一种提高扩频系统通信速率的方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种提高扩频系统通信速率的方法及用于实现提高扩频系统通信速率的系统，步骤包含：步骤1、接收比特数据进行分组组合，将比特数据转换成多进制数据；步骤2、将多进制数据通过序列和相位联合多进制数据映射运算得到扩频序列，再通过循环移位和相位旋转联合映射调制运算形成扩频调制信号；步骤3、数模转换器接收扩频调制信号并将其发送至模数转换器；步骤4、将扩频调制信号经循环移位相关解扩运算、相位旋转解调运算及序列和相位多进制数据解映射，得到多进制数据，再变换回比特数据。本发明专利技术在同样有线带宽下提高了通信速率，增强了频谱利用率和传输效率；在同样比特速率下，可以提高扩频比，增强了抗多径衰落能力。

Method and system for improving communication rate of spread spectrum system

The present invention discloses a method for improving the communication rate of a spread spectrum system and a system for improving the communication rate of a spread spectrum system. Steps include step 1, receive bit data in grouping, convert bit data into multilevel data, step 2, and combine multilevel data through sequence and phase by combination of multiple binary data. The spread-spectrum sequence is obtained by the operation. The spread modulation signal is formed by the cyclic shift and phase rotation combined mapping modulation; step 3, the digital converter receives the spread spectrum modulation signal and sends it to the analog to digital converter; step 4, the spread spectrum modulation signal is solved by cyclic shift related despreading, phase rotation demodulation operation and order. Column and phase M-ary data are mapped to get M-ary data and then converted back to bit data. The invention improves the communication rate in the same wired bandwidth, enhances the spectrum utilization and transmission efficiency; at the same bit rate, the spread spectrum ratio can be improved and the ability to resist multipath fading is enhanced.

【技术实现步骤摘要】
一种提高扩频系统通信速率的方法及其系统
本专利技术属于无线通信
，特别涉及一种提高扩频系统通信速率的方法及其系统。
技术介绍
随着电子技术的发展，现代战争的电磁环境日益复杂，截获手段也越来越先进，对通信系统提出了更高的要求，使用扩频、跳频、加密等技术提高系统的抗干扰、抗截获能力。直接序列扩频通信系统是一种典型的现代数字通信系统，它在发送端用扩频码将信号的频谱扩展后再送入信道进行传输，在接收端用相同的扩频码完成解扩。由于扩频信号在传输时所占带宽远远超过发送信息所需的带宽，因而扩频信号可以隐藏于噪声之中，使信号难于检测，而且即使是检测到了扩频信号但如果不知道发方的扩频码，也难于将原有信息恢复出来。这种通信系统在军事通信、卫星通信、移动通信、导航和C4ISR等领域都得到了越来越广泛的应用。但是随着军用作战需求的多样性，通信速率要求越来越高，带宽越来越有限，因此，需要在保证信号高隐蔽性、低截获和低检测的条件下，在有限的信道带宽上要实时传输大容量的信息，这样传统的直扩系统难以兼顾抗干扰和高速率通信的双重要求，因此软扩频技术应运而生。现有的软扩频技术是从直接序列扩频技术与编码技术相结合而发展来的一种新型的基带扩频技术，它主要应用于那些频带受限但是数据率又要求较高的通信系统中，如突发通信、计算机无线通信、无线局域网通信等。所以，需要通过利用CAZAC(ConstantAmplitudeZeroAutoCorrelation，恒包络零自相关)序列的零自相关和近零互相关性，从不同维度联合调制提高扩频系统通信速率的方法，通过对循环移位调制和相位调制双重调制实现多纬度多进制扩频，使得在有限带宽内同时不增加系统复杂度和牺牲抗干扰性能的前提下提高扩频系统的通信速率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种提高扩频系统通信速率的方法及其系统，本专利技术在不增加现有带宽和硬件资源，也不降低系统抗干扰性能的条件下，通过使用具有零自相关和近零互相关特性的CAZAC序列作为扩频序列，以2k位循环移位实现对k位bit信息进行多进制扩频调制，然后对该循环移位后的CAZAC序列进行相位调制，相位调制采用p位bit信息映射，通过这种多进制扩频+相位调制的多维度调制方式，在不增加信号带宽和计算复杂度的情况下，能够比传统直接序列扩频系统速率提高k+p倍，比普通软扩频系统增加(k+p)/k倍。为达到上述目的，本专利技术的一种提高扩频系统通信速率的方法，该方法的步骤为：步骤1、接收比特数据进行分组组合，再通过串并转换将比特数据转换成多进制数据；步骤2、将所述多进制数据通过序列和相位联合多进制数据映射运算得到扩频序列，再通过循环移位和相位旋转联合映射调制运算得到调制后的扩频序列，形成扩频调制信号；步骤3、数模转换器接收所述扩频调制信号并将其发送至模数转换器；步骤4、将扩频调制信号经过循环移位相关解扩运算、相位旋转解调运算及序列和相位多进制数据解映射运算，得到多进制数据，再经并串变换成比特数据。优选地，所述步骤2包含：每一组k+p位比特数据通过映射得到一组扩频序列，k位比特数据和p位比特数据分别形成第一十进制数据K和第二十进制数据P；其中，所述扩频序列为时域信号。优选地，所述步骤2还包含：根据所述第一十进制数据K对所述扩频序列进行循环移位，对经过所述循环移位后的扩频序列以相位值进行相位旋转，将循环移位和相位旋转后的序列作为扩频调制数据值，然后对所述扩频调制数据值依次进行插值滤波和插入同步序列处理，最后将处理后的扩频调制信号发送给数模转换器输出至无线信道。优选地，在所述步骤2中，经过映射后的扩频序列对应的N个循环移位和P个相位旋转位数与发送端的一组k+p位比特数据相匹配；所述N个相位循环移位通过辅以P个相位形成N*P个扩频序列，所述扩频序列为：式中，N为扩频序列的长度，M与N互质，q为任意整数。优选地，所述循环移位和所述相位旋转过程具体为：先对映射后的扩频序列进行数据预处理，以产生N位原扩频码的K个循环移位码，其中K＝2k≤N；设定一个N位扩频序列{c0,c1,c2,…，cN-3,cN-2,cN-1}，并通过右循环移位处理得到N种不同位排列次序的序列：{c0,c1,c2,…，cN-3,cN-2,cN-1}：循环右移0次代表数据0；{cN-1,c0,c1,c2,…，cN-3,cN-2}：循环右移1次代表数据1；{cN-2,cN-1,c0,c1,c2,…，cN-3}：循环右移2次代表数据2；{c1,c2,…cN-3,cN-2,cN-1,c0}：循环右移N-1次代表数据N-1；设定一个经k位循环移位后的扩频序列{cN-k,cN-k+1,c0,c1,c2,…，cN-k-1}，并通过相位旋转编码处理得到P种不同相位的序列：相位旋转0次代表数据0；相位旋转1次代表数据1；相位旋转2次代表数据2；相位旋转P-1次代表数据P-1。优选地，所述步骤3中，所述模数转换器和所述数模转换器与无线信道连接，使模数转换器接收数模转换器输出的扩频调制信号；所述模数转换器输出的扩频调制信号经过定时同步和频率同步、抽取滤波，得到消除定时误差和频率误差后的扩频调制信号。优选地，在所述步骤4中，所述循环移位相关解扩运的步骤包含：将接收到的扩频调制信号进行多点FFT运算，得到该接收到的扩频调制信号的频域信号；通过本地基准序列依次进行多点FFT变换和共轭互相关运算；该共轭互相关运算结果与接收到的扩频调制信号号的频域信号进行对应点相乘运算得到多点序列，并对所述多点序列进行IFFT运算得到多点复数序列，再对所述多点复数序列进行取模运算，得到相关值；根据相关值最大值的在多点序列中的位置确定对应的经过循环移位的序列，解调及解映射得到对应的k位比特数据；所述相位旋转解调运算的步骤包含：在循环移位相关解扩运算之后，对相关值最大所对应共轭相关序列的数据值进行相位解调并解映射得到对应的p位比特数据。本专利技术还提供了一种用于实现如上文所述的提高扩频系统通信速率的方法的扩频系统，该系统包含：均设置在接收端的串并转换模块、序列和相位联合多进制数据映射模块、循环移位和相位旋转联合映射调制模块和数模转换器；其中，所述串并转换模块接收比特数据并将比特数据转换成多进制数据，所述序列和相位联合多进制数据映射模块将多进制数据进行映射成扩频序列，所述循环移位和相位旋转联合映射调制模块将所述扩频序列通过循环移位和相位旋转形成扩频调制信号；该系统还包含：均设置在接收端的模数转换器、序列和相位联合多进制数据解映射调解模块、循环移位和相位旋转联合解映射调制模块和并串变换模块；其中，序列和相位联合多进制数据解映射模块和循环移位和相位旋转联合解映射调制模块用于将扩频调制信号解调并解映射成多进制数据，所述并串变换模块将多进制数据转换成比特数据。优选地，所述循环移位和相位旋转联合解映射调制模块还包含FFT模块和IFFT模块；所述FFT模块将扩频调制信号由时域信号形式变换到频域信号形式，所述IFFT模块将扩频调整信号由频域信号形式变换到时域信号形式。优选地，所述发送端还设置有与所述循环移位和相位旋转联合映射调制模块依次连接的插值滤波模块、插入同步序列模块和数模转换器；所述接收端还设置有依次连接的模数转换器、用于自相关寻找所接收的扩频调制信号的帧头的时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高扩频系统通信速率的方法，其特征在于，该方法的步骤为：步骤1、接收比特数据进行分组组合，再通过串并转换将比特数据转换成多进制数据；步骤2、将所述多进制数据通过序列和相位联合多进制数据映射运算得到扩频序列，再通过循环移位和相位旋转联合映射调制运算得到调制后的扩频序列，形成扩频调制信号；步骤3、数模转换器接收所述扩频调制信号并将其发送至模数转换器；步骤4、将扩频调制信号经过循环移位相关解扩运算、相位旋转解调运算及序列和相位多进制数据解映射运算，得到多进制数据，再经并串变换成比特数据。

【技术特征摘要】
1.一种提高扩频系统通信速率的方法，其特征在于，该方法的步骤为：步骤1、接收比特数据进行分组组合，再通过串并转换将比特数据转换成多进制数据；步骤2、将所述多进制数据通过序列和相位联合多进制数据映射运算得到扩频序列，再通过循环移位和相位旋转联合映射调制运算得到调制后的扩频序列，形成扩频调制信号；步骤3、数模转换器接收所述扩频调制信号并将其发送至模数转换器；步骤4、将扩频调制信号经过循环移位相关解扩运算、相位旋转解调运算及序列和相位多进制数据解映射运算，得到多进制数据，再经并串变换成比特数据。2.如权利要求1所述的提高扩频系统通信速率的方法，其特征在于，所述步骤2包含：每一组k+p位比特数据通过映射得到一组扩频序列，k位比特数据和p位比特数据分别形成第一十进制数据K和第二十进制数据P；其中，所述扩频序列为时域信号。3.如权利要求2所述的提高扩频系统通信速率的方法，其特征在于，所述步骤2还包含：根据所述第一十进制数据K对所述扩频序列进行循环移位，对经过所述循环移位后的扩频序列以相位值进行相位旋转，将循环移位和相位旋转后的序列作为扩频调制数据值，然后对所述扩频调制数据值依次进行插值滤波和插入同步序列处理，最后将处理后的扩频调制信号发送给数模转换器输出至无线信道。4.如权利要求2或3所述的提高扩频系统通信速率的方法，其特征在于，在所述步骤2中，经过映射后的扩频序列对应的N个循环移位和P个相位旋转位数与发送端的一组k+p位比特数据相匹配；所述N个相位循环移位通过辅以P个相位形成N*P个扩频序列，所述扩频序列为：式中，N为扩频序列的长度，M与N互质，q为任意整数。5.如权利要求4所述的提高扩频系统通信速率的方法，其特征在于，所述循环移位和所述相位旋转过程具体为：先对映射后的扩频序列进行数据预处理，以产生N位原扩频码的K个循环移位码，其中K＝2k≤N；设定一个N位扩频序列{c0,c1,c2,…，cN-3,cN-2,cN-1}，并通过右循环移位处理得到N种不同位排列次序的序列：{c0,c1,c2,…，cN-3,cN-2,cN-1}：循环右移0次代表数据0；{cN-1,c0,c1,c2,…，cN-3,cN-2}：循环右移1次代表数据1；{cN-2,cN-1,c0,c1,c2,…，cN-3}：循环右移2次代表数据2；{c1,c2,…cN-3,cN-2,cN-1,c0}：循环右移N-1次代表数据N-1；设定一个经k位循环移位后的扩频序列{cN-k,cN-k+1,c0,c1,c2,…，cN-k-1}，并通过相位旋转编码处理得到P种不同相位的序列：相位旋转0次代表数据0；相位旋转1次代表数据1；相位旋转2次代表数据2；相位旋转P-1次代表数据P-1。6.如权利要求1所述的提高扩频系统通...

【专利技术属性】
技术研发人员：费聚锋，祁东杰，马少飞，李腾飞，韩家宇，范明慧，王召利，
申请(专利权)人：上海无线电设备研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31