[发明专利]极低信噪比下基于序列相关特性的同步捕获

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，如无线通信、移动通信、深空通信等领域，特别涉及采用同步技术提高通信可靠性进行通信的无线移动通信系统。

背景技术

同步技术是通信中的一个重要的问题，在通信系统中，信号的发送端和接受端要达到时间上的步调一致，为达到步调一致这一目的往往涉及到同步，同步系统性能的降低，会直接导致通信系统性能的降低正因为如此，为了保证信息的可靠传输，要求同步系统应有更高的可靠性。在直接序列扩频通信中为实现通信，首先必须使得接收机中的本地伪随机(PN，Pseudo-noise)序列与接收信号PN序列实现定时同步。直接序列的同步一般分为两步来实现，即捕获同步和跟踪同步，而通信初始阶段的伪随机序列捕获是扩频通信的首要任务。序列密码的攻击就是由截获的序列流获得其各生成反馈移位寄存器(LFSR)的初始状态，快速相关攻击是序列密码攻击方法中最有效的一种。快速相关攻击中的恢复初始信息算法在低信噪比下显示了良好的恢复初始状态性能。而通信初始阶段的伪随机序列捕获正是寻找通信序列的初始状态。

本专利提供了一种基于快速相关攻击的长序列捕获新方法。传统的序列捕获技术均利用伪码的自相关特性，由本地产生一个伪码副本与接收伪码进行相关运算，如果门限检测识别出相关峰则捕获完成。基于快速相关攻击的长序列捕获方法的基本思想是从接收的序列流中寻找生成序列的初始信息，将关键信息作为线性反馈移位寄存器的初态，线性反馈移位寄存器的输出序列看作编码码字的输出，输出码字经过信道，在接收端用快速相关攻击算法来译码，恢复关键信息，即线性反馈移位寄存器的初态，由此来实现序列捕获。该方法复杂度低、捕获速度快，并且既可用于线性序列的捕获，又可用于非线性序列的捕获。

发明内容

本专利提供了一种基于快速相关攻击的长序列捕获新方法。对于图1所示序列生成器，(u₁，u₂，…u_i，…u_s)是线性移位寄存器(LFSR)的输出序列，z_i是经过函数f(f可以是线性函数也可以是非线性函数)综合后的输出；的快速相关攻击的模型如图2所示，序列(u₁，u₂，…u_i，…u_s)逐比特通过错误概率为1-p的BSC信道，得到序列z＝(z₁，…z_i，z_i+1，…z_N)，定义信道输出序列与输入序列的相关概率p为p＝P(u_i＝z_i)，快速相关攻击的思想就是在已知信道输出的长度N的序列z，以及相关概率p的情况下恢复出原来的序列(u₁，u₂，…u_i，u_s)，从而恢复出初始状态(a₁，a₂，…a_k)。

以如图3的线性反馈移位寄存器来说明快速相关攻击算法的PN序列捕获的基本原理，图3的线性反馈移位寄存器是一个二进制r阶的线性反馈移位寄存器，设u_t＝a_t是时刻t的输出，则a_t+i，0≤i≤r-1是第i个寄存器的值，并且约束条件为