一种扩频通信控制方法、 装置及系统 【技术领域】
本发明涉及通信领域，特别涉及一种扩频通信控制方法、装置及系统。背景技术 码分多址 (Code Division Multiple Access，CDMA) 是第三代移动通信系统的一项 主要技术。 该技术给不同的用户各自分配一个独特的地址码，是一种允许不同的用户在 同一时间、同一频道上同时工作的通信方式。 码分多址克服了时分多址和频分多址的缺 点，容纳的用户数目大幅度提高。 CDMA 技术在 20 世纪 40 年代开始于军事通信，到 70 年代末期开始用于蜂窝移动通信和卫星通信系统。 1993 年，美国电信协会 TIA 确定的美 国第二代蜂窝移动通信标准 IS-95 采用了 Qualcomm 公司制订的 CDMA 技术规范。 目前 CDMA 技术除已应用于移动通信外，在数据传输、卫星通信以及遥感遥测、空间通信等 许多领域也得到越来越广泛的应用。
在 CDMA 通信系统中，序列的相关性准则是衡量序列设计的工程准则。 人们希 望 CDMA 通信系统中使用的序列应具有理想的相关特性，从而消除 CDMA 通信系统的多 址干扰 (MAI)，使得系统的性能达到最佳。 具体而言，应用于 CDMA 通信系统的序列应 具有如下相关特性 ：
(1) 每个序列的自相关函数是一个冲激函数，即除零时延外，其值应处处为零。
(2) 每对序列的互相关函数值处处为零。
完备互补序列 (CC 序列 ) 是一种具有理想自相关和互相关性质的正交序列。 CC 序列与其他常用的扩频序列 ( 如 Gold 序列、 m 序列、 Walsh Hadamard 序列 ) 相比，有三 个基本的不同点。 第一、CC 序列的互正交是从集合的角度考虑的，而不是从组成的序列 的角度。 第二， CC 序列的处理增益等于每个集合中所有序列长度的和。 第三，任意两 个 CC 序列的移位拥有零互相关和零自相关相位差。 CC 序列的优于其他其他扩频序列的 性能都是由于这些理想的相关特性。 正是基于以上特性，使得 CC 序列性能优于其他扩 频序列。
如图 1 所示，为现有的完备互补序列生成方法示意图，现有的完备互补序列生 成步骤通常为 ：i) 生成 Hadamard 矩阵 A ；ii) 生成自正交序列 D ；iii) 生成互正交矩阵 B ；iv)Hadamard 矩阵 A 和上步生成的矩阵 B 计算得到完备互补序列。
以上完备互补序列的生成步骤繁琐，并且每步得到的矩阵占用大量存储空间， 复杂度高，对工程中具体实现带来相当大的困难。
发明内容
本发明提供一种扩频通信控制方法、装置及系统，能够简化完备互补序列的产 生过程，并节省产生过程的存储空间。
一种扩频通信控制方法，包括 ：
选择三个周期为 p 的 Chu 序列 ：第一 Chu 序列 a ＝ (a0，a1，...，ap-1)，第二 Chu序列 b ＝ (b0， b1， ...， bp-1)，第三 Chu 序列 c ＝ (c0， c1， ...， cp-1) ；
对第一 Chu 序列 a 进行循环移位操作生成矩阵 V ＝ ((V0)，(V1)...(Vp-1))，对矩 阵 V 逐行读取生成序列 其中，矩阵 V 的第 j 列序列 Vj 为 j ＝ 0， 1， ...p-1， L 为左循环操作符， ej ＝ αj，α 是 GF(p) 上的本原元， p 为素数， GF(p) 是 一个 p 元有限域 ；根据序列 u 以及第二 Chu 序列 b 构造零相关区序列集合 S ＝ {sj ：j ＝ 0，1， ...p-1}，其中每一个零相关序列
0≤j ＜ P ； 以及第三 Chu 序列 c根据集合中的每一个零相关区序列构造完备互补序列集合 Ei， j(i ＝ 0，1， ...， p-1， j ＝ 0，1， ...， p-1) ；
利用完备互补序列集合中的序列进行扩频调制或者解调。
一种扩频通信控制装置，包括 ：
簇 Chu 序列选择单元，用于选择三个周期为 p 的 Chu 序列 ：第一 Chu 序列 a ＝ (a0， a1， ...， ap-1)，第二 Chu 序列 b ＝ (b0， b1， ...， bp-1)，第三 Chu 序列 c ＝ (c0， c1， ...， cp-1) ；
左循环操作单元，用于对第一 Chu 序列 a 进行循环移位操作生成矩阵 V ＝ ((V0)， (V1)...(Vn-1))，对矩阵 V 逐行读取生成序列 j 列序列 Vj 为 其中，矩阵 V 的第 j ＝ 0，1，...p-1，L 为左循环操作符，ej ＝ αj，α 是 GF(p) 上的本原元， p 为素数， GF(p) 是一个 p 元有限域 ；
零相关序列产生单元，用于根据序列 u 以及第二 Chu 序列 b 构造零相关区序列集 合 S ＝ {sj ：j ＝ 0，1， ...p-1}，其中每一个序列
0≤j ＜ P ；完 备 互 补 序 列 产 生 单 元， 用 于 根 据 集 合 中 的 每 一 个 零 相 关 区 序 列 以及第三 Chu 序列 c 构造完备互补序列 Ei，j(i ＝ 0，1，...，p-1，j ＝ 0，1， ...， p-1) ；
控制单元，利用完备互补序列集合中的序列进行扩频调制或者解调。
一种扩频通信控制系统，包括 ：
完备互补序列发生器，用于选择三个周期为 p 的簇 Chu 序列 ：第一 Chu 序列 a ＝ (a0， a1， ...， ap-1)，第二 Chu 序列 b ＝ (b0， b1， ...， bp-1)，第三 Chu 序列 c ＝ (c0， c1，...，cp-1) ；对第一 Chu 序列 a 进行循环移位操作生成矩阵 V ＝ ((V0)，(V1)...(Vp-1))， 对矩阵 V 逐行读取生成序列j其中，矩阵 V 的第 j 列序列 Vj 为j＝0，1， ...p-1， L 为左循环操作符， ej ＝ α ，α 是 GF(p) 上的本原元， p 为素数， GF(p) 是一个 p 元有限域 ；根据序列 u 以及第二 Chu 序列 b 构造零相关区序列集合 S ＝ {sj ：j ＝ 0，1，...p-1}，其中每一个零相关序列 每一个零相关区序列 0≤j ＜ P ；根据集合中的 以及第三 Chu 序列 c 构造完备互补序列集合Ei， j(i ＝ 0，1， ...， p-1， j ＝ 0，1， ...， p-1) ；
基带处理单元，用于对用户数据进行基带处理生成基带信号 ；
扩频 / 解扩单元，连接在基带处理单元和数据处理及映射 / 反映射单元之间，同 时连接所述完备互补序列发生器，用于根据完备互补序列集合中的序列对基带信号进行 扩频调制 ；数据处理及映射 / 反映射单元，用于对扩频调制后的信号进行映射，并通过天线发送。 一种扩频通信控制系统，包括 ：
完备互补序列发生器，用于选择三个周期为 p 的簇 Chu 序列 ：第一 Chu 序列 a ＝ (a0， a1， ...， ap-1)，第二 Chu 序列 b ＝ (b0， b1， ...， bp-1)，第三 Chu 序列 c ＝ (c0， c1，...，cp-1) ；对第一 Chu 序列 a 进行循环移位操作生成矩阵 V ＝ ((V0)，(V1)...(Vp-1))，
对矩阵 V 逐行读取生成序列其中，矩阵 V 的第 j 列序列 Vj 为j＝0，1， ...p-1， L 为左循环操作符， ej ＝ αj，α 是 GF(p) 上的本原元， p 为素数， GF(p) 是一个 p 元有限域 ；根据序列 u 以及第二 Chu 序列 b 构造零相关区序列集合 S ＝ {sj ：j ＝ 0，1，...p-1}，其中每一个零相关序列 每一个零相关区序列 0≤j ＜ P ；根据集合中的 以及第三 Chu 序列 c 构造完备互补序列集合Ei， j(i ＝ 0，1， ...， p-1， j ＝ 0，1， ...， p-1) ；
数据处理及映射 / 反映射单元，还用于对天线接收的信号进行反映射，并发送 给扩频 / 解扩单元 ； 扩频 / 解扩单元，连接在基带处理单元和数据处理及映射 / 反映射单元之间，同 时连接完备互补序列发生器，用于对反映射后的信号根据完备互补序列集合中的序列进 行解调，提取基带信号 ；
基带处理单元，用于对基带信号进行处理获得用户数据。
本发明实施例提供的扩频通信控制方法，只需要三个 Chu 序列，先用两个 Chu 序列进行操作获得零相关序列集合，再将零相关序列和另一个 Chu 序列进行操作获得完 备互补序列，利用完备互补序列进行扩频调制或者解调。 采用本发明实施例的方法，仅 需要对三个 Chu 序列进行操作，即可方便快捷的生成完备互补序列，且生成步骤简单， 同时因为只需要对三个 Chu 序列进行操作，节省了生产过程占用的存储空间。
附图说明
图 1 为现有的完备互补序列生成方法示意图 ； 图 2 为本发明实施例提供的扩频通信控制方法流程图 ； 图 3 为本发明实施例提供的完备互补序列发生器的结构图 ； 图 4a、图 4b 为本发明实施例提供的扩频通信控制系统结构图。具体实施方式
下面以具体实施例并结合附图详细说明本发明。
实施例一、
如图 2 所示，为本发明实施例提供的扩频通信控制方法流程图，具体包括 ：
S201、选择三个周期为 p 的 Chu 序列，a ＝ (a0，a1，...，ap-1)，b ＝ (b0，b1，...， bp-1)， c ＝ (c0， c1， ...， cp-1) ；
其中，若 p 为奇数，Chu 序列为 ：其中 M 是与 N 互素的整数，N 为序列长度， N ＝ p ；若 p 为偶数，则 Chu 序列为 ：其中 M 是与 N 互素的整数，N 为序列长度， N ＝ p。
其中，选择的三个 Chu 序列，可以相同，也可以不同，但周期都为 p( 即序列长 度为 p)。
S202、对 Chu 序列 a 进行循环移位操作生成矩阵 V ＝ ((V0)，(V1)...(Vp-1))，对 矩阵 V 逐行读取生成序列 是一个 p 元有限域 ；
其中，矩阵 V 的第 j 列序列 Vj 为j＝0，1， ...p-1， L 为左循环操作符， ej ＝ αj，α 是 GF(p) 上的本原元， p 为素数， GF(p) 其 中 ： 第 j 列 序 列 Vj 为 Vj 是 一 个 列 向 量， 形 成 一 个 矩 其中的每个 是从矩阵 V 中按行读取元素。
i阵 V。 读 取 元 素 时 对 矩 阵 V 按 行 读 取， 得 到 p2 个 元 素， 即 为 u。 例 如 ： 是一个 p 长的列向量。 而其中，a 上的左循环移动操作 L 定义为 L(a) ＝ a1，a2，...an-1，a0。 对于 i ＞ 0，L (a) ＝ a1， ai+1， ...， an-1， a0， ...， ai-2， ai-1。 为了方便，定义 L0(a) ＝ a。 两个长度相 等的周期序列， a ＝ {ai}， b ＝ {bi}。 若存在一个整数 k 满足 a ＝ Lk(b)，则称这两个序 列是循环移位相等的。
设 p 为素数，GF(p) 是一个 p 元有限域，α 是 GF(p) 上的本原元，则 ej ＝ αj， ep+j ＝ 1+ej，0≤j ＜ p。
S203、 根 据 序 列 u 以 及 序 列 b 构 造 零 相 关 区 序 列 集 合 S ＝ {sj ：j ＝ 0， 1， ...p-1}，其中每一个零相关序列
每一个零相关序列为 ： 序列集 S ＝ {sj ：j ＝ 0，1， ...p-1}，周期为 p2，元素个数为 p 个。 S204、根据集合中的每一个零相关区序列 以及 Chu 序列c 构造周期完备互补序列集合 Ei， j(i ＝ 0，1， ...， p-1， j ＝ 0，1， ...， p-1)。
其中 ：
具体地，集合 S 为 ：S ＝ {sj ：j ＝ 0，1， ...， p-1} ：其中 ：s0， s1， ...， sp-1 为... 令 c ＝ (c0， c1， ...， cp-1)，则 c 是周期为 p 的另一个 Chu 序列 ；长度为 p2 的 p 个序列 Ei， j(i ＝ 0，1， ...， p-1， j ＝ 0，1， ...， p-1) 用 si 和 c 生 成如下 ：
通过观察可以看到， {Ei，0， Ei，1， ...， Ei， p-1} 是一个 p 阶周期自互补码，并且任 意两个生成的 p 阶自互补码 {Ei，0， Ei，1， ...， Ei， p-1} 满足周期互补码的性质。
通过上述步骤即生成一个完备互补序列集合，用于扩频通信系统中。
S205、利用周期完备互补序列集合中的序列进行扩频调制或者解调。
利用生成的周期完备互补序列集合中的序列对用户数据进行扩频调制，并发 送 ；或者对接收信号进行解扩处理。
采用本发明实施例提供的扩频通信控制方法，只需 3 个 Chu 序列即可进行运算生 成完备互补序列，可方便快捷的生成完备互补序列，并减小生产过程的复杂度，节省生 成过程占用的存储空间。
下面以一个具体实施例详细描述本发明的方法。
1、首先选择两个周期为 7 的 Chu 序列 a ＝ (a0，a1，...，a6)，b ＝ (b0，b1，...， b6) ；
其中，周期为 7，即序列的长度 N 为 7，与 N 互素的整数 M 为 5，则得到的 Chu 序列 a ＝ (a0， a1， ...， a6) 为 ：
选择长度 N 为 7，与 N 互素的整数 M 为 3，则得到的 Chu 序列 b ＝ (b0，b1，...，b6) 为 ：
2、构造 u ＝ (u0， u1， ...， u48)，其中，第 j 列序列为j ＝ 0，1， ...6。 L为左循环操作符。
a 上的左循环移动操作 L 定义为 L(a) ＝ a1， a2， ...an-1， a0。 对于 i ＞ 0， Li(a) ＝ ai， ai+1， ...， an-1， a0， ...， ai-2， ai-1。 为了方便，定义 L0(a) ＝ a。 两个长度相等的 周期序列， a ＝ {ai}， b ＝ {bi}。 若存在一个整数 k 满足 a ＝ Lk(b)，则称这两个序列是 循环移位相等的。
取素数 7， GF(7) 是一个 7 元有限域，3 是 GF(7) 上的本原元，则 ej ＝ 3j，0≤j ＜ 7。
3、构造零相关区序列集 S ＝ {sj ：j ＝ 0，1， ...6}，其中， sj ＝ (sj，0， sj，1， sj， j 2， ...， sj，48)，0≤j ＜ 7， sj ＝ ugL (b) ；即 ：
s0 ＝ (s0，0， s0，1， s0，2， ...， s0，48) ＝ ugL0(b)
s1 ＝ (s1，0， s1，1， s1，2， ...， s1，48) ＝ ugL1(b)s2 ＝ (s2，0， s2，1， s2，2， ...， s2，48) ＝ ugL2(b) s3 ＝ (s3，0， s3，1， s3，2， ...， s3，48) ＝ ugL3(b) s4 ＝ (s4，0， s4，1， s4，2， ...， s4，48) ＝ ugL4(b) s5 ＝ (s5，0， s5，1， s5，2， ...， s5，48) ＝ ugL5(b) s6 ＝ (s6，0， s6，1， s6，2， ...， s6，48) ＝ ugL6(b) 零相关区序列集合 S，周期为 49，元素个数为 7。 4、利用零相关区序列集合 S 和 Chu 序列，生成周期完备互补序列集合，具体 其中 ：零相关区序列集合 S 为 ：S ＝ {sj ：j ＝ 0，2，...，6} ：其中 ：s0，s1，...， s0 ＝ (s0，0， s0，1， ...， s0，48)， s1 ＝ (s1，0， s1，1， ...， s1，48)， ... s6 ＝ (s6，0， s6，1， ...， s6，48) 令 c ＝ (c0， c1， ...， c6)，则 c 是周期为 7 的另一个 Chu 序列 ； 长度为 49 的 7 个序列 Ei，j(i ＝ 0，1， ...，6， j ＝ 0，1， ...，6) 用 si 和 c 生成如为：
s6 为
下：
通过观察可以看到， {Ei，0， Ei，1， ...， Ei，6} 是一个 7 阶周期自互补码，并且任 意两个生成的 7 阶自互补码满足周期互补码的性质。
5、利用完备互补序列集合中的序列进行扩频调制或者解调。
本发明实施例提供的扩频通信控制方法，只需三个 Chu 序列进行运算即可得到 完备互补序列，而 Chu 序列的生成方法是简便的，减少了完备互补序列生成过程的复杂 度，同时节省了生成过程中存储空间的开销。
实施例二、
本发明实施例提供一种扩频通信控制装置，如图 3 所示，包括 ：
Chu 序列选择单元 31，用于选择三个周期为 p 的 Chu 序列 a ＝ (a0， a1， ...， ap-1)， b ＝ (b0， b1， ...， bp-1)， c ＝ (c0， c1， ...， cp-1) ；
左循环操作单元 32，用于对 Chu 序列 a 进行循环移位操作生成矩阵 V ＝ ((V0)，
(V1)...(Vp-1))，对矩阵 V 逐行读取生成序列j其中，第 j 列序列 Vj 为j ＝ 0，1， ...p-1， L 为左循环操作符， ej ＝ α ，α 是 GF(p) 上的本原元， p 为素 数， GF(p) 是一个 p 元有限域 ；
零相关序列产生单元 33，用于根据序列 u 以及序列 b 构造零相关区序列集合 S ＝ {sj ：j ＝ 0，1， ...p-1}，其中每一个序列完 备 互 补 序 列 产 生 单 元 34， 用 于 根 据 集 合 中 的 每 一 个 零 相 关 区 序 列 以及序列 c 构造周期完备互补序列 Ei， j(i ＝ 0，1， ...， p-1， j ＝0，1， ...， p-1) ；
控制单元 35，利用完备互补序列集合中的序列进行扩频调制或者解调。
其中，Chu 序列选择单元 31 选择的 Chu 序列具体为 ：若 p 为奇数，则 Chu 序列 为： 则 Chu 序列为 ： p。 其中，零相关序列产生单元 33，具体用于根据 sj ＝ ugLj(b) 构造零相关区序列集 合 S ＝ {sj ：j ＝ 0，1， ...p-1}，其中， L 为左循环操作符。
其中，完备互补序列产生单元 34 构造的完备互补序列 Ei，j(i ＝ 0，1，...，p-1， j ＝ 0，1， ...， p-1)，具体为 ：
其中 M 是与 N 互素的整数，N 为序列长度，N ＝ p ；若 p 为偶数， 其中 M 是与 N 互素的整数， N 为序列长度， N ＝实施例三、
本发明实施例还提供一种扩频通信控制系统，如图 4a、图 4b 所示，为本发明实 施例提供的扩频通信控制系统示意图。
如图 4a 所示，为本发明实施例提供的扩频通信控制系统发射端示意图，具体包 括：
完备互补序列发生器 401，用于选择三个周期为 p 的簇 Chu 序列 ：第一 Chu 序列 a ＝ (a0， a1， ...， ap-1)，第二 Chu 序列 b ＝ (b0， b1， ...， bp-1)，第三 Chu 序列 c ＝ (c0， c1，...，cp-1) ；对第一 Chu 序列 a 进行循环移位操作生成矩阵 V ＝ ((V0)，(V1)...(Vp-1))，
对矩阵 V 逐行读取生成序列j其中，矩阵 V 的第 j 列序列 Vj 为j＝0，1， ...p-1， L 为左循环操作符， ej ＝ α ，α 是 GF(p) 上的本原元， p 为素数， GF(p) 是一个 p 元有限域 ；根据序列 u 以及第二 Chu 序列 b 构造零相关区序列集合 S ＝ {sj ：j ＝ 0，1，...p-1}，其中每一个零相关序列 每一个零相关区序列 0≤j ＜ P ；根据集合中的 以及第三 Chu 序列 c 构造完备互补序列集合Ei， j(i ＝ 0，1， ...， p-1， j ＝ 0，1， ...， p-1) ；
其中，完备互补序列发生器生成完备互补序列集合的方法在前面已经详细描 述，这里不再赘述。
基带处理单元 404，用于对用户数据进行基带处理生成基带信号 ；
扩频 / 解扩单元 402，连接在基带处理单元 404 和数据处理及映射 / 反映射单元 403 之间，同时连接完备互补序列发生器 401，用于根据完备互补序列集合中的序列对基带信号进行扩频调制 ；
数据处理及映射 / 反映射单元 403，用于对扩频调制后的信号进行映射，并通过 天线 405 发送。
如图 4b 所示，为本发明实施例提供的扩频通信控制系统接收端示意图，具体包 括：
完备互补序列发生器 401，用于选择三个周期为 p 的簇 Chu 序列 ：第一 Chu 序列 a ＝ (a0， a1， ...， ap-1)，第二 Chu 序列 b ＝ (b0， b1， ...， bp-1)，第三 Chu 序列 c ＝ (c0， c1，...，cp-1) ；对第一 Chu 序列 a 进行循环移位操作生成矩阵 V ＝ ((V0)，(V1)...(Vp-1))， 对矩阵 V 逐行读取生成序列 其中，矩阵 V 的第 j 列序列 Vj 为 j＝ 0，1， ...p-1， L 为左循环操作符， ej ＝ αj，α 是 GF(p) 上的本原元， p 为素数， GF(p) 是一个 p 元有限域 ；根据序列 u 以及第二 Chu 序列 b 构造零相关区序列集合 S ＝ {sj ：j ＝ 0，1，...p-1}，其中每一个零相关序列 每一个零相关区序列
0≤j ＜ P ；根据集合中的 以及第三 Chu 序列 c 构造完备互补序列集合Ei， j(i ＝ 0，1， ...， p-1， j ＝ 0，1， ...， p-1) ； 其中，完备互补序列发生器生成完备互补序列集合的方法在前面已经详细描 述，这里不再赘述。
数据处理及映射 / 反映射单元 403，还用于对天线 405 接收的信号进行反映射， 并发送给扩频 / 解扩单元 ；
扩频 / 解扩单元 402，连接在基带处理单元和数据处理及映射 / 反映射单元之 间，同时连接完备互补序列发生器，用于对反映射后的信号根据完备互补序列集合中的 序列进行解调，提取基带信号 ；
基带处理单元 404，用于对基带信号进行处理获得用户数据。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的 精神和范围。 这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的 范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。