一种采用伪随机序列的新型信息传输方法技术

本发明专利技术公开了一种采用伪随机序列的新型信息传输方法。其核心是采用伪随机序列进行编码，并采取了一种基于滑窗与二次相关的同步方案用于同步。整个传输方案包括信道编码、同步组帧、脉冲成型、上采样、上变频、下变频、下采样、匹配滤波、解同步和译码共10个步骤。信道编码步骤采用伪随机序列进行编码，编码后可以用任意大于其本原多项式阶数的比特数作为信息进行传送，并能保证接收端进行准确译码。

【技术实现步骤摘要】
一种采用伪随机序列的新型信息传输方法
本专利技术涉及无线通信领域，特别涉及极低信噪比下的通信技术。
技术介绍
最低限度通信致力于在强噪声、强干扰的恶劣电磁环境中，常规通信方式无法正常工作时，能够启动并保持最低限度的通信能力。最低限度通信需要在一定的误码率要求下，能够抵抗尽量大的噪声和干扰，达到满足信息实时性的通信速度，并具有一定的抗截获概率。对于纠错编码而言，实现最低限度通信需要编译码算法的复杂度低、码字的随机性好、满足误码率要求的信噪比等。寻常的信道编码技术，例如LDPC，在低信噪比下并不能够很好的工作。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是，在恶劣通信环境下，能够达到信息准确传输要求的方法。本专利技术为解决上述问题所采用的技术方案是，提供一种采用伪随机序列的新型信息传输方法，包括以下步骤：编码步骤：将所有待发送信息分解成若干组长度为kbit的待发送信息；通过k阶本原多项式，将每组待发送信息作为初始状态，其k阶线性移位寄存器所产生的周期为2k-1的序列中的任意长度大于k的信息作为每组待发送信息的信道编码信息；帧同步步骤：对每组信道编码信息，分别在其前面加入长度为L1的帧同步序列，得到帧同步处理后的帧数据；脉冲成型步骤：通过脉冲成型器对每帧数据帧进行脉冲成型处理，得到脉冲成型数据P；其中脉冲成型器采用根升余弦滤波器，其采样率设置为NRs、3dB带宽为Rs/2，且根升余弦滤波器的频域响应为汉明窗截断后的根升余弦脉冲波形；其中N表示高倍采样相对于符号速率Rs的倍数；上采样步骤：对脉冲成型数据P进行三次上采样，达到射频板的采样率后，发送给射频板；其中三次上采样依次为：两倍上采样、五倍上采样和五倍上采样；上变频步骤：射频板将接收的上采样后的数据进行D/A转换与上变频，从而得到射频信号并通过天线发送；下变频步骤：射频板对通过天线接收的射频信号进行下变频处理，然后A/D转换为数字信号；下采样步骤：对下变频步骤得到的数字信号进行三次下采样，将第三次采样得到的数据记为数据P′；其中三次下采样依次为：五倍下采样、五倍下采样和两倍下采样；匹配滤波步骤：采用与脉冲成型器一样的根升余弦滤波器对数据P′进行匹配滤波，还原帧信息；解同步步骤：对匹配滤波得到的数据进行帧的解同步，得到相应编码码字；译码步骤：用编码步骤中同样的本原多项式进行译码，还原发送信息。本专利技术中只要接收信息比特数大于本原多项式阶数就可进行正确译码，还原信息。本专利技术中，采用m序列进行低信噪比下的信道编码方案，可以用移位寄存器产生的任意大于本原多项式阶数的信息作为编码信息进行发送，并会对其做相应的优化调整(帧同步、脉冲成型和上采样步骤步骤等)，使其更适用于极低信噪比通信；并在相应的同时，采取一种可行性的信道译码方案算法，保证整个低信噪比通信的准确性和安全性。本专利技术基于伪随机序列进行编码，实现了利用滑窗与二次相关检测进行同步的新型信息传输方案与装置。这种新型传输方案可以在低信噪比下进行良好的通信传输，经测试，此传输方案和装置可以在Es/N0＝-11dB时，使得误码率小于10-5。附图说明图1为本方案的处理流程图。图2为信道编码步骤的示意图。图3为同步步骤的示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合实施方式和附图，对本专利技术作进一步地详细描述。本专利技术的采用伪随机序列的新型信息传输方法，包括下列步骤：编码步骤：用k阶本原多项式，将待发送信息作为初始状态，其k阶线性移位寄存器所产生的周期为2k-1的序列中的任意长度大于k的信息作为编码信息。同步步骤：将已经完成信道编码的信息用同步方法进行组帧，再将帧发送到脉冲成型器中进行脉冲成型。脉冲成型步骤：脉冲成型器通过网口以125MHz的速度读取同步后的数据，存放到其RAM存储器中，然后用307.2KHz的时钟从RAM存储器读取数据。读取的数据采用根升余弦滤波器进行数字脉冲成型，根升余弦滤波器的滚降因子α＝0.5，其3dB带宽为fc＝Rs/2，采样率fs＝8Rs，并采用汉明(Hamming)窗截断，截断后根升余弦滤波器的阶数为N＝48。成型后进入上采样步骤。上采样步骤：此时信号采样率为307.2KHz，再进行三次上采样，采样率分别为2、5、5。经过三次处理后，信号采样率为122.88MHz，正好符合射频板的接受采样率后，发送给射频板进行上变频步骤处理。上变频步骤：读取上采样后数据进入射频板中完成D/A转换(模数转换)与上变频，从而得到499MHz的射频信号。下变频步骤：射频板接受射频频率为499MHz的信号后，由499MHz的载波进行下变频处理，再过A/D转换(数模转换)为数字信号，然后进入下采样步骤。下采样步骤：在基带板中，信号经下采样变为2.4576MHz的低频信号，下采样分三步完成，采取“5-5-2”策略完成50倍下采样，即先五倍下采样(M1＝5)，再五倍下采样(M2＝5)，最后两倍下采样(M3＝2)。匹配滤波步骤：采用同脉冲成型一样的根升余弦滤波器进行匹配滤波，还原帧信息。解同步步骤：将数据进行帧的解同步，得到相应编码码字。译码步骤：用同样的本原多项式进行译码，只要接受信息比特数大于本原多项式阶数就可进行正确译码，还原信息。进一步的，本专利技术还可以基于二次相关帧同步方法，保证在极低信噪比下准确的帧同步和位同步。例如，可以采用下述二次相关帧同步方法：首先在帧同步步骤中，采用的帧同步序列包括13比特长的巴克码，例如设置帧同步序列为48比特长的优选码与13比特长的巴克码按照克罗内克积；其中优选码为：+1,+1,+1,+1,+1,+1,+1,-1,+1,+1,+1,+1,+1,-1,+1,-1,-1,+1,-1,+1,+1,+1,-1,-1,+1,+1,-1,-1,+1,-1,+1,-1,-1,-1,+1,-1,+1,+1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1；巴克码：+1,+1,+1,+1,+,-1,-1,+1,+1,-1,+1,-1,+1；然后，在解同步步骤中，按采样倍数N对匹配滤波得到的数据进行串并转换，得到N路并行信号；通过滑窗的方式，将每路第二信号与本地的13比特长的巴克码做非周期相关运算，每滑动一次窗口，N路并行信号中的每一路均会得到一组非周期相关值的；再对非周期相关值矩阵序列进行滑窗，将N路并行信号中的每一路的每个非周期相关值分别与本地48比特长的优选码做相关运算，得到每一路的13个周期相关值；即每滑动一次窗口，N路并行信号中的每一路的每一个非周期相关值均会得到一个周期相关值；将每次滑窗后的所有周期相关值用一个N×13的矩阵表示为周期相关值矩阵，通过连续滑窗，得到周期相关值矩阵序列；最后，基于周期相关值矩阵序列实现帧同步检测：初始化步骤：设置权重因子τ(优选值为0.5)，检测同步计数值υ＝-1，帧偏移值连续漏同步计数值σ＝0，缓存矩阵序列(ψn,m,t)全置为零，其中ψn,m表示周期相关值矩阵的元素，且0≤n≤N-1,0≤m≤12；t表示不同的周期相关值矩阵，且0≤t≤Lf-1，其中Lf表示帧长；捕捉循环步骤：判断连续漏同步计数值σ是否达到预设上限(优选值为5)，若是，则帧同步检测失败，结束；否则，从周期相关值矩阵序列中取出后续Lf个周期相关值矩阵，记为(Δψn,m,t)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用伪随机序列的新型信息传输方法，其特征在于，包括下列步骤：编码步骤：将所有待发送信息分解成若干组长度为kbit的待发送信息；通过k阶本原多项式，将每组待发送信息作为初始状态，其k阶线性移位寄存器所产生的周期为2

【技术特征摘要】
2018.01.16 CN 20181003908331.一种采用伪随机序列的新型信息传输方法，其特征在于，包括下列步骤：编码步骤：将所有待发送信息分解成若干组长度为kbit的待发送信息；通过k阶本原多项式，将每组待发送信息作为初始状态，其k阶线性移位寄存器所产生的周期为2k-1的序列中的任意长度大于k的信息作为每组待发送信息的信道编码信息；帧同步步骤：对每组信道编码信息，分别在其前面加入长度为L1的帧同步序列，得到帧同步处理后的帧数据；脉冲成型步骤：通过脉冲成型器对每帧数据帧进行脉冲成型处理，得到脉冲成型数据P；其中脉冲成型器采用根升余弦滤波器，其采样率设置为NRs、3dB带宽为Rs/2，且根升余弦滤波器的频域响应为汉明窗截断后的根升余弦脉冲波形；其中N表示高倍采样相对于符号速率Rs的倍数；上采样步骤：对脉冲成型数据P进行三次上采样，达到射频板的采样率后，发送给射频板；其中三次上采样依次为：两倍上采样、五倍上采样和五倍上采样；上变频步骤：射频板将接收的上采样后的数据进行D/A转换与上变频，从而得到射频信号并通过天线发送；下变频步骤：射频板对通过天线接收的射频信号进行下变频处理，然后A/D转换为数字信号；下采样步骤：对下变频步骤得到的数字信号进行三次下采样，将第三次采样得到的数据记为数据P′；其中三次下采...

【专利技术属性】
技术研发人员：周亮，韩承昊，李胜强，张哲，周林，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51