基于ovsf碼的跳碼直擴通信方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于OVSF碼的跳碼直擴通信方法及系統(tǒng)，本發(fā)明可針對不同的用戶數(shù)據(jù)速率要求，選擇不同擴頻因子的OVSF碼組作為擴頻碼組，并在該擴頻因子下生成跳碼圖案控制擴頻碼的跳變，即基于擴頻碼組對用戶數(shù)據(jù)進行跳碼擴頻。本發(fā)明既利用了OVSF碼擴頻因子可變以滿足不同的用戶速率需求，同時在同一擴頻因子下采用跳碼對數(shù)據(jù)信號進行擴頻，大大提升了跳碼直擴通信的抗干擾性與抗截獲性。
【專利說明】基于OVSF碼的跳碼直擴通信方法及系統(tǒng)【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于通信領域，特別涉及一種基于OVSF碼的跳碼直擴通信方法及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]從擴展頻譜通信的概念出現(xiàn)以來，直接序列擴頻體制在軍民用通信中得到了廣泛應用。但是傳統(tǒng)的直接序列擴頻體制多采用固定的直擴碼組，或在一段時間內進行直擴碼組替換。雖然隨著信碼符號的變化，所用碼組中的直擴碼字在傳輸中也隨之變化，但各直擴碼與信碼符號之間的對應關系是固定的，因而直擴碼字的變化是具有重復性的。這種固定性和重復性使得常規(guī)直接序列擴頻體制受到偵察、截獲和相關干擾的嚴重威脅。
[0003]跳碼直擴是指直擴碼字以及它與信碼符號之間的對應關系隨時間跳變的直接序列擴頻體制。跳碼直擴通信在保持常規(guī)直擴通信低功率譜密度、較強抗干擾能力的同時，由于采用了跳變的直擴碼，只要跳碼圖案不被破譯，跳速超過直擴碼破譯時間，截獲方將難以獲取足夠的直擴信號進行直擴碼碼型分析。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種結合OVSF碼(正交可變擴頻因子碼)和跳碼直擴的、基于OVSF碼的跳碼直擴通信方法及系統(tǒng)，本發(fā)明在滿足不同用戶速率需求的同時，還可大大提升跳碼直擴通信的抗干擾性與抗截獲性。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案如下:
[0006]一、基于OVSF碼的跳碼直擴通信方法，包括:
[0007]在信號發(fā)射端，基于OVSF碼樹獲取擴頻碼組，根據(jù)擴頻因子和跳速指標生成用來控制擴頻碼跳變的跳碼圖案，基于擴頻碼組和跳碼圖案對數(shù)據(jù)碼進行跳碼擴頻，將跳碼擴頻后的數(shù)據(jù)碼經(jīng)載波調制后發(fā)送至信號接收端；
[0008]在信號接收端，對接收的數(shù)據(jù)碼進行解調；基于信號發(fā)射端的跳碼圖案獲得本地跳碼圖案，采用本地跳碼圖案和發(fā)射端跳變擴頻采用的OVSF碼組對解調后的數(shù)據(jù)碼進行解擴；對解擴后數(shù)據(jù)碼進行判決，獲得原始用戶數(shù)據(jù)。
[0009]上述擴頻因子根據(jù)用戶數(shù)據(jù)速率要求設定。
[0010]上述跳速指標根據(jù)用戶數(shù)據(jù)速率和數(shù)據(jù)碼持續(xù)時間設定。
[0011]上述根據(jù)擴頻因子和跳速指標生成用來控制擴頻碼跳變的跳碼圖案，具體為:
[0012]采用基于m序列的L-G模型獲得m序列，并對m序列進行抽頭產生η個控制字，并生成跳碼圖案，其中，2Μ-1?η，η和擴頻因子數(shù)值N具有關系:N = 2η。
[0013]所述的對m序列進行抽頭優(yōu)選為非連續(xù)抽頭。
[0014]二、基于OVSF碼的跳碼直擴通信系統(tǒng)，在信號發(fā)射端，包括:
[0015]擴頻碼組獲取模塊，用來基于OVSF碼樹獲取擴頻碼組；
[0016]跳碼圖案生成模塊，用來根據(jù)擴頻因子和跳速指標生成用來控制擴頻碼跳變的跳碼圖案；[0017]跳碼擴頻模塊，用來基于擴頻碼組和跳碼圖案對數(shù)據(jù)碼進行跳碼擴頻；
[0018]發(fā)送模塊，用來將跳碼擴頻后的數(shù)據(jù)碼經(jīng)載波調制后發(fā)送至信號接收端；
[0019]在信號接收端，包括:
[0020]解調模塊，用來對接收的數(shù)據(jù)碼進行解調；
[0021]解擴模塊，用來基于信號發(fā)射端的跳碼圖案獲得本地跳碼圖案，采用本地跳碼圖案和發(fā)射端跳變擴頻采用的OVSF碼組對解調后的數(shù)據(jù)碼進行解擴；
[0022]原始用戶數(shù)據(jù)獲得模塊，用來對解擴后數(shù)據(jù)碼進行判決，獲得原始用戶數(shù)據(jù)。
[0023]上述跳碼圖案生成模塊進一步包括:
[0024]m序列生成模塊，用來采用基于m序列的L-G模型獲得m序列；
[0025]抽頭模塊，用來對m序列進行抽頭產生η個控制字，并生成跳碼圖案，其中，2Μ-1?η, η和擴頻因子數(shù)值N具有關系:N = 2η。
[0026]上述抽頭模塊優(yōu)選為非連續(xù)抽頭模塊。
[0027]與現(xiàn)有技術相比， 本發(fā)明具有以下優(yōu)點和效果:
[0028]( I)采用OVSF碼作為跳碼直擴的擴頻碼，相比于常規(guī)跳碼直擴系統(tǒng)只能在一種擴頻增益下進行跳變，本發(fā)明可根據(jù)不同用戶速率要求，選擇不同擴頻增益的擴頻碼，大大提高了跳碼直擴通信的靈活性。
[0029](2)將傳統(tǒng)OVSF碼和跳碼結合，使得同一擴頻增益下的擴頻碼不是固定不變的，大大提升跳碼直擴通信的抗干擾能力與抗截獲能力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為發(fā)射端信號處理流程圖；
[0031 ] 圖2為OVSF碼樹生成原理示意圖；
[0032]圖3為跳碼圖案生成原理示意圖；
[0033]圖4為生成的跳碼圖案示意圖；
[0034]圖5為接收端信號處理流程圖。
【具體實施方式】
[0035]針對常規(guī)直擴碼的固定性和重復性，本發(fā)明提出了一種基于OVSF碼的跳碼直擴通信，將OVSF碼與跳碼直擴結合，利用OVSF碼間完全正交且擴頻因子可變的特性、以及跳碼直擴的擴頻碼隨時間跳變的特性，既能滿足不同的用戶數(shù)據(jù)速率需求，又能在同一擴頻因子下進行跳碼擴頻，使得本發(fā)明方法的抗截獲能力和抗相干擾能力明顯優(yōu)于常規(guī)跳碼直擴通信方法。
[0036]下面將結合附圖對本發(fā)明進行進一步說明。
[0037]圖1為發(fā)射端信號處理流程圖，具體處理步驟如下:
[0038]1.1根據(jù)用戶數(shù)據(jù)速率要求選定擴頻因子SF，根據(jù)跳碼速率要求和用戶數(shù)據(jù)速率選定跳速指標V O
[0039]用戶輸入兩個參數(shù):用戶數(shù)據(jù)速率要求和跳碼速率要求。用戶數(shù)據(jù)速率要求即為擴頻因子SF (Spread Factor)，記為N，且N = 2n。例如，用戶數(shù)據(jù)速率為32kbps，要求最終發(fā)送的數(shù)據(jù)速率為256kbps，則擴頻因子為8=23。[0040]用戶自行設定跳碼速率，跳碼速率為直擴碼字隨時間跳變的速率，跳碼速率單位是跳/秒(Hop/s)，假設用戶數(shù)據(jù)速率為U，一個數(shù)據(jù)碼持續(xù)時間為Tb，即U= 1/Tb，則跳速指標V = u/跳碼速率。
[0041]假設用戶采用擴頻因子為8的OVSF碼為擴頻碼，一個數(shù)據(jù)碼時間周期內數(shù)據(jù)碼與長度為8的擴頻碼相乘，如果不跳碼，那么各數(shù)據(jù)碼均與相同的擴頻碼相乘。采用跳碼直擴技術，那下一個數(shù)據(jù)碼可能與長度為8的碼型不同的擴頻碼相乘。跳速指標V就是用來設定每隔vbit數(shù)據(jù)碼、更換擴頻碼進行擴頻。 [0042]1.2根據(jù)擴頻因子SF生成OVSF碼樹，并獲得擴頻碼。
[0043]根據(jù)擴頻因子SF數(shù)值N在生成的OVSF碼樹中選擇長度為N的OVSF碼作為擴頻碼。本具體實施中利用哈達瑪矩陣生成的Walsh函數(shù)來獲得OVSF碼樹，圖2為OVSF碼樹示意圖。OVSF碼樹的生成是通信領域的公知技術，根據(jù)擴頻因子即可生成長度對應的OVSF碼，擴頻因子為N的OVSF碼組里有N個OVSF碼，且互為正交。例如，用戶需要的擴頻因子為N = 2n，則OVSF碼樹需要生成η級，根據(jù)OVSF碼樹選擇長度為N的OVSF碼組作為擴頻碼，記為 WN(t) , WN(t) = [wN1 (t) , WN2 (t) ,..., Wnn (t) ] To
[0044]1.3根據(jù)擴頻因子SF和跳速指標V設定跳碼圖案。
[0045]跳碼圖案用來控制OVSF碼的跳變。由于擴頻因子SF數(shù)值N = 2n，因此需要產生位數(shù)為η的二進制隨機數(shù)來控制N個OVSF碼的跳變，具體可通過跳碼圖案來實現(xiàn)擴頻碼的跳變。跳碼圖案表示在偽隨機碼的控制下、擴頻碼隨時間跳變的規(guī)律。由于N = 2η，跳碼圖案合成器的輸出范圍為[0，2η-1]，跳碼間隔Ii = VT1^Tb為一個用戶數(shù)據(jù)碼的持續(xù)時間，V為跳速指標。
[0046]圖3為跳碼圖案的生成原理圖。由于要控制N= 2"個OVSF碼的跳變，因此要生成η位二進制隨機數(shù)。本具體實施中采用基于m序列的非連續(xù)抽頭的L-G模型生成跳碼圖案。m序列的本原多項式如下:
[0047]f (x) =+...+ CjX + C1X +1
[0048]其中，Cl、c2、...、cM為I或0，即由則立移位寄存器(見圖3中DpD2、…、Dm)生成周期為(2M-1)的m序列，要求2M-l?n。對M位移位寄存器進行非連續(xù)抽頭，產生跳碼圖案的η 個控制字 Um un_2、...、U1' uQ,根據(jù)控制字從 OVSF 碼組 WN(t) = [wN1 (t) wN2 (t)...wNN (t)]T中選擇當前擴頻碼。
[0049]現(xiàn)有技術中，一般是由偽隨機序列直接控制跳碼圖案，二進制隨機數(shù)位數(shù)是確定的。而本發(fā)明則可以根據(jù)需要選擇不同位數(shù)的二進制隨機數(shù)。首先，獲取一長度很長的m序列，然后從m序列中非連續(xù)抽取控制字，那么，如果擴頻因子改變的話，OVSF碼組中OVSF碼數(shù)量是要改變的，那對用來控制OVSF碼跳變的控制字數(shù)也要對應改變，因此，可根據(jù)實際需要的控制字數(shù)來確定非連續(xù)抽頭數(shù)。
[0050]1.4根據(jù)跳碼圖案和OVSF碼組對數(shù)據(jù)碼進行跳碼擴頻，然后對數(shù)據(jù)碼進行載波調制后發(fā)送至信號接收端。
[0051]圖4為生成的一種具體跳碼圖案，橫坐標為跳碼間隔ti;由跳率指標和一個用戶碼持續(xù)時間決定，每一跳的跳碼間隔相等。縱坐標表示OVSF碼組中的OVSF碼，采用抽頭數(shù)產生的隨機數(shù)決定每一跳選擇的OVSF碼。例如，擴頻因子為16，則產生的OVSF碼組中有16個OVSF碼，那么，每一跳，跳碼圖案都要在16個OVSF碼中隨機選取一個來進行跳碼。將該16個OVSF碼分別編號為O~15，編號對應于二進制數(shù)OOOO~1111。跳碼圖案由圖3所示的跳碼圖案合成器產生，本實例中，非連續(xù)抽頭數(shù)為位數(shù)為4的二進制隨機數(shù)，若抽頭數(shù)為1001，則選擇OVSF碼組中編號為9的OVSF碼進行跳碼擴頻。抽頭數(shù)是抽取的m序列中非連續(xù)的4位二進制數(shù)，因此抽頭數(shù)是一個隨機數(shù)，從而使得OVSF碼的跳變也是隨機的，
[0052]本具體實施中，發(fā)送端發(fā)射的信號模型為=+ 0，i =1，2，...，N，其中，A表示跳碼擴頻且經(jīng)載波調制后的數(shù)據(jù)碼信號振幅；d(t)表示數(shù)據(jù)信息；wNi⑴表示跳變的OVSF碼，i為OVSF碼組中OVSF碼的編號；Otl表示信號載波頻率；P表示信號載波相位；d(t)和wNi(t)均為雙極性信號。
[0053]圖5為接收端信號處理流程圖，具體處理步驟如下:
[0054]2.1對接收的信號進行解調。
[0055]信號解調屬于本領域內的公知技術，具體解調方式由發(fā)射端采用的調制方式?jīng)Q定，接收端采用和發(fā)射端采用調制方式相應的解調方式對接收信號進行解調。
[0056]2.2進行跳碼圖案同步獲得本地跳碼圖案，根據(jù)本地跳碼圖案對解調后的信號進行解擴。
[0057]根據(jù)發(fā)射端采用的跳碼圖案生成本地跳碼圖案，將本地跳碼圖案與接收信號進行時鐘同步，采用本地跳碼圖案和發(fā)射端跳變擴頻采用的OVSF碼組對解調后的信號進行解擴，解擴的具體方式為:將OVSF碼與信號相乘。具體可采用精密時鐘法來實現(xiàn)本步驟。
[0058]2.3對解擴后信號進行判決，得到原始用戶數(shù)據(jù)。
[0059]將OVSF碼與信號相乘值進行積分后與設定門限進行比較，實現(xiàn)解擴后信號的判決，并獲得原始用戶數(shù)據(jù)。
[0060]本發(fā)明可針對不同的用戶數(shù)據(jù)速率要求，選擇不同擴頻因子的OVSF碼組作為擴頻碼組，并在該擴頻因子下生成跳碼圖案控制擴頻碼的跳變，即基于擴頻碼組對用戶數(shù)據(jù)進行跳碼擴頻。本發(fā)明既利用了 OVSF碼擴頻因子可變以滿足不同的用戶速率需求，同時在同一擴頻因子下采用跳碼對數(shù)據(jù)信號進行擴頻，大大提升了跳碼直擴通信的抗干擾性與抗截獲性。
【權利要求】
1.基于OVSF碼的跳碼直擴通信方法，其特征在于: 在信號發(fā)射端，基于OVSF碼樹獲取擴頻碼組，根據(jù)擴頻因子和跳速指標生成用來控制擴頻碼跳變的跳碼圖案，基于擴頻碼組和跳碼圖案對數(shù)據(jù)碼進行跳碼擴頻，將跳碼擴頻后的數(shù)據(jù)碼經(jīng)載波調制后發(fā)送至信號接收端； 在信號接收端，對接收的數(shù)據(jù)碼進行解調；基于信號發(fā)射端的跳碼圖案獲得本地跳碼圖案，采用本地跳碼圖案和發(fā)射端跳變擴頻采用的OVSF碼組對解調后的數(shù)據(jù)碼進行解擴；對解擴后數(shù)據(jù)碼進行判決，獲得原始用戶數(shù)據(jù)。
2.如權利要求1所述的基于OVSF碼的跳碼直擴通信方法，其特征在于: 所述的擴頻因子根據(jù)用戶數(shù)據(jù)速率要求設定。
3.如權利要求1所述的基于OVSF碼的跳碼直擴通信方法，其特征在于: 所述的跳速指標根據(jù)用戶數(shù)據(jù)速率和數(shù)據(jù)碼持續(xù)時間設定。
4.如權利要求1所述的基于OVSF碼的跳碼直擴通信方法，其特征在于: 所述的根據(jù)擴頻因子和跳速 指標生成用來控制擴頻碼跳變的跳碼圖案，具體為: 采用基于m序列的L-G模型獲得m序列，并對m序列進行抽頭產生η個控制字，并生成跳碼圖案，其中，2Μ-1?η，η和擴頻因子數(shù)值N具有關系:N = 2η。
5.如權利要求4所述的基于OVSF碼的跳碼直擴通信方法，其特征在于: 所述的對m序列進行抽頭為非連續(xù)抽頭。
6.基于OVSF碼的跳碼直擴通信系統(tǒng)，其特征在于: 在信號發(fā)射端，包括: 擴頻碼組獲取模塊，用來基于OVSF碼樹獲取擴頻碼組； 跳碼圖案生成模塊，用來根據(jù)擴頻因子和跳速指標生成用來控制擴頻碼跳變的跳碼圖案； 跳碼擴頻模塊，用來基于擴頻碼組和跳碼圖案對數(shù)據(jù)碼進行跳碼擴頻； 發(fā)送模塊，用來將跳碼擴頻后的數(shù)據(jù)碼經(jīng)載波調制后發(fā)送至信號接收端； 在信號接收端，包括: 解調模塊，用來對接收的數(shù)據(jù)碼進行解調； 解擴模塊，用來基于信號發(fā)射端的跳碼圖案獲得本地跳碼圖案，采用本地跳碼圖案和發(fā)射端跳變擴頻采用的OVSF碼組對解調后的數(shù)據(jù)碼進行解擴； 原始用戶數(shù)據(jù)獲得模塊，用來對解擴后數(shù)據(jù)碼進行判決，獲得原始用戶數(shù)據(jù)。
7.如權利要求6所述的基于OVSF碼的跳碼直擴通信系統(tǒng)，其特征在于: 所述的跳碼圖案生成模塊進一步包括: m序列生成模塊，用來采用基于m序列的L-G模型獲得m序列； 抽頭模塊，用來對m序列進行抽頭產生η個控制字，并生成跳碼圖案，其中，2Μ-1?η, η和擴頻因子數(shù)值N具有關系:N = 2η。
8.如權利要求7所述的基于OVSF碼的跳碼直擴通信系統(tǒng)，其特征在于: 所述的抽頭模塊為非連續(xù)抽頭模塊。
【文檔編號】H04B1/707GK103560803SQ201310576396
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權日:2013年11月18日
【發(fā)明者】劉鄭, 鄭建生, 雷莉, 吳越 申請人:武漢大學