一种准正交混合扩频通信算法

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第 4 期 曾志斌等 : 一种准正交混合扩频通信算法
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图 1 发射端原理图
图 2 接端原理图
输入信息先进行 1 然后通过正交I与 Q 信道进行传输 , 同相支路 ) 传 1 比特 ∶ 4 串并变换 , I路 ( 在发射端 , 信息 , 路 ( 正交支路 ) 传 比特信息 路利用码极性特点进行 直扩调制 ; 路采用 元扩频传输 , 该扩 Q 3 . I B P S K Q M 通过循环移位获得 . 这里I和 Q 两路扩频码码长相等 ; 最后利用正交调制后发射 . 频码码集利用码相位特点 , 在接收端 , 采用正交下变频技术接收信息 , 低通滤波滤除高频分量 ; 系统同步后 , 、 I Q 两 路分 别与 本地 相 应扩频码进行相关处理 , 获得原始信息 , 从而恢复原始信息码流 .
狓 +犜) -狓 = 犜 , 烄( 狓 +犜 +犔) 狓 +犔)= 犜 , -( 烅( 烆( 狓 +犔) -狓 = 犔 .
( ) 4
如果 犔 < 犜 / 即它们对应扩频码码相位差Δ / 时间差Δ / 那么第 1 点为对应的I路扩频码与 2, 犻< 犖 2, 狋< 犜 2.
自然科学版 ) 4卷 西安电子科技大学学报 ( 第 3 5 4 0
2 0 0 7年8月 第3 4卷 第4期
西安电子科技大学学报( 自然科学版) 犑 犗犝犚犖犃 犔 犗 犉 犡 犐 犇 犐 犃犖 犝犖 犐 犞 犈犚 犛 犐 犜犢
A u . 2 0 0 7 g o . 4 V o l . 3 4 N
一种准正交混合扩频通信算法
曾 志 斌1, 庄 奕 琪1, 向 新2
( 陕西 西安 7 1.西安电子科技大学 微电子学院 , 1 0 0 7 1; 陕西 西安 7 ) 2.西安电子科技大学 综合业务网理论及关键技术国家重点实验室 , 1 0 0 7 1 摘要 : 针对无线扩频通信频带利用率有限的问题 , 提出了一种准正交混合扩频通信算 法 及 其 实 现 方 案 . 该算法利用扩频码码极性特点在同相支路上进 行 B 利用扩频码码相位 P S K 调 制 的 直 接 序 列 扩 频 传 输, 特点在正交支路进行 M 元扩频传输 . 系统通过 同 相 支 路 扩 频 码 提 取 扩 频 码 起 始 位 置 , 继而利用两支路 扩频码互补特点获取载波信息 . 系统实现不需要额外提供同步信息 , 系统的扩频码码集 仅 由 一 条 扩 频 码 仿真结果表明该算法可有效地提高系统资源的利用率 . 在限定相位区条件下通过循环移位构成 . 关键词 :B 直接序列扩频 ; 混合扩频 ; P S K; M元 中图分类号 : ( ) T N 9 1 4. 4 2 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 1 2 4 0 0 2 0 0 7 0 4 0 5 3 8 0 5
本地相同 扩 频 码 相 关 出 现 的 相 关 峰 , 反之第2点是相关 峰. 从以上分析可知 , 只要选码符 合式 ( , 就 可 以 判 断 出I 3) 路的扩频码 , 从而提取扩频码起始位置信息 .
3 系统同步分析
系统同步是保证系 统 正 常 通 信 的 前 提 . 系统同步包括 载波同步包括载波频率和相位的 载波同步和扩频码同步 ,
( , , ;2. 1. S c h o o l o fM i c r o e l e c t r o n i c s X i d i a nU n i v . X i ′ a n 1 0 0 7 1, C h i n a S t a t eK e a b . o f I n t e r a t e d 7 yL g , , ) X i d i a nU n i v . X i ′ a n 1 0 0 7 1, C h i n a S e r v i c eN e t w o r k s 7 : 犃 犫 狊 狋 狉 犪 犮 狋 e wq u a s i o r t h o o n a lh b r i ds r e a ds e c t r u mc o mm u n i c a t i o na l o r i t h ma n di t sr e a l i z e d A n g y p p g s c h e m ea r ep r o o s e d . T h ea l o r i t h mc a na c h i e v eB P S KD S S Si nt h e i n h a s eb r a n c hb a s e do nt h ec o d e p g p , n dt h eM a r o d u l a t i o ni nt h eo r t h o o n a lb r a n c hb a s e do nc o d ep o l o r i t .T h es s t e mc a n h a s ea ym g y y p a c h i e v e t h es t a r t i n o s i t i o no ft h es r e a ds e c t r u mu t i l i z i n h es r e a ds e c t r u m( S S) c o d ei nt h ei n gp p p gt p p h a s eb r a n c h, a n dg e t c a r r i e rm e s s a ew i t ht h ec o m l e m e n t a r h a r a c t e ro f s r e a ds e c t r u mc o d e s i nt w o p g p yc p p , c h a n n e l s a n d i t n e e d sn oe x t e r n a l s o u r c eo f s n c h r o n i z a t i o n . T h e c o d e s e t o f S Sc o d e s c o m e s f r o mo n eS S y ,w c o d eb c l i cs h i f t i n i t ht h el i m i to fp h a s ea r e a h i c hi se a s or e a l i z e .T h es i m u l a t i o nr e s u l t s yc y gw yt d e m o n s t r a t e t h a t t h ea l o r i t h mi se f f e c t i v e i n i m r o v i n h eu t i l i z a t i o nr a t i oo f s s t e mr e s o u r c e s . g p gt y : ; ; ; 犓 犲 犠 狅 狉 犱 狊 B P S K d i r e c t s e u e n c es r e a ds e c t r u m h b r i ds r e a ds e c t r u m M a r q p p y p p y 狔
] 1 无线扩频通信 [ 具有良好的抗干扰能力 , 但它的频带利用率有限 , 因此如何在有限频带内提高系统携 带 ] 2 信息能力成为人们关注的问题 . 常用的 扩 频 通 信 方 式 有 两 种 : 基 于 扩 频 码 的 码 相 位 信 息[ 及正交扩频序列 ] 3~5 传输 . 利用码相位传输的扩频系统常见有 D 一般采用差分方式的前 集[ B P S K, D Q P S K, B P S K和Q P S K,
两路扩频码来源于同一条扩频码 , 在同步过程中 , 对接收 到的数 据作相 关运 算时 , 理想情况下会出现两个峰 如果进行同步时间 Q 路传输同一数据 , 那么这 两个 最大 相关 峰对 应位 置不 变 , 值绝对值一样的最大相关峰 . 因此不对扩频码码集作一些规定就无法确定同步起始位置 , 从而无法实现同步 . 用 犜 表示扩频码周期 , 设当前时间段 犜 出现最大相关峰时刻分别为 在下一个 犜 内出现时刻为 狋 狋 狋 1和 2; 3 和狋 由于I路扩频码携带信息是利用码极性特点进行传输 , 故每条最 大相 关峰 对应 位置 相对 不变 . 然而 Q 4. 路扩频码码集是通过循环移位获得的 , 在传输不同信息时 , 相关运 算获 得的 最大 相 关 峰 对 应 位 置 不 同 , 设此 时 Q 路所传的信息码不是一样的 . 不失一般性 , 令I路最大相关峰出现时刻为狋 那么有 1 和狋 3, 狋 1 =狋 3 -犜 ,
2 扩频码的选取
从系统结构可以发 现 , 它 需 要 9 条 扩 频 码, 其中 Q 路 3 要选取正交性和相关性均 犕 元扩频需要 2 =8 条扩 频 码 . 好的扩频码码集非常困 难 , 例如沃尔式编码正交性好但相
3 关性 差 . 笔 者 提 出 一 种 新 的 算 法, 它利用 m 序列良好的自 相关特性 , 通过循环移位犻 …, )获取相关性能好且近似正交的 9 条扩 频码 , 如 图 3 所示 . 由于 I 、 狓 =1, 8 Q 狓 ( 图 循环移位获得的扩频码
1 准正交混合扩频通信系统
如图 1 及图 2 所示 , 新系统不同于常规扩频系统 , 它采用正交信道混合扩频技术 .
收稿日期 : 2 0 0 6 1 0 1 2 基金项目 : 国家自然科学基金资助 ( ) 6 0 2 7 6 0 2 8 作者简介 : 曾志斌 ( ) , 男, 讲师 , 西安电子科技大学博士研究生 . 1 9 7 3
狋 2 ≠狋 4 -犜 . 因此可以立即判决出I路的扩频码 , 同时获得当前扩频码的起始时刻 . 如果在同步判决过程中 Q 路扩频码重复传输 , 那么此时有
{ {
( ) 1
狋 1 =狋 3 -犜 , 狋 2 =狋 4 -犜 。
) ( 2
存在盲同步问题 . 针对以上问题 , 对扩频码的选取按如 下规 则处 理 : 如图 这就无法确认 I路扩频码信息 , 设原始扩频码 犘犖0 长为 犖 , 将它选为I路扩频码源码 , 3 所示 , I路采用的 B P S K 直扩调制只改变它的载波相 位信息 ; …, )获得 . 各条扩频码不相同 , 且满足 Q 路的 8 条扩频码是通过 犘犖0 向前循环移位犻 狓 =1, 8 狓 ( / ( ) 犻 2 . 3 狓 <犖 ) 的情况 ( 如图 4 所示 ) , 这里 犖 =1 在2 不妨设第1 2 2 7; 犜 时间段内出现4个最大相关峰值点 . 设出现式 ( 点在 狓 时刻 , 第 2 点在狓 + 则第 3 点 、 第 4 点分别出现在狓 + 显然有 犔 时刻 , 犜和 狓 +犔 + 犜 时刻上 ,