專利名稱：用于擴(kuò)頻通信的鏈接碼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及擴(kuò)頻通信，更具體地，涉及使用簽名序列的擴(kuò)頻通信技術(shù)和應(yīng)用。
擴(kuò)頻通信技術(shù)由于其減小某些傳輸有害分量影響的能力而在各種各樣的通信系統(tǒng)中被使用于信息載送信號。許多的多用戶通信技術(shù)都遭受到同信道干擾、多接入干擾、和符號間干擾。擴(kuò)頻發(fā)送和接收的使用減小了這些類型的干擾。
在局域網(wǎng)(LAN)中，有逐漸增長的擴(kuò)展或替代有線LAN的愿望，以便增加功能和使得這樣的系統(tǒng)的潛在應(yīng)用項數(shù)目最大化。這種趨勢有利于對于無線接入的增長的需要。這種無線接入允許移動計算機(jī)用戶在短距離內(nèi)保持與已知的共同的LAN的聯(lián)系。當(dāng)前可提供的系統(tǒng)通過使用射頻或紅外通信技術(shù)而提供這樣的連接。對于某些系統(tǒng)要求，這種通信是合適的。然而，這樣的技術(shù)對于無線LAN的應(yīng)用是相當(dāng)新的，所以，可以證明是既昂貴又不可靠的。而且，可提供的數(shù)據(jù)傳輸速率是相當(dāng)?shù)偷?，這大大地限制了系統(tǒng)可被加到的應(yīng)用項的數(shù)目。通過使用紅外技術(shù)覆蓋大的區(qū)域是特別昂貴的，甚至比起等價的射頻通信貴得多。雖然點(diǎn)對點(diǎn)或視線內(nèi)紅外技術(shù)比起射頻技術(shù)便宜，但它不適用于大多數(shù)無線LAN。
在使用任何無線LAN方面的主要約束是干擾。紅外傳輸特別遭受到由多徑傳播影響產(chǎn)生的符號間干擾。達(dá)到全面覆蓋工作環(huán)境而同時保持在眼睛安全性的限制范圍以內(nèi)，這向系統(tǒng)設(shè)計者提出另一個問題，就是與由可能出現(xiàn)的自然光源和人造光源所產(chǎn)生的干擾作斗爭。當(dāng)為這樣的系統(tǒng)設(shè)計紅外接收機(jī)時出現(xiàn)又一個問題，即接收機(jī)必須以最小的花費(fèi)提供所需要的靈敏度和帶寬。
在無線紅外LAN中，達(dá)到全部室內(nèi)覆蓋而同時避免多徑傳播是矛盾的要求，如果需要來/去在室內(nèi)自任何地點(diǎn)的可靠通信，則全部室內(nèi)覆蓋是重要的。為了達(dá)到全部室內(nèi)覆蓋，必須漫射所發(fā)射的紅外輻射。雖然漫射發(fā)射將從墻壁和天花板反射，以充滿整個房間，但到達(dá)給定的接收機(jī)的功率通常非常小，必須使用非常靈敏的接收機(jī)。在強(qiáng)的干擾中檢測弱的信息承載信號的必要性引起了靈敏度問題。由于這些問題，很少有商用的紅外無線LAN或在市場上可提供的相關(guān)系統(tǒng)。
所以，市場上可提供的系統(tǒng)趨向使用精巧的結(jié)構(gòu)和電路，它們在與射頻技術(shù)比較時是昂貴的。雖然缺乏支持多用戶通信的紅外技術(shù)，但有許多紅外技術(shù)是支持直視線內(nèi)的傳輸。最通常的可提供的紅外技術(shù)是基于紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(IrDA)標(biāo)準(zhǔn)的紅外串行端口鏈路。IrDA鏈路可以高到4Mb/s的數(shù)據(jù)速率運(yùn)行，以及可在相當(dāng)便宜的IrDA接入點(diǎn)上使用。然而，IrDA鏈路只被保證運(yùn)行在一米的范圍內(nèi)，以及通常限于一對一通信。主要打算把IrDA作為對于單根線連接的替換，而不打算用于多用戶接入。盡管這個限制，IrDA的流行明顯地表示對于可靠的無線技術(shù)的巨大需求。取得多用戶鏈路的最好的方式是用紅外光充溢工作的環(huán)境。雖然這使得多用戶從工作環(huán)境的任何地方連接到網(wǎng)絡(luò)，但大量功率損失在這樣的漫射環(huán)境中，由此，折衷了接收機(jī)處的信噪比(SNR)。
本發(fā)明的一個目的是設(shè)法提供用于產(chǎn)生擴(kuò)頻通信的簽名序列的方法和設(shè)備，它將克服上述的問題。本發(fā)明的另一個目的是提供用于編碼的擴(kuò)頻信號的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)電路。
因此，本發(fā)明提供構(gòu)建用于擴(kuò)頻通信技術(shù)的簽名序列的方法，該方法包括選擇序列種子集；從序列種子集形成陪集；通過鏈接陪集序列，構(gòu)建序列子集；以及通過鏈接序列子集，構(gòu)建完整的序列集。
本發(fā)明還提供構(gòu)建和編碼用于擴(kuò)頻通信技術(shù)的簽名序列的設(shè)備，該設(shè)備包括種子集產(chǎn)生裝置，用于構(gòu)建序列種子集；陪集產(chǎn)生裝置，用于產(chǎn)生序列陪集；擴(kuò)展裝置，它按照預(yù)定的次序鏈接陪集序列，以便對于每個陪集形成序列子集；以及集產(chǎn)生裝置，通過鏈接子集，構(gòu)建一個完整的序列集。
方便地，種子集產(chǎn)生裝置包括多個移位寄存器，每個移位寄存器具有輸入端、系統(tǒng)時鐘輸入端、邏輯門、多個寄存器單元/級和輸出端，以形成系列種子集。典型的種子集產(chǎn)生裝置是由多個線性反饋移位寄存器構(gòu)建的。
陪集是通過利用雙階段乘法技術(shù)，最好是通過把該種子集的每個序列與相應(yīng)序列的每個單元的序列單元相乘，而形成的。
該擴(kuò)展裝置包括多個輸入端，每個輸入端對應(yīng)于來自陪集的序列，復(fù)接器、計數(shù)器、邏輯門、系統(tǒng)時鐘輸入端和多個輸出端，以形成序列子集。
該集產(chǎn)生裝置包括多個移位寄存器，每個移位寄存器具有一個輸入端、系統(tǒng)時鐘輸入端和多個帶有輸出端的寄存器單元/級，以形成完整的序列集。
最好，種子集產(chǎn)生裝置、陪集產(chǎn)生裝置、擴(kuò)展裝置和完整集產(chǎn)生裝置是可通過利用包括存儲器器件(諸如，寄存器，ASIC或FPLA)的電子電路來實(shí)現(xiàn)的?？扇芜x地，這些裝置是可通過利用專用軟件技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明還提供在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中用于譯碼簽名序列的設(shè)備，該設(shè)備包括用于接收編碼信號的裝置；用于產(chǎn)生序列函數(shù)的裝置；用于把接收的編碼信號與序列函數(shù)相組合以便產(chǎn)生解擴(kuò)信號輸出的裝置；用于組合該解擴(kuò)信號輸出以便產(chǎn)生數(shù)據(jù)流的裝置；以及用于分析該數(shù)據(jù)流的邏輯電路。
本發(fā)明還提供分別包括上述的編碼和譯碼設(shè)備的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)電路，每個電路適用于本發(fā)明的簽名序列。
在第一示例性實(shí)施例中，用于無線局域網(wǎng)的紅外通信系統(tǒng)包括多個遠(yuǎn)端通信終端，每個終端包括發(fā)射機(jī)電路，具有用于產(chǎn)生和編碼擴(kuò)頻通信技術(shù)的簽名序列的裝置，和用于發(fā)送編碼的紅外信號的裝置，以及用于接收編碼的紅外信號的接收機(jī)電路，它具有用于在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中譯碼簽名序列的裝置。
在第二示例性實(shí)施例中，用于無線局域網(wǎng)的射頻通信系統(tǒng)包括多個遠(yuǎn)端通信終端，每個終端包括發(fā)射機(jī)電路，具有用于產(chǎn)生和編碼擴(kuò)頻通信技術(shù)的簽名序列的裝置，用于發(fā)送編碼射頻信號的裝置，以及用于接收編碼的射頻信號的接收機(jī)電路，它具有用于在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中譯碼簽名序列的裝置。
在第三示例性實(shí)施例中，射頻碼分多址(CDMA)通信系統(tǒng)，例如可使用于蜂窩移動射頻網(wǎng)絡(luò)，無線用戶環(huán)路網(wǎng)絡(luò)，射頻數(shù)據(jù)分組網(wǎng)絡(luò)，或衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，該系統(tǒng)包括多個遠(yuǎn)端通信終端，分別發(fā)送和接收到/來自中央基站的射頻信號。每個基站有發(fā)射機(jī)電路，具有用于產(chǎn)生和編碼CDMA通信技術(shù)的簽名序列的裝置，用于發(fā)送編碼射頻信號的裝置，以及用于接收編碼的射頻信號的接收機(jī)電路，具有用于在CDMA通信系統(tǒng)中譯碼簽名序列的裝置。每個遠(yuǎn)端終端有發(fā)射機(jī)電路，它具有用于產(chǎn)生和編碼用于CDMA通信技術(shù)的簽名序列的裝置，用于發(fā)送編碼的射頻信號的裝置，以及用于接收編碼的射頻信號的接收機(jī)電路，它具有用于在CDMA通信系統(tǒng)中譯碼簽名序列的裝置。
在第四示例性實(shí)施例中，用于光纖局域網(wǎng)的光波碼分多址(CDMA)通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個遠(yuǎn)端通信終端，發(fā)送和接收光波信號，并由光纖互聯(lián)。每個終端有發(fā)射機(jī)電路，它具有用于產(chǎn)生和編碼光波CDMA通信技術(shù)的簽名序列的裝置，用于發(fā)送編碼的光波信號的裝置，以及用于接收編碼的光波信號的接收機(jī)電路，它具有用于在光波CDMA通信系統(tǒng)中譯碼簽名序列的裝置。
術(shù)語“光波”是指可見光和近紅外與遠(yuǎn)紅外光范圍內(nèi)的電磁輻射。
按照本發(fā)明的一個方面，提供了使用簽名序列的擴(kuò)頻通信的方法，該簽名序列是通過執(zhí)行以下步驟產(chǎn)生的選擇給定尺寸的序列種子集；從該序列種子集中產(chǎn)生多個陪集；通過鏈接該陪集序列，構(gòu)建一個序列子集；以及通過鏈接序列子集，構(gòu)建一個完整的序列集。
最好，該種子集包含二進(jìn)制序列。
最好，該二進(jìn)制序列是循環(huán)不同的、準(zhǔn)平衡的，它滿足最佳周期自相關(guān)條件。
在一個裝置中，該種子集包含復(fù)數(shù)序列。
最好，該種子集包含多個內(nèi)部序列。
最好，該種子集是正交的。
理想地，陪集是通過把每個內(nèi)部序列輪流與相關(guān)序列的一個元素相乘而產(chǎn)生的。
最好，該序列子集是通過使用加法表鏈接陪集序列而構(gòu)建的。
在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，該加法表是通過使用該序列種子集的原根的冪函數(shù)而構(gòu)建的，該原根是按照種子集的尺寸確定的。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，該加法表是通過使用序列種子集的原元素的冪函數(shù)而構(gòu)建的，該原元素是按照種子集的尺寸確定的。
最好，該種子集是由多個旋轉(zhuǎn)的序列形成的。
按照本發(fā)明的另一個方面，提供了用于產(chǎn)生在數(shù)據(jù)擴(kuò)頻通信中所使用的結(jié)構(gòu)碼的方法，包括以下步驟選擇給定尺寸的序列種子集；從序列種子集產(chǎn)生多個陪集；通過鏈接陪集序列，構(gòu)建一個序列子集；以及通過鏈接序列子集，構(gòu)建一個完整的序列集。
最好，該種子集包含二進(jìn)制序列。
最好，該二進(jìn)制序列是循環(huán)不同的、準(zhǔn)平衡的，它滿足最佳周期自相關(guān)條件。
在一個裝置中，種子集包含復(fù)數(shù)序列。
理想地，該種子集包含多個內(nèi)部序列。
最好，該種子集是正交的。
在最佳實(shí)施例中，陪集是通過把每個內(nèi)部序列輪流與相關(guān)序列的一個元素相乘而產(chǎn)生的。
最好，該序列子集是通過使用加法表鏈接陪集序列而構(gòu)建的。
在一個裝置中，該加法表是通過使用序列種子集的原根的冪函數(shù)而構(gòu)建的，該原根是按照種子集的尺寸確定的。
在另一個裝置中，該加法表是通過使用序列種子集的原元素的冪函數(shù)而構(gòu)建的，該原元素是按照種子集的尺寸決定的。
優(yōu)選地，該種子集是由多個旋轉(zhuǎn)的序列形成的。
按照本發(fā)明的再一個方面，提供了構(gòu)建和編碼用于擴(kuò)頻通信技術(shù)的簽名序列的設(shè)備，該設(shè)備包括種子集產(chǎn)生裝置，用于構(gòu)建序列種子集；陪集產(chǎn)生裝置，用于產(chǎn)生陪集序列；擴(kuò)展裝置，用于按照預(yù)定的次序鏈接所產(chǎn)生的陪集序列，以便對于每個陪集形成一個序列子集；以及集產(chǎn)生裝置，用于通過鏈接子集，構(gòu)建一個完整的序列集。
最好，該種子集產(chǎn)生裝置包括多個移位寄存器，每個移位寄存器具有一個輸入端、系統(tǒng)時鐘輸入端、邏輯門、多個寄存器單元/級和一個輸出端，以形成一系列種子集。
最好，種子集產(chǎn)生裝置包括若干線性反饋移位寄存器。
在一個裝置中，該擴(kuò)展裝置包括多個輸入端，每個輸入端相應(yīng)于來自陪集的一個序列；多個復(fù)接器，具有相關(guān)的計數(shù)器和邏輯門；系統(tǒng)時鐘輸入端；以及多個輸出端，以形成序列子集。
最好，在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中形成用于譯碼簽名序列的設(shè)備，該設(shè)備包括用于接收編碼的信號的裝置；用于產(chǎn)生序列函數(shù)的裝置；用于把接收的編碼信號與序列函數(shù)相組合以便產(chǎn)生解擴(kuò)的信號輸出的裝置；用于組合解擴(kuò)信號輸出，以便產(chǎn)生數(shù)據(jù)流的裝置；以及用于分析該數(shù)據(jù)流的邏輯電路。
按照本發(fā)明的又一個方面，提供了具有發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，該發(fā)射機(jī)包含使用簽名序列發(fā)送數(shù)據(jù)的裝置，以及為接收和譯碼使用簽名序列發(fā)送的數(shù)據(jù)而構(gòu)成的接收機(jī)。該簽名序列是通過執(zhí)行以下步驟產(chǎn)生的選擇給定尺寸的序列種子集；從該序列種子集產(chǎn)生多個陪集；通過鏈接該陪集序列，構(gòu)建一個序列子集；以及通過鏈接序列子集，構(gòu)建一個完整的序列集。
按照本發(fā)明的再一個方面，提供了用于通信網(wǎng)絡(luò)的電磁輻射或聲音通信系統(tǒng)，包括多個遠(yuǎn)端通信終端，每個終端包括發(fā)射機(jī)電路，具有通過執(zhí)行以下步驟而產(chǎn)生和編碼用于擴(kuò)頻通信技術(shù)的簽名序列的裝置選擇給定尺寸的序列種子集，從序列種子集產(chǎn)生多個陪集，通過鏈接陪集序列構(gòu)建一個序列子集和通過鏈接序列子集構(gòu)建一個完整的序列集，發(fā)射機(jī)電路也具有用于發(fā)送編碼的信號的裝置，以及用于接收編碼的信號的接收機(jī)電路，具有用于在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中譯碼簽名序列的裝置。
最好，該通信網(wǎng)絡(luò)使用射頻載波，超聲載波，地震載波，或光波或紅外載波。
最好，該接收機(jī)電路包含光檢測器，該光檢測器具有與接收機(jī)前置放大器通信的相關(guān)耦合裝置。
最好，該耦合裝置被形成來用于差分信號識別。
理想地，該種子集是平衡的種子集。
在最佳的裝置中，該編碼簽名序列包含正交結(jié)構(gòu)碼。
按照本發(fā)明的特另別有利的方面，提供了通過使用單極性-雙極性信令方案的網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)的通信方法，該方案具有碼分裝置，用于分開在單極性或雙極性傳輸信道上的差分?jǐn)?shù)據(jù)。
最好，該碼分裝置利用二進(jìn)制序列。
理想地，該二進(jìn)制序列是正交的。
最好，用于傳輸數(shù)據(jù)的通信方法包含用于集成基于結(jié)構(gòu)碼的M-進(jìn)制數(shù)字傳輸方案的裝置。
現(xiàn)在將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，這些附圖僅僅作為例子表示了按照本發(fā)明的、以四個實(shí)施例說明的擴(kuò)頻通信技術(shù)的簽名序列的通信系統(tǒng)。在附圖中

圖1是在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中使用的基于M-進(jìn)制雙正交鍵控的發(fā)射機(jī)的示意圖；圖2是在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中使用的基于M-進(jìn)制雙正交鍵控的接收機(jī)的示意圖；圖3是在無線紅外擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中使用的基于M-進(jìn)制雙正交鍵控的發(fā)射機(jī)的示意圖；圖4是在無線紅外擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中使用的基于M-進(jìn)制雙正交鍵控的接收機(jī)的示意圖；圖5是差分單極性-雙極性信令格式的示意表示；圖6是在無線紅外擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中使用的基于M-進(jìn)制雙正交鍵控和差分單極性-雙極性信令的發(fā)射機(jī)的示意圖；圖7是在無線紅外擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中使用的基于M-進(jìn)制雙正交鍵控和差分單極性-雙極性信令的接收機(jī)的示意圖；圖8是可以在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中被使用來使容量加倍的基于M-進(jìn)制雙正交鍵控和兩個不同的碼集的發(fā)射機(jī)的示意圖；圖9是可以在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中被使用來使容量加倍的基于M-進(jìn)制雙正交鍵控和兩個不同的碼集的接收機(jī)的示意圖；圖10是用于周期二進(jìn)制序列的差分單極性-雙極性信令格式的示意表示；以及圖11是顯示可以把本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的簽名序列有利地應(yīng)用到的某些應(yīng)用項的圖。
現(xiàn)在將給出用于構(gòu)建或產(chǎn)生簽名序列的方法。通常，序列單元可以是二進(jìn)制或非二進(jìn)制的，可以是實(shí)數(shù)或復(fù)數(shù)的，四相或多相的，相應(yīng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算隨之執(zhí)行。在本揭示內(nèi)容中，使用二進(jìn)制序列作為例子。通過使用指派(1→-1)和(0→1)，具有元素∈{1,0}的二進(jìn)制序列被映射為具有元素∈{-1,1}的雙相序列。然后，通過在相應(yīng)的雙相序列之間進(jìn)行的雙相乘法，完成在二進(jìn)制序列之間的模-2加法。為了便于說明，全文采用以下的符號法。雙相序列{an}具有元素∈{-1,1}。然而，此后為了說明序列產(chǎn)生時簡單起見，使用雙相表示法an∈{-,+}，其中符號“-”是指“-1”，以及符號“+”是指“+1”。而且，我們用{an}=(a0,a1,a2,..,aw-1)表示長度w的序列，而{a(m)}表示序列集{an(0)},{an(1)},{an(2)},…,{an(m-1)}，每個長度為w。典型地，屬于集{a(m)}的序列是以w為周期的，然而，這并不總是需要是這種情形。
后面給出的新的結(jié)構(gòu)碼是在現(xiàn)有技術(shù)描述的結(jié)構(gòu)碼以外重大的發(fā)展。名稱“結(jié)構(gòu)碼”是總的名稱，只是指這些序列的結(jié)構(gòu)性質(zhì)。在本專利申請中，第一次給出了用于構(gòu)建結(jié)構(gòu)碼的完整的算法。另外，給出了適合于擴(kuò)頻系統(tǒng)的具體的序列集。
下面描述用于構(gòu)建結(jié)構(gòu)碼集的程序。序列集{a(m)}規(guī)定了m個內(nèi)部的序列的集，每個長度w，其中w是整數(shù)。然后，可提供的種子集的數(shù)目等于從總數(shù)2w個序列中的m個序列的組合的數(shù)目(即，2w！/m！(2w-m)！(這可以非常大))。序列集{a(m)}被稱為種子集，被表示為如下。
種子集{a(m)}被使用來構(gòu)建w個陪集，其中第i個陪集，被表示為{c(m)}i，對于0≤i≤w-1，它是通過把集{a(m)}的每個序列與相應(yīng)的序列的第i個元素{ai(.)}相乘而構(gòu)建的，如下面所示，其中每個陪集包含m個序列，每個長度為w。
第i個序列子集，被表示為{b(q)}i，它是通過按照預(yù)定的次序鏈接一系列第i個陪集，{c(m)}i而構(gòu)建的，其中子集包含q個序列{bk(.)}，每個長度為N=q×w。陪集序列被鏈接的次序是由加法表決定的，該加法表是在使用模數(shù)算術(shù)的原根或原元素的冪函數(shù)和由數(shù)值m確定的整數(shù)或多項式的有限集上構(gòu)建的。加法表的構(gòu)建可通過下面的例子來說明。最后，結(jié)構(gòu)碼集被表示為{s(N)}，它是通過順序地鏈接w個子集{b(q)}i，其中0≤i≤w-1，而構(gòu)建的。結(jié)構(gòu)碼集包含N個序列，每個長度為N=q×w。結(jié)構(gòu)碼集是對于三個取決于m的條件而被構(gòu)建的。
條件1“m=奇素數(shù)”以m=5為例子說明用于構(gòu)建結(jié)構(gòu)碼集的程序。首先，選擇種子集{a(5)}，如下面所示。
在本例中，種子集中的每個序列具有長度w=5。我們通過使用上述的程序?qū)τ趇=0,1,2,3，和4構(gòu)建w=5個陪集，如下面所示。
當(dāng)m是奇素數(shù)時，剩余整數(shù)族Zm={0,1,2,…,m-1}，通過相對于模數(shù)m的加法和乘法，形成Galois區(qū)，GF(m)。如果a是m的原根，則有φ(m)=m-1個剩余整數(shù)Z1與m互為素數(shù)(即，gcd(l,m)=1)，它們可被使用來構(gòu)建加法表A(q)，其中q=φ(m)+1以及φ(.)是歐拉函數(shù)。當(dāng)a是m的原根時，a的冪函數(shù)，即a0,a1,a2,…,am-2，都是按模數(shù)m不同的，以及相應(yīng)于非零的剩余整數(shù)Z1。也就是，每個剩余整數(shù)Z1可被表示為原根a的冪函數(shù)。因此，可以構(gòu)建根據(jù)按模數(shù)m的a的冪函數(shù)的對于GF(m)的加法表。這樣，a=2是m=5的原根，以及按模數(shù)m的a的冪函數(shù)是(a0,a1,a2,a3)=(1,2,4,3)。所以，q=φ(5)+1=5，以及相應(yīng)的表A(5)是如下所示。
對于a=2的GF(5)的加法表-1通過按照加法表A(5)的行而鏈接{c(m)}i的序列，我們構(gòu)建相應(yīng)于每個陪集{c(m)}i的子集{b(q)}j，如下所示。
對于i=0,1,2,3和4的子集{b(5)}j為如下所示。
最后，通過順序鏈接對于i-=0,1,2,3和4的子集{b(5)}j，構(gòu)建了結(jié)構(gòu)碼集{S(N)}，它包含N個外部序列{sk(.)}，每個長度為N，其中N=q×w=25，如下所示。
對于原根a=2，我們可以構(gòu)建對于GF(5)的另外三個不同的加法表。首先，構(gòu)建根據(jù)模數(shù)m的a的冪函數(shù)的對于GF(5)的乘法表。其次，使用乘法表的每個非零的行來構(gòu)建不同的加法表。乘法表的第一個非零的行構(gòu)建上面所使用的加法表-1，而隨后的三個非零的行構(gòu)建另外三個不同的加法表，如下所示。
對于a=2的GF(5)的乘法表-1
對于a=2的GF(5)的加法表-2
對于a=2的GF(5)的加法表-3
對于a=2的GF(5)的加法表-4每個加法表可被使用來通過唯一地規(guī)定子集內(nèi)的陪集序列的鏈接次序從同一個種子集構(gòu)建不同的結(jié)構(gòu)碼集。由于對于原根a=2，有四個不同的加法表，所以對于所規(guī)定的種子集，我們可以構(gòu)建四個不同的結(jié)構(gòu)碼集。
而且，整數(shù)m=5具有兩個原根a=2和a=3。在這種情況下，可以構(gòu)建根據(jù)模數(shù)m的a=3的冪函數(shù)的對于GF(5)的第二個不同的乘法表，如下所示。
對于a=3的GF(5)的乘法表-2如前所述，對于a=3的GF(5)的乘法表的每個非零的行可被使用來構(gòu)建四個不同的加法表，它們又可被使用來從同一個種子集構(gòu)建多個不同的結(jié)構(gòu)碼集。所以，當(dāng)m=5時，有可能從一個種子集構(gòu)建總共八個不同的結(jié)構(gòu)碼集。
由于可供使用的種子集的數(shù)目是很大的，以及由于可供使用的加法表的數(shù)目是很大的，所以結(jié)構(gòu)碼集的數(shù)目和種類事實(shí)上是非常大的。所以，由結(jié)構(gòu)碼覆蓋的大的碼空間使得它們對于擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的應(yīng)用是很理想的。
總之，當(dāng)m是奇素數(shù)時，結(jié)構(gòu)碼集是通過選擇種子集、構(gòu)建陪集、使用從對于GF(m)的乘法表(它規(guī)定內(nèi)序列的唯一的鏈接次序)得到的加法表來構(gòu)建子集、以及最后順序鏈接子集以形成完整的結(jié)構(gòu)碼集，而被構(gòu)建的。
條件2“m=非素數(shù)”以m=10為例子說明當(dāng)m是非素數(shù)時用于構(gòu)建結(jié)構(gòu)碼集的程序。首先，選擇種子集{a(10)}，如下面所示。
在本例中，種子集中的每個序列具有長度w=10。我們對于0≤i≤9構(gòu)建w=10個陪集，如下面所示。
當(dāng)m是非素數(shù)時，剩余整數(shù)族ZM={0,1,2,…,m-1}，通過相對于模數(shù)m的加法和乘法，形成有限環(huán)R(m)。如果a是m的原根，則有φ(m)=m-1個剩余整數(shù)Z1與m互為素數(shù)(即，gcd(l,m)=1)，它們可被使用來構(gòu)建加法表A(q)，其中q=φ(m)+1以及φ(.)是歐拉函數(shù)。當(dāng)a是m的原根時，a的冪函數(shù)，即a0,a1,a2,…,aφ(m)-1，都是按模數(shù)m不同的，以及相應(yīng)于非零的剩余整數(shù)Z1。也就是，每個剩余整數(shù)Z1可被表示為原根a的冪函數(shù)。因此，可以構(gòu)建根據(jù)模數(shù)m的a的冪函數(shù)的對于R(m)的加法表。這樣，a=3是m=10的原根，以及模數(shù)m的a的冪函數(shù)是(a0,a1,a2,a3)=(1,3,9,7)。所以，q=φ(10)+1=5，以及相應(yīng)的加法表A(5)是如下所示。
對于a=3的R(10)的加法表-1通過按照加法表A(5)的行而鏈接{c(m)}i的序列，我們構(gòu)建相應(yīng)于每個陪集{c(m)}i的子集{b(q)}j，如下所示。
最后，通過順序鏈接對于i=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9和10的子集{b(5)}j，構(gòu)建了結(jié)構(gòu)碼集{S(N)}，它包含N個外序列{sk(.)}，每個長度為N，其中N=q×w=50，如下所示。
對于原根a=3，我們可以構(gòu)建對于R(10)的另外三個不同的加法表。首先，構(gòu)建根據(jù)模數(shù)m的a的冪函數(shù)的對于R(10)的乘法表。其次，使用乘法表的每個非零的行來構(gòu)建不同的加法表。乘法表的第一個非零的行構(gòu)建上面所使用的對于R(10)的加法表-1，而隨后的三個非零的行構(gòu)建另外三個不同的對于R(10)的加法表，如下所示。
對于a=3的R(10)的乘法表-1
對于a=3的R(10)的加法表-2
對于a=3的R(10)的加法表-3
對于a=3的R(10)的加法表-4每個加法表可被使用來通過唯一地規(guī)定子集內(nèi)的陪集序列的鏈接次序從同一個種子集構(gòu)建不同的結(jié)構(gòu)碼集。由于對于原根a=3，有四個不同的加法表，所以對于所規(guī)定的種子集，我們可以構(gòu)建四個不同的結(jié)構(gòu)碼集。
而且，非素數(shù)整數(shù)m=10具有兩個原根a=3和a=7。在這種情況下，可以構(gòu)建根據(jù)模數(shù)m的a=7的冪函數(shù)的對于R(10)的第二個不同的乘法表，如下所示。
對于a=7的R(10)的乘法表-2如前所述，對于a=7的R(10)的乘法表的每個非零的行可被使用來構(gòu)建四個不同的加法表，它們又可被使用來從同一個種子集構(gòu)建多個不同的結(jié)構(gòu)碼集。所以，當(dāng)m=10時，有可能從一個種子集構(gòu)建總共八個不同的結(jié)構(gòu)碼集。
通常，當(dāng)m是非素數(shù)時，所構(gòu)建的結(jié)構(gòu)碼集比起當(dāng)m是奇素數(shù)時所構(gòu)建的結(jié)構(gòu)碼集具有較差的特性。
總之，當(dāng)m是非素數(shù)時，結(jié)構(gòu)碼集是通過選擇種子集、構(gòu)建陪集、使用從對于R(m)的乘法表(它規(guī)定內(nèi)序列的唯一的鏈接次序)得到的加法表來構(gòu)建子集、以及最后順序鏈接子集以形成完整的結(jié)構(gòu)碼集，而被構(gòu)建的。
條件3“m=ps，當(dāng)p是素數(shù)時”Galois區(qū)可以對于任意的素數(shù)p或素數(shù)的任意整數(shù)冪ps被構(gòu)建。具有個ps元素的Galois區(qū)GF(ps)被稱為具有個p元素的Galois區(qū)GF(p)的擴(kuò)展區(qū)。GF(p)的元素是剩余整數(shù)族Zm={0,1,2,…,m-1}，其區(qū)加法和乘法是按模數(shù)p實(shí)行的。GF(ps)的元素是對于GF(p)的階數(shù)≤s-1的多項式，即多項式的系數(shù)是在GF(p)中的元素。然后，實(shí)行按模數(shù)g(x)的區(qū)加法和乘法，其中g(shù)(x)是對于GF(p)的階數(shù)s的原多項式。階數(shù)s的多項式被稱為原多項式，如果最小的整數(shù)r(對于該r，g(x)可被xr+1除凈)是ps-1的話。原多項式是不可約的，因?yàn)樗鼈儾荒鼙灰蚴椒纸?即，它們不是任意兩個低階數(shù)的多項式的乘積)。
以m=22為例子，也就是p=2和s=2，說明用于構(gòu)建結(jié)構(gòu)碼集的程序。首先，選擇種子集{a(4)}，如下面所示。
在本例中，種子集中的每個序列具有長度w=4。我們通過使用上述的程序?qū)τ趇=0,1,2,和3構(gòu)建w=4個陪集，如下面所示。
令Zp[x]表示以變量x的按g(x)模數(shù)的剩余多項式族。然后，Zp[x]是按模數(shù)g(x)的多項式集，每個多項式的階數(shù)低于g(x)的階數(shù)。當(dāng)g(x)是對于GF(p)的階數(shù)s的原多項式時，Zp[x]通過對于按模數(shù)g(x)的加法和乘法，形成Galois多項式區(qū)GF(ps)。Galois區(qū)GF(ps)包含相應(yīng)于剩余多項式族g(x)的ps個元素。如果α是GF(ps)的原元素，其中正好有φ(ps-1)個原元素，則α的冪函數(shù)，即α0,α1,α2,…,αm-2，都是對于按模數(shù)g(x)不同的，以及相應(yīng)于Zp[x]中的非零的剩余多項式。也就是，每個剩余多項式可被表示為原元素α的冪函數(shù)。因此，可以構(gòu)建根據(jù)按模數(shù)g(x)的α的冪函數(shù)的對于GF(ps)的加法表。這樣，α=x是g(x)=x2+x+1的原元素，以及模數(shù)g(x)的α的冪函數(shù)是(α0,α1,α2)=(1,x,x+1)。所以，q=ps=22，以及相應(yīng)的加法表A(22)是如下所示。
對于α=x和g(x)=x2+x+1的GF(22)的加法表-1通過按照加法表A(22)的行而鏈接{c(m)}i的序列，我們構(gòu)建相應(yīng)于每個陪集{c(m)}i的子集{b(q)}j。通過按照順序地映射0→0,1→1,x→2和x+1→3，把剩余整數(shù)族Zm=4={0,1,2,3}分配給多項式剩余族Zp=2={0,1,x,x+1}，便于實(shí)現(xiàn)這個程序。這樣，第i個子集{b(4)}i如下所示。
對于i=0,1,2,和3的子集{b(4)}i如下所示。 最后，通過順序鏈接對于i=0,1,2，和3的子集{b(4)j，構(gòu)建了結(jié)構(gòu)碼集{S(N)}，它包含N個外序列{sk(.)}，每個長度為N=q×w=16，如下所示。 對于原元素α=x，我們可以構(gòu)建對于GF(22)的另外兩個不同的加法表。首先，構(gòu)建根據(jù)按模數(shù)g(x)的α的冪函數(shù)的對于GF(22)的乘法表。其次，使用乘法表的每個非零的行來構(gòu)建不同的加法表。乘法表的第一個非零的行構(gòu)建上面所使用的對于GF(22)的加法表-1，而隨后的兩個非零的行構(gòu)建另外兩個不同的對于GF(22)的加法表，如下所示。
對于α=x和g(x)=x2+x+1的GF(22)的乘法表-1
對于α=x和g(x)=x2+x+1的GF(22)的加法表-2
對于α=x和g(x)=x2+x+1的GF(22)的加法表-3每個加法表可被使用來通過唯一地規(guī)定子集內(nèi)的陪集序列的鏈接次序從同一個種子集構(gòu)建不同的結(jié)構(gòu)碼集。由于對于原根α=x，有三個不同的加法表，所以對于所規(guī)定的種子集，我們可以構(gòu)建三個不同的結(jié)構(gòu)碼集。
而且，原多項式g(x)=x2+x+1正好具有φ(ps-1)=φ(22-1)=2個原元素α=x和α=x+1。在這種情況下，可以構(gòu)建根據(jù)按模數(shù)g(x)的α=x+1的冪函數(shù)的對于GF(22)的第二個不同的乘法表，如下所示。
對于α=x+1和g(x)=x2+x+1的GF(22)的乘法表-2如前所述，對于α=x+1的GF(22)的乘法表的每個非零的行可被使用來構(gòu)建三個不同的加法表，它們又可被使用來從同一個種子集構(gòu)建三個不同的結(jié)構(gòu)碼集。
由于在GF(ps)中正好有φ(ps-1)/s個不同的s階的不同的原多項式，則當(dāng)m=22時，只有一個原多項式g(x)=x2+x+1。所以，當(dāng)m=22時，可能從一個種子集構(gòu)建總共六個不同的結(jié)構(gòu)碼集。
總之，當(dāng)m=ps時，其中p是素數(shù)，則結(jié)構(gòu)碼集是通過選擇種子集、構(gòu)建陪集、使用從對于GF(ps)的乘法表(它規(guī)定內(nèi)序列的唯一的鏈接次序)得到的加法表來構(gòu)建子集、以及最后順序鏈接子集以形成完整的結(jié)構(gòu)碼集，而被構(gòu)建的。
替換的結(jié)構(gòu)當(dāng)m(種子集內(nèi)的序列數(shù)目)不能用上述的三個條件中的一個條件表征時，則可以使用替換的構(gòu)建。事實(shí)上，這替換的構(gòu)建可被使用于任何的整數(shù)值。然而，當(dāng)整數(shù)m是非素數(shù)和沒有原根時，這替換的方法是特別有用的。在這種情況下，φ(m)個剩余整數(shù)Z1，與m是互為素數(shù)的，不能從原根的冪函數(shù)產(chǎn)生，因?yàn)樵谶@種情況下m沒有任何的原根。對于這替換的結(jié)構(gòu)，形成有限環(huán)R(m)的整數(shù)族Zm={0,1,2,…,m-1)被直接使用來構(gòu)建對于R(m)的模數(shù)m的加法表。例如，當(dāng)m=15時，相應(yīng)的加法表A(15)如下所示。
使用Z15的對于R(15)的加法表通過按照預(yù)定的加法表鏈接第i個陪集序列{c(m)}i，而以通常的方式構(gòu)建第i個序列子集，以{b(q)}i表示，在這種情況下，其中q=m。通過順序鏈接w個子集{b(q)}i，0≤i≤w-1，構(gòu)建了結(jié)構(gòu)碼集，被表示為{S(N)}。結(jié)構(gòu)碼集將包含N個序列，每個長度為N=q×w。對于這個構(gòu)建規(guī)則，只能構(gòu)建一個加法表，所以只能構(gòu)建一個相應(yīng)的結(jié)構(gòu)碼集。
當(dāng)m是非素數(shù)以及沒有原根時，有可能對于這個替換的構(gòu)建規(guī)則作出進(jìn)一步改進(jìn)。不使用剩余整數(shù)族Zm={0,1,2,…,m-1}來構(gòu)建加法表，我們可以使用φ(m)個與m是互為素數(shù)的剩余整數(shù)Z1來構(gòu)建加法表。例如，當(dāng)m=15時，與15是互為素數(shù)的φ(15)=8個剩余整數(shù)是{1,2,4,7,8,11,13,14}以及相應(yīng)的加法表是如下所示。
當(dāng)m=15時使用Z1的對于R(15)的加法表再次地，以通常的方式通過按照預(yù)定的加法表鏈接第i個陪集序列{c(m)}i，而構(gòu)建第i個序列子集，被表示為{b(q)}i，在這種情況下，其中q=φ(15)+1=9。通過順序鏈接w個子集{b(q)}i，0≤i≤w-1，構(gòu)建了結(jié)構(gòu)碼集，被表示為{S(N)}。結(jié)構(gòu)碼集將包含N個序列，每個長度為N=q×w。
雖然m=15沒有原根，但我們可以構(gòu)建對于R(15)的另七個不同的加法表。首先，構(gòu)建根據(jù)與15是互為素數(shù)的φ(15)=8個剩余整數(shù)的對于R(15)的乘法表，如下所示。
當(dāng)m=15時使用Z1的對于R(15)的乘法表其次，乘法表的每個非零的行可被使用來構(gòu)建不同的加法表。乘法表的第一個非零的行構(gòu)建當(dāng)m=15是上面所述時使用Z1的對于R(15)的加法表，而隨后的七個非零的行構(gòu)建當(dāng)m=15時使用Z1的對于R(15)的另外七個不同的加法表。
每個加法表可被使用來通過唯一地規(guī)定子集內(nèi)的陪集序列的鏈接次序從同一個種子集構(gòu)建不同的結(jié)構(gòu)碼集。由于對于m=15，有當(dāng)m=15時使用Z1的對于R(15)的八個不同的加法表，所以對于所規(guī)定的種子集，我們可以構(gòu)建八個不同的結(jié)構(gòu)碼集。然而，因?yàn)闆]有原根，所以在這種情況下只能構(gòu)建一個乘法表。
同樣地，當(dāng)m=ps時，有可能對于這個替換的構(gòu)建規(guī)則作出進(jìn)一步改進(jìn)。對于GF(p)的不可約的s階多項式g(x)，剩余族Zp[x]通過相對于模數(shù)g(x)的加法和乘法，形成對于GF(p)的Galois多項式區(qū)。對于GF(p)的Galois區(qū)正好包含ps個多項式個元素，每個多項式元素的階數(shù)≤s-1，以及每個屬于按模數(shù)g(x)的多項式的剩余族Zp[x]。
對于這種改進(jìn)，只需要多項式g(x)是不可約的。然后剩余族Zp[x]可被直接使用來構(gòu)建對于GF(ps)的不同的乘法表。然而，對于這種情形只能構(gòu)建一個乘法表。隨后，乘法表的每個非零的行可被使用來構(gòu)建不同的加法表，它又規(guī)定了用來組成子集的陪集序列的鏈接次序。在這種情況下，另一種改進(jìn)也是可能的。當(dāng)g(x)是原多項式時，則可以使用在條件3中描述的結(jié)構(gòu)，因?yàn)閷τ贕F(ps)任何的原元素α，α的冪函數(shù)，即α0,α1,α2,…,αm-2，都是按模數(shù)g(x)不同的，以及它們相應(yīng)于Zp[x]中的非零的剩余多項式。也就是，每個剩余多項式可被表示為原元素α的冪函數(shù)，以及原元素α的階數(shù)ε等于ps-1，以使得αε=1。因此，可以構(gòu)建根據(jù)按模數(shù)g(x)的α的冪函數(shù)的對于GF(ps)的乘法和加法表。然而，如果多項式g(x)是不可約的，但不是原多項式，則對于GF(ps)的任何元素α,α的冪函數(shù)，即α0,α1,α2,…,αm-2，都是按模數(shù)g(x)不同的。而是，如果元素α的階數(shù)是ε，其中ε＜ps-1，但ε｜ ps-1是對于αε=1的最小正整數(shù)，則高到ε-1的α的冪函數(shù)，即α0,α1,α2,…,αε-1，都是按模數(shù)g(x)不同的。在這種情況下，有可能構(gòu)建根據(jù)按模數(shù)g(x)的高到ε-1的α的冪函數(shù)，即α0,α1,α2,…,αε-1，的對于GF(ps)的乘法和加法表。如果使用這個進(jìn)一步的改進(jìn)，則優(yōu)選地選擇具有ε的最大可能的值的元素α，其中剛好有φ(ε)個階數(shù)ε的元素，所以，有可能構(gòu)建φ(ε)個相應(yīng)于階數(shù)ε的乘法表。一旦規(guī)定了加法表，則結(jié)構(gòu)碼的構(gòu)建可以按通常方式進(jìn)行。
總之，這些改進(jìn)被包括在內(nèi)，以便完成結(jié)構(gòu)碼的構(gòu)建理論。事實(shí)上，通過條件1，3，和替換的構(gòu)建，使用剩余整數(shù)族Zm，提供了最有用的構(gòu)建。當(dāng)m是非素數(shù)、而沒有原根時或當(dāng)g(x)是不可約、而不是原多項式時，由條件2提供的構(gòu)建和上述的改進(jìn)，實(shí)際上不太有用，但無論如何是完整的。
上述的算法提供了構(gòu)建非常大的數(shù)目的結(jié)構(gòu)碼集的系統(tǒng)方法。在這一節(jié)，顯示一些提供用于選擇種子集的指南的算法，這些種子集產(chǎn)生特別有用的結(jié)構(gòu)碼，以便應(yīng)用于通信系統(tǒng)中。具體地，三種結(jié)構(gòu)碼族分別被稱為循環(huán)、正交、和平衡結(jié)構(gòu)碼。結(jié)構(gòu)碼集的特性是由借以構(gòu)建結(jié)構(gòu)碼集的種子集支撐的。通常，種子集可以從任何的序列族選擇，包括二進(jìn)制或非二進(jìn)制，實(shí)數(shù)或復(fù)數(shù)，四相或多相，等等，隨之執(zhí)行相應(yīng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算。例如，在二進(jìn)制序列的情況下，有2w！/m！(2w-m)！個可能的不同的包含m個序列的種子集，每個序列具有長度w。所以，即使對于m和w的中等值，可提供的種子集的數(shù)目實(shí)際上仍是非常大的。例如，當(dāng)m=4和w=4時，有1820個可供使用的二進(jìn)制種子集。
在二進(jìn)制序列的情況下，種子集可以從任何的隨機(jī)二進(jìn)制序列集構(gòu)建。然而，選擇種子集的第一和最明顯的方式是從一個具有已知的良好的相關(guān)特性的已知序列集中選擇種子集。例如，我們可以從一個m序列集或金碼序列集或類似于金碼序列樣的序列集或小的Kasami序列集或大的Kasami序列集或Barker序列集或Legendre序列集或GMW序列集或Golay序列集或Frank序列集或Chu序列集或Huffnan序列集中，選擇種子集。然而，當(dāng)種子集的序列數(shù)目等于種子序列的長度w，即m=w時，得到具有良好的相關(guān)特性的結(jié)構(gòu)碼集。更具體地，如果長度w的二進(jìn)制序列{an}=(a0,a1,a2,…aw-1)是循環(huán)地不同的、準(zhǔn)平衡的，以及滿足最佳周期自相關(guān)條件R(τ)=w，對于τ=0或±1，對于τ≠0則從{an}的w次左或右循環(huán)移位而構(gòu)建的種子集{aw}產(chǎn)生循環(huán)結(jié)構(gòu)碼集。術(shù)語準(zhǔn)平衡是指在{an}中的“+”和“-”元素的數(shù)目相差1。名稱循環(huán)結(jié)構(gòu)碼是指用來構(gòu)建種子集的循環(huán)方法。準(zhǔn)平衡的和滿足最佳周期自相關(guān)條件的序列的例子包括所有的m-序列，二進(jìn)制Barker序列集(++-)，(+++--+-)和(+++---+--+-)，或當(dāng)w=4k-1(對于整數(shù)k)時的Legendre序列集以及某些GMW序列集。也存在滿足這些條件的其它的二進(jìn)制序列。下面以例子的方式顯示當(dāng)m=w=7和{an}=(+++-+--)，即一個m-序列時，用于構(gòu)建一個用于產(chǎn)生循環(huán)的結(jié)構(gòu)碼集的種子集的程序。
在產(chǎn)生結(jié)構(gòu)碼時所使用的最重要的一種結(jié)構(gòu)是在種子集是正交的和m=w時發(fā)生的。術(shù)語正交是指種子集中的每個序列是與種子集中每個其它的序列是正交的。當(dāng)種子集是正交的和m=w時，則結(jié)果的結(jié)構(gòu)碼集也是正交的。正交的結(jié)構(gòu)碼集被稱為正交結(jié)構(gòu)碼。所以，正交種子集的鑒別是與正交結(jié)構(gòu)碼的產(chǎn)生特別有關(guān)的。幾乎肯定只有一個周期序列滿足以下所示的理想的周期自相關(guān)條件
這個序列是{an}=(++--)。然后，從{an}的四次左或右循環(huán)移位可以構(gòu)建正交的種子集，以及所產(chǎn)生的結(jié)果的結(jié)構(gòu)碼集{s(16)}也是正交的。這個具體例子先前在條件3中已經(jīng)證明。構(gòu)建正交結(jié)構(gòu)碼的第二種系統(tǒng)的方法是使用Hadamard矩陣作為種子集。Hadamard矩陣可以是對于任何的2的整數(shù)冪(給定m=w=2s)被構(gòu)建的。由于Hadamard矩陣的行總是正交的，則所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)碼也是正交的。構(gòu)建正交結(jié)構(gòu)碼的第三種系統(tǒng)的方法也是基于使用長度w的循環(huán)地不同的、準(zhǔn)平衡的二進(jìn)制序列{an}=(a0,a1,a2,…,aw-1)，它滿足最佳周期自相關(guān)條件
首先，從{an}的w次左或右循環(huán)移位構(gòu)建序列集。其次，如果R(τ)=-1，對于τ≠0，則等于{-1}的附加序列元素被加到序列集中的每個序列上，以及帶有所有的等于{-1}的序列元素的附加序列被加到序列集中。替換地，如果R(τ)=+1，對于τ≠0，則等于{+1}的附加序列元素被加到序列集中的每個序列上，以及帶有所有的等于{+1}的序列元素的附加序列被加到序列集中。這樣，結(jié)果的序列集形成正交種子集。準(zhǔn)平衡的和滿足最佳周期自相關(guān)條件的序列的例子包括所有的m-序列，二進(jìn)制Barker序列集(++-)，(+++--+-)和(+++---+--+-)，或當(dāng)w=4k-1(對于整數(shù)k)時的Legendre序列集以及某些GMW序列集。也存在滿足這些條件的其它的二進(jìn)制序列。下面以例子的方式顯示對于{an}=(+++-+--)，即一個m-序列時，用于構(gòu)建一個當(dāng){an}是循環(huán)不同的、準(zhǔn)平衡的和滿足最佳周期自相關(guān)條件時的正交種子集的程序。
構(gòu)建正交結(jié)構(gòu)碼的第四種系統(tǒng)的方法是使用小的正交結(jié)構(gòu)碼集作為構(gòu)建大的正交結(jié)構(gòu)碼集時的種子集。構(gòu)建正交結(jié)構(gòu)碼的第五種系統(tǒng)的方法是從正交的金碼序列集中選擇種子集。
無線通信系統(tǒng)的主要約束之一是由同信道影響、多接入影響、和多徑傳播影響產(chǎn)生的干擾。擴(kuò)頻技術(shù)克服干擾的有效性取決于用來擴(kuò)頻的簽名序列的特性。結(jié)構(gòu)碼具有用于擴(kuò)頻系統(tǒng)的良好的自相關(guān)和互相關(guān)特性。正交的結(jié)構(gòu)碼是特別重要的，因?yàn)槊總€碼對于碼集的每個其它的碼是正交的。基于擴(kuò)頻技術(shù)的無線通信系統(tǒng)經(jīng)常使用正交序列，以便在同一個頻段中不同序列同時相關(guān)時，抵消掉在不同序列之間的交叉干擾。至今為止最通常使用的正交碼集是從Hadamard矩陣的行取出的沃爾什(Walsh)碼。然而，每個碼長度N只有一個Walsh碼集，其中N必須是2的整數(shù)冪。上述的序列構(gòu)建算法擴(kuò)展了每個碼長度N的正交結(jié)構(gòu)碼集的數(shù)目。更重要地，算法能夠?qū)τ诖蠖鄶?shù)實(shí)際的序列長度和超出部分，系統(tǒng)地構(gòu)建多個正交結(jié)構(gòu)碼集。此外，正交結(jié)構(gòu)碼的非常有用的特性是，它們形成序列的補(bǔ)集。也就是，在正交結(jié)構(gòu)碼集中所有的序列的非周期自相關(guān)函數(shù)對于每次時間移位，除了零移位以外，總和為零。
以m=23，即p=2和s=3時的例子說明用于產(chǎn)生正交碼集的構(gòu)建規(guī)則的靈活性。首先，通過使用循環(huán)地不同的準(zhǔn)平衡的、滿足最佳周期自相關(guān)條件的m序列{an}=(+++-+--)，來構(gòu)建正交的選擇種子集{a(8)}，如下面所示。
在本例中，種子集中的每個序列具有長度w=8。我們通過使用上述的程序，對于i=0,1,2,3,4,5,6,和7構(gòu)建w=8個陪集，如下面所示。
由于α=x是原多項式g(x)=x3+x+11原元素，則按模數(shù)g(x)的α的冪函數(shù)是(α0,α1,α2,α3,α4,α5,α6)=(1,x,x2,x+1,x2+x,x2+x+1,x2+1)。所以，q=ps=23以及按模數(shù)g(x)=x3+x+1的對于GF(23)的相應(yīng)的乘法表M(23)是如下所示。
對于α=x和g(x)=x3+x+1的GF(23)的乘法表乘法表的七個非零行可被使用來構(gòu)建七個不同的加法表。由乘法表的第一非零行構(gòu)建的加法表-1是如下所示。
對于α=x和g(x)=x3+x+1的GF(23)的加法表-1通過按照加法表A(23)的行而鏈接{c(m)}i的序列，我們構(gòu)建相應(yīng)于每個陪集{c(m)}i的子集{b(q)}j。通過按照順序地映射0→0,1→1,x→2,x2→3,x+1→4,x2+x→5,x2+x+1→6，和x2+1→7把剩余整數(shù)族Zm=8={0,1,2,3,4,5,6,7}分配給多項式剩余族Zp=2[x]={1,x,x2,x+1,x2+x,x2+x+1,x2+1}，便于實(shí)現(xiàn)這個程序。這樣，第i個子集{b(8)}i如下所示。
然后，通過順序鏈接對于i=0,1,2,3,4,5,6,和7的子集{b(8)}i，構(gòu)建了結(jié)構(gòu)碼集{S(64)}，它包含64個正交序列{sk(.)}，每個長度為64，如下所示。
對于每個原元素α，我們可以從同一個種子集構(gòu)建總共七個不同的正交結(jié)構(gòu)碼集，因?yàn)槠邆€不同的加法表可以從任何一個原元素得出。雖然序列在每個集內(nèi)是正交的，但它們在各個集之間不是正交的。然而，在從同一個原元素得出的、屬于不同的集的序列之間的同相的互相關(guān)值總是等于N1/2，(即，在這種情形下是8)，因?yàn)橄鄳?yīng)的加法表保證每列只具有一個符合的元素。而且，因?yàn)檎糜笑?ps-1)=φ(23-1)=6個原元素，相應(yīng)于按模數(shù)g(x)的變量x的剩余多項式，則正交結(jié)構(gòu)碼集的總數(shù)是42(即，6×7)。并且，因?yàn)樵贕F(23)中，正好有φ(ps-1)/s=φ(23-1)/3=2個階數(shù)為s=3的原多項式，即g(x)=x3+x+1和g(x)=x3+x2+1，則有可能從一個種子集構(gòu)建總共84(即2×6×7)個不同的正交結(jié)構(gòu)碼集?？傊?dāng)m=ps=w時，則在GF(ps)中，有φ(ps-1)/s個階數(shù)為s的原多項式，每個有φ(ps-1)個原元素，每個原元素有ps個不同的加法表。因此，從對于條件m=w下的共同的種子集，可以構(gòu)建的不同的正交結(jié)構(gòu)碼集的總數(shù)由下式給出φ2(ps-1)s×(ps-1)]]>由于當(dāng)m=w＞4時可提供的正交種子集的數(shù)目是很大的，則可以被構(gòu)建的正交結(jié)構(gòu)碼集的總數(shù)事實(shí)上是非常大的。例如，以下的表格顯示了六個不同的正交種子集，每個種子集可被使用來構(gòu)建一個64正交結(jié)構(gòu)碼的集。該表格決不是包羅無遺的，而是有很多的包含m=8個序列的正交種子集，每個長度w=8。所示的例子包括一個在兩個長度為7的m-序列上的正交集，從8×8 Hadamard矩陣得出的Walsh碼集，8×8的正交金序列集，和兩個任意的8×8正交序列集。對于所顯示的例子，通過使用所表示的六個正交種子集可以構(gòu)建包含64個長度為64的正交序列的總共504個不同的正交結(jié)構(gòu)碼集。顯然，這樣的序列對于蜂窩移動應(yīng)用是理想的，其中需要大量的具有低的相關(guān)值的序列集。 總之，本例中所構(gòu)建的正交結(jié)構(gòu)碼集是循環(huán)不同的。術(shù)語“循環(huán)不同”是指碼集內(nèi)的每個序列不是碼集內(nèi)的任何其它的序列循環(huán)移位的，所以，每個序列是以N=64為周期的。這種特性是因?yàn)槊總€加法表的行和列是不同的而被實(shí)現(xiàn)的。通常，可以推測到，當(dāng)p≥2和s≥3時，對于GF(ps)的加法表將總是不同的，所以結(jié)果的正交結(jié)構(gòu)碼集將總是循環(huán)不同的。當(dāng)序列被使用于多徑時，這個特性是特別有利的，因?yàn)樗鼈儗⒃诙鄰缴媳３帧罢弧?。這與Walsh碼集相反，Walsh碼集不是循環(huán)不同的，所以在多徑上不保持正交，除非被另一個偽隨機(jī)序列覆蓋或遮掩。當(dāng)p=2和s=2時，按模數(shù)g(x)的對于GF(4)的加法表的行和列不是不同的(參見對于條件3給出的構(gòu)建例子)。可以推測到，這僅僅當(dāng)加法表是不同時才出現(xiàn)的。然而，如果互相關(guān)條件是在屬于從同一個原元素得出的不同的加法表的碼集之間隨意的，則對于這種情況，可以使用加法表的替換形式，它涉及元素的旋轉(zhuǎn)或交換，如下所示。 對于α=x和g(x)=x2+x+1的GF(22)的加法表 對于α=x和g(x)=x2+x+1的GF(22)的替換的加法表另一個加法表可被使用于擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，其中一個單個碼集被采用一次，由此避免與其它的碼集的互相關(guān)，而確保所采用的碼集的序列是循環(huán)地不同的，由此保證在“多徑”時的正交性。如果同時采用幾個正交結(jié)構(gòu)碼集，則該另一個加法表并不是優(yōu)選的。
通過單極性-雙極性相關(guān)技術(shù)，達(dá)到在光波擴(kuò)頻系統(tǒng)中使用結(jié)構(gòu)碼。通常，單極性-雙極性相關(guān)會引入干擾項，即偏移，該偏移可通過把光檢測器AC耦合到接收機(jī)預(yù)放大器而被去除。該偏移是由序列的1-0不平衡以及在CDMA情況下同時的序列發(fā)送的數(shù)目造成的。在需要DC耦合光檢測器的應(yīng)用項中，偏移可通過使用平衡序列或通過一個產(chǎn)生不同的信令格式的補(bǔ)充(第二)信道而被去除；名義上，第二信道是通過波分復(fù)接技術(shù)被提供的。此后，對于光波通信來說明平衡的結(jié)構(gòu)碼。然而，正交結(jié)構(gòu)碼也可被使用來實(shí)現(xiàn)不同的單極性-雙極性信令方案，而不需要第二物理信道。
平衡的結(jié)構(gòu)碼集可以從平衡的種子集被構(gòu)建。術(shù)語“平衡的種子集”是指種子集的每個序列具有相等數(shù)目的“+1”和“-1”元素。當(dāng)種子集是平衡的時，結(jié)果的結(jié)構(gòu)碼集也是平衡的。處在平衡狀態(tài)的結(jié)構(gòu)碼集被稱為平衡結(jié)構(gòu)碼集。所以，平衡種子集的鑒別是特別與平衡結(jié)構(gòu)碼集的產(chǎn)生有關(guān)的。構(gòu)建平衡結(jié)構(gòu)碼的系統(tǒng)的方法也是基于使用長度為w的、循環(huán)地不同的、準(zhǔn)平衡的二進(jìn)制序列{an}=(a0,a1,a2,…,aw-1)，它滿足最佳周期自相關(guān)條件 首先，從{an}的w次左或右循環(huán)移位構(gòu)建序列集。其次，如果R(τ)=-1，對于τ≠0，則等于{-1}的附加序列元素被加到序列集中的每個序列上。替換地，如果R(τ)=+1，對于τ≠0，則等于{+1}的附加序列元素被加到序列集中的每個序列上。這樣，結(jié)果的序列集形成平衡的種子集。準(zhǔn)平衡的和滿足最佳周期自相關(guān)條件的序列的例子包括所有的m序列，二進(jìn)制Barker序列集(++-)，(+++--+-)和(+++---+--+-)，或當(dāng)w=4k-1(對于整數(shù)k)時的Legendre序列集以及某些GMW序列集。也存在滿足這些條件的其它的二進(jìn)制序列。下面以例子的方式顯示對于{an}=(+++-+--)，即一個m-序列時，用于構(gòu)建一個當(dāng){an}是循環(huán)不同的、準(zhǔn)平衡的和滿足最佳周期自相關(guān)條件時的平衡種子集的程序。在本例中，我們注意到m=7及w=8。
構(gòu)建平衡結(jié)構(gòu)碼集的另一個系統(tǒng)的方法是使用小的平衡結(jié)構(gòu)碼集作為在大的平衡結(jié)構(gòu)碼集的構(gòu)建中的種子集。
這樣，實(shí)現(xiàn)了用于構(gòu)建結(jié)構(gòu)碼的算法。此外，具體的序列集被鑒別，以便使用于擴(kuò)頻通信技術(shù)。
現(xiàn)在參照具體的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)結(jié)構(gòu)來描述簽名序列的應(yīng)用。通常，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)在通信路徑的每個末端處被組合在一起，用于雙向通信。這樣，例如，收發(fā)信機(jī)設(shè)計是基于M進(jìn)制雙正交鍵控方案的。另一個例子是M進(jìn)制正交鍵控方案。在M進(jìn)制雙正交鍵控方案中，在每個符號間隔期間，發(fā)送M個可能的符號中的一個符號，其中M＞2。每個符號代表在使用k=M/2個正交基函數(shù)的K-維信號空間中的一個坐標(biāo)。在M進(jìn)制雙正交鍵控中，符號集包含M/2個正交基函數(shù)和它們的補(bǔ)集。對于所給出的收發(fā)信機(jī)設(shè)計，正交基函數(shù)是從正交碼集中選擇的。因此，擴(kuò)頻和M進(jìn)制傳輸被組合在單個帶寬經(jīng)濟(jì)的調(diào)制方案中。雖然M進(jìn)制雙正交鍵控是一種已建立的數(shù)字調(diào)制方案，但正交結(jié)構(gòu)碼作為正交基函數(shù)的使用是完全新的。
在接下來的描述中，所采用的表示法是{φn(j)}表示具有元素φn∈{±1}的第j個結(jié)構(gòu)碼；{φn(j)}表示具有元素φn∈{1,0}的{φn(j)}的單極性版本；以及φj(t)和φj(t)分別表示{φn(j)}和{φn(j)}的雙極性和單極性波形版本。此外，d(t)和D(t)分別表示矩形雙極性和單極性數(shù)據(jù)波形的單位幅度。
在這個通用裝置中，首先參照圖1描述發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)。雙極性二進(jìn)制數(shù)據(jù)D(t)以速率1/T被饋送到1∶k復(fù)接器，其中k=log2M。在復(fù)接器輸出端，(k-1)個最高位(MSB)被使用來從K=M/2=2k-1個序列中選擇一個序列，由此確定符號波形。最低位(LSB)確定序列是否被補(bǔ)充，由此獲知符號碼本的另一半。結(jié)果的符號波形然后被做成可供傳輸使用。發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)是基于標(biāo)準(zhǔn)的M進(jìn)制雙正交鍵控方案的，除了符號波形具有擴(kuò)頻和用作為正交基函數(shù)的兩種功能以外。這是可能的，因?yàn)樾蛄惺菑恼唤Y(jié)構(gòu)碼集中取出的。通常，這可被表示為{φn(j)}={sn(j)}其中0≤j≤K-1和最大K值是N。
圖2是接收機(jī)機(jī)設(shè)計的示意圖。對于上面給出的M進(jìn)制發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的接收機(jī)包含與正交基函數(shù)φj(t)匹配的K相關(guān)器組，其中K=M/2=2k-1。相關(guān)器的輸出被傳送到采樣器，以及在被饋送到判決邏輯塊以前在時間t=KT時被采樣，在邏輯判決塊中對所發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行最大似然判決。對于M進(jìn)制雙正交方案，這涉及在K相關(guān)器組的輸出端處最大幅度峰值的搜索。然后，這個信息可被使用來唯一地識別發(fā)送的符號，從而是相應(yīng)的數(shù)據(jù)比特。邏輯輸出是D(t)，是輸入到發(fā)射機(jī)的原先的單極性二進(jìn)制數(shù)據(jù)D(t)的估值。
在第一實(shí)施例中，揭示了無線通信系統(tǒng)。參照圖1和2描述的發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)和接收機(jī)結(jié)構(gòu)適用于基于正交結(jié)構(gòu)碼的編碼信號。這樣的通用化的結(jié)構(gòu)可被使用于任何的擴(kuò)頻信令方案。例如，在射頻通信系統(tǒng)中，圖1所示的發(fā)射機(jī)的輸出可以通過使用調(diào)幅、調(diào)頻、或調(diào)相技術(shù)被直接載波調(diào)制。在基于單極性-雙極性相關(guān)技術(shù)的無線紅外通信系統(tǒng)中，圖3和4顯示了引用電-光接口的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)結(jié)構(gòu)的方案圖。在發(fā)射機(jī)中，同一個M進(jìn)制雙正交鍵控方案被用來產(chǎn)生單極性符號波形，它直接控制驅(qū)動電路切換光波源(諸如發(fā)光二極管或激光二極管)為接通和關(guān)斷。正如在圖1的通用化結(jié)構(gòu)中那樣，正交基函數(shù)可從正交結(jié)構(gòu)碼集中得出。
在圖4所示的接收機(jī)中，光信號在被饋送到K相關(guān)器組以前被光二極管或光二極管陣列檢測，以及被寬帶跨阻抗放大器放大。相關(guān)器輸出被傳送到采樣器，并在時間t=KT時被采樣，然后被饋送到判決邏輯塊，由該邏輯塊對發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行最大似然檢測。
當(dāng)光二極管被DC耦合到接收機(jī)時，如果擴(kuò)頻序列是非平衡的，則上面給出的單極性-雙極性相關(guān)技術(shù)產(chǎn)生偏移。去除這種固有的偏移的一個方法是使用平衡結(jié)構(gòu)碼作為正交基函數(shù)。然而，完整的平衡結(jié)構(gòu)碼集的性能是低于完整的正交結(jié)構(gòu)碼集的性能的。如果光二極管被AC耦合到接收機(jī)，則可以使用正交結(jié)構(gòu)碼而不會引入與序列有關(guān)的偏移。在其中需要DC耦合的應(yīng)用項中，由非平衡序列產(chǎn)生的偏移可以通過差分單極性-雙極性信令格式被有效地去除。圖5顯示了差分單極性-雙極性信令方案的示意圖。除了去除偏移影響外，差分單極性-雙極性信令方案去除公共模式干擾。這對于在紅外無線傳輸實(shí)施例中克服人工環(huán)境光干擾(諸如由電子鎮(zhèn)流器驅(qū)動的燈所產(chǎn)生的干擾)是特別有用的。
以1/T的速率的雙極性數(shù)據(jù)d(t)及其反相值-d(t)通過分別與正交基函數(shù)φjc(t)和φjs(t)相乘而被擴(kuò)展，其中φjc(t)和φjs(t)是一對擴(kuò)頻序列對。實(shí)際上，φjc(t)和φjs(t)可以從一個正交結(jié)構(gòu)碼集中被選擇。由于正交結(jié)構(gòu)碼{sn(j)}及其倒相序列{Sn(j)}形成正交對，所以建議選擇{φjc(t)}≡{sn(j)}和{φjs(t)}≡{sn(j)}，以導(dǎo)致序列的有效分配。然后，通過使用電平移位器把正交信號對從雙極性變換成單極性格式，把它們相加在一起，然后被發(fā)送到單極性信道，諸如光波媒介質(zhì)。
在接收機(jī)處，總的接收的信號s(t)并行地與雙極性正交基函數(shù)φjc(t)和φjs(t)直接相乘。乘法器的輸出互相相減，結(jié)果的差值信號然后在符號周期T內(nèi)進(jìn)行積分(累積)。在差分單極性-雙極性信令方案中，相關(guān)器輸出的同相值是與在使用正常的差分雙極性-雙極性信令格式時得到的值相同的。
圖3和4所示的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)結(jié)構(gòu)，通過用圖5所示的電路擴(kuò)大M進(jìn)制雙正交鍵控方案，可以從單極性-雙極性信令格式變換成差分單極性-雙極性信令格式。因此，在接收機(jī)中，每個支路需要兩個乘法器。圖6上顯示了引用差分信令的M進(jìn)制雙正交鍵控方案的示意圖，而圖7上顯示了相應(yīng)的接收機(jī)的示意圖。在發(fā)射機(jī)中，差分符號波形驅(qū)動分開的光波源。因此，差分信號相加是在光波信道上進(jìn)行的。這種結(jié)構(gòu)配置具有優(yōu)點(diǎn)驅(qū)動電路保持為數(shù)字的，由此避免了發(fā)射機(jī)中的非線性問題。
對于給定的序列長度N，通過在發(fā)射機(jī)中使用兩個或兩個以上的不同正交碼集，可以大大地增加擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的頻譜效率。圖8和9分別顯示了使用M進(jìn)制雙正交鍵控方案中的兩個不同的正交碼集的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的示意圖。也就是，收發(fā)信機(jī)包含并行組合的、但使用兩個不同的碼集的兩個M進(jìn)制雙正交鍵控方案。在這種情況下，通信鏈路的容量被加倍。在發(fā)射機(jī)中，如圖8所示，單極性二進(jìn)制數(shù)據(jù)D(t)以1/T速率被饋送到1∶2k復(fù)接器，其中k=log2M。第一個k個復(fù)接的數(shù)據(jù)比特饋送到M進(jìn)制雙正交鍵控方案的一個支路，而第二個k個復(fù)接的數(shù)據(jù)比特饋送到M進(jìn)制雙正交鍵控方案的另一個支路。如圖9所示，接收機(jī)包含兩組K相關(guān)器組；一組與第一碼集匹配，而另一組與第二碼集匹配。使用了兩個不同的最大似然檢測器來檢測屬于每個并行的M進(jìn)制雙正交方案的數(shù)據(jù)。一旦檢測到數(shù)據(jù)，來自每個支路的數(shù)據(jù)就通過2k∶1復(fù)接器被組合。理想地，不同的碼集應(yīng)當(dāng)是正交的，以避免當(dāng)兩個符號波形被并行地接收和發(fā)送時的任何的互相關(guān)干擾。實(shí)際上，不同的碼集不是互相正交的，所以發(fā)生交叉干擾。然而，可以從大量的正交結(jié)構(gòu)碼中選擇碼集，以使得互相關(guān)干擾不造成傳輸錯誤。對于N=16的兩個這樣的碼集的例子是通過使用從同一個乘法表得出的兩個不同的加法表對于種子集{an}=(+,+,+,-)構(gòu)建的正交結(jié)構(gòu)碼。
最好考慮，雖然不是本質(zhì)地，在差分單極性-雙極性信令格式中的擴(kuò)頻序列是正交的。如果唯一的要求是去除與序列有關(guān)的偏移，則可以使用任何的周期二進(jìn)制序列對{an}和{bn}，只要它們具有相同的{1,0}碼片非平衡性。通過使用包含序列{an}及其倒相序列{bn}={an}的序列對，可以滿足這個條件。使用非正交序列對的潛在缺點(diǎn)是在接收機(jī)處產(chǎn)生互相關(guān)干擾。然而，通過適當(dāng)?shù)剡x擇序列的初始位相，可以使得互相關(guān)干擾是建設(shè)性而不是破壞性的。圖10顯示了能應(yīng)用到任何的周期二進(jìn)制序列的差分單極性-雙極性信令方案的示意圖。
在第一實(shí)施倒中，用于無線局域網(wǎng)的紅外通信系統(tǒng)包括多個遠(yuǎn)端通信終端，每個終端包括發(fā)射機(jī)電路，具有用于產(chǎn)生和編碼用于擴(kuò)頻通信技術(shù)的簽名序列的裝置，用于發(fā)送編碼的紅外信號的裝置，以及用于接收編碼的紅外信號的接收機(jī)電路，具有用于譯碼在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中的簽名序列的裝置。
在這個實(shí)施例中，每個遠(yuǎn)端通信終端包括紅外收發(fā)信機(jī)，它可以使用分別在圖3和4上顯示的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)對，或使用分別在圖6和7上顯示的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)對，二進(jìn)制數(shù)據(jù)被饋送到1∶k復(fù)接器，通過該復(fù)接器，k-1個MSB被使用來從K個序列中選擇一個序列，這K個序列可以是或可以不是由LSB補(bǔ)充的。該碼集是從正交結(jié)構(gòu)碼集中選擇的。這樣產(chǎn)生的符號波形被使用來強(qiáng)度調(diào)制光波源，例如，發(fā)光二極管或激光二極管。在接收機(jī)處，光敏檢測器，例如光二極管或光二極管陣列，檢測光波信號。結(jié)果的光電流被放大，以及K-相關(guān)器組產(chǎn)生K個匹配濾波的樣本。K個樣本被饋送到最大似然檢測器電路，該檢測器電路檢測k個發(fā)送的數(shù)據(jù)比特和把它們變換成單個串行比特流，這是發(fā)送的數(shù)據(jù)的估值。每個接收機(jī)包含同步裝置，它把接收的信號與在K-相關(guān)器組中所使用的本地產(chǎn)生的擴(kuò)頻序列對準(zhǔn)。
對于按照圖6和7實(shí)施的收發(fā)信機(jī)，單極性二進(jìn)制數(shù)據(jù)D(t)被饋送到1∶k復(fù)接器。k-1個MSB饋送給兩個互相正交的不同的碼集；即碼集{φ}c和{φ}s，其中{φ}c與{φ}s正交。k-1個MSB被使用來從被表示為{φ}c和{φ}s的兩個碼集中的K個序列中選擇一個序列。當(dāng)邏輯“高”時，LSB將不補(bǔ)充{φn(j)}c，但將補(bǔ)充{φn(j)}s，以及當(dāng)邏輯“低”時，將反過來。每個符號波形被使用來強(qiáng)度調(diào)制光波源，例如，發(fā)光二極管或激光二極管。差分符號波形是通過把并行符號波形在光波媒介質(zhì)中相加而被形成的。替換地，并行符號波形可以在電光變換以前被相加，以及結(jié)果的差分符號波形被用來驅(qū)動單個光波源。在接收機(jī)處，光敏檢測器，例如光二極管或光二極管陣列，檢測光波信號。結(jié)果的光電流被放大，以及K個差分相關(guān)器組產(chǎn)生K個匹配濾波的樣本。差分相關(guān)器包含兩個并行相關(guān)器，對于每對可能的符號波形對一個相關(guān)器。它們的輸出進(jìn)行相減。K個樣本被饋送到最大似然檢測器電路，該檢測器電路檢測k個發(fā)送的數(shù)據(jù)比特和把它們變換成單個串行比特流，這是發(fā)送的數(shù)據(jù)的估值。每個接收機(jī)包含同步裝置，它把接收的信號與在K個差分相關(guān)器組中所使用的本地產(chǎn)生的擴(kuò)頻序列對準(zhǔn)。
以上的實(shí)施例中所使用的技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是
(1)當(dāng)與M進(jìn)制雙正交鍵控組合時，正交結(jié)構(gòu)碼集給出帶寬經(jīng)濟(jì)的調(diào)制方案，它們可有力地對抗窄帶干擾和多徑傳播影響。
(2)當(dāng)差分單極性-雙極性信令被嵌入光波擴(kuò)頻通信系統(tǒng)內(nèi)時，共模干擾信號被去除。在光波擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中，這具有去除由序列的不平衡造成的DC偏移的優(yōu)點(diǎn)。在無線光波擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中，這具有減少由來自周圍的人工光線的干擾造成的系統(tǒng)性能惡化的附加優(yōu)點(diǎn)。
(3)當(dāng)用作為直接擴(kuò)頻序列時，正交結(jié)構(gòu)碼集在多徑條件下保持正交，以及通常具有優(yōu)異的自相關(guān)和互相關(guān)特性。
(4)當(dāng)用作為直接擴(kuò)頻序列時，正交結(jié)構(gòu)碼集幫助在收發(fā)信機(jī)之間的同步，因?yàn)樗鼈冃纬裳a(bǔ)集。
在第二示例性實(shí)施例中，用于無線局域網(wǎng)的射頻通信系統(tǒng)包括多個遠(yuǎn)端通信終端，每個終端包括發(fā)射機(jī)電路，具有用于產(chǎn)生和編碼用于擴(kuò)頻通信技術(shù)的簽名序列的裝置，用于發(fā)送編碼的射頻信號的裝置，以及用于接收編碼的射頻信號的接收機(jī)電路，具有用于譯碼在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中的簽名序列的裝置。
在這個實(shí)施例中，每個遠(yuǎn)端通信終端包括射頻收發(fā)信機(jī)，它可以使用分別在圖1和2上顯示的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)對。在發(fā)射機(jī)處，二進(jìn)制數(shù)據(jù)被饋送到1∶k復(fù)接器，通過該復(fù)接器，k-1個MSB被使用來從K個序列中選擇一個序列，這K個序列可以是或者可以不是由LSB補(bǔ)充的。該碼集是從正交結(jié)構(gòu)碼集中選擇的。所產(chǎn)生的符號波形調(diào)制用于發(fā)送的射頻載波。在接收機(jī)處，無線電波信號經(jīng)過天線被檢測，隨后被解調(diào)，以去除射頻載波。K-相關(guān)器組產(chǎn)生K個匹配濾波的樣本。K個樣本被饋送到最大似然檢測器電路，該檢測器電路檢測k個發(fā)送的數(shù)據(jù)比特和把它們變換成單個串行比特流，這是發(fā)送的數(shù)據(jù)的估值。每個接收機(jī)包含同步裝置，它把接收的信號與在K-相關(guān)器組中所使用的本地產(chǎn)生的擴(kuò)頻序列對準(zhǔn)。
以上的實(shí)施例中所使用的技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是(1)當(dāng)與M進(jìn)制雙正交鍵控組合時，正交結(jié)構(gòu)碼集給出帶寬經(jīng)濟(jì)的調(diào)制方案，它們可有力地對抗窄帶干擾和多徑傳播影響。
(2)當(dāng)用作為直接擴(kuò)頻序列時，正交結(jié)構(gòu)碼集在多徑條件下保持正交，以及通常具有優(yōu)異的自相關(guān)和互相關(guān)特性。
(3)當(dāng)用作為直接擴(kuò)頻序列時，正交結(jié)構(gòu)碼集幫助在收發(fā)信機(jī)之間的同步，因?yàn)樗鼈冃纬裳a(bǔ)集。
在以上的實(shí)施例中，共模干擾信號可以通過把差分信令方案嵌入到基于圖6和7所示的結(jié)構(gòu)的射頻擴(kuò)頻系統(tǒng)內(nèi)，而被去除。
在第三示例性實(shí)施例中，射頻碼分多址(CDMA)通信系統(tǒng)，例如，可使用于蜂窩移動射頻網(wǎng)絡(luò)，無線用戶環(huán)路網(wǎng)絡(luò)，射頻數(shù)據(jù)分組網(wǎng)絡(luò)，或衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，該系統(tǒng)包括多個遠(yuǎn)端通信終端，分別發(fā)送和接收到/來自中央基站的射頻信號。每個移動終端有發(fā)射機(jī)電路，具有用于產(chǎn)生和編碼用于CDMA通信技術(shù)的簽名序列的裝置和用于發(fā)送編碼的射頻信號的裝置，以及用于接收編碼的射頻信號的接收機(jī)電路，具有用于在CDMA通信系統(tǒng)中譯碼簽名序列的裝置。每個基站具有發(fā)射機(jī)電路，具有用于產(chǎn)生和編碼用于CDMA通信技術(shù)的簽名序列的裝置和用于發(fā)送編碼的射頻信號的裝置，以及用于接收編碼的射頻信號的接收機(jī)電路，具有用于在射頻CDMA通信系統(tǒng)中譯碼簽名序列的裝置。
這個實(shí)施例總的包含中央的接入點(diǎn)，被連接到固定網(wǎng)絡(luò)，和在接入點(diǎn)的覆蓋區(qū)域內(nèi)的多個遠(yuǎn)端終端。這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞湫偷厥怯迷诜涓C移動射頻網(wǎng)絡(luò)、無線用戶環(huán)路網(wǎng)絡(luò)、或分組數(shù)據(jù)射頻網(wǎng)絡(luò)中的。通常，頻分雙工被使用來分開上行鏈路和下行鏈路傳輸。然而，在上行鏈路或下行鏈路內(nèi)通信信道之間的分開是通過碼分多址達(dá)到的。下行鏈路發(fā)射機(jī)使用用戶的二進(jìn)制數(shù)據(jù)來序列反向鍵入一個正交結(jié)構(gòu)碼。這個處理過程確保，當(dāng)使用完整的正交結(jié)構(gòu)碼集時，在蜂窩小區(qū)內(nèi)的每個用戶是與小區(qū)內(nèi)的每個其它的用戶是正交的。在本專利申請中，使用正交結(jié)構(gòu)碼比起Walsh碼的一個重大的優(yōu)點(diǎn)是正交結(jié)構(gòu)碼在多徑下保持正交，而在這種情況下，Walsh碼不能保持正交。在序列反向鍵入后，符號波形調(diào)制射頻載波，以便發(fā)射。下行鏈路接收機(jī)倒過來執(zhí)行由下行鏈路發(fā)射機(jī)所執(zhí)行的操作。無線電波信號被天線檢測，隨后被解調(diào)，以去除射頻載波。結(jié)果的信號包含打算用于小區(qū)所有用戶的信號。通過把匹配濾波檢測器使用到相應(yīng)的正交結(jié)構(gòu)碼，使得用戶數(shù)據(jù)被恢復(fù)。
用戶上行鏈路發(fā)射機(jī)是基于圖1所示的結(jié)構(gòu)，也就是M進(jìn)制雙正交鍵控方案。二進(jìn)制數(shù)據(jù)被饋送到1∶k復(fù)接器，通過該復(fù)接器，k-1個MSB被使用來從K個序列中選擇一個序列，這K個序列可以是或可以不是由LSB補(bǔ)充的。該碼集是從正交結(jié)構(gòu)碼集中選擇的。所產(chǎn)生的符號波形調(diào)制用于發(fā)送的射頻載波。用戶上行鏈路接收機(jī)是基于圖2所示的結(jié)構(gòu)。無線電波信號被天線檢測，隨后被解調(diào)，以去除射頻載波。K-相關(guān)器組產(chǎn)生K個匹配濾波的樣本。K個樣本被饋送到最大似然檢測器電路，該檢測器電路檢測k個數(shù)據(jù)比特和把它們變換成單個串行比特流，這是發(fā)送的數(shù)據(jù)的估值。每個接收機(jī)包含同步裝置，它把接收的信號與在K-相關(guān)器組中所使用的本地產(chǎn)生的擴(kuò)頻序列對準(zhǔn)。
以上的實(shí)施例中所使用的技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是(1)當(dāng)與M進(jìn)制雙正交鍵控組合時，正交結(jié)構(gòu)碼集給出帶寬經(jīng)濟(jì)的調(diào)制方案，它們可有力地對抗窄帶干擾和多徑傳播影響。
(2)當(dāng)用作為直接擴(kuò)頻序列時，正交結(jié)構(gòu)碼集在多徑條件下保持正交，以及通常具有優(yōu)異的自相關(guān)和互相關(guān)特性。
(3)當(dāng)用作為直接擴(kuò)頻序列時，正交結(jié)構(gòu)碼集幫助在收發(fā)信機(jī)之間的同步，因?yàn)樗鼈冃纬裳a(bǔ)集。
在以上的實(shí)施例中，共模干擾信號可以通過把差分信令方案嵌入到基于圖6和7所示的結(jié)構(gòu)的射頻擴(kuò)頻系統(tǒng)內(nèi)，而被去除。這可以在上行鏈路和下行鏈路上完成。
在第四示例性實(shí)施例中，用于光纖局域網(wǎng)的光波碼分多址(CDMA)通信系統(tǒng)，包括多個遠(yuǎn)端通信終端，它們發(fā)送和接收光波信號，以及被光纖互聯(lián)。每個終端有發(fā)射機(jī)電路，具有用于產(chǎn)生和編碼用于光波CDMA通信技術(shù)的簽名序列的裝置和用于發(fā)送編碼的光波信號的裝置，以及用于接收編碼的光波信號的接收機(jī)電路，具有用于在光波CDMA通信系統(tǒng)中譯碼簽名序列的裝置。
術(shù)語“光波”是指可見光和近紅外與遠(yuǎn)紅外光范圍內(nèi)的電磁輻射。
在這個實(shí)施例中，每個通信終端包括基于圖3和4上顯示的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)結(jié)構(gòu)的光波收發(fā)信機(jī)。通常，光波收發(fā)信機(jī)由共用的光波媒介質(zhì)(例如，光纖)進(jìn)行互聯(lián)。在發(fā)射機(jī)處，二進(jìn)制數(shù)據(jù)從單個串行比特流被變換成兩個并行差分比特流，包含原先的數(shù)據(jù)及其倒相值。每個差分比特流序列反向鍵入唯一的擴(kuò)頻碼，其中每個唯一的擴(kuò)頻碼是從正交結(jié)構(gòu)碼集選擇的。然后，每個差分?jǐn)U頻信號強(qiáng)度調(diào)制光波源，例如，發(fā)光二極管或激光二極管。兩個發(fā)射的光波信號在光波傳輸媒介質(zhì)上相加，以產(chǎn)生差分?jǐn)U頻信號。在另一個裝置中，兩個并行擴(kuò)頻信號首先被相加，該被加數(shù)強(qiáng)度調(diào)制單個光波源。在接收機(jī)處，光敏檢測器，例如光二極管或光二極管陣列，檢測光波信號。結(jié)果的光電流被放大，以及差分相關(guān)器產(chǎn)生匹配濾波的樣本。該樣本被饋送到二進(jìn)制門限檢測電路，它檢測串行比特流，這是發(fā)送的數(shù)據(jù)的估值。應(yīng)當(dāng)指出，差分信令方案可以使用任何的代碼對，來擴(kuò)展差分?jǐn)?shù)據(jù)，只要所使用的序列基于相同的{1,0}碼片不平衡性(見圖10)。每個接收機(jī)包含同步裝置，它把接收的信號與在相關(guān)器中所使用的本地產(chǎn)生的擴(kuò)頻序列對準(zhǔn)。
以上的實(shí)施例中所使用的技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是(1)當(dāng)差分單極性-雙極性信令被嵌入光波擴(kuò)頻通信系統(tǒng)內(nèi)時，共模干擾信號被去除。在光波擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中，這具有去除由序列的不平衡造成的DC偏移的優(yōu)點(diǎn)。在光波CDMA系統(tǒng)中，這具有減少由于序列的非平衡性造成的DC偏移的優(yōu)點(diǎn)。
(2)當(dāng)用作為直接擴(kuò)頻序列時，正交結(jié)構(gòu)碼集具有優(yōu)異的自相關(guān)和互相關(guān)特性。具體地，當(dāng)同步時，該序列將支持N個用戶(其中N是碼集尺寸)，以及去除遠(yuǎn)/近效應(yīng)。
(3)當(dāng)用作為直接擴(kuò)頻序列時，正交結(jié)構(gòu)碼集幫助在收發(fā)信機(jī)之間的同步，因?yàn)樗鼈冃纬裳a(bǔ)集。
上面給出的序列代表了在用于擴(kuò)頻通信技術(shù)的簽名序列中的重大發(fā)展。例如，正交結(jié)構(gòu)碼把對于某些定義明確的循環(huán)移位的正交性特性與對于其它的循環(huán)移位的小的自相關(guān)和互相關(guān)值相組合。這些特性使得正交結(jié)構(gòu)碼成為在正交序列擴(kuò)頻系統(tǒng)中的理想的擴(kuò)頻序列。具體地，當(dāng)被同步時，正交結(jié)構(gòu)碼可以給出100％的頻譜效率，而避免在非色散的信道中的遠(yuǎn)/近效應(yīng)。然而，在色散的信道中，正交結(jié)構(gòu)碼保持正交，而不像Walsh碼。重要地，這里描述的算法能夠?qū)τ诖蠖鄶?shù)實(shí)際的序列長度和超出部分，系統(tǒng)地構(gòu)建多個正交序列集。也就是，對于給定的序列長度N可以構(gòu)建兩個或兩個以上的正交結(jié)構(gòu)碼集。含意是這樣的碼集可以并行地被使用，以使得擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的容量大大地增加。此外，正交結(jié)構(gòu)碼的非常有用的特性是，它們形成序列的補(bǔ)集。也就是，在正交結(jié)構(gòu)碼集中所有的序列的非周期自相關(guān)函數(shù)對于每次時間移位，除了零移位以外，總和為零。
將會看到，這些序列的應(yīng)用不限于紅外無線通信，而是可以應(yīng)用到很寬范圍的通信技術(shù)，包括無線電波和光波技術(shù)以及固定和無線技術(shù)。圖11顯示了示例的應(yīng)用項樹。從這些序列特別獲益的其它通信系統(tǒng)，是蜂窩移動射頻網(wǎng)，無線用戶環(huán)路網(wǎng)，射頻分組數(shù)據(jù)網(wǎng)，衛(wèi)星網(wǎng)，和射頻局域網(wǎng)。結(jié)構(gòu)碼，特別是，正交結(jié)構(gòu)碼的使用使得對于給定的帶寬實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的更高的通過量，對于每個信道允許更多的用戶或更高的數(shù)據(jù)率。
本發(fā)明的另一個貢獻(xiàn)是基于正交結(jié)構(gòu)碼的新的M進(jìn)制數(shù)字傳輸結(jié)構(gòu)。這些M進(jìn)制結(jié)構(gòu)把擴(kuò)頻與正交基函數(shù)相組合，以實(shí)現(xiàn)有力地對抗干擾和多徑傳播影響的帶寬經(jīng)濟(jì)的傳輸方案。揭示了與任何擴(kuò)頻或CDMA通信系統(tǒng)有關(guān)的一般結(jié)構(gòu)，和與紅外無線系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)、光纖系統(tǒng)有關(guān)的具體結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)至少可以使得傳統(tǒng)的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的容量加倍。
本技術(shù)的另一個貢獻(xiàn)在于差分單極性-雙極性信令。這個信令方案去除了與單極性-雙極性信令有關(guān)的取決于序列的偏移，以及允許任何的二進(jìn)制簽名序列族被使用于光波(單極性)傳輸系統(tǒng)。差分單極性-雙極性信令在單個傳輸信道上使用差分?jǐn)?shù)據(jù)的碼分。通過使用正交結(jié)構(gòu)碼可以理想地達(dá)到碼分，然而，可以使用任何二進(jìn)制代碼對，只要它們具有相同的{1,0}不平衡性。
這些序列是通過把序列調(diào)制與鏈接選擇的序列集相組合，而被產(chǎn)生的。當(dāng)種子集是正交時，則所構(gòu)建的正交結(jié)構(gòu)碼集是正交的。而且，通過采用不同的加法表，可以構(gòu)建其它的結(jié)構(gòu)碼集。
使用正交結(jié)構(gòu)碼來提供正交基函數(shù)而同時進(jìn)行擴(kuò)頻，是M進(jìn)制數(shù)字傳輸技術(shù)中的重大發(fā)展。提供組合兩個或兩個以上的正交結(jié)構(gòu)碼集，可以實(shí)現(xiàn)具有很大地增加的容量的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)。
使用碼分來分開在單個單極性(光波)傳輸信道上的不同數(shù)據(jù)，是通過上面參照圖5和10給出的差分單極性-雙極性信令方案提供的。使用任何的二進(jìn)制序列而不是剛好是正交序列的碼分方案的實(shí)現(xiàn)是重大的發(fā)展，正如把差分單極性-雙極性信令方案引入到基于正交結(jié)構(gòu)碼的M進(jìn)制數(shù)字傳輸方案那樣。
此外，所給出的結(jié)構(gòu)碼在糾錯/檢錯、同步、加密、電力線通信、測距、和X線斷層攝影術(shù)中具有有益的應(yīng)用。
在本文件中所揭示的新的結(jié)構(gòu)碼被稱為超級金碼，它們在具體系統(tǒng)中的應(yīng)用被稱為超級金碼編碼。
將會看到，本發(fā)明并不限于基于電磁輻射的載波，諸如光波載波(例如，紅外或可見光)或射頻載波，而是可以通過使用任何適當(dāng)?shù)妮d波來實(shí)施。這樣的適當(dāng)?shù)奶鎿Q物可以包括，但不限于，聲音或地震媒體的使用，作為對于已知的應(yīng)用需要的應(yīng)答。
當(dāng)然，將會看到，本發(fā)明不限于這里描述的具體細(xì)節(jié)，這些細(xì)節(jié)僅僅是以例子的方式給出的，在本發(fā)明的范圍內(nèi)作出各種修正和替換都是可能的。
權(quán)利要求
1．一種使用簽名序列的擴(kuò)頻通信的方法，該簽名序列是通過執(zhí)行以下步驟產(chǎn)生的選擇給定尺寸的序列種子集；從該序列種子集產(chǎn)生多個陪集；通過鏈接該陪集序列，構(gòu)成一個序列子集；以及通過鏈接序列子集，構(gòu)成一個完整的序列集。
2．如權(quán)利要求1的方法，其中該種子集包含二進(jìn)制序列。
3．如權(quán)利要求2的方法，其中該二進(jìn)制序列是循環(huán)地不同的、準(zhǔn)平衡的，它滿足最佳周期自相關(guān)條件。
4．如權(quán)利要求1的方法，其中該種子集包含復(fù)數(shù)序列。
5．如權(quán)利要求1到4中任一項的方法，其中該種子集包含多個內(nèi)部序列。
6．如上述的任何權(quán)利要求的方法，其中該種子集是正交的。
7．如權(quán)利要求3到6中任一項的方法，其中該陪集是通過把每個內(nèi)部序列輪流與相關(guān)序列的一個元素相乘而產(chǎn)生的。
8．如上述的任何權(quán)利要求的方法，其中該序列子集是通過使用加法表鏈接陪集序列而構(gòu)成的。
9．如權(quán)利要求8的方法，其中該加法表是通過使用序列種子集的原根的冪函數(shù)而構(gòu)成的，該原根是按照種子集的尺寸決定的。
10．如權(quán)利要求8的方法，其中該加法表是通過使用序列種子集的原元素的冪函數(shù)而構(gòu)成的，該原元素是按照種子集的尺寸決定的。
11．如上述的任何權(quán)利要求的方法，其中該種子集是由多個旋轉(zhuǎn)的序列形成的。
12．用于產(chǎn)生在數(shù)據(jù)擴(kuò)頻通信中所使用的結(jié)構(gòu)碼的方法，包括以下步驟選擇給定尺寸的序列種子集；從該序列種子集產(chǎn)生多個陪集；通過鏈接該陪集序列，構(gòu)成一個序列子集；以及通過鏈接序列子集，構(gòu)成一個完整的序列集。
13．如權(quán)利要求12的方法，其中該種子集包含二進(jìn)制序列。
14．如權(quán)利要求12的方法，其中該二進(jìn)制序列是循環(huán)地不同的、準(zhǔn)平衡的，它滿足最佳周期自相關(guān)條件。
15．如權(quán)利要求12的方法，其中該種子集包含復(fù)數(shù)序列。
16．如權(quán)利要求12到15中任一項的方法，其中該種子集包含多個內(nèi)部序列。
17．如權(quán)利要求12到16中任一項的方法，其中該種子集是正交的。
18．如權(quán)利要求12到17中任一項的方法，其中該陪集是通過把每個內(nèi)部序列輪流與相關(guān)序列的一個元素相乘而產(chǎn)生的。
19．如權(quán)利要求12到18中任一項的方法，其中該序列子集是通過使用加法表鏈接陪集序列而構(gòu)成的。
20．如權(quán)利要求19的方法，其中該加法表是通過使用序列種子集的原根的冪函數(shù)而構(gòu)成的，該原根是按照種子集的尺寸決定的。
21．如權(quán)利要求19的方法，其中該加法表是通過使用序列種子集的原元素的冪函數(shù)而構(gòu)成的，該原元素是按照種子集的尺寸決定的。
22．如權(quán)利要求12到21中任一項的方法，其中該種子集是由多個旋轉(zhuǎn)的序列形成的。
23．一種構(gòu)建和編碼用于擴(kuò)頻通信技術(shù)的簽名序列的設(shè)備，該設(shè)備包括種子集產(chǎn)生裝置，用于構(gòu)成序列種子集；陪集產(chǎn)生裝置，用于產(chǎn)生陪集序列；擴(kuò)展裝置，用于按照預(yù)定的次序鏈接所產(chǎn)生的陪集序列，以便對于每個陪集形成一個序列子集；以及集產(chǎn)生裝置，用于通過鏈接子集，構(gòu)成一個完整的序列集。
24．如權(quán)利要求23的設(shè)備，其中該種子集產(chǎn)生裝置包括多個移位寄存器，每個移位寄存器具有一個輸入端、系統(tǒng)時鐘輸入端、邏輯門、多個寄存器單元/級和一個輸出端，以形成一系列種子集。
25．如權(quán)利要求23或24的設(shè)備，其中該種子集產(chǎn)生裝置包括多個線性反饋移位寄存器。
26．如權(quán)利要求23到25中任一項的設(shè)備，其中該擴(kuò)展裝置包括多個輸入端，每個輸入端相應(yīng)于來自陪集的一個序列；多個復(fù)接器，具有相關(guān)的計數(shù)器和邏輯門；系統(tǒng)時鐘輸入端；以及多個輸出端，以形成序列子集。
27．如權(quán)利要求23到26中任一項的，在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中用于譯碼簽名序列的設(shè)備，該設(shè)備包括用于接收編碼的信號的裝置；用于產(chǎn)生序列函數(shù)的裝置；用于把接收的編碼信號與序列函數(shù)相組合的裝置，以便產(chǎn)生解擴(kuò)的信號輸出；用于組合解擴(kuò)信號輸出的裝置，以便產(chǎn)生數(shù)據(jù)流；以及用于分析數(shù)據(jù)流的邏輯電路。
28．一種具有發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，該發(fā)射機(jī)包含通過使用簽名序列發(fā)送數(shù)據(jù)的裝置，以及接收機(jī)被形成來通過使用簽名序列接收和譯碼所發(fā)送的數(shù)據(jù)，簽名序列是通過執(zhí)行以下步驟產(chǎn)生的選擇給定尺寸的序列種子集；從序列種子集產(chǎn)生多個陪集；通過鏈接陪集序列，構(gòu)建一個序列子集；以及通過鏈接序列子集，構(gòu)建一個完整的序列集。
29．用于通信網(wǎng)絡(luò)的電磁輻射或聲音通信系統(tǒng)，包括多個遠(yuǎn)端通信終端，每個終端包括發(fā)射機(jī)電路，具有通過執(zhí)行以下步驟而產(chǎn)生和編碼用于擴(kuò)頻通信技術(shù)的簽名序列的裝置選擇給定尺寸的序列種子集，從序列種子集產(chǎn)生多個陪集，通過鏈接陪集序列構(gòu)建一個序列子集和通過鏈接序列子集構(gòu)建一個完整的序列集，發(fā)射機(jī)電路也具有用于發(fā)送編碼的信號的裝置，以及用于接收編碼的信號的接收機(jī)電路，具有用于在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中譯碼簽名序列的裝置。
30．如權(quán)利要求29的電磁輻射或聲音通信系統(tǒng)，其中該通信網(wǎng)絡(luò)使用射頻載波。
31．如權(quán)利要求29的電磁輻射或聲音通信系統(tǒng)，其中該通信網(wǎng)絡(luò)使用超聲載波。
32．如權(quán)利要求29的電磁輻射或聲音通信系統(tǒng)，其中該通信網(wǎng)絡(luò)使用地震載波。
33．如權(quán)利要求29的電磁輻射或聲音通信系統(tǒng)，其中該通信網(wǎng)絡(luò)使用光波。
34．如權(quán)利要求33的電磁輻射或聲音通信系統(tǒng)，其中該通信網(wǎng)絡(luò)使用紅外載波。
35．如權(quán)利要求33或34的電磁輻射或聲音通信系統(tǒng)，其特征在于，其中接收機(jī)電路引用光檢測器，光檢測器具有與接收機(jī)預(yù)放大器通信的相關(guān)的耦合裝置。
36．如權(quán)利要求35的電磁輻射或聲音通信系統(tǒng)，其中該耦合裝置被形成來用于差分信號識別。
37．如權(quán)利要求29到36中任一項的電磁輻射或聲音通信系統(tǒng)，其特征在于，其中該種子集是平衡的種子集。
38．如權(quán)利要求29到37中任一項的電磁輻射或聲音通信系統(tǒng)，其特征在于，其中該編碼簽名序列包含正交結(jié)構(gòu)碼。
39．在使用單極性-雙極性信令方案的網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)的一種通信方法，該方案具有碼分裝置，用于分開在單極性或雙極性傳輸信道上的差分?jǐn)?shù)據(jù)。
40．如權(quán)利要求39的用于傳輸數(shù)據(jù)的方法，其中該碼分裝置利用二進(jìn)制序列。
41．如權(quán)利要求40的用于傳輸數(shù)據(jù)的方法，其中該二進(jìn)制序列是正交的。
42．如權(quán)利要求39到41中任一項的用于傳輸數(shù)據(jù)的方法，包含了用于集成基于結(jié)構(gòu)碼的M-進(jìn)制數(shù)字傳輸方案的裝置。
全文摘要
描述了使用簽名序列的擴(kuò)頻通信技術(shù)和應(yīng)用,用于減小某些傳輸有害分量,諸如同信道干擾、多接入干擾、和符號間干擾。具有結(jié)構(gòu)特性的簽名序列是借助于從序列種子集產(chǎn)生陪集、通過鏈接陪集序列而構(gòu)建一個序列子集和通過鏈接序列子集而構(gòu)建一個完整的序列集,而得到的。
文檔編號H04J13/00GK1286844SQ98813712
公開日2001年3月7日 申請日期1998年12月18日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月19日
發(fā)明者T·奧法雷爾 申請人:超級金通訊有限公司