一种基于斜投影的oc-cdma扩频系统及方法

专利名称：：一种基于斜投影的oc-cdma扩频系统及方法一种基于斜投影的0C-CDMA扩频系统及方法
技术领域：
：本发明涉及CDMA直接序列扩频领域，特别涉及一种基于斜投影的0C-CDMA扩频系统及方法。
背景技术：
：1.CDMA的基本介绍CDMA它是在数字技术的分支一一扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。现有的CDMA技术主要是基于扩频技术，所谓直接序列(DS-DirectSequence)扩频，即将需要传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，就是直接用伪随机信号产生的随机序列对多个基带信号脉冲进行直接相乘，具有高码率的扩频码序列在发端扩展了信号的频i普。而在收端，用相同的扩频码序列去进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始的信息。这里的解扩主要是通过一种相关操作，也就是说，用期望用户的PN码对接收信号进行匹配滤波，现有的相干接收操作都M于正交机制的。从频语上看则表现为宽带信号被解扩压缩还原成窄带信号。这一窄带信号经中频窄带滤波器后再经信息解调器再恢复成原始信息。但是对于进入接收机的窄带干扰信号，在收端调制器中同样也受到伪随机码的双相相移键控调制，它反而使窄带干扰变成宽带干扰信号。由于干扰信号频语的扩展，经过中频窄带通滤波作用，只允许通带内的干扰通过，使干扰功率大为减少。由此可见，接收机输入端的信号与噪声经过解扩处理，使信号功率集中起来通过滤波器，同时使干扰功率扩散后被滤波器大量滤除，结果便大大提高了输出端的信号噪声功率比。2.存在问题传统的DS-CDMA是基于用户的地址码之间的正交性进行解调，进而提取所需用户信息。在用户地址码的选择上，需要各个用户地址码片之间满足正交或是准正交的关系。对于特定码长的序列，满足正交性或是准正交性的码片数目是极其有限的，选择这样的伪随机码(例如m序列)，其码片长度还必须满足^-1(k为正整数)的关系。随着用户数目的增加，不得不增加地址码的长度来满足用户数增大的需求，或者对特定长度的码片，寻求对现有的正交码片进行组合(例如Gold码优选对)来增加可用码片的数目以满足用户数目需求，由于各用户使用的通信频率相同，在不同用户之间的扩频序列不能进行完全正交，即互相关系数不为零；这就引入了多址千扰使得解调时误码率的增大。克服CDMA系统自身的多址干扰(MAI),就是一个要解决的关键技术问题。传统CDMA系统中的信号检测将于多址干扰视为高斯噪声来处理，因而忽略多址干扰的存在，这种方法会带来以下两个方面的影响(1)系统容量受到限制当系统中用户数较少时，多址干扰因伪随机码良好的互相关性而不会太严重。但随着同时接入系统用户数目的增加，多址干扰的影响也会逐渐严重起来，导致系统误码率的上升，使得系统的容量受到影响。尤其是3G系统中大容量的要求和多天线发射分集的采用，都将导致CDMA系统容量受多址干扰的严重影响。(2)严重影响了系统的性能如果干扰用户比目标用户距离基站近得多，即使忽略衰落的影响，信号的路径衰耗亦与用户距基站距离的三次方成正比，这时干扰信号在基站的接收功率会比目标用户信号的接收功率大得多，在传统接收机输出中的多址干扰份量会很重，以至将目标用户的信号淹没，而出现远近效应。多址干扰产生的根源是扩频码间的不完全正交性，如果扩频码集能在任何时刻完全正交，那么多址干扰就会不复存在。但实际上信道中都存在不同程度的异步性，要设计出在任何时延上都能保持正交性的码集几乎是不可能的。因此设计者往往致力于设计出一种尽可能降低互相关性的工程实用码型，以改善多址干扰带来的影响。
发明内容为了解决现有克服CDMA系统自身的多址干扰(MAI)的技术使系统容量受到限制，严重影响系统性能的技术问题，本发明提供了一种基于斜投影的0C-CDMA扩频系统及方法。本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是提供一种基于斜投影的OC-CDMA扩频系统。所述基于斜投影的0C-CDMA系统包括用于构建用户PN(伪随机)码的用户PN码构建模块；用于利用用户PN码对基带信号进行扩频操作，得到宽带信号的扩频模块；用于对宽带信号进行BPSK(二进制相移键控)调制的BPSK调制4莫块；用于构建在+投影解扩矩阵，将BPSK调制后的宽带信号解扩成窄带信号的斜投影解扩模块；及用于将解扩后的窄带信号进行BPSK解调的BPSK解调模块；所述用户PN码构建模块、扩频模块、BPSK调制模块、斜投影解扩模块及BPSK解调模块依次连接。根据本发明的基于斜投影的OC-CDMA扩频系统一优选技术方案是所述斜投影解扩模块包括用于构建斜投影解扩算子的斜投影解扩算子构建模块；及用于根据斜投影解扩算子构建解扩矩阵的解扩矩阵构建模块。根据本发明的基于斜投影的OC-CDMA扩频系统一优选技术方案是所述用户PN码构建模块包括用于产生用户PN码种群的用户PN码种群构建模块；用于衡量用户PN码种群的频谱的平坦度的平坦度函数模块；用于从用户PN码种群中按概率选择个体用户PN码的再生模块；用于将两个选中的个体用户PN码按概率进行交叉操作的交叉模块；用于对个体用户PN码的各位按概率进行取反的变异模块；及用于确定迭代次数的遗传代数判定模块。根据本发明的基于斜投影的OC-CDMA扩频系统一优选技术方案是所述用户PN码构建模块进一步包括用户PN码选取门P艮模块；所述用户PN码选取门限模块包括用于才艮据系统的BER指标，确定其容忍的信噪比的降低的模块；用于计算码片之间的最小空间夹角的模块；及用于确定所选取的PN码片之间的最小汉明距离的模块。本发明还提供了一种基于斜投影的OC-CDMA扩频方法。所述基于斜投影的OC-CDMA扩频方法包括以下步骤第一步构建用户PN码；第二步利用用户PN码对基带信号进行扩频操作，得到宽带信号；第三步对宽带信号进行BPSK调制；第四步构建斜投影解扩矩阵，将BPSK调制后的宽带信号解扩成窄带信号；第五步将解扩后的窄带信号进行BPSK解调。根据本发明的基于斜投影的OC-CDMA扩频方法一优选技术方案是所述第一步进一步包括以下子步骤首先，产生用户PN码种群；其次，衡量用户PN码种群的频i普的平坦度；再次，从用户PN码种群中按概率选择个体用户PN码再生；接着，将两个选中的个体用户PN码按概率进行交叉操作；然后，对个体用户PN码的各位4安概率进行取反变异；然后，由再生、交叉、变异所产生的用户PN码组成新的用户PN码种群；最后，确定迭代次数，返回起始步骤，直至用户PN码种群的适应值小于1。根据本发明的基于斜投影的0C-CDMA扩频方法一优选技术方案是所述第一步进一步包括根据系统的BER(比特误码率)指标，确定其容忍的信噪比的降低，进而得出码片之间的最小空间夹角，推出所选取的PN码片之间的最小汉明距离，作为搜索PN码片的门限标准的步骤。根据本发明的基于斜投影的0C-CDMA扩频方法一优选技术方案是所述第四步进一步包括以下子步骤首先，构建斜投影解扩算子；其次，根据斜投影解扩算子构建解扩矩阵。根据本发明的基于斜投影的0C-CDMA扩频方法一优选技术方案是所述构建斜投影解扩算子的具体步骤如下使用期望用户的扩频码，假设长度为N，结合其他用户的扩频码，构建解扩矩阵，某一用户数字基带信号为参数向量e=Xj,与之相应的PN码序列Gi定义为线性系统H，定义其余用户数字基带信号作为干扰信号定义为参数向量9-[x…Xwxi+1…x"]t,各自相应的PN码序列的合成矩阵空间定义为线性系统S-[G,…G,.,Gi+1…Gn]，在此基础上定义斜投影解扩算子EH/S=H(HHp^H)-'HHPs1;其中H和S的合成空间的列向量并非相互正交。根据本发明的基于斜投影的OC-CDMA扩频方法一优选技术方案是所述根据斜投影解扩算子构建解扩矩阵的具体步骤如下将进入收端解扩模块的接收信号写成矩阵的形式y=He+S(p+e，其中，P^是S向量空间的正交投影矩阵，定义为P^-I-SQHs^sh,在不考虑噪声的情况下，解扩过程就变成Eh/J=H(HHPs丄H)1HHPs丄(朋+S<p)=H(HHp^H)HHPs丄H0+H(HHPsiH)HHPs丄Scp得到期望信号i-朋-H(HHp^H广HHp^y-E^y，从期望信号中得到有用基带信号0"HHp^H)-力HPsV,得到解扩矩阵是(H1^1!!)-'H1^,其中，e即为期望用户的基带信息。本发明有益的技术效果是本发明在于抛开传统的基于正交思想的匹配滤波解调方法，提出一种新型的基于斜投影理论的扩频系统设计方法，可以在不需要用户地址码正交的情况下就能够正确的解调。这就极大的放宽了对地址码选择的限制，使得用户可用码片的数目大大增加，且在斜投影框架下进行解调可以有效的抑制了码间干扰。图1是本发明实施例基于斜投影的0C-CDMA扩频系统的结构图；图2是本发明实施例基于斜投影的OC-CDMA扩频方法的流程图；图3是本发明实施例基于斜投影的0C-CDMA扩频方法搜索PN码准则示意图4是本发明实施例基于斜投影的OC-CDMA扩频方法归一化汉明距离与输出信噪比的关系示意图5是现有技术中传统CDMA系统解调向量空间图6是本发明实施例基于斜投影的0C-CDMA扩频方法OC-CDMA系统解调向量空间图7是本发明实施例基于斜投影的OC-CDMA扩频方法采用基于遗传算法选取PN码的流程图8本发明实施例基于斜投影的OC-CDMA扩频方法基于遗传算法的用户PN码优化曲线；图9是本发明实施例基于斜投影的0C-CDMA扩频方法的BPSK调制示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。参照图1，图1是本发明实施例基于斜投影的0C-CDMA扩频系统的结构图；。在本实施例中，基于斜才殳影的OC-CDMA扩频系统包括用于构建用户PN码的用户PN码构建模块；用于利用用户PN码对基带信号进行扩频操作，得到宽带信号的扩频模块；用于对宽带信号进行BPSK调制的BPSK调制模块；用于构建斜投影解扩矩阵，将BPSK调制后的宽带信号解扩成窄带信号的斜投影解扩模块；及用于将解扩后的窄带信号进行BPSK解调的BPSK解调;漠块；所述用户PN码构、斜投影解扩模块及BPSK解调模块依次连接。本实施例的斜投影解扩模型是-.假定该CDMA系统中有n个用户，设f为各用户数字基带信号，G-[G,G2…GJ为各自相应的PN扩频序列，C为调制载波，e为噪声信号，信源经扩频后的模型为Y-G^+G2X2+…+GiXi+…+GnXn(1)接收端信号模型Y'=G1x1C+G2x2C++GixiC++GnxnC+e(2)我们将进入收端解扩模块的接收信号写成矩阵的形式y=H9+S(()+e(3)其中定义某一用户数字基带信号为参数向量e=x'，与之相应的PN码序列Gi定义为线性系统H,其余用户数字基带信号作为干扰信号定义为参数向量(p=[Xl...Xj.,xi+1...Xl]T，各自相应的PN码序列的合成矩阵空间定义为线性系统S-[Gi…GwGi+1...Gn]。(注H和S的合成空间的列向量并非相互正交)。在此基础上定义CDMA中的斜投影解扩算子E鹏-H(HHPs丄H)HHPs1(4)其中，Ps""是S向量空间的正交投影矩阵，定义为1^=I-S(SHS)_1SH,在不考虑噪声的情况下；E簡;;=H(HHPs丄H)1妒&丄(朋+Sep)=H(HHPs丄H)1HHPs丄H0+H(HHPs丄H)-1I^P^Sq)(5)可以看出前一项为He，由&8=0可以得到后一项为0，我们得到期望信号i=朋=H(HHPs丄H)1HHPs丄y=EH/Sy(6)从期望信号中得到有用基带信号<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>即为解扩过程，得到的e即为期望用户的基带信息，该式子表明，斜投影可以在用户地址码不正交的情况下，提取用户信息，不产生任何多址干扰。请参照图2，图2是本发明实施例基于斜投影的0C-CDMA扩频方法的流程图。图中的信源是基带信号，即经过量化变为二进制数形式的，再经过编码或未编码的bit流。第一步构建用户PN码1、PN码选取准侧当今CDMA系统中，用户地址码的选取也是基于尽量使得其满足准正交性的，例如m序列，Gold序列，M序列，Hadamada序列，混沌序列等等，这就为本文OC-CDMA系统中PN码的选取提供了很多借鉴，不同的是，m序列和Gold码的码长须满足〃=2*-1，OC-CDMA系统中用户PN码长度没有上述各种码的要求，可以是任意的长度，具体长度的选择依照具体的系统容量设计作出选择，另外，本文系统的用户PN码对正交性的要求放宽程度更大，可用的码数目更多，有必要设计出一定门限准测，指导PN码的选取。请参照图3,图3是本发明实施例基于斜投影的OC-CDMA扩频方法搜索PN码准则示意图；首先才艮据系统的BER指标，确定其容忍的信噪比的降低，进而得出码片之间的最小空间夹角，推出所选取的PN码片之间的最小汉明距离，这个门限将作为搜索PN码片的标准。利用斜投影进行地址码的区分，可以不要求地址码之间正交，此时的投影不再是建立在各个均匀伸展的正交基空间上，而是由各个非正交基空间构成的存在某些定向压缩和扭曲的新向量空间上的投影，各个非正交基空间上的噪声也会得到相应压缩或伸展，所以说，在考虑噪声的情况下，斜投影某种程度上会使得在选定的某期望空间基的集合上的合成噪声得以放大，由各个用户的PN地址码张成的空间，因地址码之间的不正交而造成某种定向的扭曲，因而在空间斜投影，即区分用户的同时也会恶化噪声，也就是会造成信噪比的降低，恶化噪声的程度由所选取的基空间和其他未选取的基空间的集合之间的广义夹角做决定的，比照到OC-CDMA系统，即为各个用户码片之间的向量夹角"决定，计算码&与A之间的夹角的余弦<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>(8)长度为N的码片Gi与Gj之间的汉明距离D与其码长N有如下关系<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>(9)由上面两式可得码片之间的空间夹角<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>(10)另外，根据斜投影的性质可以得出信噪比的降低与码片之间的夹角之间存在如下的定量关系<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>(11)上式反映当地址码片之间的夹角比较小时，应用斜投影的效果不理想，噪声会被放大。当地址码之间的夹角为90度，ASNR=0,没有信噪比的降低，当地址码之间的夹角非90度时，ASNR-0，一定会造成信噪比的恶化<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>(12)请参照图4，图4是本发明实施例基于斜投影的OC-CDMA扩频方法归一化汉明距离与输出信噪比的关系示意图；由(12)式可以得到汉明距离与ASNR的关当汉明距离偏离N/2较小时，也就是码片之间的正交性减弱程度不大的时候，由上图可以看出，由非正交性引入的对信噪比的影响是不大的，甚至汉明距离变动达到1/3个码长的时候，ASNR下降的值也只有几个dB。请参照图5、图6,图5是现有技术中传统CDMA系统解调向量空间图；图6是本发明实施例基于斜投影的OC-CDMA扩频方法OC-CDMA系统解调向量空间图；传统的CDMA系统中PN码片之间不满足绝对的正交性，通常强调其准正交，在特定的码长情况下，正交性和PN码数目是一对矛盾，满足一定的正交程度门限的用户PN码的数目是有限的，该数目会随着正交性的减弱而急剧增加，本文所提倡的基于非正交机制的OC-CDMA系统中，其解扩频机制特定使得对PN码的选取可以暂时抛开正交的要求，从而选取的范围和数目得以急剧增加。上图是基于单输入输出系统的关系图，随着用户数目的增多时，信噪比的降低是由期望用户的PN码的向量空间与其他用户PN码所构成的向量空间的夹角所决定的，即H矩阵与S矩阵的夹角，其定义为H向量与S矩阵中的各个列向量之间的夹角的最小值，此时对PN码为Gi的期望用户进行解调时，信噪比的降低满足<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>(14)其中Gi为期望用户，Gj为其他任意一个用户，这里我们思考，给定码片之间的正交性减弱的条件，可供选取的码片数目会不会无限制增大下去呢？当然，码长为N时所有可供选取的码片总数不可能超过^个。我们知道，随着用户数目的增加，解扩频时导致噪声的恶化程度是由各个用户码之间的最小空间夹角所决定的，当所选取的码片数目增加到一定程度时候，其各自之间的最小夹角也会下降到某一个特定的门限，该门限对应于整个系统信噪比的降低到某一个特定门限。基于以上分析，即便可以抛开正交的观念进行PN码的选取，也是需要付出一定的代价的，在解扩频过程中会造成噪声放大，信噪比降低，当地址码片之间的夹角偏离90度不太大，或者说当码片之间汉明距离偏离N/2不大的时候，对整体抗噪声性能也影响不大。这就给用户地址码的选取带来了极大的好处，使选取的用户地址码彼此之间不正交，使用斜投影解扩算子能够成功的实现解扩频达到抑制其他用户的效果，我们知道，两个正交码序列之间汉明距离为N/2,而接近于正交情况时汉明距离会接近N/2,我们知道绝对正交的码片的数目限，对码片之间的汉明距离有一定的放宽了以后，就会使得可选取用户地址码的数目大大增加。从信号空间上理解，就是将千扰PN码对应的向量空间像期望信号PN对应的向量空间投影，相干积分即为一种正交投影，当其他用户的向量空间与信号空间不完全正交的时候，就会在信号空间上存在投影分量，空间夹角越偏离90度，则投影分量越大，众多其他用户在信号空间上投影分量的累积，从而对期望信号造成多址干扰越严重。基于斜投影的OC-CDMA系统，可以在用户地址PN妈的选取上不再拘泥于正交性要求，理论上讲，该系统在不存在噪声的情况下是对正交性完全没有要求的，但是在噪声环境下非正交PN码在解调时会在期望信号空间上放大噪声，在抑制其他用户干扰的同时也造成信噪比的降低，上温我们研究了该系统可以成功的抑制MAI，也就是可以获得SINR提高的优点，然而SINR的提高是以AW/降低为代价来获取的，这是斜投影系统的特性，在此我们希望SNR下降这一代价较小，从这一点入手寻求解决方案，我们知道，在斜投影的框架下实施解调，SA^的降低是与用户PN码的正交性程度相关的，尽量保证用户PN码的正交性可以尽量减轻噪声带来的影响，对系统整体性能的提高具有重要意义。因此，尽量保证PN地址码之间的正交性，是本文OC-CDMA系统PN码选取的大致方向。本实施例采用基于遗传算法选取PN码请参照图7，图7是本发明实施例基于斜投影的0C-CDMA扩频方法采用基于遗传算法选取PN码的流程图；遗传算法(GeneticAlgorithm)是一种崭新的全局优化算法，它通过生物遗传学的观点，模拟一种通过自然选择、遗传和变异等作用机制以使得各个个体的适应性提高，遗传算法是将问题的求解表示成"染色体"，首先构建一群"染色体"。置于问题的"环境"中，根据适者生存的原则，从中选择出适应环境的"染色体，，进行复制，即再生(reproduction)，通过交叉(crossover)、变异(mutation)两种基因操作产生出新一代更能适应环境的"染色体"群，这样一代代不断得到改良，最后收敛到一个最适合环境的个体上来。基于遗传算法的PN码的选择，种群数目会影响GA的有效性。数目太小，GA会很差或根本找不出问题的解，因为太小的秤群数目不能提供足够的采样点；N太大，会增加计算量，使收敛时间延长。一般种群数目在20~160之间比较合适。本文中设定初始种群为60个，以衡量PN码的频镨的平坦程度函数，即频镨的标准差函数(STD)作为适应性函数，通过下面3种作用机制再生(reproduction),从用户PN码群体中按某一概率选择个体，通常某个体被选择的概率与其适应值成正比。交叉(Crossover)，交叉概率控制着交叉操作的频率，&太大会使高适应值的结构很快破坏掉，&太小的话搜索会停滞不前。一般&取0.25[]0.75。本文中将被选中的2个个体的基因链，即两个用户PN码，按概率&=()'7进行交叉，生成2个新的用户PN码，交叉位置是随才几的。变异(Mutation)是增大种群多样性的第二因素，巳太小，不会产生新的基因块，^太大又会使GA变成随机搜索，一般Pm取0.01D0.20，本文选取Pn^O训将新个体的基因链，即用户PN码的各位进行变异，在此是对用户PN码中的二值基因链中的O-l进行取反。请参照图8,图8本发明实施例基于斜投影的OC-CDMA扩频方法基于遗传算法的用户PN码优化曲线；确定迭代的次数，即遗传的代数为10000，图8可以看出，种群的适应值能够很快收敛到小于1，基于该算法可以得到一系列具有PN码。补充说明一点这里我们生成的码序列长度不受2*-1的限制，可以是任意长度的，这就回避了m序列或是Gold序列只有^-l长度的缺点。这里需求选取的PN码长度为33,这时候选取长度为63的m序列是很不合适的。<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>由表1可以看出，基于遗传算法的PN码搜索速度和效果比较优越，可以迅速得到适应值STDS0.97的用户PN码。第二步利用用户PN码对基带信号进行扩频操作，得到宽带信号对于基带信号可以用PN码与其每个bit相乘，得到宽带信号。例如扩频码是1001101,用以对基带二进制数101进行扩频操作的话就是1014100110101100101001101，l对应的是不变，0对应的是取反。第三步对宽带信号进行BPSK调制；请参照图9，图9是本发明实施例基于斜投影的OC-CDMA扩频方法的BPSK调制示意图。图9中，左边是1011011010经过BPSK调制就是将每一个bit用一个余弦表示，其中，1所对应的相位是0度，0对应的相位是180度。第四步构建斜投影解扩矩阵，将BPSK调制后的宽带信号解扩成窄带信号斜投影解扩是对接收到的信号，用斜投影进行解扩频，构建斜投影解扩矩阵的方法如下所述。期望用户的正弦宽带信号解扩成窄带信号，其他用户的没有被解扩，即在获得了所需数目的码片之后，即将这些PN码片作为CDMA用户的地址码，对各自的基带信息进行扩频，而在接受端，构建斜投影解扩频算子，滤除干扰，得到所需的用户期望信息。具体步骤如下首先，构建解扩算子，^使用期望用户的扩频码，布支i殳长度为N，结合其他用户的扩频码，构建解扩矩阵，某一用户数字基带信号为参数向量0=xi,与之相应的PN码序列Gi定义为线性系统H,定义其余用户数字基带信号作为干扰信号定义为参数向量^[x'…x"xw…x"f，各自相应的PN码序列的合成矩阵空间定义为线性系统S-[G'…G"Gi+1…G-]。(注H和S的合成空间的列向量并非相互正交)。在此基础上定义斜投影解扩算子E腦-H(HHPs丄H)HHPs丄其次由算子推出解扩矩阵，我们将进入收端解扩;溪块的接收信号写成矩阵的形式y=He+s<p+e,其中，e是s向量空间的正交投影矩阵，定义为Ps1=I-S(SHS)"SH，在不考虑噪声的情况下；解扩过程就变成说明书朋+S9)=H(HHPs丄H)HHPs丄朋+H(HHPs丄H)HHPs丄S(p可以看出前一项为He,由&^={)可以得到后一项为0，我们得到期望信号i-H0-H(HHPs111)-'HHp^y=EH/Sy，从期望信号中得到有用基带信号e—HHp)H广HHp(y，这里可以得到解扩矩阵就是(HHp^H)-1!!1^1,这个矩阵是"x"的方阵，该矩阵作用于接收信号是，将滤除其他干扰用户的信息，的e即为期望用户的基带信息，该解扩过程表明，斜投影可以在用户地址码不正交的情况下，提取用户信息，不产生任何多址干扰。第五步将解扩后的窄带信号进行BPSK解调。BPSK解调的过程是调制的逆过程,是对解扩所得到的正弦窄带信号用一个同频率的正弦与之相乘，再进行门限判决，从而将期望用户的信息解调二进制bit信息。本发明在于抛开传统的基于正交思想的匹配滤波解调方法，提出一种新型的基于斜投影理论的扩频系统设计方法，可以在不需要用户地址码正交的情况下就能够正确的解调。这就极大的放宽了对地址码选择的限制，使得用户可用码片的数目大大增加，且在斜投影框架下进行解调可以有效的抑制了码间干扰。以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。权利要求1.一种基于斜投影的0C-CDMA扩频系统，其特征在于所述基于斜投影的OC-CDMA系统包括用于构建用户伪随机码的用户伪随机码构建模块；用于利用用户伪随机码对基带信号进行扩频操作，得到宽带信号的扩频模块；用于对宽带信号进行二进制相移键控调制的二进制相移键控调制模块；用于构建斜投影解扩矩阵，将二进制相移键控调制后的宽带信号解扩成窄带信号的斜投影解扩模块；及用于将解扩后的窄带信号进行二进制相移键控解调的二进制相移键控解调模块；所述用户伪随机码构建模块、扩频模块、二进制相移键控调制模块、斜投影解扩模块及二进制相移键控解调模块依次连接。2.根据权利要求1所述的基于斜投影的OC-CDMA扩频系统，其特征在于所述斜投影解扩模块包括用于构建斜投影解扩算子的斜投影解扩算子构建模块；及用于根据斜投影解扩算子构建解扩矩阵的解扩矩阵构建才莫块。3.根据权利要求2所述的基于斜投影的OC-CDMA扩频系统，其特征在于所述用户伪随机码构建模块包括用于产生用户伪随机码种群的用户伪随机码种群构建模块；用于衡量用户伪随机码种群的频谱的平坦度的平坦度函数模块；两个选中的个体用户伪随机码按概率进行交叉操作的交叉模块；用于对个体用户伪随机码的各位按概率进行取反的变异模块；及用于确定迭代次数的遗传代数判定模块。4.根据权利要求3所述的基于斜投影的OC-CDMA扩频系统，其特征在于所述用户伪随机码构建模块进一步包括用户伪随机码选取门限模块；所述用户伪随机码选取门限模块包括用于根据系统的比特误码率指标，确定其容忍的信噪比的降低的模块；用于计算用户伪随机码之间的最小空间夹角的模块；及用于确定所选取的用户伪随机码之间的最小汉明距离的模块。5.—种基于斜投影的OC-CDMA扩频方法，其特征在于所述基于斜投影的OC-CDMA扩频方法包括以下步骤A.构建用户伪随机码；B.利用用户伪随机码对基带信号进行扩频操作，得到宽带信号；C.对宽带信号进行二进制相移键控调制；D.构建斜投影解扩矩阵，将二进制相移键控调制后的宽带信号解扩成窄带信号；E.将解扩后的窄带信号进^f于二进制相移键:控解调。6.根据权利要求5所述的基于斜投影的OC-CDMA扩频方法，其特征在于所述步骤A进一步包括以下子步骤Al.产生用户伪随才几码种群；A2.衡量用户伪随机码种群的频谱的平坦度；A3.从用户伪随机码种群中按概率选择个体用户伪随机码再生；A4.将两个选中的个体用户伪随机码按概率进行交叉操作；A5.对个体用户伪随机码的各位按概率进行取反变异；群；豕"、'—'、'一A7.确定迭代次数，返回步骤A1，直至用户伪随机码种群的适应值小于1。7.根据权利要求6所述的基于斜投影的OC-CDMA扩频方法，其特征在于所述步骤A进一步包括才艮据系统的比特误码率指标，确定其容忍的信噪比的降低，进而得出用户伪随机码之间的最小空间夹角，推出所选取的用户伪随机码之间的最小汉明距离，作为搜索用户伪随才;w马的门限标准的步骤。8.根据权利要求5所述的基于斜投影的OC-CDMA扩频方法，其特征在于所述步骤D进一步包括以下子步骤Dl.构建斜投影解扩算子；D2.根据斜投影解扩算子构建解扩矩阵。9.根据权利要求8所述的基于斜投影的OC-CDMA扩频方法，其特征在于所述步骤D1的具体步骤如下使用期望用户的扩频码，假设长度为N，结合其他用户的扩频码，构建解扩矩阵，某一用户数字基带信号为参数向量e=Xi,与^目应的用户伪随机码序列&定义为线性系统H,定义其余用户数字基带信号作为干扰信号定义为参数向量(p-[X!…X"Xi+1…X]T，各自相应的用户伪随才几石马序歹U的合成矩阵空间定义为线性系统S-[G,…GwGi+1…Gn]，在此基础上定义斜投影解扩算子E鹏-H(HHp)H)-'HHPs1;其中H和S的合成空间的列向量并非相互正交。10.根据权利要求9所述的基于斜投影的OC-CDMA扩频方法，其特征在于所述步骤D2的具体步骤如下将进入收端解扩^t块的接收信号写成矩阵的形式y=He+S<p+e，其中，P(是S向量空间的正交投影矩阵，定义为P^=I-S(SHS)"SH，在不考虑噪声的情况下，解扩过程变成E鹏少=H(HHPs丄H)'HHP)(朋+Sep)=H(HHp(H)-'HHp(H0+H(HHPs丄H广HHPs丄Scp得到期望信号S-He-H(HHp^H广HHp(y=EH/Sy，从期望信号中得到有用基带信号e-(HHp)H)-'HHPs工y,得到解扩矩阵是(HHPs4l)-'H1^1，其中，e即为期望用户的基带信息。全文摘要本发明涉及一种基于斜投影的OC-CDMA扩频系统及方法。所述基于斜投影的OC-CDMA系统包括用户PN码构建模块、扩频模块、BPSK调制模块、斜投影解扩模块及BPSK解调模块。所述基于斜投影的OC-CDMA扩频方法包括以下步骤第一步构建用户PN码；第二步利用用户PN码对基带信号进行扩频操作，得到宽带信号；第三步对宽带信号进行BPSK调制；第四步构建斜投影解扩矩阵，将BPSK调制后的宽带信号解扩成窄带信号；第五步将解扩后的窄带信号进行BPSK解调。本发明可以在不需要用户地址码正交的情况下就能够正确的解调。这就极大的放宽了对地址码选择的限制，使得用户可用码片的数目大大增加，且在斜投影框架下进行解调可以有效的抑制了码间干扰。文档编号H04J13/02GK101621348SQ20091010884公开日2010年1月6日申请日期2009年7月24日优先权日2009年7月24日发明者张艳群,张钦宇,斌曹,健王,琳金申请人:哈尔滨工业大学深圳研究生院