一种扩频序列解扩方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及通信技术领域，具体设及一种扩频序列解扩方法和系统。
【背景技术】
[0002] 扩频通信指的是用来传输信息的信号带宽远远大于信息本身的带宽的一种通信 模式。由于扩频通信技术具有抗干扰性能好、可进行多址通信、保密性好、抗衰落、抗多径、 干扰小等优点，近十余年来，已迅速在民用通信的各个领域得到广泛的应用。直接序列扩频 (简称直序扩频）是扩频的一种主要方式，它通过利用高速率的扩频序列在发射端扩展信 号的频谱，而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩，把展开的扩频信号还原成原来的信 号。在直序扩频中，经常被采用的扩频码序列是M序列（通过在m序列后补0得到）。传统 直序扩频系统中的解扩方法可W分为两个部分：码捕获与码跟踪；首先通过码捕获确定码 相位，再通过码跟踪进一步减少码相位的误差。传统解扩方法具有捕获时间长，捕获后需要 进一步进行码跟踪W减少相位误差的缺点，并且传统方法没有利用扩频码各个码片之间的 约束关系降低每个码片提供信息的误差。
[0003] 针对传统扩频方法没有利用扩频码各个码片之间的约束关系的问题，2003年， KeithM.Chugg和MingruiZhu在公开的ANewApproachtoRapidPNCodeAcquisition UsingIterativeMessage化ssingTechniques( -种基于消息传递算法的伪随机码捕获 方法）中提出了利用因子图模型表示M序列的码片之间的约束关系的基础上的一种基于消 息传递算法（IterativeMessage化SSingAlgorithm,IMPA)的扩频码捕获方法，相比于传 统扩频码捕获方法，该算法能够利用M序列的各个码片之间的约束关系提高扩频码捕获的 概率，但是该算法存在收敛速度慢的问题，导致扩频码的检测速度无法令人满意。
[0004] 2009年，徐定杰和赵国清等在公开的基于IMPA的伪码快速捕获算法的性能分析 和改进中提出基于冗余约束的改进算法，即R-IMPA(Re化ndancyIMPA，基于消息传递的冗 余算法），该算法通过增加检测节点的约束长度来加快消息传递算法的收敛速度，从而提高 检测速度。
[0005] 但是上述W因子图模型为基础的扩频码捕获算法仅仅完成扩频序列的码捕获过 程，不能实现基于因子图模型的码跟踪过程，在与系统后续译码部分或码元判决部分进行 连接时还需要通过传统解扩方法完成解扩步骤并输出相应的码元信息。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是，如何实现基于因子图模型的码跟踪。
[0007] 针对上述问题，本发明提出了一种扩频序列解扩方法，包括：
[0008] 步骤S1、根据本地伪随机序列的本原多项式及约束方程组S，建立码元为0对应的 本地伪随机序列的第一因子图和码元为1对应的本地伪随机序列的第二因子图；
[0009] 步骤S2、根据接收到的扩频序列码元内的码片序列Y=扔，72,…，yi，…，yj的数 值和第一因子图，计算码元为0时发送端发送的码片序列X= 1X1，而，…，Xi,…，X。}在满足 本地伪随机序列约束方程组S的条件下各码片出现I的概率PuUi= 11Y，巧和出现O的概 率PoUi= 〇|Y，S)，其中 1《i《n，n> 1 ;
[0010] 根据接收到的扩频序列码元内的码片序列Y=扔，y2,…，yi，…，y。}的数值和第二 因子图，计算码元为1时发送端发送的码片序列X=1X1，X2,…，Xi,…，X。}在满足本地伪随 机序列约束方程组S的条件下各码片出现1的概率PiUi= 1|Y，巧和出现0的概率PiUi =〇|Y，巧；
[0011] 步骤S3、根据第一因子图输出的PeUi= 1|Y，。和？。知1=0忙訂，确定发送端发 送的码片序列中的第i个码片与本地伪随机序列的第i个码片数值相等的概率Pa(Zii)和 P〇(Zi2);
[001引根据第二因子图输出的PiUi= 11Y，巧和Pi(Xi= 0IY，S)，确定发送端发送的码 片序列中的第i个码片与本地伪随机序列的第i个码片数值相等的概率Pi(Zii)和Pi(Zi2)，
[0013] 其中Py(Z。）为码元为X时发送端发送的第i个码片与本地伪随机序列i个码片 皆为0的概率A知2)为码元为X时发送端发送的第i个码片与本地伪随机序列i个码片 皆为1的概率，X= 0或1 ;
[0014] 步骤S4、根据本地伪随机序列码片长度建立码元为0对应的第一图结构和码元为 1对应的第二图结构；
[0015] 步骤S5、将根据第一因子图确定的Pn(Zii)和Pn(Zn)作为第一图结构第一层计算 节点的输入，根据所述第一图结构，对P。值）进行运算，计算扩频前码元为0的概率P值= n 0)其中G(O) =H化(Z,:.)，Po(Zi)为Po(Zii)或P〇(z。）； 丄
[0016] 将根据第二因子图确定的Pi(Zii)和Pi (Zi2)作为第二图结构第一层计算节点的输 入，根据所述第二图结构，对PiO))进行运算，计算扩频前码元为1的概率P值=1)，其中 :口： C(巧二n巧(之；），Pi(Zi)为Pi(Zii)或Pi(Z。）；
[0017] 步骤S6、当P值=0) >P值=1)时，判定扩频前码元为0的概率为P值=0)，码 元为1的概率为1-p值=0);当P值=0) <p值=1)时，判定扩频前码元为1的概率为P值 =1)，码元为0的概率为I-P值=1)。
[0018] 优选地，所述步骤S2具体包括：
[0019] 步骤S21、根据接收到的扩频序列码元内的码片序列Y= (yi，y2,…，yi，…，yj的 数值，计算发送端发送的码片序列X= (xi，X2,…，Xi,…，X。}中各码片为0的概率PnUi= 〇|yi)和发送端发送的码片序列X= {Xi，X2,…，Xi,…，Xj中各码片为1的概率PoUi= iIyi)；
[0020] 步骤S22、将PdUi= 1Iy1)作为第一因子图中与变量对应的变量节点的概率1 输入，将P。(Xi= 0Iy1)作为第一因子图中与变量对应的变量节点的概率0输入，对第二 因子图进行迭代计算，得到PeUi= 1|Y，巧和PeUi=OlY,巧；
[0021] 将PiUi=l|yi)作为第二因子图中与变量对应的变量节点的概率0输入，将 Pi(Xi=Olyi)作为第二因子图中与变量对应的变量节点的概率1输入，对第二因子图进 行迭代计算，得到Pi(Xi= 11Y,巧和P1 (Xi= 0IY,S)。
[0022] 优选地，所述步骤S3具体包括：
[0023] 当本地伪随机序列第i个码片为0时，选取所述第一因子图第i个变量节点输出 的P。(Xi= 0IY，巧作为P。(Z。），当本地伪随机序列第i个码片为1时，选取所述第一因子图 第i个变量节点输出的PeUi= 1|Y，巧作为Pe(Zi2);
[0024] 当本地伪随机序列第i个码片为1时，选取所述第二因子图第i个变量节点输出 的Pi(Xi= 0IY，巧作为P1 (Z。），当本地伪随机序列第i个码片为1时，选取所述第二因子图 第i个变量节点输出的Pi(Xi= 11Y，巧作为P1 (Zi2)。
[00巧]优选地，根据本地伪随机序列的长度，确定所述第一图结构和所述第二图结构皆 为相同的树结构：
[0026] 当本地伪随机序列的长度n= 2k时，树结构的第一层有2k1个2输入或节点，第 j层有2k'个2输入或节点，第j层的第i个节点〇/的两对输入分别与第j-1层的〇,甘与 Of两个节点的输出连接，其中，1《i《2ki，l<j《k，k> 1 ;
[0027] 当本地伪随机序列的长度n= 2k+b时，树结构的第一层有2kI个或节点，其中 前b个节点为3输入或节点，其余为2输入或节点；第j层有2k'个2输入或节点，第j层 的第i个节点的两对输入分别与第j-1层的与Of两个节点的输出端连接，其中，12";
[002引当本地伪随机序列的长度n= 2k巧k1+曰时，树结构的第一层有2ki+2k2个或节点， 其中前b个为3输入或节点，其余为2输入或节点；第二层有2k2个3输入或节点；第m层有 2km个2输入或节点；树结构的第二层中，第n个节点的=对输入分别与第一层的第化-2、 化-1和化个节点的输出连接；第m层的第q个节点％'的两对输入分别与第m-1层的二1 与％-哺个节点的输出端连接，其中1《a< 2k1，2<m《k，1《n《2k2,1《q《2km。
[0029] -种扩频序列解扩系统，包括：
[0030]因子图建立模块，用于根据本地伪随机序列的本原多项式及约束方程组S，建立码 元为0对应的本地伪随机序列的第一因子图和码元为1对应的本地伪随机序列的第二因子 图；
[003。第一运算模块，用于根据接收到的扩频序列码元内的码片序列Y =扔，72,… ，yi，…，y。}的数值和第一因子图，计算码元为0时发送端