[发明专利]基于Tanner图构造技术的伪随机序列迭代捕获方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于Tanner图(Tanner Graph)构造技术的伪随机m序列迭代捕获的实现方法，属于数字通信中伪随机序列捕获技术领域。

背景技术

在介绍传统伪随机序列的捕获技术之前，先说明什么是伪随机序列。

伪随机序列(又称为伪码)是具有类似于随机序列基本特性的确定序列，通常广泛用于二进制序列。二进制独立随机序列在概率论中称为贝努利(Bernoulli)序列，由两个符号0和1组成，序列中不同位置的元素取值相互独立，且取0取1的概率相等，即都等于1/2。人们简称这种序列为随机序列，随机序列具有以下三个基本特征：

(1)在序列中，“1”和“0”出现的相对频率各为1/2。

(2)序列中连续的0或连续的1成为游程，连续的0或连续的1的个数是游程的长度。序列中长度为1的游程数占游程总数的1/2；长度为2的游程数占游程总数的1/4，长度为n的游程数占游程总数的1/2ⁿ(对于所有的有限n)，该性质称为随机序列的游程特性。

(3)如果将给定的随机序列移位任何个元素，则所得到的序列和原序列对应的元素有一半相同，一般不同。

如果一个确定序列近似满足以上三个特性，则称该确定序列为伪随机序列。

m序列是一种最常见和最常用的伪随机序列，在数字移动通信系统中有着广泛的应用。下面对其作简要介绍：

作为一种最常见和最常用的伪随机序列，m序列是由具有线性反馈的移位寄存器产生的周期最长的序列。参见图1所示的由r级线性反馈逻辑移存器所组成的码发生器的框图。图中，a_k∈{0，1}表示码发生器在时刻k的反馈输出，对应着一个码片。a_k+i(a_k+i∈{0，1}，0≤i≤r-1)则表示时刻k的第i个寄存器的状态。k时刻的反馈输出a_k+r与移存器的状态a_k+i的关系被称为反馈约束，记为：其中：表示模2加，g_i∈{0，1}，0≤i≤r为反馈系数。相应的伪随机序列的生成多项式可以表示为：g(D)＝g₀+g₁D+...+g_r-1D^r-1+g_rD^r，其中D为单位延时操作。

一个r阶的线性移位寄存器序列成为m序列的充分必要条件是：其生产多项式为本原多项式，并且初始状态为非全0状态。此时移存器序列具有最大周期为：T＝2^r-1。

一般情况下，周期为T＝2^r-1的m序列a₀，a₁，...a_k，...a_T-1与其对应的m序列波形a_i(t)之间的关系为：其中，为码片波形，简称码片；a_i(t)的持续时间为(2^r-1)T_c，一个码片的持续时间为T_c。

当生成多项式是确定的情况下，线性移位寄存器初始状态(又称为初始相位，包括连续的r个码片)可以确定整个m序列。

在传统的伪随机序列捕获算法中，所谓两个伪随机序列的同步，就是保持其时差(相位差)为0状态。令a_i(t-τ₁)和a_i(t-τ₂)为两个伪码序列，保持同步就是保持τ₁＝τ₂，即Δτ＝τ₂-τ₁＝0。伪码的同步可分为粗同步和细同步。粗同步又称为捕获，是使|Δτ|＜T_c；细同步又称为跟踪，是使|Δτ|→0，并保持此状态。

传统伪随机序列捕获(粗同步)算法有三种：并行捕获、串行捕获和混合捕获，这些算法都是基于伪随机序列的相关特性，是在接收端将本地生成的参考序列和接收到的观测序列进行相关操作，实现对伪随机序列相位的正确估计。