專利名稱：用于提高擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中數(shù)據(jù)速率的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及擴(kuò)頻通信領(lǐng)域，特別涉及以提高的數(shù)據(jù)速率進(jìn)行通信。本發(fā)明在來自發(fā)射擴(kuò)頻系統(tǒng)的總峰值瞬時(shí)吞吐量低于碼片速率時(shí)以及在來自發(fā)射擴(kuò)頻系統(tǒng)的瞬時(shí)吞吐量高于碼片速率時(shí)適用于正向和反向鏈路。為了方便說明，本公開將著重于適用于正向鏈路的方法。
背景技術(shù)：
在各種擴(kuò)頻通信技術(shù)中已經(jīng)提出了大量支持高數(shù)據(jù)速率業(yè)務(wù)的提案。作為IS-2000-1X的一個(gè)發(fā)展，通常被稱為HDR(高數(shù)據(jù)速率)的提案已被標(biāo)準(zhǔn)化以支持1.25MHz頻譜內(nèi)的高數(shù)據(jù)速率業(yè)務(wù)。此外，還提出了包括1xEV-DV提案的一些提案以支持在相同的1.25MHz頻帶內(nèi)的高數(shù)據(jù)速率業(yè)務(wù)和低數(shù)據(jù)速率業(yè)務(wù)。使用沃爾什(Walsh)代碼集、沃爾什可變擴(kuò)頻因子方法、以及諸如8-PSK，16-QAM和64-QAM的高階調(diào)制的使用的組合可得到上述提案中的高峰值數(shù)據(jù)速率。
圖1表示這樣系統(tǒng)中的一個(gè)示意性發(fā)射機(jī)100。該發(fā)射機(jī)包括編碼器110、間插器120、M-ary調(diào)制器130、串并轉(zhuǎn)換器140、乘法器陣列150、組合器160、乘法器165和適配單元170。編碼器110和間插器120是傳統(tǒng)的。調(diào)制器130可以是使用諸如QPSK，8-PSK，16-QAM或64-QAM的高階調(diào)制對多個(gè)輸入比特進(jìn)行編碼的各種M-ary調(diào)制器中的任意一種。乘法器陣列150使用沃爾什代碼M1至WN對來自調(diào)制器130和轉(zhuǎn)換器140的已調(diào)制數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，此處N為來自串并轉(zhuǎn)換器140的并行流的數(shù)量。乘法器165使用偽隨機(jī)噪聲(PN)碼對來自組合器160的數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻。適配單元170根據(jù)傳輸信道的傳輸特性對編碼器110、調(diào)制器130、以及串并轉(zhuǎn)換器140進(jìn)行調(diào)整。特別地，適配單元170調(diào)整這些部件以便對于當(dāng)時(shí)在信道中占優(yōu)勢的條件而最大化通過該信道的數(shù)據(jù)發(fā)送。
在工作中，具有R比特/秒比特率的數(shù)據(jù)流在編碼器110的輸入端被接收并被編碼為RS比特/秒的比特流。該RS比特/秒的比特流被提供給間插器120，間插器120加擾其比特順序以便提供抵制傳輸錯(cuò)誤的保護(hù)。然后，間插的比特流被提供給M-ary調(diào)制器130，M-ary調(diào)制器130根據(jù)該調(diào)制器所使用的特定調(diào)制技術(shù)將多個(gè)輸入比特轉(zhuǎn)換為一個(gè)輸出碼元。然后，來自M-ary調(diào)制器130的輸出碼元的串行流被串并轉(zhuǎn)換器140轉(zhuǎn)換為并行流，且隨后該并行流中的各個(gè)碼元被與沃爾什代碼W1至WN相乘。最后，通過在組合器160組合沃爾什編碼的信號、將這些信號與偽隨機(jī)噪聲信號相乘而對這些信號進(jìn)行擴(kuò)頻以及將這些擴(kuò)頻信號提供給一個(gè)發(fā)射天線(未示出)從而形成了輸出信號。這樣，多個(gè)沃爾什編碼的調(diào)制碼元被同時(shí)地發(fā)送。
在接收機(jī)方，通過對信號進(jìn)行解擴(kuò)頻及將這些信號與沃爾什代碼相乘而對在任何時(shí)候接收的這些碼元進(jìn)行分離，隨后以傳統(tǒng)方式解調(diào)這些被分離的信號。
為獲得高數(shù)據(jù)速率而使用高階調(diào)制技術(shù)具有一些缺點(diǎn)。由于諸如需要使用具有更多比特的A/D轉(zhuǎn)換器、為減小無線背景噪聲的高rho值、以及用于功率放大器的更高補(bǔ)償，所以其需要更加復(fù)雜和昂貴的射頻(RF)前端，于是導(dǎo)致脈沖整形波形的更低ICI、更低的噪聲參數(shù)、以及對內(nèi)部接收機(jī)錯(cuò)誤的更高靈敏度。
依據(jù)操作情況，代碼集與另兩種技術(shù)相比具有某些優(yōu)點(diǎn)。然而，如果被聚集的代碼信號只是沃爾什代碼，則沃爾什代碼集合的大小限制可能被聚集的代碼信號的數(shù)量。特別地，長度為N的不同沃爾什代碼、或任意正交函數(shù)集合的數(shù)量只是N。如果還有更多代碼信號要被聚集，則這些代碼信號對于N個(gè)沃爾什代碼的集合需要是非正交的。
在某一現(xiàn)有技術(shù)操作情境中，其中的系統(tǒng)是受限于沃爾什代碼的，被稱為準(zhǔn)正交函數(shù)(QOF)的可選正交函數(shù)集合已被包括在IS-2000標(biāo)準(zhǔn)中以供給更多的用戶。QOF是通過對沃爾什代碼中的每一碼向量應(yīng)用某些掩碼而產(chǎn)生的函數(shù)。掩碼僅僅是長度為N的具有4相碼元(即，來自集合{±1；±j})的向量。如果長度為N的沃爾什代碼的集合表示為WN，則將掩碼m應(yīng)用于碼向量wεWN指向量m和w的按分量逐個(gè)相乘以給出長度為N的新向量wm＝w·m，其中·表示按分量逐個(gè)相乘。關(guān)于QOF的進(jìn)一步信息參見美國專利6,240,143，其在此引入作為參考。
將掩碼m應(yīng)用于WN中的所有碼向量(表示為WNm)，可得到N個(gè)附加的碼向量。這樣，對WN使用總計(jì)M個(gè)掩碼，則代碼信號集合的大小將為MN。除了平常的掩碼之外，在IS-2000中還定義了3個(gè)掩碼以便不同QOF集合的QOF相互之間以及與沃爾什函數(shù)集合之間具有最小限度的互相關(guān)。參見IS-2000標(biāo)準(zhǔn)的表3.1.3.1.12-2和3.1.3.1.12-3。
QOF具有與沃爾什函數(shù)集合間最小限度的極小極大互相關(guān)，因此其在這方面是最佳的。此外，QOF具有與相同長度的每個(gè)沃爾什函數(shù)間相等的互相關(guān)。再者，QOF具有與用于更高數(shù)據(jù)速率的更短擴(kuò)頻因子沃爾什函數(shù)的使用所需的更短長度的沃爾什函數(shù)間的某些最佳互相關(guān)特性。

發(fā)明內(nèi)容
我們已經(jīng)設(shè)計(jì)出了在發(fā)送和接收的擴(kuò)頻和解擴(kuò)頻信號中使用沃爾什代碼和準(zhǔn)正交函數(shù)的高數(shù)據(jù)速率發(fā)射機(jī)和高數(shù)據(jù)速率接收機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明，高數(shù)據(jù)速率擴(kuò)頻發(fā)射機(jī)包括編碼器，用于對R比特/秒的輸入比特流進(jìn)行編碼以產(chǎn)生RS比特/秒的輸出比特流；間插器，用于加擾所述編碼器的所述輸出比特流的比特以產(chǎn)生間插的比特流；M-ary調(diào)制器，用于調(diào)制所述間插的比特流以產(chǎn)生調(diào)制的比特流；串并轉(zhuǎn)換器，將所述調(diào)制的比特流轉(zhuǎn)換為多個(gè)并行比特流；發(fā)生器，用于產(chǎn)生沃爾什代碼集合的準(zhǔn)正交函數(shù)集合；乘法器陣列，每個(gè)乘法器接收所述并行比特流中的一個(gè)并將其與一個(gè)沃爾什代碼或沃爾什代碼的準(zhǔn)正交函數(shù)相乘以產(chǎn)生擴(kuò)頻比特流；以及組合器，用于組合來自所述乘法器陣列的擴(kuò)頻比特流。
此外，根據(jù)本發(fā)明，高數(shù)據(jù)速率擴(kuò)頻接收機(jī)包括RF前端，用于接收收到的信號；發(fā)生器，用于產(chǎn)生沃爾什代碼集合的準(zhǔn)正交函數(shù)集合；解擴(kuò)頻器，用于使用沃爾什代碼或準(zhǔn)正交函數(shù)對所述收到的信號進(jìn)行解擴(kuò)頻以形成解擴(kuò)頻信號；多用戶檢測模塊，用于減去由于使用所述準(zhǔn)正交函數(shù)而產(chǎn)生的所述解擴(kuò)頻信號中的干擾以形成校正的信號；以及[分集]組合器，用于組合多個(gè)校正的信號。


下述對本發(fā)明的詳細(xì)描述將使本發(fā)明的這些和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)更加顯而易見，其中圖1是表示現(xiàn)有技術(shù)高數(shù)據(jù)速率發(fā)射機(jī)的方框圖；圖2是表示本發(fā)明的高數(shù)據(jù)速率發(fā)射機(jī)的方框圖；圖3是表示本發(fā)明的高數(shù)據(jù)速率接收機(jī)的方框圖；圖4是表示本發(fā)明的可選高數(shù)據(jù)速率接收機(jī)的方框圖；以及圖5是表示多用戶檢測模塊的并行干擾消除實(shí)現(xiàn)方案的細(xì)節(jié)的方框圖。
具體實(shí)施例方式
發(fā)射機(jī)圖2表示本發(fā)明的示例性發(fā)射機(jī)200。該發(fā)射機(jī)包括編碼器210、間插器220、M-ary調(diào)制器230、串并轉(zhuǎn)換器240、乘法器陣列250、組合器260、乘法器265、適配單元270、沃爾什代碼源280、掩碼發(fā)生器285和準(zhǔn)正交函數(shù)(QOF)發(fā)生器290。編碼器210和間插器220是傳統(tǒng)的。調(diào)制器230可以是對多個(gè)輸入比特進(jìn)行編碼的各種M-ary調(diào)制器中的任意一種。發(fā)生器290通過將來自源280的沃爾什代碼按分量逐個(gè)與由掩碼發(fā)生器285產(chǎn)生的掩碼相乘而產(chǎn)生QOF。每個(gè)掩碼只是長度為N的4相碼元即來自集合{±1；±j}的碼元的向量，其中N為每個(gè)沃爾什代碼的長度以及不同的沃爾什代碼的總數(shù)量。因此，對于每個(gè)掩碼，發(fā)生器290會產(chǎn)生N個(gè)準(zhǔn)正交函數(shù)。
乘法器陣列250使用沃爾什代碼W1至WN和準(zhǔn)正交函數(shù)Q1至QM對來自調(diào)制器230和轉(zhuǎn)換器240的調(diào)制數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻，此處M+N是來自串并轉(zhuǎn)換器240的并行流的數(shù)量。適配單元270根據(jù)傳輸信道的傳輸特性對編碼器210、串并轉(zhuǎn)換器240和掩碼發(fā)生器285進(jìn)行調(diào)整。特別地，適配單元270對這些部件進(jìn)行調(diào)整以便對于當(dāng)時(shí)在信道中占優(yōu)勢的條件最大化通過該信道的數(shù)據(jù)傳輸。
在工作中，具有R比特/秒比特率的數(shù)據(jù)流在編碼器210的輸入端被接收并被編碼為RS比特/秒的比特流。該RS比特/秒的比特流被提供給間插器220，間插器220加擾其比特順序以便提供抵制傳輸錯(cuò)誤的保護(hù)。然后，間插的比特流被提供給M-ary調(diào)制器230，M-ary調(diào)制器230根據(jù)該調(diào)制器所使用的特定調(diào)制技術(shù)將多個(gè)輸入比特轉(zhuǎn)換為一個(gè)輸出碼元。然后，M-ary調(diào)制器230的輸出碼元的串行流被串并轉(zhuǎn)換器240轉(zhuǎn)換為并行流，且隨后每個(gè)并行流中的各個(gè)碼元通過將其與沃爾什代碼W1至WN或準(zhǔn)正交函數(shù)Q1至QM中的一個(gè)相乘而被擴(kuò)頻。最后，通過在組合器260組合這些擴(kuò)頻信號、在乘法器265通過將這些組合的信號與偽隨機(jī)噪聲(PN)信號相乘而對這些組合的信號進(jìn)行擴(kuò)頻以及將這些擴(kuò)頻信號提供給一個(gè)發(fā)射天線(未示出)從而形成了輸出信號。這樣，多個(gè)沃爾什編碼的或QOF編碼的碼元被同時(shí)地發(fā)送。由于可以獲得更多的代碼以對這些調(diào)制的信號進(jìn)行編碼，所以在該傳輸信道中可以達(dá)到與現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中相同的比特率，但使用的是較低階調(diào)制的調(diào)制器。
接收機(jī)圖3表示本發(fā)明的示例性接收機(jī)300。該接收機(jī)包括RF前端310、解擴(kuò)頻器320、多用戶檢測模塊330、分集(rake)組合器340、沃爾什代碼源380、掩碼發(fā)生器385、以及準(zhǔn)正交函數(shù)(QOF)發(fā)生器390。QOF發(fā)生器390起到與QOF發(fā)生器290一樣的作用以通過將沃爾什代碼與由掩碼發(fā)生器385產(chǎn)生的掩碼相乘來產(chǎn)生QOF。特別地，掩碼發(fā)生器385提供給QOF發(fā)生器390與由掩碼發(fā)生器285所提供的掩碼相同的掩碼，且QOF發(fā)生器390將相同的沃爾什代碼按分量逐個(gè)與這些掩碼相乘以便在接收機(jī)300產(chǎn)生與在發(fā)射機(jī)200所產(chǎn)生的QOF相同的QOF。如此，沃爾什代碼W1至WN和QOF代碼Q1至QM被提供給解擴(kuò)頻器320。
RF前端接收來自一個(gè)或多個(gè)天線(未示出)的模擬信號。該前端包括自動的(A/D)轉(zhuǎn)換器316和數(shù)字濾波器318。在一可選實(shí)施例中，除了數(shù)字濾波器318或代替數(shù)字濾波器318，可以在模擬端使用模擬濾波器312(虛線框中所示)。該前端電路是傳統(tǒng)的。
解擴(kuò)頻器320包括多個(gè)信道或分路(finger)，其每一個(gè)包括一個(gè)PN解擴(kuò)頻器322和一個(gè)快速哈達(dá)馬(Hadamard)變換器324。由于從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)的各種傳播路徑長度的不同，接收機(jī)可能在略微不同的時(shí)間接收到相同被傳送信號的多個(gè)副本。在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中，在解擴(kuò)頻器的不同信道中處理這些副本中的一些副本、在相位上對準(zhǔn)這些副本以及組合它們以產(chǎn)生增強(qiáng)的信號是有好處的。PN解擴(kuò)頻器322使用與在發(fā)射機(jī)中使用的用于對信號進(jìn)行擴(kuò)頻的偽隨機(jī)噪聲信號相同的偽隨機(jī)噪聲信號對來自RF前端的信號進(jìn)行解擴(kuò)頻。不同信道的解擴(kuò)頻器工作于略微不同的時(shí)間延遲τ以便檢測不同的多路信號?？焖俟_(dá)馬變換器包括單獨(dú)的用于產(chǎn)生QOF的每個(gè)掩碼的變換器和在處理沃爾什代碼中使用的變換器。
解擴(kuò)頻器的每個(gè)信道中的每個(gè)FHT(快速哈達(dá)馬變換器)324的輸出被提供給多用戶檢測模塊330的相應(yīng)信道中的多用戶檢測子模塊332。從一個(gè)信道中的FHT 324到該信道中的MUD(多用戶檢測)子模塊的輸出的總數(shù)量等于沃爾什代碼和QOF的數(shù)量的總和。因此，在圖3中，一個(gè)信道中的輸出的總數(shù)是N+M。
在工作中，在天線(未示出)接收來自發(fā)射機(jī)200的信號并將其提供給接收機(jī)300的RF前端310。在被前端處理之后，接收到的信號被提供給解擴(kuò)頻器320，解擴(kuò)頻器320在每個(gè)PN解擴(kuò)頻器322中使所接收到的信號乘以與發(fā)射機(jī)中用于對信號進(jìn)行擴(kuò)頻的偽隨機(jī)噪聲信號相同的偽隨機(jī)噪聲信號。然后，來自解擴(kuò)頻器的信號被提供給FHT 324，在其中這些信號被乘以來自沃爾什代碼源380的沃爾什代碼和來自QOF發(fā)生器390的QOF以便對在接收機(jī)同時(shí)接收到的不同碼元進(jìn)行解擴(kuò)頻。多用戶檢測模塊330執(zhí)行對解擴(kuò)頻信號的進(jìn)一步處理，其通過減去由于QOF的使用而產(chǎn)生的接收到的碼元之間的干擾而對接收到的碼元之間的該干擾進(jìn)行補(bǔ)償。隨后，校正的信號被提供給分集組合器340，其組合通過不同長度的傳輸路徑所接收到的相同信號。
圖4是表示圖3中接收機(jī)的可選實(shí)施例的進(jìn)一步細(xì)節(jié)的方框圖。該接收機(jī)包括子碼片均衡器410、PN解擴(kuò)頻器412、延時(shí)鎖定環(huán)路輸出414、快速哈達(dá)馬變換器(FHT)420、信道估算器440、延遲450、多用戶檢測模塊470以及并/串轉(zhuǎn)換器480。FHT420基本上與圖3的FHT 324相同。它接收來自與圖3中的相同的沃爾什代碼發(fā)生器、掩碼發(fā)生器和QOF發(fā)生器的沃爾什代碼W1-WN和QOF Q1-QM，并且它產(chǎn)生總數(shù)為沃爾什代碼和QOF的數(shù)量總和N+M的輸出。信道估算器包括快速哈達(dá)馬變換器442、信道估算器濾波器444、共軛器446以及在FHT 420陣列每個(gè)輸出端的乘法器448。
在工作中，接收到的信號被對任何接收到的多路信號進(jìn)行組合的子碼片均衡器410所采樣。在信號被子碼片均衡器處理過之后，該信號被解擴(kuò)頻器412使用與發(fā)射機(jī)中所使用的相同的偽隨機(jī)噪聲信號PN解擴(kuò)頻，所述發(fā)射機(jī)為該接收機(jī)正與之通信的發(fā)射機(jī)。結(jié)果，來自其它發(fā)射機(jī)的接收到的任何信號都顯得象噪聲。濾波后的信號通過在乘法器陣列430將其與沃爾什代碼W1-WN和QOF Q1-QM相乘而被進(jìn)一步解擴(kuò)頻。
信道估算器440被用于補(bǔ)償任何均衡器410所不能補(bǔ)償?shù)南辔恍D(zhuǎn)。FHT 442將來自解擴(kuò)頻器412的信號與為1的向量的沃爾什代碼W0相乘。FHT 442的輸出被信道估算器濾波器444濾波并被共軛器446所共軛。FHT420的輸出線中的延遲450補(bǔ)償在信道估算器中的處理延時(shí)。最后，乘法器448將共軛器的輸出與來自每個(gè)延遲450的信號相乘，且該乘法器的輸出被提供給多用戶檢測(MUD)模塊470。MUD模塊470示意性地與圖3的MUD子模塊332中的一個(gè)相同。MUD模塊470減去由于QOF的使用而產(chǎn)生的干擾。最后，多用戶檢測模塊的輸出被并/串轉(zhuǎn)換器480轉(zhuǎn)換為串行流。
圖5表示多用戶檢測模塊500的并行干擾消除實(shí)現(xiàn)方案。該模塊包括例如來自圖3的解擴(kuò)頻電路320的一個(gè)信道或來自圖4的乘法器448的一組輸入線510-1至n；一組加法器520-1至n；干擾消除單元(ICU)530-1至n；以及一組求和器540-1至n。如圖5所示，其中有在每條輸入線中以該輸入線連接至其求和輸入端的加法器520，連接至每條輸入線的ICU 530以及連接至每個(gè)加法器520的減法輸入端的求和器540。連接至相同輸入線的加法器、ICU和求和器具有相同的下標(biāo)數(shù)字。每個(gè)ICU，對除了連接至該ICU所連接的相同輸入線中的加法器的求和器之外的每個(gè)求和器提供輸入。因此，每個(gè)加法器的作用是從在其連至的線路上的信號中減去連接至所有其它線路的ICU的輸出的總和。
干擾消除電路對均衡器不能補(bǔ)償?shù)脑诮邮盏降男盘栔腥魏螝埩舻淖兓M(jìn)行補(bǔ)償。如果需要，可以使用額外級的消除電路。
由于來自不同QOF集合的信號是非正交的，所以簡單匹配的濾波器檢測器可能會導(dǎo)致相當(dāng)大的容量損失。因此，下面我們討論系統(tǒng)模型以及對單個(gè)用戶的聯(lián)合多信道檢測技術(shù)。我們還在系統(tǒng)的正向鏈路上提供相應(yīng)的容量增益以抑制單路非正交干擾。
系統(tǒng)模型方程從如圖1所示的發(fā)射機(jī)100所發(fā)送的復(fù)合傳輸波形可以被表示為Str(t)=Re{s(t)ej2πfct}]]>其中fc為載波頻率。于是，在一個(gè)碼元間隔內(nèi)的基帶傳輸信號可以被表示為
其中●g(t)為碼片脈沖整形濾波器(具有相對于碼片時(shí)間Tc標(biāo)準(zhǔn)化的能量)；●M為所使用的QOF掩碼的數(shù)量；●K為沃爾什代碼集合的大小；●Nu＝K·M為正向鏈路上代碼信道的總數(shù)量；●c[k]∈{±1；±j}為處于碼片速率的復(fù)數(shù)偽隨機(jī)(PN)擾碼序列；●Ai‾[l]=Anm[l]]]>為對于被QOF函數(shù)Qnm信道化的代碼信道在碼元時(shí)間l的傳輸代碼信道增益；●anm[b]為對于被QOF函數(shù)Qnm信道化的代碼信道在碼元時(shí)間b的復(fù)數(shù)值化的QPSK或QAM數(shù)據(jù)碼元(標(biāo)準(zhǔn)化為1的能量)；●Qkm[n]為將掩碼m應(yīng)用于沃爾什函數(shù)wk所產(chǎn)生的QOF；● 為處于碼片速率的信道化代碼、碼元序列和復(fù)數(shù)PN代碼的乘積。在所有K·M個(gè)(或更少的)正向鏈路代碼信道被用于增加單個(gè)移動臺的數(shù)據(jù)速率的重要的特定情況下，可以認(rèn)為Anm[b]對所有的n，m都是一個(gè)常量。這與具有IS-2000HDR標(biāo)準(zhǔn)的方案類似，在此方案中整個(gè)基站傳輸功率被用于為每個(gè)移動臺獲得高數(shù)據(jù)速率，且對不同移動臺的傳輸被以TDM方式復(fù)用。在2000年7月IEEE通信雜志第38卷第7期第70-77頁的P.Bender等人“CDMA/HDRA Bandwidth Efficient High Speed WirelessData Service for Nomadic Users”中對IS-2000 HDR標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了說明，其被引入作為參考。此后，假設(shè)Anm[b]對所有K·M個(gè)代碼信道都是常量，因此，我們將該符號簡化為Anm[b]=A[b].]]>在如圖3所示接收機(jī)300的移動天線端接收到的波形可以表示為r(t)＝s(t)*h(t)+z(t)，其中z(t)代表其他小區(qū)干擾加上被模型化為具有功率頻譜密度 的白高斯隨機(jī)過程的熱噪聲。對于碼片持續(xù)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于信道延時(shí)擴(kuò)展的情況，信道顯得相對于被傳輸信號是頻率可選的，且由此，信道脈沖響應(yīng)被模型化為由h(t)=Σl=1Lβlδ(t-τl)]]>所給出的線性系統(tǒng)，其中βl=|βl|ejθl]]>是第l條路徑的復(fù)數(shù)時(shí)變衰落信道增益以及τl是相關(guān)的時(shí)延。假設(shè)當(dāng)l≠m時(shí)|τl-τm|＞Tc，即發(fā)射束是可分辨的。
注意 在該分析中，作出以下認(rèn)定1.頻率偏移(由于發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的本地振蕩器的失配以及多普勒頻移的影響)的精確估算2.理想的定時(shí)恢復(fù)，即沒有由于分路時(shí)間跟蹤而產(chǎn)生的延時(shí)鎖定環(huán)路錯(cuò)誤。
接收到的信號r(t)被首先通過碼片匹配濾波器g*(Tc-t)。然后，在第l個(gè)分路輸出對于第0個(gè)碼元被Qnm[k]解信道化之后，可由Znm[l]=1KTCΣk=0K-1∫(k-1)TC+τlkTc+τtr(t)Qnm[k]*c*[k]g(t-kTC-τl)dt----(1)]]>給出第l個(gè)分路輸出(沒有整體性的損耗)。我們表示g(t)*g*(Tc-t)＝f(t)，其中當(dāng)t＝0時(shí)f(t)＝1，以及當(dāng)t＝±Tc，±2Tc，...時(shí)f(t)＝0。方程(1)可以被簡化為Znm[l]=β1A
anm
KTC+IQO,nm[l]+IMP,nm[l]+Unm[l]----(2).]]>方程(2)的第一項(xiàng)代表所需量而其他項(xiàng)作為干擾和噪聲?？梢匀菀卓闯鯱nm[l]=1KTCΣk=0K-1∫(k-1)TC+τlkTc+τtz(t)Qnm[k]c*[k]g(t-kTC-τl)dt]]>是具有由(Ioc+No)/2每實(shí)/虛分量給出的方差的復(fù)數(shù)零平均值高斯隨機(jī)變量。
方程(2)的第二項(xiàng)代表由于不同QOF集合之間非零互相關(guān)而產(chǎn)生的干擾，IQO,nm[l]=βt,nmΣm′=0m′≠m,M-1Σi=0K-1A
anm
vn,im,m′]]>其中vn,im,m′=1KΣk=0K-1Qnm[k]·Qim′[k]*.]]>由于QOF集合之間的相關(guān)特性，使得vn,im,m′∈{±1;±j},∀n,i,m,m′(m′≠m).]]>方程(2)的第三項(xiàng)代表由于多路而產(chǎn)生的自干擾，IMP(l)=Σi=1,i≠lNβiFi(l)]]>其中Fi(l)=1KTCΣk=0K-1Qnm[k]*c*[k]∫kTC+τl(k+1)TC+τls(t-τi)g(t-kTC-τl)dt]]>該在代碼序列之間的自相關(guān)模型的建立假設(shè)該序列是隨機(jī)的，且一般是使用與所有代碼信道的加擾代碼相同的長代碼PN掩碼序列(如IS-95中)所構(gòu)造的。在該假設(shè)下，F(xiàn)i對所有MK個(gè)代碼信道保持統(tǒng)計(jì)上一致。
容易看出Fi(l)具有零平均值，進(jìn)一步地，F(xiàn)i(l)的方差可以被如下表示Var[Fi(l)]＝MK[f((τl-τi)modTc)]2A
2E[Fi(l)Fj*(l)]≈M·K·f((τj-τi)modTC)A
2]]>此外，可以看出最后，在MS的多路接收機(jī)通常為如圖3的340處所示的分集接收機(jī)，但也可以選擇是更復(fù)雜但更高性能的IPI(路徑間干擾)均衡器。分集接收機(jī)連續(xù)地組合每個(gè)分路的輸出以便對解間插器的輸入為Xnm
=Σl=1LRe(Znm[l]β^l*σl2)]]>=ReA
anm
KTCΣl=1Lβlβ^l*σl2+Σl=1Lβ^l*IQO,m[l]σ2+IMP+Unm]]>
其中L為MS接收機(jī)的分路的數(shù)量， 為復(fù)數(shù)衰落路徑增益的估計(jì)量，以及σl2=Var(IMP(l))+Var(Unm)]]>進(jìn)一步地，IMP=Σl=1Lβ^l*σl2IMP(l)]]>可以被看出具有零平均值和由下式所給出的方差Var(IMP)=Σl=1LΣl′=1,l′≠lL|βl|2σl4|βl′|2A
4MKf((τl-τl′)modTC)2+2f((τl-τl′)modTC)]]>Unm=Σl=1Lβ^l*Unm[τ]]]>可以被看出具有零平均值和由下式所給出的方差Var(Unm)=IOC+N02·KTCΣl=1L|βl|2]]>干擾抑制技術(shù)由于QOF集合之間的非正交性，即使當(dāng)基站系統(tǒng)在任何時(shí)隙內(nèi)都支持單個(gè)高數(shù)據(jù)速率用戶時(shí)，如果如方程(2)中的軟判定統(tǒng)計(jì)量在沒有進(jìn)行進(jìn)一步處理以抑制干擾情況下就被輸入給信道解碼器，也可能存在相當(dāng)大的容量損失。注意我們已限定于重要的特定情況即所有MK個(gè)正向鏈路代碼信道被用于增加單個(gè)移動臺的數(shù)據(jù)速率，且由此Anm[l]對所有n，m都是常量。然而還應(yīng)該注意到上述分析的大部分也適用于在相同時(shí)隙內(nèi)支持多個(gè)移動臺的更一般的情況。首先來考慮無多路即方程(2)中IMP(l)＝0，l(xiāng)≠0的情況，然后擴(kuò)展其結(jié)果以用于多路情況。
A.無多路情況方程(2)可被改寫為Z＝β·A
Ra+U其中Z‾=[Z00···ZK-10Z01···ZK-11···ZK-1M-1]T]]>U‾=[U00···UK-10U01···UK-11···UK-1M-1]T]]>
a‾=[a00···aK-10a01···aK-11aK-1M-1]T;]]>以及相關(guān)矩陣R被定義如下 通過采用互相關(guān)矩陣R的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)低功率干擾抑制算法是可能的。
解相關(guān)檢測器計(jì)算Y＝R-1Z，并將其用作對解碼器的軟輸入。注意利用硬判定檢測，解相關(guān)檢測器的誤比特率為Pb(e)=Q(βA
σdet(R-1))]]>其中б為U的每個(gè)分量的方差。解相關(guān)檢測器以噪聲增強(qiáng)為代價(jià)力圖消除多用戶干擾。即使利用簡單的解相關(guān)器，通過計(jì)算矩陣R-1的結(jié)構(gòu)可以看出噪聲增強(qiáng)(這里需要更多的工作)只有 的數(shù)量級。
最小均方誤差(MMSE)檢測器對下述進(jìn)行計(jì)算Y‾=(R+σ2A
2I)-1Z‾]]>如果利用所述MMSE檢測器執(zhí)行硬判定，則該MMSE檢測器的誤比特率經(jīng)由下式給出Pb(e)=Q(βA
σdet(R+σ2I)-1)]]>
除上述方案外，還可以使用諸如連續(xù)干擾消除(SIC)和并行干擾消除的干擾消除方案抑制多用戶干擾，連續(xù)干擾消除(SIC)和并行干擾消除通過利用互相關(guān)矩陣R的結(jié)構(gòu)可具有非常低的復(fù)雜性。
B.存在多路存在多路時(shí)，分集組合器或?yàn)檫_(dá)到甚至更高性能增強(qiáng)的路徑間干擾(IPI)均衡的任一方案可被用于減輕影響。這在1997年5月4-7日Arizona的Phoenix的IEEE Veh技術(shù)會議的會議錄第203-207頁A.Klein的“DataDetection Algorithms Specially Designed for the Downlink of CDMAMobile radio Systems”中進(jìn)行了說明，其在此引入作為參考。特別當(dāng)系統(tǒng)支持高數(shù)據(jù)速率用戶時(shí)，IPI均衡提供有用的增益。
雖然根據(jù)特定實(shí)施例對本發(fā)明作出了描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到可以作出在所附權(quán)利要求書精神和范圍內(nèi)的大量不同方案。
權(quán)利要求
1.一種高數(shù)據(jù)速率擴(kuò)頻發(fā)射機(jī)，包括編碼器，用于對R比特/秒的輸入比特流進(jìn)行編碼以產(chǎn)生Rs比特/秒的輸出比特流；間插器，用于加擾所述編碼器的所述輸出比特流的比特以產(chǎn)生間插的比特流；M-ary調(diào)制器，用于調(diào)制所述間插的比特流以產(chǎn)生調(diào)制的比特流；串并轉(zhuǎn)換器，用于將所述調(diào)制的比特流轉(zhuǎn)換為多個(gè)并行比特流；發(fā)生器，用于產(chǎn)生沃爾什代碼集合的準(zhǔn)正交函數(shù)集合；乘法器陣列，用于每個(gè)乘法器接收所述并行比特流中的一個(gè)并將其與沃爾什代碼或沃爾什代碼的準(zhǔn)正交函數(shù)相乘以產(chǎn)生擴(kuò)頻比特流；以及組合器，用于組合來自所述乘法器陣列的所述擴(kuò)頻比特流。
2.權(quán)利要求1的發(fā)射機(jī)，其中所述發(fā)生器包括乘法器，該乘法器用于將長度為N的沃爾什代碼按分量逐個(gè)與長度為N的掩碼相乘。
3.一種高數(shù)據(jù)速率擴(kuò)頻接收機(jī)，包括RF前端，用于接收信號；發(fā)生器，用于產(chǎn)生沃爾什代碼集合的準(zhǔn)正交函數(shù)集合；解擴(kuò)頻器，用于使用沃爾什代碼或準(zhǔn)正交函數(shù)對所述接收到的信號進(jìn)行解擴(kuò)頻以形成解擴(kuò)頻信號；多用戶檢測模塊，用于減去由于準(zhǔn)正交函數(shù)的使用而產(chǎn)生的解擴(kuò)頻信號中的干擾以形成校正的信號；以及組合器，用于組合多個(gè)校正的信號。
4.權(quán)利要求3的高數(shù)據(jù)速率擴(kuò)頻接收機(jī)，其中所述多用戶檢測模塊被配置成采用在所述QOF和沃爾什函數(shù)集合之間的極大極小互相關(guān)。
5.權(quán)利要求3的高數(shù)據(jù)速率擴(kuò)頻接收機(jī)，其中所述多用戶檢測模塊被配置成采用在所述QOF和相同長度的每個(gè)沃爾什函數(shù)之間的相等互相關(guān)。
6.權(quán)利要求3的高數(shù)據(jù)速率擴(kuò)頻接收機(jī)，其中所述多用戶檢測模塊被配置成采用在所述QOF與為了更高數(shù)據(jù)速率而采用更短擴(kuò)頻因子沃爾什函數(shù)所需的更短長度沃爾什函數(shù)之間的最佳互相關(guān)特性。
7.權(quán)利要求3的高數(shù)據(jù)速率擴(kuò)頻接收機(jī)，其中所述多用戶檢測模塊被配置成采用來自不同QOF集合的QOF相互之間以及與沃爾什函數(shù)集合之間所具有的最佳互相關(guān)特性。
8.權(quán)利要求3的高數(shù)據(jù)速率擴(kuò)頻接收機(jī)，其中所述多用戶檢測模塊被配置成利用并行干擾消除。
9.權(quán)利要求3的高數(shù)據(jù)速率擴(kuò)頻接收機(jī)，其中所述多用戶檢測模塊被配置成利用連續(xù)干擾消除。
10.權(quán)利要求3的高數(shù)據(jù)速率擴(kuò)頻接收機(jī)，其中所述組合器是分集組合器。
11.權(quán)利要求3的高數(shù)據(jù)速率擴(kuò)頻接收機(jī)，其中所述組合器是路徑間干擾均衡器(IPI)。
12.權(quán)利要求3的高數(shù)據(jù)速率擴(kuò)頻接收機(jī)，其中所述發(fā)生器包括乘法器，該乘法器用于將長度為N的沃爾什代碼按分量逐個(gè)與長度為N的掩碼相乘。
13.一種用于通過傳輸信道進(jìn)行通信的通信裝置，該通信裝置包括高數(shù)據(jù)速率擴(kuò)頻發(fā)射機(jī)和高數(shù)據(jù)速率擴(kuò)頻接收機(jī)，所述高數(shù)據(jù)速率擴(kuò)頻發(fā)射機(jī)及包括編碼器，用于對R比特/秒的輸入比特流進(jìn)行編碼以產(chǎn)生Rs比特/秒的輸出比特流；間插器，用于加擾所述編碼器的輸出比特流的比特以產(chǎn)生間插的比特流；M-ary調(diào)制器，用于調(diào)制所述間插的比特流以產(chǎn)生調(diào)制的比特流；串并轉(zhuǎn)換器，將所述調(diào)制的比特流轉(zhuǎn)換為多個(gè)并行比特流；發(fā)生器，用于產(chǎn)生沃爾什代碼集合的準(zhǔn)正交函數(shù)集合；乘法器陣列，每個(gè)乘法器接收所述并行比特流的一個(gè)并將其與沃爾什代碼或沃爾什代碼的準(zhǔn)正交函數(shù)相乘以產(chǎn)生擴(kuò)頻比特流；以及組合器，用于組合來自所述乘法器陣列的所述擴(kuò)頻比特流以形成要通過傳輸信道被傳輸?shù)男盘?；以及所述高?shù)據(jù)速率擴(kuò)頻接收機(jī)包括RF前端，用于接收來自所述傳輸信道的信號；發(fā)生器，用于產(chǎn)生沃爾什代碼集合的準(zhǔn)正交函數(shù)集合；解擴(kuò)頻器，用于使用沃爾什代碼或準(zhǔn)正交函數(shù)對所述接收到的信號進(jìn)行解擴(kuò)頻以形成解擴(kuò)頻信號；多用戶檢測模塊，用于減去由于所述準(zhǔn)正交函數(shù)的使用而產(chǎn)生的所述解擴(kuò)頻信號中的干擾以形成校正的信號；以及組合器，用于組合多個(gè)校正的信號。
14.權(quán)利要求13的通信裝置，其中所述多用戶檢測模塊被配置成采用在所述QOF和所述沃爾什函數(shù)集合之間的極大極小互相關(guān)。
15.權(quán)利要求13的通信裝置，其中所述多用戶檢測模塊被配置成采用在所述QOF和相同長度的每個(gè)沃爾什函數(shù)之間的相等互相關(guān)。
16.權(quán)利要求13的通信裝置，其中所述多用戶檢測模塊被配置成采用在所述QOF與為了更高數(shù)據(jù)速率而采用更短擴(kuò)頻因子沃爾什函數(shù)所需的更短長度沃爾什函數(shù)之間的最佳互相關(guān)特性。
17.權(quán)利要求13的通信裝置，其中所述多用戶檢測模塊被配置成采用來自不同QOF集合的QOF相互之間以及與沃爾什函數(shù)集合之間所具有的最佳互相關(guān)特性。
18.權(quán)利要求13的通信裝置，其中所述多用戶檢測模塊被配置成利用并行干擾消除。
19.權(quán)利要求13的通信裝置，其中所述組合器是分集組合器。
20.權(quán)利要求13的通信裝置，其中所述組合器是路徑間干擾均衡器(IPI)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提高數(shù)據(jù)速率的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)。按照本發(fā)明，一種高數(shù)據(jù)速率擴(kuò)頻發(fā)射機(jī)(100)包括編碼器(110)，用于對R比特/秒的輸入比特流進(jìn)行編碼以產(chǎn)生Rs比特/秒的輸出比特流；間插器(120)，用于加擾編碼器的輸出比特流的比特以產(chǎn)生間插的比特流；M－ary調(diào)制器(130)，用于調(diào)制間插的比特流；串并轉(zhuǎn)換器(140)，將調(diào)制的比特流轉(zhuǎn)換為多個(gè)并行比特流；發(fā)生器，用于產(chǎn)生沃爾什代碼集合的準(zhǔn)正交函數(shù)集合；乘法器陣列(150)，每個(gè)乘法器接收并行比特流的一個(gè)并將該并行比特流的一個(gè)與沃爾什代碼或沃爾什代碼的準(zhǔn)正交函數(shù)相乘以產(chǎn)生擴(kuò)頻比特流；以及組合器(160)，用于組合來自乘法器陣列的擴(kuò)頻比特流。此外，按照本發(fā)明，一種高數(shù)據(jù)速率接收機(jī)包括前端接收機(jī)，用于接收擴(kuò)頻信號；解擴(kuò)頻器，用于使用沃爾什代碼或準(zhǔn)正交函數(shù)的集合對該信號解擴(kuò)頻；多用戶檢測塊，用于減去解擴(kuò)頻信號中的干擾以形成校正的信號；以及組合器，用于組合校正的信號。
文檔編號H04B1/707GK1545787SQ02816315
公開日2004年11月10日 申請日期2002年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月21日
發(fā)明者L·M·A·賈盧勒, A·G·尚布哈格, L M A 賈盧勒, 尚布哈格 申請人:英芬能技術(shù)公司