專利名稱：：變換域通信系統(tǒng)中采用二維m序列控制的基函數(shù)隨機(jī)相位映射方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于無線通信
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及變換域通信系統(tǒng)(TDCS)基函數(shù)生成中的隨機(jī)相位映射方法。
背景技術(shù)：
：TDCS是近年來提出的一種新型抗干擾、抗截獲體制，通過聯(lián)合發(fā)射、接收設(shè)計(jì)信號波形、從信號構(gòu)成中徹底消除干擾頻譜的方式實(shí)現(xiàn)抗干擾。TDCS具有良好的抗干擾、抗截獲性能。TDCS系統(tǒng)中發(fā)射信號的波形設(shè)計(jì)是決定系統(tǒng)性能的關(guān)鍵，直接影響到系統(tǒng)的抗干擾、抗截獲性能。發(fā)射信號的波形由系統(tǒng)基函數(shù)決定，對系統(tǒng)基函數(shù)的研究是TDCS關(guān)鍵技術(shù)之一。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提出了一種新的隨機(jī)相位映射方法,采用本方法可以增加系統(tǒng)基函數(shù)相位的隨機(jī)性，提高TDCS的抗截獲能力。本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于提出一種二維w序列控制隨機(jī)相位映射方法，將通常的一維m序列控制隨機(jī)相位映射方法提高為二維控制，進(jìn)一步提高基函數(shù)生成的隨機(jī)性。采用該方法產(chǎn)生的基函數(shù)，具有良好的隨機(jī)性與相關(guān)性，在不增加基函數(shù)產(chǎn)生的復(fù)雜度的條件下，基函數(shù)的隨機(jī)性由m序列的長度A決定，較普通一維w序列產(chǎn)生的基函數(shù)的隨機(jī)性提高W倍。選用的二維隨機(jī)序列不局限于/M序列，可選用gold序列等偽隨機(jī)序列，亦有相同結(jié)果。圖1為TDCS系統(tǒng)發(fā)射機(jī)框圖。環(huán)境干擾采樣后，經(jīng)FFT變換為頻域，進(jìn)行頻域譜估計(jì)，得到環(huán)境譜爿O)，與設(shè)定門限相比較，進(jìn)行判決，高于門限的頻域置0，低于門限的頻域置l,產(chǎn)生不包含干擾譜的環(huán)境估計(jì)譜的譜幅值乂O),譜相位e^")通過相位隨機(jī)映射產(chǎn)生，得到環(huán)境譜估計(jì)S(w)。^()經(jīng)IFFT變換后，得到時(shí)域基函數(shù)6(f)，以6(0為基礎(chǔ)對發(fā)射數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，然后經(jīng)功放、天線輸出。接收機(jī)采用相同的基函數(shù)生成方法。假定收發(fā)電磁環(huán)境相同，則所產(chǎn)生的基函數(shù)相同，同步后，接收端可采用時(shí)域相關(guān)接收，恢復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)。在TDCS系統(tǒng)中，基函數(shù)的頻譜與干擾信號的頻譜正交，從而避免了信道干擾對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊憽；瘮?shù)決定系統(tǒng)的抗干擾、抗截獲、誤碼率等性能，要求具有良好的隨機(jī)性與相關(guān)性。文獻(xiàn)[2，3對TDCS的性能進(jìn)行了初步分析，但對決定基函數(shù)的相關(guān)參數(shù)未進(jìn)行詳細(xì)分析，同時(shí)對實(shí)際系統(tǒng)中的干擾信號頻譜所占比例對BF相關(guān)性的影響也未進(jìn)行研究。本發(fā)明提出BF隨機(jī)相位映射的二維w序列控制法，如圖2所示。圖2中，》1序列1控制相位映射長度為7V=2m-l，是BF樣點(diǎn)數(shù)。m為產(chǎn)生m序列1和m序列2的移位寄存器的級數(shù)；附序列2與m序列l(wèi)長度相同，可為同一序列，也可不為同一序列，長度也可不同。映射級數(shù)n由w序列2的m級移位寄存器的值決定。若m序列2的前》i個(gè)移位寄存器的值r尸3，則m序列1有3級映射抽頭，抽頭所對應(yīng)的附序列l(wèi)的前/",(即3)個(gè)移位寄存器的值決定相位的映射，可選相位有2"=8點(diǎn)，如圖3所示。兩個(gè)m序列的移位速率不同。w序列l(wèi)每移位7V次后，附序列2才移位一次，即每一個(gè)TDCS數(shù)據(jù)符號的產(chǎn)生由附序列2寄存器的當(dāng)前值及m序列1的7V次相位映射決定，w序列2寄存器的取值數(shù)即是長度iVOV=2m-l)，所以，TDCS可選數(shù)據(jù)符號數(shù)即是附序列2的移位寄存器取值數(shù)。因此有a;e(l,2，…，W，'、l,2,…，W(1)BF的相位由參數(shù)/n、/v決定，較普通一維m序列控制法增加了一維控制參數(shù)，提高了BF產(chǎn)生的隨機(jī)性。由二維附序列相位映射方法產(chǎn)生的BF頻域及時(shí)域表示為5()=乂(峰'—)，<,,1wg<y,|^(W)|={a'^=干擾頻譜廿A、0,、其中，'(2),n,,、、cm27C4712兀("一1)1'-io，，AO)e，z=l,2,'",2-16(")=/FFrCS())=—f乂0)e,一V'i,7V=2m—1(3)由式(1)和式(2)及基函數(shù)的相位映射方法可知，若m序列1的可選數(shù)量為AU，m序列2的移位寄存器級數(shù)為/n，則相位映射總數(shù)為乂=(2"-乳=氣(4)可選相位映射數(shù)是一維控制方法的W倍，所以檢測概率將是采用一維/n序列控制的相位映射方法的檢測概率的l/(2"-l)(或1/7V)。隨著in的增加，檢測概率呈指數(shù)下降。時(shí)域基函數(shù)6(w)的隨機(jī)性由AO)、pO)決定，即由m序列l(wèi)和m序列2決定。不同的m序列l(wèi)或m序列2所產(chǎn)生的具有不同的隨機(jī)性，即與噪聲的相似程度不同。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)通過采用二維m序列控制隨機(jī)相位映射方法，產(chǎn)生系統(tǒng)基函數(shù)，使基函數(shù)的相位映射時(shí)的可選相位數(shù)提高2-—l倍，降低了截獲概率，而且易于實(shí)現(xiàn)。圖lTDCS系統(tǒng)發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)圖2基函數(shù)隨機(jī)相位映射的二維/序列控制法圖3i",個(gè)相位映射方法1、圖2中的m序列l(wèi)為N級循環(huán)移位寄存器l，m序列2為N級循環(huán)移位寄存器2，其中移位速率:m序列1移位速率/N;2、圖3中^個(gè)相位映射選擇:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>權(quán)利要求1、一種二維m序列控制隨機(jī)相位映射方法，其特征在于，所述基函數(shù)生成包括如下步驟步驟一干擾估計(jì)與子基函數(shù)生成環(huán)境干擾估計(jì)原理參見說明書附圖1、2、3、4、5。具體包括如下步驟第一步環(huán)境干擾采樣。收發(fā)兩端分別對環(huán)境干擾信號進(jìn)行采樣，得到環(huán)境采樣sa(t)。第二步干擾信號變換角度的計(jì)算。采用RAT估計(jì)不同干擾信號的最佳變換角度αi，i＝1，…，NJm(i是干擾信號序號，NJm是干擾信號數(shù))，使干擾信號在變換域內(nèi)不同變換角度下的能量集中程度最高，占用范圍最窄。第三步環(huán)境采樣的FRFT變換。通過對環(huán)境采樣進(jìn)行變換角度αi的FRFT變換，得到分?jǐn)?shù)域u內(nèi)的變換SA(u)，使干擾分量在其變換域呈現(xiàn)能量集中狀態(tài)。第四步干擾分量帶寬優(yōu)化及判決門限的產(chǎn)生。根據(jù)帶寬優(yōu)化要求，確定干擾分量在變換域內(nèi)的范圍及相應(yīng)判決門限AT。第五步干擾分量頻譜標(biāo)記。將第三步產(chǎn)生的FRFT變換SA(u)與第四步產(chǎn)生的門限值A(chǔ)T比較，超過門限值A(chǔ)T的分量被設(shè)定為0，其它的分量設(shè)定為1，生成相應(yīng)的子基函數(shù)頻譜幅度序列Ai(u)。第六步子基函數(shù)隨機(jī)相位生成。采用隨機(jī)相位映射法生成隨機(jī)相位序列id="icf0001"file="A2007100496630002C1.tif"wi="10"he="3"top="158"left="147"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>第七步子基函數(shù)生成。將生成的隨機(jī)相位序列與頻譜幅度序列Ai(u)對應(yīng)元素相乘得到子基函數(shù)的變換域表示對Bi(u)進(jìn)行FRFT逆運(yùn)算，得到子基函數(shù)的時(shí)域表示第八步干擾分量剔除。將第二步產(chǎn)生的FRFT變換與第三步產(chǎn)生的門限值比較，超過門限值的分量被設(shè)定為0，其它的分量不變，得到干擾分量剔除后的環(huán)境干擾估計(jì)SA′(u)<mathsid="math0001"num="0001"><math><![CDATA[<mrow><mi>S</mi><msup><mi>A</mi><mo>′</mo></msup><mrow><mo>(</mo><mi>u</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><mn>0</mn><mo>,</mo><mo>|</mo><mi>SA</mi><mrow><mo>(</mo><mi>u</mi><mo>)</mo></mrow><mo>|</mo><mo>≥</mo><msub><mi>A</mi><mi>T</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>SA</mi><mrow><mo>(</mo><mi>u</mi><mo>)</mo></mrow><mo>,</mo><mo>|</mo><mi>SA</mi><mrow><mo>(</mo><mi>u</mi><mo>)</mo></mrow><mo>|</mo><mo><</mo><msub><mi>A</mi><mi>T</mi></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced></mrow>]]></math></maths>對SA′(u)進(jìn)行FRFT逆運(yùn)算，得到剔除干擾分量后的時(shí)域表示sa′(t)＝IFRFT(SA′(u))第九步對下一干擾分量的處理。i＝i+1，重復(fù)第二步到第八步，直到i＝NJm時(shí)為止。第十步剩余干擾剔除。對環(huán)境干擾中干擾分量不能通過RAT+FRFT在變換域集中能量，進(jìn)行處理的干擾，采用剩余干擾剔除法，剔除干擾，進(jìn)一步優(yōu)化基函數(shù)帶寬，得到剔除剩余干擾后的子基函數(shù)bR(n)。第十一步系統(tǒng)基函數(shù)生成。將生成的子基函數(shù)級連，產(chǎn)生系統(tǒng)基函數(shù)<mathsid="math0002"num="0002"><math><![CDATA[<mrow><mi>b</mi><mrow><mo>(</mo><mi>n</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>b</mi><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>n</mi><mo>)</mo></mrow><mo>⊗</mo><msub><mi>b</mi><mn>2</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>n</mi><mo>)</mo></mrow><mo>⊗</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>⊗</mo><msub><mi>b</mi><msub><mi>N</mi><mi>J</mi></msub></msub><mrow><mo>(</mo><mi>n</mi><mo>)</mo></mrow><mo>⊗</mo><msub><mi>b</mi><mi>R</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>n</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math></maths>第十二步縮放。為了維持每個(gè)矢量信號序列的能量一致，將序列b(n)的幅度被縮放C倍，即基函數(shù)時(shí)域表示變?yōu)镃b(n)；第十三步存儲，存儲序列Cb(n)，作為數(shù)據(jù)調(diào)制及解調(diào)的基信號。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模糊變換+分?jǐn)?shù)傅立葉變換(RAT+FRFT)的變換域通信系統(tǒng)基函數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，采用RAT+FRFT估計(jì)環(huán)境干擾參數(shù)。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于分?jǐn)?shù)傅立葉變換(FRFT)的變換域通信系統(tǒng)基函數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，采用帶寬優(yōu)化方法得到干擾分量剔除門限，并得到剔除干擾分量后的子基函數(shù)。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于分?jǐn)?shù)傅立葉變換(FRFT)的變換域通信系統(tǒng)基函數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,其特征在于，采用剩余千擾剔除方法得到剩余千擾剔除后的子基函數(shù)。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于分?jǐn)?shù)傅立葉變換(FRFT)的變換域通信系統(tǒng)基函數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,其特征在于，通過子基函數(shù)級連得到系統(tǒng)基函數(shù)，收發(fā)兩端基函數(shù)互為共軛。全文摘要變換域通信系統(tǒng)中采用二維m序列控制的基函數(shù)隨機(jī)相位映射方法是一種變換域通信系統(tǒng)基函數(shù)隨機(jī)相位映射方法，屬于無線通信
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及認(rèn)知無線技術(shù)中的信號設(shè)計(jì)技術(shù)。本發(fā)明將通常的一維m序列控制隨機(jī)相位映射方法提高為二維控制，進(jìn)一步提高了生成的基函數(shù)的隨機(jī)性。采用該發(fā)明產(chǎn)生的基函數(shù)，具有良好的隨機(jī)性與相關(guān)性，在不增加基函數(shù)產(chǎn)生的復(fù)雜度的條件下，基函數(shù)的隨機(jī)性由m序列的長度N決定，較普通一維m序列產(chǎn)生的基函數(shù)的隨機(jī)性提高N倍，使變換域通信系統(tǒng)具有良好的抗干擾性能及環(huán)境適應(yīng)性。文檔編號H04L27/00GK101360080SQ20071004966公開日2009年2月4日申請日期2007年8月2日優(yōu)先權(quán)日2007年8月2日發(fā)明者張忠培,王傳丹申請人:電子科技大學(xué)