一種擴(kuò)頻序列解擴(kuò)方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及通信技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種擴(kuò)頻序列解擴(kuò)方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 擴(kuò)頻通信指的是用來傳輸信息的信號帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信息本身的帶寬的一種通信 模式。由于擴(kuò)頻通信技術(shù)具有抗干擾性能好、可進(jìn)行多址通信、保密性好、抗衰落、抗多徑、 干擾小等優(yōu)點(diǎn)，近十余年來，已迅速在民用通信的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。直接序列擴(kuò)頻 (簡稱直序擴(kuò)頻）是擴(kuò)頻的一種主要方式，它通過利用高速率的擴(kuò)頻序列在發(fā)射端擴(kuò)展信 號的頻譜，而在接收端用相同的擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行解擴(kuò)，把展開的擴(kuò)頻信號還原成原來的信 號。在直序擴(kuò)頻中，經(jīng)常被采用的擴(kuò)頻碼序列是M序列（通過在m序列后補(bǔ)0得到）。傳統(tǒng) 直序擴(kuò)頻系統(tǒng)中的解擴(kuò)方法可W分為兩個(gè)部分：碼捕獲與碼跟蹤；首先通過碼捕獲確定碼 相位，再通過碼跟蹤進(jìn)一步減少碼相位的誤差。傳統(tǒng)解擴(kuò)方法具有捕獲時(shí)間長，捕獲后需要 進(jìn)一步進(jìn)行碼跟蹤W減少相位誤差的缺點(diǎn)，并且傳統(tǒng)方法沒有利用擴(kuò)頻碼各個(gè)碼片之間的 約束關(guān)系降低每個(gè)碼片提供信息的誤差。
[0003] 針對傳統(tǒng)擴(kuò)頻方法沒有利用擴(kuò)頻碼各個(gè)碼片之間的約束關(guān)系的問題，2003年， KeithM.Chugg和MingruiZhu在公開的ANewApproachtoRapidPNCodeAcquisition UsingIterativeMessage化ssingTechniques( -種基于消息傳遞算法的偽隨機(jī)碼捕獲 方法）中提出了利用因子圖模型表示M序列的碼片之間的約束關(guān)系的基礎(chǔ)上的一種基于消 息傳遞算法（IterativeMessage化SSingAlgorithm,IMPA)的擴(kuò)頻碼捕獲方法，相比于傳 統(tǒng)擴(kuò)頻碼捕獲方法，該算法能夠利用M序列的各個(gè)碼片之間的約束關(guān)系提高擴(kuò)頻碼捕獲的 概率，但是該算法存在收斂速度慢的問題，導(dǎo)致擴(kuò)頻碼的檢測速度無法令人滿意。
[0004] 2009年，徐定杰和趙國清等在公開的基于IMPA的偽碼快速捕獲算法的性能分析 和改進(jìn)中提出基于冗余約束的改進(jìn)算法，即R-IMPA(Re化ndancyIMPA，基于消息傳遞的冗 余算法），該算法通過增加檢測節(jié)點(diǎn)的約束長度來加快消息傳遞算法的收斂速度，從而提高 檢測速度。
[0005] 但是上述W因子圖模型為基礎(chǔ)的擴(kuò)頻碼捕獲算法僅僅完成擴(kuò)頻序列的碼捕獲過 程，不能實(shí)現(xiàn)基于因子圖模型的碼跟蹤過程，在與系統(tǒng)后續(xù)譯碼部分或碼元判決部分進(jìn)行 連接時(shí)還需要通過傳統(tǒng)解擴(kuò)方法完成解擴(kuò)步驟并輸出相應(yīng)的碼元信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，如何實(shí)現(xiàn)基于因子圖模型的碼跟蹤。
[0007] 針對上述問題，本發(fā)明提出了一種擴(kuò)頻序列解擴(kuò)方法，包括：
[0008] 步驟S1、根據(jù)本地偽隨機(jī)序列的本原多項(xiàng)式及約束方程組S，建立碼元為0對應(yīng)的 本地偽隨機(jī)序列的第一因子圖和碼元為1對應(yīng)的本地偽隨機(jī)序列的第二因子圖；
[0009] 步驟S2、根據(jù)接收到的擴(kuò)頻序列碼元內(nèi)的碼片序列Y=扔，72,…，yi，…，yj的數(shù) 值和第一因子圖，計(jì)算碼元為0時(shí)發(fā)送端發(fā)送的碼片序列X= 1X1，而，…，Xi,…，X。}在滿足 本地偽隨機(jī)序列約束方程組S的條件下各碼片出現(xiàn)I的概率PuUi= 11Y，巧和出現(xiàn)O的概 率PoUi= 〇|Y，S)，其中 1《i《n，n> 1 ;
[0010] 根據(jù)接收到的擴(kuò)頻序列碼元內(nèi)的碼片序列Y=扔，y2,…，yi，…，y。}的數(shù)值和第二 因子圖，計(jì)算碼元為1時(shí)發(fā)送端發(fā)送的碼片序列X=1X1，X2,…，Xi,…，X。}在滿足本地偽隨 機(jī)序列約束方程組S的條件下各碼片出現(xiàn)1的概率PiUi= 1|Y，巧和出現(xiàn)0的概率PiUi =〇|Y，巧；
[0011] 步驟S3、根據(jù)第一因子圖輸出的PeUi= 1|Y，。和？。知1=0忙訂，確定發(fā)送端發(fā) 送的碼片序列中的第i個(gè)碼片與本地偽隨機(jī)序列的第i個(gè)碼片數(shù)值相等的概率Pa(Zii)和 P〇(Zi2);
[001引根據(jù)第二因子圖輸出的PiUi= 11Y，巧和Pi(Xi= 0IY，S)，確定發(fā)送端發(fā)送的碼 片序列中的第i個(gè)碼片與本地偽隨機(jī)序列的第i個(gè)碼片數(shù)值相等的概率Pi(Zii)和Pi(Zi2)，
[0013] 其中Py(Z。）為碼元為X時(shí)發(fā)送端發(fā)送的第i個(gè)碼片與本地偽隨機(jī)序列i個(gè)碼片 皆為0的概率A知2)為碼元為X時(shí)發(fā)送端發(fā)送的第i個(gè)碼片與本地偽隨機(jī)序列i個(gè)碼片 皆為1的概率，X= 0或1 ;
[0014] 步驟S4、根據(jù)本地偽隨機(jī)序列碼片長度建立碼元為0對應(yīng)的第一圖結(jié)構(gòu)和碼元為 1對應(yīng)的第二圖結(jié)構(gòu)；
[0015] 步驟S5、將根據(jù)第一因子圖確定的Pn(Zii)和Pn(Zn)作為第一圖結(jié)構(gòu)第一層計(jì)算 節(jié)點(diǎn)的輸入，根據(jù)所述第一圖結(jié)構(gòu)，對P。值）進(jìn)行運(yùn)算，計(jì)算擴(kuò)頻前碼元為0的概率P值= n 0)其中G(O) =H化(Z,:.)，Po(Zi)為Po(Zii)或P〇(z。）； 丄
[0016] 將根據(jù)第二因子圖確定的Pi(Zii)和Pi (Zi2)作為第二圖結(jié)構(gòu)第一層計(jì)算節(jié)點(diǎn)的輸 入，根據(jù)所述第二圖結(jié)構(gòu)，對PiO))進(jìn)行運(yùn)算，計(jì)算擴(kuò)頻前碼元為1的概率P值=1)，其中 :口： C(巧二n巧(之；），Pi(Zi)為Pi(Zii)或Pi(Z。）；
[0017] 步驟S6、當(dāng)P值=0) >P值=1)時(shí)，判定擴(kuò)頻前碼元為0的概率為P值=0)，碼 元為1的概率為1-p值=0);當(dāng)P值=0) <p值=1)時(shí)，判定擴(kuò)頻前碼元為1的概率為P值 =1)，碼元為0的概率為I-P值=1)。
[0018] 優(yōu)選地，所述步驟S2具體包括：
[0019] 步驟S21、根據(jù)接收到的擴(kuò)頻序列碼元內(nèi)的碼片序列Y= (yi，y2,…，yi，…，yj的 數(shù)值，計(jì)算發(fā)送端發(fā)送的碼片序列X= (xi，X2,…，Xi,…，X。}中各碼片為0的概率PnUi= 〇|yi)和發(fā)送端發(fā)送的碼片序列X= {Xi，X2,…，Xi,…，Xj中各碼片為1的概率PoUi= iIyi)；
[0020] 步驟S22、將PdUi= 1Iy1)作為第一因子圖中與變量對應(yīng)的變量節(jié)點(diǎn)的概率1 輸入，將P。(Xi= 0Iy1)作為第一因子圖中與變量對應(yīng)的變量節(jié)點(diǎn)的概率0輸入，對第二 因子圖進(jìn)行迭代計(jì)算，得到PeUi= 1|Y，巧和PeUi=OlY,巧；
[0021] 將PiUi=l|yi)作為第二因子圖中與變量對應(yīng)的變量節(jié)點(diǎn)的概率0輸入，將 Pi(Xi=Olyi)作為第二因子圖中與變量對應(yīng)的變量節(jié)點(diǎn)的概率1輸入，對第二因子圖進(jìn) 行迭代計(jì)算，得到Pi(Xi= 11Y,巧和P1 (Xi= 0IY,S)。
[0022] 優(yōu)選地，所述步驟S3具體包括：
[0023] 當(dāng)本地偽隨機(jī)序列第i個(gè)碼片為0時(shí)，選取所述第一因子圖第i個(gè)變量節(jié)點(diǎn)輸出 的P。(Xi= 0IY，巧作為P。(Z。），當(dāng)本地偽隨機(jī)序列第i個(gè)碼片為1時(shí)，選取所述第一因子圖 第i個(gè)變量節(jié)點(diǎn)輸出的PeUi= 1|Y，巧作為Pe(Zi2);
[0024] 當(dāng)本地偽隨機(jī)序列第i個(gè)碼片為1時(shí)，選取所述第二因子圖第i個(gè)變量節(jié)點(diǎn)輸出 的Pi(Xi= 0IY，巧作為P1 (Z。），當(dāng)本地偽隨機(jī)序列第i個(gè)碼片為1時(shí)，選取所述第二因子圖 第i個(gè)變量節(jié)點(diǎn)輸出的Pi(Xi= 11Y，巧作為P1 (Zi2)。
[00巧]優(yōu)選地，根據(jù)本地偽隨機(jī)序列的長度，確定所述第一圖結(jié)構(gòu)和所述第二圖結(jié)構(gòu)皆 為相同的樹結(jié)構(gòu)：
[0026] 當(dāng)本地偽隨機(jī)序列的長度n= 2k時(shí)，樹結(jié)構(gòu)的第一層有2k1個(gè)2輸入或節(jié)點(diǎn)，第 j層有2k'個(gè)2輸入或節(jié)點(diǎn)，第j層的第i個(gè)節(jié)點(diǎn)〇/的兩對輸入分別與第j-1層的〇,甘與 Of兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸出連接，其中，1《i《2ki，l<j《k，k> 1 ;
[0027] 當(dāng)本地偽隨機(jī)序列的長度n= 2k+b時(shí)，樹結(jié)構(gòu)的第一層有2kI個(gè)或節(jié)點(diǎn)，其中 前b個(gè)節(jié)點(diǎn)為3輸入或節(jié)點(diǎn)，其余為2輸入或節(jié)點(diǎn)；第j層有2k'個(gè)2輸入或節(jié)點(diǎn)，第j層 的第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的兩對輸入分別與第j-1層的與Of兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸出端連接，其中，12";
[002引當(dāng)本地偽隨機(jī)序列的長度n= 2k巧k1+曰時(shí)，樹結(jié)構(gòu)的第一層有2ki+2k2個(gè)或節(jié)點(diǎn)， 其中前b個(gè)為3輸入或節(jié)點(diǎn)，其余為2輸入或節(jié)點(diǎn)；第二層有2k2個(gè)3輸入或節(jié)點(diǎn)；第m層有 2km個(gè)2輸入或節(jié)點(diǎn)；樹結(jié)構(gòu)的第二層中，第n個(gè)節(jié)點(diǎn)的=對輸入分別與第一層的第化-2、 化-1和化個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸出連接；第m層的第q個(gè)節(jié)點(diǎn)％'的兩對輸入分別與第m-1層的二1 與％-哺個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸出端連接，其中1《a< 2k1，2<m《k，1《n《2k2,1《q《2km。
[0029] -種擴(kuò)頻序列解擴(kuò)系統(tǒng)，包括：
[0030]因子圖建立模塊，用于根據(jù)本地偽隨機(jī)序列的本原多項(xiàng)式及約束方程組S，建立碼 元為0對應(yīng)的本地偽隨機(jī)序列的第一因子圖和碼元為1對應(yīng)的本地偽隨機(jī)序列的第二因子 圖；
[003。第一運(yùn)算模塊，用于根據(jù)接收到的擴(kuò)頻序列碼元內(nèi)的碼片序列Y =扔，72,… ，yi，…，y。}的數(shù)值和第一因子圖，計(jì)算碼元為0時(shí)發(fā)送端