成M+1个备选伪随机序列。

数据序列映射器402，选取一个序列作为参考序列记为PN₀，其余序列作为比较序列并进行顺序编号；将系统输入的k'＝k+1+[log₂(r+1)]bit通信数据d₁,d₂,...,d_k'分为三段D_c、D_s和D_p；其中，[·]表示取值不超过括号内的最大整数；D_c段为(k-r+1)bit；D_c端对应通信数据为d₁,d₂,...,d_k-r+1；D_s段为rbit；D_p段为[log₂(r+1)]bit；对D_c段对应的通信数据d₁,d₂,...,d_k-r+1进行十进制转换确定参考值N'_d；其中，N'_d＝d₁·2⁰+d₂·2¹+...+d_k-r+1·2^k-r+c；

c为正整数常量；

为从M个比较序列中选出r个序列的组合数；根据参考值N'_d选择r个比较序列，并根据参考值N'_d确定参考序列PN₀的极性，根据D_s段对应的通信数据分别确定r个比较序列的极性，并根据D_p段对应的通信数据确定待加权序列。

加法器403，用于对待加权序列进行加权处理后，对r个比较序列进行带极性累加，并叠加参考序列PN₀得到组合序列。

调制模块404，用于对组合序列进行数字调制，并发送数字调制后的组合序列至接收端。

在一种可能的实现方式中，发射装置还包括：串-并联转换模块，用于将系统输入的k'＝k+1+[log₂(r+1)]bit通信数据d₁,d₂,...,d_k'输出至数据序列映射器。

本发明实施例中，通过生成M+1个备选伪随机序列，选取一个序列作为参考序列记为PN₀，其余序列作为比较序列并进行顺序编号。将系统输入的k'＝k+1+[log₂(r+1)]bit通信数据d₁,d₂,...,d_k'分为三段D_c、D_s和D_p，其中，[·]表示取值不超过括号内的最大整数；D_c段为(k-r+1)bit；D_c端对应通信数据为d₁,d₂,...,d_k-r+1；D_s段为rbit；D_p段为[log₂(r+1)]bit。对D_c段对应的通信数据d₁,d₂,...,d_k-r+1进行十进制转换确定参考值N'_d，其中，N'_d＝d₁·2⁰+d₂·2¹+...+d_k-r+1·2^k-r+c；

c为正整数常量，

为从M个比较序列中选出r个比较序列的组合数，即实现了k+1+[log₂(r+1)]bit信息与

种r_组合的一一映射，提高了并行组合扩频系统的信息传输能力，且参考值N′_d为非零值，避免数据全零时不能映射的问题。根据参考值N′_d选择r个比较序列，并根据参考值N′_d确定参考序列PN₀的极性，根据D_s段对应的通信数据分别确定r个比较序列的极性，并根据D_p段对应的通信数据确定待加权序列。对待加权序列进行加权处理后，对r个比较序列进行带极性累加，并叠加参考序列PN₀得到组合序列对组合序列进行数字调制，发送数字调制后的组合序列至接收端。本发明实施例提供的方法对系统输入的通信数据进行三段式分隔，D_c段(k-r+1)bit经编码后选择要发送的r个正交序，D_s段rbit确定r个比较序列的极性，D_p段[log₂(r+1)]bit确定待加权序列，对r个比较序列进行带极性累加，并叠加参考序列PN₀得到组合序列，因此，每个组合序列能传输的数据比特数为k+1+[log₂(r+1)]，实现在任意参数下系统输入数据为0时的映射，同时提高了并行组合扩频系统的信息传输能力。

图5示出了本发明实施例提供的并行组合扩频系统的接收装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图5所示，并行组合扩频系统的发射装置包括：解调模块501、序列相关器502、最大值判决器503和数据序列逆映射器504。

解调模块501，接收发射端发送的数据并进行数字解调，获取组合序列。

序列相关器502，用于获取M+1个备选伪随机序列，并采用广义互相关算法对所述组合序列和所述M+1个备选伪随机序列做相关运算得到广义互相关函数。

最大值判决器503，用于对所述广义互相关函数进行峰值检测确定所述组合序列中使用的r个比较序列的序列号、极性、加权序列和参考序列PN₀的极性。

数据序列逆映射器504，用于根据r个比较序列的序列号和所述参考序列PN₀的极性确定D_c段的通信数据，根据r个比较序列的极性确定D_s段的通信数据，根据所述加权序列确定D_p段的通信数据，并根据所述D_c段、D_s段和D_p段确定发射端系统输入的通信数据。

在一种可能的实现方式中，该发射装置还包括：并-串转换模块，用于将数据序列逆映射器504逆映射得出的bit通信数据并联输出。

本发明实施例中，接收发射端发送的数据并进行数字解调，获取组合序列；获取M+1个备选伪随机序列，并采用广义互相关算法对组合序列和M+1个备选伪随机序列做相关运算得到广义互相关函数。对广义互相关函数进行峰值检测确定组合序列中使用的r个比较序列的序列号、极性、加权序列和参考序列PN₀的极性。根据r个比较序列的序列号和参考序列PN₀的极性确定D_c段的通信数据，根据r个比较序列的极性确定D_s段的通信数据，根据加权序列确定D_p段的通信数据，并根据D_c段、D_s段和D_p段确定发射端系统输入的通信数据。本发明实施例提供的方法对系统输入的通信数据进行三段式分隔，D_c段(k-r+1)bit经编码后选择要发送的r个正交序，D_s段rbit确定r个比较序列的极性，D_p段[log₂(r+1)]bit确定待加权序列，对r个比较序列进行带极性累加，并叠加参考序列PN₀得到组合序列，因此，每个组合序列能传输的数据比特数为k+1+[log₂(r+1)]，实现在任意参数下系统输入数据为0时的映射，同时提高了并行组合扩频系统的信息传输能力。

为了证明本发明提供的方法的性能，对上述实施例提供的方法进行仿真。在一种可能的实现方式中，要求备选伪随机序列的相关性要好，且有足够长的码周期和足够多的独立地址数。Gold序列个数较多，结构简单易于实现，且有着良好的相关特性，适用于扩频通信的相关解扩，是并行组合扩频通信系统中常用的伪随机序列。选择6阶平衡Gold序列作为备选伪随机序列，设置m序列移位寄存器的位数r为6，根据移位寄存器的工作原理可以产生多个周期为63的m序列，基于多个周期为63的m序列，生成m序列优选对，基于m序列优选对生成平衡Gold序列。平衡Gold序列是指在一个周期内，“1”码元和“0”码元的个数之差是1。

图6～图9为组合序列和备选伪随机序列相关运算的仿真结果图。

在Matlab平台上建立复合系统的仿真模型，假设信道是高斯白噪声信道。设M＝16、r＝3，则k＝12、k'＝15，不妨设常数项c＝50，选择6阶平衡Gold序列(按顺序标号记为Gold1,Gold2,...,Gold17)作为备选伪随机序列，其中，Gold17为参考序列。信号频率为15MHz，载波频率为150MHz，采用16QAM调制，信噪比为-5dB，随机产生15位二进制通信数据011011000000110，每个码片周期采样8个点，假设接收信号延迟4000个采样。

参示图6～图9，图6～图8为本发明实施例提供的组合序列通过序列相关器8、序列相关器9和序列相关器16的仿真结果图，图9为本发明实施例提供的组合序列和参考序列的相关运算仿真结果图。

基于图6～图9可以得出，参考序列的极性为正，除参考序列外，有三个序列相关器得到较大的相关峰值，依次为Gold8、Gold9、Gold16，对应的序列号为{8,9,16}，根据定理2可求得组合序号N_d＝483，且参考序列相关值的极性为正，所以N′_d＝N_d-1＝482，计算可得Dc部分对应的十进制数为432，转化为二进制数据D_c＝0110110000。根据第8、9和16号相关器峰值的极性，恢复出信息数据D_s＝001。排在第2个序列相关器输出绝对值最大，因此N_p＝2，转化为二进制数得到D_p＝10。则恢复出的二进制通信数据为011011000000110，与发射端生成的通信数据结果一致，说明通信数据恢复正确。所以，基于改进序列映射方法的并行组合扩频系统能够完成信息传输任务。

在M＝16、r＝3、k＝12的仿真条件下，基于r_组合的序列映射方法可传输的信息量为k＝12bit，而本发明实施例中提供的改进的序列映射方法能够传输的数据量为k'＝15bit，提高了并行组合扩频系统的信息传输速率。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种并行组合扩频系统的通信方法，其特征在于，用于发射端，包括：

生成M+1个备选伪随机序列，选取一个序列作为参考序列记为PN₀，其余序列作为比较序列并进行顺序编号；

将系统输入的k'＝k+1+[log₂(r+1)]bit通信数据d₁,d₂,...,d_k'分为三段D_c、D_s和D_p；其中，[·]表示取值不超过括号内的最大整数；D_c段为(k-r+1)bit；D_c端对应通信数据为d₁,d₂,...,d_k-r+1；D_s段为rbit；D_p段为[log₂(r+1)]bit；

对D_c段对应的通信数据d₁,d₂,...,d_k-r+1进行十进制转换确定参考值N'_d；其中，N'_d＝d₁·2⁰+d₂·2¹+...+d_k-r+1·2^k-r+c；

c为正整数常量；所述

为从M个比较序列中选出r个比较序列的组合数；

根据所述参考值N'_d选择r个比较序列，并根据所述参考值N'_d确定所述参考序列PN₀的极性，根据D_s段对应的通信数据分别确定r个比较序列的极性，并根据D_p段对应的通信数据确定待加权序列；

对所述待加权序列进行加权处理后，对r个比较序列进行带极性累加，并叠加所述参考序列PN₀得到组合序列；

对所述组合序列进行数字调制，发送数字调制后的组合序列至接收端。

2.根据权利要求1所述的通信方法，其特征在于，根据所述参考值N'_d选择r个比较序列，并根据所述参考值N'_d确定所述参考序列PN₀的极性，包括：

当

时，确定组合序号N_d＝N'_d+1，所述参考序列PN₀的极性为正；

当

时，确定组合序号

所述参考序列PN₀的极性为负；其中，

为N'_d关于

的余数，取值范围为

根据所述组合序号N_d确定r个比较序列的序列号；其中，所述

为从M个比较序列中选出r个比较序列的组合数。

3.根据权利要求2所述的通信方法，其特征在于，所述组合序号N_d与r个比较序列的序列号之间关系如下：

其中，1≤i≤r；所述

为取可能小的序列号a_i的值；所述N_d为所述组合序号；所述

为从M个比较序列中选出r个比较序列的组合数。

4.根据权利要求1所述的通信方法，其特征在于，根据D_s段对应的通信数据确定r个比较序列的极性，并根据D_p段对应的通信数据确定待加权序列，包括：

根据D_s段对应的通信数据的比特值确定参考序列极性为正或负，其中，D_s段各通信数据对应一个参考序列；

对D_p段对应的通信数据进行十进制转换确定转换值N_p，并基于所述转换值N_p确定r个比较序列中对应的参考序列为待加权序列。

5.一种并行组合扩频系统的通信方法，其特征在于，用于接收端，包括：

接收发射端发送的数据并进行数字解调，获取组合序列；

获取M+1个备选伪随机序列，并采用广义互相关算法对所述组合序列和所述M+1个备选伪随机序列做相关运算得到广义互相关函数；

对所述广义互相关函数进行峰值检测确定所述组合序列中使用的r个比较序列的序列号、极性、加权序列和参考序列PN₀的极性；

根据r个比较序列的序列号和所述参考序列PN₀的极性确定D_c段的通信数据，根据r个比较序列的极性确定D_s段的通信数据，根据所述加权序列确定D_p段的通信数据，并根据所述D_c段、D_s段和D_p段确定发射端系统输入的通信数据。

6.根据权利要求5所述的通信方法，其特征在于，采用广义互相关算法对于所述组合序列和所述M+1个备选伪随机序列做相关运算得到广义互相关函数，包括：

对所述组合序列和M+1个备选伪随机序列分别进行傅里叶变换，得到互功率谱密度函数；

对所述互功率谱密度函数进行加权运算，并对加权后的互功率谱密度函数进行傅里叶逆变换得到所述组合序列和所述M+1个备选伪随机序列的广义互相关函数。

7.根据权利要求6所述的通信方法，其特征在于，对所述广义互相关函数进行峰值检测确定所述组合序列中使用的r个比较序列的序列号、极性、加权序列和参考序列PN₀的极性，包括：

根据峰值绝对值的最大值与门限值确定所述组合序列中使用的r个比较序列的序列号；

根据峰值确定r个比较序列的极性、加权序列和参考序列PN₀的极性。

8.根据权利要求5所述的通信方法，其特征在于，根据r个比较序列的序列号和所述参考序列PN₀的极性确定D_c段的通信数据，包括：

根据r个比较序列的序列号确定组合序号N_d；

在所述参考序列PN₀的极性为正时，确定参考值N'_d＝N_d-1；

在所述参考序列PN₀的极性为负时，确定参考值

根据N'_d＝d₁·2⁰+d₂·2¹+...+d_k-r+1·2^k-r+c确定D_c段对应的通信数据d₁,d₂,...,d_k-r+1；其中，

c为正整数常量。

9.一种并行组合扩频系统的发射装置，其特征在于，包括：

序列发生器，用于生成M+1个备选伪随机序列；

数据序列映射器，选取一个序列作为参考序列记为PN₀，其余序列作为比较序列并进行顺序编号；

将系统输入的k'＝k+1+[log₂(r+1)]bit通信数据d₁,d₂,...,d_k'分为三段D_c、D_s和D_p；其中，[·]表示取值不超过括号内的最大整数；D_c段为(k-r+1)bit；D_c端对应通信数据为d₁,d₂,...,d_k-r+1；D_s段为rbit；D_p段为[log₂(r+1)]bit；

对D_c段对应的通信数据d₁,d₂,...,d_k-r+1进行十进制转换确定参考值N'_d；其中，N'_d＝d₁·2⁰+d₂·2¹+...+d_k-r+1·2^k-r+c；

c为正整数常量；所述

为从M个比较序列中选出r个序列的组合数；

根据所述参考值N'_d选择r个比较序列，并根据所述参考值N'_d确定所述参考序列PN₀的极性，根据D_s段对应的通信数据分别确定r个比较序列的极性，并根据D_p段对应的通信数据确定待加权序列；

加法器，用于对所述待加权序列进行加权处理后，对r个比较序列进行带极性累加，并叠加所述参考序列PN₀得到组合序列；

调制模块，用于对所述组合序列进行数字调制，并发送数字调制后的组合序列至接收端。

10.一种并行组合扩频系统的接收装置，其特征在于，包括：

解调模块，接收发射端发送的数据并进行数字解调，获取组合序列；

序列相关器，用于获取M+1个备选伪随机序列，并采用广义互相关算法对所述组合序列和所述M+1个备选伪随机序列做相关运算得到广义互相关函数；

最大值判决器，用于对所述广义互相关函数进行峰值检测确定所述组合序列中使用的r个比较序列的序列号、极性、加权序列和参考序列PN₀的极性；

数据序列逆映射器，用于根据r个比较序列的序列号和所述参考序列PN₀的极性确定D_c段的通信数据，根据r个比较序列的极性确定D_s段的通信数据，根据所述加权序列确定D_p段的通信数据，并根据所述D_c段、D_s段和D_p段确定发射端系统输入的通信数据。

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