專利名稱：用于移動無線通信的使用彎曲序列的多址編碼的制作方法
背景本申請涉及無線電話系統(tǒng)中的擴(kuò)頻多址(SSMA)或碼分多址(CDMA)通信技術(shù)。本申請更具體地涉及這樣的CDMA通信系統(tǒng)，其特征是使用擾亂掩碼(scramble mask)區(qū)分并保護(hù)信息信號。
在常規(guī)碼分復(fù)用(CDM)或CDMA系統(tǒng)中，通過將信息序列與擴(kuò)頻序列結(jié)合，通信的信息序列被擴(kuò)頻或映射為一個較長的序列。結(jié)果是，信息序列的一個或多個比特由一個N碼片(“chip”)值的序列表示。
例如，在發(fā)射機(jī)，二進(jìn)制信息符號b(±1)可以通過將b與擴(kuò)頻序列x相乘而擴(kuò)頻；例如，該擴(kuò)頻序列x可以是+1，-1，+1，-1，包括四個二進(jìn)制碼片。實(shí)質(zhì)上，擴(kuò)頻處理當(dāng)b＝+1時，用一個4碼片擴(kuò)頻符號+1，-1，+1，-1；當(dāng)b＝-1時，用一個4碼片擴(kuò)頻符號-1，+1，-1，+1，替換每個二進(jìn)制信息。在這個稱為“直擴(kuò)”的處理中，每個擴(kuò)頻符號實(shí)質(zhì)上是信息符號與擴(kuò)頻序列的乘積。
在稱為“間擴(kuò)”的第二種擴(kuò)頻形式中，不同的可能信息符號被不同的、不必有關(guān)聯(lián)的擴(kuò)頻序列替換。這樣的從信息到擴(kuò)頻符號的映射可以看作一種塊編碼的形式。在普遍情況下，單一M-進(jìn)制信息符號—即一個可以取M種可能值中任何一個的符號—被映射為M種可能的擴(kuò)頻符號中的一個。在二進(jìn)制情況下，符號b＝+1可以被序列X＝+1，-1，+1，-1替換，而符號b＝-1可以被序列x＝+1，+1，-1，-1替換。
在直擴(kuò)或間擴(kuò)中，信息符號可以來自于微分符號d。例如，時刻n的二進(jìn)制信息符號b(表示為b(n))可以由時刻n-1的二進(jìn)制信息符號(表示為b(n-1))和時刻n的微分信息符號d(表示為d(n))根據(jù)下面的關(guān)系確定b(n)＝b(n-1)d(n)給出d(n)＝b(n)b*(n-1)其中*表示復(fù)共軛。同時，應(yīng)該理解上面描述的信息符號可以通過前述的信道編碼和/或擴(kuò)頻步驟獲得。
這種擴(kuò)頻的優(yōu)點(diǎn)是來自許多(信息)源的信息可以在相同頻段同時發(fā)送，只要代表不同源的信息序列的擴(kuò)頻序列彼此干擾不大。實(shí)質(zhì)上，不同擴(kuò)頻序列相當(dāng)于不同通信“信道”。
總的來說，長度為N的碼片具有2N種可能的二進(jìn)制擴(kuò)頻序列，導(dǎo)致非常多的可能CDMA信道。CDMA系統(tǒng)的這個特性有時稱為“軟容量”，因?yàn)樾诺罃?shù)并不象在同樣帶寬和數(shù)據(jù)率的頻分多址(FDMA)或時分多址(TDMA)系統(tǒng)那樣限定為N。常規(guī)CDMA通信的不同方面在K.Gilhousen等所著的“On the Capacity of a Cellular CDMASystem”，IEEE Trans.Veh.Technol.卷40，303-312頁(1991年5月)中描述。
然而獲得這些CDMA好處要求性能折衷。為了最小化信道中由于時間和頻率重疊的干擾，擴(kuò)頻序列(以及因此的CDMA信道)必須是相互正交的，即擴(kuò)頻序列的互相關(guān)必須是零。(如果兩個二進(jìn)制序列精確地在它們的比特位置的一半處不同，則它們正交。)另一方面，只有N個長度為N的正交擴(kuò)頻序列。這嚴(yán)重限制了可用CDMA信道數(shù)，減少或消除了CDMA象軟容量這樣的好處。同時，對于高容量系統(tǒng)，信道必須在相互接近的小區(qū)中復(fù)用，這導(dǎo)致了較高的干擾。
如上面提到的，可以看出通過將信息序列與一組正交擴(kuò)頻序列中的一個相結(jié)合來擴(kuò)頻該信息序列類似于普通的塊編碼處理。在許多通信系統(tǒng)中，通信的信息序列都被這樣編碼以糾錯。在正交塊編碼中，M個信息比特被變換為2M個2M-比特正交碼字中的一個。解碼這樣的正交碼字需要將它與N＝2M個碼字集中的所有成員相關(guān)。給出最大相關(guān)的碼字的二進(jìn)制序號輸出想要的信息。
例如，如果接收的16-比特碼字與16個序號為0-15的正交16-比特碼字集的每一個的相關(guān)，在第10個碼字上得到最大相關(guān)，意味著信息信號是4-比特二進(jìn)制碼字1010(十進(jìn)制表示為整數(shù)10)。這樣的碼稱為[16，4]正交塊碼。通過反轉(zhuǎn)碼字的所有比特，每個碼字還可以多傳輸另一個信息比特。這種編碼類型就是已知的二相-正交塊編碼。
這種編碼的一個重要特性是可以通過快速沃爾什變換(FWT)裝置對一個碼字集中的所有正交塊碼字同時高效地進(jìn)行相關(guān)。例如，在[128，7]塊碼的情況下，128個輸入信號抽樣被變換為128點(diǎn)沃爾什譜，譜中每個點(diǎn)表示輸入信號抽樣與其中一個碼字的相關(guān)值。在通過的1991年七月25日提交的U.S.專利申請07/735,805號中描述了一個合適的FWT處理器，該專利在這里結(jié)合做為參考。
如上面提到的，典型CDMA系統(tǒng)將一個信息序列擴(kuò)頻為塊糾錯碼字，然后將該塊碼字與每個用戶唯一的碼序列相結(jié)合。在申請者的U.S.專利申請07/866,865號描述的系統(tǒng)中，該塊碼字與不再擴(kuò)頻信息序列的擾亂掩碼相結(jié)合。
內(nèi)容申請者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)不必所有用戶使用正交糾錯碼字集中的全部。實(shí)際上，申請者的發(fā)明的一個目的是通過為每個用戶分配少量的碼字并且使用具有所選定的特性的擾亂掩碼來提高CDMA系統(tǒng)的容量。
這個發(fā)明的另一個目的是提供一個在每個小區(qū)中具有擴(kuò)充的可用信道數(shù)的蜂窩通信系統(tǒng)。
這個發(fā)明還有一個目的就是提供一個小區(qū)間降低干擾的蜂窩通信系統(tǒng)。
這些和其它目的及優(yōu)點(diǎn)在申請者的發(fā)明的一個方面中是通過系統(tǒng)中傳送信息符號序列的發(fā)射機(jī)獲得的，該發(fā)射機(jī)包括將每個信息符號用相應(yīng)的擴(kuò)頻序列擴(kuò)頻形成擴(kuò)頻符號序列的裝置。該擴(kuò)頻序列是從一組彼此正交或二相-正交的擴(kuò)頻序列中選出來的。
發(fā)射機(jī)還包括對每個擴(kuò)頻符號用公共擾亂掩碼加擾以產(chǎn)生加擾的符號序列的裝置和在通信信道上發(fā)射加擾的符號序列的裝置。該公共擾亂掩碼是從一組具有最佳或半最佳相關(guān)特性的擾亂掩碼中選出來的。
在申請者的發(fā)明的另一方面，發(fā)射機(jī)的擴(kuò)頻裝置可以將多個信息符號序列的每個信息符號用相應(yīng)的擴(kuò)頻序列擴(kuò)頻，以形成多個擴(kuò)頻符號序列。然后，加擾裝置將每個擴(kuò)頻符號序列中的每個擴(kuò)頻符號用相應(yīng)的公共擾亂掩碼加擾以形成多個加擾的符號序列。發(fā)射機(jī)還包括組合多個加擾的符號序列以形成在通信信道上發(fā)射的組合的加擾符號序列的裝置。
發(fā)射機(jī)的擴(kuò)頻裝置和加擾裝置可以合并為一個裝置，用于對每個信息符號用各自有效的擴(kuò)頻序列擴(kuò)頻并加擾形成一個加擾的擴(kuò)頻符號序列。該有效的擴(kuò)頻序列是從一組有效擴(kuò)頻序列中選出來的，有效擴(kuò)頻序列對彼此正交或二相-正交或具有最佳或半最佳的相關(guān)特性。該加擾的擴(kuò)頻符號在通信信道上發(fā)射。
發(fā)射機(jī)也可以包括將信息符號序列變換為二進(jìn)制數(shù)字塊序列的裝置，以及產(chǎn)生第一偽隨機(jī)數(shù)和第二偽隨機(jī)數(shù)的裝置。每個第一偽隨機(jī)數(shù)與相應(yīng)的數(shù)字塊相關(guān)聯(lián)。發(fā)射機(jī)還具有將第一偽隨機(jī)數(shù)與相應(yīng)的塊合并產(chǎn)生加密符號序列的裝置，和偏移第二偽隨機(jī)數(shù)以形成擾亂掩碼索引的裝置。擴(kuò)頻裝置將每個加密符號用相應(yīng)的擴(kuò)頻序列擴(kuò)頻以形成擴(kuò)頻符號序列；加擾裝置將每個擴(kuò)頻符號用公共擾亂掩碼加擾，以形成加擾的符號序列；而擾亂掩碼是基于擾亂掩碼索引選擇的。
根據(jù)申請者的發(fā)明的另一方面，系統(tǒng)中傳送信息符號序列的接收機(jī)包括接收混合信號的裝置，該混合信號包括多個譜重疊的擴(kuò)頻、加擾信息符號序列。該接收機(jī)還包括使用從一組具有最佳或半最佳相關(guān)特性的擾亂掩碼中選出的擾亂掩碼解擾混合信號的裝置。
該解擾裝置產(chǎn)生的解擾符號序列，由解擴(kuò)裝置使用擴(kuò)頻序列解擴(kuò)，而該解擴(kuò)裝置包括將每個解擾符號的至少一次移位與至少一個擴(kuò)頻序列相關(guān)的裝置。解擴(kuò)裝置使用彼此正交或二相-正交的擴(kuò)頻序列為每個解擾符號產(chǎn)生至少一個相關(guān)值。處理器利用這些相關(guān)值檢測至少一個信息符號序列。
在申請者的發(fā)明的另一方面，接收機(jī)的解擾裝置產(chǎn)生多個解擾符號序列，每個解擾符號序列對應(yīng)于各自的信息符號序列。然后，解擴(kuò)裝置將每個解擾符號的至少一次移位與至少一個各自的擴(kuò)頻序列相關(guān)，從每個解擾符號中產(chǎn)生至少一個相關(guān)值。處理裝置處理那些相關(guān)值來檢測多個信息符號序列。
接收機(jī)的解擾裝置和解擴(kuò)裝置可以合并為用一組有效擴(kuò)頻序列中選出的有效擴(kuò)頻序列解擾并解擴(kuò)混合信號的裝置。有效擴(kuò)頻序列對具有最佳或半最佳相關(guān)特性或者是彼此正交或二相-正交的。
接收機(jī)還可以包括產(chǎn)生擾亂掩碼地址并基于擾亂掩碼地址從具有最佳或半最佳相關(guān)特性的擾亂掩碼集中選擇擾亂掩碼的裝置。然后，解擾裝置用選擇的擾亂掩碼對混合信號解擾產(chǎn)生解擾符號序列，而處理裝置處理相關(guān)值，以檢測至少一個加密的信息符號序列。也提供了使用與各自的信息符號相關(guān)聯(lián)的偽隨機(jī)數(shù)解密至少一個檢測的加密信息符號序列的裝置。
在申請者的發(fā)明的其它方面，提供了幾種發(fā)射信息符號序列的方法和幾種檢測信息符號的方法。例如，一種發(fā)射方法包括用各自的擴(kuò)頻序列擴(kuò)頻每個信息符號，用公共擾亂掩碼對每個擴(kuò)頻符號加擾并且在通信信道上發(fā)射該加擾的符號序列的步驟。一種示范的檢測方法包括接收具有多個譜重疊的擴(kuò)頻、加擾的信息符號序列的混合信號；使用從一組具有最佳或半最佳相關(guān)特性的擾亂掩碼中選出的擾亂掩碼解擾混合信號；使用擴(kuò)頻序列解擴(kuò)解擾的符號；并且處理解擴(kuò)步驟產(chǎn)生的信號檢測至少一個信息符號序列的步驟。
附圖的簡要描述申請者的發(fā)明的特性和優(yōu)點(diǎn)通過結(jié)合附圖閱讀描述而理解，其中

圖1表示根據(jù)申請人的發(fā)明的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的一般原理；圖1A表示根據(jù)申請人的發(fā)明使用有效擴(kuò)頻序列的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的一般原理；圖2是一個系統(tǒng)的功能框圖，它可用于實(shí)現(xiàn)申請人的發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例；圖3是根據(jù)申請人的發(fā)明的另一個接收機(jī)的框圖；圖4是一個系統(tǒng)的功能框圖，它可用于實(shí)現(xiàn)申請人的發(fā)明的另一個優(yōu)選實(shí)施例；圖5根據(jù)的申請人的發(fā)明的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)的另一個實(shí)施例的一般性框圖；圖6是一個說明圖5中所說明的發(fā)射機(jī)的另一個實(shí)施例的框圖；圖7是圖6中說明的發(fā)射機(jī)的另一種方案的框圖；圖8是根據(jù)申請人的發(fā)明的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的接收機(jī)的另一個實(shí)施例的一般性框圖；圖9是說明圖5中所說明的接收機(jī)的另一個實(shí)施例的框圖；圖10是圖9所說明的接收機(jī)的另一種方案的框圖。
詳細(xì)描述申請人的發(fā)明對于直接和間接擴(kuò)頻都是有用的。根據(jù)一個方面，正交或二相-正交沃爾什-哈達(dá)馬碼字全集的每一個并不用于編碼或擴(kuò)頻每個用戶發(fā)送的多個信息比特。相反，只有碼字或擴(kuò)頻序列集中的幾個被分配到每個用戶，并且那個用戶的二進(jìn)制信息序列的每個符號被根據(jù)信息符號值選擇的一個碼字替換。例如，一個碼字和它的二相-正交對應(yīng)者可以分配給每個用戶，并且這將被認(rèn)為是一個使用直接擴(kuò)頻的系統(tǒng)。
一般情況下，信息序列由M-進(jìn)制信息符號m組成，它可以取M種可能值中的一個。對于一個M-進(jìn)制信息序列，M個碼字是從碼字組中選出的并且被分配給每個用戶。對于二進(jìn)制信息序列，每個用戶分配二進(jìn)制碼字集中的兩個，并且那個用戶的信息序列中的每個比特被根據(jù)信息比特值選擇的一個或另一個碼字替換。
對于每個用戶，所分配的碼字與分配給多個用戶的擾亂掩碼相結(jié)合以形成發(fā)射的特征序列。對于二進(jìn)制序列，該合并由模2加完成。如下所述，所分配的擾亂掩碼是從一組具有最佳或半最佳特性的擾亂掩碼中選擇出來的，該擾亂掩碼與所分配的碼字等長。根據(jù)申請者的發(fā)明，擾亂掩碼組是根據(jù)申請者的U.S.專利申請07/866,865號中的描述設(shè)計的以調(diào)整第一擾亂掩碼形成的任意正交碼字與任意其它擾亂掩碼形成的任意正交碼字的互相關(guān)。
實(shí)踐中，碼字和擾亂掩碼可以預(yù)合并以形成有效擴(kuò)頻或特征序列。因此，在發(fā)射機(jī)，獨(dú)立的擴(kuò)頻和加擾操作可以使用有效擴(kuò)頻序列合并為一個單一的擴(kuò)頻操作。類似地，在接收機(jī)，獨(dú)立的解擾和解擴(kuò)操作也可以合并為一個單一解擴(kuò)操作。
因?yàn)閿_亂掩碼的長度與碼字的長度相等，應(yīng)該理解，當(dāng)使用獨(dú)立擴(kuò)頻和解擾操作時，將信息符號變換為碼字完成了全部擴(kuò)頻。如果擴(kuò)頻和加擾操作通過使用有效擴(kuò)頻序列(即，加擾的碼字)合并，那么擴(kuò)頻由有效擴(kuò)頻序列完成。
一個適當(dāng)?shù)臄_亂掩碼集可以如申請者的U.S.專利申請07/866,865號中所描述的產(chǎn)生。用每個這樣的擾亂掩碼集對原始集中的每個序列加擾，可以從一個正交或二相正交的N個擴(kuò)頻序列或碼字的原始集中產(chǎn)生幾個有效擴(kuò)頻序列集。因此，每個擾亂掩碼產(chǎn)生一個N個新有效擴(kuò)頻序列的額外集。因?yàn)槊總€用戶將被分配至少兩個有效擴(kuò)頻序列(用于二進(jìn)制信息符號)，所以這些額外集可以用于擴(kuò)展小區(qū)中的信道數(shù)，即擴(kuò)容，而不同的小區(qū)可以使用不同的額外集，控制小區(qū)間干擾。
如申請者的U.S.專利申請07/866,865號所描述的，擾亂掩碼優(yōu)選地是具有“最佳”特性的“理想”擾亂掩碼集中的成員。一個二進(jìn)制擾亂掩碼集當(dāng)集中任意兩個掩碼的模2和都是“彎曲”(“bent”)序列時就是一個理想集。
申請者的系統(tǒng)使用這樣的擾亂掩碼以避免常規(guī)正交CDMA系統(tǒng)的缺點(diǎn)。首先，它可以恢復(fù)損失的“軟容量”，即通過用k個不同擾亂掩碼的每一個對原始N正交擴(kuò)頻序列加擾，將小區(qū)中的信道數(shù)從N擴(kuò)頻序列增加到kN擴(kuò)頻序列。其次，申請者的系統(tǒng)可以通過令鄰近的基站使用不同擾亂掩碼產(chǎn)生小區(qū)中使用的擴(kuò)頻序列來最小化小區(qū)間干擾。這些擾亂掩碼可以被相隔適當(dāng)距離的其它基站復(fù)用，用與FDMA蜂窩系統(tǒng)中的頻率復(fù)用類似的方法。用這種方法，申請者的CDMA系統(tǒng)可以使用碼方案替代頻率方案。應(yīng)該理解這個描述中的術(shù)語“小區(qū)”意味著被一個或多個天線輻射的區(qū)域。
如申請者的U.S.專利申請07/866,865號中描述的，具有最佳相關(guān)特性的理想擾亂掩碼僅在序列長度N是2的偶次冪并且N的平方根是整數(shù)時可能。這樣的擾亂掩碼導(dǎo)致具有平坦沃爾什譜的干擾信號。申請者的U.S.專利申請07/866,865號描述了產(chǎn)生一組N1/2個理想擾亂掩碼的方法A，和產(chǎn)生一組N/2個理想擾亂掩碼的方法B。
當(dāng)N是2的奇次冪時，不可能構(gòu)造這樣任意兩個的和都是彎曲序列、全部N個沃爾什-哈達(dá)馬碼字具有幅度相等的相關(guān)值的擾亂掩碼。然而，可以構(gòu)造任意兩個的和都是“半-彎曲”序列的“半-理想”擾亂掩碼集，該序列與N個碼字的半數(shù)具有幅度相等的相關(guān)值并且與其余半數(shù)具有零相關(guān)。
在構(gòu)造半理想擾亂掩碼集的第一種方法中，方法A或方法B分別用于產(chǎn)生一組長度為N′的(N’)1/2個或N’/2個擾亂掩碼，其中N’＝2N并且N是2的奇次冪。每個擾亂掩碼的后一半被遺漏，剩下長度N’/2＝N的掩碼。因此，依賴于所使用的方法，形成長度為N的一組(2N)1/2個或N個擾亂掩碼，任意兩個的和是半彎曲的。
在構(gòu)造半理想擾亂掩碼集的第二種方法中，再次使用上面的方法A或方法B分別產(chǎn)生一組長度為N的(N’)1/2個或N’/2個擾亂掩碼，其中N’＝N/2并且N是2的奇次冪。然后，對每個N’長度的序列，添加一個它自身的拷貝，得到長度2N’＝N的掩碼。另外，也可能將一個不同掩碼的拷貝添加到每個掩碼而不是為每個添加它自身的拷貝。因此，依賴于所使用的方法，形成長度為N的一組(N/2)1/2個或N/4個擾亂掩碼，任意兩個的和是半彎曲的。
同樣，如申請者的U.S.專利申請07/866,865號中所描述的，理想和半-理想擾亂掩碼集可以通過使用特殊掩碼擴(kuò)充。
當(dāng)一個擾亂掩碼集是半-理想的或已經(jīng)被擴(kuò)充時，該集的相關(guān)特性可以被稱為“半-最佳”。當(dāng)把擾亂掩碼分配到不同小區(qū)時，應(yīng)該注意把具有最佳特性擾亂掩碼用于相近的小區(qū)以避免多余的干擾；具有半-最佳特性的擾亂掩碼可以用于相距較遠(yuǎn)的小區(qū)。
在發(fā)射擴(kuò)頻符號時，對碼片值應(yīng)用脈沖成形是有益的。一般希望是尼奎斯特脈沖形狀，如開方升余弦形狀。一種方法是將碼片值作為一個脈沖傳遞到具有所需脈沖形狀的脈沖響應(yīng)的濾波器。這樣的濾波器既可以作為模擬濾波器實(shí)現(xiàn)又可以作為數(shù)字濾波器實(shí)現(xiàn)。另一種方法是將碼片值作為一個地址使用，從查找表中取出過抽樣波形，傳遞到數(shù)模變換器。
然后，脈沖成形的擴(kuò)頻符號調(diào)制一個載波信號并且被發(fā)射。為了在相同的載波上同時發(fā)射來自多個信息信道的擴(kuò)頻符號，擴(kuò)頻符號可以在擴(kuò)頻之后，脈沖成形之后，或調(diào)制之后合路。合路甚至可以在擴(kuò)頻期間進(jìn)行，因?yàn)閿U(kuò)頻可以通過將多個信息符號通過快速沃爾什變換裝置而獲得，如U.S.專利申請07/735,805號中所揭示的。
為了提供信號能量的更一致分布，可能希望同時使用同相(I)和正交相(Q)分量，如TIA IS-95指明的CDMA標(biāo)準(zhǔn)中所完成的，或者，一個完整信號可以放在I-載波或Q-載波上。
在接收機(jī)，所接收的調(diào)制載波信號通常與具有載波頻率的本振信號濾波并混頻，產(chǎn)生隨后被抽樣的基帶解調(diào)信號。這個過程的一個例子是使用極對數(shù)(log-polar)處理，如Dent的U.S.專利5,048,059中所描述的，該專利結(jié)合在這里作為參考。
然后，根據(jù)所使用的擴(kuò)頻形式與所檢測到的信道數(shù)，將解調(diào)后的信號的抽樣與擴(kuò)頻序列的共軛相關(guān)。這個稱為解擾和解擴(kuò)和解調(diào)信號的過程可以通過直接與分配的有效擴(kuò)頻序列相關(guān)實(shí)現(xiàn)，該有效擴(kuò)頻序列如上所述是擾亂掩碼和正交或二相-正交擴(kuò)頻序列或碼字的結(jié)合。另外，解擾和解擴(kuò)也可以分別進(jìn)行(1)通過與適當(dāng)?shù)臄_亂掩碼相關(guān)解擾，和(2)通過與適當(dāng)?shù)恼换蚨?正交擴(kuò)頻序列相關(guān)解擴(kuò)。
解擾和解擴(kuò)后，檢測擴(kuò)頻信息符號可能有幾種檢測方案。在每個擴(kuò)頻信息符號期間，為每個擴(kuò)頻序列發(fā)射的信號的每條路徑或回波都產(chǎn)生一個相關(guān)值。依賴系統(tǒng)參數(shù)，接收的信號可能只包括一條路徑也可能包括多條路徑。Bottomley的U.S.專利5,237,586號中描述了處理多徑的RAKE技術(shù)，這里結(jié)合作為參考。
對于相干檢測的情況，與相同信息序列的不同路徑關(guān)聯(lián)的相關(guān)值可以通過將每個相關(guān)值與關(guān)聯(lián)的信道的抽頭估計的共軛相乘然后將乘積的實(shí)部求和來實(shí)現(xiàn)相干RAKE合并(參閱J.G.Proakis著，DigitalCommunication，第二版，紐約McGraw-Hill，1989)。然后，每個合并的值用于確定發(fā)送的是哪個擴(kuò)頻符號。對于非相干檢測的情況，與相同信息序列的不同路徑關(guān)聯(lián)的相關(guān)值可以通過產(chǎn)生振幅的平方然后將結(jié)果相加來實(shí)現(xiàn)非相干RAKE合并。然后，將所得的合并值(每個信息序列一個)比較確定其中最大的。應(yīng)該意識到相干檢測和非相干檢測情況都可以根據(jù)路徑合并是否使用最大比率合并，等增益合并或選擇性合并使用不同的合并過程。
所檢測的擴(kuò)頻符號用于確定信息符號。應(yīng)該意識到根據(jù)申請者的發(fā)明的系統(tǒng)可以使用不同的聯(lián)合解調(diào)技術(shù)，如1993年11月22日提交的U.S.專利申請08/155,557號中描述的最大似然序列估計(MLSE)聯(lián)合檢測，解相關(guān)，和偽MLSE。該系統(tǒng)也可以使用負(fù)解調(diào)，如Dent的U.S.專利5,151,919號中所描述的。U.S.專利申請08/155,557號和U.S.專利5,151,919號都包括在這里作為參考。
現(xiàn)在將結(jié)合圖1描述根據(jù)申請者的發(fā)明的一般CDMA系統(tǒng)。諸如語聲這樣的信息源在常規(guī)源編碼器20中從模擬形式變換為數(shù)字形式。發(fā)射碼字發(fā)生器21產(chǎn)生一組一個或多個正交或二相-正交碼字，而發(fā)射擴(kuò)頻器22使用那些碼字?jǐn)U頻發(fā)射機(jī)源編碼器20產(chǎn)生的數(shù)字比特流。發(fā)射擴(kuò)頻器22用各自的碼字?jǐn)U頻每個信息符號，產(chǎn)生與每個信息符號值相應(yīng)的正交擴(kuò)頻序列，或碼字。
響應(yīng)來自諸如可編程微處理器(圖中未示出)這樣的適當(dāng)控制機(jī)制的擾亂掩碼選擇信號，發(fā)射擾亂掩碼發(fā)生器24產(chǎn)生一個特定的擾亂掩碼。所選擇的擾亂掩碼在模2加法器26中與來自發(fā)射擴(kuò)頻器22的碼字相加。應(yīng)該意識到兩個二進(jìn)制序列的模2加實(shí)際上是二進(jìn)制邏輯中的異或運(yùn)算，而模2和實(shí)際上對每個碼字加擾。加法器26產(chǎn)生的加擾的碼字在調(diào)制器28中使用多種調(diào)制技術(shù)中的任意一種，如二相移鍵控(BPSK)完成，對射頻(RF)載波的調(diào)制。
調(diào)制的載波經(jīng)由一種合適的常規(guī)無線發(fā)射機(jī)30通過一個界面(例如空氣)發(fā)射。多個在分配的頻帶中重合的編碼信號由無線接收機(jī)32(如蜂窩基站)按混合信號波形的形式一起接收。在解調(diào)器34中解調(diào)為基帶后，混合信號被解碼。
各個信息信號通過將混合信號與接收機(jī)擾亂掩碼發(fā)生器36產(chǎn)生的相應(yīng)的獨(dú)特擾亂掩碼相乘解擾。這個獨(dú)特的掩碼與發(fā)射擾亂掩碼發(fā)生器24中對該信息信號原始加擾時所使用的那個擾亂掩碼相一致。該擾亂掩碼和解調(diào)的混合信號由乘法器28混合。產(chǎn)生的解擾的信號送給接收解擴(kuò)器40，該解擴(kuò)器將它與接收碼字發(fā)生器41提供的一個或多個正交碼字或擴(kuò)頻序列相關(guān)。特別地，乘法器38和接收解擴(kuò)器40優(yōu)選地解擴(kuò)解調(diào)器輸出信號的至少一次移位。如果希望，解擴(kuò)器40也可以提供幾個相關(guān)的RAKE合并，相當(dāng)于解擾和解擴(kuò)解調(diào)器輸出信號的幾次移位。無論何種情況，解擴(kuò)或檢測，所產(chǎn)生的信號由源解碼器42變換為模擬格式(例如，語聲)。
如上面提到的，發(fā)射擴(kuò)頻器22提供的碼字和發(fā)生器24提供的擾亂掩碼可以預(yù)合并以形成有效擴(kuò)頻序列，或加擾的碼字。圖1A表示圖1中說明的一般CDMA系統(tǒng)經(jīng)過適當(dāng)?shù)馗倪M(jìn)以使用有效擴(kuò)頻序列。在發(fā)射機(jī)，分離的擴(kuò)頻和加擾操作被合并為發(fā)射擴(kuò)頻器22使用代替發(fā)射碼字發(fā)生器21、發(fā)射擾亂掩碼發(fā)生器24和加法器26的發(fā)射加擾碼字發(fā)生器23產(chǎn)生的有效擴(kuò)頻序列進(jìn)行的單一擴(kuò)頻操作。類似地，在接收機(jī)，分離的解擾和解擴(kuò)操作被合并為接收解擴(kuò)器40使用代替接收碼字發(fā)生器41、乘法器38和接收機(jī)擾亂掩碼發(fā)生器36的接收加擾碼字發(fā)生器43產(chǎn)生的相應(yīng)的有效擴(kuò)頻序列進(jìn)行的單一解擴(kuò)操作。在其它方面，圖1A中說明的系統(tǒng)按照圖1中說明的系統(tǒng)工作。
圖1和圖1A系統(tǒng)之間的重要區(qū)別在于發(fā)射擴(kuò)頻器22和接收解擴(kuò)器40所使用的序列。圖1所示的系統(tǒng)使用正交序列，而圖1A所示的系統(tǒng)使用加擾的正交序列。實(shí)際上，發(fā)射擴(kuò)頻器22只是一個選擇器，根據(jù)它們各自的輸入信號值選擇適當(dāng)?shù)拇a字或加擾的碼字。對于圖1A所示系統(tǒng)，如這個申請中所述的，應(yīng)該理解，任意兩個有效擴(kuò)頻序列或者是彼此正交的，或者具有好的相關(guān)特性。因?yàn)榇a字是彼此正交的，如果兩個有效擴(kuò)頻序列是從相同的擾亂掩碼中產(chǎn)生的，則它們是彼此正交的；如果它們是從不同的擾亂掩碼中產(chǎn)生的，則它們具有“好的”(即，最佳或半最佳的)相關(guān)特性。
通過將擾亂掩碼存儲在RAM或ROM存儲器查找表中，例如，提供它的相關(guān)地址就可以從中取出特定的掩碼，申請者的發(fā)明可以很容易地結(jié)合在多址擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中。圖2中說明了在擴(kuò)頻系統(tǒng)中使用擾亂掩碼的系統(tǒng)，一般它相當(dāng)于圖1。對于存儲器查找表方面的描述，應(yīng)該意識到也可以使用在線產(chǎn)生掩碼選擇控制輸入信號所指示的擾亂掩碼的適當(dāng)?shù)臄_亂掩碼發(fā)生器，如數(shù)字邏輯電路或微計算機(jī)。存儲器查找和在線產(chǎn)生技術(shù)也可以用于正交或二相-正交擴(kuò)頻序列和有效擴(kuò)頻序列。
源信息，例如語聲，在源編碼器50中變換為M個二進(jìn)制比特的塊，這些塊中的每個比特又被發(fā)射擴(kuò)頻器52根據(jù)每個比特的值變換為N-比特正交碼字對中的一個或另一個。每個正交碼字被模2N-比特加法器53用如上述構(gòu)造并由產(chǎn)生擾亂掩碼的裝置60提供的擾亂掩碼加擾。在理想擾亂掩碼的情況下，依賴于產(chǎn)生擾亂掩碼集所使用的方法，擾亂掩碼集包括nA＝N1/2個或nB＝N/2個擾亂掩碼。
由于只需要集中一個擾亂掩碼，發(fā)生裝置60可以是一個能夠存儲分配的擾亂掩碼的N個比特的寄存器或其它存儲裝置。另一方面，整個集可以象一個查找表那樣存儲在存儲器中，在此情況下，從存儲器60中尋址每個掩碼所需的比特數(shù)是bA＝log2(nA)或bB＝log2(nB)。通過將與特定擾亂掩碼相關(guān)的bA比特或bB比特擾亂掩碼選擇地址發(fā)送到存儲器60，就可以從存儲器中取出掩碼并且模2加到塊編碼的信號中。
有選擇地尋址并且取出特定擾亂掩碼的能力在負(fù)CDMA系統(tǒng)中變得很重要。例如，如果較強(qiáng)的編碼信息信號首先被解碼并且在較弱的信號被解碼前從混合信號中除去，擾亂掩碼必須按照它們關(guān)聯(lián)的編碼信息信號的信號強(qiáng)度排序。在根據(jù)上面結(jié)合參考的U.S.專利5,151,919號的CDMA負(fù)解調(diào)系統(tǒng)中，將選擇對應(yīng)于最強(qiáng)信息信號的擾亂掩碼用于解碼。在那個信號被除去之后，將選擇對應(yīng)于次強(qiáng)信息信號的擾亂掩碼并且除去那個信號，依次類推直到最弱的信號被解碼。
掩碼的碼字從N比特加法器53送到并串變換器和將它們加到射頻載波上的調(diào)制器54。調(diào)制的載波信號通過發(fā)射機(jī)56和天線58放大并發(fā)射。
在接收機(jī)，天線61接收的混合信號送到接收機(jī)解調(diào)器62解調(diào)、抽樣并數(shù)字化混合信號。串并變換器64將串行抽樣變換為信號抽樣(可以是復(fù)數(shù)，相當(dāng)于同相和正交信號分量)的并行塊。每個信息信號在接收機(jī)被解碼的順序取決于提供給擾亂掩碼存儲器66的接收擾亂掩碼選擇地址bA或bB。
在專門的N抽樣乘法器68中，在串并變換器64中緩沖的N個并行抽樣中的每一個根據(jù)從存儲器66中取出的擾亂掩碼被+1或-1乘。執(zhí)行這個乘法的一種方法是將數(shù)字抽樣的每一個比特與相應(yīng)的擾亂掩碼比特相異或。例如，如果N個數(shù)字抽樣的第一個是1011并且第一個擾亂掩碼比特對應(yīng)于-1，則N個輸出抽樣的第一個就是0100。如果接收的抽樣是復(fù)數(shù)，同相和正交相分量應(yīng)該使用不同的擾亂掩碼。
解擾的信號在接收解擴(kuò)器70中解擴(kuò)，該解擴(kuò)器可以包括FWT電路72。使用直接擴(kuò)頻，F(xiàn)WT并行地解擴(kuò)所有具有公共擾亂掩碼的信號；然后進(jìn)行檢測，可能使用信道估計。對于間接擴(kuò)頻，在排序和選擇單元74中比較對應(yīng)于特定用戶的M種可能序列的幅度平方值；最大值指示檢測到的序列。當(dāng)解調(diào)器62和變換器64傳輸復(fù)數(shù)信號抽樣時，F(xiàn)WT電路72優(yōu)選地在復(fù)數(shù)上運(yùn)算，這在接收信號的相位未知時是常見的。解碼的，或檢測的，信息的擴(kuò)頻比特由源解碼器76接收，變換到模擬形式，例如語聲。
在多址擴(kuò)頻通信中，接收機(jī)使用RAKE合并方法合并來自不同信號路徑(即，從信號和它的回波中收集能量)的相關(guān)不是不常見的。對于圖2所示的系統(tǒng)，這將表現(xiàn)為圖3中說明的FWT電路72與排序和選擇電路74之間的RAKE合并單元73。對于FWT電路的N個輸出中的每個，不同到達(dá)時間信號的結(jié)果在發(fā)送到排序和選擇電路之前被加權(quán)并累加。對應(yīng)于不同到達(dá)時間的數(shù)據(jù)由串并變換器64提供。另外，可以使用一種稱為WRAKE合并的新方法替代常規(guī)的RAKE合并。瑞克合并技術(shù)和新的高效WRAKE方法在Bottomley的U.S.專利5,237,586號中有詳細(xì)描述，該專利特別結(jié)合在這里作為參考。
在CDMA系統(tǒng)中，使用不同擴(kuò)頻級是很普遍的。因此，對前面的描述應(yīng)該理解為不排除信號已經(jīng)被擴(kuò)頻或傳輸前對其進(jìn)一步擴(kuò)頻。同樣，也不排除用其它可能比擴(kuò)頻序列長度N長許多倍的序列進(jìn)行額外加擾。例如，進(jìn)一步對每個信號加擾，使得某些碼片在同相(I)信道上發(fā)送，某些碼片在正交(Q)信道上發(fā)送就可能出現(xiàn)復(fù)發(fā)射的信號。
也可能有其它產(chǎn)生復(fù)信號的方案。舉一個例子，加擾的擴(kuò)頻信號可以既在I信道又在Q信道上發(fā)射。在第二個例子中，使用長度為2N的擴(kuò)頻序列，其中偶碼片來自一個長度為N的擴(kuò)頻序列并且在I信道上發(fā)送而奇碼片來自長度為N的可能不同的擴(kuò)頻序列并且在Q信道上發(fā)送。在這種情況中，要有兩個擾亂掩碼，它們可能是相同的，分別應(yīng)用于偶和奇碼片。
同樣，擾亂掩碼可以與不同的正交序列集一起使用以產(chǎn)生有用的有效擴(kuò)頻序列。在上面描述的例子中，正交序列集是沃爾什-哈達(dá)馬集，并且直接使用申請者的U.S.專利申請07/866,865中描述的擾亂掩碼。所描述的擾亂掩碼也可以直接與用公共基序列加擾沃爾什-哈達(dá)馬集的每個碼字形成的正交序列集一起使用。
仍是另一個例子，正交序列集可以從活爾什-哈達(dá)馬集中通過變更或重排序每個沃爾什-哈達(dá)馬碼字形成；對于這樣的正交集，應(yīng)該使用用相同方法變更所述的擾亂掩碼形成的新的擾亂掩碼集。同樣，如果正交序列集已經(jīng)通過用公共基序列對一個正交集加擾并變更形成，那么所述的擾亂掩碼可以在變更后使用。
如申請者的U.S.專利申請07/866,865號中描述的，擾亂掩碼集的成員自身可以被公共基序列加擾，藉此形成另一個擾亂掩碼集。
在基于前述的典型蜂窩通信系統(tǒng)中，碼片(“chip”)是發(fā)生在特定時隙中的±1值，但是如上所述，碼片值一般可以是M-進(jìn)制。同時，應(yīng)該意識到碼片可以與特定頻率bin相關(guān)聯(lián)，來替代特定的時間bin或時隙。這樣系統(tǒng)將使用“擴(kuò)頻多址”，如O.-C.Yue的“Spread spectrummobiel radio，1977-1982”，IEEE Trans.Veh.Technol.，卷VT-32，98-105頁(1983年二月)中描述的。另外，應(yīng)該意識到“碼片”自己也可以是一個碼序列；例如，+1“碼片”值可以是序列+1，-1而-1“碼片”值是序列-1，+1。那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解這些可能性可以容易地合并，產(chǎn)生混合的“碼片”定義。
使用上述最佳或半最佳擾亂掩碼的正交CDMA系統(tǒng)使用申請者的U.S.專利申請07/866,865中描述的方法也可以提供該申請中描述的系統(tǒng)安全性和個人隱私特性。
參考圖4，源編碼器80將語聲信息變換為數(shù)字形式。雖然不是這個發(fā)明的本質(zhì)方面，源編碼器80也可以包括常規(guī)糾錯編碼能力。以正交序列擴(kuò)頻或編碼之前，信息比特的M比特塊在M比特加法器82中通過模數(shù)加上發(fā)射機(jī)序列發(fā)生器84，作為密鑰K1和碼鑰K2的函數(shù)產(chǎn)生的唯一加密比特序列被分別地加密。然后，加密信息信號的每個比特在正交編碼器86中被變換為優(yōu)選正交或二相-正交碼字中的一個。
編碼器86中產(chǎn)生的碼字由逐位異或電路88與選擇的發(fā)射擾亂掩碼合并。該擾亂掩碼是從發(fā)射機(jī)擾亂掩碼存儲器90中取出的。然后，加擾的碼字被變換為串行比特流去調(diào)制一個無線載波，如功能塊92所表示的。調(diào)制的載波信號被合適的放大器94放大并且被天線96發(fā)射。
圖4的接收機(jī)部分具有類似于發(fā)射機(jī)部分的硬件。接收機(jī)/解調(diào)器102從天線104接收混合信號，將它解調(diào)到基帶，并且將串行信號變換為并行信號抽樣或N個比特的塊。如上所述，信號抽樣可以是來自同相和正交分量的復(fù)數(shù)。這些信號在一個專門的N抽樣乘法器106中與接收機(jī)擾亂掩碼存儲裝置108中取出的一個恰當(dāng)選擇的擾亂掩碼相合并。
乘法器106產(chǎn)生的解擾信號由正交解碼器110使用，諸如上面描述的負(fù)解調(diào)過程解擴(kuò)。解擴(kuò)或檢測的信號通過將接收機(jī)序列發(fā)生器112產(chǎn)生的適當(dāng)?shù)拿荑€K1和M比特加法器114中的解擴(kuò)信號相結(jié)合來解密。糾錯碼在源解碼器116從解擾的數(shù)字信息中除去，并且結(jié)果被變換為語聲。
圖4中，上面結(jié)合圖3描述的RAKE合并單元是正交塊解碼器110的一部分。對應(yīng)于不同到達(dá)時間的數(shù)據(jù)由接收機(jī)/解調(diào)器102提供。
那些本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員應(yīng)該意識到，申請者的發(fā)明可以用于傳輸多個信息信號。只為每個信號復(fù)制傳輸鏈的一部分比為每個信號復(fù)制完整的傳輸鏈能夠獲得非常大的效率。參考圖1，多個信號可以在至少三個地方中的一個合并調(diào)制器28和發(fā)射機(jī)30之間；模2加法器26和調(diào)制器28之間；以及發(fā)射擴(kuò)頻器22和模2加法器26之間。后兩種情況將在下面使用兩個信息信號的簡單例子進(jìn)行更詳細(xì)地描述，但是應(yīng)該理解這些例子很容易擴(kuò)頻到遠(yuǎn)超過兩個信息信號。
圖5是根據(jù)申請者的發(fā)明的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的一般性框圖。圖1和圖5中類似的單元具有類似的參考數(shù)字。語聲這樣的第一和第二源信息信號分別被源編碼器20-1，20-2變換為數(shù)字比特流。數(shù)字比特流中的信息信號分別被發(fā)射擴(kuò)頻器22-1，22-2使用發(fā)射碼字發(fā)生器21提供的碼字?jǐn)U頻。不同的碼字用于不同的源信息信號。
另外，發(fā)射擾亂掩碼發(fā)生器24對于不同源信息信號既提供相同的又提供不同的擾亂掩碼，而各個擾亂掩碼都由各自的模2加法器26-1，26-2與來自各自的發(fā)射器的碼字或擴(kuò)頻符號相加。加法器26-1，26-2產(chǎn)生的加擾碼字序列被加法器27合并，而加法器27產(chǎn)生的合并的加擾符號序列送到調(diào)制器28。由于加擾的碼字在調(diào)制前合并，加法器27可以是數(shù)字邏輯電路或數(shù)字信號處理器。另外，由于兩個源信息信號都在合并前擴(kuò)頻并加擾，因此擴(kuò)頻和加擾操作可以如圖1A說明的合并。
如果對兩個信息信號都使用相同的擾亂掩碼，那么將發(fā)射擴(kuò)頻器22-1，22-2產(chǎn)生的碼字序列合并，然后對合并的序列加擾會更有效率。這樣的發(fā)射機(jī)在圖6中說明，它用加法器25替換了加法器27。圖1和6中類似的單元具有類似的參考數(shù)字。
圖6中，發(fā)射碼字發(fā)生器21再一次為發(fā)射擴(kuò)頻器22-1，22-2產(chǎn)生的兩個擴(kuò)頻符號數(shù)字序列提供不同的碼字。發(fā)射擴(kuò)頻器產(chǎn)生的擴(kuò)頻信息符號在加法器25中合并，因?yàn)樾盘栐谡{(diào)制前合并，因此該加法器適合于是一個數(shù)字邏輯電路或處理器。另一方面，由于加法器25產(chǎn)生的合并擴(kuò)頻符號序列不再是二進(jìn)制，因此加擾不再由模2加完成。如圖6所示，乘法器29通過產(chǎn)生合并的擴(kuò)頻符號與-1或+1擾亂掩碼值的乘積來對合并的擴(kuò)頻符號加擾。實(shí)踐中，這個乘法可以簡單地由非或不非合并的擴(kuò)頻符號值來實(shí)現(xiàn)，這個技術(shù)還可以用于這個申請中描述的任何接收機(jī)實(shí)施例的解擾操作。
應(yīng)該意識到，圖6中說明的發(fā)射機(jī)可以通過適當(dāng)?shù)匕l(fā)送碼字和碼字的逆來發(fā)送源信息二進(jìn)制符號。在這種情況下，發(fā)射碼字發(fā)射器21，發(fā)射擴(kuò)頻器22-1，22-2，和加法器25可以用圖7中說明的裝置替換。FWT處理器100在源編碼器20-1，20-2產(chǎn)生的比特上進(jìn)行快速沃爾什變換，并產(chǎn)生并行數(shù)據(jù)流，該數(shù)據(jù)流由并串變換器101變換為串行數(shù)據(jù)流。該串行數(shù)據(jù)流相當(dāng)于圖6所示的加法器25產(chǎn)生的合并擴(kuò)頻符號序列，并且被送到圖6中的乘法器29。乘法器29產(chǎn)生的串行數(shù)據(jù)流與發(fā)射擾亂掩碼的乘積就是最后將要發(fā)射的加擾的合并的擴(kuò)頻符號序列。
那些本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員應(yīng)該理解，申請者的發(fā)明可以用于接收多個信息信號。參考圖1，多個信號可以在至少三個地方中的任意一個被分離接收機(jī)32和解調(diào)器34之間；解調(diào)器34和乘法器38之間；以及乘法器38和接收解擴(kuò)器40之間。后兩種情況將在下面用兩個信息信號的簡單例子更詳細(xì)地描述，但是應(yīng)該理解這些例子很容易擴(kuò)頻到遠(yuǎn)超過兩種信息信號。
圖8是根據(jù)申請者的發(fā)明在乘法器38前分離所接收的混合信號的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)接收機(jī)的一般性框圖。圖1和圖8中類似的單元具有類似的參考數(shù)字。接收擾亂掩碼發(fā)生器36為乘法器38-1，38-2提供適合將要被恢復(fù)的不同源信息符號序列的相同或不同擾亂掩碼。接收碼字發(fā)生器41為各個接收解擴(kuò)器40-1，40-2提供適合不同源信息符號的不同碼字。解擴(kuò)器產(chǎn)生的解擾的，解擴(kuò)的信號(即，從每個解擾的，解擴(kuò)的符號的至少一個相關(guān)值中產(chǎn)生的被檢測的信號)提供給各自的源解碼器42-1，42-2。雖然圖8中兩個源信息信號是分別解擾和解擴(kuò)的，但是這些操作可以如圖1A說明的合并。
如果相同的擾亂掩碼被兩個源信息信號使用，那么在乘法器38之后分離兩個信號更有效。這樣的接收機(jī)在圖9中說明，其中那些與圖1中類似的單元具有類似的參考數(shù)字。圖9中，接收碼字發(fā)生器41再一次提供適合于將要恢復(fù)的不同源信息符號序列的不同的碼字。因?yàn)榇a字是正交的，分離的解擴(kuò)器40-1，40-2和接收碼字發(fā)生器41也可以合并。
應(yīng)該意識到圖9說明的接收機(jī)可以通過適當(dāng)?shù)貦z測碼字和碼字的逆來恢復(fù)源信息二進(jìn)制符號。在這樣的實(shí)施例中，接收碼字發(fā)生器41和接收解擴(kuò)器40-1，40-2可以被圖10中說明的裝置替換。乘法器38產(chǎn)生的解擾的信號被串并變換器200變換為并行數(shù)據(jù)流。然后FWT處理器202在并行值(可以是二進(jìn)制值或更一般的M進(jìn)制值)上進(jìn)行快速沃爾什變換，并且將變換值送到信號處理器204。信號處理器204可以根據(jù)應(yīng)用在變換值上進(jìn)行進(jìn)一步操作；例如，幾個接收的數(shù)據(jù)移位結(jié)果可以被RAKE合并。這樣的處理產(chǎn)生的檢測的信號(例如，每個解擾的，解擴(kuò)的符號的至少一個相關(guān)值)是由處理器204提供給源解碼器42-1，42-2的。
圖8和9說明使用分離的源信息信號檢測的申請者的發(fā)明的實(shí)施例。在使用聯(lián)合信號檢測形式的一個實(shí)施例中，分離接收解擴(kuò)器40-1，40-2可以合并為一個聯(lián)合解擴(kuò)器。例如，圖10中的信號處理器204可以完成合適的解擴(kuò)和聯(lián)合檢測操作。許多形式的聯(lián)合信號檢測，或聯(lián)合解調(diào)都可以使用，包括最大似然檢測，解相關(guān)檢測，和上面提到的負(fù)或干擾抵消技術(shù)。
那些本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將會認(rèn)識到前面的方法和功能可以用適當(dāng)排列的通用數(shù)字信號處理器電路和器件完成。然而，為了更有效率，專門的專用集成電路(ASIC)是優(yōu)選的。
在描述并說明本發(fā)明的特殊實(shí)施例的同時，應(yīng)該理解由于本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以做出修改，本發(fā)明不僅限于此。本申請著重于這里所揭示和要求的潛在的發(fā)明之精神和范圍內(nèi)的任意和全部修改。
權(quán)利要求
1.傳送信息符號序列的系統(tǒng)中，發(fā)射機(jī)包括用相應(yīng)的擴(kuò)頻序列擴(kuò)頻每個信息符號的裝置，藉此形成擴(kuò)頻符號的序列，其特征在于，擴(kuò)頻序列是從一組彼此正交或二相-正交的擴(kuò)頻序列中選擇出來的；用公共擾亂掩碼對每個擴(kuò)頻符號加擾的裝置，藉此產(chǎn)生加擾符號的序列，其特征在于，公共擾亂掩碼是從一組具有最佳或半最佳相關(guān)特性的擾亂掩碼中選擇出來的；以及在通信信道上發(fā)射加擾符號序列的裝置。
2.權(quán)利要求1的發(fā)射機(jī)，其特征在于任意兩個擾亂掩碼的模2和是一個序列，該序列與每個擴(kuò)頻序列的相關(guān)在幅度上大體相等。
3.權(quán)利要求1的發(fā)射機(jī)，其特征在于任意兩個擾亂掩碼的模2和是一個序列，該序列與擴(kuò)頻序列的一個子集中的每個擴(kuò)頻序列的相關(guān)在幅度上大體相等并且與剩余擴(kuò)頻序列大體上具有零相關(guān)。
4.權(quán)利要求1的發(fā)射機(jī)，其特征在于最佳相關(guān)特性包括任意兩個擾亂掩碼的模2和是一個彎曲序列這個特性。
5.權(quán)利要求1的發(fā)射機(jī)，其特征在于半最佳相關(guān)特性包括任意一個兩個擾亂掩碼的模2和是一個部分彎曲序列這個特性。
6.權(quán)利要求1的發(fā)射機(jī)，其特征在于擴(kuò)頻序列是沃爾什-哈達(dá)馬碼字的排列。
7.權(quán)利要求1的發(fā)射機(jī)，其特征在于發(fā)射裝置包括對加擾的符號進(jìn)一步加擾的裝置，藉此產(chǎn)生進(jìn)一步加擾的符號的序列，以及在通信信道上發(fā)射該進(jìn)一步加擾的符號的裝置。
8.權(quán)利要求1的發(fā)射機(jī)，其特征在于擴(kuò)頻裝置用相應(yīng)的擴(kuò)頻序列擴(kuò)頻多個信息符號序列的每個信息符號，藉此形成多個擴(kuò)頻符號的序列；加擾裝置用相應(yīng)的公共擾亂掩碼對每個擴(kuò)頻符號序列中的每個擴(kuò)頻符號加擾，藉此產(chǎn)生多個加擾符號的序列；發(fā)射機(jī)還包括合并多個加擾符號的序列的裝置，藉此形成合并的加擾符號的序列；以及該發(fā)射裝置在通信信道上發(fā)射合并的加擾符號的序列。
9.權(quán)利要求8的發(fā)射機(jī)，其特征在于該多個信息符號序列相當(dāng)于在蜂窩通信系統(tǒng)中發(fā)射到一個小區(qū)的所有信息信號。
10.權(quán)利要求8的發(fā)射機(jī)，其特征在于，該多個信息符號序列相當(dāng)于蜂窩通信系統(tǒng)中發(fā)射到一個小區(qū)的所有信息信號的一個子集。
11.權(quán)利要求1的發(fā)射機(jī)，其特征在于擴(kuò)頻裝置和加擾裝置被合并為一個用相應(yīng)的有效擴(kuò)頻序列擴(kuò)頻并加擾每個信息符號的裝置，藉此形成加擾的擴(kuò)頻的符號的序列；該有效擴(kuò)頻序列是從一組有效擴(kuò)頻序列中選擇出來的，有效擴(kuò)頻序列對是彼此正交或二相正交的或具有最佳或半最佳相關(guān)特性；以及發(fā)射裝置在通信信道上發(fā)射加擾的擴(kuò)頻符號。
12.權(quán)利要求11的發(fā)射機(jī)，其特征在于擴(kuò)頻和加擾裝置用相應(yīng)的有效擴(kuò)頻序列擴(kuò)頻多個信息符號序列的每個信息符號，藉此形成多個加擾的擴(kuò)頻符號序列；該發(fā)射機(jī)還包括合并多個加擾的擴(kuò)頻符號的序列的裝置，藉此形成合并的加擾擴(kuò)頻符號的序列；以及該發(fā)射裝置在通信信道上發(fā)射合并的加擾擴(kuò)頻符號序列。
13.權(quán)利要求1的發(fā)射機(jī)，其特征在于擴(kuò)頻裝置用相應(yīng)的擴(kuò)頻序列擴(kuò)頻多個信息符號序列的每個信息符號，藉此形成多個擴(kuò)頻符號的序列；發(fā)射機(jī)還包括合并多個擴(kuò)頻符號的序列的裝置，藉此形成合并的擴(kuò)頻符號的序列；加擾裝置用公共擾亂掩碼對合并的擴(kuò)頻符號的序列中的每個合并的擴(kuò)頻符號加擾，藉此產(chǎn)生加擾的合并的擴(kuò)頻的符號的序列；該發(fā)射裝置在通信信道上發(fā)射加擾的合并的擴(kuò)頻符號的序列。
14.權(quán)利要求1的發(fā)射機(jī)，還包括將信息符號序列變換為二進(jìn)制數(shù)字塊的序列的裝置；產(chǎn)生第一偽隨機(jī)數(shù)和第二偽隨機(jī)數(shù)的裝置，每個第一偽隨機(jī)數(shù)分別與一個塊相關(guān)聯(lián)；將第一偽隨機(jī)數(shù)與相應(yīng)的塊合并的裝置，藉此產(chǎn)生加密符號的序列；以及偏移第二偽隨機(jī)數(shù)的裝置，藉此形成擾亂掩碼索引；其特征在于擴(kuò)頻裝置用相應(yīng)的擴(kuò)頻序列擴(kuò)頻每個加密的符號，藉此形成擴(kuò)頻符號的序列；加擾裝置用公共擾亂掩碼對每個擴(kuò)頻符號加擾，藉此產(chǎn)生加擾符號的序列；以及該擾亂掩碼是基于該擾亂掩碼索引選擇的。
15.權(quán)利要求14的發(fā)射機(jī)，其特征在于第二偽隨機(jī)數(shù)依賴于一個多比特數(shù)字控制信號和與用基于偏移第二偽隨機(jī)數(shù)形成的擾亂掩碼索引選擇的擾亂掩碼加擾的擴(kuò)頻符號相對應(yīng)的塊。
16.權(quán)利要求14的發(fā)射機(jī)，其特征在于合并裝置和加擾裝置是模2加法器。
17.權(quán)利要求14的發(fā)射機(jī)，其特征在于任意兩個擾亂掩碼的模2和是一個序列，該序列與每個擴(kuò)頻序列的相關(guān)在幅度上大體相等。
18.權(quán)利要求14的發(fā)射機(jī)，其特征在于任意兩個擾亂掩碼的模2和是一個序列，該序列與擴(kuò)頻序列的一個子集中的每個擴(kuò)頻序列的相關(guān)在幅度上大體相等并且與剩余擴(kuò)頻序列大體上具有零相關(guān)。
19.傳送信息符號序列的系統(tǒng)中，接收機(jī)包括接收包括多個頻譜重疊的擴(kuò)頻、加擾信息符號序列的混合信號的裝置；用從一組具有最佳或半最佳相關(guān)特性的擾亂掩碼中選擇出的擾亂掩碼解擾該混合信號的裝置，藉此產(chǎn)生解擾符號的序列；使用擴(kuò)頻序列解擴(kuò)解擾符號序列的裝置，包括將每個解擾符號的至少一次移位與至少一個擴(kuò)頻序列相關(guān)的裝置，藉此為每個解擾符號產(chǎn)生至少一個相關(guān)值，其特征在于擴(kuò)頻序列是彼此正交或二相-正交的；以及處理該相關(guān)值以檢測至少一個信息符號的序列的裝置。
20.權(quán)利要求19的接收機(jī)，其特征在于處理裝置包括一個相干RAKE合并器。
21.權(quán)利要求19的接收機(jī)，其特征在于處理裝置包括一個非相干RAKE合并器。
22.權(quán)利要求19的接收機(jī)，其特征在于解擾裝置產(chǎn)生多個解擾符號的序列，每個解擾符號的序列分別對應(yīng)于一個信息符號的序列；解擴(kuò)裝置通過將每個解擾符號的至少一次移位分別與至少一個擴(kuò)頻序列相關(guān)，從每個解擾符號中產(chǎn)生至少一個相關(guān)值；以及處理該相關(guān)值以檢測多個信息符號的序列的處理裝置。
23.權(quán)利要求19的接收機(jī)，其特征在于解擾裝置和解擴(kuò)裝置被合并為一個用從一組有效擴(kuò)頻序列中選擇出的有效擴(kuò)頻序列解擾并解擴(kuò)混合信號的裝置，藉此形成相關(guān)值；以及有效擴(kuò)頻序列對具有最佳和半最佳相關(guān)特性或者是彼此正交或二相-正交的。
24.權(quán)利要求23的接收機(jī)，其特征在于解擾和解擴(kuò)裝置用至少一個從一組有效擴(kuò)頻序列中選擇出的有效擴(kuò)頻序列解擾并解擴(kuò)混合信號，藉此產(chǎn)生多個信息符號序列的相關(guān)值；每個選出的有效擴(kuò)頻序列分別對應(yīng)于一個信息符號序列；以及有效擴(kuò)頻序列對具有最佳和半最佳相關(guān)特性或者是彼此正交或二相-正交的。
25.權(quán)利要求19的接收機(jī)，其特征在于混合信號包括多個頻譜重疊的加密的、擴(kuò)頻的、加擾的信息符號序列；該接收機(jī)還包括產(chǎn)生擾亂掩碼地址并且基于該擾亂掩碼地址從具有最佳或半最佳相關(guān)特性的擾亂掩碼集中選擇一個擾亂掩碼的裝置；解擾裝置用所選擇的擾亂掩碼解擾混合信號，藉此產(chǎn)生解擾的符號序列；處理裝置處理該相關(guān)值以檢測至少一個加密信息符號序列；以及接收機(jī)還包括使用分別與信息符號關(guān)聯(lián)的偽隨機(jī)數(shù)解密至少一個處理裝置所檢測的加密信息符號序列的裝置。
26.發(fā)射信息符號序列的方法包括如下步驟用相應(yīng)的擴(kuò)頻序列擴(kuò)頻每個信息符號，藉此形成一個擴(kuò)頻符號序列，其特征在于擴(kuò)頻序列是從一組彼此正交或二相-正交的擴(kuò)頻序列中選出的；用公共擾亂掩碼加擾每個擴(kuò)頻符號，藉此產(chǎn)生一個加擾符號序列，其特征在于公共擾亂掩碼是從一組具有最佳或半最佳相關(guān)特性的擾亂掩碼中選出的；以及在通信信道上發(fā)射該加擾符號序列。
27.權(quán)利要求26的方法，其特征在于任意兩個擾亂掩碼的模2和是一個序列，該序列與每個擴(kuò)頻序列的相關(guān)在幅度上大體相等。
28.權(quán)利要求26的方法，其特征在于任意兩個擾亂掩碼的模2和是一個序列，該序列與擴(kuò)頻序列的一個子集中的每個擴(kuò)頻序列的相關(guān)在幅度上大體相等并且與剩余擴(kuò)頻序列大體上具有零相關(guān)。
29.權(quán)利要求26的方法，其特征在于最佳相關(guān)特性包括任意兩個擾亂掩碼的模2和是一個彎曲序列這個特性。
30.權(quán)利要求26的方法，其特征在于半最佳相關(guān)特性包括任意一個兩個擾亂掩碼的模2和是一個部分彎曲序列這個特性。
31.權(quán)利要求26的方法，其特征在于擴(kuò)頻序列是沃爾什-哈達(dá)馬碼字的排列。
32.權(quán)利要求26的方法，其特征在于發(fā)射步驟包括對加擾的符號進(jìn)一步加擾的步驟，藉此產(chǎn)生進(jìn)一步加擾的符號的序列，以及在通信信道上發(fā)射該進(jìn)一步加擾的符號。
33.權(quán)利要求26的方法，其特征在于多個信息符號序列的每個信息符號被相應(yīng)的擴(kuò)頻序列擴(kuò)頻，藉此形成多個擴(kuò)頻符號的序列；每個擴(kuò)頻符號的序列中的每個擴(kuò)頻符號被相應(yīng)的公共擾亂掩碼加擾，藉此產(chǎn)生多個加擾符號的序列；該方法還包括合并多個加擾符號的序列的步驟，藉此形成合并的加擾符號的序列；以及在通信信道上發(fā)射合并的加擾符號的序列。
34.權(quán)利要求33的方法，其特征在于該多個信息符號序列相當(dāng)于蜂窩通信系統(tǒng)中發(fā)射到一個小區(qū)的所有信息信號。
35.權(quán)利要求33的方法，其特征在于該多個信息符號序列相當(dāng)于蜂窩通信系統(tǒng)中發(fā)射到一個小區(qū)的所有信息信號的一個子集。
36.權(quán)利要求26的方法，其特征在于擴(kuò)頻步驟和加擾步驟被合并為一個用相應(yīng)的有效擴(kuò)頻序列擴(kuò)頻并加擾每個信息符號的步驟，藉此形成加擾的擴(kuò)頻的符號的序列；該有效擴(kuò)頻序列是從一組有效擴(kuò)頻序列中選擇出來的，其特征在于有效擴(kuò)頻序列對是彼此正交或二相正交的或具有最佳或半最佳相關(guān)特性；以及在通信信道上發(fā)射加擾的擴(kuò)頻符號。
37.權(quán)利要求36的方法，其特征在于擴(kuò)頻和加擾步驟用相應(yīng)的有效擴(kuò)頻序列擴(kuò)頻多個信息符號序列的每個信息符號，藉此形成多個加擾的擴(kuò)頻符號序列；該方法還包括合并多個加擾的擴(kuò)頻符號的序列的步驟，藉此形成合并的加擾擴(kuò)頻符號的序列；以及在通信信道上發(fā)射合并的加擾擴(kuò)頻符號序列。
38.權(quán)利要求26的方法，其特征在于擴(kuò)頻步驟用相應(yīng)的擴(kuò)頻序列擴(kuò)頻多個信息符號序列的每個信息符號，藉此形成多個擴(kuò)頻符號的序列；該方法還包括合并多個擴(kuò)頻符號序列的步驟，藉此形成合并的擴(kuò)頻符號的序列；用公共擾亂掩碼對合并的擴(kuò)頻符號序列中的每個合并的擴(kuò)頻符號加擾，藉此產(chǎn)生加擾的合并的擴(kuò)頻的符號的序列；以及在通信信道上發(fā)射加擾的合并的擴(kuò)頻符號序列.
39.權(quán)利要求26的方法，還包括以下步驟將信息符號序列變換為二進(jìn)制數(shù)字塊的序列；產(chǎn)生第一偽隨機(jī)數(shù)和第二偽隨機(jī)數(shù)，每個第一偽隨機(jī)數(shù)分別與一個塊相關(guān)聯(lián)；將第一偽隨機(jī)數(shù)與相應(yīng)的塊合并，藉此產(chǎn)生加密符號序列；以及偏移第二偽隨機(jī)數(shù)，藉此形成擾亂掩碼索引；其特征在于每個加密的符號被相應(yīng)的擴(kuò)頻序列擴(kuò)頻，藉此形成擴(kuò)頻符號的序列；用公共擾亂掩碼對每個擴(kuò)頻符號加擾，藉此產(chǎn)生加擾符號序列；以及該擾亂掩碼是基于該擾亂掩碼索引選擇的。
40.權(quán)利要求39的方法，其特征在于第二偽隨機(jī)數(shù)依賴于一個多比特數(shù)字控制信號和與用基于偏移第二偽隨機(jī)數(shù)形成的擾亂掩碼索引號選擇的擾亂掩碼加擾的擴(kuò)頻符號相對應(yīng)的塊。
41.權(quán)利要求39的方法，其特征在于合并步驟和加擾步驟的每一個都是一個模2加步驟。
42.權(quán)利要求39的方法，其特征在于任意兩個擾亂掩碼的模2和是一個序列，該序列與每個擴(kuò)頻序列的相關(guān)在幅度上大體相等。
43.權(quán)利要求39的方法，其特征在于任意兩個擾亂掩碼的模2和是一個序列，該序列與擴(kuò)頻序列的一個子集中的每個擴(kuò)頻序列的相關(guān)在幅度上大體相等并且與剩余擴(kuò)頻序列大體上具有零相關(guān)。
44.檢測信息符號的方法包括以下步驟接收包括多個頻譜重疊的擴(kuò)頻、加擾信息符號序列的混合信號；用從一組具有最佳或半最佳相關(guān)特性的擾亂掩碼中選擇出的擾亂掩碼解擾該混合信號，藉此產(chǎn)生解擾符號的序列；使用擴(kuò)頻序列解擴(kuò)經(jīng)解擾的符號，包括將每個解擾符號的至少一次移位與至少一個擴(kuò)頻序列相關(guān)的步驟，藉此為每個解擾符號產(chǎn)生至少一個相關(guān)值，其特征在于擴(kuò)頻序列是彼此正交或二相-正交的；以及處理該相關(guān)值以檢測至少一個信息符號序列。
45.權(quán)利要求44的方法，其特征在于處理步驟包括一個相干RAKE合并步驟。
46.權(quán)利要求44的方法，其特征在于處理步驟包括一個非相干RAKE合并步驟。
47.權(quán)利要求44的方法，其特征在于解擾步驟產(chǎn)生多個解擾符號的序列，每個解擾符號的序列分別對應(yīng)于一個信息符號的序列；解擴(kuò)步驟通過將每個解擾符號的至少一次移位分別與至少一個擴(kuò)頻序列相關(guān)，從每個解擾符號中產(chǎn)生至少一個相關(guān)值；以及處理該相關(guān)值以檢測多個信息符號的序列。
48.權(quán)利要求44的方法，其特征在于解擾步驟和解擴(kuò)步驟被合并為一個用從一組有效擴(kuò)頻序列中選擇出的有效擴(kuò)頻序列解擾并解擴(kuò)混合信號的步驟，藉此產(chǎn)生相關(guān)值；以及有效擴(kuò)頻序列對具有最佳或半最佳相關(guān)特性或者是彼此正交或二相-正交的。
49.權(quán)利要求48的方法，其特征在于解擾和解擴(kuò)步驟用至少一個從一組有效擴(kuò)頻序列中選擇出的有效擴(kuò)頻序列解擾并解擴(kuò)混合信號，藉此產(chǎn)生個信息符號序列的相關(guān)值；每個選出的有效擴(kuò)頻序列分別對應(yīng)于一個信息符號序列；以及有效擴(kuò)頻序列對具有最佳或半最佳相關(guān)特性或者是彼此正交或二相-正交的。
50.權(quán)利要求44的方法，其特征在于混合信號包括多個頻譜重疊的加密的、擴(kuò)頻的、加擾的信息符號序列；該方法還包括產(chǎn)生擾亂掩碼地址的步驟；以及基于該擾亂掩碼地址從具有最佳或半最佳相關(guān)特性的擾亂掩碼集中選擇一個擾亂掩碼；用所選擇的擾亂掩碼解擾混合信號，藉此產(chǎn)生解擾的符號序列；處理該相關(guān)值以檢測至少一個加密信息符號序列；以及該方法還包括使用與相應(yīng)信息符號關(guān)聯(lián)的偽隨機(jī)數(shù)解密至少一個所檢測的加密信息符號序列的步驟。
全文摘要
為使用正交或二相-正交碼字的信息符號擴(kuò)頻分配一個唯一的擾亂掩碼，該擾亂掩碼來自一組具有選定相關(guān)特性的擾亂掩碼。選擇該組擾亂掩碼使得具有任何碼字的兩個擾亂掩碼的模2是恒定幅度，而不依賴于碼字和所比較的個別掩碼。在一個實(shí)施例中，任何兩個掩碼使用模2算法相加時，其和的沃爾什變換產(chǎn)生一個最大平坦沃爾什譜。對于使用負(fù)CDMA解調(diào)技術(shù)的蜂窩無線電話系統(tǒng)，雙層加密系統(tǒng)使用偽隨機(jī)產(chǎn)生的碼鑰從特定蜂窩所有移動站公用的擾亂掩碼中選擇一個來確保蜂窩系統(tǒng)級的系統(tǒng)安全。同樣，個人移動用戶級的隱私通過加擾操作前使用偽隨機(jī)產(chǎn)生的密鑰加密個個信息信號來保證。
文檔編號H04B1/707GK1159872SQ95195495
公開日1997年9月17日 申請日期1995年8月11日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月16日
發(fā)明者G·E·博頓利, P·W·登特 申請人:艾利森公司