專(zhuān)利名稱(chēng)：使用陪集編碼的擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)內(nèi)的可變速率信號(hào)傳輸方法和裝置的制作方法
本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?4193946．4的分案申請(qǐng)。
本發(fā)明涉及一種使用擴(kuò)展頻譜信號(hào)的通信系統(tǒng)，尤其涉及一種新穎的、經(jīng)改進(jìn)的擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)內(nèi)信息通信的方法和裝置。
通信系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到能把信息信號(hào)從源處傳輸?shù)轿锢硇再|(zhì)不同的用戶(hù)目的地。已經(jīng)用模擬和數(shù)字的方法通過(guò)鏈接源處和用戶(hù)目的地的信道來(lái)傳輸這種信息信號(hào)。數(shù)字方法相對(duì)模擬技術(shù)具有幾項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，例如，改善了抗信道噪聲和干擾性、提高了容量以及用加密技術(shù)改善了通信的保密性。
在通過(guò)信道從源處傳輸信息信號(hào)時(shí)，首先要把信息信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合在信道上高效地傳輸?shù)男问?。信息信?hào)的轉(zhuǎn)換或者調(diào)制包括根據(jù)信息信號(hào)以使產(chǎn)生的調(diào)制載波頻譜限制在信道帶寬內(nèi)的方法改變載波的參數(shù)。在用戶(hù)處，從信道傳播中連續(xù)接收到的調(diào)制載波的形式來(lái)復(fù)制原始報(bào)文信號(hào)。這種復(fù)制通常用與源發(fā)射機(jī)使用的調(diào)制方法相逆的方法來(lái)完成。
調(diào)制還使多路復(fù)用技術(shù)，即在一個(gè)共用信道上同時(shí)傳輸幾路信號(hào)變得容易。多路復(fù)用的通信系統(tǒng)一般包括多個(gè)需要期間較短的間隙服務(wù)而不是連續(xù)訪問(wèn)通信信道的遠(yuǎn)端用戶(hù)單元。被設(shè)計(jì)成能在短暫的間隔內(nèi)與一組用戶(hù)單元進(jìn)行通信的系統(tǒng)被稱(chēng)為多址訪問(wèn)通信系統(tǒng)。
一種特定類(lèi)型的多址訪問(wèn)通信系統(tǒng)被稱(chēng)為擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)。在這些擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)中，所用的調(diào)制技術(shù)導(dǎo)致在通信信道中把傳輸?shù)男盘?hào)擴(kuò)展成了寬頻帶信號(hào)的結(jié)果。一種多址訪問(wèn)擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)是碼分多址訪問(wèn)(CDMA)調(diào)制系統(tǒng)。另一些諸如時(shí)分多址(TDMA)、頻分多址(TDMA)等多址訪問(wèn)通信系統(tǒng)和諸如幅度壓擴(kuò)單邊帶的AM調(diào)制方法在已有技術(shù)中是公知的。然而，CDMA擴(kuò)展頻譜調(diào)制技術(shù)比這些多址訪問(wèn)通信系統(tǒng)的調(diào)制技術(shù)具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。在1990年2月13日公告的、名稱(chēng)變“使用衛(wèi)星或地面中繼站的擴(kuò)展頻譜多址訪問(wèn)通信系統(tǒng)”的美國(guó)專(zhuān)利No．4，901，307中揭示了在多址訪問(wèn)通信系統(tǒng)中使用CDMA技術(shù)，該專(zhuān)利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人。
在上述的美國(guó)專(zhuān)利No．4，901，307中，揭示了一種多址訪問(wèn)技術(shù)，在這種技術(shù)中，大量的每個(gè)都有收發(fā)信機(jī)的移動(dòng)電話(huà)系統(tǒng)用戶(hù)通過(guò)使用CDMA擴(kuò)展頻譜通信信號(hào)的衛(wèi)星中繼或地面基站進(jìn)行通信。在使用CDMA進(jìn)行通信時(shí)，頻譜能被多次利用，因此，可以增加系統(tǒng)用戶(hù)容量。用CDMA可以得到比使用其它的多址技術(shù)能到達(dá)的更高的頻譜利用率。
尤其是，在CDMA系統(tǒng)中，一對(duì)地方之間進(jìn)行的通信是通過(guò)用唯一的用戶(hù)擴(kuò)展碼來(lái)把每個(gè)傳輸?shù)男盘?hào)擴(kuò)展成信道帶寬信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。從通信信道內(nèi)取出指定的傳輸信號(hào)，用與取出的傳輸信號(hào)相關(guān)的用戶(hù)擴(kuò)展碼在通信信道內(nèi)對(duì)復(fù)合信號(hào)能量進(jìn)行解擴(kuò)展。
在特殊的擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)中，人們希望各種類(lèi)型的用戶(hù)信道(例如，語(yǔ)音、傳真，或者高速數(shù)據(jù))能以不同的數(shù)據(jù)速率進(jìn)行工作。這些系統(tǒng)一般被設(shè)計(jì)成具有工作在標(biāo)稱(chēng)數(shù)據(jù)速率下的信道，還具有數(shù)據(jù)速率降低的話(huà)務(wù)信道，以提供更多的話(huà)務(wù)數(shù)據(jù)容量。然而，通過(guò)使用數(shù)據(jù)速率降低的信道來(lái)增加容量延長(zhǎng)了傳輸數(shù)據(jù)所需要的時(shí)間。而且，在某些擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)中，還需要數(shù)據(jù)速率提高的信道，以比標(biāo)稱(chēng)速率高的數(shù)據(jù)速率進(jìn)行傳輸。
為了支持以可變速率進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，一般要求根據(jù)輸入數(shù)據(jù)速率改變編碼、交叉存取(interleaving)和調(diào)制。這種速率的改變一般要求對(duì)信道編碼和譯碼過(guò)程進(jìn)行復(fù)雜的控制，因而增加了系統(tǒng)的成本和復(fù)雜程度。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)，在這種系統(tǒng)中，通信信道適合于以比標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)速率高和低的兩種速率進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這樣一種擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)，在這種通信系統(tǒng)中，用同一種格式對(duì)待以可變速率進(jìn)行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行編碼、交叉存取和調(diào)制。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種能提高話(huà)務(wù)信道的容量而相應(yīng)的數(shù)據(jù)速率沒(méi)有降低的CDMA擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)。
在一個(gè)典型的實(shí)施例中，用直接序列擴(kuò)展頻譜通信信號(hào)在I或Q通信信道上傳輸輸入的信息信號(hào)。首先把信息信號(hào)分成第一和第二子信號(hào)，把它們分別提供給第一和第二陪集編碼網(wǎng)絡(luò)。第一陪集編碼網(wǎng)絡(luò)組合第一子信號(hào)的第一陪集碼，而第二陪集編碼網(wǎng)絡(luò)組合第二子信號(hào)和與第一陪集碼正交的第二陪集碼。這樣，第一和第二陪集編碼網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作分別產(chǎn)生第一和第二陪集編碼信號(hào)。然后對(duì)根據(jù)第一和第二陪集編碼信號(hào)形成的復(fù)合陪集信號(hào)用正交函數(shù)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，以提供第一調(diào)制信號(hào)。
預(yù)定PN碼的同相偽隨機(jī)噪聲(PNI)和正交相偽隨機(jī)噪聲(PNQ)信號(hào)分別在I或Q通信信道上擴(kuò)展第一調(diào)制信號(hào)。例如，可以把PNI信號(hào)與第一調(diào)制信號(hào)進(jìn)行組合，提供I信道調(diào)制信號(hào)，以通過(guò)I通信信道傳輸給接收機(jī)。
在一個(gè)典型的實(shí)施例中，接收機(jī)的運(yùn)作根據(jù)在I或Q通信信道上接收到的調(diào)制載波信號(hào)產(chǎn)生輸入信息信號(hào)的估計(jì)值。首先用正交函數(shù)信號(hào)解調(diào)接收到的信號(hào)。然后對(duì)解調(diào)后的信號(hào)用解擴(kuò)展PN信號(hào)進(jìn)行去相關(guān)，把得到的映射信號(hào)提供給相位旋轉(zhuǎn)器(phaserotator)。相位旋轉(zhuǎn)器的運(yùn)作根據(jù)映射信號(hào)和接收到的導(dǎo)頻信號(hào)產(chǎn)生復(fù)合陪集(coset)編碼信號(hào)的估計(jì)值。第一和第二子信號(hào)的估計(jì)值是通過(guò)根據(jù)第一和第二陪集碼的正交性進(jìn)一步去相關(guān)來(lái)完成的。
圖2示出了傳輸I信道和Q信道信息信號(hào)的擴(kuò)展頻譜發(fā)射機(jī)的較佳實(shí)施例的框圖。
圖3示出了本發(fā)明的對(duì)信息信號(hào)進(jìn)行編碼的I信道陪集編碼網(wǎng)絡(luò)的方框示意圖。
圖4是適合于包含在圖3的陪集編碼網(wǎng)絡(luò)中的一類(lèi)速率為1／p的陪集編碼器的方框示意圖。
圖5示出了本發(fā)明的較佳實(shí)施例中所用的一對(duì)I信道和Q信道陪集編碼網(wǎng)絡(luò)的方框示意圖，它以四倍于標(biāo)稱(chēng)數(shù)據(jù)速率的速率傳輸數(shù)據(jù)。
圖6示出了本發(fā)明的較佳實(shí)施例中所用的一對(duì)I信道和Q信道1／4速率陪集編碼網(wǎng)絡(luò)的方框示意圖，它以八倍于標(biāo)稱(chēng)數(shù)據(jù)速率的速率傳輸數(shù)據(jù)。
圖7示出了較佳實(shí)施例中所用的陪集編碼網(wǎng)絡(luò)的方框示意圖，它以標(biāo)稱(chēng)速率的一半速率傳輸數(shù)據(jù)。
圖8示出了較佳實(shí)施例中所用的陪集編碼網(wǎng)絡(luò)的方框示意圖，它以標(biāo)稱(chēng)速率的四分之一的速率傳輸數(shù)據(jù)。
圖9圖示了提供I和Q信道導(dǎo)頻序列的導(dǎo)頻產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)。


圖10示出了引入本發(fā)明的較佳實(shí)施例中的RF發(fā)射機(jī)的一種典型的具體例子。
圖11是用于接收RF信號(hào)的典型的分集接收機(jī)的方框圖。
圖12是接收在I和Q通信信道上發(fā)射的RF信號(hào)能量的分集接收機(jī)的方框圖。
圖13是包括在設(shè)計(jì)成對(duì)在所選的傳輸通道上接收到的信號(hào)能量進(jìn)行處理的圖12的分集接收機(jī)內(nèi)接收機(jī)指針的方框圖。
圖14提供了圖13所示的所選的接收機(jī)指針更詳細(xì)的圖示。
本發(fā)明的實(shí)施方式參見(jiàn)圖1，圖1示出了諸如1992年公告的、名稱(chēng)為“在CDMA蜂窩式電話(huà)系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生信號(hào)波形的系統(tǒng)和方法”的美國(guó)專(zhuān)利No．5，103，459中描述的擴(kuò)展頻譜發(fā)射機(jī)，該專(zhuān)利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，在此援引，以作參考。在圖1的發(fā)射機(jī)中，把由例如用聲碼器轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)的語(yǔ)音組成的數(shù)據(jù)比特100提供給編碼器102，在編碼器102內(nèi)根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)速率用碼符號(hào)復(fù)制對(duì)這些比特進(jìn)行卷積編碼。如果數(shù)據(jù)比特率低于編碼器102處理的速率，碼符號(hào)復(fù)制命令該編碼器102復(fù)制輸入數(shù)據(jù)比特100，以產(chǎn)生比特率與編碼器102的運(yùn)作速率相匹配的重復(fù)的數(shù)據(jù)流。然后把已編碼的數(shù)據(jù)提供給交叉存取器104，進(jìn)行卷積交叉存取。把交叉存取后的符號(hào)數(shù)據(jù)以典型的19．2ksps的速率從交叉存取器104輸出至異或門(mén)106的輸入端。
在圖1的系統(tǒng)中，把交叉存取后的數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行加密，以在信道上提供更為保密的傳輸。對(duì)于語(yǔ)音信道的信號(hào)的加密可以通過(guò)用指派給打算接收的用戶(hù)單元的PN碼對(duì)交叉存取后的數(shù)據(jù)進(jìn)行偽噪音(PN)編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)。PN發(fā)生器108用合適的PN序列或加密方法可以提供這種PN加密。PN發(fā)生器108一般包括長(zhǎng)PN發(fā)生器，以產(chǎn)生固定的1．2288MHz的PN片碼率的唯一的PN碼。然后根據(jù)提供的用戶(hù)識(shí)別信息把這種PN碼通過(guò)+取-器，把得到的每秒19．2千個(gè)符號(hào)(ksps)的加密序列提供給異或門(mén)106的另一個(gè)輸入端。然后把異或門(mén)106的輸出提供給異或門(mén)110的一個(gè)輸入端。
再參見(jiàn)圖1，把異或門(mén)110的另一個(gè)輸入端連接到Walsh波形發(fā)生器112上。Walsh發(fā)生器112產(chǎn)生分配給要傳輸信息的數(shù)據(jù)信道的Walsh波形。從一組每個(gè)的長(zhǎng)度為64個(gè)Walsh片碼的64個(gè)Walsh波形來(lái)選擇發(fā)生器112提供的Walsh波形。64個(gè)正交波形對(duì)應(yīng)于64×64Hadamard矩陣內(nèi)的入口，其中，由矩陣的行和列來(lái)定義特定Walsh波形。由異或門(mén)110對(duì)加密后的符號(hào)數(shù)據(jù)和Walsh波形進(jìn)行異或運(yùn)算，把得到的結(jié)果作為異或門(mén)114和116兩個(gè)的輸入。
異或門(mén)114還接收PNI信號(hào)，而異或門(mén)116的另一個(gè)輸入端接收PNQ信號(hào)。PNI和PNQ信號(hào)為偽隨機(jī)噪聲序列，一般對(duì)應(yīng)于CD-MA系統(tǒng)所覆蓋的一特定區(qū)域，即蜂窩，它們分別與同相(Ⅰ)和正交相(Q)通信信道相關(guān)。把PNI和PNQ信號(hào)分別與異或門(mén)110的輸出進(jìn)行異或運(yùn)算，在進(jìn)行傳輸之前進(jìn)一步擴(kuò)展用戶(hù)數(shù)據(jù)。把得到的I信道碼擴(kuò)展序列122和Q信道碼擴(kuò)展序列126用于雙相調(diào)制一對(duì)正交的正弦波。把調(diào)制后的正弦波相加、帶通濾波、移到RF頻率上，并在通過(guò)天線(xiàn)發(fā)射以完成在通信信道上的傳輸之前再次進(jìn)行濾波和放大。
傳統(tǒng)的在圖1的傳輸系統(tǒng)內(nèi)提供可變數(shù)據(jù)速率的技術(shù)一般要求使用控制器，根據(jù)輸入數(shù)據(jù)速率來(lái)改變編碼器102、交叉存取器104和Walsh發(fā)生器112的工作速率。如此后所描述的，本發(fā)明能用共用的編碼、交叉存取和調(diào)制速率，以高于標(biāo)稱(chēng)速率進(jìn)行信息信號(hào)的擴(kuò)展頻譜傳輸，或者，以低于標(biāo)稱(chēng)速率、進(jìn)行多信息信號(hào)傳輸。
圖2示出了本發(fā)明的用于傳輸數(shù)據(jù)速率為kRb的輸入信息信號(hào)SIN的擴(kuò)展頻譜發(fā)射機(jī)150的較佳實(shí)施例的方框圖，其中k為整數(shù)，Rb表示標(biāo)稱(chēng)發(fā)射機(jī)數(shù)據(jù)(即比特)率。如此處所用的，把標(biāo)稱(chēng)數(shù)據(jù)速率Rb定義為等于PN片碼率與卷積編碼速率的乘積除以Walsh波形的每個(gè)符號(hào)的Walsh片碼數(shù)。在一個(gè)典型的實(shí)施例中，標(biāo)稱(chēng)發(fā)射機(jī)數(shù)據(jù)速率Rb被設(shè)置為9．6kbps，所用的一組調(diào)制參數(shù)為把PN片碼率選為1．2288MHz，卷積碼率為1／2碼速率，Walsh波形符號(hào)長(zhǎng)度設(shè)置為64。本發(fā)明的一個(gè)特征是發(fā)射機(jī)150可以用來(lái)發(fā)射數(shù)據(jù)速率高于或等于標(biāo)稱(chēng)速率的信息信號(hào)，而不用調(diào)整前述的調(diào)制參數(shù)值。如此后所要描述的，本發(fā)明還提供一種發(fā)射多個(gè)數(shù)據(jù)速率比標(biāo)稱(chēng)速率低的信息信號(hào)而不需要相應(yīng)地調(diào)整調(diào)制參數(shù)的技術(shù)。
在一個(gè)特定的應(yīng)用中，輸入信息比特序列SIN可以由例如由聲碼器轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)比特流的語(yǔ)音組成。如圖2中所示，把輸入數(shù)據(jù)流提供給編碼和交叉存取網(wǎng)絡(luò)160。網(wǎng)絡(luò)160對(duì)信息比特序列SIN進(jìn)行卷積編碼，然后對(duì)編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉存取，并從網(wǎng)絡(luò)160輸出編碼和交叉存取后的符號(hào)流SINT。假設(shè)卷積編碼為1／2速率，則以2kRb把符號(hào)流SINT提供給去復(fù)用器。去復(fù)用器170通過(guò)把相繼的符號(hào)SINT定為子流{A(1)，A(2)，…A(k)}中對(duì)應(yīng)相繼的一個(gè)把符號(hào)流SINT變換成一組每個(gè)速率為2Rb的符號(hào)流{A(1)，A(2)，…A(k)}。把第一k／2個(gè)符號(hào)子流提供給I信道陪集編碼網(wǎng)絡(luò)180，而把余下的k／2個(gè)符號(hào)流提供給Q信道陪集編碼網(wǎng)絡(luò)190。如此后所描述的，在一個(gè)典型的陪集編碼網(wǎng)絡(luò)180和190的實(shí)施例子中，用長(zhǎng)度為p的陪集碼正交組對(duì)符號(hào)子流進(jìn)行編碼，其中p=k／2。然后把分別網(wǎng)絡(luò)180和190內(nèi)的陪集編碼符號(hào)流加到I信道和Q信道復(fù)合符號(hào)流Ic和Qc中。雖然為了全面，圖2中圖示了I信道和Q信道陪集編碼網(wǎng)絡(luò)兩者，但在特殊的實(shí)施例子中，可以把符號(hào)流劃分成僅k／2個(gè)符號(hào)子流，在I信道或Q信道上傳輸。
再參見(jiàn)圖2，由Walsh波形發(fā)生器210為I信道和Q信道調(diào)制和擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)200和205提供一對(duì)相同的Walsh波形。Walsh波形在網(wǎng)絡(luò)200和205內(nèi)用于調(diào)制I信道和Q信道復(fù)合符號(hào)流Ic和Qc。另外，還由PNI和PNQ序列發(fā)生器215和220向調(diào)制和擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)200和205分別提供PN擴(kuò)展信號(hào)。PNI序列用于把復(fù)合符號(hào)流Ic擴(kuò)展成I信道碼擴(kuò)展序列SI。同樣，網(wǎng)絡(luò)205用PNQ序列把復(fù)合符號(hào)流Qc擴(kuò)展成Q信道碼擴(kuò)展序列SQ。得到的I信道和Q信道碼擴(kuò)展序列SI和SQ用于雙相調(diào)制在RF發(fā)射器225內(nèi)產(chǎn)生的一對(duì)正交正弦波。在通過(guò)天線(xiàn)在I和Q通信信道上發(fā)射之前，通常把調(diào)制后的正弦波相加、帶通濾波，移到RF頻率上，并進(jìn)行放大。
圖3示出了I信道陪集編碼網(wǎng)絡(luò)180的方框示意圖，應(yīng)當(dāng)理解，Q信道陪集編碼網(wǎng)絡(luò)可以以基本上相同的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。編碼網(wǎng)絡(luò)180包括多個(gè)陪集編碼器250，去復(fù)用器170向它們提供k／2個(gè)符號(hào)流。編碼器250的運(yùn)作產(chǎn)生k／2序列{a(1)，a(2)，…a(k／2)}，其中a(1)=A(1)〔〕S1，a(2)=A(2)〔〕S2，a(k／2)=A(k／2)〔〕Sk／2其中S1，S2，…Sk／2形成一組k／2個(gè)長(zhǎng)度為p的正交陪集碼，運(yùn)算〔〕的定義如下。設(shè)A=(Q1，…，Qr)為長(zhǎng)度為“r”的序列，B=(b1，b2，…，bk)為長(zhǎng)度為“k”的序列，則A〔〕B表示序列(a1b1，…，a1bk，a2b1，…，a2bk，…，arbk)，其中表示異或運(yùn)算。在產(chǎn)生序列{a(1)，a(2)，…，a(k／2)}時(shí)，符號(hào)子流{A(1)，A(2)，…，A(k)}重復(fù)“p”次，把第“p”次重復(fù)的符號(hào)與相應(yīng)的陪集碼的第p個(gè)系數(shù)異或。該技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員把這一運(yùn)算稱(chēng)為使用“l(fā)／p速率的重復(fù)陪集碼”的編碼。
圖4是速率為l／p的陪集編碼器300的方框示意圖，它可用來(lái)使用陪集碼C把輸入符號(hào)流Rs編碼成輸出陪集編碼的符號(hào)流Rs，enc，其中，C∈{c1，c2，…cp}。陪集編碼器包括去復(fù)用器305，向一組P個(gè)異或門(mén)310提供包括在符號(hào)流Rs內(nèi)的每個(gè)符號(hào)ri。每個(gè)符號(hào)ri與陪集碼系數(shù)cp進(jìn)行異或，并把結(jié)果提供給pl復(fù)用器315。然后，復(fù)用器315產(chǎn)生陪集編碼的符號(hào)流R8，enc，其中R8，enc∈{r1c1，r1c2，…，r1cp，r2c1，r2c2，…，r2cp，…ricp，…}。更一般地，對(duì)于每個(gè)符號(hào)ri，速率為l／p的陪集編碼器產(chǎn)生一個(gè)序列，(ric1，ric2，…，ricp)=ri〔〕C再參見(jiàn)圖3，在較佳實(shí)施例中，子流{A(1)，A(2)，…，A(k)}和陪集碼S1，S2，…，Sk／2由邏輯值0和1組成，如由陪集編碼器250產(chǎn)生的序列{a(1)，a(2)，…，a(k／2)}。一組二進(jìn)制-整數(shù)轉(zhuǎn)換電路260把序列{a(1)，a(2)，…，a(k／2)}按如下方式轉(zhuǎn)換成整數(shù)，即±10→+11→-1如圖3所示，然后通過(guò)在數(shù)字加法器270內(nèi)把轉(zhuǎn)換電路260的輸出加在一起產(chǎn)生序列Ic。支持高速率數(shù)據(jù)速率的實(shí)施例Ⅰ．4x標(biāo)稱(chēng)速率圖5示出了本發(fā)明的較佳實(shí)施例中所用的用于以四倍的標(biāo)稱(chēng)速率發(fā)射數(shù)據(jù)的I信道和Q信道陪集編碼網(wǎng)絡(luò)對(duì)350和360的方框示意圖。詳細(xì)地說(shuō)，按序把符號(hào)賦予四個(gè)子流{A(1)，A(2)，A(3)，A(4)}中的一個(gè)子流，對(duì)標(biāo)稱(chēng)速率(例如，9．6ksps)八倍的速率(例如，76．8kxps)的1／2速率編碼和交叉存取的符號(hào)流去復(fù)用。其中，A(1)={A11，A12，…}，A(2)={A21，A22，…}，A(3)={A31，A32，…}，A(4)={A41，A42，…}。在圖5的具體例子中，從速率等于標(biāo)稱(chēng)速率四倍的輸入數(shù)據(jù)比特序列(未圖示)中得到1／2速率編碼和交叉存取的符號(hào)流。如圖5所示的，分別把子流A(1)和A(2)提供給I信道陪集編碼網(wǎng)絡(luò)350內(nèi)的1／2速率陪集編碼器370和372，而把子流A(3)和A(4)分別輸送到Q信道陪集編碼網(wǎng)絡(luò)360內(nèi)的1／2速率陪集編碼器375和377中。對(duì)于1／2速率的重復(fù)操作，編碼器370和375用陪集碼(0，0)來(lái)對(duì)符號(hào)子流A(1)和A(3)進(jìn)行編碼，而把陪集(0，1)提供給陪集編碼器372和377，對(duì)符號(hào)子流A(2)和A(4)進(jìn)行編碼。由一對(duì)二進(jìn)制-整數(shù)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)380把I信道陪集編碼器370和372的編碼子流變換成整數(shù)形式(±1)，并在數(shù)字加法器385內(nèi)把它們組合成實(shí)數(shù)序列Ic，4。用相同的方法，由二進(jìn)制-整數(shù)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)390把Q信道陪集編碼器375和377的子流變換成整數(shù)形式(±1)，然后在數(shù)字加法器395內(nèi)把它們相加，形成實(shí)數(shù)序列Qc，4。
圖5還示出了I信道和Q信道調(diào)制和擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)200和205的較佳的具體例子。I信道網(wǎng)絡(luò)200包括乘法器400，把序列Ic，4和Qc，4與Walsh發(fā)生器210提供的Walsh函數(shù)W以整數(shù)(即+／-1格式)形式相乘，其中一個(gè)典形的具體例子為W=(W1，W2，…，W32，W33，…，W64)。這樣，陪集編碼網(wǎng)絡(luò)350和360與擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)200和205一起工作，實(shí)際上把Walsh函數(shù)W賦予子流A(1)和A(3)，把Walsh函數(shù)W*賦予子流A(2)和A(4)，其中，W*=(W1，W2，…，W32，-W33，…，-W64)。
把PNI序列提供給乘法器，把序列Ic，4擴(kuò)展成由I信道網(wǎng)絡(luò)200產(chǎn)生的I信道碼擴(kuò)展序列SI，4。同樣，乘法器404用PNQ序列把序列Qc，4擴(kuò)展成由網(wǎng)絡(luò)205產(chǎn)生的Q信道碼擴(kuò)展序列SQ，4。得到的I信道和Q信道碼擴(kuò)展序列SI．4和SQ，4用于雙相調(diào)制在RF發(fā)射器內(nèi)(未圖示)產(chǎn)生的正交正弦波對(duì)。Ⅱ．8x標(biāo)稱(chēng)速率圖6示出了本發(fā)明的較佳較施例中所用的以標(biāo)稱(chēng)速率八倍的速率發(fā)送數(shù)據(jù)的I信道和Q信道1／4速率陪集編碼網(wǎng)絡(luò)450和460。把標(biāo)稱(chēng)速率八倍的輸入比特序列以1／2速率編碼和交叉存取成速率為標(biāo)稱(chēng)速率(例如，9．6ksps)的16倍(例如，153．6ksps)的符號(hào)流，并通過(guò)按序把符號(hào)分配給八個(gè)子流A(i)中的一個(gè)子流的方式來(lái)解多路復(fù)用，其中i=1，…8，A(i)={Ai1，Ai2，…}，i=1，…，8。
如圖5所示，分別把子流A(1)-A(4)提供給I信道陪集編碼網(wǎng)絡(luò)450內(nèi)的I信道1／4速率陪集編碼器470，472，474和478，而把子流A(5)-A(8)分別傳送給Q信道陪集編碼網(wǎng)絡(luò)460內(nèi)的Q信道1／4速率陪集編碼器480，482，484和488。編碼器470和480用1／4速率陪集碼S1對(duì)符號(hào)子流A(1)和A(5)進(jìn)行編碼，編碼器472和482用陪集碼S2對(duì)符號(hào)子流A(2)和A(6)進(jìn)行編碼，編碼器474和484用陪集碼S3對(duì)符號(hào)子流A(3)和A(7)進(jìn)行編碼，而編碼器478和488用陪集碼S4對(duì)符號(hào)子流A(4)和A(8)進(jìn)行編碼。陪集碼S1到S4的定義如下S1=(s11，s12，s13，s14)=(0，0，0，0)；S2=(s21，s22，s23，s24)=(0，1，0，1)；S3=(s31，s32，s33，s34)=(0，0，1，1)；S4=(s41，s42，s43，s44)=(0，1，1，0)這樣，八個(gè)陪集編碼器的運(yùn)作產(chǎn)生速率等于標(biāo)稱(chēng)速率八倍的(例如，76．8ksps)一組八個(gè)編碼符號(hào)流a(i)，其中i=1，…，8。編碼符號(hào)流a(i)是根據(jù)下式產(chǎn)生的 為了簡(jiǎn)化標(biāo)記而又不喪失一般性，下面假設(shè)子流A(i)由單個(gè)符號(hào)Ai組成，而不是序列Aij，其中j表示時(shí)間。例如，用這種標(biāo)記定義a(8)，則有，a(8)=A8〔〕S8={A80，A81，A80}然后由二進(jìn)制-整數(shù)轉(zhuǎn)換器490把序列a(i)(i=1，…8)轉(zhuǎn)換成一組實(shí)數(shù)序列r(i)(i=1，…8)，它由下式給出
r(i)=(-1)a(i)=((-1)ail，…，(-1)aip)=(ril，…，rip)其中，ail=AiSil，Sil表示包括在第i個(gè)陪集碼Si內(nèi)的第j個(gè)符號(hào)。在數(shù)字加法器494內(nèi)把序列r(i)(i=1，…4)組合成實(shí)數(shù)序列Ic，8。以相同的方法，在數(shù)字加法器498內(nèi)把實(shí)數(shù)序列r(i)(i=5，…8)相加，形成實(shí)數(shù)序列Qc，8。參見(jiàn)圖6，設(shè)置有乘法器502和504，把序列Ic，8和Qc，8與Walsh發(fā)生器506提供的Walsh函數(shù)W相乘，在一個(gè)典型的具體例子中，W=(W1，W2，…，W32，W33，…，W64)。這樣，實(shí)際上把Walsh函數(shù)W0，W1，W2，W3分別賦予符號(hào)子流A(i)(i=1，…，4)，和A(i)(i=5，…，8)，其中W0，W1，W2，W3定義為W0=(Wa，Wb，Wc，Wd)；W1=(Wa，-Wb，Wc，-Wd)；W2=(Wa，Wb，-Wc，-Wd)；W3=(Wa，-Wb，-Wc，Wd)。
序列Wa，Wb，Wc，Wd可以根據(jù)Walsh波形來(lái)定義Wa=(W1，…，W16)；Wb=(W17，…，W32)；Wc=(W33，…，W48)；Wd=(W49…，W64)。
把PNI序列提供給乘法510，把序列Ic，8擴(kuò)展成I信道碼擴(kuò)展序列SI，8。同樣，乘法器514用PNQ序列把實(shí)數(shù)序列Qc，8擴(kuò)展成Q信道碼擴(kuò)展序列SQ，8。得到的I信道和Q信道碼擴(kuò)展序列SI，8和SQ，8用于雙相調(diào)制RF發(fā)射器(未圖示)產(chǎn)生的正交正弦波對(duì)。支持低數(shù)據(jù)速率的實(shí)施例Ⅰ．1／2數(shù)據(jù)速率參見(jiàn)圖7，把一對(duì)輸入數(shù)據(jù)流Anom／2和Bnom／2以等于標(biāo)稱(chēng)速率一半的數(shù)據(jù)速率提供給編碼和交叉存取網(wǎng)絡(luò)550和554。網(wǎng)絡(luò)550和554把信號(hào)Anom／2和Bnom／2卷積編碼成已編碼和交叉存取的符號(hào)流A1／2(1)和A1／2(2)，其中A1／2(1)={A11，A12，…}，A1／2(2)={A21，A22，…}。假設(shè)進(jìn)行1／2速率的卷積編碼，把得到的交叉存取符號(hào)流A1／2(1)和A1／2(2)以標(biāo)稱(chēng)速率提供給陪集編碼器558和560。編碼器558用陪集碼S1(S1=(0，0))進(jìn)行速率為1／2的復(fù)制，把符號(hào)子流A1／2(1)編碼成編碼子流A1／2(1)。以相同的方式，把陪集碼S2(S2=(0，1))提供給陪集編碼器560，進(jìn)行速率為1／2的復(fù)制，把符號(hào)子流a1／2(2)編碼成編碼子流a1／2(2)。編碼子流a1／2(1)和a1／2(2)的定義如下a1／2(1)=A1／2(1)〔〕S1={A110，A110，…}；以及a1／2(2)=A1／2(2)〔〕S2={A210，A211，…}把編碼子流以標(biāo)稱(chēng)速率二倍的速率從陪集編碼器558和560輸出，并由二進(jìn)制-整數(shù)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)570變換成整數(shù)格式(±1)。把得到的實(shí)數(shù)序列rj(1)和rj(2)在數(shù)字加法器575內(nèi)組合成實(shí)數(shù)序列R1／2，以順序傳輸?shù)降趈個(gè)接收區(qū)。把實(shí)數(shù)序列R1／2提供給乘法器580，把它們乘以Walsh發(fā)生器590提供的Walsh函數(shù)，在一個(gè)典型的具體例子中，W=(W1，W2，…，W32，W33，…，W64)。這運(yùn)算的結(jié)果是把Walsh函數(shù)(W，W)賦予符號(hào)流A1／2(1)，把Walsh函數(shù)W*賦予符號(hào)流A1／2(2)，其中W*=(W，-W)。在乘了Walsh函數(shù)W之后，一般用偽隨機(jī)PNI或PNQ序列來(lái)擴(kuò)展序列R1／2，以在相應(yīng)的同相(I)或正交相(Q)通信信道上進(jìn)行RF傳輸。Ⅱ．1／4數(shù)據(jù)速率參見(jiàn)圖8，把一組四個(gè)輸入數(shù)據(jù)流Anoml／4，Bnoml／4，Cnoml／4和Dnoml／4以等于標(biāo)稱(chēng)速率的四分之一的數(shù)據(jù)速率提供給編碼和交叉存取網(wǎng)絡(luò)601，602，603和604。網(wǎng)絡(luò)601-604把數(shù)據(jù)流Anomnl／4，Bnoml／4，Cnoml／4和Dnom1／4卷積編碼成經(jīng)編碼和交叉存取的符號(hào)流A1／4(1)，A1／4(2)，A1／4(3)，和A1／4(4)，其中A1／4(1)={A11，A12，…}；
A1／4(2)={A21，A22，…}；A1／4(3)={A31，A32，…}；A1／4(4)={A41，A42，…}。
假設(shè)進(jìn)行1／2速率的卷積編碼，把得到的交叉存取符號(hào)流A1／4(1)，A1／4(2)，A1／4(3)，和A1／4(4)以標(biāo)稱(chēng)速率一半的速率提供給陪集編碼器611，612，613和614。陪集編碼器611-614分別用陪集碼{(0000)，(0101)，(0011)，(0110)}把符號(hào)流A1／4(1)，A1／4(2)，A1／4(3)，和A1／4(4)編碼成編碼子流a1／4(1)，a1／4(2)，a1／4(3)，和a1／4(4)。子流a1／4(1)，a1／4(2)，a1／4(3)，和a1／4(4)可以如下表示a1／4(1)={A110，A110，A110，A110}，a1／4(2)={A210，A211，A210，A211}，a1／4(3)={A310，A310，A311，A311}，a1／4(4)={A410，A411，A411，A410}。
使編碼子流以二倍的標(biāo)稱(chēng)速率從陪集編碼器611-614輸出，然后由二進(jìn)制-整數(shù)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)620變換成整數(shù)格式(±1)。在數(shù)字加法器575內(nèi)把傳輸給第j個(gè)接收器的一組實(shí)數(shù)rj(i)序列(i=1到4)組合成實(shí)數(shù)序列R1／4。把實(shí)數(shù)序列R1／4提供給乘法器，把它乘以與第j個(gè)接收器相關(guān)聯(lián)的Walsh函數(shù)Wj。序列Wj由Walsh發(fā)生器630提供，它被定義為Wj=(Wj1，Wj2，…Wj31，Wj33，…，Wj64)。這種運(yùn)算的結(jié)果是把Walsh函數(shù)W0，W1，W2，W3賦予符號(hào)流A1／4(1)，A1／4(2)，A1／4(3)，和A1／4(4)，其中，W0，W1，W2，W3由下式給出W0=(Wj，Wj，Wj，Wj)；W1=(Wj，-Wj，Wj，-Wj)；W2=(Wj，Wj，-Wj，-Wj)；W3=(Wj，-Wj，-Wj，Wj)。
因此顯然，利用單個(gè)Walsh波形Wj與本發(fā)明設(shè)計(jì)的陪集編碼技術(shù)能把Walsh波形W0，W1，W2，W3所分別標(biāo)記的四個(gè)不同的信息信號(hào)傳輸給第j個(gè)接收器。在乘了Walsh函數(shù)Wj之后，-般用偽隨機(jī)PNI或PNQ序列對(duì)序列R1／4進(jìn)行擴(kuò)展，以在相應(yīng)的同相(I)或正交相(Q)通信信道上進(jìn)行RF傳輸。
假設(shè)在I信道上傳輸給第j個(gè)用戶(hù)，可以如下公式表示傳輸?shù)摹⒏鶕?jù)序列rj(i)合成的序列SIj=(Σi=1Prj(i))·Wj·PNZ]]>其中，在圖8的例子中，p=4。如果傳輸是在Q信道上進(jìn)行的，則傳輸?shù)男蛄斜硎緸镾Qj=(Σj=p+1krj(i))·Wj·PNQ]]>下面的表Ⅰ綜合示出了支持以各種數(shù)據(jù)速率(Rb)傳輸輸入符號(hào)流所用到的典型的參數(shù)組。對(duì)于每種數(shù)據(jù)速率，表Ⅰ提供了相應(yīng)的輸入符號(hào)復(fù)制速率、復(fù)制陪集碼速率以及Walsh波形長(zhǎng)度和片碼率?！叭?fù)用器”列內(nèi)的每個(gè)入口指定了相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)速率Rb的輸入符號(hào)流(X)的數(shù)目和對(duì)輸入符號(hào)流進(jìn)行去復(fù)用以便陪集編碼的符號(hào)子流(Y)的數(shù)目。
表Ⅰ 在I和Q信道上的陪集編碼數(shù)據(jù)的傳輸在較佳實(shí)施例中，把與I信道和Q信道擴(kuò)展序列SIj和SQj(j=1到N)一起的給定的蜂窩區(qū)或區(qū)域內(nèi)的“N”個(gè)接收器與不含調(diào)制數(shù)據(jù)的導(dǎo)頻信道進(jìn)行傳輸。導(dǎo)頻信道可以具有用來(lái)捕獲和跟蹤信號(hào)的未調(diào)制的擴(kuò)展頻譜信號(hào)的特性。在引入了根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)發(fā)射機(jī)的系統(tǒng)中，為每個(gè)發(fā)射機(jī)設(shè)置的一組通信信道可以用唯一的導(dǎo)頻信號(hào)來(lái)識(shí)別。然而，不用單獨(dú)的導(dǎo)頻信號(hào)PN發(fā)生器組，可以用在相同的基本序列內(nèi)移位來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生一組導(dǎo)頻信號(hào)更有效的方法。使用這種技術(shù)，設(shè)計(jì)的接收單元順序地搜索所有導(dǎo)頻序列，調(diào)諧到產(chǎn)生最強(qiáng)相關(guān)性的偏置或偏移上。
因此，導(dǎo)頻序列最好有足夠的長(zhǎng)度，以能通過(guò)在基本的序列內(nèi)進(jìn)行移位來(lái)產(chǎn)生很多不同的序列，在系統(tǒng)內(nèi)支持較多的導(dǎo)頻信號(hào)。另外，分離度或偏移必須是足夠大，以確保各導(dǎo)頻信號(hào)內(nèi)沒(méi)有相互干擾。因此，在一個(gè)典型的實(shí)施例中，導(dǎo)頻序列的長(zhǎng)度選為215，這可以在片碼為64的基本序列內(nèi)有512種不同的帶有偏置的導(dǎo)頻信號(hào)。
參見(jiàn)圖9，導(dǎo)頻發(fā)生網(wǎng)絡(luò)630包括Walsh發(fā)生器640，向數(shù)字乘法器644和646提供由零組成的Walsh“零”W0波形。在乘法器644和646內(nèi)把Walsh波形W0分別乘以PNI和PNQ提供的PNI和PNQ序列。由于波形W0僅包括一種，所以得到的序列的信息內(nèi)容僅與PNI和PNQ序列有關(guān)。乘法器644和646產(chǎn)生的序列作為輸入提供給有限脈沖響應(yīng)濾波型(FIR)濾波器650和652。把FIR濾波器650和652輸出的，分別對(duì)應(yīng)于I信道和Q信道導(dǎo)頻序列PI0和PQ0的導(dǎo)頻序列提供給RF發(fā)射機(jī)660(圖10)。
參見(jiàn)圖10，圖中示出了RF發(fā)射機(jī)660的典型的具體例子。發(fā)射機(jī)660包括I信道加法器670，把一組PNI擴(kuò)展數(shù)據(jù)信號(hào)SI(j=1到N)與I信道導(dǎo)頻PI0相加，以傳輸給指定的蜂窩或區(qū)域內(nèi)的接收機(jī)。同樣，Q信道加法器672用于把一組PNQ擴(kuò)展數(shù)據(jù)信號(hào)SQ(j=1到N)與Q信道導(dǎo)頻PQ0結(jié)合。還設(shè)置有數(shù)模轉(zhuǎn)換(D／A)器674和676，把I信道和Q信道加法器670和672的數(shù)字信息分別轉(zhuǎn)換成模擬形式。把D／A轉(zhuǎn)換器674和676產(chǎn)生的模擬波形連同本地振蕩器(LO)載波頻率信號(hào)Cos(2πft)和Sin(2πft)分別提供給混合器688和690，在混合器688和690內(nèi)把它們混合，并提供給加法器692。正交相位載波信號(hào)Sin(2πft)和Cos(2πft)由合適的頻率源(未示出)提供。這些混合后的IF信號(hào)在加法器692中相加，然后提供給混合器694。
混合器694把相加后的信號(hào)與頻率合成器696的RF頻率信號(hào)相混合，以把頻率上變頻到RF頻帶上。RF信號(hào)包括同相(I)和正交相(Q)分量，由帶通濾波器698進(jìn)行帶通濾波，然后輸出至RF放大器699。放大器699根據(jù)發(fā)射功率控制電路(未圖示)的輸入增益控制信號(hào)放大頻帶受到限制的信號(hào)。應(yīng)當(dāng)理解，RF發(fā)射機(jī)630不同的具體例子可以使用各種此處沒(méi)有描述的信號(hào)相加、混合、濾波和放大技術(shù)，但這些是在該技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所公知的。
圖11是用于接收RF發(fā)射機(jī)630提供的RF信號(hào)的典型的分集接收機(jī)的方框圖。在圖11中，天線(xiàn)接收發(fā)射的RF信號(hào)，并把它提供給分集瑞克(RAKE)接收機(jī)，瑞克接收機(jī)由模擬接收器712和數(shù)字接收器714組成。天線(xiàn)接收到的并提供給模擬接收器712的信號(hào)可能包含相同導(dǎo)頻信號(hào)的多路徑傳播來(lái)的信號(hào)和單個(gè)或多個(gè)用戶(hù)接收機(jī)想要的數(shù)據(jù)信號(hào)。在一個(gè)典型的實(shí)施例中構(gòu)成QPSK調(diào)制解調(diào)器的模擬接收器712把接收到的信號(hào)下變頻和數(shù)字化成復(fù)合I和Q分量。把復(fù)合I和Q分量提供給數(shù)字接收機(jī)714進(jìn)行解調(diào)。然后把解調(diào)后的數(shù)據(jù)提供給數(shù)字電路716，進(jìn)行組合、去交叉存取和譯碼。
模擬接收器712的每路I和Q輸出可以包含相同導(dǎo)頻的多路徑傳播信號(hào)和相應(yīng)的信息信號(hào)。在數(shù)字接收器714中，在搜索接收器715及控制器718在選擇時(shí)，由多個(gè)還被稱(chēng)為“指針”的數(shù)據(jù)接收器或解調(diào)器720a-720c中的不同的一個(gè)來(lái)處理某些發(fā)射信號(hào)的多路徑傳播的信號(hào)。雖然在圖11中僅圖示了3個(gè)數(shù)據(jù)解調(diào)指針(解調(diào)器720a-720c)，但應(yīng)理解，可以使用更多或更少的指針。通過(guò)解擴(kuò)展，每個(gè)指針從復(fù)合I和Q分量中取出導(dǎo)頻的I和Q分量RI和RQ以及與特定的路徑對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信號(hào)。
可以認(rèn)為每個(gè)指針的導(dǎo)頻信號(hào)的I和Q分量可以形成導(dǎo)頻矢量，I信道和Q信道的I和Q分量可以形成一對(duì)數(shù)據(jù)矢量。根據(jù)本發(fā)明，這些導(dǎo)頻的I和Q分量和數(shù)據(jù)矢量從接收到的信號(hào)能量中取得，以產(chǎn)生I信道和Q信道的估計(jì)值。導(dǎo)頻信號(hào)一般以強(qiáng)于數(shù)據(jù)信號(hào)的強(qiáng)度來(lái)傳輸，例如，導(dǎo)頻信號(hào)的的幅度大于接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)。因此，能把導(dǎo)頻信號(hào)矢量用作信號(hào)處理的正確的相位參考值。
在傳輸過(guò)程中，傳輸?shù)膶?dǎo)頻和數(shù)據(jù)信號(hào)傳播到接收器的路徑是相同的。然而，由于信道噪聲，接收到的信號(hào)一般與發(fā)射的相位角產(chǎn)生一偏移。此處揭示的導(dǎo)頻信號(hào)矢量與I信道和Q信道數(shù)據(jù)信號(hào)矢量的點(diǎn)積，即標(biāo)量公式可以用于從選出的接收指針接收到的信號(hào)得到I信道和Q信道數(shù)據(jù)。尤其是，通過(guò)把導(dǎo)頻是映射到每個(gè)數(shù)據(jù)矢量上，用點(diǎn)積來(lái)尋找與導(dǎo)頻矢量同相的數(shù)據(jù)的的分量的幅度。下面參考圖8來(lái)描述從所選出的接收器指針中取得導(dǎo)頻信號(hào)的過(guò)程，這在1992年11月24日提出的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No．07／981，034、名稱(chēng)為“導(dǎo)頻載波點(diǎn)積電路”中也有描述，該專(zhuān)利申請(qǐng)已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，將它引用在此，以用參考。陪集編碼符號(hào)子流的恢復(fù)下面，詳細(xì)描述從I信道發(fā)送的數(shù)據(jù)恢復(fù)一個(gè)陪集編碼子流a(i)，其中a(i)=A(i)Si=(AilSil，…，AilSip)假設(shè)在I和Q信道上向“N”個(gè)接收器中的第j個(gè)接收器(圖8)傳輸之前，把子流轉(zhuǎn)換成實(shí)數(shù)序列r(i)，其中r(i)=(-1)a(i)=((-1)Ailsil，…(-1)AilSip)=ril在用Walsh波形Wj序列PNI和PNQ擴(kuò)展之后，可以如下來(lái)表示第j個(gè)接收器要接收的序列SIj和SQjSIj=Σj=1Pr(i)[Wj·PNZ],]]>和SQj=Σj=P+1kr(i)[Wj·PNQ]]]>向特定區(qū)域內(nèi)的“N”個(gè)接收器發(fā)送的復(fù)合信號(hào)由下式給出S(t)=I~cos(ωot)-Q~sin(ωot);]]>其中 為能清楚地進(jìn)行描述，假設(shè)信號(hào)S(t)在第m條傳輸路徑上向第j個(gè)接收器傳播，信號(hào)Rj(t)可由下式表示 其中，信號(hào)Rj(t)相對(duì)于接收器的本地基準(zhǔn)其隨機(jī)相移為θ，n(t)表示固有信號(hào)干擾噪聲。
參見(jiàn)圖12的方框示意圖，可以看出第j個(gè)接收器包括一組“r″個(gè)解調(diào)指針720，用于處理在”r“條傳輸路徑上接收到的信號(hào)Rj(t)。把在第m條路徑上傳輸?shù)男盘?hào)Rj(t)通過(guò)傳遞函數(shù)為h(t)的帶通濾波器，并在t=kTw時(shí)進(jìn)行取樣，其中，Tw表示賦給的Walsh波形Wj內(nèi)相繼的片碼之間的間隔。這種運(yùn)算產(chǎn)生提供給第m個(gè)解調(diào)指針720的I和Q的映射RIm，k和RQm，k，其中 其中，τm對(duì)應(yīng)于與第m條傳輸路徑關(guān)聯(lián)的延時(shí)，噪聲項(xiàng)Ni和Nq可以有零均值和方差σ2的隨機(jī)過(guò)程的特征。根據(jù)本發(fā)明，由第m個(gè)接收器指針720從取樣的映射RIm，k和RQm，k得到在第m條傳輸路徑上傳輸?shù)男蛄衦(i)的估計(jì)值。
參見(jiàn)圖13，圖中示出了處理取樣的映射RIm，k和RQm，k的第m個(gè)接收器指針720的方框圖。接收器指針720包括解調(diào)／去擴(kuò)展和相位旋轉(zhuǎn)電路740，以及相位估計(jì)和時(shí)間跟蹤電路744。根據(jù)本發(fā)明，電路740用賦予的Walsh波形和PNI序列完成第一組部分相關(guān)，用賦予的Walsh波形和PNQ序列完成第二組部分相關(guān)來(lái)解調(diào)取樣的映射RIm，k和RQm，k。在L／p Walsh片碼的間隔上進(jìn)行每次部分相關(guān)，基中L表示用于覆蓋在序列SIj和SQj內(nèi)固有的“p”個(gè)符號(hào)流的Walsh波形Wj的長(zhǎng)度。然后把部分相關(guān)的結(jié)果在相位上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以產(chǎn)生第m個(gè)接收器指針720輸出的判定變量Ihat(m)和Qhat(m)。θ這種相位旋轉(zhuǎn)是根據(jù)傳輸?shù)牟ㄐ魏捅镜禺a(chǎn)生的參考值之間估計(jì)的相移 來(lái)完成的。在一個(gè)較佳具體例子中，相位估計(jì)和時(shí)間跟蹤電路744包括鎖相功能，以產(chǎn)生相位估計(jì) 相位估計(jì)和時(shí)間跟蹤744的工作根據(jù)在解調(diào)和去擴(kuò)展取樣映射RIm，k和RQm，k期間電路740產(chǎn)行的中間信號(hào)在第m條路徑上提供導(dǎo)頻信號(hào)Pm)的估計(jì)值。得到的導(dǎo)頻信號(hào)用于在電路740內(nèi)進(jìn)行相位旋轉(zhuǎn)，以及在樣本組合器750內(nèi)(圖12)進(jìn)行時(shí)間校準(zhǔn)。與判定變量Qhat(m)一樣，在樣本組合器750內(nèi)，對(duì)一組″r“個(gè)接收器指針720產(chǎn)生的判定變量Ihat(l)(l=1到r)進(jìn)行時(shí)問(wèn)校準(zhǔn)和組合。
參見(jiàn)圖14，可以看出第m個(gè)接收器指針720包括以1．2288MHz的PN擴(kuò)展速率接收取樣映射RIm，k和RQm，k的乘法器780和782。把Walsh發(fā)生器786連接到此兩個(gè)乘法器780和782上，把其輸出(wj)與映射RIm，k和RQm，k相乘。接收器指針720進(jìn)一步包括PN發(fā)生器790和792，它們向乘法器798和800提供PNI序列，向乘法器802和804提供PNQ序列。如圖14所示，把乘法器780的Walsh解調(diào)的映射RIm，k和RQm，k在乘法器798上與PNI序列相乘，在乘法器780上與PNQ序列相乘。同樣，把乘法器782的輸出在乘法器800上與PNI序列相乘，在乘法器804上與PNQ序列相乘。
乘法器798和800把Walsh解調(diào)映射RIm，k和RQm，k與PNI序列相關(guān)。由時(shí)間校準(zhǔn)電路810來(lái)維持PNI序列與序列RIm，k和RQm，k之間適當(dāng)?shù)亩〞r(shí)關(guān)系，下面描述該操作。同樣，由乘法器802和804把序列RIm，k和RQm，k與PNQ序列相關(guān)。然后把乘法器798，800，802和804的相關(guān)輸出提供給相應(yīng)的I信道累加器814和816以及Q信道累加器818和820。累加器814，816，818和820把輸入信息累加在L／p Walsh片碼上，其中L表示W(wǎng)alsh波形Wj的長(zhǎng)度。累加器814，816，818和820工作，在發(fā)生在每個(gè)Walsh波形上的每個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)／p的Walsh片碼的“p”個(gè)部分相關(guān)期間產(chǎn)生部分相關(guān)AIn，AQn，BIn和BQn。把部分相關(guān)AIn，AQn，BIn和BQn通過(guò)相應(yīng)的開(kāi)關(guān)834、836、838和840提供給延時(shí)元件824、826、828和830。根據(jù)時(shí)間校準(zhǔn)電路810提供的定時(shí)信號(hào)在每次部分相關(guān)期間結(jié)束時(shí)這些開(kāi)關(guān)從正常的打開(kāi)位置轉(zhuǎn)為關(guān)閉。可以如下公式表示在第n次相關(guān)期間結(jié)束時(shí)I信道累加器814和816產(chǎn)生的部分相關(guān)AIn和AQn 應(yīng)當(dāng)理解，可以以基本相同的方式表示部分相關(guān)BIn和BQn。參見(jiàn)式(12)和(13)，項(xiàng)rjn(j=l到p)共同表示包括在由等式(5)定義的實(shí)數(shù)序列r(i)內(nèi)的“p”個(gè)整數(shù)值的表述值和估計(jì)值。參見(jiàn)圖14，相位估計(jì)和時(shí)間跟蹤電路744包括導(dǎo)頻取出電路850，產(chǎn)生用于維持接收器指針720內(nèi)的時(shí)間校準(zhǔn)的導(dǎo)頻信號(hào)。導(dǎo)頻取出電路850包括把乘法器798和802的輸出提供給它的乘法器854以及把乘法器800和804的輸出相乘的乘法器856。電路850進(jìn)一步包括Walsh發(fā)生器862和864，分別把Walsh波形Wi和Wo提供給乘法器866。把乘法器866產(chǎn)生的經(jīng)電路810提供給Walsh發(fā)生器862和864的定時(shí)信息進(jìn)行過(guò)合適的時(shí)間校準(zhǔn)解調(diào)波形WiWo提供給乘法器868和870。由乘法器868把波形WiWo與乘法器854的輸出相乘，而乘法器870響應(yīng)于波形和乘法器856提供的輸出進(jìn)行相同的運(yùn)作。
在所選的間隔上由導(dǎo)頻取出累加器874和878分別累加乘法器868和870的輸出，以保證產(chǎn)生與接收到的導(dǎo)頻信號(hào)的相位無(wú)偏差的估計(jì)值。在一個(gè)典型的實(shí)施例中，累加期間跨過(guò)2rL時(shí)間，如上所述的，L對(duì)應(yīng)于Walsh符號(hào)周期。該累加期間一般發(fā)生在要估計(jì)導(dǎo)頻相位之前和之后立即發(fā)生的長(zhǎng)度為“rL”的時(shí)間期間。由延時(shí)元件824、826、828和830維持累加器814、816、818和820產(chǎn)生的輸出與導(dǎo)頻取出累加器874和880的輸出之間的時(shí)間校準(zhǔn)。把每個(gè)延時(shí)元件824、826、828和830產(chǎn)生的信號(hào)延時(shí)選擇成等于“r″個(gè)未來(lái)的Walsh符號(hào)跨越的期間。因此，在產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于第n個(gè)部分相關(guān)AIn和AQn的導(dǎo)頻估計(jì)值時(shí)，累加器874和878把一組數(shù)據(jù)樣本Dj累加，其中(L／p)(n-r)+1≤j≤(L／P)(n+r)。
導(dǎo)頻取出累加器882和886產(chǎn)生的信號(hào)對(duì)應(yīng)于在第m條路徑上傳輸?shù)膶?dǎo)頻(Pm)信號(hào)的I信道和Q信道映射，可以分別表示為 參見(jiàn)圖14，把每個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)的I信道和Q信道映射都提供給I信道相位旋轉(zhuǎn)器850和Q信道相位旋轉(zhuǎn)器852。I信道相位中器850產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于在第m條路徑上傳輸?shù)慕?jīng)導(dǎo)頻信號(hào)Pm加權(quán)的序列r(t)的估計(jì)值的輸出數(shù)據(jù)值序列。I信道相位旋轉(zhuǎn)器850在第n個(gè)相關(guān)間隔結(jié)束時(shí)產(chǎn)生的判定項(xiàng)In(m)可以表示為 樣本組合器750(圖12)把在第n個(gè)相關(guān)間隔期間指針解調(diào)器720產(chǎn)生的I信道判定項(xiàng) 到r)組合到復(fù)合判定項(xiàng) 中，把Q信道判定變量 組合到復(fù)合判定項(xiàng) 中。組合器750以如下序列串行輸出復(fù)合判定項(xiàng) 其中，下標(biāo)與組合到實(shí)數(shù)序列r(i)中的“p”個(gè)符號(hào)子流一致。把復(fù)合判定序列 提供給I信道和Q信道乘法器870和874，它們分別產(chǎn)生并行輸出 根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)序列r(i)內(nèi)固有的陪集碼使判定序列 去相關(guān)，產(chǎn)生在I信道上傳輸?shù)妮斎敕?hào)流AI(i)的一組估計(jì)值A(chǔ)I(i)，其中i=1至p。更具體地說(shuō)，通過(guò)下面的計(jì)算r(i)與判定序列 的內(nèi)積來(lái)得到第i條符號(hào)流AI(i)的估計(jì)值 其中ci，n表示用于對(duì)第i條符號(hào)流進(jìn)行編碼的陪集碼ci的第n項(xiàng)。公式(18)規(guī)定的計(jì)算依賴(lài)于用于對(duì)輸入符號(hào)流進(jìn)行編碼的陪集碼之間正交性。即 對(duì)所有j≠j。對(duì)于p≥4，公式(18)可以根據(jù)乘法器870(圖12)提供的序列 進(jìn)行例如快速Hadamard變換(FHT)運(yùn)算求解。然后把符號(hào)流的估計(jì)值去交叉存取，并進(jìn)行譯碼，以估計(jì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
上面提供的對(duì)較佳實(shí)施例的描述能使本技術(shù)領(lǐng)域的人員制作或使用本發(fā)明。對(duì)于這些技術(shù)人員對(duì)這些實(shí)施例作出種種變化顯然是容易的，此處所限定的一般原理可以應(yīng)用于其它實(shí)施例而無(wú)需應(yīng)用創(chuàng)造力。因此，本發(fā)明并不限于所示的實(shí)施例，而應(yīng)給予與此處揭示的原理和新穎的特征一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種在擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)內(nèi)調(diào)制一組數(shù)據(jù)速率相等的p個(gè)信息信號(hào)以同時(shí)進(jìn)行傳輸?shù)陌l(fā)射機(jī)，其特征在于，包含把每個(gè)所述信息信號(hào)與一組p個(gè)陪集碼中的一個(gè)碼組合，以產(chǎn)生一組p個(gè)陪集編碼的信號(hào)的裝置；把所述p個(gè)陪集編碼的信號(hào)進(jìn)行組合并產(chǎn)生一復(fù)合陪集編碼信號(hào)的裝置；產(chǎn)生一正交函數(shù)信號(hào)的裝置；和把所述復(fù)合陪集編碼信號(hào)與所述正交函數(shù)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制以提供第一調(diào)制信號(hào)的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述發(fā)射機(jī)進(jìn)一步包括產(chǎn)生預(yù)定的PN碼的偽隨機(jī)噪聲信號(hào)的裝置，和把所述調(diào)制信號(hào)與預(yù)定PN碼的所述偽隨機(jī)噪聲信號(hào)組合的裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于，把所述信息信號(hào)與所述陪集碼組合的所述裝置包括把所述信息信號(hào)的第一個(gè)信號(hào)復(fù)制成一組p個(gè)相同的符號(hào)流的裝置；把所述符號(hào)流中的每一個(gè)乘以包括在所述陪集碼的第一個(gè)碼內(nèi)的一組p個(gè)陪集碼系數(shù)以產(chǎn)生一組p個(gè)中間序列的裝置，和把所述p個(gè)中間序列組合到所述陪集編碼信號(hào)中第一個(gè)信號(hào)的復(fù)用器。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述發(fā)射機(jī)進(jìn)一步包括分別在I和Q通信信道上傳輸所述I調(diào)制和所述Q調(diào)制載波信號(hào)的裝置。
5.一種在擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)內(nèi)調(diào)制一組數(shù)據(jù)速率相同的p個(gè)信息信號(hào)以便同時(shí)傳輸?shù)姆椒?，其特征在于，所述方法包含下列步驟把每個(gè)所述信息信號(hào)與一組p個(gè)陪集碼中的一個(gè)組合，產(chǎn)生一組p個(gè)陪集編碼信號(hào)；組合所述p個(gè)陪集信號(hào)，產(chǎn)生一復(fù)合陪集編碼信號(hào)；把所述復(fù)合陪集編碼信號(hào)與正交函數(shù)信號(hào)調(diào)制，提供第一調(diào)制信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供了在CDMA擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)內(nèi)以可變數(shù)據(jù)速率在同相和正交相通信信道上傳遞信息的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法。首先把信息信號(hào)分成第一和第二子信號(hào),分別提供給第一和第二陪集編碼網(wǎng)絡(luò)。把第一子信號(hào)與第一陪集碼組合,把第二子信號(hào)與正交于第一陪集碼的第二陪集碼組合。然后用正交函數(shù)信號(hào)調(diào)制復(fù)合陪集編碼信號(hào),以提供第一調(diào)制信號(hào)。分別用預(yù)定PN碼的同相偽隨機(jī)噪聲和正交相偽隨機(jī)噪聲信號(hào)來(lái)擴(kuò)展第一調(diào)制信號(hào),以在I或Q通信信道上傳輸給接收機(jī)。
文檔編號(hào)H04L1/08GK1295391SQ0012896
公開(kāi)日2001年5月16日 申請(qǐng)日期2000年9月11日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月1日
發(fā)明者伊弗雷姆·齊哈維 申請(qǐng)人:夸爾柯姆股份有限公司