[发明专利]基于序列相关特性的变码扩展频谱通信系统接近shannon限的解扩技术

摘要

本发明公开了一种提供一种变码扩频通信的基于扩频序列相关特性的新解扩方法。扩展信号模块由s个线性反馈移位寄存器和一个非线性组合函数器组成，信息比特作为线性反馈移位寄存器的驱动，不同的信息比特将得到不同的结果输出序列，信息序列的随机不可预知性使得结果输出序列具有不可预知性，因此新系统有着更高的安全保密性。接收序列在信道的传输中受到干扰，解扩模块将接收序列看成原序列的一种扰乱，通过由信道信息决定的相关概率，逐比特计算其满足反馈多项式和非线性函数的概率，通过多次迭代来实现逐步还原原序列。由于新系统考虑了信息比特之间的相互关系，因此新系统有更好的性能。

主权项

1. 一种变码扩频通信系统的的解扩方法，包括下面的步骤：设接收序列的长度为N，信息位长度为K，LFSR的抽头数为t，接收序列与发送序列的相关概率为P，P＝1-p信道，p信道为信道的错误率，序列反馈连接已知。步骤1：计算接收序列的每一比特所需要的方程平均数M为M＝log(N/2K)×(t+1) (1)步骤2：计算接收序列的比特和(含t个比特)和发送序列的相应比特和是相同的概率S(P，t)：S(P，1)＝P.. (2).S(P，t)＝P×S(P，t-1)+(1-P)[1-S(P，t-1)]步骤3：计算在M个方程中至多有h个方程成立的概率U(P，M，h)为$U(P,M,h)=\underset{i=0}{\overset{h}{\Sigma }}{C}_M^i({\mathrm{PS}}^i{(1-S)}^{M-i}+(1-P){(1-S)}^i{S}^{M-i})---\left(3\right)$ 计算在M个方程中，对不满足h个方程的比特位进行取补，取补后正确比特位增加的概率I(P，M，h)为$I(P,M,h)=\underset{i=0}{\overset{h}{\Sigma }}{C}_M^i(1-P){(1-S)}^i{S}^{M-i}-\underset{i=0}{\overset{h}{\Sigma }}{C}_M^i{\mathrm{PS}}^i{(1-S)}^{M-i}---\left(4\right)$ 计算在M个方程中，有h个方程成立时比特位的新概率Pn(P，M，h)Pn(P，M，h)＝PSh(1-S)M-h/(PSh(1-S)M-h+(1-P)(1-S)h(1-S)M-h) (5)接着找出h记为Hmax，使I(P，M，Hmax)最大，若I(P，M，Hmax)≤0，则表示该算法没有校正作用，因而该算法失败，若I(P，M，Hmax)＞0，则计算Pthr，Pthr表示各比特位新概率Pn＜Pthr，就对该比特位进行取补，即Pthr是一种标准量，它的计算为：Pthr＝[Pn(P，M，Hmax+1)+Pn(P，M，Hmax)]/2 (6)Nthr表示若Pn＜Pthr的比特位的数目Nw，Nw＞Nthr则可结束一次迭代，即对Pthr＜Pthr的比特位进行取补，然后可重新开始一次新的迭代，它的计算为：Nthr＝U(P，M，Hmax)×N。 (7)步骤4：置迭代次数i为0。步骤5：对接收序列的每一比特位计算接收序列的比特和与发送序列的相应位比特和是相同的概率S(P1，P2，…，Pt，t)，它的计算为：S(P1，1)＝P1，.. (8).S(P1，P2，…，Pt，t)＝Pt×S(P1，P2，…，Pt-1，t-1)+(1-P)t×[1-S(P1，P2，…，Pt-1，t-1)]然后由新概率公式计算各比特的新概率Pn，它的计算为：$P_{n_i}=Y/[Y+(1-P_i)\times (1-S_{j_1})\times ···\times (1-S_{j_h})\times S_{j_h+1}\times ···\times S_{j_m}]---\left(9\right)$ 其中$Y=P_i\times S_{j_i}\times ···\times S_{j_h}\times (1-S_{j_h+1})\times ···\times (1-S_{j_m})---\left(10\right)$ Pni表示第i比特的新概率，Pi表示第i比特的原相关概率，j1，j2，…，jh表示在统计使方程成立的数目时，它是使方程成立的S(P1，P2，…，Pt，t)的下标。jh+1，jh+2，…，jm表示在统计使方程成立的数目时，它是使方程不成立的S(P1，P2，…，Pt，t)的下标。步骤6：确定Pn＜Pthr的总比特数目Nw。步骤7：若Nw＜Nthr或i＜a(a是一个常数)，则i增加1，转到步骤5。步骤8：对接收序列的那些新概率Pn＜Pthr的比特位进行取补，并将各比特位的概率重新置为原来的相关概率P。步骤9步若取补后的接收序列中有不满足反馈多项式的比特位时(同时判断相应的输出序列的相关概率是否已知的概率一致)，则转到步骤4。步骤10：以获得原发送接收序列或达到最大迭代次数结束。其特征在于解扩模块将接收序列看成原序列的一种扰乱，通过由信道信息决定的相关概率，逐比特计算其满足反馈多项式和非线性函数的概率，通过多次迭代来实现逐步还原原序列。