專利名稱：在擴(kuò)展譜通信系統(tǒng)中使用沃爾什移位鍵控的方法和裝置的制作方法
背景技術(shù)：
I.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明設(shè)計(jì)多址通信系統(tǒng)(如無(wú)線數(shù)據(jù)系統(tǒng)或無(wú)線電話系統(tǒng))，以及衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)型擴(kuò)展譜通信系統(tǒng)。本發(fā)明尤其涉及采用多個(gè)正交碼產(chǎn)生擴(kuò)展譜通信信號(hào)的方法和裝置。本發(fā)明還涉及采用多個(gè)沃爾什函數(shù)碼序列的移位鍵控方法，用作碼分?jǐn)U展譜型通信系統(tǒng)中的信號(hào)調(diào)制，用以向系統(tǒng)用戶提供非相干信號(hào)解調(diào)的改進(jìn)的能量度量。
II.相關(guān)技術(shù)的描述目前已發(fā)展了多種多址通信系統(tǒng)，用來在大量的系統(tǒng)用戶之間傳送信息。這種多址通信系統(tǒng)所采用的技術(shù)包括時(shí)分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)，以及AM調(diào)制方案，如幅度壓擴(kuò)單邊帶(ASCII)，其基礎(chǔ)在本領(lǐng)域中是熟知的。但是，擴(kuò)展譜調(diào)制技術(shù)，比如碼分多址(CDMA)擴(kuò)展譜技術(shù)，比其他的調(diào)制方案明顯優(yōu)越，尤其是當(dāng)為大量通信系統(tǒng)用戶提供服務(wù)的時(shí)候。多址通信系統(tǒng)中CDMA技術(shù)的使用可參見1990年2月13日授權(quán)的美國(guó)專利4,901,307，標(biāo)題是“采用衛(wèi)星或地面轉(zhuǎn)發(fā)器的擴(kuò)展譜多址通信系統(tǒng)”，該專利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，在此引述供參考。
4,901,307專利中揭示了一種多址通信系統(tǒng)技術(shù)，這種技術(shù)中大量的通常為移動(dòng)系統(tǒng)用戶或遠(yuǎn)端系統(tǒng)用戶中的每一個(gè)都采用收發(fā)機(jī)與其他的系統(tǒng)用戶或所要求的信號(hào)接收者例如通過公共電話交換網(wǎng)進(jìn)行通信。收發(fā)機(jī)通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器和匯接局或地面基站(也稱為小區(qū)站或小區(qū))采用碼分多址(CDMA)擴(kuò)展譜型通信信號(hào)進(jìn)行通信。這種系統(tǒng)使得可以在系統(tǒng)用戶之間以及與通信系統(tǒng)連接的其他用戶之間傳送各種類型的數(shù)據(jù)通信信號(hào)和話音通信信號(hào)。
采用擴(kuò)展譜型信號(hào)和調(diào)制技術(shù)的通信系統(tǒng)，如美國(guó)專利4,901,307中所揭示的技術(shù)比其他的技術(shù)的系統(tǒng)用戶容量增加，這是因?yàn)檫@種方法中的全頻譜是在某一區(qū)域內(nèi)的系統(tǒng)用戶之間同時(shí)使用，并且在系統(tǒng)所服務(wù)的不同區(qū)域中“重復(fù)使用”多次。CDMA的使用使得使用給定頻譜的效率比使用其他多址技術(shù)所獲得的效率更高。另外寬帶CDMA技術(shù)的使用能夠更有效的克服如多徑衰落的問題，特別是對(duì)于地面轉(zhuǎn)發(fā)器。
寬帶CDMA信號(hào)處理中所使用的偽隨機(jī)噪聲(PN)調(diào)制技術(shù)提供了相當(dāng)高的信號(hào)增益，使得能夠更快地區(qū)分在頻譜上相似的通信信道或通信系統(tǒng)。這使得在任何路徑長(zhǎng)度差使相對(duì)傳播延遲超過PN疇元時(shí)間(即帶寬的倒數(shù))的情況下，可以區(qū)分跨越不同傳播路徑的信號(hào)。比方說，如果采用近似為1MHz的PN疇元速率，那么等于擴(kuò)展帶寬與系統(tǒng)數(shù)據(jù)速率之比的全擴(kuò)展譜處理增益可以用來在路徑延遲或時(shí)間間隔相差大于1微秒的信號(hào)路徑之間進(jìn)行鑒別。這種差別對(duì)應(yīng)于近似1,000英尺的路徑長(zhǎng)度的不同。通常在市區(qū)內(nèi)路徑延遲的差別超過1微秒，而在某些區(qū)域中的延遲可達(dá)10-20微秒。
鑒別多徑信號(hào)的能力大大減小了多徑衰落的嚴(yán)重性，盡管它通常由于某些路徑的延遲差小于一個(gè)PN疇元周期而不能使多徑衰落全部消除。低延遲路徑的存在對(duì)于衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器或定向通信鏈路尤其是這樣，這時(shí)從建筑物或其他地面的反射大大減小。所以，要求提供某種形式的信號(hào)分集作為一種方法來減小與有關(guān)用戶或轉(zhuǎn)發(fā)器的移動(dòng)相關(guān)的衰落有害影響及其他的問題。
通常，在擴(kuò)展譜型通信系統(tǒng)中產(chǎn)生或使用三種類型的分集制，即，時(shí)間分集、頻率分集和空間分集。時(shí)間分集可以由數(shù)據(jù)重復(fù)、數(shù)據(jù)或信號(hào)分量的時(shí)間交錯(cuò)以及誤碼來獲得。一種形式的頻率分集是通過在寬帶寬上對(duì)信號(hào)能量進(jìn)行擴(kuò)展的CDMA提供的。所以，頻率選擇衰落只影響一小部分的CDMA信號(hào)帶寬。
空間分集或路徑分集對(duì)于位于地面的轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)，是由于向通過同時(shí)鏈路的多個(gè)信號(hào)路徑提供通過兩個(gè)或兩個(gè)以上的基站的移動(dòng)用戶，而對(duì)于位于空間的轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)則是由于向通過同時(shí)鏈路的多個(gè)信號(hào)路徑提供兩個(gè)或兩個(gè)以上的衛(wèi)星波束或單個(gè)的衛(wèi)星而獲得的。即，在衛(wèi)星通信環(huán)境下或?qū)τ谑覂?nèi)無(wú)線通信系統(tǒng)，路徑分集可以通過采用多個(gè)天線審慎發(fā)射和接收來獲得。另外，通過使信號(hào)到達(dá)不同的路徑來利用自然多徑環(huán)境來獲得路徑分集，信號(hào)所到達(dá)的不同路徑中的每一條路徑具有不同的傳播延遲，并且這些信號(hào)對(duì)于每一路徑是單獨(dú)接收和處理的。
如果存在兩條或兩條以上具有足夠延遲差的信號(hào)接收路徑，比方說該延遲差大于一微秒，那么可以采用兩個(gè)或兩個(gè)以上的接收機(jī)單獨(dú)接收這些信號(hào)。由于這些信號(hào)通常表現(xiàn)出獨(dú)立的衰落特征和其他傳播特征，所以信號(hào)可以由接收機(jī)單獨(dú)處理，并且輸出可以與分集組合器組合，以提供最終的輸出信息或數(shù)據(jù)，并克服單個(gè)路徑中存在的問題。所以，性能的損失僅出現(xiàn)在到達(dá)二接收機(jī)的信號(hào)以同樣的方式并且是同時(shí)經(jīng)歷衰落或干擾的時(shí)候。為了利用存在的多徑信號(hào)，必須使用使路徑分集組合運(yùn)行可以進(jìn)行的波形。
在多址通信系統(tǒng)中使用路徑分集的例子見美國(guó)專利5,101,501中的描述，其標(biāo)題是“CDMA蜂窩電話系統(tǒng)中的軟切換”，其授權(quán)日為1992年3月31日。另一個(gè)美國(guó)專利是5,109,390，其標(biāo)題是“CDMA蜂窩電話系統(tǒng)中的分集接收機(jī)，其授權(quán)日是1992年4月28日。上述二專利均已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，在此引述供參考。
美國(guó)專利4,901,307中所揭示的CDMA技術(shù)采用了用戶-衛(wèi)星通信中兩個(gè)通信方向或鏈路的相干調(diào)制和解調(diào)。在采用該方法的通信系統(tǒng)中，導(dǎo)頻載波信號(hào)用作匯接局對(duì)用戶或衛(wèi)星對(duì)用戶以及基站對(duì)用戶鏈路的相干相位參考。由跟蹤導(dǎo)頻信號(hào)載波所獲得的相位信息隨后用作其他系統(tǒng)或用戶信息信號(hào)的相干解調(diào)的載波相位參考。這種技術(shù)使許多用戶信號(hào)載波能夠享有共同的導(dǎo)頻信號(hào)作為相位參考，從而使成本更低、跟蹤機(jī)制更有效。在衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)中，返回鏈路一般不需要用作匯接局接收機(jī)的相位參考的導(dǎo)頻信號(hào)。在地面無(wú)線或蜂窩環(huán)境中，多徑衰落的嚴(yán)重性以及所產(chǎn)生的通信信道的相位破壞通常使得不能使用用于通常不使用導(dǎo)頻信號(hào)的用戶對(duì)基站鏈路的相干解調(diào)技術(shù)。然而，本發(fā)明使得可以根據(jù)需要使用非相干調(diào)制技術(shù)和非相干解調(diào)技術(shù)。
由于目前已流行采用基于地面的轉(zhuǎn)發(fā)器和基站，所以未來的系統(tǒng)將把側(cè)重點(diǎn)放在采用更寬地理范圍的基于衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器，以到達(dá)大量的‘遠(yuǎn)端’用戶，從而實(shí)現(xiàn)真正的‘全球’通信服務(wù)。不幸的是，在衛(wèi)星環(huán)境中有幾個(gè)因素有時(shí)對(duì)傳統(tǒng)的信號(hào)分集和頻率及相位跟蹤技術(shù)的用途具有負(fù)面的影響。
衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器在一種功率嚴(yán)格受限的環(huán)境中跟蹤。即，存在一個(gè)使衛(wèi)星控制和通信系統(tǒng)可以實(shí)際訪問的合理限制的功率量。這是基于諸多因素中的如衛(wèi)星的大小和能量存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)的。人們強(qiáng)烈地希望減小通信系統(tǒng)所使用或需要的功率量，而不是某一系統(tǒng)使用者或用戶的實(shí)際數(shù)據(jù)傳送。
系統(tǒng)也可以在任何時(shí)候服務(wù)于在容量下良好工作的相當(dāng)小數(shù)量的實(shí)際用戶。該環(huán)境可以導(dǎo)致使導(dǎo)頻信號(hào)是百分之五十的功率用于通信系統(tǒng)的衛(wèi)星部分所使用的原因，從而產(chǎn)生用于衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的功率的潛在不可接受的低效。在后一種情況下，使得導(dǎo)頻信號(hào)太‘昂貴’而不能維持，并且導(dǎo)頻信號(hào)功率實(shí)際上由于系統(tǒng)操作者而下降而需補(bǔ)償。
但是，不管實(shí)施的原因是什么，降低導(dǎo)頻信號(hào)的功率降低了一開始在高速下獲得導(dǎo)頻信號(hào)和提供很精確跟蹤導(dǎo)頻載波相位的能力。特別在衛(wèi)星系統(tǒng)的情況下更是如此，與基于地面的轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)相比，這時(shí)的多普勒效應(yīng)和其他的效應(yīng)增加了準(zhǔn)確跟蹤導(dǎo)頻載波的困難?？梢钥吹?，如果功率不是足夠高，或者多普勒效應(yīng)或其他的效應(yīng)是足夠大的因素，那么系統(tǒng)用戶就不能夠可靠地獲得跟蹤導(dǎo)頻信號(hào)所要求的電平，并且必須使用非相干解調(diào)方案。即，分配給該電平的能量不足以在某種特定的水平上準(zhǔn)確地估計(jì)相干解調(diào)的信號(hào)相位或保持跟蹤。同時(shí)，由于天線信號(hào)的形狀等，在地面接收的導(dǎo)頻能量可以低到靠近某些衛(wèi)星波束點(diǎn)的邊緣。
所以，要求提供一種采用非相干解調(diào)技術(shù)獲取或解調(diào)擴(kuò)展譜通信信號(hào)的方法。要求這種技術(shù)在出現(xiàn)導(dǎo)頻信號(hào)能量下降時(shí)能夠有效地為系統(tǒng)用戶或使用者工作。這應(yīng)當(dāng)在導(dǎo)頻能量由于設(shè)計(jì)或由于傳播效應(yīng)而下降到實(shí)際應(yīng)用中無(wú)法檢測(cè)的低能量水平時(shí)是這樣。同時(shí)，這種技術(shù)在存在導(dǎo)頻信號(hào)信息時(shí)，不應(yīng)當(dāng)干擾導(dǎo)頻信號(hào)信息的有效使用，并且應(yīng)當(dāng)與其他的導(dǎo)頻信號(hào)和CDMA通信系統(tǒng)規(guī)約高度兼容。
發(fā)明概述考慮到多址通信系統(tǒng)中導(dǎo)頻信道信號(hào)和信號(hào)解調(diào)技術(shù)中存在的上述問題以及其他的問題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提高系統(tǒng)用戶用于估計(jì)和跟蹤通信信號(hào)相位的可用能量。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它改進(jìn)了接收，同時(shí)保持與其他調(diào)制方案的兼容。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它支持了在一個(gè)采用非相干調(diào)制而另者采用相干調(diào)制的兩條通信鏈路之間的分集和軟切換轉(zhuǎn)換。本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種調(diào)制技術(shù)，這種技術(shù)保持了采用非相干調(diào)制/解調(diào)的通信信道之間的正交性。
這些和其他的目的、目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)是以采用用于每一信號(hào)接收者或正交通信信道的多個(gè)正交函數(shù)或編碼序列而產(chǎn)生用于系統(tǒng)用戶的正交編碼通信信號(hào)的方法和裝置來實(shí)現(xiàn)的。在擴(kuò)展譜型通信系統(tǒng)內(nèi)的前向通信鏈路上要轉(zhuǎn)發(fā)到要求用戶單元的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)碼元是用至少兩個(gè)n長(zhǎng)度的正交調(diào)制碼元而經(jīng)M陣列調(diào)制的，每一個(gè)碼元通常包含一個(gè)或多個(gè)沃爾什函數(shù)。所使用的正交函數(shù)和所實(shí)施的M陣列級(jí)別的調(diào)制之間的關(guān)系是M等于產(chǎn)生調(diào)制碼元的正交函數(shù)總數(shù)和用來產(chǎn)生每一單獨(dú)每一的函數(shù)個(gè)數(shù)之積。換言之，是使用的函數(shù)總數(shù)與每一碼元的長(zhǎng)度超過每一函數(shù)的長(zhǎng)度n的因子(L)。通常，選擇函數(shù)個(gè)數(shù)和因子使得M小于64。用來產(chǎn)生調(diào)制碼元的函數(shù)代表通常在通信系統(tǒng)中賦值或使用的函數(shù)。
采用這種方法，兩個(gè)長(zhǎng)度為n的正交函數(shù)可以用來產(chǎn)生兩個(gè)n長(zhǎng)度的調(diào)制碼元并獲得2陣列的調(diào)制，而同樣的正交函數(shù)也可以用來產(chǎn)生用于獲得4陣列調(diào)制的4個(gè)2n長(zhǎng)度的調(diào)制碼元。在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，4個(gè)長(zhǎng)度為n的正交函數(shù)用來產(chǎn)生用于獲得16陣列調(diào)制的十六個(gè)4n長(zhǎng)度的調(diào)制碼元(M＝4[函數(shù)]×4[n]＝16)。
調(diào)制是按照經(jīng)調(diào)制的數(shù)據(jù)碼元的二進(jìn)制值，通過將經(jīng)編碼和交錯(cuò)的數(shù)據(jù)碼元變換成調(diào)制碼元或編碼序列來實(shí)現(xiàn)的。每一組log2M數(shù)據(jù)碼元用來產(chǎn)生或選擇相應(yīng)的M陣列輸出調(diào)制碼元。所以，當(dāng)L等于1并且所使用的n長(zhǎng)度的正交函數(shù)個(gè)數(shù)是2時(shí)，M是2，并且每一(一個(gè))經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)碼元被變換成長(zhǎng)度為n的兩個(gè)調(diào)制碼元中的一個(gè)。通常，這是通過將一個(gè)調(diào)制碼元選擇成二進(jìn)制輸入值“0”而另一個(gè)選擇為“1”來完成的。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，當(dāng)L等于2，而所使用的函數(shù)個(gè)數(shù)為2時(shí)，M為4，并且每?jī)蓚€(gè)經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)碼元被變換成長(zhǎng)度為2n的4個(gè)調(diào)制碼元。類似地，當(dāng)L等于4，并且所使用的函數(shù)個(gè)數(shù)是4時(shí)，M為16，并且每4個(gè)經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)碼元被變換成16個(gè)調(diào)制碼元。
通常，調(diào)制碼元是在串聯(lián)的N個(gè)編碼發(fā)生器中首先產(chǎn)生n長(zhǎng)度的正交編碼(如沃爾什函數(shù))來產(chǎn)生的。N的值至少是log2M，最小值為2，而M通常小于64。調(diào)制碼元選擇裝置或器件在低階2陣列調(diào)制的情況下采用單個(gè)編碼序列或?qū)個(gè)編碼序列組合起來來接收或產(chǎn)生正交編碼并且產(chǎn)生所要求的調(diào)制碼元，并將其反轉(zhuǎn)，如所要求的那樣下產(chǎn)生更長(zhǎng)的Ln長(zhǎng)度的調(diào)制碼元。編碼發(fā)生器可以被構(gòu)筑成也提供倒置序列(inverted sequence)，或者采用附加編碼發(fā)生器來實(shí)現(xiàn)這一功能。在另一種情況下，選擇裝置可以按照需要使每一選擇的序列倒置，以產(chǎn)生用來構(gòu)筑Ln長(zhǎng)度調(diào)制碼元的序列。對(duì)于更高階的調(diào)制，每一Ln長(zhǎng)度的調(diào)制碼元或者包含L編碼序列，或者包含L/2序列以及同一序列或函數(shù)的L/2倒置(inversion)。倒置的函數(shù)位于整個(gè)調(diào)制碼元序列內(nèi)，從而用該函數(shù)保持其他序列之間的正交性。
用于傳輸?shù)恼{(diào)制碼元輸出是根據(jù)輸入數(shù)據(jù)編碼碼元的二進(jìn)制值產(chǎn)生的。選擇裝置相應(yīng)于每一log2M組的數(shù)據(jù)碼元的二進(jìn)制值，并提供合適的調(diào)制碼元作為輸出。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，至少有一個(gè)(但通常為兩個(gè))正交函數(shù)發(fā)生器用來提供第一和第二n長(zhǎng)度的正交函數(shù)。連接選擇器或選擇裝置，以接收用戶數(shù)據(jù)碼元和第一和第二函數(shù)，并且當(dāng)碼元具有一個(gè)值時(shí)通過輸出第一正交函數(shù)而當(dāng)數(shù)據(jù)碼元具有第二值時(shí)輸出第二正交函數(shù)來響應(yīng)于數(shù)據(jù)碼元的二進(jìn)制值。在另一種實(shí)施例中，當(dāng)一對(duì)數(shù)據(jù)碼元具有第一值時(shí)采用第一正交函數(shù)、當(dāng)一對(duì)數(shù)據(jù)碼元具有第二值時(shí)采用第一正交函數(shù)及其倒置、當(dāng)一對(duì)數(shù)據(jù)碼元具有第三值時(shí)采用第二正交函數(shù)兩次、并且當(dāng)一對(duì)數(shù)據(jù)碼元具有第四值時(shí)采用第二正交函數(shù)及其倒置，通過輸出第一、第二、第三和第四2n長(zhǎng)度編碼序列，采用更高水平的調(diào)制，選擇器作出響應(yīng)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)(但通常是4個(gè))正交函數(shù)發(fā)生器用來提供第一、第二、第三和第四n長(zhǎng)度的正交函數(shù)。選擇器接收用戶數(shù)據(jù)碼元和4個(gè)函數(shù)，并通過輸出其中的第一、第二、第三和第四函數(shù)分別重復(fù)4次并且每一個(gè)均響應(yīng)于數(shù)據(jù)碼元的4個(gè)值中的一個(gè)值的4個(gè)序列，來響應(yīng)于數(shù)據(jù)碼元的二進(jìn)制值。另外，選擇器輸出三組序列，每一組序列響應(yīng)于12個(gè)數(shù)據(jù)碼元其他值中的一個(gè)值，其中的第一、第二、第三和第四函數(shù)分別重復(fù)兩次，并用重復(fù)函數(shù)的兩個(gè)倒置相伴隨，所述每一組中的每一序列倒置的相對(duì)位值與其他序列的倒置位值有偏離，從而保持大體正交性。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例在用于匯接局或基站發(fā)射機(jī)的調(diào)制過程中采用快速Hadamard變換機(jī)構(gòu)。將數(shù)據(jù)碼元輸入到快速Hadamard變換裝置，在此被變換成所要求的調(diào)制碼元。經(jīng)變換的輸出被轉(zhuǎn)換成一串行數(shù)據(jù)流并經(jīng)帶通濾波以去除不需要的頻率分量，然后再經(jīng)用于傳輸?shù)钠胀ǖ哪M信號(hào)處理。
通信信號(hào)通過接收具有公共載波頻率的擴(kuò)展譜通信信號(hào)來解調(diào)，這些擴(kuò)展譜通信信號(hào)用M個(gè)相互正交的Ln長(zhǎng)度的調(diào)制碼元調(diào)制，而這M個(gè)相互正交的Ln長(zhǎng)度的調(diào)制碼元是由預(yù)先選擇的幾個(gè)n長(zhǎng)度的正交函數(shù)組成的，并分別使其倒置，這里，M是L與預(yù)選個(gè)數(shù)之積。這些信號(hào)與并行的選擇個(gè)數(shù)的n長(zhǎng)度的正交函數(shù)相關(guān)，并被解調(diào)成M個(gè)能量值，這些能量值分別代表M個(gè)相互正交的調(diào)制碼元中的每一個(gè)。這些能量值接著用一雙最大度量產(chǎn)生過程被變換成能量度量數(shù)據(jù)。
相關(guān)和解調(diào)步驟可以通過將信號(hào)輸入到至少兩組N個(gè)相關(guān)器中來完成，并且隨后將經(jīng)相關(guān)的信號(hào)施加到用于每一組相關(guān)器的相應(yīng)的解調(diào)器，這里，N是所使用的函數(shù)的個(gè)數(shù)。這些信號(hào)被解調(diào)成每一解調(diào)器中的M個(gè)能量值，這些能量值代表M個(gè)相互正交的調(diào)制碼元中的每一個(gè)碼元。用一能量組合器，將從每一解調(diào)器產(chǎn)生的M個(gè)能量值組合到一組M個(gè)能量值中。
在本發(fā)明的進(jìn)一步的方面中，還將信號(hào)輸入到至少一個(gè)相干解調(diào)器中，并經(jīng)解調(diào)，產(chǎn)生至少一個(gè)幅度值。將從每一相干解調(diào)器產(chǎn)生的幅度值在一幅度組合器中組合成單一幅度值，并與雙最大量度產(chǎn)生過程的輸出在能量組合器中組合成數(shù)據(jù)碼元的混合度量值。
本發(fā)明通常應(yīng)用于一無(wú)線電話/數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其中，遠(yuǎn)端用戶位于多個(gè)小區(qū)內(nèi)，并用碼分多址(CDMA)擴(kuò)展譜型通信信號(hào)，從至少一個(gè)匯接局接收信號(hào)。用至少一個(gè)基于衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器將經(jīng)調(diào)制的通信信號(hào)從匯接局傳送到用戶。
附圖簡(jiǎn)述在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)描述以后，本發(fā)明的特征、目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，圖中，相同的標(biāo)號(hào)表示相同的元件，其中

圖1是典型CDMA無(wú)線通信系統(tǒng)的示意圖；圖2是無(wú)線CDMA通信系統(tǒng)的典型匯接局解調(diào)/調(diào)制和傳輸裝置的方框圖；圖3描述的是準(zhǔn)備和調(diào)制用于圖2所示裝置中的用戶單元所需數(shù)據(jù)的典型信號(hào)調(diào)制器；圖4描述的是按照本發(fā)明原理采用2陣列調(diào)制的調(diào)制器；圖5描述的是按照本發(fā)明的采用4陣列調(diào)制的調(diào)制器；圖6描述的是按照本發(fā)明的采用16陣列調(diào)制的調(diào)制器；圖7是按照本發(fā)明原理的實(shí)施非相干解調(diào)的單個(gè)指針接收機(jī)的方框圖；圖8是實(shí)施非相干解調(diào)的多個(gè)指針接收機(jī)的方框圖；以及圖9是實(shí)施相干和非相干解調(diào)的多個(gè)指針接收機(jī)的方框圖。
較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述本發(fā)明提高了使擴(kuò)展譜多址通信系統(tǒng)用戶與載波信號(hào)的相位同步并且跟蹤頻率和編碼幀的能力。采用了一種新的調(diào)制技術(shù)，這種技術(shù)用多個(gè)正交碼在傳輸用戶信道信號(hào)中對(duì)碼元數(shù)據(jù)編碼，而使信號(hào)能量的使用更有效。這一調(diào)制方法使得每一用戶接收每一碼元的能量更有效，用來構(gòu)筑碼元能量度量。該附加能量使得在沒有導(dǎo)頻信號(hào)時(shí)的跟蹤更加精確。這種方法還使得可以使用相干和非相干信號(hào)解調(diào)技術(shù)。很弱或不存在導(dǎo)頻信號(hào)時(shí)的相應(yīng)解調(diào)補(bǔ)償了許多基于衛(wèi)星的和其他的擴(kuò)展譜通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的問題。
在典型的CDMA通信系統(tǒng)中，例如預(yù)定地理范圍或小區(qū)中的無(wú)線數(shù)據(jù)或電話系統(tǒng)、基站，每一個(gè)都使用幾個(gè)調(diào)制解調(diào)器單元或擴(kuò)展譜調(diào)制解調(diào)器，來處理用于系統(tǒng)用戶的通信信號(hào)。每一擴(kuò)展譜調(diào)制解調(diào)器通常采用數(shù)字?jǐn)U展譜傳輸調(diào)制器、至少一個(gè)數(shù)字?jǐn)U展譜數(shù)據(jù)接收機(jī)和至少一個(gè)搜尋器接收機(jī)。典型的工作期間，按照需要，將基站中的調(diào)制解調(diào)器分配給每一遠(yuǎn)端用戶或移動(dòng)用戶，使通信信號(hào)的傳送適宜于所分配的用戶。如果調(diào)制解調(diào)器采用多個(gè)接收機(jī)，則一個(gè)調(diào)制解調(diào)器適宜于分集處理，否則多個(gè)調(diào)制解調(diào)器可以組合起來使用。對(duì)于采用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的通信系統(tǒng)，這些調(diào)制解調(diào)器通常配置在基站內(nèi)，這些基站稱為匯接局或中樞，通過衛(wèi)星傳輸信號(hào)與用戶通信。也可以有其他與衛(wèi)星或匯接局通信以保持系統(tǒng)寬話務(wù)控制和信號(hào)同步的相關(guān)控制中心。
按照本發(fā)明的原理構(gòu)筑和工作的典型的無(wú)線通信系統(tǒng)如圖1所示。圖1所示的通信系統(tǒng)10在具有無(wú)線數(shù)據(jù)端或電話的通信系統(tǒng)遠(yuǎn)端或移動(dòng)用戶單元與系統(tǒng)基站之間的通信中采用擴(kuò)展譜調(diào)制技術(shù)。大城市中可以使用許多這樣的基站，向蜂窩電話型系統(tǒng)中的移動(dòng)用戶提供服務(wù)。通常在通信系統(tǒng)中采用較少的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器，來為每一轉(zhuǎn)發(fā)器較多的用戶服務(wù)，并且這些用戶分布在較大的地理區(qū)域內(nèi)。
從圖1可以看到，通信系統(tǒng)10采用也稱為移動(dòng)電話交換局(MTSO)的系統(tǒng)控制器和交換網(wǎng)12，它通常包括用來提供基站或匯接局的系統(tǒng)寬控制的接口和處理電路?？刂破?2還控制電話呼叫從公共交換電話網(wǎng)(PSTN)到恰當(dāng)?shù)幕净騾R接局用于通往所要求的或指定的用戶單元的路由選擇，以及從通過一個(gè)或多個(gè)基站到PSTN的用戶單元的路由選擇。由于大多數(shù)通信系統(tǒng)中的用戶單元從效率和成本上考慮事實(shí)上是不直接相互進(jìn)行通信的，所以，控制器12通常通過恰當(dāng)?shù)幕竞蚉STN將用戶間的呼叫接續(xù)起來而使用戶單元置于相互進(jìn)行的通信之中。使控制器12與各種系統(tǒng)基站耦連的通信鏈路可以用各種已知技術(shù)，如專用電話線、光纖鏈路或微波或?qū)Ｓ眯l(wèi)星通信鏈路建立起來，這里提到的已知技術(shù)是非限定性的。
在圖1所示的通信系統(tǒng)部分中，示出了由于地面轉(zhuǎn)發(fā)器通信的典型的基站14和16，以及兩個(gè)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器18和20，和兩個(gè)相關(guān)的匯接局或中樞22和24。這些系統(tǒng)元件用來實(shí)施與兩個(gè)典型的遠(yuǎn)端用戶單元26和28的通信，每一遠(yuǎn)端用戶具有如(非限定性的)蜂窩電話的無(wú)線通信裝置。由于討論時(shí)這些用戶單元指的是移動(dòng)單元，所以應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的原理適用于要求遠(yuǎn)端無(wú)線服務(wù)的固定裝置。后一種類型的服務(wù)尤其與采用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器在世界許多的遠(yuǎn)端地區(qū)建立通信鏈路有關(guān)。
術(shù)語(yǔ)波束(點(diǎn))和小區(qū)或區(qū)段是完全可以互換使用的，這是因?yàn)樵诒绢I(lǐng)域中可以以這種方式稱呼，所服務(wù)的地理區(qū)域本質(zhì)上相似，不同的只是所使用的轉(zhuǎn)發(fā)器平臺(tái)的類型及其地點(diǎn)的物理特征。盡管傳輸路徑的某些特征以及對(duì)頻率和信道重復(fù)使用的限制在這些平臺(tái)之間是不同的。小區(qū)由基站信號(hào)的有效‘到達(dá)’來定義，而波束是將衛(wèi)星通信信號(hào)投射到地球表面所覆蓋的‘點(diǎn)’。另外，區(qū)段通常覆蓋小區(qū)內(nèi)不同的地理區(qū)域，而不同頻率下的衛(wèi)星波束(有時(shí)稱為FDMA信號(hào))則可以覆蓋共同的地理范圍。
術(shù)語(yǔ)基站和匯接局有時(shí)也可以是互換使用的，匯接局在本領(lǐng)域中被看作是通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器傳導(dǎo)通信信號(hào)并且具有更多‘內(nèi)務(wù)任務(wù)’、擁有相關(guān)的設(shè)備、通過移動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)器保持這樣的通信鏈路的特別的基站，而基站采用地面天線在周圍的地理區(qū)域中進(jìn)行直接通信。中央控制中心當(dāng)與匯接局和移動(dòng)衛(wèi)星相互作用時(shí)通常也將具有更多的功能。
本例中注意到，基站14和16中的每一個(gè)對(duì)來自各個(gè)天線的傳輸方式所服務(wù)的各個(gè)地理區(qū)域或‘小區(qū)’提供服務(wù)，而來自衛(wèi)星18和20的波束則覆蓋其他的各個(gè)地理區(qū)域。然而，應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和所提供的服務(wù)類型的不同，衛(wèi)星的波束覆蓋區(qū)域或服務(wù)區(qū)域以及地面轉(zhuǎn)發(fā)器天線方向圖所在某一給定區(qū)域內(nèi)可以完全或部分重疊。因此，正如下文中所討論的那樣，在通信過程中的各個(gè)點(diǎn)處，可以在服務(wù)各個(gè)區(qū)域或小區(qū)的基站或匯接局之間進(jìn)行切換，并且在這些通信區(qū)域或裝置之間也可以實(shí)現(xiàn)分集。
可以由CDMA調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)的信號(hào)增益使得當(dāng)用戶改變地點(diǎn)而充分跨越新基站、匯接局或衛(wèi)星波束圖所服務(wù)的區(qū)域時(shí)可以使用‘軟’切換方案。該方法中，將匯接局中新的調(diào)制解調(diào)器分配給用戶單元，而現(xiàn)有的匯接局調(diào)制解調(diào)器繼續(xù)為該通信鏈路服務(wù)，直到清楚地知道應(yīng)當(dāng)終斷老的鏈路。當(dāng)某一用戶單元位于兩個(gè)基站的覆蓋區(qū)域之間的過渡區(qū)域(即重疊覆蓋的區(qū)域)內(nèi)的時(shí)候，可以由兩個(gè)調(diào)制解調(diào)器同時(shí)保持該通信鏈路，一個(gè)調(diào)制解調(diào)器用于一個(gè)基站，或者按照接收信號(hào)的強(qiáng)度和頻率的有效性在調(diào)制解調(diào)器之間轉(zhuǎn)換。由于用戶單元總是通過至少一個(gè)調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行通信，所以很少會(huì)發(fā)生服務(wù)的中斷。采用這種方式，用戶單元采用多個(gè)匯接局或基站調(diào)制解調(diào)器除了執(zhí)行分集功能以外，還在切換過程中提供幫助。另外，軟切換可以大體連續(xù)用來保持用戶和多個(gè)衛(wèi)星之間的通信鏈路。
圖1中，基站14和用戶單元26和28之間通信鏈路的一些可能的信號(hào)路徑分別用一系列線段30和32表示。這些線上的箭頭表示鏈路的典型信號(hào)方向，鏈路或者是前向鏈路，或者是后向鏈路，盡管這僅僅是為清楚起見是用作描述的，并且不代表是對(duì)實(shí)際信號(hào)方式或所需通信路徑的任何限制。采用類似的方式，基站16和用戶單元26和28之間可能的通信鏈路分別用線段34和36表示?；?4和16通常被構(gòu)筑成用等功率發(fā)射信號(hào)，以使用戶間的相互干擾最小。
描述的附加可能信號(hào)信號(hào)路徑用于通過衛(wèi)星18和20建立的通信。這些通信鏈路建立起一個(gè)或多個(gè)匯接局或中央化中樞22和24以及用戶單元26和28之間建立起信號(hào)路徑。這些通信鏈路的衛(wèi)星-用戶部分是用一系列線段40、42和44表示的，匯接局-衛(wèi)星部分用線段46、48、50和52表示。在一些機(jī)構(gòu)中，也可以建立起在線段54表示的鏈路上衛(wèi)星對(duì)衛(wèi)星的直接通信。
基站所服務(wù)的地理區(qū)域和小區(qū)被設(shè)計(jì)成大體是非覆蓋或非相交形狀的，通常將用戶或用戶單元放置在靠近一個(gè)基站處，或者在將小區(qū)進(jìn)一步細(xì)分為一個(gè)小區(qū)區(qū)段內(nèi)。這也大體與衛(wèi)星通信相同，盡管這里決定的因素是特定波束圖中用戶單元的存在以及其信號(hào)強(qiáng)度而不是與衛(wèi)星的相對(duì)靠近程度。
在當(dāng)前的CDMA無(wú)線或蜂窩電話系統(tǒng)中，每一基站或匯接局也在其覆蓋區(qū)域內(nèi)發(fā)射一‘導(dǎo)頻信號(hào)’。對(duì)于衛(wèi)星系統(tǒng)，該信號(hào)也在每一衛(wèi)星‘波束’或波束部分中轉(zhuǎn)發(fā)，并用衛(wèi)星所服務(wù)的特定匯接局初始發(fā)出。單個(gè)的導(dǎo)頻信號(hào)是為每一匯接局或基站發(fā)射的，并且由該匯接局的所有用戶所共享，但細(xì)分成區(qū)段的區(qū)域除外，在細(xì)分成區(qū)段的區(qū)域的情況下，每一區(qū)段可以有它自己獨(dú)特的導(dǎo)頻信號(hào)。該導(dǎo)頻信號(hào)不含有數(shù)據(jù)調(diào)制，并且由用戶單元用來獲得初始系統(tǒng)同步并提供基站發(fā)射信號(hào)的健全時(shí)間、頻率和相位跟蹤。每一匯接局或基站還發(fā)射擴(kuò)展譜調(diào)制的信息，如匯接局識(shí)別、系統(tǒng)定時(shí)、用戶尋呼信息、或各種其他信號(hào)。
雖然每一基站或匯接局具有獨(dú)特的導(dǎo)頻信號(hào)(在系統(tǒng)寬重復(fù)使用的情況下)，但它們不是用不同的PN碼發(fā)生器產(chǎn)生的，而是在不同的編碼相位偏離下采用相同的擴(kuò)展碼。這使得PN碼可以相互區(qū)分開來，接著可區(qū)分始發(fā)基站和匯接局，或小區(qū)和波束。另一種情況是，一系列PN碼用在通信系統(tǒng)中，這里的不同PN碼用于每一匯接局以及可能用于通過其匯接局進(jìn)行通信的每一衛(wèi)星平面。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說很明顯的是，根據(jù)需要，可以分配許多或很少PN碼來識(shí)別通信系統(tǒng)中的特定信號(hào)源或轉(zhuǎn)發(fā)器。即，可以根據(jù)需要，采用編碼來區(qū)分系統(tǒng)中的每一轉(zhuǎn)發(fā)器或信號(hào)發(fā)送器，這取決于可能的通信信道的總數(shù)，并且根據(jù)需要使系統(tǒng)中可以尋址的用戶數(shù)最大。
在整個(gè)通信系統(tǒng)中采用一個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)編碼序列使得用戶單元找到在所有導(dǎo)頻信號(hào)編碼相位上與單次搜尋的系統(tǒng)定時(shí)同步。最強(qiáng)的導(dǎo)頻信號(hào)可以用對(duì)于每一編碼相位的相關(guān)過程來檢測(cè)。用戶單元順序搜尋整個(gè)序列并調(diào)諧到產(chǎn)生最強(qiáng)相關(guān)的偏置或偏移上。該過程所識(shí)別的最強(qiáng)的導(dǎo)頻信號(hào)通常對(duì)應(yīng)于最靠近的基站所發(fā)射的或覆蓋衛(wèi)星波束的導(dǎo)頻信號(hào)。但是，不管其發(fā)射源如何，通常使用最強(qiáng)的導(dǎo)頻信號(hào)，因?yàn)楹苊黠@，這是一個(gè)用戶可以跟蹤和精確解調(diào)的信號(hào)。
通常更高的功率電平并且因此更大的信噪比以及導(dǎo)頻信號(hào)干擾富裕量使得可以進(jìn)行高速初始捕獲，并且使得可以用相當(dāng)寬的帶寬相位跟蹤電路進(jìn)行很精確的相位跟蹤。從跟蹤導(dǎo)頻載波獲得的載波相位用作解調(diào)基站14和16以及匯接局22和24發(fā)射的用戶信息信號(hào)的載波相位參考。這一技術(shù)使得許多話務(wù)信道或用戶信號(hào)載波可以分享用于載波相位參考的公共導(dǎo)頻信號(hào)。
在捕獲或與最強(qiáng)的導(dǎo)頻信號(hào)同步以后，用戶單元接著搜尋另一信號(hào)，該信號(hào)稱為同步信號(hào)或信道，它通常采用下面將要討論的與導(dǎo)頻信號(hào)具有相同序列長(zhǎng)度的不同覆蓋碼(cover code)。除了傳送用于長(zhǎng)PN碼、交錯(cuò)幀、聲碼器的一定同步信息以及不需要附加信道搜尋而由遠(yuǎn)端用戶單元使用的其他系統(tǒng)定時(shí)信息以外，同步信號(hào)發(fā)射包含一定系統(tǒng)信息的消息，該系統(tǒng)信息進(jìn)一步識(shí)別始發(fā)匯接局和整個(gè)通信系統(tǒng)。
另一稱為尋呼信號(hào)或信道的信號(hào)也可以由通信系統(tǒng)用來發(fā)射表示某一呼叫或通信信息已經(jīng)為某一用戶‘到達(dá)’或出現(xiàn)或正‘保持’在某一匯接局處的消息。一個(gè)或多個(gè)信道可以用于這一功能，并且當(dāng)處于待用模式即當(dāng)沒有通信鏈路建立時(shí)，用戶單元可以監(jiān)視這些信道和導(dǎo)頻，將其他的排除在外。尋呼信號(hào)通常提供恰當(dāng)?shù)男诺婪峙?，供用戶啟?dòng)某一通信鏈路時(shí)使用，并請(qǐng)求來自指定用戶單元的響應(yīng)。
如圖1，導(dǎo)頻信號(hào)用出網(wǎng)或前向通信鏈路30和36從基站14和16分別發(fā)送到用戶單元26，以及用鏈路40、46和48通過衛(wèi)星18從匯接局22和24發(fā)送到用戶單元26。用戶單元26中的電路接著用來通過比較基站14和16或匯接局22和24發(fā)射的導(dǎo)頻信號(hào)的相對(duì)強(qiáng)度，判斷它應(yīng)當(dāng)將哪些基站或匯接局(衛(wèi)星)服務(wù)設(shè)施用于通信。為了描述清楚起見，用作與用戶單元26通信的衛(wèi)星20在圖1中未示出，盡管根據(jù)特定系統(tǒng)機(jī)構(gòu)、衛(wèi)星波束圖分布和由MTSO 12的呼叫轉(zhuǎn)移這是可能的。
本例中，用戶單元28可以被認(rèn)為是最靠近基站16而用于地面服務(wù)的但處在衛(wèi)星18或20的覆蓋范圍內(nèi)用于匯接局服務(wù)。當(dāng)用戶單元28發(fā)出一呼叫時(shí)，控制消息被發(fā)送到最靠近的基站或衛(wèi)星匯接局，這里是16或18和20。在接收到呼叫請(qǐng)求消息后，基站16將被叫號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到系統(tǒng)控制器或MTSO 12。系統(tǒng)控制器12接著通過PSTN將該呼叫連接到想要的接收者。另一種情況是，通過衛(wèi)星18從用戶單元28建立起與匯接局22或24的通信鏈路。匯接局22接收該呼叫請(qǐng)求消息，并將其轉(zhuǎn)發(fā)到如前一樣進(jìn)行處理的系統(tǒng)控制器12。
無(wú)論呼叫或信息鏈路請(qǐng)求是在PSTN中發(fā)起還是由用戶單元發(fā)出， MTSO 12通常將呼叫信息發(fā)送到用戶單元所知道(例如根據(jù)先前的消息信息)或預(yù)計(jì)是(例如家住區(qū)域)的預(yù)定區(qū)域中所有的基站或匯接局。這些匯接局和基站接著在用于被叫用戶的每一覆蓋區(qū)域內(nèi)發(fā)射一尋呼信息。當(dāng)所要求的接收者的單元檢測(cè)到尋呼信息時(shí)，它通過將控制消息發(fā)送到最靠近的基站或通過合適的衛(wèi)星發(fā)送到某一匯接局作出響應(yīng)。該控制消息向系統(tǒng)控制器12發(fā)出信號(hào)，哪一個(gè)特定的匯接局、衛(wèi)星或基站正與該用戶單元進(jìn)行通信，并且MTSO或控制器12接著通過該鏈路將消息或呼叫的路由接續(xù)到該用戶單元。如果用戶單元(這里是28)移出了一開始選擇的衛(wèi)星18或匯接局22或24的覆蓋區(qū)，那么就選擇通過其他衛(wèi)星的的消息的路由，繼續(xù)該通信鏈路，直到必須使用不同的匯接局或基站為止。
當(dāng)啟動(dòng)某一呼叫或通信鏈路并且某一用戶或遠(yuǎn)端單元變成工作方式時(shí)，產(chǎn)生或選擇一偽噪聲(PN)碼，供該呼叫的持續(xù)期間使用。根據(jù)特定用戶單元的某一標(biāo)識(shí)因素，該編碼可以由匯接局動(dòng)態(tài)分配，或者用預(yù)定值確定。在發(fā)出呼叫以后，該用戶單元繼續(xù)掃描它通過其進(jìn)行通信的匯接局的導(dǎo)頻信號(hào)和鄰近波束或小區(qū)的導(dǎo)頻信號(hào)。該導(dǎo)頻信號(hào)的掃描繼續(xù)，以便確定某一相鄰導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度是否超過了一開始選擇的那一導(dǎo)頻信號(hào)的強(qiáng)度。當(dāng)與某一相鄰小區(qū)或波束相關(guān)的導(dǎo)頻信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度超過了當(dāng)前小區(qū)或波束的導(dǎo)頻信號(hào)的強(qiáng)度時(shí)，則該用戶單元確定已經(jīng)進(jìn)入了新的小區(qū)或波束圖，并且應(yīng)當(dāng)啟動(dòng)通往該波束圖的匯接局通信的切換。
用來實(shí)現(xiàn)CDMA通信系統(tǒng)的基站或匯接局裝置的收發(fā)機(jī)部分的典型實(shí)施例的進(jìn)一步細(xì)節(jié)如圖2所示。圖2中、使用了一個(gè)或一個(gè)以上的接收機(jī)部分，這些接收機(jī)部分中的每一個(gè)與用來實(shí)現(xiàn)頻率或空間分集接收的天線和模擬接收機(jī)部分耦合。在地面轉(zhuǎn)發(fā)器基站中，多個(gè)天線用來實(shí)現(xiàn)空間分集接收，通常是在區(qū)段內(nèi)。在匯接局中，多個(gè)天線也可以用來適應(yīng)幾種不同的衛(wèi)星和軌道圖形。
在每一個(gè)接收機(jī)部分中，信號(hào)是以大體相同的方式處理的，直到這些信號(hào)經(jīng)歷了分集組合過程。圖2中虛線內(nèi)的元件對(duì)應(yīng)于用來控制一個(gè)匯接局和一個(gè)移動(dòng)用戶單元之間的通信的接收機(jī)元件，盡管在本領(lǐng)域中人們可以采用某些變異。模擬接收機(jī)或接收機(jī)部分的輸出也被提供至其他元件，這些元件用來與其他用戶單元通信，這在下面要參考的美國(guó)專利5,103,459中有進(jìn)一步的討論。
圖2中所示的收發(fā)機(jī)采用一模擬接收機(jī)62，該接收機(jī)62與天線60相連，用來接收、下變頻、放大和使通信信號(hào)數(shù)字化。用于對(duì)信道進(jìn)行RF對(duì)IF到基帶頻率下變頻和模數(shù)轉(zhuǎn)換的各種方案是本領(lǐng)域中所熟知的。數(shù)字化信號(hào)接著轉(zhuǎn)發(fā)到一搜尋器接收機(jī)64和至少一個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解調(diào)器66A。附加的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機(jī)66B-66N用來按照需要獲取用于每一用戶單元的信號(hào)分集，每一接收機(jī)形成Rake型信號(hào)接收機(jī)中的一個(gè)指針。這些附加數(shù)據(jù)接收機(jī)單獨(dú)或與其他接收機(jī)一起，沿幾種可能的傳播路徑跟蹤和接收用戶信號(hào)，并提供分集方式處理。每一數(shù)據(jù)接收機(jī)通常大體在結(jié)構(gòu)或功能上相同，當(dāng)可以因分集信號(hào)本質(zhì)的不同而在略微不同的定時(shí)下運(yùn)行。如前所述，匯接局通常具有一個(gè)或多個(gè)附加接收機(jī)部分(未示出)，每一附加接收機(jī)部分分配用來適應(yīng)一工作的用戶。
與解調(diào)器66A-66N和搜尋器接收機(jī)64耦連的至少一個(gè)匯接局控制處理器或控制器70提供命令和控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)如(非局限于)信號(hào)處理、定時(shí)信號(hào)發(fā)生、功率和切換控制、分集、分集組合和與MTSO的系統(tǒng)接口連接的功能?？刂铺幚砥?0的另一主要控制任務(wù)是用于用戶通信的沃爾什函數(shù)、發(fā)射機(jī)和解調(diào)器分配。搜尋器接收機(jī)通常用來判定要將哪一個(gè)解調(diào)器分配至模擬輸出。每一解調(diào)器接著負(fù)責(zé)跟蹤用已知技術(shù)接收的信號(hào)的定時(shí)。
數(shù)據(jù)解調(diào)器66A-66N的輸出與一個(gè)或多個(gè)分集組合器和譯碼器68耦合，分集組合器和譯碼器68用來邏輯組合為公共用戶單元服務(wù)的解調(diào)器輸出的信號(hào)。這個(gè)經(jīng)組合的信號(hào)提供到一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)鏈路72，該鏈路也與控制處理器70、發(fā)射調(diào)制器72耦合，并且通常與MTSO數(shù)字交換機(jī)或網(wǎng)絡(luò)耦合。用來構(gòu)筑數(shù)字鏈路72的電路是人們熟知的，并且通常包含各種已知的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)交換和存儲(chǔ)元件。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)鏈路72用來控制或指揮分集組合器和譯碼器68、MTSO網(wǎng)絡(luò)和一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送調(diào)制器74中經(jīng)譯碼/編碼的信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)，所有這些均在控制處理器70的控制下。
本例中，從解調(diào)器66和搜尋器接收機(jī)64輸出的數(shù)字化信號(hào)由組合的I和Q信道信號(hào)組成。但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解，這些元件可以被構(gòu)筑成在提供使I和Q信道數(shù)字化之前分裂的內(nèi)部信道，而不是在轉(zhuǎn)換以后使數(shù)字化I和Q信道信號(hào)分裂。該分裂簡(jiǎn)單地改變了用來將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到其他元件的數(shù)據(jù)總線的本質(zhì)。
在傳輸側(cè)，在通信系統(tǒng)內(nèi)來自MTSO或來自其他組合器的信號(hào)用數(shù)字鏈路72耦合到合適的發(fā)射調(diào)制器，供傳輸?shù)浇邮沼脩?。也在控制處理?0的控制下運(yùn)行的發(fā)射調(diào)制器74對(duì)用來傳送到一要求的接收者的數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)展譜調(diào)制，并將合成的信號(hào)提供到一發(fā)射功率控制器76，該控制器76提供對(duì)用作出局信號(hào)的傳輸功率的控制。對(duì)于典型發(fā)射調(diào)制器72的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行的進(jìn)一步細(xì)節(jié)見美國(guó)專利5,103,459和5,309,474中的討論，這兩個(gè)專利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，在此引述供參考。
在加法器78中，功率控制器76的輸出與為同一載波信號(hào)準(zhǔn)備信號(hào)的其他發(fā)射調(diào)制器/功率控制電路的輸出加和。加法器78的輸出接著提供到模擬發(fā)射機(jī)80，在所要求的頻率下作進(jìn)一步的放大，并輸出到天線82，用以通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)射到用戶單元?？刂铺幚砥?0還對(duì)導(dǎo)頻信號(hào)、同步信道信號(hào)和尋呼信道信號(hào)的功率和產(chǎn)生以及與功率控制器76的耦合在與其他信號(hào)加和之前實(shí)施控制，并輸出至天線82。
擴(kuò)展譜型通信系統(tǒng)，比如圖1所示的本例，采用了一種根據(jù)直接序列偽隨機(jī)噪聲擴(kuò)展譜載波的波形。即，用周期Ts的偽噪聲PN序列調(diào)制基帶載波，以獲得所要求的擴(kuò)展效果。PN序列由周期為Tc的一系列‘疇元’組成，其頻率比正被擴(kuò)展的基帶通信信號(hào)要高得多，后者通常僅約9.6到19.2kbps。典型的疇元速率在1.2288MHz的數(shù)量級(jí)，并且是按照總帶寬、要求或允許的信號(hào)干擾和本領(lǐng)域中所知曉的有關(guān)信號(hào)強(qiáng)度和質(zhì)量的其他標(biāo)準(zhǔn)選擇的。所以，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解是如何按照分配的頻譜以及考慮到成本限制和通信質(zhì)量的折中來修改疇元速率的。
導(dǎo)頻序列必須足夠長(zhǎng)，從而可以用相位偏移來產(chǎn)生許多不同的序列，以支持系統(tǒng)中大量的導(dǎo)頻信號(hào)。本典型實(shí)施例中，發(fā)射信號(hào)載波的序列長(zhǎng)度選擇在215或32768疇元。產(chǎn)生的序列具有良好的交叉相關(guān)和自相關(guān)特性，這些特性是防止不同小區(qū)發(fā)射的導(dǎo)頻信號(hào)之間相互干擾所必須的。同時(shí)，要求將序列保持在盡可能短而使捕獲時(shí)間最小。不知道定時(shí)時(shí)，必須搜尋序列的整個(gè)長(zhǎng)度，以確定正確的定時(shí)。序列越長(zhǎng)，則序列的搜尋時(shí)間越長(zhǎng)。但是，當(dāng)減小序列長(zhǎng)度時(shí)，編碼處理增益也隨干擾抑制而減小，甚至達(dá)到無(wú)法接受的地步。
正如前文中指出的那樣，通過提供用于每一相對(duì)于相鄰者的區(qū)域的基本導(dǎo)頻編碼序列的不同時(shí)間偏移來區(qū)分來自不同匯接局或基站的信號(hào)。偏移或平移必須足夠大，以確保導(dǎo)頻信號(hào)之間大體沒有干擾。
在基站或匯接局對(duì)用戶的鏈路中，用來使頻譜擴(kuò)展的二進(jìn)制序列是根據(jù)不同類型的序列來構(gòu)筑的，每一序列具有不同的特性并提供不同的功能。一‘外’碼用來在不同基站發(fā)射的信號(hào)之間和多徑信號(hào)之間進(jìn)行鑒別。這一外碼通常由小區(qū)或波束中所有的信號(hào)共享，并且通常是相當(dāng)短的PN序列。但是，根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不同，可以將一組PN碼序列分配給每一匯接局，或者不同的PN碼可以由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器使用。每一系統(tǒng)按照本領(lǐng)域中所理解的因素指定系統(tǒng)中正交‘外’碼的分配。
一‘內(nèi)’碼接著用來某一區(qū)域的不同用戶之間或單個(gè)基站、匯接局或衛(wèi)星波束在前向鏈路上發(fā)射的用戶信號(hào)之間進(jìn)行鑒別。即，每一用戶單元有其自身的正交信道，該信道是用唯一的覆蓋PN碼序列提供在前向鏈路上的。在后向鏈路上用戶信號(hào)不完全正交，但是用經(jīng)編碼碼元調(diào)制的方式區(qū)分。還應(yīng)當(dāng)理解，在本領(lǐng)域中，附加的擴(kuò)展碼可以用來準(zhǔn)備用于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，比如，提供一附加的‘倒頻(scrambling)’級(jí)來改進(jìn)在后續(xù)接收和處理期間的信號(hào)增益。
在本領(lǐng)域中人們以熟知，可以構(gòu)筑一組長(zhǎng)度為n的n個(gè)正交二進(jìn)制序列，這里，n是2的冪。這在期刊中有討論，如S.W.Glomb等人在Digital Communicationswith Space Applications(Prentice-Hall，Inc.，1964，pp.45-64)中的討論。事實(shí)上，對(duì)于具有長(zhǎng)度為4的倍數(shù)但小于兩百的大多數(shù)序列，正交二進(jìn)制序列組也是已知的。一種相當(dāng)容易產(chǎn)生的這樣的序列稱為沃爾什函數(shù)，也稱為Hadamard矩陣。
在實(shí)數(shù)域中的一個(gè)n階沃爾什函數(shù)矩陣可以定義為W(n)=W(n/2)W(n/2)W(n/2)W-(n/2)]]>這里，W表示W(wǎng)的邏輯補(bǔ)碼，即W＝-W(n)，并且W(1)＝1。第一少數(shù)沃爾什函數(shù)或階數(shù)2、4和8可以表示為W(2)=111-1,]]>W(4)=11111-11-111-1-11-1-11]]>以及
于是，沃爾什函數(shù)或序列簡(jiǎn)單地是沃爾什函數(shù)矩陣的一行，并且階數(shù)為‘n’的沃爾什函數(shù)含有n的序列Sn(n)，每一序列長(zhǎng)度為n位。形成沃爾什碼序列的各個(gè)位也稱為沃爾什疇元。所以，沃爾什函數(shù)Wi(n)是‘n行/列’沃爾什函數(shù)矩陣的第i行，并具有n位。例如，上述沃爾什W3(8)為序列S3(8)＝11-1-111-1-1。
在實(shí)數(shù)域上的n階沃爾什函數(shù)(以及其他的正交函數(shù))具有這樣的特征，即，在疇元串的n個(gè)疇元的間隔上，如果該組中所有不同序列暫時(shí)對(duì)齊，則這些不同序列之間的交叉相關(guān)為零。通過注意到每一序列中準(zhǔn)確地有一半的位或疇元與其他序列中的一半的位或疇元不同，這是可以容易地理解的。另一個(gè)有用的特征是，一個(gè)(實(shí)數(shù))序列總是全部由全1組成，而所有其他序列一半是1，一半是負(fù)1。另一種情況是，一個(gè)(復(fù)數(shù))序列全部為零，其他序列一半為1，一半為零。
在當(dāng)前的擴(kuò)展譜通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)中，某一波束或小區(qū)內(nèi)工作的所有用戶或用戶單元共享一個(gè)‘外’PN編碼相位。即，給定頻率上用戶的匯接局和基站的建立的基本定時(shí)和相位如通常導(dǎo)頻信號(hào)和同步信號(hào)中所給出的那樣是相同的。使用戶或用戶信號(hào)作為給定接收者所特有的而區(qū)分開來的方法是將獨(dú)特的正交擴(kuò)展或倒頻函數(shù)即沃爾什函數(shù)應(yīng)用于也稱為用戶信道的每一用戶信號(hào)。這就是相位對(duì)齊的外PN碼隨內(nèi)碼的使用。
在采用沃爾什函數(shù)或編碼序列的給定擴(kuò)展譜通信系統(tǒng)中，在定義不同的碼序列之前，事先建立起一預(yù)定的序列組或序列表，每一序列組或序列表具有n行，n個(gè)值。在當(dāng)前設(shè)計(jì)中，這通常構(gòu)筑成一預(yù)定的64個(gè)沃爾什函數(shù)組，每一沃爾什函數(shù)具有64個(gè)疇元長(zhǎng)度。這些函數(shù)用來確保波束、小區(qū)或區(qū)段中所使用的載波信號(hào)中64個(gè)信道或用戶(負(fù)導(dǎo)頻、尋呼和同步)的正交性。對(duì)于增加可以提供服務(wù)的用戶數(shù)的先進(jìn)的基于衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)，設(shè)想將沃爾什函數(shù)的大小增加到長(zhǎng)度至少為128個(gè)疇元(n＝128)。
以這種方式，沃爾什函數(shù)如W1(64)、W2(64)或W64(64)的疇元或疇元二進(jìn)制值(‘0’或‘1’)是預(yù)定義的，并且存在于順序排列的組中供通信系統(tǒng)中使用。由于如導(dǎo)頻信號(hào)偏移(外碼)所證實(shí)的那樣每一小區(qū)的或波束的基本定時(shí)已經(jīng)實(shí)施的載波信號(hào)相位偏移，這些函數(shù)在波束和小區(qū)上是可重復(fù)使用的。采用這種類型的信息是本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解的。
幾種信號(hào)載波波形可以應(yīng)用于通信系統(tǒng)10中。在本較佳實(shí)施例中，一正弦載波信號(hào)由一對(duì)二進(jìn)制PN序列進(jìn)行四相(四相位)調(diào)制。這種方法中，PN序列是用具有相同序列長(zhǎng)度的兩個(gè)不同的PN發(fā)生器產(chǎn)生的。一個(gè)序列對(duì)載波信號(hào)的同相信道(I信道)進(jìn)行二相調(diào)制，另一序列對(duì)載波信號(hào)的正交相位(或就是正交)信道(Q信道)進(jìn)行二相調(diào)制。把這些結(jié)果產(chǎn)生的信號(hào)相加，形成合成四相載波信號(hào)。
實(shí)現(xiàn)傳輸調(diào)制器74和準(zhǔn)備用戶單元j用于傳輸所要求的數(shù)據(jù)Dj的典型信號(hào)調(diào)制器設(shè)計(jì)如圖3所示。如圖3所示，調(diào)制器74包括數(shù)據(jù)編碼器100和數(shù)據(jù)復(fù)用器102。在應(yīng)用正交編碼或擴(kuò)展(這里是應(yīng)用沃爾什函數(shù))之前，每一通信信道所攜帶的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)通常經(jīng)重復(fù)編碼并交錯(cuò)，以提供使系統(tǒng)能在更低信噪比和干擾比下允許的差錯(cuò)檢測(cè)功能和糾錯(cuò)功能。這產(chǎn)生用于傳輸而處理的數(shù)據(jù)碼元。
基礎(chǔ)數(shù)據(jù)代表在PSTN上始發(fā)的或與另一用戶單元發(fā)生的并且正通過MTSO轉(zhuǎn)發(fā)的話音或其他類型的模擬信號(hào)。數(shù)據(jù)按照典型的或已知的模擬技術(shù)處理，并預(yù)先放大或?yàn)V波，隨后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的形式。用作編碼、重復(fù)和交錯(cuò)步驟的技術(shù)在本領(lǐng)域中也是熟知的。交錯(cuò)的進(jìn)一步討論見例如“網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)”中的“數(shù)據(jù)通信”(Howard W.Sams&Co.，1987，pp343-352)。
來自數(shù)字復(fù)用器102的交錯(cuò)碼元接著用編碼發(fā)生器104提供的分配正交碼序列正交編碼或覆蓋。來自發(fā)生器104的編碼用邏輯元件106中的碼元數(shù)據(jù)乘或與之組合。正交功能通常定時(shí)在1.2288MHz速率下。同時(shí)，在包括話音、傳真(FAX)和高/低速數(shù)據(jù)信道的典型可變數(shù)據(jù)速率系統(tǒng)中，信息碼元速率可以例如從約75Hz改變到76,800Hz。在用沃爾什碼覆蓋前，經(jīng)交錯(cuò)的數(shù)據(jù)也可以與乘法器106的輸入相串聯(lián)的第二邏輯元件108中的二進(jìn)制PNU序列相乘。該序列由長(zhǎng)PN碼發(fā)生器110的輸出提供，通常也定時(shí)在1.2288MHz下，并接著在抽取器111中抽取，以提供19,200kbps速率。另一種情況是，邏輯元件108可以與乘法器106的輸出串聯(lián)連接，來自乘法器106的合成覆蓋數(shù)據(jù)用PNU序列乘。當(dāng)沃爾什碼和PNU序列由二進(jìn)制‘0’和‘1’值組成，而不是‘-1’和‘1’值時(shí)，乘法器可以用邏輯元件如異或門來代替。
編碼發(fā)生器110產(chǎn)生相應(yīng)于由每一用戶單元產(chǎn)生或用于每一用戶單元的獨(dú)特PN序列的獨(dú)立PN碼序列PNU，并且可以用為此目的構(gòu)筑的各種已知元件來構(gòu)成。PNU序列使數(shù)據(jù)混雜，以提供保密性或進(jìn)一步的信號(hào)分集。另一種情況是，非線性加密發(fā)生器，如采用數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)(DES)的加密器，可以根據(jù)需要用來取代PN發(fā)生器110。PNU序列僅在給定的通信消息或鏈路時(shí)間內(nèi)分配，或者永久地分配給一個(gè)用戶單元。
發(fā)送器電路還包括兩個(gè)PN發(fā)生器112和114，它們產(chǎn)生用于同相(I)和正交(Q)信道的兩種不同的短長(zhǎng)度的PNI和PNQ碼序列。所有用戶單元采用相同的PNI和PNQ序列，但是如上面討論的那樣，時(shí)間被偏移或平移了不同量。另一種情況是，這些發(fā)生器可以用合適的接口元件在幾個(gè)發(fā)射機(jī)中共享。用于這些編碼的典型發(fā)生電路見1993年7月13日授權(quán)并且轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人的美國(guó)專利5,228,054，標(biāo)題是“Power of TWo Length Pseudonoise Sequence Generator withFast Offset Adjustment”。
這些PN發(fā)生器響應(yīng)于一輸入信號(hào)，該輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)于來自控制處理器的波束或小區(qū)識(shí)別信號(hào)，從而向PN序列提供預(yù)定的時(shí)間偏移延遲。盡管只有兩個(gè)PN發(fā)生器被描述用來產(chǎn)生PNI和PNQ序列，但可以理解，在本發(fā)明的原理范圍內(nèi)也可以實(shí)現(xiàn)許多其他的PN發(fā)生器方案，包括附加發(fā)生器。
乘法器106輸出的沃爾什編碼碼元數(shù)據(jù)與PNI和PNQ碼序列，例如用一對(duì)乘法器116和118乘。通常通過對(duì)加入到單個(gè)通信信號(hào)內(nèi)并與導(dǎo)頻和建立載波信號(hào)以及用于波束或小區(qū)的其他數(shù)據(jù)信號(hào)相加的一對(duì)正交正弦信號(hào)進(jìn)行二相調(diào)制，接著將合成信號(hào)調(diào)制到射頻(RF)載波上。在用與特定波束或小區(qū)內(nèi)的信道相關(guān)的PN序列乘之前或之后，加和可以在處理過程中的幾個(gè)不同點(diǎn)(例如在IF或基帶頻率處)完成。合成信號(hào)接著經(jīng)帶通濾波、變換成最終RF頻率、放大、濾波并由匯接局天線輻射。正如先前討論的那樣，濾波、放大、變換和調(diào)制操作是可以互換的。這種類型傳輸設(shè)備的操作的其他細(xì)節(jié)見轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人的標(biāo)題為“在CDMA蜂窩電話中產(chǎn)生信號(hào)波形的系統(tǒng)和方法”的美國(guó)專利5,103,459，該專利在此引述供參考。
由于圖3所示的調(diào)制器設(shè)計(jì)在大多數(shù)通信系統(tǒng)中運(yùn)作令人滿意，所以它提供了信號(hào)調(diào)制和編碼的很基本的方法。本領(lǐng)域的技術(shù)人員采用這種調(diào)制設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)沃爾什覆蓋碼的簡(jiǎn)單和有效的應(yīng)用，以如前述那樣提供波束之間或小區(qū)之間正交性。但是，圖3所示的裝置通常需要使用信號(hào)接收機(jī)要求的導(dǎo)頻信號(hào)和相干解調(diào)。沒有導(dǎo)頻信號(hào)，圖3所示的方法就不能提供足夠的碼元能量，使得在許多應(yīng)用場(chǎng)合下，接收機(jī)能夠鎖定和跟蹤數(shù)據(jù)信號(hào)幀的相位。
另一方面，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，多個(gè)正交碼序列可以用來調(diào)制每一數(shù)據(jù)信號(hào)，以獲得用于非相干信號(hào)處理的附加信號(hào)處理增益。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，M個(gè)編碼序列(這里，M＝2kL，并且k是整數(shù)，而L是下面要討論的因子)可以用來提供稱為M陣列沃爾什平移鍵控的M陣列調(diào)制方案，以增大正被接收的調(diào)制碼元的能量，從而誤差性能接近相干調(diào)制技術(shù)的誤差性能。下面給出幾個(gè)低階或調(diào)制級(jí)值為M的例子，這里，M＝2，4和6。為了維持與‘覆蓋’碼更普通使用的兼容性，在上述表述式中將該k值設(shè)置為0(并且L＝1)，產(chǎn)生一M為1的值和1陣列或單個(gè)編碼序列調(diào)制。
利用上面討論沃爾什函數(shù)(或其他的正交函數(shù))的正交性特性的優(yōu)點(diǎn)，多個(gè)沃爾什函數(shù)或編碼序列W1，W2，…Wn可以用來產(chǎn)生M陣列正交函數(shù)或M正交調(diào)制碼元。例如，兩個(gè)長(zhǎng)度為n的沃爾什函數(shù)Wi(n)和Wj(n)可以用來產(chǎn)生具有下面的形式并具有n個(gè)沃爾什疇元的二進(jìn)制或2陣列正交序列SnS1(n)＝Wi(n)S2(n)＝Wj(n)(i≠j)并且這里，i和j代表預(yù)定沃爾什矩陣的特定行。每一調(diào)制碼元是長(zhǎng)度為n疇元的沃爾什函數(shù)。例如，用從上面典型矩陣得到的各個(gè)序列，并設(shè)置n＝8，i＝3以及j＝4，則產(chǎn)生的序列S1(8)和S2(8)是S1(8)＝11-1-111-1-1和S2(8)＝1-1-111-1-11兩個(gè)序列(例如上面的兩個(gè)序列)用來按照選擇的碼元變換方案調(diào)制經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)碼元。從編碼器和/或數(shù)字復(fù)用器得到的碼元被變換成由兩個(gè)獨(dú)特的預(yù)定沃爾什函數(shù)對(duì)或子集產(chǎn)生的正交調(diào)制碼元。這是通過響應(yīng)于輸入碼元的狀態(tài)或二進(jìn)制值來選擇合適的編碼序列S1或S2來完成的。即二進(jìn)制值‘0’選擇一個(gè)序列，比方說S1，而二進(jìn)制值‘1’選擇其他的序列，這里為S2。如以前一樣，這些序列接著被轉(zhuǎn)到以后的信號(hào)處理級(jí)，作為PNI和PNQ擴(kuò)展序列應(yīng)用的調(diào)制碼元。
用于在前向鏈路上采用2陣列調(diào)制傳輸而用來準(zhǔn)備用戶數(shù)據(jù)的調(diào)制器的一種結(jié)構(gòu)如圖4所示。圖4中，如以前一樣，在用倒頻和功率控制因子在乘法器120乘之前，數(shù)據(jù)由編碼器100和數(shù)字復(fù)用器102處理。倒頻因子是前面討論的抽取的PNU序列，并且功率控制因子是通常用來補(bǔ)償數(shù)據(jù)數(shù)字化和編碼級(jí)中引入的能量變化的位模式。
乘法器120的輸出被轉(zhuǎn)發(fā)到編碼變換器或調(diào)制碼元選擇器124，在此將經(jīng)編碼的交錯(cuò)碼元數(shù)據(jù)變換成調(diào)制碼元。用來進(jìn)行該調(diào)制變換的正交序列可以在兩個(gè)恰當(dāng)構(gòu)成的發(fā)生器126和128中產(chǎn)生，發(fā)生器126和128中的每一個(gè)具有一個(gè)與選擇器124相連的輸出。這些發(fā)生器是用已知技術(shù)和電路元件來構(gòu)筑的，如上述美國(guó)專利5,228,054中揭示的裝置或其他本領(lǐng)域中所知曉的技術(shù)。由于編碼發(fā)生器被描述成是分開結(jié)構(gòu)的，但這只是為了描述的清楚起見，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚的是，它們也可以形成調(diào)制碼元選擇器124的整體部分。
按照用于所要求函數(shù)的選擇的指數(shù)值或輸入變量，可以根據(jù)需要產(chǎn)生正交碼。另一種情況是，控制處理器所賦予的要求函數(shù)可以以通信系統(tǒng)中使用的預(yù)定函數(shù)表的形式提供，表中根據(jù)需要選擇一定的1。編碼發(fā)生器可以采用如同步或?qū)ず粜盘?hào)中提供的信息動(dòng)態(tài)編程，從而每次用戶單元采用新的通信信道或鏈路或匯接局時(shí)改變編碼序列，或者根據(jù)需要永久賦予這些序列。另外，兩個(gè)發(fā)生器可以同時(shí)用來產(chǎn)生獨(dú)立的編碼，或者，每一碼元間隔，根據(jù)數(shù)據(jù)碼元的二進(jìn)制值，單個(gè)的編碼發(fā)生器可以用來在不同的時(shí)間內(nèi)提供兩種不同的編碼。
當(dāng)輸入碼元是‘0’時(shí)，選擇器124從發(fā)生器126接收序列并輸出一個(gè)序列，而當(dāng)碼元是‘1’時(shí)，從發(fā)生器128接收和輸出正交序列。調(diào)制碼元選擇器124是用各種本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的電路元件和邏輯元件構(gòu)筑的，從而簡(jiǎn)單地當(dāng)‘0’或‘1’作為輸入接收時(shí)，使得能夠輸出特定的序列。通過啟動(dòng)一電子開關(guān)元件，如(但并非局限于此)與每一輸出串聯(lián)的晶體管或邏輯門，可以簡(jiǎn)單地選擇由一個(gè)或多個(gè)編碼發(fā)生器輸出的正交序列。也可以是，將序列存儲(chǔ)起來，用于形成調(diào)制碼元選擇器124部分的本地寄存器或存儲(chǔ)元件內(nèi)。
采用下面形式的序列，可以將上述技術(shù)延伸至長(zhǎng)度為2n疇元的四元或4陣列正交序列S1(2n)＝(Wi(n)，Wi(n))S2(2n)＝(Wi(n)，Wi(n))S3(2n)＝(Wj(n)，Wj(n))S4(2n)＝(Wj(n)，Wj(n))在該調(diào)制級(jí)上，每一調(diào)制碼元是兩個(gè)低階正交函數(shù)的級(jí)聯(lián)，即，一個(gè)長(zhǎng)度為2n的疇元的序列包含兩個(gè)長(zhǎng)度為n的串聯(lián)序列。調(diào)制碼元中的每一個(gè)建立在通常在通信系統(tǒng)中使用的長(zhǎng)度為n的正交沃爾什函數(shù)上，并且不管它們是否都使用更長(zhǎng)的調(diào)制碼元，在用戶信號(hào)中都保持正交性。
在4陣列結(jié)構(gòu)中，2個(gè)數(shù)據(jù)碼元用來選擇給定的編碼序列或沃爾什函數(shù)組，作為調(diào)制碼元輸出。將輸入數(shù)據(jù)變換成調(diào)制碼元的一種可能性如下表所示。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解，根據(jù)特定的通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)和用來實(shí)現(xiàn)變換目標(biāo)的電路，在本發(fā)明的原理內(nèi)還可以采用其他的變換函數(shù)。
表I
通過分配四個(gè)正交函數(shù)Wi(n)，Wj(n)，Wk(n)和Wp(n)和下面的形式，這一方法可以進(jìn)一步擴(kuò)展到構(gòu)筑長(zhǎng)度為4n疇元的16陣列的正交序列Sx1(4n)＝(Wx(n)，Wx(n)，Wx(n)，Wx(n))Sx2(4n)＝(Wx(n)，Wx(n)，Wx(n)，Wx(n))Sx3(4n)＝(Wx(n)，Wx(n)，Wx(n)，Wx(n))Sx4(4n)＝(Wx(n)，Wx(n)，Wx(n)，Wx(n))這里，x＝i，j，k，p，并且i≠j≠k≠p。它提供了這樣的序列，如Si1(32)＝(Wi(8)，Wi(8)，Wi(8)，Wi(8))Si2(32)＝(Wi(8)，Wi(8)，Wi(8)，Wi(8))Si3(32)＝(Wi(8)，Wi(8)，Wi(8)，Wi(8))Si4(32)＝(Wi(8)，Wi(8)，Wi(8)，Wi(8))Sj1(32)＝(Wj(8)，Wj(8)，Wj(8)，Wj(8))Sj2(32)＝(Wj(8)，Wj(8)，Wj(8)，Wj(8))Sj3(32)＝(Wj(8)，Wj(8)，Wj(8)，Wj(8))Sj4(32)＝(Wj(8)，Wj(8)，Wj(8)，Wj(8))用上述用于Wi(8)的例子，這將變成S11(32)＝11-1-111-1-111-1-111-1-111-1-111-1-111-1-111-1-1，S13(32)＝11-1-111-1-111-1-111-1-1-1-111-1-111-1-111-1-111，
S21(32)＝1-1-111-1-111-1-111-1-111-1-111-1-111-1-111-1-11，以及S23(32)＝1-1-111-1-111-1-111-1-11-111-1-111-1-111-1-111-1在16陣列調(diào)制級(jí)處，每一調(diào)制碼元是四個(gè)更低階正交函數(shù)的級(jí)聯(lián)，這是一個(gè)具有長(zhǎng)度為4n的序列，包含4個(gè)串聯(lián)的長(zhǎng)度為n的序列。在16陣列結(jié)構(gòu)中，4個(gè)數(shù)據(jù)碼元用來選擇一個(gè)給定的編碼序列或沃爾什函數(shù)集，用作輸出。將輸入碼元變換成調(diào)制碼元的例子見下面的表II所示。再有，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解，在本發(fā)明的原理中還可采用其他的變換方法。
表II
這里，W(n)再次表示W(wǎng)(n)的邏輯補(bǔ)，即，W(n)＝-W(n)以及W(n)＝1。
如圖5所示，4陣列調(diào)制技術(shù)可以用圖4所示的調(diào)制器的改進(jìn)形式來實(shí)施。圖5中，象以前一樣，在用乘法器120中的倒頻和功率控制因子乘之前，數(shù)據(jù)由編碼器100和數(shù)字復(fù)用器102處理。乘法器120的輸出又轉(zhuǎn)發(fā)到一正交碼或調(diào)制碼元選擇器，這里是130，在此，將經(jīng)編碼的交錯(cuò)碼元數(shù)據(jù)變換成所要求的調(diào)制碼元。乘法器輸出處的二進(jìn)制碼元被分組為2位‘矢量’，該矢量被變換成調(diào)制碼元。該變換是按照調(diào)制碼元指數(shù)的二進(jìn)制表示而出現(xiàn)的。即，每一調(diào)制碼元具有用于4陣列調(diào)制的從‘00’到‘11’四個(gè)相應(yīng)指數(shù)值或標(biāo)志中的一個(gè)，并且數(shù)據(jù)碼元的二進(jìn)制值用來選擇該指數(shù)值。
用于調(diào)制變換的正交序列由發(fā)生器126和128提供，發(fā)生器126和128中的每一個(gè)具有與選擇器130連接的輸出。選擇器可以被構(gòu)筑成對(duì)輸入序列進(jìn)行運(yùn)算，以根據(jù)需要提供它所接收的每一序列的邏輯補(bǔ)，或者如用虛線標(biāo)記的126’和128’所表示的那樣，可以用第二個(gè)串聯(lián)的發(fā)生器，以提供用于編碼發(fā)生器126、128的序列或函數(shù)的要求的互補(bǔ)序列或互補(bǔ)函數(shù)。
為了實(shí)現(xiàn)4陣列調(diào)制，調(diào)制碼元選擇器130接收更低階編碼序列，并且當(dāng)一對(duì)輸入碼元具有一組值如‘00’或‘01’時(shí)，輸出一個(gè)包含從發(fā)生器126接收的編碼的(更高階)更長(zhǎng)的序列，或其邏輯補(bǔ)，而當(dāng)輸入碼元對(duì)具有另一組值如‘10’或‘11’時(shí)，輸出包含從發(fā)生器128接收的編碼的不同的長(zhǎng)序列式它的邏輯補(bǔ)。為了提供用于選擇過程的使用兩個(gè)經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)碼元，2位矢量，將一個(gè)一比L(1∶L)的去多路復(fù)用器132與選擇器130串聯(lián)連接。將L的值設(shè)置成等于2用于4陣列調(diào)制。
選擇器130是用本領(lǐng)域中熟知的各種電路和邏輯元件構(gòu)筑的，使得可以根據(jù)每一碼元輸入方式輸出特定的調(diào)制碼元。通過啟動(dòng)一系列電子開關(guān)元件，比如(但是非限定性的)與每一輸出串聯(lián)連接的晶體管或邏輯門，可以簡(jiǎn)單地選擇每一編碼發(fā)生器輸出的正交碼序列。另一種情況是，一旦產(chǎn)生序列以后，可以將序列存儲(chǔ)起來，用于形成一部分調(diào)制碼元選擇器130的本地寄存器或存儲(chǔ)器元件中。如以前一樣，可以根據(jù)需要，用從匯接局控制處理器得到的信息，對(duì)序列發(fā)生器進(jìn)行動(dòng)態(tài)編程。
還可以采用一個(gè)或多個(gè)查詢表或類似的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，來存儲(chǔ)預(yù)先選擇的編碼序列，包括邏輯補(bǔ)，用于根據(jù)特定輸入碼元的以后的再次呼叫。本領(lǐng)域中所熟知的裝置如(并非限定性的)隨機(jī)存取和只讀存儲(chǔ)器和可編程邏輯陣列可以用來實(shí)現(xiàn)這樣的表。該結(jié)構(gòu)中，查詢表是用二進(jìn)制碼元向量作為該表特定調(diào)制碼元入口的地址或指數(shù)指針，由碼元數(shù)據(jù)直接存取的。調(diào)制碼元輸出由輸入值自動(dòng)選擇。這種類型的單個(gè)電路元件可以用來執(zhí)行調(diào)制碼元選擇器130和發(fā)生器126和128的經(jīng)組合的功能。編碼向量選擇器還可以遞增或在由碼元值指定的指數(shù)地址中加入偏移，使得四個(gè)輸入值(M)可以從已有的128中選擇序列組。該遞增可以用來自匯接局控制處理器的命令設(shè)置或選擇。
用16陣列調(diào)制來準(zhǔn)備用戶信號(hào)的一種有用的調(diào)制器部分結(jié)構(gòu)如圖6所示。圖6中，數(shù)據(jù)在乘法器120中由倒頻和功率控制因子乘之前再次由編碼器100和數(shù)字復(fù)用器102處理。乘法器120的輸出接著由1∶L去多路復(fù)用器132’轉(zhuǎn)發(fā)到正交編碼或調(diào)制碼元選擇器134，在此將經(jīng)編碼的交錯(cuò)碼元數(shù)據(jù)變換成調(diào)制碼元。在該結(jié)構(gòu)中，乘法器的輸出處的二進(jìn)制碼元被分組成4位‘向量’，并且按照調(diào)制碼元指數(shù)的二進(jìn)制表示變換成一個(gè)調(diào)制碼元。
該裝置中，用于調(diào)制變換的正交序列由四個(gè)恰當(dāng)構(gòu)筑成一個(gè)系列的正交編碼發(fā)生器126、128、136和138提供，這些正交碼發(fā)生器中的每一個(gè)具有與編碼選擇器134相連的輸出。選擇器可以對(duì)輸入序列進(jìn)行運(yùn)算，以提供每一序列的邏輯補(bǔ)，或者可以采用第二個(gè)系列的發(fā)生器(126’、128’、136’和138’)，提供互補(bǔ)輸出或互補(bǔ)函數(shù)。根據(jù)所采用的電路，可以是價(jià)格更合適并且提供附加速度，以采用獨(dú)立的、附加的序列發(fā)生器，用以提供互補(bǔ)序列。
為了實(shí)施16陣列調(diào)制，當(dāng)一組4個(gè)輸入碼元獲得一個(gè)預(yù)定的值組(如‘0000’或‘0010’)時(shí)，選擇器134接收更低階長(zhǎng)度為n的編碼序列，并輸出一個(gè)包含從發(fā)生器126接收的序列的長(zhǎng)度為4n的序列，或其邏輯補(bǔ)。當(dāng)輸入碼元組具有另一組值(如‘0100’或0011’)時(shí)選擇器134輸出一個(gè)包含從發(fā)生器128接收的序列的一個(gè)不同的長(zhǎng)度為4n的正交序列或其邏輯補(bǔ)；當(dāng)輸入碼元組具有另一組值(例如‘1001’或‘1O10’)時(shí)，選擇器134輸出另一個(gè)包含從發(fā)生器136接收的序列的長(zhǎng)度為4n的正交序列或其邏輯補(bǔ)；當(dāng)輸入碼元組具有又一組值(如‘1100’或‘1111’)時(shí)，選擇器134輸出又一組包含從發(fā)生器138接收的序列的長(zhǎng)度為4n的正交序列或其邏輯補(bǔ)。為了提供使用選擇過程的四個(gè)經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)碼元，與調(diào)制碼元選擇器134串聯(lián)連接的去多路復(fù)用器132’使用用于L的四個(gè)值中的一個(gè)。
如上所述，調(diào)制碼元選擇器134是用本領(lǐng)域中所熟知的各種電路和邏輯元件構(gòu)筑的，使得特定的調(diào)制碼元響應(yīng)于每一數(shù)據(jù)碼元輸入方式而輸出。通過啟動(dòng)一系列電子開關(guān)元件，比如(但非限定性的)與每一輸出串聯(lián)連接的晶體管或邏輯門，可以選擇每一編碼發(fā)生器輸出的正交序列。另一種情況是，序列一旦產(chǎn)生以后可以被存儲(chǔ)起來，供形成選擇器134一部分的邏輯寄存器或存儲(chǔ)元件中使用。根據(jù)需要，可以采用通信系統(tǒng)10特有的ROM或可編程邏輯陣列，作為硬線變換元件。如上面討論的那樣，還可以采用一種查詢表或類似的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，作為調(diào)制碼元選擇器134的一部分結(jié)構(gòu)，以存儲(chǔ)包括邏輯補(bǔ)的預(yù)選函數(shù)或編碼序列，用于響應(yīng)于特定輸入碼元的以后再次調(diào)用。
在上述任何一個(gè)調(diào)制裝置中，采用是較短的n疇元長(zhǎng)度編碼的倍數(shù)的調(diào)制碼元意味著在選擇器134內(nèi)的寄存器或存儲(chǔ)元件中通常使更短長(zhǎng)度的函數(shù)或編碼序列累加起來，形成更大的2n和4n疇元長(zhǎng)度的序列。這些序列接著被用于特定方式的需求。這種更大序列的‘構(gòu)筑’過程使得通信系統(tǒng)10、匯接局和用戶單元在所使用的正交函數(shù)的類型保持很靈活，從而可以根據(jù)所要求的調(diào)制方式的類型，在處理器70的控制下，得到n、2n或4n疇元長(zhǎng)度的序列。根據(jù)需要，可以啟動(dòng)或不啟動(dòng)序列發(fā)生器，并且不同的用戶可以接收不同長(zhǎng)度的序列，以確定用戶的特定接收問題的所在。
由于通常要求最長(zhǎng)的序列，所以來自匯接局的命令信息可以指令用戶單元，在該通信系統(tǒng)中需要多長(zhǎng)的序列，或者，將用于解調(diào)中的預(yù)先選擇的編碼序列長(zhǎng)度或?qū)嶋H編碼序列的第一種選擇預(yù)先存儲(chǔ)在用戶單元中，供要求非相干解調(diào)時(shí)檢索或使用。
通常，申請(qǐng)人認(rèn)識(shí)到，通過分配用于跨越編碼長(zhǎng)度為L(zhǎng)·n沃爾什疇元的調(diào)制碼元的2k個(gè)正交或沃爾什函數(shù)(k是整數(shù))，就實(shí)現(xiàn)了M陣列調(diào)制，這里，M＝2k·L。另外，按照下面的關(guān)系，從編碼速率r和每一信息位的能量Eb，可以確定每一調(diào)制碼元Es的能量Es＝r·L·Eb(1)在產(chǎn)生用于接收調(diào)制碼元的能量值或能量前，任何用戶終端或用戶單元接收機(jī)必須在L·n編碼疇元的時(shí)間間隔上對(duì)接收信號(hào)積分。所以，通過增加調(diào)制級(jí)或級(jí)別M，L的值更大，并且每一調(diào)制碼元Es的能量增加，從而跟蹤接收信號(hào)的差錯(cuò)特性下降。即，增加調(diào)制級(jí)比方說至16陣列(M＝16，2k＝4，L＝4)，每一調(diào)制碼元Es的能量增加4倍，從而序列長(zhǎng)度增加。這一增加的能量使得用戶單元能夠在跟蹤通信信號(hào)的相位中獲得改進(jìn)的特性，而接近于相干解調(diào)技術(shù)的性能。
通過檢查通信系統(tǒng)10的用戶單元或用戶終端中可以容易實(shí)現(xiàn)的非相干信號(hào)解調(diào)裝置的典型結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步理解上述調(diào)制方案的靈活性和全部?jī)?yōu)點(diǎn)。下面參照?qǐng)D7-9討論提供支持非相干解調(diào)的三種原理性結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)可以被分成采用非相干解調(diào)的單指針或多指針接收機(jī)，或采用非相干和相干解調(diào)的多指針接收機(jī)。
為了描述和討論這些接收機(jī)的運(yùn)行清楚起見，假設(shè)采用的是16陣列調(diào)制方案，盡管也可以采用其他的方案。另外，只描述單一信號(hào)路徑，然而，I和Q路徑或信道信號(hào)通常是沿并行路徑單獨(dú)處理的。所以，除非采用某種形式的時(shí)分以外，圖7-9中描述的信號(hào)處理元件(如正交函數(shù)源)大體上是相同的。同時(shí)，圖中未示出模擬信號(hào)接收和處理階段以及相關(guān)的模數(shù)轉(zhuǎn)換元件。這些元件的運(yùn)行和使用是本領(lǐng)域中的技術(shù)人員所熟知的，并且也在上述美國(guó)專利5,103,459中作了討論。
只采用非相干信號(hào)調(diào)制的典型的單指針通信信號(hào)接收機(jī)在圖7中以方框圖形式示出。圖7中，用三個(gè)用于信號(hào)解調(diào)的主要功能框或元件組示出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機(jī)140。第一元件組是一系列或一排2k個(gè)相關(guān)器142或142A-142N(這里N＝2k)，第二個(gè)元件組是M陣列的解調(diào)器144，第三個(gè)是雙最大量度(DMM)發(fā)生器146。
相關(guān)器142的功能是使入局信號(hào)每一在調(diào)制碼元時(shí)間(這里為Twalsh)內(nèi)與2k個(gè)正交沃爾什函數(shù)相關(guān)。調(diào)制碼元時(shí)間是按照所使用的正交函數(shù)的長(zhǎng)度和上面對(duì)多個(gè)正交函數(shù)長(zhǎng)度調(diào)制序列而討論的因子‘L’，在通信系統(tǒng)中預(yù)先確定的。解調(diào)器140中所使用的相關(guān)器142的數(shù)量(2k)是用用來產(chǎn)生調(diào)制碼元的函數(shù)個(gè)數(shù)確定的。在16陣列調(diào)制的情況下，這個(gè)數(shù)是4(k＝2)。所以，相關(guān)操作是由一排四個(gè)相關(guān)器來執(zhí)行的。但是，當(dāng)k很大時(shí)，比方說大于4，可以由單個(gè)的FHT裝置來執(zhí)行相關(guān)操作，以通過直接將碼元編碼變換到調(diào)制碼空間來獲得效率。同時(shí)，如下文中提到的那樣，相關(guān)器的分配可以是動(dòng)態(tài)的，從而當(dāng)M較大時(shí)具有較多的相關(guān)器用于信號(hào)處理，而當(dāng)M較小時(shí)具有較少的相關(guān)器，使系統(tǒng)的靈活性較大。
用于每一相關(guān)器142(142A，142B，142C，142D)的相關(guān)接收信號(hào)輸出R在N·Twalsh時(shí)刻相對(duì)于每一沃爾什函數(shù)Wi可以用下面的表述式，定義Rwi(N)=Σp=1nWipR((N-1+Pn)Twalsh),-----(2)]]>這里，Wi＝(Wi1，Wi2，…Win)代表由n個(gè)沃爾什疇元組成并且具有持續(xù)時(shí)間Twalsh＝nTchip的第i個(gè)沃爾什函數(shù)，并且R(.)代表在時(shí)刻(.)從用于疇元波形的匹配的濾波器得到的復(fù)數(shù)輸出函數(shù)。所以，RH(N)是施加沃爾什函數(shù)Wi的相關(guān)器的復(fù)數(shù)輸出。
對(duì)于非相干解調(diào)，用戶單元或用戶終端處理通過相關(guān)器142A-N的入局信號(hào)，并存儲(chǔ)每一時(shí)間間隔Twalsh上2k個(gè)(這里為4)沃爾什函數(shù)的I和Q調(diào)制碼元值。隨后，在L·Twalsh秒以后(這里L(fēng)＝4)或者在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間單元以后，由M陣列解調(diào)器144對(duì)存儲(chǔ)的值進(jìn)行運(yùn)算，估算或確定每一調(diào)制碼元的接收能量。根據(jù)假設(shè)即調(diào)制碼元i＝1，…，M，已經(jīng)在該合適的時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)射來估算接收的能量。I和Q調(diào)制碼元可以累計(jì)或存儲(chǔ)在相關(guān)器142、解調(diào)器144的存儲(chǔ)部分內(nèi)，或者用眾所周知的存儲(chǔ)元件如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、鎖存器或寄存器等存儲(chǔ)起來。
采用這樣的方法，按照下面的關(guān)系可以建立碼元能量E1≡Energy(能量)_S2(N)＝‖Rw(N)‖2(3)E2≡Energy_s1(N)=||Rwi(N)||2------(4)]]>E1(N)≡Energy_S2(N)＝‖Rw(N)‖2(5)這里，對(duì)于2陣列解調(diào)，i≠jE1≡Emergy_s1(2N)=||Rwi(N)+Rwi(2N)||2------(6)]]>E1≡Energy_s1(2N)=||Rwi(N)-Rwi(N)||2------(7)]]>E3≡Energy_S3(2N)＝‖Rw(N)+Rw(2N)‖2(8)E4≡Energy_s4(2N)=||Rwi(N)-Rwi(2N)||2------(9)]]>這里，對(duì)于4陣列解調(diào)，i≠j；而對(duì)于16陣列解調(diào)Ex1≡Energy_Sx1(4N)=||RWx(N)+RWx(2N)+RWx(3N)+RWxi(4N)||2---(10)]]>Ex2≡Energy_Sx2(4N)=||RWx(N)--RWx(2N)+-RWx(3N)-RWx(4N)||2---(11)]]>Ex3≡Energy_Sx3(4N)=||RWx(N)+RWx(2N)-RWx(3N)-RWx(4N)||2----(12)]]>Ex4≡Energy_Sx4(4N)=||RWx(N)-RWx(2N)-RWx(3N)+RWx(4N)||2----(13)]]>這里，x∈i，j，k，p，并且，i≠j≠k≠p。
在一般情況下，從相關(guān)器排或FHT裝置輸出的L個(gè)順序輸出用來建立2k·L＝M個(gè)調(diào)制碼元的能量。如前所述，原始編碼/交錯(cuò)數(shù)據(jù)傳輸將預(yù)定的編碼碼元位組變換成一個(gè)調(diào)制碼元。隨后，為了進(jìn)行接收，將調(diào)制碼元或指數(shù)變換成預(yù)定的編碼碼元位組。在16陣列調(diào)制的情況下，這意味著，每一調(diào)制碼元由解調(diào)器144變換成4個(gè)編碼碼元位。
如果在M陣列解調(diào)器144的輸出處具有最大能量的調(diào)制碼元的指數(shù)為T，則ET=maxt∈(1...M){E1,...,Et,...,EM}----(14)]]>可以認(rèn)為，解調(diào)器144輸出的與最大調(diào)制碼元能量相關(guān)的編碼碼元位是由接收機(jī)譯碼器使用的硬判斷位(在解交錯(cuò)以后)。在圖7所示從結(jié)構(gòu)中，當(dāng)編碼碼元位是‘1’和‘0’時(shí)，雙最大度量(DMM)發(fā)生器146計(jì)算與每一編碼碼元位相關(guān)的最大能量之間的差，并根據(jù)這些能量差產(chǎn)生一個(gè)q位量化的軟判斷。每一調(diào)制碼元提供4個(gè)數(shù)據(jù)碼元，因此，對(duì)于每一接收的調(diào)制碼元，從DMM發(fā)生器146的輸出是4個(gè)q位軟判斷。DMM發(fā)生器運(yùn)行的進(jìn)一步描述見轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人并在此引述供參考的共同待批美國(guó)專利申請(qǐng)08/083,110，其標(biāo)題是“Noncoherenr Receiver Employing a Dual-Maxima Metric Generation Process”。
DMM發(fā)生器146可以以并行或串行運(yùn)行模式實(shí)現(xiàn)。即，來自解調(diào)器144的所有碼元位是沿并處理行路徑大體是在同時(shí)處理的，或者沿單個(gè)處理路徑，采用每次一個(gè)地處理每一碼元。在串行方式下，，需要附加時(shí)間來產(chǎn)生度量計(jì)算并輸出最終的軟判斷數(shù)據(jù)。并行方法的優(yōu)點(diǎn)是，所有的軟判斷在最后位處理時(shí)間間隔結(jié)尾處就緒，并且這些功能的控制邏輯相當(dāng)簡(jiǎn)單，但通常需要另外的電路元件，相應(yīng)的體積比串行方法所需的體積大。但是，由于電路面積較小或體積要求較小以及產(chǎn)生軟判斷所需的附加時(shí)間不產(chǎn)生任何的限制，所以對(duì)于某些運(yùn)行情況可以選擇串行方法。
解調(diào)器144輸出的最大調(diào)制碼元能量及其各個(gè)指數(shù)被累加起來，例如采用存儲(chǔ)元件或鎖存及保持電路。通過將與每一最大編碼-碼元位的補(bǔ)碼相關(guān)的那些能量輸入到DMM發(fā)生器146內(nèi)，例如通過從存儲(chǔ)器讀取這些相關(guān)能量，產(chǎn)生雙最大度量。對(duì)于每一最大指數(shù)位(編碼碼元位)的補(bǔ)碼，有l(wèi)og2(L)個(gè)最大調(diào)制碼元能量，給出用于16陣列調(diào)制的4個(gè)編碼-碼元位，對(duì)于每一編碼-碼元位的補(bǔ)碼，有4個(gè)最大調(diào)制碼元能量。與編碼碼元位的補(bǔ)碼相關(guān)的最大能量稱為互補(bǔ)編碼碼元能量。
通過取得從解調(diào)器144累加的最大調(diào)制碼元能量與其每一互補(bǔ)編碼碼元能量之間的差，在DMM146中接著產(chǎn)生一軟判斷。隨后，根據(jù)用作產(chǎn)生該差值的‘能量對(duì)’的最大編碼碼元位的值，決定對(duì)產(chǎn)生的差值是否倒相(inverted)。這就從DMM 146提供了一個(gè)軟判斷度量輸出，該輸出在單指針接收機(jī)的情況下接著直接轉(zhuǎn)發(fā)到一解交錯(cuò)器，該接收機(jī)后通常是一個(gè)譯碼器，如(但是非限定性的)一維特比譯碼器。
僅采用非相干信號(hào)解調(diào)的典型多指針通信信號(hào)接收機(jī)示于圖8所示的方框圖中。該實(shí)施例中，再次取16陣列調(diào)制，并且接收機(jī)采用了至少兩個(gè)來自不同通信路徑的用于解調(diào)用戶信號(hào)的指針。該結(jié)構(gòu)支持了將不同的正交函數(shù)分配到不同的指針，對(duì)用不同的路徑如不同的衛(wèi)星波束轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)進(jìn)行處理。
在擴(kuò)展譜通信系統(tǒng)10中，由于采用多徑而使空間分集具有優(yōu)越性。當(dāng)采用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器來與用戶終端或用戶單元通信時(shí)，由于來自一個(gè)衛(wèi)星的具有不同頻率或極化模式的重疊波束不會(huì)提供必要的分集，所以使用多個(gè)衛(wèi)星。采用兩個(gè)或更多個(gè)衛(wèi)星來建立多個(gè)通信鏈路意味著對(duì)每一用戶單元使用多個(gè)沃爾什編碼序列，每一路徑或鏈路至少一個(gè)沃爾什編碼序列。在某些系統(tǒng)中，衛(wèi)星自身可以具有其自身的PN序列，它還可以要求附加調(diào)制和切換電路。
采用本發(fā)明，通信系統(tǒng)10中的匯接局可以采用波束A將一組用于傳輸?shù)恼缓瘮?shù)分配至一系統(tǒng)用戶，而用波束B將用于傳輸?shù)牧硪唤M函數(shù)分配至同一系統(tǒng)的用戶。同時(shí)，每一組正交函數(shù)可以與二波束之間一樣用來產(chǎn)生不同長(zhǎng)度的調(diào)制碼元。
圖8中，數(shù)字接收機(jī)150是用四個(gè)原理性的用于信號(hào)解調(diào)的功能塊或元件組示出的。第一元件組是兩串或兩排N個(gè)相關(guān)器152A和152B，這里N＝2k，第二個(gè)元件組是兩個(gè)M陣列的解調(diào)器154A和154B；第三個(gè)是能量組合器156，第四個(gè)是一雙最大度量(DMD)發(fā)生器158。
如上文中討論的那樣，每次在由通信系統(tǒng)中預(yù)定的每一調(diào)制碼元時(shí)間Twalsh內(nèi)，接收機(jī)150將入局信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到相關(guān)器152A和152B，在此將每一入局信號(hào)與2k個(gè)正交沃爾什函數(shù)相關(guān)。與前面一樣，接收機(jī)150的每一指針中使用的相關(guān)器152的個(gè)數(shù)(2k)是通過用來產(chǎn)生調(diào)制碼元的函數(shù)的個(gè)數(shù)來確定的。在16陣列調(diào)制的情況下，這個(gè)數(shù)是4。所以，相關(guān)操作是由每一排有4個(gè)相關(guān)器的兩排相關(guān)器來執(zhí)行的。但是，當(dāng)k很大時(shí)，相關(guān)操作可以由一對(duì)FHT裝置來執(zhí)行，以提高效率。
在該結(jié)構(gòu)中，用戶單元處理通過每一組相關(guān)器152的入局信號(hào)，并存儲(chǔ)每一時(shí)間間隔Twalsh內(nèi)的2k個(gè)沃爾什函數(shù)的合成I和Q調(diào)制碼元值。在L·Twalsh秒以后，由M陣列解調(diào)器154A或154B中的一個(gè)對(duì)每一指針中每一信號(hào)的存儲(chǔ)值進(jìn)行運(yùn)算，根據(jù)在該時(shí)間間隔中已經(jīng)接收到一調(diào)制碼元的假設(shè)，估算或確定一接收碼元能量。I和Q信道調(diào)制碼元可以被累加起來或存儲(chǔ)在相關(guān)器152、解調(diào)器154的存儲(chǔ)部分內(nèi)或用其他熟知的存儲(chǔ)元件如(但并非限定性的)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、鎖存器或寄存器存儲(chǔ)起來。
指針1和2中解調(diào)器154A和154B的輸出中每一個(gè)均包含如圖7所示的對(duì)應(yīng)于16個(gè)調(diào)制碼元的16個(gè)能量值。例如，能量值{E1(1)，…Et(1)，…E16(1)}是從指針輸出的，而能量值{E1(2)，…Et(2)，…E16(2)}是從指針2輸出的。解調(diào)器154A、154B的輸出接著在能量組合器156中邏輯組合或加和。
能量組合器156以相應(yīng)的配對(duì)方式將用于各個(gè)調(diào)制碼元指數(shù)的能量加和，并產(chǎn)生用于每一調(diào)制碼元的16個(gè)經(jīng)組合的能量。注意，采用存儲(chǔ)中間結(jié)果的存儲(chǔ)器并使輸出的時(shí)間偏移，還可以以這種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)任何所要求的去偏斜(de-skewing)操作。
組合或加和過程的最終結(jié)果是與Et＝Et(1)+Et(2)給定的指數(shù)T的每一調(diào)制碼元相關(guān)的組合能量。在某些實(shí)施例中，可以根據(jù)需要，在組合前將能量值加權(quán)成適應(yīng)信號(hào)中的變換接收質(zhì)量或衰減。經(jīng)組合的能量值接著從能量組合器156轉(zhuǎn)發(fā)到DMM發(fā)生器158，該發(fā)生器產(chǎn)生如圖7所示的雙最大度量。該度量值如以前一樣接著轉(zhuǎn)發(fā)到解數(shù)字復(fù)用器和譯碼電路。
典型的采用用于相干解調(diào)和非相干解調(diào)的多指針接收機(jī)示于圖9中所示的方框圖中。圖9中，有i個(gè)指針用來構(gòu)筑這種瑞克(Rake)接收機(jī)結(jié)構(gòu)。這里，再次假設(shè)是16陣列的調(diào)制格式，并且采用了至少有4個(gè)指針的接收機(jī)，兩個(gè)執(zhí)行非相干解調(diào)，另兩個(gè)執(zhí)行相干解調(diào)。上面的兩個(gè)指針(i＝1，2)是用來進(jìn)行相干調(diào)制，而下面的兩個(gè)指(i＝3，4)是用來進(jìn)行非相干調(diào)制。但是，這樣一種結(jié)構(gòu)僅僅是用于描述而設(shè)計(jì)的，指針的相干/非相干本質(zhì)可以按照某些其他的解調(diào)方式帶來變更或分組。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解，也可以采用其他的組合方式或其他數(shù)量的非相干和相干解調(diào)電路或指針，并且不必賦予每一解調(diào)方式對(duì)稱或相等數(shù)量的指針。
圖9中，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機(jī)是用7個(gè)原理性的用于信號(hào)解調(diào)的功能塊或元件組示出的。第一元件組是兩個(gè)串聯(lián)或成排2k個(gè)相關(guān)器162和164；第二個(gè)是兩個(gè)M陣列的解調(diào)器166A和166B；第三個(gè)是能量組合器168；第四個(gè)是一雙最大度量(DMM)發(fā)生器170；第五個(gè)是兩個(gè)相干解調(diào)器172和174；第六個(gè)是一幅度組合器176；第七個(gè)是一合成度量發(fā)生器(CMG)178。
對(duì)于非相干信號(hào)解調(diào)，接收機(jī)160將入局信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到接收機(jī)指針3和4(i＝3，4)中的相關(guān)器162和164，再次如上所述，在每一調(diào)制碼元時(shí)間Twalsh內(nèi)，使每一入局信號(hào)與2k個(gè)正交函數(shù)相關(guān)。如前所述，通過用來產(chǎn)生調(diào)制碼元的函數(shù)的個(gè)數(shù)(這里為4)，確定每一處理指針中使用的相關(guān)器的個(gè)數(shù)。所以，這一相關(guān)操作是由每一排具有4個(gè)相關(guān)器的兩排相關(guān)器來執(zhí)行的，并且當(dāng)k恰當(dāng)大時(shí)，兩個(gè)FHT裝置用來提高效率。
如圖9所示，用戶單元的數(shù)字接收機(jī)部分處理通過兩組相關(guān)器162和164中每一個(gè)的入局信號(hào)中的每一信號(hào)，并且在每一時(shí)間間隔Twalsh內(nèi)存儲(chǔ)產(chǎn)生的用于2k個(gè)沃爾什函數(shù)的I和Q調(diào)制碼元值。在L·Twalsh秒以后，由M陣列的解調(diào)器166A或166B中的一個(gè)對(duì)每一指針中每一信號(hào)的存儲(chǔ)值進(jìn)行運(yùn)算，估算或確定接收的能量。如圖7所示，每一指針1-4中每一解調(diào)器166A或166B的輸出是相應(yīng)于16個(gè)調(diào)制碼元的16個(gè)能量值。例如，能量值{E1(1)，…Et(1)，…E16(1)}是從指針3輸出的，而能量值{E1(2)，…Et(2)，…E16(2)}是從指針4輸出的。
來自解調(diào)器166A和166B的輸出接著用能量組合器168組合起來或加和。能量組合器168以相應(yīng)的配對(duì)形式將用于各個(gè)調(diào)制碼元指數(shù)的能量加和，并產(chǎn)生用于每一調(diào)制碼元的16個(gè)經(jīng)組合的能量。與以前一樣，可以根據(jù)需要，在組合之前將能量值加權(quán)。DMM發(fā)生器170接著如圖7所示接收經(jīng)組合的能量并產(chǎn)生雙最大度量。
同時(shí)，對(duì)于相干信號(hào)解調(diào)，接收機(jī)160將入局信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到接收機(jī)指針1和2(i＝1，2)中的兩個(gè)相干信號(hào)解調(diào)器173和174，在此與特定的正交碼相關(guān)。這里，編碼不僅是知道的，而且還知道通信信號(hào)的基本定時(shí)和相位，從而通常無(wú)需對(duì)多個(gè)編碼序列進(jìn)行解調(diào)，以形成一度量或跟蹤信號(hào)。
在相關(guān)信號(hào)處理中，解調(diào)器172和174中的每一個(gè)采用一個(gè)施加單個(gè)編碼序列的相關(guān)器、相位轉(zhuǎn)子(phase rotator)和一幅度組合器，并且可以如一相對(duì)普通的相干CDMA解調(diào)元件如通過采用市場(chǎng)有售的ASIC元件來實(shí)現(xiàn)。這種解調(diào)元件和技術(shù)的討論見轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人的美國(guó)專利5,309,474，其標(biāo)題是“在一CDMA蜂窩電話系統(tǒng)中產(chǎn)生信號(hào)波形的系統(tǒng)的方法”。
接收機(jī)160中每一相干信號(hào)處理指針的輸出是用沃爾什函數(shù)或分配給該用戶的編碼序列覆蓋(cover)的用于該接收信號(hào)的幅度A。指針i(i＝1，2)的每一相干解調(diào)器輸出的幅度這里用Ai表示。通常，由于一用戶終端應(yīng)用不同的正交沃爾什函數(shù)可以從通信系統(tǒng)10中不同的波束接收發(fā)射，所以，每一指對(duì)分配給某一特定衛(wèi)星波束上的接收用戶的擴(kuò)展譜信號(hào)或信道進(jìn)行解調(diào)。
從解調(diào)器172和174輸出的每一幅度A1在一幅度組合器176中組合。幅度組合器176以一種相應(yīng)的方式對(duì)所有信號(hào)路徑或指針的能量加和，并產(chǎn)生用于每一調(diào)制碼元的經(jīng)組合的能量值。與以前一樣，幅度可以在組合之前或期間根據(jù)需要加權(quán)。
度量組合器178接著從幅度組合器176和DMM發(fā)生器170接收所有的度量信息，并將其組合起來，形成用于譯碼的可靠的軟度量。度量組合器178的輸出轉(zhuǎn)發(fā)到一解數(shù)字復(fù)合器，該解數(shù)字復(fù)合器的后面是一個(gè)合適的譯碼器，如維特比譯碼器。
接著要描述的是一種用來產(chǎn)生擴(kuò)展譜通信信號(hào)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制的新技術(shù)。該技術(shù)使得能夠使用通信系統(tǒng)中相干和非相干調(diào)制/解調(diào)方案，使信號(hào)處理具有更大的靈活性。這還使得當(dāng)存在很低或不存在導(dǎo)頻信號(hào)功率時(shí)使信號(hào)接收得以提高。多個(gè)正交碼序列Wi(這里i＝1，2，4，…，N)用來調(diào)制用于傳輸?shù)木幋a數(shù)據(jù)。接著使用一解調(diào)器方案，首先使接收的信號(hào)與每一潛在正交碼相關(guān)，并且產(chǎn)生調(diào)制碼元，這些調(diào)制碼元在解調(diào)器中變換成潛在的編碼和交錯(cuò)數(shù)據(jù)。這產(chǎn)生調(diào)制碼元的能量值，并由DMM處理，與補(bǔ)碼值一起提供軟判斷位。軟判斷位接著由合適的解數(shù)字復(fù)用器和譯碼器處理，以產(chǎn)生數(shù)據(jù)。調(diào)制碼序列的長(zhǎng)度和用于調(diào)制的個(gè)數(shù)是可以根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)分配的。
上文中對(duì)較佳實(shí)施例的描述使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以制作或使用本發(fā)明。很明顯，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)這些實(shí)施例作各種修正，在無(wú)需發(fā)明人的幫助下，還可以將基本原理應(yīng)用于其他的實(shí)施例。因此，本發(fā)明并非僅限于所述實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)在這里揭示的原理和新特征相一致的最大范圍內(nèi)來理解本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種解調(diào)擴(kuò)展譜通信系統(tǒng)中的通信信號(hào)的方法，在所述擴(kuò)展譜通信系統(tǒng)中，信息是通過將編碼數(shù)據(jù)元形成為數(shù)字通信信號(hào)來交換的，其特征在于，所述方法包含下述步驟用從相互間具有預(yù)定遞歸關(guān)系且長(zhǎng)度為n的多個(gè)正交函數(shù)得到的預(yù)定個(gè)函數(shù)及其各個(gè)逆函數(shù)，形成具有長(zhǎng)度為L(zhǎng)n的M個(gè)相互正交的調(diào)制碼元，這里M和L和所述預(yù)定個(gè)數(shù)的乘積；以及按照每一log M數(shù)據(jù)碼元的二進(jìn)制值，通過選擇所述調(diào)制碼元中的一個(gè)，將數(shù)據(jù)碼元變換成所述預(yù)定調(diào)制碼元。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，函數(shù)的所述預(yù)定個(gè)數(shù)是64或更少。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，M至少為2并且小于64。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，被調(diào)制的所述通信信號(hào)在前向通信鏈路上被發(fā)送到通信信統(tǒng)用戶。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述正交函數(shù)包含沃爾什函數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述變換步驟包含下述步驟當(dāng)所述數(shù)字通信信號(hào)中的數(shù)據(jù)碼元具有一個(gè)二進(jìn)制值時(shí)，選擇用于傳輸?shù)牡谝徽缓瘮?shù)；以及當(dāng)所述數(shù)字通信信號(hào)中的數(shù)據(jù)碼元具有第二二進(jìn)制值時(shí)，選擇用于傳輸?shù)牡诙缓瘮?shù)；以及當(dāng)所述數(shù)字通信信號(hào)中的數(shù)據(jù)碼元具有第二二進(jìn)制值時(shí)，選擇用于傳輸?shù)牡诙缓瘮?shù)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成步驟和變換步驟包含下述步驟產(chǎn)生第一和第二長(zhǎng)度為n的正交函數(shù)；當(dāng)所述數(shù)字通信信號(hào)中的一對(duì)數(shù)據(jù)碼元具有一第一值時(shí)，用所述第一正交函數(shù)二次，產(chǎn)生一第一長(zhǎng)度為2n的編碼序列；當(dāng)一對(duì)數(shù)據(jù)碼元具有一第二值時(shí)，用所述第一正交函數(shù)及其逆函數(shù)，產(chǎn)生一第二2n長(zhǎng)度的編碼序列；當(dāng)一對(duì)數(shù)據(jù)碼元具有一第三值時(shí)，用所述第二正交函數(shù)二次，產(chǎn)生一第三2n長(zhǎng)度的編碼序列；當(dāng)一對(duì)數(shù)據(jù)碼元具有一第四值時(shí)，用所述第二正交函數(shù)及其逆函數(shù)，產(chǎn)生一第四2n長(zhǎng)度的編碼序列。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述預(yù)選的第一、第二、第三和第四n長(zhǎng)度的正交函數(shù)用來產(chǎn)生調(diào)制碼元，并且所述形成步驟和交換步驟包含響應(yīng)于四數(shù)據(jù)碼元組的二進(jìn)制值產(chǎn)生16個(gè)4n長(zhǎng)度的編碼序列，所述編碼序列包含四個(gè)序列，其中所述第一、第二、第三和第四函數(shù)分別重復(fù)四次，每一個(gè)均響應(yīng)于四個(gè)數(shù)據(jù)碼元值中的一個(gè)；以及三組序列，每一個(gè)均響應(yīng)于12個(gè)數(shù)據(jù)碼元值中的一個(gè)，其中，所述第一、第二、第三和第四函數(shù)分別重復(fù)二次，并伴隨有所述重復(fù)序列的兩個(gè)逆序列，每一組中每一序列中逆序列的相對(duì)位置偏離其它序列中的逆序列，從而保持大體正交性。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述變換步驟包含將所述數(shù)據(jù)碼元施加到一快速Hadamard變換器的步驟，從而將數(shù)據(jù)碼元變換成預(yù)選調(diào)制碼元。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述變換步驟包含將所述數(shù)據(jù)碼元施加到一調(diào)制碼元存儲(chǔ)裝置，以便將數(shù)據(jù)碼元變換成預(yù)選調(diào)制碼元。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，用至少一個(gè)基于衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器將經(jīng)調(diào)制的通信號(hào)從一匯接局型基站轉(zhuǎn)發(fā)到所述通信系統(tǒng)中的至少一個(gè)遠(yuǎn)端用戶單元。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述通信系統(tǒng)包含一無(wú)線電話/數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其中，遠(yuǎn)端用戶位于多個(gè)小區(qū)內(nèi)，并用碼分多址(CDMA)擴(kuò)展譜型通信信號(hào)將信息傳送到至少一個(gè)匯接局。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，它包含下述步驟接收要在獨(dú)立用戶信道上發(fā)送到通信系統(tǒng)用戶的多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)；以及對(duì)每一數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行編碼，以產(chǎn)生每一用戶信道的編碼數(shù)據(jù)碼元。
14.一種解調(diào)擴(kuò)展譜通信系統(tǒng)中的通信信號(hào)的裝置，在所述擴(kuò)展譜通信系統(tǒng)中，信息是通過將編碼數(shù)據(jù)碼元形成為數(shù)字通信信號(hào)來交換的，其特征在于，所述裝置包含用從相互間具有預(yù)定遞歸關(guān)系且長(zhǎng)度為n的多個(gè)正交函數(shù)得到的預(yù)定個(gè)函數(shù)及其各個(gè)逆函數(shù)，形成具有長(zhǎng)度為L(zhǎng)n的M個(gè)相互正交的調(diào)制碼元的裝置，這里M和L和所述預(yù)定個(gè)數(shù)的乘積；以及按照每一logM數(shù)據(jù)碼元的二進(jìn)制值，通過選擇所述調(diào)制碼元中的一個(gè)，將數(shù)據(jù)碼元變換成所述預(yù)定調(diào)制碼元的裝置。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述形成裝置包含至少一個(gè)正交函數(shù)發(fā)生器，它分別輸出第一和第二正交函數(shù)；以及連接用來接收所述數(shù)據(jù)碼元和所述第一和第二函數(shù)的選擇裝置，當(dāng)所述碼元具有一個(gè)值時(shí)，所述選擇裝置通過選擇所述第一正交函數(shù)作為輸出，而當(dāng)數(shù)據(jù)碼元具有第二值時(shí)，通過選擇所述第二正交函數(shù)作為輸出，來響應(yīng)于所述數(shù)據(jù)碼元的二進(jìn)制值。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，它包含第一和第二正交函數(shù)發(fā)生器。
17.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述函數(shù)的預(yù)選個(gè)數(shù)是64或更少。
18.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，M至少為2，并小于64。
19.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，它還包含將被調(diào)制的所述通信信號(hào)在前向鏈路上發(fā)送到通信系統(tǒng)用戶的裝置。
20.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述正交函數(shù)包含沃爾什函數(shù)。
21.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述變換裝置包含這樣一個(gè)裝置，當(dāng)所述數(shù)字通信信號(hào)中的數(shù)據(jù)碼元具有一個(gè)二進(jìn)制值時(shí)，所述裝置選擇用于傳輸?shù)牡谝徽缓瘮?shù)，而當(dāng)所述數(shù)字通信號(hào)中的數(shù)據(jù)碼元具有一第二二進(jìn)制值時(shí)，所述裝置用來選擇用于傳輸?shù)牡诙缓瘮?shù)。
22.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述形成和變換裝置包含至少一個(gè)正交函數(shù)發(fā)生器，它分別輸出第一和第二n長(zhǎng)度的正交函數(shù)；以及選擇裝置，所述選擇裝置連接用來接收所述數(shù)據(jù)碼元和所述第一和第二函數(shù)，并通過選擇如下的序列來響應(yīng)于所述數(shù)據(jù)碼元的二進(jìn)制值；用作輸出的第一2n長(zhǎng)度的編碼序列，當(dāng)所述數(shù)字通信信號(hào)中的一對(duì)數(shù)據(jù)碼元具有第一值時(shí)，所述編碼序列包含使用二次的所述第一正交函數(shù)，用作輸出的第二2n長(zhǎng)度的編碼序列，當(dāng)一對(duì)數(shù)據(jù)碼元具有一第二值時(shí)，所述編碼序列包含所述第一正交函數(shù)及其逆函數(shù)；用作輸出的第三2n長(zhǎng)度的編碼序列，當(dāng)一對(duì)數(shù)據(jù)碼元具有一第三值時(shí)，所述編碼序列包含所述第二正交函數(shù)；以及用作輸出的第四2n長(zhǎng)度的編碼序列，當(dāng)一對(duì)數(shù)據(jù)碼元具有一第四值時(shí)，所述編碼序列包含所述第二正交函數(shù)及其逆函數(shù)。
23.如權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，它包含第一和第二正交函數(shù)發(fā)生器。
24.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述變換裝置包含一快速Hadamard變換器，所述變換器用來將數(shù)據(jù)碼元變換成預(yù)選調(diào)制碼元。
25.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述變換裝置包含一調(diào)制碼元存儲(chǔ)裝置，用來接收變換數(shù)據(jù)碼元并輸出預(yù)選調(diào)制碼元。
26.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，它還包含用至少一個(gè)基于衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器將所述調(diào)制通信信號(hào)從匯接局型基站轉(zhuǎn)發(fā)到所述通信系統(tǒng)中的至少一個(gè)遠(yuǎn)端用戶單元的裝置。
27.一種解調(diào)擴(kuò)展譜通信系統(tǒng)中的通信信號(hào)的方法，所述擴(kuò)展譜通信系統(tǒng)中的信息是通過正交編碼通信信號(hào)傳送的，其特征在于，它包含下述步驟用預(yù)選個(gè)數(shù)的n長(zhǎng)度的正交函數(shù)及其各個(gè)逆函數(shù)，接收擴(kuò)展譜通信信號(hào)，所述擴(kuò)展譜通信信號(hào)具有公共載波頻率，并且是用具有長(zhǎng)度為L(zhǎng)n的M個(gè)相互正交的調(diào)制碼元調(diào)制的，M是L和所述預(yù)選個(gè)數(shù)的乘積；并行地使所述信號(hào)與所述預(yù)選個(gè)數(shù)的n長(zhǎng)度的正交函數(shù)相關(guān)；將所述相關(guān)信號(hào)解調(diào)成M個(gè)能量值，它們分別代表所述M個(gè)相互正交的調(diào)制碼元中的每一個(gè)；以及用雙最大度量發(fā)生過程，將所述能量值變換成能量度量數(shù)據(jù)。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，M至少為2，并且小于64。
29.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，被解調(diào)的所述通信信號(hào)是由前向通信鏈路上的通信系統(tǒng)用戶接收的。
30.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述正交函數(shù)包含沃爾什函數(shù)。
31.如權(quán)利要求27所述的方法。其特征在于，所述正交函數(shù)的預(yù)選個(gè)數(shù)至少是2，并且小于，等于4。
32.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，用至少一個(gè)基于衛(wèi)星的轉(zhuǎn)換器，將調(diào)制的通信信號(hào)從匯接局型基站轉(zhuǎn)發(fā)到所述通信系統(tǒng)中的至少一個(gè)遠(yuǎn)端用戶單元。
33.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述通信系統(tǒng)包含一無(wú)線電話/數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其中，遠(yuǎn)端用戶位于多個(gè)小區(qū)中，并用碼分多址擴(kuò)展譜型通信信號(hào)將信息信號(hào)轉(zhuǎn)送到至少一個(gè)匯接局。
34.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述相關(guān)和解調(diào)步驟包含下述步驟并行地將所述信號(hào)輸入到所述兩組N個(gè)相關(guān)器，并使所述信號(hào)與所述預(yù)選個(gè)數(shù)的n長(zhǎng)度的正交函數(shù)相關(guān)；將經(jīng)相關(guān)的輸出信號(hào)施加到用于每一組相關(guān)器的相應(yīng)解調(diào)器，并在每一解調(diào)器中將所述相關(guān)信號(hào)解調(diào)成M個(gè)能量值，它們分別代表所述M個(gè)相互正交的調(diào)制碼元；以及將來自每一解調(diào)器的合成M個(gè)能量值組合成單個(gè)M個(gè)能量值的組。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，它還包含下述步驟將所述信號(hào)輸入到至少一個(gè)相干解調(diào)器中，并將所述相關(guān)信號(hào)解調(diào)成至少一個(gè)幅度值；將來自每一相干解調(diào)器的合成幅度值組合成單個(gè)輻度值；以及將所述單組幅度值和所述雙最大度量產(chǎn)生過程的輸出組合成用于數(shù)據(jù)碼元的合成度量值。
36.一種解調(diào)擴(kuò)展譜通信系統(tǒng)中的通信信號(hào)的裝置，所述擴(kuò)展譜通信系統(tǒng)中的信息是通過正交編碼通信信號(hào)傳送的，其特征在于，它包含用預(yù)選N個(gè)的n長(zhǎng)度的正交函數(shù)及其各個(gè)逆函數(shù)，接收擴(kuò)展譜通信信號(hào)的裝置，所述擴(kuò)展譜通信信號(hào)具有公共載波頻率，并且是用具有長(zhǎng)度為L(zhǎng)n的M個(gè)相互正交的調(diào)制碼元調(diào)制的，這里，M是L和所述預(yù)先個(gè)數(shù)的乘積；并行地使所述信號(hào)與所述預(yù)選個(gè)數(shù)的n長(zhǎng)度的正交函數(shù)相關(guān)并且連接用來接收所述擴(kuò)展譜信號(hào)的至少兩組N個(gè)相關(guān)器；多個(gè)解調(diào)器，每個(gè)解調(diào)器連接用來接收一個(gè)相應(yīng)相關(guān)器組的輸出，從而在每一解調(diào)器中，將所述相關(guān)信號(hào)解調(diào)成M個(gè)能量輸出值，它們分別代表所述M個(gè)相互正交的調(diào)制碼元中的每一個(gè)；將來自每一解調(diào)器的合成M個(gè)能量值組臺(tái)成單組M個(gè)能量值，以及用雙最大度量發(fā)生過程，將所述能量值變換成能量度量數(shù)據(jù)的裝置。
37.如權(quán)利要求36所述的裝置，其特征在于，它還包含至少一個(gè)相干解調(diào)器，其連接用來接收所述擴(kuò)展譜信號(hào)，并將所述信號(hào)解調(diào)成至少一個(gè)幅度值；一幅度組合器，其連接用來接收所述相干解調(diào)器的輸出，并將來自每一相干解調(diào)器的合成幅度值組合成一個(gè)單一幅度值；以及能量組合器，其連接用來接收所述單個(gè)幅度值和所述雙最大度量發(fā)生過程的輸出，并將它們組合成用于數(shù)據(jù)碼元的復(fù)合度量值。
38.如權(quán)利要求37所述的裝置，其特征在于，它包含至少兩個(gè)相干解調(diào)器。
39.如權(quán)利要求36所述的裝置，其特征在于，所述函數(shù)的預(yù)選個(gè)數(shù)是64或更小。
40.如權(quán)利要求36所述的裝置，其特征在于，M至少為2，并小于64。
41.如權(quán)利要求36所述的裝置，其特征在于，所述正交函數(shù)包含沃爾什函數(shù)。
42.一種擴(kuò)展譜通信系統(tǒng)，其特征在于，它包含多個(gè)匯接局型基站，每一個(gè)基站包括至少一個(gè)將包含數(shù)據(jù)碼元的信號(hào)發(fā)送到工作系統(tǒng)用戶的通信信號(hào)發(fā)射機(jī)；多個(gè)函數(shù)發(fā)生裝置，每一所述函數(shù)發(fā)生裝置用來提供相互間具有預(yù)定遞歸關(guān)系的長(zhǎng)度為n的多個(gè)正交函數(shù)中的至少一個(gè)正交函數(shù)；用預(yù)選個(gè)所述正交函數(shù)及其逆函數(shù)形成用于每一工作系統(tǒng)用戶的長(zhǎng)度為L(zhǎng)n的M個(gè)相互正交的調(diào)制碼元的裝置；將數(shù)據(jù)碼元變換成用于每一工作系統(tǒng)用戶的所述調(diào)制碼元的裝置，所述裝置的連接用來接收用于每一工作系統(tǒng)用戶的數(shù)據(jù)碼元和正交調(diào)制碼元，并按照每一logM數(shù)據(jù)碼元的二進(jìn)制值選擇所述調(diào)制碼元中的一個(gè)；多個(gè)擴(kuò)展裝置，每一所述擴(kuò)展裝置與用來接收各個(gè)用戶的調(diào)制碼元以及產(chǎn)生擴(kuò)展譜數(shù)據(jù)信號(hào)的變換裝置連接在一起；以及組合器裝置，用來將在公共載波頻率上接收信號(hào)的大體所有工作用戶的調(diào)制碼元組合成一通信信號(hào)；多個(gè)移動(dòng)通信單元，每一個(gè)所述移動(dòng)通信單元包括一個(gè)移動(dòng)接收機(jī)，所述移動(dòng)通信單元包含從至少一個(gè)匯接局選擇并接收一個(gè)擴(kuò)展譜通信信號(hào)的裝置；以及與用于選擇和接收的裝置相連的調(diào)制裝置，通過解調(diào)接收的擴(kuò)展譜通信信號(hào)，提供用于各個(gè)用戶的調(diào)制碼元。
43.如權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述移動(dòng)接收機(jī)還包含至少兩組N個(gè)相關(guān)器，其連接用來并行接收所述擴(kuò)展譜通信信號(hào)，并使所述信號(hào)與所述預(yù)選個(gè)n長(zhǎng)度的正交函數(shù)相關(guān)；多個(gè)解調(diào)器，每一解調(diào)器連接接收相應(yīng)相關(guān)器組的輸出，從而在每一解調(diào)器中將所述相關(guān)信號(hào)解調(diào)成M個(gè)能量輸出值，這些輸出值分別代表所述M個(gè)相互正交調(diào)制碼元中的每一個(gè)；將來自每一解調(diào)器的合成M個(gè)能量值組合成單組M個(gè)能量值；以及用一個(gè)雙最大度量發(fā)生過程將所述能量值變換成能量度量值的裝置。
44.一種產(chǎn)生擴(kuò)展譜通信信號(hào)的方法，其特征在于，它包含下述步驟產(chǎn)生多個(gè)長(zhǎng)度為n的正交函數(shù)，每一正交函數(shù)是按照多個(gè)正交函數(shù)的各個(gè)函數(shù)來產(chǎn)生的；接收多個(gè)系統(tǒng)用戶數(shù)據(jù)信號(hào)，所述信號(hào)包含要在獨(dú)立的用戶信道上傳送到工作系統(tǒng)用戶的數(shù)據(jù)碼元；用預(yù)選個(gè)所述正交函數(shù)及其逆函數(shù)，形成M個(gè)相互正交的具有長(zhǎng)度為L(zhǎng)n的用于每一信道的調(diào)制碼元，這里M是L和所述預(yù)選個(gè)數(shù)的乘積；按照每一logM數(shù)據(jù)碼元的二進(jìn)制值，通過選擇所述調(diào)制碼元中的一個(gè)，將每一信道的數(shù)據(jù)碼元變換成用于該信道的所述預(yù)選調(diào)制碼元，以及將用于所有信道的所述調(diào)制碼元流組合成一串?dāng)?shù)據(jù)流擴(kuò)展譜數(shù)據(jù)信號(hào)。
45.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，所述通信系統(tǒng)包含一無(wú)線電話/數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其中，遠(yuǎn)端用戶位于多個(gè)小區(qū)中并用碼分多址CDMA擴(kuò)展譜有型通信信號(hào)將信息信號(hào)傳送到至少一個(gè)匯接局。
46.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，M至少為2并小于64。
47.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，它還包含放大和發(fā)射經(jīng)組合的擴(kuò)展譜數(shù)據(jù)信號(hào)的步驟。
全文摘要
一種采用用于每一正交通信信道的多個(gè)正交函數(shù)的、產(chǎn)生用于通信系統(tǒng)用戶的正交編碼通信信號(hào)的方法和裝置。用于信號(hào)接收者的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)碼元是用至少兩個(gè)n長(zhǎng)度的正交調(diào)制碼元經(jīng)M陣列調(diào)制的,該n長(zhǎng)度的正交調(diào)制碼元通常是用于通信系統(tǒng)中的沃爾什函數(shù)。這些碼元由調(diào)制碼元選擇器(124)通常從一個(gè)或多個(gè)編碼發(fā)生器(126,128)提供,調(diào)制使得M等于正交函數(shù)的個(gè)數(shù)與用來產(chǎn)生各個(gè)調(diào)制碼元的個(gè)數(shù)的乘積。來自數(shù)據(jù)處理元件(100,102)的每一組logM經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)碼元用調(diào)制碼元選擇元件(124)按照它們的二進(jìn)制值變換成一個(gè)調(diào)制碼元。在某些實(shí)施例中,一快速Hadamard變換器用來進(jìn)行碼元變換。產(chǎn)生的通信信號(hào)通過將它們與預(yù)選個(gè)數(shù)的正交函數(shù)并行解調(diào),并將結(jié)果解調(diào)成M個(gè)能量值,這些能量值中每一個(gè)代表正交調(diào)制碼元。用一雙最大度量產(chǎn)生過程將能量值變換成能量度量數(shù)據(jù)。相關(guān)和解調(diào)可以用至少兩組N個(gè)相關(guān)器(142)來完成,這里,N是所使用的函數(shù)的個(gè)數(shù),并將經(jīng)相關(guān)的信號(hào)施加到用于每一組相關(guān)器(144)的一個(gè)解調(diào)器。每一解調(diào)器輸出代表M個(gè)相互正交的調(diào)制碼元的能量值,并接著組合成單個(gè)M個(gè)能量值組。在進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)中,相干解調(diào)器(172,174)可以用來產(chǎn)生接收信號(hào)的幅度值,它們接著與雙最大度量結(jié)果(170)組合,產(chǎn)生用于數(shù)據(jù)碼元(178)的合成度量值。
文檔編號(hào)H04J11/00GK1178046SQ95197674
公開日1998年4月1日 申請(qǐng)日期1995年12月11日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月19日
發(fā)明者伊弗雷姆·策哈維 申請(qǐng)人:夸爾柯姆股份有限公司