專利名稱：Cdma通信系統(tǒng)中的偽隨機(jī)擴(kuò)展方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，在無線環(huán)境中對高速度數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需要急劇增長。使用碼分多址(CDMA)調(diào)制是提供適用于發(fā)送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的幾個數(shù)字無線發(fā)送技術(shù)之一。其它數(shù)字無線發(fā)送方法包括時分多址(TDMA)和頻分多址(FDMA)。
然而，CDMA的擴(kuò)展頻譜調(diào)制技術(shù)明顯地優(yōu)于其它數(shù)字調(diào)制技術(shù)。在4,901,307號名為“使用衛(wèi)星或地面轉(zhuǎn)發(fā)器的擴(kuò)展頻譜多址通信系統(tǒng)”的美國專利中揭示了在多址通信系統(tǒng)中使用CDMA技術(shù)，該專利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人并在這里引用作為參考。在5,103,459號名為“在CDMA蜂窩式電話系統(tǒng)中產(chǎn)生信號波形的系統(tǒng)和方法”的美國專利中進(jìn)一步揭示了在多址通信系統(tǒng)中使用CDMA技術(shù)，該專利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人并在這里引用作為參考。電信行業(yè)協(xié)會(TIA)在TIA/EIA/IS-95-A雙模式寬帶頻譜擴(kuò)展蜂窩式系統(tǒng)的移動站-基站兼容性標(biāo)準(zhǔn)(以下為IS-95)中對使用CDMA調(diào)制來提供數(shù)字無線通信的方法進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。
地上信道的多路徑特性在接收機(jī)處產(chǎn)生已行進(jìn)了幾個不同傳播路徑的信號。多路徑信道的一個特征是在通過該信道發(fā)送的信號中引入的時間擴(kuò)展。假若路徑延遲之差超過PN的碼片持續(xù)時間，則CDMA系統(tǒng)中所使用的擴(kuò)展頻譜偽噪聲(PN)調(diào)制允許區(qū)分和組合同一信號的不同傳播路徑。如果在CDMA系統(tǒng)中使用近似于1MHz的PN碼片速率，則整個擴(kuò)展頻譜處理增益等于擴(kuò)展帶寬與系統(tǒng)數(shù)據(jù)速率之比，可利用該增益來對抗延遲差別不止一微秒的路徑。一微秒的路徑延遲差對應(yīng)于近似于300米的差別路徑距離。城市環(huán)境通常提供超過一微秒的差分路徑延遲。
多路徑信道的另一個特征是通過該信道的每個路徑可引起不同的衰減因子。例如，如果在一多路徑信道上發(fā)送一理想脈沖時，接收到的脈沖流的每個脈沖一般具有與其它接收到的脈沖不同的信號強(qiáng)度。
多路徑信道的又一個特征是通過該信道的每個路徑可引起不同的信號相位。例如，如果在一多路徑信道上發(fā)送一理想脈沖，則接收到的脈沖流中的每個脈沖一般具有與其它接收到的脈沖不同的相位。這可導(dǎo)致信號衰落。
衰落是在破壞性地相加多路徑矢量時發(fā)生的，從而使接收到的信號小于任一獨(dú)立矢量。例如，如果通過一具有兩個路徑的多路徑信道發(fā)送一正弦波，其中第一路徑具有衰減因子X dB、時間延遲為d且相移為Q弧度，而第二路徑具有時間因子X dB、時間延遲為d且相移為Q+_弧度，則在該信道的輸出處將不會接收到信號。
如上所述，在傳統(tǒng)的CDMA解調(diào)器結(jié)構(gòu)中，PN碼片間隔限定了兩個路徑為了組合而必須具有的最小分離度。在可對不同路徑進(jìn)行解調(diào)前，必須首先確定接收到的信號中路徑的相對到達(dá)時間(或偏移)。解調(diào)器通過“搜索”一系列偏移并測量每個偏移處接收到的能量來執(zhí)行此功能。如果有關(guān)一潛在偏移的能量超過某一閾值，則可把一解調(diào)元件或“指(finger)”分派給該偏移。然后，可把該路徑偏移處所存在的信號與其它指在其各個偏移處的貢獻(xiàn)相加。
在1993年提交的5,490,165號名為“能接收多個信號的系統(tǒng)中的指分派”的美國專利中揭示了基于搜索器和指能級的指分派方法和設(shè)備，該專利己轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人并在這里引用作為參考。在示例實(shí)施例中，依據(jù)題為“雙模式寬帶擴(kuò)展頻譜蜂窩式系統(tǒng)的移動站-基站兼容性標(biāo)準(zhǔn)”的電信行業(yè)協(xié)會TIA/EIA/IS-95來發(fā)送CDMA信號。這里把從基站向移動站發(fā)送的信號叫做前向鏈路信號，而把從移動站向基站發(fā)送的信號叫做反向鏈路信號。
在5,764,592號名為“擴(kuò)展頻譜多址系統(tǒng)的移動解調(diào)器體系結(jié)構(gòu)”的美國專利中詳細(xì)地描述了能對IS-95前向鏈路信號進(jìn)行解調(diào)的電路的一個示例實(shí)施例，該專利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人并在這里引用作為參考。在5,654,979號名為“擴(kuò)展頻譜多址體系系統(tǒng)的區(qū)站解調(diào)器體系結(jié)構(gòu)”的美國專利中詳細(xì)地描述了能對IS-95反向鏈路信號進(jìn)行解調(diào)的電路的一個示例實(shí)施例，該專利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人并在這里引用作為參考。


圖1示出從一基站到達(dá)移動站的示例的一組信號。本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可理解，圖1可等價地應(yīng)用于從一移動站到達(dá)基站的信號。豎軸代表以標(biāo)度分貝(dB)接收到的功率。橫軸代表因多路徑延遲而引起的信號到達(dá)時間的延遲。進(jìn)入紙面的軸(未示出)代表時間段。共面信號沿不同路徑行進(jìn)而同時到達(dá)接收機(jī)，但它們是在不同時間發(fā)送的。
在一共面中，基站以比左面的峰早的時間發(fā)送右面的峰。例如，最左面的尖峰2對應(yīng)于最近發(fā)送的信號。每個信號尖峰2-7都已行進(jìn)了不同的路徑，延遲表現(xiàn)出不同的時間延遲和不同的幅度響應(yīng)。
由尖峰2-7所表示的這六個信號尖峰代表嚴(yán)重的多路徑環(huán)境。典型的城市環(huán)境產(chǎn)生較少的有用路徑。由具有較低能級的峰和谷(dip)來表示系統(tǒng)的噪聲底限。
搜索器的任務(wù)是為潛在指分派而識別由信號尖峰2-7的橫軸所測得的延遲。指的任務(wù)是為把一組多路徑峰組合成單個輸出而對這組多路徑峰中的一個進(jìn)行解調(diào)。指的任務(wù)還在于，一旦被分派給一多路徑峰，則及時地跟蹤可能移動的峰。
也可把橫軸看作具有PN偏移的單位。在任何給定的時間，移動站接收來自基站的各種信號，每個信號已行進(jìn)了不同的路徑并可能具有互不相同的延遲。以—PN序列對基站的信號進(jìn)行調(diào)制。在移動站處還產(chǎn)生PN序列的本地拷貝。在移動站處，也以與其接收到的時間偏移對準(zhǔn)的PN序列代碼對每個多路徑信號進(jìn)行單獨(dú)地解調(diào)?？砂褭M軸坐標(biāo)看作對應(yīng)于用來對該坐標(biāo)處的信號進(jìn)行解調(diào)的PN序列代碼偏移。
注意，如每個多路徑峰的不平坦邊緣(ridge)所示，每個多路徑峰的幅度以時間的函數(shù)而改變。在所示的有限時間中，多路徑峰沒有大的變化。在一更加延長的時間范圍內(nèi)，多路徑峰消失，且隨時間的推移而產(chǎn)生新的路徑。當(dāng)移站相對于基站移動時，這些峰還可能隨路徑距離的變化而滑到較早或較晚的偏移。每個指跟蹤分派給它的信號中的這些小變化。
在窄帶系統(tǒng)中，在無線電信道中存在多路徑可能導(dǎo)致所使用的窄頻帶上的嚴(yán)重衰落。這些系統(tǒng)的容量受到克服深度衰落所需的額外發(fā)送功率的約束。如上所述，可在解調(diào)過程中區(qū)分和分集組合CDMA信號路徑。
有三大類型的分集時間分集；頻率分集和空間/路徑分集。利用重復(fù)、時間交織及引入冗余的糾錯和檢錯編碼，可最好地獲得時間分集。一系統(tǒng)可利用這些技術(shù)中的每一種作為時間分集的形式。
CDMA由于其所固有的寬帶性質(zhì)，通過在一寬的帶寬上對信號能量進(jìn)行擴(kuò)展提供了頻率分集的形式。可在窄帶系統(tǒng)的頻率帶寬上引起深度衰落的頻率選擇性衰落通常僅影響CDMA擴(kuò)展頻譜信號所利用的頻帶的一部分。
瑞克接收機(jī)通過其組合多路徑延遲信號的能力提供了路徑分集；被分派了指的所有路徑必須在組合信號降級前一起衰落。通過公知的“軟越區(qū)切換(hand-off)”獲得了附加的路徑分集，在軟越區(qū)切換中可由移動站建立來自兩個或更多基站的多個同步冗余鏈路。這支持了小區(qū)邊界區(qū)域處復(fù)雜環(huán)境中的穩(wěn)健鏈路。在1992年3月21日公開的5,101,501號名為“CDMA蜂窩式電話系統(tǒng)中的軟越區(qū)切換”的美國專利以及在1992年4月28日公開的5,109,390號名為“CDMA蜂窩式電話系統(tǒng)中的分集接收機(jī)”的美國專利中示出了路徑分集的例子，這兩個專利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人。
對于不同于零的所有時間偏移，不同PN序列之間的互相關(guān)及一PN序列的自相關(guān)都具有幾乎為零的平均值。這使得可在接收時區(qū)分不同的用戶信號。自相關(guān)和互相關(guān)需要邏輯“0”取值為“1”，邏輯“1”取值為“-1”，或類似的映射，以便獲得平均值零。
然而，這些PN信號不正交。雖然互相關(guān)實(shí)質(zhì)上在一較短時間間隔(諸如一信息位時間)的整個序列長度上平均到零，所以互相關(guān)是具有二項(xiàng)式分布的隨機(jī)變量。這樣，信號的相互干擾大致上就象它們是同一功率譜密度處的寬帶寬高斯噪聲。
在本領(lǐng)域內(nèi)眾所周知，可構(gòu)成一組n個正交的二進(jìn)制序列，每個長度為n，n為2的任意次冪(見S.W.Golomb等人在Prentice-Hall Inc.的具有空間應(yīng)用的數(shù)字通信的第45-64頁，1964年)。實(shí)際上，對于四的倍數(shù)且小于二百的大多數(shù)長度而言，正交二進(jìn)制序列組也是已知的。容易產(chǎn)生的一類這樣的序列叫做Walsh函數(shù)；可如下遞歸地定義第n階Walsh函數(shù)W(n)=W(n/2)W(n/2)W(n/2)W′(n/2)---(1)]]>這里W′代表W的邏輯補(bǔ)碼，W(1)＝|0|。
Walsh序列或代碼是一Walsh函數(shù)矩陣的各行之一。第n階Walsh函數(shù)矩陣包含n個序列，每個長度包含n個Walsh碼片。一n階Walsh函數(shù)矩陣(以及其它長度為n的正交函數(shù))具有這樣的特性，即在n位的間隔上，該組內(nèi)所有不同序列之間的互相關(guān)為零。該組內(nèi)的每個序列剛好一半的位互不相同。還應(yīng)注意，總是有一個包含所有的零的序列，所有其它的序列包含一半的一和一半的零。
在′459專利中所述的系統(tǒng)中，呼叫信號作為一每秒9600位的信息源而開始，然后被1/2速率前向糾錯編碼器轉(zhuǎn)換成每秒19,200碼元的輸出流。來自一小區(qū)的每個呼叫信號廣播用六十四個正交Walsh序列之一覆蓋，每個序列的持續(xù)時間為六十四個Walsh碼片或一個碼元。與被覆蓋的碼元無關(guān)，所有Walsh序列的正交性保證了在碼元積分期間抵銷來自該小區(qū)中其它用戶信號的所有干擾。來自于其它小區(qū)以及多路徑的非正交干擾限制了前向鏈路上的容量。
在IS-95中，使用同一同相(I)信道PN序列和正交(Q)信道PN序列對一基站所發(fā)送的所有用戶信號進(jìn)行正交相移鍵控(QPSK)擴(kuò)展。一CDMA系統(tǒng)中的每個基站使用同一PN序列在同一頻帶中發(fā)送，但具有相對于與一通用時間基準(zhǔn)對準(zhǔn)的未偏移PN序列的獨(dú)有偏移。PN擴(kuò)展速率與Walsh覆蓋速率相同，為1.2288MHz或每碼元64個PN碼片。在較佳實(shí)施例中，每個基站發(fā)送一導(dǎo)頻基準(zhǔn)。在本發(fā)明的說明書中，在I和Q信道上發(fā)送不同的信息，這實(shí)質(zhì)上增加了系統(tǒng)的容量。
導(dǎo)頻信道為發(fā)送一恒定的零碼元并以話務(wù)承載信號(traffic bearingsignal)所使用的同一I和Q PN序列擴(kuò)展的“信標(biāo)(beacon)”。在較佳實(shí)施例中，導(dǎo)頻信道被覆蓋了所有的零Walsh序列0。在初始系統(tǒng)采集期間，移動站搜索PN序列的所有可能的偏移，一旦移動站發(fā)現(xiàn)一基站的導(dǎo)頻，則該移動站可使它自己與系統(tǒng)時間同步。如下詳細(xì)所述，導(dǎo)頻在移動解調(diào)器瑞克接收機(jī)體系結(jié)構(gòu)中所起到的基礎(chǔ)作用完全超出其在初始同步中的用途。
圖2示出一無線電的通用瑞克接收機(jī)解調(diào)器10，它用于接收到達(dá)天線18的前向鏈路信號20并進(jìn)行解調(diào)。模擬發(fā)射機(jī)和接收機(jī)16包含在基帶輸出數(shù)字化I和Q信道樣本32的QPSK下變頻器鏈。從壓控溫度補(bǔ)償本機(jī)振蕩器(TCXO)得到用來對接收波形進(jìn)行數(shù)字化的采樣時鐘CHIPX8 40。
由微處理器30通過數(shù)據(jù)總線34來監(jiān)督解調(diào)器10。在解調(diào)器內(nèi)，把I和Q樣本32提供給多個指12a-c和一搜索器14。搜索器14搜索出可能包含適用于指12a-c的分派的多路徑信號峰的偏移的窗口。對于該搜索窗中的每個偏移，搜索器14把它在該偏移處發(fā)現(xiàn)的導(dǎo)頻能量報告給微處理器。然后調(diào)查指12a-c，由微處理器30把那些未分派或跟蹤較弱路徑的指分派給由搜索器14識別到的包含較強(qiáng)路徑的偏移。
一旦指12a-c被鎖定到對其所分派的偏移處的多路徑信號上，則該指獨(dú)立地進(jìn)行跟蹤，直到該路徑衰落掉或直到使用其內(nèi)部時間跟蹤回路而重新分派該指。該指時間跟蹤回路測量當(dāng)前指正在進(jìn)行解調(diào)的偏移處的峰兩側(cè)上的能量。這些能量之差形成了一量度，然后將對該量度進(jìn)行濾波和積分。
積分器的輸出控制從一碼片間隔上的輸入樣本中選出一個以用于解調(diào)的抽取器(decimator)。如果一個峰移動，則該指調(diào)節(jié)其抽取器位置以隨該峰移動。然后，以與被分派該指的偏移一致的PN序列對抽取的樣本流進(jìn)行解擴(kuò)展。在一碼元上對解擴(kuò)展的I和Q樣本求和，以產(chǎn)生一導(dǎo)頻矢量(PI，PQ)。使用移動用戶所獨(dú)有的Walsh碼分派對這些相同的解擴(kuò)展I和Q樣本進(jìn)行Walsh去覆蓋(uncover)，在一碼元上對這些去覆蓋的解擴(kuò)展I和Q樣本求和，以產(chǎn)生一碼元數(shù)據(jù)矢量(DI，DQ)。把點(diǎn)積運(yùn)算定義為P(n)·D(n)＝PI(n)DI(n)＋PQ(n)DQ(n)，(2)這里PI(n)和PQ(n)分別是碼元n的導(dǎo)頻矢量P的I和Q分量，DI(n)和DQ(n)分別是碼元n的數(shù)據(jù)矢量D的I和Q分量。
由于導(dǎo)頻信號矢量比數(shù)據(jù)信號矢量強(qiáng)得多，所以可把導(dǎo)頻信號矢量用作相干解調(diào)的準(zhǔn)確相位基準(zhǔn)；此點(diǎn)積計(jì)算與導(dǎo)頻矢量同相的數(shù)據(jù)矢量分量的大小。如名為“導(dǎo)頻載波點(diǎn)積電路”并已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人的5,506,865號未決美國專利中所述，點(diǎn)積對指的貢獻(xiàn)進(jìn)行加權(quán)以進(jìn)行有效組合，實(shí)際上通過該指接收到的導(dǎo)頻的相對強(qiáng)度對每個指的碼元輸出42a-c進(jìn)行定標(biāo)。因而，該點(diǎn)積執(zhí)行相干瑞克接收機(jī)解調(diào)器中所需的相位投影(projection)和指碼元加權(quán)的雙重作用。
每個指具有一鎖定檢測器電路，該電路在其長期平均能量不超出最小閾值時把碼元輸出到組合器42。這保證了只有跟蹤一可靠路徑的指才將對組合的輸出有貢獻(xiàn)，繼而增強(qiáng)解調(diào)器的性能。
由于被分派每個指12a-c的路徑的到達(dá)時間的相對差別，所以每個指12a-c具有一抗扭斜緩沖器，該緩沖器使指的碼元流42a-c如此對準(zhǔn)，從而碼元組合器22可把它們加起來，以產(chǎn)生一“軟決策”解調(diào)碼元。由于相信可正確地識別原始發(fā)送的碼元，所以對此碼元進(jìn)行加權(quán)。把這些碼元發(fā)送到去交織器/解碼器電路28，該電路首先對碼元流進(jìn)行幀去交織，然后使用最大似然Viterbi算法對碼元流進(jìn)行前向糾錯解碼。然后，使微處理器30或其它部件(諸如語音聲碼器)可獲得此經(jīng)解碼的數(shù)據(jù)以進(jìn)行進(jìn)一步處理。
為了正確地解調(diào)，需要一機(jī)構(gòu)把本機(jī)振蕩器頻率與小區(qū)處所使用的時鐘對準(zhǔn)，以對數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制。每個指通過使用叉積矢量運(yùn)算符來測量導(dǎo)頻矢量在QPSK I、Q空間中的旋轉(zhuǎn)速率，從而進(jìn)行頻率誤差的估計(jì)P(n)×P(n－1)＝PI(n)PQ(n－1)＋PI(n－1)PQ(n)(3)
在頻率誤差組合器26中對來自每個指44a-c的頻率誤差估計(jì)進(jìn)行組合并積分。然后把積分器輸出LO_ADJ36饋送到模擬發(fā)射機(jī)和接收機(jī)16中的TCXO的電壓控制，以調(diào)節(jié)CHIPX8時鐘40的時鐘頻率，繼而提供補(bǔ)償本機(jī)振蕩器的頻率誤差的閉環(huán)機(jī)構(gòu)。
如果基站對移動站所發(fā)送的信號的發(fā)送功率太大，可能會產(chǎn)生諸如與其它移動站干擾等問題。或者，如果基站所發(fā)送的信號的發(fā)送功率太低，則移動站可能接收到多個錯誤的幀。地上信道衰落和其它公知的因素可能影響基站所發(fā)送的信號的接收功率。結(jié)果，每個基站必須快速而準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)發(fā)送到移動站的信號的發(fā)送功率。
在一控制基站發(fā)送的信號的發(fā)送功率的有用方法中，在一接收到的數(shù)據(jù)幀的功率偏離閾值或錯誤地接收到該數(shù)據(jù)幀的功率，則移動站把一信號或消息(message)發(fā)送到基站。響應(yīng)于此消息，基站增加基站所發(fā)送的信號的發(fā)送功率。在5,056,109號名為“用于控制CDMA蜂窩式電話系統(tǒng)中的發(fā)送功率的方法和設(shè)備”的美國專利中揭示了控制發(fā)送功率的方法和設(shè)備，該專利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人并在這里引用作為參考。
近來，對在無線通信鏈路上提供高速度數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的興趣大大增長。為了提供這些高速度的數(shù)據(jù)鏈路，已開發(fā)使用更大帶寬的系統(tǒng)。提供高速度數(shù)據(jù)的一個方法涉及使用緊密依靠IS-95系統(tǒng)的配置中所進(jìn)行開發(fā)的CDMA技術(shù)。電信行業(yè)協(xié)會提出的在無線通信系統(tǒng)上提供高速度數(shù)據(jù)的系統(tǒng)叫做“cdma2000”。
在發(fā)送CDMA信號時，想要通過無線通信器件的功率放大器來減小發(fā)送功率的峰值與平均值比。減小峰值與平均值比的一個方法是通過使用1996年4月9日提交的名為“在CDMA無線通信系統(tǒng)中減小峰值與平均值發(fā)送功率高數(shù)據(jù)速率”的08/856,428號美國專利申請中所述的復(fù)數(shù)PN擴(kuò)展，該申請已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人并在這里引用作為參考。在復(fù)數(shù)PN中，依據(jù)以下公式對信息信號I′和Q′進(jìn)行PN擴(kuò)展I＝I′PNI－Q′PNQ，(4)Q＝I′PNQ＋Q′PNI，(5)這里，PNI和PNQ為不同的PN擴(kuò)展碼。此復(fù)數(shù)PN擴(kuò)展在信息信號信道(I′或Q′)上的信息數(shù)量可顯著地高于其它的情況下是非常有用的。復(fù)數(shù)PN擴(kuò)展用于平衡負(fù)載，因而減小峰值與平均值比。上述08/856,428號美國專利申請還描述了一種對復(fù)數(shù)PN擴(kuò)展數(shù)據(jù)進(jìn)行解擴(kuò)展的方法。
cdma2000利用正交代碼信道，這些信道隨后被偽噪聲序列擴(kuò)展。把該系統(tǒng)設(shè)計(jì)成對預(yù)定的一組碼片速率(包括1.2288Mcps、3.6864Mcps、7.3728Mcps和11.0592Mcps)提供擴(kuò)展。給每個碼片速率提供不同的一組PN發(fā)生器需要附加的硬件，并抬高設(shè)備的成本。此外，希望該設(shè)備能在每個碼片速率處起作用。此外，希望搜索提供快速而有效的采集的導(dǎo)頻信號的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種用于對CDMA信號進(jìn)行PN擴(kuò)展的改進(jìn)的新方法。本發(fā)明揭示了一種產(chǎn)生截短(truncate)的PN序列的方法。此外，本發(fā)明揭示了通過掩蔽第一截短序列來產(chǎn)生第二截短序列的方法。一種用于產(chǎn)生截短PN序列的相移形式的方法。
附圖概述從以下結(jié)合附圖所提出的詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的特征、目的和優(yōu)點(diǎn)變得明顯起來，圖中相同的標(biāo)號指示相應(yīng)的部分，其中圖l是一CDMA環(huán)境中的多路徑信號的示意圖；圖2是用于接收CDMA信號的RAKE(瑞克)接收機(jī)的示意圖；圖3是第三代CDMA通信系統(tǒng)中的CDMA信號的初始處理的方框圖；圖4是第三代CDMA通信系統(tǒng)中的CDMA信號的最終處理的方框圖；圖5是示出產(chǎn)生IS-95系統(tǒng)中所使用的掩蔽PN序列的方框圖；圖6是一通用PN發(fā)生器的示意圖；圖7是一截短PN序列的狀態(tài)和一偏移截短PN序列的狀態(tài)的示意圖；圖8是用來產(chǎn)生一截短PN序列的示例實(shí)施例的方框圖；圖9是圖8的LFSR中所使用的寄存器的一個示例實(shí)施例；圖10是使用單個PN發(fā)生器來產(chǎn)生截短PN序列和第二截短PN序列的電路的一個示例實(shí)施例的方框圖；圖11a-11b是在嘗試對一截短PN序列進(jìn)行相移時所產(chǎn)生的問題的示意圖；圖12是提供一截短PN序列的相移形式的電路的方框圖；以及圖13示出本發(fā)明的較佳實(shí)施例，從而PN序列的初始相位相同的，而與獲得的碼片速率無關(guān)。
本發(fā)明的較佳實(shí)施方式雖然諸如IS-95中所規(guī)定的那些頻譜有效多址系統(tǒng)(叫做cdmaOne系統(tǒng))能應(yīng)付今天的容量需求，但由于對無線數(shù)據(jù)通信的興趣以及無線電話流行程度的增長，制造商和操作人員預(yù)見到對其系統(tǒng)不斷增長的需求。在預(yù)見到此不斷增長的需求時，國際電信同盟(ITU)開創(chuàng)了對第三代無線通信系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的程序。
電信行業(yè)協(xié)會向ITU提交了名為“cdma2000 ITU-R候選提議(0.18)”(以下為cdma2000提議)的無線電發(fā)送技術(shù)(RTT)候選。cdma2000提議提供了允許系統(tǒng)發(fā)展以滿足容量需要的一組不同碼片速率處的操作。CDMA系統(tǒng)的碼片速率決定了一系統(tǒng)通過與所需擴(kuò)展增益因子的關(guān)系而可發(fā)送的數(shù)據(jù)的量。尤其是，cdma2000提議提供了1.2288Mcps(當(dāng)前cdmaOne系統(tǒng)的碼片速率)、3.6864Mcps、7.3728Mcps、11.0592Mcps以及14.7456Mcps處的操作。
在cdmaOne中，如cdma2000系統(tǒng)中所預(yù)想的，每個基站使用與其附近的其它基站偏移一預(yù)定量的公共PN擴(kuò)展碼來擴(kuò)展其前向鏈路發(fā)送。基站之間所需的偏移量是系統(tǒng)設(shè)計(jì)者所預(yù)期的最大傳播路徑的函數(shù)。
如上述5,764,592號美國專利中所述，為了對接收到的信號進(jìn)行解擴(kuò)展，CDMA接收機(jī)產(chǎn)生該P(yáng)N序列的本地形式。接收機(jī)中所產(chǎn)生的PN序列將與用來在基站處執(zhí)行擴(kuò)展的PN序列偏移，因?yàn)樾枰獣r間把該信號從基站傳播到移動站接收機(jī)。如果一給定區(qū)域中的基站處的PN偏移相互太接近，則對移動而言基站PN擴(kuò)展看上去不是獨(dú)有的，而且將阻止移動站區(qū)分從不同基站接收的信號。因而，基站之間的PN偏移量是一信號到達(dá)移動站的最大預(yù)期傳播時間的函數(shù)。
由于所需的PN偏移是傳播時間的函數(shù)，所以基站之間的最小PN碼片偏移量是最大傳播時間與PN擴(kuò)展速率的積。此外，PN擴(kuò)展需要產(chǎn)生的狀態(tài)的數(shù)目等于基站之間的最小PN碼片偏移量以及可與一移動站通信或在一移動站處相互干擾的基站的數(shù)目。因而，較短的PN碼需要以1.2288Mcps操作的系統(tǒng)，而不是以3.6864Mcps操作的系統(tǒng)。
圖3示出cdma2000提議中提出的下行鏈路(前向鏈路)發(fā)送方案。把數(shù)據(jù)的幀提供給CRC和尾標(biāo)位發(fā)生器102，發(fā)生器102對該幀產(chǎn)生一組一致校驗(yàn)(parity)位，叫做循環(huán)冗余位。循環(huán)冗余校驗(yàn)位的產(chǎn)生方法在本領(lǐng)域內(nèi)是公知的，在5,504,773號名為“數(shù)據(jù)格式化以進(jìn)行發(fā)送的方法和設(shè)備”的美國專利中詳細(xì)地描述產(chǎn)生CRC位的方法，該專利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人并在這里引用作為參考。然后，CRC和尾標(biāo)位發(fā)生器102把一組尾標(biāo)位添加到用來清除解碼器和接收機(jī)的存儲器的幀上。
然后，把這一數(shù)據(jù)分組提供給編碼器104。編碼器104可以是卷積編碼器或特伯(turbo)編碼器。卷積編碼器在本領(lǐng)域內(nèi)是公知的。卷積編碼器允許在接收機(jī)處使用網(wǎng)格(trellis)解碼器，這大大減少了把數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地發(fā)送到遠(yuǎn)程站所需的能量。或者，編碼器4可以是特伯編碼器，其設(shè)計(jì)在本領(lǐng)域內(nèi)是公知的，在5,466,747號名為“具有至少兩個平行的系統(tǒng)卷積編碼的糾錯編碼方法、相應(yīng)的迭代解碼方法、解碼模塊和解碼器”的美國專利中描述了它的一個例子，在這里引用該專利作為參考。
由編碼器104把經(jīng)編碼的碼元提供給交織器106。交織器106對這些碼元重新排序，以提供時間分集，這防止了無線環(huán)境中常見的突發(fā)型誤差。在示例實(shí)施例中，交織器106為塊交織器，其中按行把數(shù)據(jù)讀入存儲元件并按列讀出。
把經(jīng)重新排序的碼元提供給加擾元件112。加擾元件112依據(jù)抽取的長PN序列對經(jīng)交織的數(shù)據(jù)進(jìn)行加擾。加擾是通過對交織器的輸出碼元與長PN碼片的二進(jìn)制值進(jìn)行模-2加法來實(shí)現(xiàn)的。該長碼是由線性反饋移位寄存器(LFSR)經(jīng)過一掩蔽(masking)函數(shù)產(chǎn)生的。該掩蔽函數(shù)是用戶身份的函數(shù)，通常以用戶的電子序號(ESN)為基礎(chǔ)。把抽取的序列提供給加擾元件112，加擾元件112為用戶提供了附加的呼叫安全程度。
把經(jīng)加擾的碼元提供給多路復(fù)用器和序號點(diǎn)映射元件114。在示例實(shí)施例中，把兩位構(gòu)成的每一組提供給多路復(fù)用器和信號點(diǎn)映射元件114，多路復(fù)用器和信號點(diǎn)映射元件114把這組二進(jìn)制位映射為點(diǎn)(1，1)、(1，-1)、(-1，1)和(-1，-1)構(gòu)成的構(gòu)象。此構(gòu)象映射中的一個點(diǎn)置于數(shù)據(jù)信道增益元件116的第一輸出上，此構(gòu)象中的第二點(diǎn)置于數(shù)據(jù)信道置于元件118的第二輸出。
把經(jīng)增益調(diào)節(jié)的分組提供給穿插(puncture)元件122和28，穿插元件122和28調(diào)節(jié)這些分組的發(fā)送增益。然后，把經(jīng)增益調(diào)節(jié)的分組提供給穿插元件122和124。把控制遠(yuǎn)程站(未示出)的發(fā)送功率的功率控制位提供給功率控制信道增益元件120。
功率控制增益元件120調(diào)節(jié)功率控制位的增益，并把經(jīng)增益調(diào)節(jié)的功率控制位提供給穿插元件122和124。穿插元件122和124把功率控制位穿插入該分組中的預(yù)定位置。然后把這些分組提供給覆蓋元件128和130。
分組構(gòu)成±1值的碼元。把這些碼元提供給覆蓋元件128和130，覆蓋元件128和130把這些碼元乘以由±1值構(gòu)成的正交序列。此正交序列專用于對特定遠(yuǎn)程站用戶的話務(wù)發(fā)送。本示例實(shí)施例中的正交序列為Walsh序列，其產(chǎn)生在本領(lǐng)域內(nèi)是公知的且在5,103,459號名為“在CDMA蜂窩式電話系統(tǒng)中產(chǎn)生信號波形的系統(tǒng)和方法”的美國專利中進(jìn)行了詳細(xì)地描述，該專利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人并這里引用作為參考。
然后，把經(jīng)Walsh覆蓋的序列提供給前向鏈路信道求和器，該求和器把來自覆蓋元件128和130的數(shù)據(jù)與發(fā)送到其它用戶的其它經(jīng)類似調(diào)制的數(shù)據(jù)分組以及公共信道數(shù)據(jù)求和。
轉(zhuǎn)到圖2，然后把獲得的求和數(shù)據(jù)提供給PN擴(kuò)展元件134、136、138和140。由位于每個基站附近的這組基站中對每個基站所獨(dú)有的PN偏移來識別每個基站。在本發(fā)明中，使用兩個PN序列來擴(kuò)展該數(shù)據(jù)(PNI和PNQ)。每個PN序列由一±1值的序列構(gòu)成。執(zhí)行圖2所示的PN擴(kuò)展運(yùn)算，以提供結(jié)果I＝I′PNI-Q′PNQ， (6)Q＝I′PNQ＋Q′PNI，(7)把數(shù)據(jù)序列I′提供給乘法器134和138。乘法器134把數(shù)據(jù)(I′)乘以偽噪聲序列PNI，并把結(jié)果提供給減法器142的求和輸入。乘法器138把數(shù)據(jù)(I′)乘以偽噪聲序列PNQ，并把結(jié)果提供給求和器144的第一求和輸入。
把數(shù)據(jù)序列Q′提供給乘法器136和140的第一輸入。乘法器140把數(shù)據(jù)(Q′)乘以偽噪聲PNI，并把結(jié)果提供給減法器142的減法輸入。乘法器136把數(shù)據(jù)(Q′)乘以偽噪聲序列PNQ，并把結(jié)果提供給求和器144的第二求和輸入。
減法器142從乘法器134的輸出中減去乘法器140的輸出，并把結(jié)果提供給基帶濾波器(BBF)146。求和器144把乘法器138的輸出加到乘法器136的輸出，并把結(jié)果提供給基帶濾波器(BBF)148?；鶐V波器146和148對PN擴(kuò)展序列進(jìn)行濾波，并把經(jīng)濾波的序列分別提供給上變頻器150和152。
上變頻器150和152依據(jù)本領(lǐng)域內(nèi)公知的正交相移鍵控(QPSK)調(diào)制對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行上變頻。上變頻器150依據(jù)載波調(diào)制cos(2_fc)對信號(I)進(jìn)行上變頻以發(fā)送。上變頻器152依據(jù)載波調(diào)制sin(2_fc)對信號(Q)進(jìn)行上變頻。然后，在求和元件154中對這兩個正交信號求和，放大并發(fā)送。
在本發(fā)明中，提出了使用單個PN發(fā)生器以I和Q信道所獨(dú)有PN序列對數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)展的方法。為了使用單個PN發(fā)生器提供I和Q信道所獨(dú)有的擴(kuò)展，用來對Q信道數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)展的PN序列是從用來對I信道數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)展的PN序列偏移而得。
通常使用線性反饋移位寄存器(LFSR)來產(chǎn)生CDMA擴(kuò)展的PN序列。LFSR的輸出在返回其初始狀態(tài)前通過預(yù)定數(shù)目的獨(dú)有狀態(tài)循環(huán)，然后輸出的循環(huán)再次開始。在一最大長度LFSR序列中，移位寄存器在返回其初始狀態(tài)前通過其存儲器的所有可能狀態(tài)。這在選擇多項(xiàng)式從而使反饋為最大長度時是正確的。LFSR的輸出是LFSR的狀態(tài)的函數(shù)。
PN序列(PNI和PNQ)可通過不同多項(xiàng)式(即，PN發(fā)生器)或通過同一PN發(fā)生器的不同相位而產(chǎn)生。在I和Q信道的PN產(chǎn)生的第一示例實(shí)施例中，使用同一PN發(fā)生器以相互偏移的序列來產(chǎn)生I和Q信道。
如本領(lǐng)域內(nèi)所公知的，可使用對LFSR的輸出狀態(tài)所執(zhí)行的掩蔽運(yùn)算來改變PN發(fā)生器輸出的相位。圖5示出在IS-95系統(tǒng)中所使用的長碼PN發(fā)生器。LFSR 175把最大長度序列提供給掩蔽元件177。掩蔽元件177是改變輸出相位的一系列與門。此情況下的掩蔽為接通和斷開LFSR的抽頭(tap)輸出的42位輸入序列。掩蔽運(yùn)算改變輸出序列的相位。然后，把經(jīng)掩蔽的序列提供給模-2求和器179，該求和器179輸出長碼序列。
圖6示出具有依據(jù)以下多項(xiàng)式確定的反饋路徑的LFSR的一般形式G＝g0＋g1x＋g2x2＋...＋grxr－1，(8)這里，g0為最右反饋且總是等于“1”，gn為使能或阻止LFSR中的相應(yīng)反饋路徑的二進(jìn)制值，x代表該反饋的位置。本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將理解，反饋多項(xiàng)式(G)可以是不需要任何與門的硬連線的。LFSR 206由一組求和器202、寄存器200和與門204構(gòu)成。LFSR的狀態(tài)由進(jìn)入求和器202的值來確定。LFSR在通過給寄存器200加載而設(shè)定的初始狀態(tài)處啟動。
在管理電路的時鐘時，把存儲在寄存器200中的值輸出到求和器202的第一輸入。寄存器200a輸出的值是LFSR 206的輸出，該值還在反饋線208上作為至與門204的一個輸入被反饋。至與門204的其它輸入為二進(jìn)制值(g0，g1...gr)。
在第一實(shí)施例中，用于對I和Q信道進(jìn)行擴(kuò)展而產(chǎn)生的序列是一較大PN序列的相移形式。為了允許單個PN發(fā)生器產(chǎn)生不重疊的PN序列，PN發(fā)生器必須產(chǎn)生這樣一個序列，該序列至少是用來擴(kuò)展I和Q信道的序列的至少兩倍長，該序列必須被截短。
圖7在一圓圈的外圍上示出LFSR的狀態(tài)或相位。圓圈使LSFSR的輸出非常直觀，因?yàn)榫拖髨A圈一樣，LFSR的狀態(tài)在出現(xiàn)狀態(tài)循環(huán)處開始，通過所有的輸出狀態(tài)，返回初始狀態(tài)并重復(fù)。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，使用被截短的PN序列來產(chǎn)生用來擴(kuò)展I和Q信道的序列。在圖7中，把LFSR示作具有N個獨(dú)有的狀態(tài)。把用來擴(kuò)展I信道的序列(PNI)截短到k個狀態(tài)(k＜N/2)。因而，一旦達(dá)到第k＋1個狀態(tài)時其后將被迫使回到初始狀態(tài)，被設(shè)計(jì)成循環(huán)過所有N個可能狀態(tài)的PN發(fā)生器將被截短。
在第一實(shí)施例的較佳形式中，使用來擴(kuò)展Q信道的序列與用來擴(kuò)展I信道的序列偏移一定的量，從而這兩個序列不重疊。如圖7所示，用來擴(kuò)展Q信道的序列(PNQ)由m和m＋k(這里，m＜k且m＋k＜N)之間的狀態(tài)構(gòu)成。在示例實(shí)施例中，PNQ是通過掩蔽PNI序列產(chǎn)生的。
在另一個實(shí)施例中，可通過不同多項(xiàng)式產(chǎn)生PNI和PNQ作為截短的PN序列。使用單個多項(xiàng)式的描述完全使人能實(shí)現(xiàn)使用兩個不同多項(xiàng)式的實(shí)施例。使用多個多項(xiàng)式的不同PN序列的產(chǎn)生在本領(lǐng)域內(nèi)是公知的。
圖8示出用于產(chǎn)生一截短的PN序列的本發(fā)明的PN發(fā)生器306。本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將理解，反饋多項(xiàng)式(G)可以是不需要任何與門的硬連線的。在總線線路312上把PN發(fā)生器306的初始狀態(tài)(SI)提供給寄存器300。雖然可等價地應(yīng)用其它存儲器結(jié)構(gòu)且在本發(fā)明的范圍內(nèi)，但在示例實(shí)施例中，把寄存器300揭示為D觸發(fā)器。PN發(fā)生器308的輸出是來自寄存器300a的輸出。此外，在線路308上把來自寄存器300a的輸出反饋到與門304的第一輸入。在輸入線路314上提供多項(xiàng)式G作為與門304的第二輸入。
多項(xiàng)式G使能或阻止線路308上所提供的反饋。如果從輸入線路314至與門304的輸入為高，則使能至相應(yīng)模-2求和器302的反饋，并把輸出位反饋到該求和器。如果從輸入線路314至與門304的輸入為低，則阻止至相應(yīng)模-2求和器302的反饋，且阻擋輸出位到達(dá)該求和器。把寄存器300b到300r中每一個的輸出提供給相應(yīng)模-2求和器302a到302(r－1)的第一輸入。至模-2求和器302a到302(r－1)的第二輸入為來自寄存器300a的反饋輸出位，該寄存器300a位于反饋路徑被多項(xiàng)式G使能的位置上。
為了截短PN序列，利用狀態(tài)識別元件310把LFSR的狀態(tài)與截短PN序列的最終狀態(tài)相比較?？墒褂酶鞣N方法來實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢測元件310，最簡單的預(yù)想由多個異或門構(gòu)成，每個異或門具有接收當(dāng)前狀態(tài)的一位的一個輸入以及接收來自最終狀態(tài)的一位的第二輸入。把每個異或門的輸出提供給一r輸入與門，在線路318上輸出此運(yùn)算的結(jié)果。
暫時返回圖7中的I序列的產(chǎn)生，PN發(fā)生器306最初被設(shè)定為初始狀態(tài)(以0表示)。在到達(dá)截短序列的最終狀態(tài)(狀態(tài)k＋1)時，狀態(tài)識別元件310把一信號發(fā)送到寄存器300，該信號迫使寄存器加載初始狀態(tài)(SI)。在狀態(tài)檢測元件310檢測到最終狀態(tài)Sf時，狀態(tài)檢測元件310輸出一表示識別最終狀態(tài)的二進(jìn)制信號。線路318上的該信號迫使每個寄存器300從輸出由前一求和元件獲得的和切換到輸出初始狀態(tài)Si。
例如，在大多數(shù)情況下，寄存器300c將取得來自求和器302c的輸出，并把該輸出提供給模-2求和器302b。然而，當(dāng)線路318上的信號變高時，即表示已檢測到最終狀態(tài)時，寄存器300c把Si2輸出到模-2求和器302b。在下一時鐘間隔處，狀態(tài)檢測元件310將檢測PN發(fā)生器的狀態(tài)與最終狀態(tài)之間的差別，并把線路318上的信號設(shè)定為低，這將使操作重新開始，其中寄存器300c將把求和器302c的輸出提供給求和器302b的第一輸入。
圖9示出使用可加載的D型觸發(fā)器320的寄存器300的示例實(shí)現(xiàn)。A輸入接收相應(yīng)求和器的輸出。B輸入接收這一位初始狀態(tài)Si。把線路318上的值提供給LD，LD確定輸出(Q)提供輸入A還是輸入B。時鐘以PN碼片速率運(yùn)行。
圖10示出用于產(chǎn)生相互相移的兩個偽噪聲序列PNI和PNQ的設(shè)備。偽噪聲序列PNI是由PN發(fā)生器426以與針對圖9中的PN發(fā)生器306所述的相同方式產(chǎn)生的。本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將理解，掩蔽(M)和反饋(G)多項(xiàng)式可以是不需要AND門的硬連線的。把PN發(fā)生器426的狀態(tài)提供給掩蔽元件428，掩蔽元件428使輸出PNQ相對于序列PNI發(fā)生相移。
本發(fā)明的PN發(fā)生器426產(chǎn)生一截短的PN序列。在總線線路412上把PN發(fā)生器426的初始狀態(tài)(SI)提供給寄存器400。雖然可等價地應(yīng)用其它存儲器結(jié)構(gòu)且它們在本發(fā)明的范圍內(nèi)，但在示例實(shí)施例中，把寄存器400揭示為D觸發(fā)器。PN發(fā)生器426的輸出是來自寄存器400a的輸出。此外，在線路408上把來自寄存器400a的輸出反饋到與門404的第一輸入。在輸入線路414上提供多項(xiàng)式G作為與門404的第二輸入。
多項(xiàng)式G使能或阻止線路408上所提供的反饋。如果從輸入線路414至與門404的輸入為高，則使能至相應(yīng)求和器402的反饋，并把輸出位反饋到該求和器。如果從輸入線路414至與門404的輸入為低，則阻止至相應(yīng)求和器402的反饋，且阻擋輸出位到達(dá)該求和器。把寄存器400b到400r中每一個的輸出提供給相應(yīng)求和器402a到402(r－1)的第一輸入。至求和器402a到402(r－1)的第二輸入為來自寄存器400a的反饋輸出位，該寄存器400a位于反饋路徑被多項(xiàng)式G使能的位置上。
為了截短PN序列，利用狀態(tài)識別元件410把LFSR的狀態(tài)與截短PN序列的最終狀態(tài)相比較。可使用各種方法來實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢測元件410，最簡單的構(gòu)想由多個異或門構(gòu)成，每個異或門具有接收當(dāng)前狀態(tài)的一位的一個輸入以及接收來自最終狀態(tài)的一位的第二輸入。把每個異或門的輸出提供給一r輸入與門，在線路418上輸出此運(yùn)算的結(jié)果。
暫時返回圖7中的I序列的產(chǎn)生，PN發(fā)生器426最初被設(shè)定為零狀態(tài)。在到達(dá)截短序列的最終狀態(tài)(狀態(tài)k)時，狀態(tài)識別元件410把一信號發(fā)送到寄存器400，該信號迫使寄存器加載初始狀態(tài)(SI)。在狀態(tài)檢測元件410檢測到最終狀態(tài)Sf時，狀態(tài)檢測元件410輸出一表示識別最終狀態(tài)的二進(jìn)制信號。線路418上的該信號迫使每個寄存器400從輸出由前一求和元件獲得的和切換到輸出初始狀態(tài)Si。
例如，在大多數(shù)情況下，寄存器400c將取得來自求和器402c的輸出，并把該輸出提供給求和器402b。然而，當(dāng)線路418上的信號變高時，即表示已檢測到最終狀態(tài)時，寄存器400c把Si2輸出到求和器402b。在下一時鐘間隔處，狀態(tài)檢測元件410將檢測PN發(fā)生器的狀態(tài)與最終狀態(tài)之間的差別，并把線路418上的信號設(shè)定為低，這將使操作重新開始，其中寄存器400c將把求和器402c的輸出提供給求和器402b的第一輸入。
在線路430上把PN發(fā)生器426的狀態(tài)(S＝[S0...Sr－1])提供給掩蔽元件428。掩蔽元件428由一組與門422和模-2求和器424構(gòu)成。把來自寄存器400的每一位提供給相應(yīng)與門422的第一輸入。給與門的第二輸入提供總線線路420所上所提供的掩蔽多項(xiàng)式M。把掩蔽多項(xiàng)式M與狀態(tài)SI之間的與運(yùn)算結(jié)果提供給模-2求和器424。模-2求和器424對來自與門422的輸入執(zhí)行模-2相加，并輸出獲得的序列以調(diào)制Q信道(PNQ)。
使用本發(fā)明，可把單個發(fā)生器多項(xiàng)式用于產(chǎn)生PN擴(kuò)展序列，而與想要獲得的碼片速率無關(guān)，只要該多項(xiàng)式能產(chǎn)生用于最高碼片速率的足夠數(shù)目的狀態(tài)。這是簡單地通過依據(jù)給定碼片速率想要的狀態(tài)數(shù)目調(diào)節(jié)序列的截短來實(shí)現(xiàn)的。例如，在使用3.6864Mcps的擴(kuò)展速率時，可在預(yù)定數(shù)目的狀態(tài)后截短該序列。
在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，對所有的碼片速率使用同一初始相位偏移。如圖13所示，PN序列的初始相位是相同的，與獲得的碼片速率無關(guān)。如圖13所示，選擇對任何預(yù)定的碼片速率都足夠大的PN序列。在此情況下，使用2020-1的最大長度序列。在本例中，用來擴(kuò)展I信道的PN序列的狀態(tài)與用來擴(kuò)展Q信道的PN序列的狀態(tài)不重疊。然而，所有的序列都包含一公共初始狀態(tài)。通過具有公共的初始相位，可通過對準(zhǔn)初始(或最終相位)來實(shí)現(xiàn)硬件的節(jié)約，這自動地固定了允許使用所有碼片速率的公共掩碼I和Q信道之間的偏移，以區(qū)分I和Q擴(kuò)展序列。
每個基站依據(jù)此同一截短序列的偏移形式來擴(kuò)展其前向鏈路信號。然后，為了實(shí)現(xiàn)3.6864Mcps的碼片速率，使用同一硬件和同一發(fā)生器多項(xiàng)式，直到隨后近似于3倍狀態(tài)后才截短該序列。
如上所述，在cdmaOne和所提出的cdma2000系統(tǒng)中，每個基站發(fā)送公共PN序列的相移形式。在截短的PN序列的情況下，這導(dǎo)致了相對于用來產(chǎn)生初始偏移截短序列的掩蔽運(yùn)算的獨(dú)有問題。圖11a和11b示出產(chǎn)生偏移截短PN序列的問題。
圖11a示出產(chǎn)生未截短的偏移PN序列。由圓圈500所示的序列在狀態(tài)501處開始，返回狀態(tài)501并重復(fù)。圓圈502所示的偏移序列在PN偏移位置503處開始，返回初始狀態(tài)503并重復(fù)。當(dāng)序列未被截短時，這可使用如上所述的單個掩蔽運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)，這使該序列移至其產(chǎn)生以前或以后的一個狀態(tài)。
然而，現(xiàn)在回到圖11b，當(dāng)序列被截短時，傳統(tǒng)的掩蔽功能是不充分的?；⌒?04示出未移動的PN序列。發(fā)生器在初始狀態(tài)505處開始并移到最終狀態(tài)507，其后發(fā)生器如上所述返回狀態(tài)505?；⌒?06代表使用傳統(tǒng)掩蔽技術(shù)移動的截短PN序列504。使用傳統(tǒng)的掩蔽方法，移動的序列將在狀態(tài)508處開始，在返回狀態(tài)508前延續(xù)到509。這不是第一序列的準(zhǔn)確的相移形式。截短的PN序列的準(zhǔn)確相移形式在初始狀態(tài)508處開始，進(jìn)到最終狀態(tài)507，返回初始狀態(tài)505，通過狀態(tài)508前進(jìn)到最終狀態(tài)507，并重復(fù)。
圖12示出提供偏移PN序列的準(zhǔn)確相移形式的方法。截短序列發(fā)生器600如相對于PN發(fā)生器306所述產(chǎn)生截短的PN序列。在線路608上把此截短的PN序列提供給掩碼運(yùn)算器606。掩碼運(yùn)算器608如相對于掩蔽元件428所述，依據(jù)來自多路復(fù)用器604的掩碼執(zhí)行掩蔽運(yùn)算。掩碼運(yùn)算器608如上所述移動截短的PN序列。
最初，掩碼運(yùn)算器606使用M1所表示的第一掩碼給該序列提供相應(yīng)于圖11b中的PN偏移所代表的位移的位移。在到達(dá)截短序列的最終狀態(tài)(圖11b中的505)時，掩碼運(yùn)算器606使用第二掩碼使截短的序列S相移，以提供截短序列的初始部分。
使用相位檢測器602來檢測在掩碼之間切換的時間。再參考圖11b，相位檢測器602檢測掩碼變換點(diǎn)507和508。掩碼1用來產(chǎn)生從狀態(tài)508到狀態(tài)507的超前序列。在檢測到狀態(tài)507時，利用掩碼2產(chǎn)生狀態(tài)505和508之間的延遲序列。在檢測到狀態(tài)508時，再次使用掩碼1。
在示例實(shí)施例中，在總線線路609上把截短序列發(fā)生器600的狀態(tài)提供給相位檢測器602。相位檢測器602把此狀態(tài)與如上所述進(jìn)行下一掩碼變化的適當(dāng)狀態(tài)相比較。在示例實(shí)施例中，把將進(jìn)行掩碼變化的狀態(tài)存儲在存儲器元件608中，并由微處理器610在總線線路上提供給多路復(fù)用器612，多路復(fù)用器612把此相位信息提供給相位檢測器602。
在檢測需要掩碼變化時，相位檢測器602把一信號發(fā)送到多路復(fù)用器604。響應(yīng)于來自相位檢測器602的該信號，多路復(fù)用器604切換它提供給掩碼運(yùn)算器606的掩碼。在示例實(shí)施例中，把掩蔽值存儲在存儲器608中，并通過微處理器610在一公共微處理器總線線路上提供給寄存器612。寄存器612把掩碼1提供給多路復(fù)用器604的第一輸入，并把掩碼2提供給多路復(fù)用器604的第二輸入。
雖然在LFSR PN序列的情況下已進(jìn)行了描述，但本發(fā)明可擴(kuò)展到使用諸如Gold碼等其它類別的PN序列和諸如Fibonacci等其它結(jié)構(gòu)。
先前對較佳實(shí)施例提供了描述，以使本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可利用或使用本發(fā)明。對這些實(shí)施例的各種改變將對本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員變得明顯起來，可把這里所定義的普遍原理應(yīng)用于其它實(shí)施例，而不使用創(chuàng)造性。因而，本發(fā)明將不限于這里所示的實(shí)施例，而將依據(jù)符合這里所揭示的原理和新特征的最寬范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于提供截短的PN序列的設(shè)備，其特征在于包括PN序列發(fā)生器，用于產(chǎn)生大于所述截短的PN序列的包含許多狀態(tài)PN序列；最終狀態(tài)檢測器，用于檢測所述PN序列發(fā)生器的所述狀態(tài)中的最終狀態(tài)，并提供表示檢測到所述最終狀態(tài)的信號；以及初始狀態(tài)加載裝置，響應(yīng)于表示檢測到所述最終狀態(tài)的所述信號把一初始狀態(tài)加載到所述PN序列發(fā)生器中。
全文摘要
使用截短的PN序列對SCMA信號進(jìn)行PN擴(kuò)展的方法。產(chǎn)生所述截短的PN序列的方法。通過掩蔽第一截短序列產(chǎn)生第二截短的PN序列的方法。產(chǎn)生截短的PN序列的相移形式的方法。
文檔編號H04J13/00GK1331866SQ99814696
公開日2002年1月16日 申請日期1999年10月18日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月19日
發(fā)明者D·特蘭薩瓦, A·阿格拉沃, 周漁君, B·哈姆斯, B·K·巴特勒 申請人:高通股份有限公司