P-H多维类正交矩阵的构成方法和构成装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种P‑H多维类正交矩阵的构成方法，包括以下步骤，(1)获得矩阵P和完全正交的矩阵H，所述矩阵H为Hadamard矩阵；(2)所述矩阵P和矩阵H输入直积运算器进行克罗内克积运算，得到多维类正交P‑H矩阵。本发明专利技术的P‑H多维类正交矩阵的构成方法构成的P‑H矩阵规模大、正交特性好、误码率低、码长不受限，产生矩阵的步骤简单，速度快，用作扩频码使用时的信道数量能达到230,400以上。

Composition Method and Device of P-H Multidimensional Orthogonal Matrix

The invention discloses a method for constructing P_H multi-dimensional orthogonal matrix, which includes the following steps: (1) obtaining matrix P and completely orthogonal matrix H, which is Hadamard matrix; (2) input direct product operator of matrix P and matrix H to perform Crohneck product operation and obtain multi-dimensional orthogonal P_H matrix. The P_H multi-dimensional orthogonal matrix of the invention has large scale, good orthogonal property, low bit error rate, unlimited code length, simple steps for generating the matrix, fast speed, and more than 230,400 channels can be used as spread spectrum codes.

【技术实现步骤摘要】
P-H多维类正交矩阵的构成方法和构成装置
本专利技术涉及一种P-H多维类正交矩阵的构成方法，还涉及一种P-H多维类正交矩阵的构成装置，产生的大型混合P-H矩阵可作为扩频码应用于CDMA等通信系统中。
技术介绍
对于CDMA通信系统而言，影响通信的四种干扰主要是本地干扰、码间干扰、多址干扰、领道干扰。一般来说，如果CDMA系统中采用的扩频序列相关特性越好，即序列的自相关性越强，互相关性越弱，那么整个系统受到的干扰就越少。在以上所涉及的四种干扰中，除了本地干扰以外，其余三种干扰都可以通过选用相关特性比较好的扩频序列来降低甚至消除干扰，同时，CDMA通信系统的容量也主要受到干扰的限制，因此在CDMA系统中选用相关特性好的扩频序列，除了可以降低通信系统中的码间干扰、多址干扰和领道干扰以外，还可以实现最大容量的CDMA系统。为了减少干扰，CDMA系统一般选用完全正交的Walsh序列(Walsh码)作为其扩频序列。Walsh码是由Hadamard矩阵(简称H矩阵)演变而来的，Hadamard矩阵是由+1和-1元素构成的正交方阵，H矩阵的任意两行(或两列)都是正交的，且任意一行(列)的所有元素的平方和等于方阵的阶数，将H矩阵的"+1"和"-1"的交变次数重新排列就可以得到Walsh矩阵，Walsh矩阵中各行列之间也具有相互正交(MutualOrthogonal)的特性，因此将Walsh矩阵用于CDMA通信系统时，可以保证使用它作为扩频码的扩频信道也是互相正交的。Walsh矩阵被用于CDMA等通信系统，到目前为止，对于Walsh矩阵而言，除去阶数n＝4×47＝188外，其余所有n≤200的Walsh矩阵都已找到。由于到目前为止Walsh矩阵的的阶数均是小于200的(n≤200)，因此在码分多址等通信技术中，用户的数量就会受到Walsh矩阵大小的限制，即接入信道的用户数量不能超过200，这样在很大程度就限制了码分多址等通信系统中信道数量和可接入用户数量。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种P-H多维类正交矩阵的构成方法，构成的P-H矩阵规模大、正交特性好、误码率低、码长不受限，用作扩频码使用时的信道数量能达到230,400以上。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种P-H多维类正交矩阵的构成方法，包括以下步骤：(1)获得矩阵P和完全正交的矩阵H，所述矩阵H为Hadamard矩阵；(2)所述矩阵P和矩阵H输入直积运算器进行克罗内克积运算，得到多维类正交P-H矩阵。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括步骤(1)中获得矩阵P的步骤如下，(1.1)对多个同组的BCH码本原多项式进行筛选，组合筛选得到的本原多项式f1(x)、f2(x)……fn(x)，获得f(x)序列：f(x)＝F[f1(x),f2(x).....fn(x)]；(1.2)对筛选组合后的f(x)序列进行群变换，获得多维类正交伪随机矩阵M；(1.3)对矩阵M中的数据做如下规则的数值转换：经过数值转换后获得只有“-1”和“1”的多维类正交伪随机矩阵M’；(1.4)矩阵M’通过阈值滤波器，设定阈值滤波器互相关系数阈值σ，筛选出互相关系数值小于等于阈值σ的行向量或列向量，重新组合获得具有类正交性的矩阵P。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述阈值滤波器互相关系数阈值σ的范围为0≤σ＜1；σ＝0时，筛选出完全正交的矩阵P；0＜σ＜1时，筛选出类正交的矩阵P。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括步骤(1.2)中群变换过程如下：(1.2.1)将初始状态的序列anan-1……a0右移一位；(1.2.2)判断右移后的序列最高位是否为1：如果最高位为1，则将该序列和初始序列作异或运算后输出an-1an-2……a0；否则直接输出an-1an-2……a0；(1.2.3)依次循环步骤(1.2.1)、(1.2.2)，输出的所有序列排列成n列的矩阵N，矩阵I为单位矩阵，此处的矩阵M多维类正交伪随机矩阵M。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括步骤(1.1)中，对于同组的BCH码本原多项式，根据具体的需求，挑选其中的一个或多个本原多项式，根据一定的函数关系F(x)进行组合，获得组合后的多项式f(x)＝F[f1(x),f2(x).....fn(x)]。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括对于不同的本原多项式，n可以取不同的值，将本原多项式通过j个nj级移位寄存器变换进入一个长度为n的移位寄存器；其中：为了解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种P-H多维类正交矩阵的构成装置，包括P矩阵构成器、H矩阵构成器和直积运算器，所述P矩阵构成器生成矩阵P，所述H矩阵构成器生成完全正交的矩阵H，所述矩阵P和矩阵H输入直积运算器进行克罗内克积运算，得到多维类正交P-H矩阵。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述P矩阵构成器包括寄存器A、卷积器、寄存器B、移位寄存器A、乘法器、锁存器、反向器和阈值滤波器；多个本原多项式的系数分别存储在各自对应的寄存器A内；多个所述寄存器A均连接卷积器的输入端，所述卷积器进行卷积运算，卷积运算后的输出结果存储在寄存器B中；所述寄存器B的输出连接移位寄存器A，并将移位寄存器A的最高位作为乘法器的一个输入分别和寄存器B中每一位相乘，相乘后的结果输出与移位寄存器A的相应位进行模2运算，运算后的结果输出到锁存器，所述锁存器的输出连接反向器，所述反向器的输出连接阈值滤波器，所述阈值滤波器输出矩阵P。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述H矩阵构成器包括移位寄存器C，所述移位寄存器C内存储有H矩阵。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述阈值滤波器的输出连接移位寄存器B，矩阵P存储在移位寄存器B内，所述移位寄存器B和移位寄存器C进行克罗内克积运算，获得多维类正交P-H矩阵。本专利技术的P-H多维类正交矩阵的构成方法构成的P-H矩阵规模大、正交特性好、误码率低、码长不受限，产生矩阵的步骤简单，速度快，用作扩频码使用时的信道数量能达到230,400以上，其具有以下技术效果：其一、规模大：构成的P-H矩阵大小为2Np×2Nq，N、p、q均为任意值，其中p×q为矩阵P，N为H矩阵的阶数，只要选择较大的N、p、q，就可以构建出规模巨大的正交、类正交P-H矩阵。其二、正交性好：构成的类正交P-H矩阵、正交P-H矩阵均满足Welch界，都具有很好的正交特性，可以用于CDMA系统中分别作为信道编码和用户编码。其三、误码率低：误码率和Walsh矩阵应用时的误码率相当，构成的正交P-H矩阵、类正交矩阵完全可以替代Walsh矩阵应用于CDMA通信系统中。其四、码长不受限：对于传统的Walsh矩阵而言，它的大小是2N×2N(N为阶数)，即其行向量或者列向量的数量必然是2的指数次方。而本申请构成的大型混合P-H正交、类正交矩阵，由于它是由筛选后的矩阵P(矩阵大小为p×q)，和N阶H矩阵经过克罗内科积扩展而来的，因此P-H矩阵的大小为2Np×2Nq。由于N、p、q可以取任意值，因此P-H矩阵的大小也可以为任意偶数。因此大型混合P-H正交、类正交矩阵的大小不像walsh矩阵那样必须为2的指数次方，而可以是任意偶数，这也打破了Walsh矩阵在大小上受到的限制。本申请的P-H多维类正交矩阵的构成装置，组成部件简单，易于搭建。附图说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种P‑H多维类正交矩阵的构成方法，其特征在于：包括以下步骤，(1)获得矩阵P和完全正交的矩阵H，所述矩阵H为Hadamard矩阵；(2)所述矩阵P和矩阵H输入直积运算器进行克罗内克积运算，得到多维类正交P‑H矩阵。

【技术特征摘要】
1.一种P-H多维类正交矩阵的构成方法，其特征在于：包括以下步骤，(1)获得矩阵P和完全正交的矩阵H，所述矩阵H为Hadamard矩阵；(2)所述矩阵P和矩阵H输入直积运算器进行克罗内克积运算，得到多维类正交P-H矩阵。2.如权利要求1所述的P-H多维类正交矩阵的构成方法，其特征在于：步骤(1)中获得矩阵P的步骤如下，(1.1)对多个同组的BCH码本原多项式进行筛选，组合筛选得到的本原多项式f1(x)、f2(x)……fn(x)，获得f(x)序列：f(x)＝F[f1(x),f2(x).....fn(x)]；(1.2)对筛选组合后的f(x)序列进行群变换，获得多维类正交伪随机矩阵M；(1.3)对矩阵M中的数据做如下规则的数值转换：经过数值转换后获得只有“-1”和“1”的多维类正交伪随机矩阵M’；(1.4)矩阵M’通过阈值滤波器，设定阈值滤波器互相关系数阈值σ，筛选出互相关系数值小于等于阈值σ的行向量或列向量，重新组合获得具有类正交性的矩阵P。3.如权利要求2所述的P-H多维类正交矩阵的构成方法，其特征在于：所述阈值滤波器互相关系数阈值σ的范围为0≤σ＜1；σ＝0时，筛选出完全正交的矩阵P；0＜σ＜1时，筛选出类正交的矩阵P。4.如权利要求2所述的P-H多维类正交矩阵的构成方法，其特征在于：步骤(1.2)中群变换过程如下：(1.2.1)将初始状态的序列anan-1……a0右移一位；(1.2.2)判断右移后的序列最高位是否为1：如果最高位为1，则将该序列和初始序列作异或运算后输出an-1an-2……a0；否则直接输出an-1an-2……a0；(1.2.3)依次循环步骤(1.2.1)、(1.2.2)，输出的所有序列排列成n列的矩阵N，矩阵I为单位矩阵，此处的矩阵M为多维类正交伪随机矩阵M。5.如权利要求2所述的P-H多维类正交矩阵的构成方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：查艳芳，殷奕，刘辉，陈强，安峰，陶文寅，
申请(专利权)人：苏州工业园区服务外包职业学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32