[發明專利]混沌擴展碼及其產生

有效

• 申請號: 200780044496.0
• 申請日: 2007-11-30
• 公開（公告）號: CN101578799A
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發明（設計）人: M·哈德弗;J·賴斯;陳小東
• 申請（專利權）人: 歐洲GNSS監督管理局
• 主分類號: H04J13/00
• 分類號: H04J13/00;G01S1/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 戴開良;王 英

技術領域

本發明涉及混沌擴展碼，尤其涉及產生一組混沌擴展碼的一種方法， 該混沌擴展碼具有適用于衛星導航系統和CDMA通信系統的自相關和互相 關性質。

背景技術

由于現有GPS系統采用的最新技術，衛星無線電導航能夠以有保證的 可靠性提供大范圍的精確定位服務。用不了幾年時間，歐洲伽利略衛星導 航星群的引入將進一步增強這些功能，這個星群是由歐盟和歐洲空間署 （ESA）發起的項目。人們期待著伽利略體系連同即將來臨的第三代GPS?III 能夠確保更大的覆蓋范圍以及更精確的時間和位置定位設施。然而，確保 這種業務必需要認真考慮不同的導航信號參數，例如調制方案、導航消息 結構和擴展碼設計。

擴展碼的使用使得信號看起來象寬帶和噪聲。恰恰是這種特性使得這 些信號難以被竊聽，難以被干擾，而且不容易干擾窄帶信號。因此，在確 保可靠和安全傳輸，又不明顯干擾其它信號方面，擴展碼扮演著重要角色。 在擴展頻譜多址傳輸中，例如在直接序列碼分多址（DS-CDMA）和衛星導 航系統中，為不同信號分配不同代碼，接收機利用對相應代碼的了解恢復 需要的用戶信號。這些擴展碼應當具有象δ峰那樣的自相關，以實現準確 同步和低互相關，以便降低同信道的干擾。常規的線性反饋移位寄存器 （LFSR）序列是文獻中所知和研究得最多的偽隨機二進制碼，主要用于 DS-CDMA和衛星導航系統這種應用中。

關于將來的伽利略衛星導航系統，除了SIS?ICD[1]中已經介紹并且在 C0階段文獻[2]中評估的基線碼之外，需要產生新的代碼。對基線碼的評估 需要直接與其它代碼和碼組比較。大部分前述代碼，例如現有的E5伽利略 碼，都具有因截斷其最大長度而導致的問題。因此，對于一些N，應當產 生最大長度不限于值2^N-1的代碼。已經提出過很多代碼，在理論上它們可 以勝過標準的基于線性反饋移位寄存器的代碼。于是，作為對基線碼的潛 在替代，這些代碼值得加以研究，并可以考慮在靈活的伽利略體系中部署。

基線伽利略碼是存儲器或截斷并組合的最長序列（m序列）。不可否認， m序列容易產生并且具有理想的自相關性能。然而，除了m序列典型的適 中互相關性能之外，確保期望代碼長度所需的截斷過程破壞了這種序列的 理想自相關特性并對其性能具有不利影響。相反，可以將存儲器碼優化成 具有更好的性能，但其難以實時地在碼片上產生，因此必須存儲在存儲器 中。因此，擴頻領域當然對混沌碼這種替換方案的研究感興趣，這些替換 方案可以提供更好的性能且易于實現。

偽隨機碼的一個問題是其產生。由數字信號處理器產生的PRN碼由于 處理器本質上是數字的而傾向于是周期性的。近年來對采用混沌發生器在 擴頻系統中產生擴展碼有很大興趣[3～5]。這些發生器的簡單性，混沌信號 的非周期性，它們對初始條件的靈敏性，以及它們長度的靈活性，使得人 們很有興趣將這些發生器用于例如衛星導航技術或通信技術。這些混沌碼 的優點是實施簡單，看起來象寬帶和噪聲，能夠提高傳輸保密性（尤其是 與標準m序列和Gold序列相比），以及對抗多徑傳播和干擾的信道非理想 情況的魯棒性[3，4]。此外，利用并非基于移位寄存器的混沌碼，使得人們 能夠產生任意長度的擴展碼，而無需進行截斷。最近的結果[5，8～10]表明， 可以在數字硬件中魯棒而高效地產生基于混沌映射的適當擴展碼發生器。 在[11]中研究了這種映射的高性能，其中還說明了可以如何修改這些映射以 產生接近理想的相關性質。此外，在[8～10]中實現了借助線性反饋移位寄存 器利用有限比特的混沌序列的原理，在[11]中介紹了如何設計具有預定自相 關函數的十進制m序列的算法方式。

然而，這些研究僅適于最大長度序列，不適于在伽利略等等中發現的 任意長度碼。實際上，已經進行了大量的模擬，在這些模擬中產生和評估 了基于以上研究的大量混沌碼組。盡管這種混沌碼具有良好的自相關性能， 但是選擇這些碼時使用的隨機過程導致了無法接受的弱互相關性能。此外， Gold和Kasami策略曾經要克服這一缺陷，不過，由于這兩種方法一開始是 為m序列而不是為混沌碼提出的，因此兩種方法都未能提供滿意的互相關 性能。

發明目的

本發明的目的是提出產生一組擴展碼的一種方法，這組擴展碼能夠解 決上述問題。這一目的是通過權利要求1所述的方法達到的。

發明內容