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基于P码原理的伪随机序列产生方法介绍

  扩频、跳频、线性调频和跳时等基本技术及由基本技术组合构成的混合技术,所有技术中伪码的设计关系到系统抗干扰性能。现有扩频通信系统常用的伪有m、Gold序列、Walsh序列、M序列及卫星通信中常用的C/A码(粗/截获码)和精码(P码)等。在这些序列中,P码的性能优秀,码周期最长,在10.23 MHz的时钟速率下,码时间周期大约为266天。

  本文在研究P码原理的基础上,提出了一种周期更长,保密性能好,可用于战时卫星测控通信的伪随机序列。

  在扩频抗干扰通信系统中,码的设计主要考虑码的相关特性、码的保密性(码的复杂度)、码容量等方面性能。具体要求如下:

  设有两个长度为N的序列{ai}和{bi},i=O,1,,N-1,则序列的自相关函数定义为:

  式中:N为序列自相关峰值,它等于序列的周期,即N=2n-1;为序列自相关的旁瓣值,它满足N。

  在无线通信系统中,为了减少多径干扰,实现多址通信,在自相关性能的基础上,还要求不同码之间的互相关性值低,因此在多用户系统中经常使用互相正交的PN序列。

  由上述分析可以知道,在多用户系统中,正交码的多少决定了系统容量,因此希望在设计扩频码时要选择容量大的码序列。

  扩频通信系统常用于军事通信,因此在设计码时,常采用如下手段:要减少码直流功率,使码中“O”,“1”数平衡相等;增加码的周期;采用非线性移位寄存器实现码序列。

  伪随机序列的产生可以通过线性或者非线性移位寄存器来实现。由于m序列具有良好的伪随机性,所以GOLD,C/A,P等PN序列设计中都使用了小m序列,因此m序列是扩频通信的基本序列。

  m序列是由n级线性移位寄存器产生的周期为N=2n-1的码序列,是最长线性移位寄存器序列的简称,具有优良的自相关特性,其产生原理如图1所示。

  式中:ci称为反馈系数,取值为0或1;1表示参加反馈;O表示不参加反馈。移位寄存器能否产生m序列,由反馈系数的值决定;码周期由移位寄存器的个数决定;序列的线性复杂度直接决定了扩频系统的保密性能,分析m序列的线性产生的原理,只要能够截获序列的连续2n-1个码元就能给出系数ci的值,这样该m序列就被彻底破译。实际系统中经常将移位寄存器的几级输出序列或几个不同m序列的输出以非线性方式组合起来,产生一个使干扰者难以破解的非线性序列。本文利用该方法,参考P码的构造原理提出了一种周期很长,复杂度高的扩频序列码产生方法。

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