專利名稱：利用混沌序列產(chǎn)生前置碼的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及產(chǎn)生前置碼(preamble)的方法和裝置，更具體地涉及利用混沌序列(chaotic sequence)產(chǎn)生適合支持多微微網(wǎng)技術的超寬帶通信系統(tǒng)的前置碼的方法和裝置。
背景技術：
前置碼信號用于在至少兩個系統(tǒng)之間發(fā)送的信號的定時同步。前置碼表明某個系統(tǒng)將要發(fā)送數(shù)據(jù)，它由通信系統(tǒng)可識別的一串特定的發(fā)送脈沖限定?？煽康亩〞r保證所有通信系統(tǒng)的信息發(fā)送開始的正確譯碼，也保證所有接收系統(tǒng)正確地理解據(jù)發(fā)送何時開始。前置碼的脈沖隨著采用的網(wǎng)絡技術而改變。
圖1示出一般的前置碼結構。如所示出的，前置碼通常包括用于同步的信號、用于信道估計的信號和用于物理子層的數(shù)據(jù)。在通信系統(tǒng)中，前置碼同步幀并估計所使用信道中的信號衰落。
通常，‘超高頻通信系統(tǒng)’指的是支持在微微網(wǎng)協(xié)調器(PNC)與設備(DEV)之間的超高頻無線通信業(yè)務的系統(tǒng)。為了在PNC與DEV之間同步，同步信號周期發(fā)送以標明幀的開始。DEV接收同步信號，使幀同步到PNC，并估計在信道中可能發(fā)生的信號衰落，以在幀同步以后接收的信號的波檢測中利用它。至于同步信號，通常使用在PNC和DEC之間一致的前置信號。
DEV接收從PNC周期性地接收的前置信號，根據(jù)通過內(nèi)部的相關器正在輸出的信號強度確定幀同步。前置信號的接收性能取決于自相關特性，需要更高的自相關特性。
在超寬帶通信系統(tǒng)中通常存在多個微微網(wǎng)，在鄰近微微網(wǎng)之間的干擾通常引起波檢測中的惡化。對鄰近微微網(wǎng)的干擾也可能在前置碼的接收中發(fā)生，這通常降低幀同步性能。必須基于上面提到的考慮設計前置信號。此外，前置信號必須有好的互相關特性來支持多微微網(wǎng)，這意味著前置碼信號需要低的互相關特性。
在寬帶CDMA的UMTS(通用移動電信系統(tǒng))中發(fā)現(xiàn)上面提到的前置碼類似的使用。UMTS在幀中有多個時隙，同步信號表明時隙的開始。幀同步信號根據(jù)預定序序列在基站和終端之間周期性地發(fā)送。然而，因為UMTS設計為在蜂窩通信環(huán)境中最佳地工作，在超寬帶通信系統(tǒng)中使用它有些不可行，因此需要最適合在超寬帶通信中使用的前置碼。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述的缺點和其它與傳統(tǒng)設備相關的問題已經(jīng)開發(fā)出本發(fā)明。本發(fā)明的一方面是提供產(chǎn)生適合在超寬帶通信系統(tǒng)中使用的前置碼的方法和裝置。
通過提供一種前置碼產(chǎn)生方法，本發(fā)明的上述目的和/或其它方面能充分實現(xiàn)。所述方法包括(a)計算(N個)混沌采樣；(b)把該(N個)混沌采樣分別轉換為特定比特的(N個)二進制值，并連續(xù)利用該(N個)二進制值計算混沌序列比特；和(c)基于混沌序列比特產(chǎn)生前置碼。
在轉換步驟中，(N個)混沌采樣由Xi代表，并通過使用混沌映射函數(shù)(F)沿周期性軌跡來計算，該混沌映射函數(shù)(F)由Xk+1＝F(Xk)表示，這里X0是初始值，k＝0，1，2，3，...。
混沌映射函數(shù)(F)使用伯努利移位映射、帳篷映射、螺旋帳篷映射和船映射中的一個。
另外，這里提供步驟計算混沌映射函數(shù)(F)的逆映射函數(shù)，通過沿周期軌跡使用關于(M個)不同混沌采樣的逆映射函數(shù)，和分別為(M個)混沌采樣計算多個初始值；在為(M個)混沌采樣計算的多個初始值中，選擇互相之間相距最大距離的初始值；和通過執(zhí)行步驟(a)到(c)，分別產(chǎn)生關于(M個)選擇的初始值的(M個)前置碼。前置碼用于支持多微微網(wǎng)的超寬帶通信系統(tǒng)中，并且多微微網(wǎng)的數(shù)目是M。
所述特定比特是16比特，并且所述數(shù)目(N)包括4和8中的一個。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，前置碼產(chǎn)生裝置包括計算(N個)混沌采樣的混沌采樣計算部件；把(N個)混沌采樣分別轉換為特定比特的(N個)二進制值，并通過連續(xù)使用該(N個)二進制值計算混沌序列比特的混沌序列計算部件；和基于混沌序列比特產(chǎn)生前置碼的前置碼產(chǎn)生部件。
混沌采樣計算部件包括在混沌映射函數(shù)中代入輸入值并輸出運算結果的混沌映射函數(shù)部件；和把混沌映射函數(shù)的輸出結果延遲預定時間并把該經(jīng)過延遲的值作為輸入值提供到混沌映射函數(shù)部件的延遲部件。
混沌映射函數(shù)包括伯努利移位映射、帳篷影射、螺旋帳篷映射和船映射中的一個或多個。
所述特定比特是16比特。所述數(shù)目(N)包括4和8中的一個。前置碼在超寬帶通信系統(tǒng)中用于同步和信道估計。


通過參考附圖描述本發(fā)明的幾個實施例，本發(fā)明上述的方面和特征將更明顯。其中圖1圖示一般前置碼的結構；圖2圖示一個轉換為16比特長度混沌序列比特的混沌采樣；圖3圖示通過使用4個混沌采樣產(chǎn)生的64比特長度混沌序列比特；圖4是連續(xù)產(chǎn)生混沌采樣裝置的一個例子的框圖；圖5圖示混沌映射函數(shù)的一個例子，和用同樣的函數(shù)獲得4個混沌采樣；圖6A到6D圖示可以容易地實現(xiàn)的混沌映射函數(shù)的一個例子；圖7A和7B圖示不對稱的帳篷混沌映射函數(shù)和逆映射函數(shù)；圖8圖示用于多微微網(wǎng)的初始值確定方法；圖9圖示用于4個微微網(wǎng)的多種初始值；圖10模擬根據(jù)本發(fā)明的實施例利用混沌序列的前置碼產(chǎn)生方法產(chǎn)生的前置碼的同步性能；圖11圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例利用混沌序列的前置碼產(chǎn)生方法產(chǎn)生的64比特長度的混沌序列的自相關特性；圖12圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例利用混沌序列的前置碼產(chǎn)生方法產(chǎn)生的64比特長度的混沌序列的互相關特性；圖13圖示與在CM1信道中誤比特率(BER)對應根據(jù)本發(fā)明的實施例利用混沌序列的前置碼產(chǎn)生方法產(chǎn)生的前置碼的距離(DIST)，用于與其它序列的性能比較；
圖14圖示與在CM2信道中誤比特率(BER)對應根據(jù)本發(fā)明實施例利用混沌序列的前置碼產(chǎn)生方法產(chǎn)生的前置碼的距離(DIST)，用于與其它序列的性能比較；圖15圖示與在CM3信道中誤比特率(BER)對應根據(jù)本發(fā)明實施例利用混沌序列的前置碼產(chǎn)生方法產(chǎn)生的前置碼的距離(DIST)，用于與其它序列的性能比較；圖16圖示與在CM4信道中誤比特率(BER)對應根據(jù)本發(fā)明實施例利用混沌序列的前置碼產(chǎn)生方法產(chǎn)生的前置碼的距離(DIST)，用于與其它序列的性能比較；具體實施方式
將參考附圖對本發(fā)明的幾個實施例做更詳細的描述。
在下面的描述中，即使在不同的圖中相同的附圖標號用于相同的元件。在描述中定義的內(nèi)容，例如詳細的結構和元件被提供用來幫助全面地理解本發(fā)明。沒有那些定義的內(nèi)容本發(fā)明也能實現(xiàn)。公知的函數(shù)和結構也沒有詳細描述，因為不必要的細節(jié)會模糊本發(fā)明。
圖2示出一個轉換為16比特長度混沌序列比特的混沌采樣。參考圖2，特定值的混沌采樣X0通過合適的量化轉換為由固定十進制代表的16比特長度二進制值。為了產(chǎn)生64比特或128比特長度的混沌序列，產(chǎn)生4個或8個連續(xù)混沌采樣，并把這4個或8個連續(xù)混沌采樣轉換為16比特長度的二進制值，并使用它們。
圖3圖示通過使用4個連續(xù)混沌采樣的64比特長度混沌序列比特的產(chǎn)生。參考圖3，4個混沌采樣X0、X1、X2、X3的每一個被轉換為16比特二進制值，并被連續(xù)用于產(chǎn)生多達64比特的混沌序列比特。該混沌序列比特用于前置碼中。
同時，當初始值X0確定時，4個混沌采樣能使用合適的混沌映射函數(shù)產(chǎn)生。即通過在混沌映射函數(shù)F中代入初始值X0，獲得下一個混沌采樣X1是可能的，通過在混沌映射函數(shù)F中代入下一個初始值X1，獲得下一個混沌采樣X1的下一個的混沌采樣X2是可能的。通過幾次迭代，達到理想數(shù)目的混沌采樣，這能通過下面的函數(shù)表示[函數(shù)1]
Xk+1＝F(Xk)其中，k＝0，1，2，3，...
通過使用采樣X0、X1、X2、X3，能得到圖3中示出的64比特長度的混沌序列。為了獲得128比特長度的混沌序列比特，使用8個混沌采樣。
圖4是圖示能連續(xù)產(chǎn)生混沌采樣的裝置的一個例子的框圖。如圖4中示出的裝置，包括混沌映射部件10和延遲部件11?；煦缬成洳考?0在預定混沌映射函數(shù)中代入輸入Xi，以輸出混沌采樣Xi+1。延遲部件11把輸出值Xi+1延遲預定時間，并把該Xi+1反饋到混沌映射部件10的輸入端。通過把此過程重復預定的次數(shù)，產(chǎn)生理想數(shù)目的混沌采樣。這樣產(chǎn)生的混沌采樣被轉換為混沌序列比特并被用于前置碼。能使用多種數(shù)學函數(shù)作為混沌映射部件10中的混沌映射函數(shù)，當選擇混沌映射函數(shù)時，要考慮算法的簡單性和容易實現(xiàn)。
圖5示出混沌映射函數(shù)的一個例子和通過使用該混沌映射函數(shù)獲得4個混沌采樣的過程。參考圖5，初始值X0被代入映射函數(shù)F(x)中，這樣導出X1，通過在映射函數(shù)F(x)中代入X1，獲得下一個值X2。通過上述迭代，獲得隨后的值X3和X4。例如，如果X0＝-0.9922，值X1、X2、X3和相應的二進制值是X0＝-0.9922，101001101100010X1＝-0.4904，100100110010100X2＝0.7690， 000111100001010X3＝-0.9800，101001100100100圖6A到6D示出實現(xiàn)簡單的混沌映射函數(shù)的例子。圖6A示出伯努利移位映射，圖6B是帳篷映射，圖6C是螺旋帳篷映射，圖6D是船映射。如所示出的，多種映射能用做混沌映射函數(shù)，根據(jù)它們得到混沌采樣，并從產(chǎn)生的混沌采樣得到混沌序列比特。
圖7A示出不對稱的帳篷混沌映射函數(shù)，圖7B示出圖7A的不對稱帳篷混沌映射函數(shù)的逆映射函數(shù)。如圖7A和圖7B中所示，初始值能通過使用混沌映射函數(shù)的逆映射函數(shù)確定。更具體的，初始值Z0能通過迭代混沌映射函數(shù)的逆映射函數(shù)F-1確定。
Z2＝F-1(Z3)Z1＝F-1(Z2)
Z0＝F-1(Z1)上述方法能用于確定支持微微網(wǎng)的混沌序列比特的初始值。第一微微網(wǎng)和第二微微網(wǎng)的最后采樣Z31＝0.1，Z32＝0.25沿周期軌跡代入上述方程2中，得到圖8中示出的值。
可以在混沌序列比特中選擇一個值作為初始值以盡可能得到最大距離。同樣的，能得到4個或更多個微微網(wǎng)的初始值，通過使用該選擇的初始值，能得到低的互相關特性。
圖8示出用于4個微微網(wǎng)的多種初始值，如示出的，通過為4個微微網(wǎng)合適地選擇初始值，好的前置碼，即有助于改良的互相關特性的前置碼能被產(chǎn)生以用于支持多微微網(wǎng)的通信系統(tǒng)中。
圖10模擬根據(jù)本發(fā)明的一個實施例利用混沌序列的前置碼產(chǎn)生方法產(chǎn)生的前置碼的同步性能。在該模擬中，使用由4個混沌采樣產(chǎn)生的前置碼，同步嘗試直到1000次。圖10示出與誤比特率(BER)對應的同步失敗的概率。更具體地，圖10示出當前置碼序列的第一個比特的接受能力最差時同步失敗的概率，即當?shù)谝粋€比特同步的概率假設為1/2的情況。
圖11和12圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例利用混沌序列的前置碼產(chǎn)生方法產(chǎn)生的混沌序列的自相關特性和互相關特性。如所示出的，根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生的混沌序列有高的自相關系數(shù)和低的互相關系數(shù)。
圖13到16圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例前置碼的與誤比特率對應的距離，分別示出在CM1、CM2、CM3和CM4的信道中與其它序列比較的性能。在圖13至16示出的例子中，本發(fā)明的序列與Gold序列和由Texas Instruments(TI)(IEEE P802.15-3/142r0)提出的序列相比較。如所示出的，當信道衰落時，例如在CM3和CM4的信道中，根據(jù)本發(fā)明的混沌序列提供比其它序列更好的性能。
下面的表列出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的前置碼產(chǎn)生方法產(chǎn)生的混沌序列(CSS)與恒定幅度零自相關(CAZAC)序列比較的結果。
如表1中所示的，通過利用混沌序列產(chǎn)生前置碼更簡單，并且通過利用混沌序列產(chǎn)生適合支持多微微網(wǎng)的超寬帶通信系統(tǒng)的前置碼也更可行。


如上述幾個本發(fā)明的典型的實施例中描述的，最佳自相關特性和互相關特性的前置碼能通過利用對于混沌采樣的序列比特產(chǎn)生。通過利用根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生的前置碼，即使在信道環(huán)境和微微網(wǎng)環(huán)境變化的情況下也保證了好的數(shù)據(jù)接收。
前述的實施例和優(yōu)點僅僅是典型的，不能解釋為限定本發(fā)明。該教導能容易地應用到其它類型的裝置。本發(fā)明實施例的描述也用于說明性的，并不限定權利要求的范圍，對本領域技術人員來說許多的選擇、修改和變化將是明顯的。
權利要求
1.一種前置碼產(chǎn)生方法，包括計算(N個)混沌采樣；把該(N個)混沌采樣分別轉換為特定比特的(N個)二進制值，并連續(xù)利用該(N個)二進制值計算混沌序列比特；和基于混沌序列比特產(chǎn)生前置碼。
2.權利要求1的前置碼產(chǎn)生方法，其中所述(N個)混沌采樣由Xi代表，并沿周期軌跡通過使用混沌映射函數(shù)(F)來計算，該混沌映射函數(shù)(F)由Xk+1＝F(Xk)表示，這里X0是初始值，并且k＝0，1，2，3，...。
3.權利要求2的前置碼產(chǎn)生方法，其中所述混沌映射函數(shù)(F)使用伯努利移位映射、帳篷映射、螺旋帳篷映射和船映射中的一個。
4.權利要求2的前置碼產(chǎn)生方法，進一步包括計算混沌映射函數(shù)(F)的逆映射函數(shù)，通過沿周期軌跡使用關于(M個)不同混沌采樣的逆映射函數(shù)，和分別為(M個)混沌采樣計算多個初始值；在為(M個)混沌采樣計算的多個初始值中，選擇互相之間相距最大距離的初始值；和產(chǎn)生關于(M個)選擇的初始值的(M個)前置碼。
5.權利要求4的前置碼產(chǎn)生方法，其中所述前置碼用于支持多微微網(wǎng)的超寬帶通信系統(tǒng)中，并且多微微網(wǎng)的數(shù)目是M。
6.權利要求1的前置碼產(chǎn)生方法，其中所述特定比特包含16個比特。
7.權利要求1的前置碼產(chǎn)生方法，其中所述數(shù)目(N)包括4和8中的一個。
8.一種前置碼產(chǎn)生裝置，包括混沌采樣計算部件，用于計算(N個)混沌采樣；混沌序列計算部件，用于把(N個)混沌采樣分別轉換為特定比特的(N個)二進制值，并連續(xù)利用該(N個)二進制值計算混沌序列比特；和前置碼產(chǎn)生部件，用于基于混沌序列比特產(chǎn)生前置碼。
9.權利要求8的前置碼產(chǎn)生裝置，其中所述混沌采樣計算部件包括混沌映射函數(shù)部件，用于在混沌映射函數(shù)中代入輸入值，并輸出結果；和延遲部件，用于把混沌映射函數(shù)的輸出結果延遲預定時間，并把該經(jīng)過延遲的值作為輸入值提供到混沌映射函數(shù)部件。
10.權利要求9的前置碼產(chǎn)生裝置，其中所述混沌映射函數(shù)包括伯努利移位映射、帳篷映射、螺旋帳篷映射和船映射中的一個。
11.權利要求8的前置碼產(chǎn)生方法，其中所述特定比特包含16個比特。
12.權利要求8的前置碼產(chǎn)生裝置，其中所述數(shù)目(N)包括4和8中的一個。
13.權利要求8的前置碼產(chǎn)生裝置，其中所述前置碼在超寬帶通信系統(tǒng)中用于同步和信道估計。
全文摘要
一種前置碼產(chǎn)生方法，包括計算(N個)混沌采樣；把該(N個)混沌采樣分別轉換為特定比特的(N個)二進制值，并連續(xù)利用該(N個)二進制值計算混沌序列比特；和基于該混沌序列比特產(chǎn)生前置碼。通過利用從混沌采樣得到的混沌序列比特，產(chǎn)生多個具有最佳自相關特性和互相關特性的前置碼。
文檔編號H04B1/69GK1574703SQ200410055219
公開日2005年2月2日 申請日期2004年6月18日 優(yōu)先權日2003年6月18日
發(fā)明者李禮勛, 金用錫, 德米特里夫·亞歷山大, 斯塔科夫·瑟吉 申請人:三星電子株式會社, Ras無線工程及電子研究院