广义正交函数与双扩通信编码制造技术

本发明专利技术涉及通信、数学技术领域，涉及到利用一种数学函数来实现增强通信的函数体系。鉴于CDMA技术具有抗干扰性好、通信质量高、系统容量大等优点，加上目前FPGA器件已被广泛应用于代替中小规模数字电路，可大大提高系统的可靠性、完整性、抗干扰性能和处理速度。本设计方法和设备将扩时通信、扩频通信、CDMA通信系统、伪随机码、通信编码等技术结合起来并基于FPGA器件在硬件上实现CDMA复扩频码，以及实现特定的FPGA扩时通信。基于广义WASLH正交函数系(Chrestenson函数)，设计一种高效的扩频扩时(双扩)通信与信号同步的实现方式，十分适合用于未来的多用户强扩展性的高效通信系统的设计与推广。本设计首先多值复数系统来产生多值序列来作为扩频通信的扩频码，来设计基于多进制广义WALSH函数的CDMA通信系统，设计一种高效的扩频通信与信号同步的实现方式。效的扩频通信与信号同步的实现方式。效的扩频通信与信号同步的实现方式。

【技术实现步骤摘要】
广义正交函数与双扩通信编码


[0001]本专利技术涉及通信技术、数学领域，涉及到一种利用数学函数来实现增强通信的方法和设备。

技术介绍

[0002]鉴于CDMA技术具有抗干扰性好、通信质量高、系统容量大等优点，加上目前FPGA器件已被广泛应用于代替中小规模数字电路，可大大提高系统的可靠性、完整性、抗干扰性能和处理速度。本设计方法和设备将扩时通信、扩频通信、CDMA通信系统、伪随机码、通信编码等技术结合起来并基于FPGA器件在硬件上实现CDMA复扩频码，以及实现特定的FPGA扩时通信。利用广义WASLH正交函数系的特点，设计一种高效的具有扩频和扩时(双扩)通信与高效的信号同步方法和设备，十分适合用于未来通信系统的多用户强扩展性的高效通信系统的设计与实现。

技术实现思路

[0003]现代通信技术发展越来越快，信息的传播对安全性，高效性，稳定性的要求越来越高，且随着广义正交WALSH函数系(以下简称Chrestenson函数)的提出，其应用领域不断被放大，为应对上述提出的当今数据传输的高效率、保密性、信号同步、数据回复等要求。
[0004]为能实现上述诸多要求，本设计首先采用一种将二进制改进为多进制的方法，通过 Chrestenson函数的多值复数系统来产生多值序列作为扩频通信的扩频码，并设计基于多进制广义WALSH函数的CDMA通信系统，设计一种高效的扩频扩时通信与信号同步的实现方式，
[0005]其次使用广义正交函数来进行扩时，时间上扩展信息源序列，确保信息源能在通道有复杂噪声干扰的情况下最大程度地传输到接收方，使得信号同步、安全问题得到一定程度的解决，并更深层次地设计Chrestenson函数在同步技术上的优势以及在FPGA上实现的复杂度。
[0006]这一技术可以减小二进制的缺点所带来的影响，增强和提高信号的同步能力。另外，本设计方法和设备采用FPGA器件在硬件上实现多值复数扩频码的双扩高效通信系统。
[0007]扩展频谱通信(Spread Spectrum)简称扩频通信，其特点是传输信息所用的带宽远大于信息本身带宽。频带的扩展是通过一个独立的码序列来完成，扩频通信技术在发端以扩频编码进行扩频调制，在收端以相关解调技术收信息，这一过程使其具有诸多优良特性。扩频通信技术可以提供更安全的传输，并可降低干扰，提高频带的利用率。利用扩频技术对时钟频率加入抖动处理，使发射频率不再集中在一个频点，还可以降低电磁干扰。常用的扩频技术主要有三种方法，即直序扩频、跳频扩频、跳时扩频以及线性调制。但是在实际使用的过程中，常采用它们的混合。
[0008]Ch函数系是多值非正弦函数系中重要的一种，是Walsh函数系的广义推广，曾应用于 及多值逻辑电路的设计。Ch函数在现有CDMA和OFDM通信设计中被应用，利用Ch函数 的
正交性、正逆变换以及P进制的可选性，我们可以将原始数据散射到不同的维度中，其特 征K值设置的随机性也符合数据高度加密的要求，使用Chrestenson函数产生CDMA的复扩 频码，可应对当今数据传输的高效率、保密性、信号同步、数据回复等要求。广义正交WALSH函数Chrestenson(CH)函数定义如下：这里使用一种用于重复信号传输的序列映射的方法，包括步骤：在发送端，在每个小区对应的 M*N条子载波位置，传送N个数据符号；对N个数据符号依次复制M遍；对所述N*M个符号进 行等差相位变化；把不同数据流信号进行复用；并在前述步骤的执行过程中，插入重复列的映射 过程。本专利技术通过动态改变特征序列的处理和映射方法，可以减弱信道变化对所传信号的影 响，还可以区分不同的数据流，甚至用于传输附加信息等，从而获得分集增益和灵活的小区复方 式，提升系统性能和吞吐量。本设计方法和设备提出一种基于FPGA实现的CDMA复扩频码，并给出了该系统的FPGA器 件实现方法。
[0009]为了进一步提高通信的安全性，高效性，稳定性，我们在信号的传输时候进行时域上的延长，简称为扩时通信(Temporal Spreading Communication)。信号在传输过程很容易受到外界的干扰，我们要确保我们的信号能够让对方准确的收到，必须使用一种方法抵抗干扰，这种方法就是扩时。我们使用广义正交WALSH函数来实现扩时。广义正交函数：正交函数：(其中p为大于或等于2的正整数，为基于p的乘法模运算，其结果为小于p的正整数)x(0)
→
[x(0)e1(0，0)，x(0)e1(1，0)，
……
x(0)e1(p
m
‑
1，0)]x(1)
→
[x(1)e1(0，0)，x(1)e1(1，0)，
……
x(1)e1(p
m
‑
1，0)]x(p
m
‑
1)
→
[
x
(p
m
‑
1)e1(0，0)，x(p
m
‑
1)e1(1，0)，
……
x(p
m
‑
1)e1(p
m
‑
1，0)]ꢀꢀ
(2
‑
2)令若在传输过程中某部分信号受到干扰，我们可利用判定公式判断出哪些信号是被干扰的。例如，假设Q0(0)/e1(0，0)和Q0(1)/e1(1，0)和Q0(2)/e1(2，0)在传输过程中受到干扰，导致其值发生了变化，从而使Q0(0)/e1(0，0)和Q0(1)/e1(1，0)和Q0(2)/e1(2，0)与 Q0(3)/e1(3，0)和Q0(4)/e1(4，0)...Q0(p
m
‑
1)/e1(p
m
‑
1，0)的计算值不相等，因为在N多个计算
值中，只有Q0(0)/e1(0，0)和Q0(1)/e1(1，0)和Q0(2)/e1(2，0)等少数值出现偏差，这时可利用概率的知识判定Q0(0)/e1(0，0)和Q0(1)/e1(1，0)和Q0(2)/e1(2，0)信号是被干扰的。此例，若要恢复出原始信号 x(0)，我们可以把判定出来的被干扰的信号Q0(0)/e1(0，0)和Q0(1)/e1(1，0)和Q0(2)/e1(2，0)删除就可以得到原始信号x(0)的值。
[0010]这种方法不同于Reed
‑
Muller码，Reed
‑
Muller码只针对二进制的0，1信号，本方法直接基于信息源进行设计，但是广义正交函数能实现其他进制的运算，也更复杂。所述的双扩通信既包括了扩频，也包括了扩时通信，在信号生成时使用复数基函数进行频域上的扩张，由于扩频系统使用周期很长的伪随机友进行扩频，经调制后的数字信息类似于随机噪声，在接收端进行解扩时，只有采用与发送端同步的扩频码才能正确恢复发送的信息。而且在不知伪随机码时破译是很困难的，所以使信息得到了保密。此外，由于扩频信号的频谱被扩展到很宽的频带内，其功率谱密度也随之降低难以检测，所以信号具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种FPGA设计方法和电路，使用特定的复数正交空间产生的正交码，具体正交码的序列由2以上的正整数P唯一确定。2.一种按本发明专利说明书中公式(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明勇，张洪文，张壮，
申请(专利权)人：北海搏天软件有限责任公司，
类型：发明
国别省市：