[發明專利]一種基于交織器偽隨機碼的構造方法

有效

• 申請號: 201410201366.5
• 申請日: 2014-05-14
• 公開（公告）號: CN103929278B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 王玨;王垚;王曉玲;羅顯志;董立橋;何成龍;崔淼;楊昭
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十四研究所
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00
• 代理公司: 河北東尚律師事務所13124
• 代理人: 王文慶

技術領域

本發明涉及一種基于交織器偽隨機碼的構造方法，屬于數字通信中偽隨機碼構造技術領域。

背景技術

擴頻通信技術以其用戶容量大、抗干擾和抗截獲能力強、時間測量精度高的優勢，廣泛應用于移動通信、軍事通信和衛星導航系統，在擴頻通信中偽隨機碼是實現頻譜擴展的必要條件。擴頻通信對偽隨機碼的要求包括：靈活可變的碼長，適應于不同的信息速率、碼片速率；更多數量的擴頻碼，以支持更多的用戶共用帶寬；良好的碼平衡性，以降低載波泄露和提高抗干擾能力；尖銳的自相關峰，以提高抗多徑性能；更低的互相關性，以降低不同用戶之間的互干擾。偽隨機碼設計的方向就是盡量接近上述目標。

偽隨機碼構造是偽隨機碼設計中的第一步，其目的在于構造一個較大規模的偽隨機碼候選集合，后續優選工作將從中選擇一部分性能符合要求的碼字作為碼設計結果，因此構造方法對于偽隨機碼的性能有很大的影響，不同的構造方法在復雜度上也有很大差異。目前，常用的偽隨機碼構造方法包括：移位寄存器方法、數論方法、隨機碼方法、混沌序列方法等。移位寄存器方法是應用最廣泛的構造方法，使用移位寄存器構造的偽隨機碼包括m序列、M序列、Gold序列、Kasami序列等，廣泛應用于移動通信和衛星導航，一種典型的基于移位寄存器的偽隨機碼構造方法如圖1所示，移位寄存器方法的不足在于偽隨機碼碼長受到生成多項式周期限制，二者不匹配時相關性能有一定程度下降。數論方法是以數論問題構造偽隨機碼，其代表是GPS L1C信號的Weil碼(IS-GPS-800A，2010年)，其數學基礎是數論中的二次剩余問題，Weil碼具有良好的相關性能，但依賴素數p構造，當需要的碼長與素數p差距較大時偽隨機碼性能較差。隨機碼是歐洲伽利略系統設計團隊提出的一種偽隨機碼構造方法(US Patent2008/0246655 A1)，其關鍵技術是遺傳算法對碼的繼承和變異，由于計算復雜度過大只適合構造中等長度(例如4092比特)的偽隨機碼。混沌序列方式是以混沌序列的二值判決序列構造偽隨機碼(US Patent 2010/0054225 A1)，但是混沌序列的生成計算復雜度較大，同時受到計算機浮點誤差的影響。因此，計算復雜度低、碼長靈活可變、碼相關性能好的偽隨機碼構造方法具有重要的研究意義和應用價值。

交織器是糾錯編碼理論中的一種技術措施，主要應用于改善突發錯誤信道模型下的通信性能，通過對數據的交織和解交織可以將連續的突發錯誤轉化為分散的隨機錯誤。由于交織器在以Turbo碼為代表的糾錯編碼中的重要作用，對于交織器的設計和理論分析已經取得很多成果(劉東華，Turbo碼設計與應用，電子工業出版社，2011年)，典型的交織器包括分組交織器、循環移位交織器、分組螺旋交織器、二次算術交織器、偽隨機交織器、編碼匹配交織器、黃金分割交織器等。在物理意義上交織器是將規則的連續錯誤進行隨機化的一對一映射變換。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有偽隨機碼構造方法的碼長靈活性差、碼組數量受限、構造過程計算復雜度較高的問題，提出一種基于交織器偽隨機碼的構造方法。

本發明是通過下述技術方案實現的：

一種基于交織器偽隨機碼的構造方法，所述的偽隨機碼碼長為L比特，偽隨機碼集合包含M個偽隨機碼，L和M為自然數，其特征包括如下步驟：

步驟1，按照0、1個數平衡的原則構造偽隨機碼的生成種子PRN₀；

其中，L為偽隨機碼的碼長；

步驟2，交織生成第1個偽隨機碼；

以生成種子PRN₀、交織器序列S作為輸入參數，按照如下規則交織生成第1個偽隨機碼PRN₁:

PRN₁＝F(PRN₀,S)＝PRN₀(S(k)),1≤k≤L

步驟3，循環迭代構造其余的偽隨機碼；

以步驟2交織生成第1個偽隨機碼PRN₁作為下一次偽隨機碼的生成種子，多次循環迭代，產生新的偽隨機碼PRN_i+1，當迭代次數達到M-1次時終止迭代；

PRN_i+1＝F(PRN_i,S),1≤i≤M-1

其中PRN_i為第i個輸出的偽隨機碼；

完成基于交織器偽隨機碼的構造。

其中，步驟1中的所述的0、1個數平衡的原則具體為：當L為偶數時0、1個數相等，當L為奇數時0、1個數差不超過1。