專利名稱:采用正交分組編碼技術(shù)的通信系統(tǒng)和方法
背景技術(shù):
總的來說本發(fā)明涉及對發(fā)射的信號進(jìn)行編碼的通信系統(tǒng)和方法,具體而言,涉及采用正交編碼技術(shù)的一種正交通信方法。
人們采用冗余編碼而有意識地擴展頻帶,因為這樣做會給性能參數(shù)帶來好處。但如果通信信道存在延遲了的回波、時間色散或者多徑效應(yīng),那么這些好處就會喪失殆盡。
碼分多址CDMA是用來人工擴展發(fā)射頻帶的一項眾所周知的技術(shù)。CDMA是著名的冗余編碼技術(shù)的一種擴展,例如它是重復(fù)發(fā)射并在接收機里采用多數(shù)表決從而合并重復(fù)信號這種冗余編碼技術(shù)的一種擴展。在某些CDMA也叫做直接序列擴頻應(yīng)用里,采用簡單重復(fù)的混合,或者“啞擴頻(dumb spreading)”和糾錯編碼,或者“智能擴頻”,來實現(xiàn)需要的擴頻系數(shù)。
在本領(lǐng)域中大家都知道比較好的方法是采用較少的智能編碼,換成啞擴頻,使不同的信號互相正交,從而互不干擾。例如,如果一個信號經(jīng)過適當(dāng)次的智能糾錯編碼以后得到一個編碼位流a1、a2、a3、a4……,第二個信號得到一個編碼位流b1、b2、b3、b4……,然后將第一個信號采用額外的四次重復(fù)編碼a1、a1、-a1、-a1、a2、a2、-a2、-a2、a3、a3、-a3、-a3、a4、a4、-a4、-a4……以后再發(fā)射,第二個信號采用四次重復(fù)編碼b1、-b1、-b1、b1、b2、-b2、-b2、b2、b3、-b3、-b3、b3、b4、-b4、-b4、b4……以后再發(fā)射,那么,將第一個信號重復(fù)編碼的符號模式++--++--++--++--……跟第二個信號重復(fù)編碼的符號模式+--++--++--++--+……進(jìn)行比較,就會發(fā)現(xiàn)這兩個信號的重復(fù)編碼剛好有一半位置的符號相同,另一半位置的符號不同。這樣,在合并具有正確符號的重復(fù)信號以增強信號強度時,干擾信號的貢獻(xiàn)將會完全抵消,反之亦然。這兩個信號就叫做“互相正交的”。
美國數(shù)字蜂窩IS95系統(tǒng)規(guī)定從蜂窩基站向移動電話發(fā)射的信號互相之間應(yīng)當(dāng)具有正交性,用從一組64個互相正交的Walsh-Hadamard碼中選擇出的64個符號模式中的一個符號模式進(jìn)行64重重復(fù)編碼。這一IS95系統(tǒng)在移動電話到蜂窩基站的方向上采用非正交傳輸,用包括卷積編碼和正交Walsh-Hadamard分組編碼的智能糾錯編碼技術(shù)取而代之。在移動電話到基站這一方向上,利用不同Walsh-Hadamard碼之間的正交性來區(qū)分同一移動電話發(fā)射的不同的6位碼元,而在基站到移動電話方向上,Walsh-Hadamard碼則用于區(qū)分發(fā)射給不同移動電話的碼元。
IS95系統(tǒng)中移動電話到基站的方向上采用非正交傳輸方式的缺點是,如果移動發(fā)射機的功率不能嚴(yán)格地控制為到基站的距離的函數(shù),使不同移動電話的信號到達(dá)接收機時功率基本相同,那么這些信號就會互相干擾。但如果采用1992年9月29日頒發(fā)給Dent,標(biāo)題為CDMA減性解調(diào)的第5151919號美國專利所公開的技術(shù),嚴(yán)格功率控制這一要求就可以得到放松。在1993年6月8日頒發(fā)給Dent,標(biāo)題為CDMA減性解調(diào)的第5218619號美國專利里,已經(jīng)譯碼的信號被減去一次以上以降低干擾電平。1994年10月4日頒發(fā)給Dent和Bottomley,標(biāo)題為無線電通信的多重編碼的第5353352號美國專利中描述了最優(yōu)擴頻存取碼,在同一次發(fā)射的信號以內(nèi)采用正交信令而在不是同一次發(fā)射的信號之間采用非正交信令時,就象IS95中移動電話到基站方向的上行鏈路所采用的一樣,這些最優(yōu)擴頻存取碼跟前面討論過的符號模式等價。這里將前面引用過的專利全部引入作為參考。
IS95上行鏈路(移動電話到基站)和IS95下行鏈路(基站到移動電話)傳輸方案不同的原因是,采用現(xiàn)有技術(shù)通信方案時,在不是同一次發(fā)射的信號之間保持正交要求這些信號在時間上精確對齊。如果,在以上實例中,第一個和第二個信號除了有一個位置的偏移以外互相對齊,就象++--++--++--++--+--++--++--++--++一樣,那么這一實例中兩個符號模式只在符號塊的頭尾不同,這樣就會嚴(yán)重地破壞正交性。
在下行鏈路也就是基站到移動電話的方向上,所有信號都來自同一個基站,因此時間對齊可以得到保證。當(dāng)上行鏈路也就是移動電話到基站方向上的信號來自跟基站的距離不同的不同移動電話時,要讓基站接收到的信號保持在時間上對齊就要困難得多。
在叫做GSM(全球移動通信系統(tǒng))的歐洲蜂窩系統(tǒng)里,移動電話發(fā)射信號時采用了動態(tài)時間對齊方式,其中基站讓每一個移動電話提前或推遲它們的發(fā)射時間,從而使基站收到的信號在時間上相互對齊。然而,高精度地實現(xiàn)這種同步的能力,例如精確到零點幾個微秒,受到了多徑信號傳播現(xiàn)象的制約,而這種多徑傳播現(xiàn)象正是陸基移動無線電環(huán)境的典型特征。
多徑信號傳播現(xiàn)象是由象山坡和高樓這種很大的物體反射發(fā)射的信號導(dǎo)致回波延遲而產(chǎn)生的。雖然可以讓一個移動發(fā)射機發(fā)射的信號實現(xiàn)同步,使選定信號射線也就是回波在時間上對齊,從而跟另一個移動發(fā)射機發(fā)射的信號正交,但是,路徑延遲跟選定信號射線不同的多徑傳播回波在時間上就無法對齊。
GSM系統(tǒng)采用時分多址(TDMA)方式,其中每一個移動信號都分配了一個時隙,這一時隙跟同一頻率上其它移動信號的時隙互不重疊。時隙之間等于最長回波延遲的保護時間,加上受控制的時間提前和推遲,減少了由于多徑傳播引起的不同信號之間的干擾。利用均衡器將同一信號不同回波的能量相加降低了信號自己的回波帶來的干擾。例如,1994年7月19日頒發(fā)給Dent,標(biāo)題為自適應(yīng)最大似然解調(diào)器的第5331666號美國專利和1994年8月2日頒發(fā)給Dent等,標(biāo)題為數(shù)字調(diào)制信號雙向解調(diào)的方法和裝置的第5335250號美國專利,描述了這樣一種均衡器,這里將這兩項專利的內(nèi)容引作參考。在時隙之間需要保護時間降低了系統(tǒng)的帶寬容量,而采用均衡器并不能完全消除多徑傳播的影響。
因此仍然需要一種系統(tǒng)和一種方法,用于構(gòu)造一種信號,并用這種信號進(jìn)行通信,即使由于例如多經(jīng)傳播效應(yīng)導(dǎo)致時間延遲不同,這種信號也能基本上維持互相正交。
發(fā)明簡述利用本發(fā)明的正交編碼通信系統(tǒng)和方法,可以改善現(xiàn)有技術(shù)里的上述缺陷。本發(fā)明的通信系統(tǒng)和方法利用正交編碼的重復(fù)碼元塊重復(fù)發(fā)射編碼信號,重復(fù)塊里的碼元代表編碼信息。還提供了對發(fā)射的編碼信號的正交編碼重復(fù)碼元塊的譯碼方法。
一方面,本發(fā)明描述了一種正交分組編碼通信系統(tǒng),它包括多個發(fā)射機,每一個發(fā)射機都有重復(fù)發(fā)射編碼信號的裝置,這些編碼信號是互相正交編碼的重復(fù)碼元組,分別代表發(fā)射機處產(chǎn)生的信源信號的取樣。還包括接收機用來接收發(fā)射的編碼信號,它包括對所有多個發(fā)射機發(fā)射的編碼信號的正交編碼的重復(fù)碼元塊進(jìn)行譯碼的裝置。譯碼時,通過采用與多臺發(fā)射機中不同的發(fā)射機相關(guān)的多個正交碼中不同的碼,將接收到的編碼信號分開到對應(yīng)的信道里去。
另一方面,本發(fā)明的通信系統(tǒng)中多個發(fā)射機中的每一個都可以重復(fù)數(shù)字信源編碼器產(chǎn)生的每一位信息,重復(fù)次數(shù)為預(yù)先選定的第一個數(shù)目,以連續(xù)地產(chǎn)生重復(fù)位組。根據(jù)與發(fā)射機有關(guān)的正交碼,每第二個數(shù)目個連續(xù)組重復(fù)位的重復(fù)位都有選擇地改變一次符號。
然后對第二個數(shù)目的一組中改變符號的那些位進(jìn)行交織,連續(xù)地產(chǎn)生數(shù)量等于第一個數(shù)目的許多塊,每一塊都包括第二個數(shù)目的碼元,每一塊都包括不同的編碼信息位,它們共享共同的符號變化。按照產(chǎn)生的包括對應(yīng)于正交碼的符號改變的塊發(fā)射調(diào)制信號。
通過閱讀以下詳細(xì)說明、后面的權(quán)利要求并參考附圖,本發(fā)明的這些以及其它特征和優(yōu)點將是顯而易見的。
附圖簡述在附圖中
圖1是本發(fā)明中正交分組編碼通信系統(tǒng)的一個簡化功能框圖;圖2是圖1所示系統(tǒng)的接收機收到的兩個正交分組編碼信號,這兩個信號有一定量的失步,而正交分組編碼接收機對此毫不敏感;圖3跟圖2類似,但其中的信號不是理想的正交;圖4跟圖2類似,說明多徑傳播的效應(yīng);圖5是本發(fā)明中發(fā)射機的一個功能框圖;圖6是本發(fā)明中另一個發(fā)射機方案的一個功能框圖;圖7是本發(fā)明中接收機的一個功能框圖;圖8(a)說明的是現(xiàn)有技術(shù)里的GSM TDMA脈沖串和數(shù)據(jù)位的格式;和圖8(b)跟圖8(a)類似,但說明的是本發(fā)明中對延遲不敏感的正交CDMA數(shù)據(jù)位信號。
發(fā)明詳述參考圖1,其中說明的是本發(fā)明的一個正交分組編碼通信系統(tǒng)10,它包括多個發(fā)射機,例如一對基本相同的分組編碼發(fā)射機11和12,它們用電磁波廣播載有信息的信號S11和S12。雖然本發(fā)明可以用于調(diào)制到載波上去的模擬信號這種情形,但是這些信號S11和S12最好是數(shù)字信號。一個正交分組編碼接收機14收到這兩個信號S11和S12,將這兩個正交分組編碼信號譯碼,并分開到各自的輸出信道里去。發(fā)射機11發(fā)射的正交分組編碼信號S11的一部分,如圖中的虛線所示,被地面上的反射體13反射,間接地到達(dá)接收機14。因為反射路徑比信號S12的直接路徑長,反射信號S11’比直接信號S12晚一些到達(dá)接收機14。因此,即使信號S12是跟S11同步的,它們同時到達(dá)接收機,但是S12卻無法跟發(fā)射信號S11’同步。
參考圖2,其中是一個正交分組編碼通信系統(tǒng)10。第一個信號S11包括許多塊,每一塊都包括N個載有信息的取樣b1、b2、b3……bN,將這些重復(fù)塊許多次,翻轉(zhuǎn)了的在方框上方用負(fù)號表示,沒有翻轉(zhuǎn)的用正號表示。這樣,如圖2所示,第一塊、第三塊和第四塊S11-1、S11-3和S11-4沒有翻轉(zhuǎn),而第二塊S11-2則翻轉(zhuǎn)了。因此圖2的翻轉(zhuǎn)/不翻轉(zhuǎn)模式為+-++。
第二個信號S12包括一塊信號取樣a1、a2、a3……aN,也將它重復(fù)多次,有些重復(fù)塊翻轉(zhuǎn),有些重復(fù)塊不翻轉(zhuǎn)。對于第二個信號S12,第一個、第二個和第三個重復(fù)塊沒有翻轉(zhuǎn),第四個重復(fù)塊則翻轉(zhuǎn)了,符號模式為+++-。
可以證明,第一個和第二個信號模式+-++和+++-是正交的,這意味著它們相同的地方跟不相同的地方一樣多。
當(dāng)?shù)谝粋€信號S11和第二個信號S12同時發(fā)射出來時,在空中這兩個信號線性疊加。然而,如圖2所示,這兩個信號S11和S12,也就是信號塊S11-1和S12-1在時間上不一定能對齊。在圖2所示的實例里,取樣ai和bi沒有對齊,因此它們不會疊加起來,而取樣ai和b(i+1)則是對齊的,它們會疊加起來。
接收機14用于接收對應(yīng)的信號取樣,這些信號取樣以時間T為周期重復(fù)多次。接收機14最好將信號取樣轉(zhuǎn)換成合適的形式,就象數(shù)字信號一樣,儲存在接收機的取樣存儲器15中。接收機14從存儲器15中讀出信號取樣,對它們進(jìn)行處理并將它們合并。在圖2中的第四個取樣點,信號S11和S12的取樣和為a1+b3,a1-b3,a1+b3,-a1+b3。
為了合并取樣,接收機14根據(jù)信號的符號模式進(jìn)行加減運算。在圖2中,用符號模式+-++來接收第一個信號S11?;蛘哂梅柲J?++-來接收第二個信號S12。
因此接收第一個信號S11時,接收機14進(jìn)行以下運算+(a1+b3)-(a1-b3)+(a1+b3)+(-a1+b3)=4b3這說明,第二個信號S12的取樣a1和-a1的干擾被抵消了。
或者接收機采用符號模式+++-組合收到的取樣,以獲得第二個接收信號S12+(a1+b3)+(a1-b3)+(a1+b3)-(-a1+b3)=4a1,這說明第一個信號S11的取樣b3和-b3的干擾被抵消了。
這樣,這兩個信號S11和S12看起來是正交的,盡管它們在時間上錯開了兩個取樣的距離。對于其它的時間偏差,只要它們跟N個取樣間隔的塊長度比起來相對較小,這樣的信號同樣會維持正交。對于某些重復(fù)位,本發(fā)明會偏離理想的正交,這些重復(fù)位的個數(shù)等于以取樣間隔表示的時間偏差。因此,如圖3所示,當(dāng)塊的長度比時間偏差大時,非理想的正交只影響少數(shù)位。接收機14合并接收到的取樣,用符號模式+-++對取樣譯碼,‘a(chǎn)’取樣的干擾被抵消。但對bN譯碼時,接收機14卻得到4bN-a2+a2’………………………………(1)‘a(chǎn)’取樣對bN的干擾并沒有完全抵消,因為a2’是下一個重復(fù)位塊的一個取樣,它不一定等于a2。但如果重復(fù)次數(shù)很多,比這一實例中的4要大很多時,bN的值就會跟一個很大的因子相乘,而’a’取樣的干擾就會幾乎互相抵消。除此以外,采用糾錯編碼能夠容忍少量的’b’值受到未完全抵消的’a’值的干擾,而不會導(dǎo)致信息出現(xiàn)傳輸差錯。因此在實際中,利用很大的塊,重復(fù)次數(shù)很多,例如在IS95中采用64次重復(fù),并采用糾錯編碼,本發(fā)明可以保證正交性能夠得到基本保持,即使不同的信號之間有幾個取樣間隔的時間偏移。
當(dāng)一個信號,例如第二個信號S12的’a’分量,經(jīng)過長度不同的多條傳播路徑從發(fā)射機到達(dá)接收機時,接收到的第一條路徑的信號會乘上一個復(fù)數(shù)C0,表示經(jīng)過第一條路徑后相位和幅度的變化,接收到的延遲路徑上的信號會乘上一個復(fù)數(shù)C1,表示這一延遲路徑上相位和幅度的變化。圖4說明相對路徑延遲為一個取樣間隔這種情況。這樣對取樣a2譯碼時,除了第一條傳播路徑將幅度和相位變成C0a2以外,疊加上被第二條路徑用因子C1改變了幅度和相位的取樣a1會進(jìn)一步破壞取樣a2。如圖4所示,這時接收機14的輸出是4(C0a2+C1a1),它正好是沒有重復(fù)的情況下接收機輸出結(jié)果的4倍。于是接收機14的輸出依次是4C0a1+C1aN-C1aN″……………………(2)4C0a2+4C1a14C0a3+4C1a24C0a4+4C1a3……4C0aN+4C1a(N-1)其中aN″表示前一個N碼元塊的第N個碼元。除了第一個輸出以外,所有的輸出都與兩次發(fā)射的取樣有關(guān)。
可以用一個均衡器來處理輸出序列,就象引用的參考文獻(xiàn)里所描述的一樣,該均衡器專門設(shè)計成用來處理一個或多個取樣延遲的延遲路徑。這樣一個均衡器能夠正確地處理所有的取樣,但除了兩個塊的邊界,例如上述公式(2)給出的第一個取樣。用這樣一個均衡器能夠正確地處理塊邊緣的取樣。當(dāng)組合的重復(fù)次數(shù)’M’大于4時,接近的程度就更好,這樣第一個輸出就成為M·C0a1+(M-3)·C1aN-aN″=M·(C0a1+C1aN-C1·(aN″+3aN)/M)…………(3)這里當(dāng)M變大時,跟C0a1+C1aN相比,誤差C1·(aN″+3aN)/M趨于零。然而,在組合了三個取樣a1、aN和aN″以后,有可能在圖4所示的實例中有效地為接收機的依賴性建立模型,從而利用這一模型構(gòu)造一個均衡器對a1譯碼,而在其它情況下則用一個只依賴于兩個發(fā)射取樣的模型。這樣一個均衡器需要較大數(shù)量的譯碼狀態(tài)也就是“維特比狀態(tài)”,來解除信號對其它碼元的依賴性。
這樣,在CDMA系統(tǒng)里,本發(fā)明的接收機14在對多徑傳播進(jìn)行傳統(tǒng)的均衡以后還要進(jìn)行解擴。根據(jù)本發(fā)明,接收機14可以有一個維特比最大似然序列估計器這種形式的均衡器或者一個判決反饋均衡器(DEF),或者也可以在解擴過程中選擇一個瑞克(RAKE)接收機來處理多徑傳播效應(yīng)。1994年4月19日頒發(fā)給Dent,標(biāo)題為量化相干RAKE接收機的第5305349號美國專利介紹了一種合適的RAKE接收機,這里將這一發(fā)明引入作為參考。
本發(fā)明的接收機16最好按照圖5來構(gòu)造,它包括一個塊交織器18,在電路20最后完成正交擴頻編碼以后,塊交織器對信號進(jìn)行交織運算。電路20有一個位重復(fù)器22、一個直接序列正交碼生成器24和一個模2加法器26。
信息源28提供信息,例如語音或者傳真信號,交給數(shù)字信源編碼器30,將信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。數(shù)字信源編碼器30的輸出交給糾錯編碼器32,使信號更能承受噪聲和干擾。編碼器32的輸出位流(b1、b2、b3……)由位重復(fù)器22擴展,位重復(fù)器將每一位取樣M次,這里的M是所需要的擴頻系數(shù)。接著通過逐位方式相加,模2加法器26在擴展位流上逐位加上由直接序列正交碼生成器24產(chǎn)生的分配給這一信號的一個特征正交碼。塊交織器18對輸出的擴頻編碼信號進(jìn)行MxN塊交織運算,從而使重復(fù)位在時間上不相鄰,而是錯開N位的塊尺寸發(fā)射。塊交織器18不增加或者減少位,但是改變它們的發(fā)射順序,例如通過轉(zhuǎn)置NxM位的一個矩陣。塊交織器18也可以是一個螺旋的、對角線的或者塊對角線的交織器,而不是一個純粹的塊交織器。然后用一個調(diào)制器33將擴頻編碼的塊信號調(diào)制到射頻載波上去。
圖5中發(fā)射機16是通過增加一個交織器18,將參數(shù)(M,N)精確地調(diào)整到適合于生成器24產(chǎn)生的擴頻碼構(gòu)成的,這樣就得到本發(fā)明的CDMA發(fā)射機。
圖6說明本發(fā)明的另一個發(fā)射機35,其中包括信息源28、數(shù)字信源編碼器30和糾錯編碼器32。
圖5和圖6的實施方案中還可以在交織器18完成交織以外進(jìn)一步進(jìn)行交織,進(jìn)一步交織的目的是在接收機14中接連出現(xiàn)在糾錯編碼器里的同一取樣塊中避免出現(xiàn)差錯。所有這種額外的塊內(nèi)交織器都被看成糾錯編碼過程的一部分。
將糾錯編碼器32的輸出交給塊重復(fù)器單元36,塊重復(fù)器單元36將N個連續(xù)位組成的一塊儲存起來,然后重復(fù)這一塊M次。塊符號生成器37有選擇地為每一個重復(fù)塊提供符號。這樣,塊符號生成器37只需用塊速率產(chǎn)生正交碼,而不必用信號取樣速率也就是“碼片速率”來產(chǎn)生正交碼。用一個異或或者模2加法器單元38,將塊符號生成器37產(chǎn)生的符號跟信號取樣合并,例如跟重復(fù)塊單元36的位b3合并。另外還采用一個模2加法器。一個存取碼生成器(access code generator)40產(chǎn)生一個速率為碼片速率的擾頻碼,用隨機方式將塊符號加法器38的輸出位流打亂。對于所有正交的信號例如蜂窩電話系統(tǒng)同一個基站的信號來說存取碼生成器40產(chǎn)生的碼必須都相同。
存取碼生成器40可以工作于多種不同的實施方案。在第一個實施方案里,存取碼生成器40是可選的,在某些系統(tǒng)中可以省去。然后互相正交的信號從同一小區(qū)發(fā)射出去。如果一個小區(qū)里還有沒有分配出去的備用正交碼,就可以將它們交給相鄰小區(qū)使用,從而消除相鄰小區(qū)的一部分干擾?,F(xiàn)有技術(shù)里CDMA系統(tǒng)無法在小區(qū)之間實現(xiàn)這種正交,因為小區(qū)發(fā)射的信號無法跟相鄰小區(qū)發(fā)射的信號同步。但在本發(fā)明中,缺乏精確的同步并不是實現(xiàn)小區(qū)間信號正交的一個障礙。但如果一組相互正交的碼被全部用于第一個小區(qū),那么第二個小區(qū)就用第二組碼,這第二組碼中的碼互相正交,但跟第一個小區(qū)的碼不正交。這樣一組額外的碼跟任意其它碼組的非正交性最好受控,就象采用塊符號生成器37中實施的,前面引用過的第5353352號美國專利的技術(shù)所能獲得的那樣。
在第二個實施方案里,存儲碼生成器產(chǎn)生一個速率為碼片速率,長度跟塊長度一樣的一個碼,并為重復(fù)重復(fù)塊這一碼。然后為下一組重復(fù)塊改變這一碼,如此下去。這第二種技術(shù)使得延遲了幾個碼片的多徑信號被圖7中接收機的存取碼生成器52和塊符號生成器54產(chǎn)生的同樣的符號模式解擴。這樣多徑傳播導(dǎo)致了平均器58輸出的解擴后的碼元之間的加性碼間干擾,這一問題可以通過示例性的最大似然均衡器60來解決。對于同一小區(qū)內(nèi)的所有信號來說,存取碼最好相同,不同小區(qū)的信號則采用不同的存取碼。存取碼最好根據(jù)第5353352號美國專利公開的技術(shù)選擇,從而實現(xiàn)小區(qū)之間的受控非正交性。
在第三個實施方案里,選用存取碼生成器40使多徑延遲信號跟非延遲信號正交。這通過在一半重復(fù)塊中對每一對相鄰碼片采用相同的符號變化,對另一半重復(fù)塊采用不同的符號變化來實現(xiàn)。這樣做的效果是相對于標(biāo)稱傳播延遲+/-一個碼片延遲會導(dǎo)致多徑信號跟標(biāo)稱傳播路徑上的信號正交。于是多徑信號不是正交的,而是跟另一個信號的碼相同。這一選擇最好用于只利用一半的碼來區(qū)分小區(qū)中的信號,另一半的正交碼則出現(xiàn)在+/-一個碼片延遲的多徑信號里,從而區(qū)分多徑信號這種情況。
在第四個實施方案里,存儲碼生成器40是一個隨機碼生成器或者不是以上的任何一種生成器。于是多徑信號跟未延遲信號既不是正交的也不是用相同的碼編的碼。如果需要解調(diào)多徑信號,那么可以采用一種RAKE類型的均衡器,其中接收機用存取碼生成器52產(chǎn)生的具有不同時間偏移的碼對接收到的信號解擴,利用多個平均器58對每一個都進(jìn)行不同的平均得到多個平均,每一個都對應(yīng)具有不同傳播延遲的信號射線。然后將不同的射線在RACK均衡器里合并,例如在采用象前面引用的第5305349號美國專利所介紹的粗糙量化系數(shù)的RACK接收機來這樣做。在碼的正交性受到相對傳播延遲的不同或者同步差錯的影響的場合,最好不要用這第四種實施方案。
不是正交的信號組,就象蜂窩無線電話系統(tǒng)中不同小區(qū)里的信號一樣,最好用不同的碼。
圖2、3和4的接收機14最好按照圖7所示的本發(fā)明的方案構(gòu)造。從天線44收到包括所需信號、干擾信號、噪聲和多徑失真信號的信號,并將它們傳遞給下變頻器46的輸入端45。下變頻器46將射頻信號下變頻到適合于處理的頻率,最好是一個復(fù)基帶信號。復(fù)基帶信號可以是笛卡爾坐標(biāo)形式(X,Y)的信號,有一個實部X或者“I”,和一個虛部Y或者“Q”,也可以是極坐標(biāo)形式(R,θ)或者對數(shù)極坐標(biāo)形式(log(R),θ)的信號,就象1991年9月10日頒發(fā)給Dent,標(biāo)題為對數(shù)極坐標(biāo)信號處理的第5048059號美國專利所描述的那樣,這里將這一專利的內(nèi)容引入作為參考。然后將下變頻器46的輸出端47輸出的下變頻后的取樣傳遞給跟存取碼生成器52連接的符號轉(zhuǎn)換器48。然后加法器48根據(jù)提供給存取碼生成器52的一個存取碼的符號模式改變下變頻后的取樣47的符號,去掉對應(yīng)的發(fā)射機碼生成器,例如圖6中的存取碼生成器40,加上的存取碼。如果在圖5中的發(fā)射機里將不同的碼應(yīng)用在I和Q取樣上,在圖7的接收機14里就分別為I和Q取樣應(yīng)用對應(yīng)的碼。
去交織器56對符號轉(zhuǎn)換器48輸出的取樣的實部I和虛部Q去交織,去交織器將同一信號取樣信息位重復(fù)的所有碼片組合到一起。符號轉(zhuǎn)換器50根據(jù)塊符號生成器54提供的一組正交符號模式中的一個進(jìn)行符號轉(zhuǎn)換,使每一個重復(fù)的符號都相同?;蛘呃么嫒〈a生成器52完成塊的去擾亂。顯然,在符號轉(zhuǎn)換器48和50里轉(zhuǎn)換兩次符號等價于用兩種符號的乘積進(jìn)行一次符號轉(zhuǎn)換。因此,純粹的符號轉(zhuǎn)換是在去交織前還是在去交織后進(jìn)行的都沒有關(guān)系,只要存取碼生成器52或者塊符號生成器54或者它們的組合產(chǎn)生的符號序列合適。
在重復(fù)都組合到一起,所有重復(fù)的符號都相同以后,平均器58將這些重復(fù)組合到一起,最好是將M位大小的窗口中所有的重復(fù)都平均或者相加,這里M是重復(fù)數(shù)。或者平均器58是一個低通濾波器,其帶寬跟一個塊去除平均器的相似。然后將平均器58的輸出從每位M個取樣變成每位一個取樣,得到位系列b1、b2、b3……。由于多徑傳播效應(yīng)的影響,這些取樣中可能包括碼間干擾(ISI),因此將它們交給一個最大似然均衡器60。均衡器60的輸出值最好是“軟”形式的,其中的“1”和“0”分別用是“1”或者是“0”的程度來表示,而不是用硬的1/0判決來表示。頒發(fā)給Hammer的第5099499號美國專利介紹了獲得軟判決的方法,這里將這一發(fā)明的內(nèi)容引入作為參考。使用軟判決改善了糾錯譯碼器64的性能,糾錯譯碼器64接收均衡后的信號,并為信源譯碼器66產(chǎn)生硬判決和“壞幀”指示。信源譯碼器66將輸出位流翻譯成例如語音信號,并用糾錯譯碼器64的壞幀指示來標(biāo)出出錯事件,并防止噪聲脈沖串破壞語音質(zhì)量。更進(jìn)一步,如果在發(fā)射機16里采用了交織器,就在均衡器60和糾錯譯碼器64之間采用去交織器62。去交織器62的去交織跟去交織器56沒有關(guān)系,以便在時間對不齊或者多徑情形下改善正交性。
Dent 1994年9月14日申請的,題為同時解調(diào)和譯碼的裝置“Simultaneous Demodulation and Decoding Derice”的第08/305727號共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請公開了一種解調(diào)技術(shù),它能完成均衡器60、去交織器62和糾錯譯碼器64的所有功能,可以取代這些單個的單元。這里將這一專利申請的內(nèi)容引入作為參考。
如果發(fā)射機不是精確同步的,那么發(fā)射的某些碼元跟真正正交的小小偏離就跟公式(1)描述的一樣。例如,兩個信號的聯(lián)合解調(diào)方法可以是這樣如果信號bN和a2屬于當(dāng)前要解調(diào)碼元的矢量V(i),其中V‾(i)=bNa2]]>以及V‾(i+1)=bN′a2′]]>而且V(i-1)同樣由前面的N個發(fā)射碼元組成的塊里的bN″和a2″組成,然后首先將重復(fù)跟’b’碼元的符號模式合并,接著跟’a’碼元的符號模式合并,我們得到如下的和Sa和SbSb=4bN-a2+a2’Sa=4a2-bN+bN’或者S‾=SbSa=0010·V‾(i-1)+4-1-14·Vi‾+0100·V‾(i+1)---(4)]]>如果要解調(diào)所有的信號,就象蜂窩基站或者衛(wèi)星地面站情形里一樣,這種剩余的非正交性可以完全用聯(lián)合解調(diào)、判決反饋或者前面引作參考的第5151919號美國專利的減性解調(diào)方法補償?shù)簟?br>
因而,應(yīng)該是4Vi的和矢量Sb、Sa被前一個矢量V(i-1)和后一個矢量V(i+1)的一部分所破壞,破壞的程度用“矢量間干擾”(IVI)系數(shù)描述,它們是以下等式中的矩陣M0、M1和M2S=MO·V(i-1)+M1·Vi+M2·V(i+1)………………(5)中間那一項的擾亂可以被去掉,只要在等式(4)上乘以矩陣M1的逆矩陣,4-1-14-1=4/151/151/154/15]]>得到S‾′(i)=1/1504/150·V‾(i-1)+Vi‾+04/1501/15·V‾(i+1)---(6)]]>它等于等式(4)乘以M1-1。
通過利用由等式(6)計算出來的S’(i-1)和S’(i+1)并從等式(6)中減去它們獲得V(i)一個改進(jìn)了的估計S’(i),就可以近似地去掉前一個矢量V(i-1)和后一個矢量V(i+1)的影響。重復(fù)這一過程直到獲得需要的精度。
但更一般地,對等式(5)表示的IVI的去擾利用的是下式描述的矩陣橫向均衡器
這里L(fēng)的大小是選擇好的,選擇均衡矩陣H(j)的目的是獲得需要的均衡精度。
如果每一塊N個碼元中只有少量的受到影響,特別是在還要用一個糾錯譯碼器進(jìn)一步處理的情況下,沒有必要使殘余非正交性的補償過程過分復(fù)雜化。只要在將它們用于糾錯譯碼之前,給受殘余非正交性影響的那些碼元一個軟值,說明更大的碼元不確定性就足夠了。
本發(fā)明可以用于有任意多個重復(fù)塊的場合,而不是只能用于重復(fù)塊個數(shù)為2的冪的場合,其中的Walsh-Hadamard符號模式形成正交組。本發(fā)明能夠這樣廣泛地應(yīng)用,依賴于無線電信號的相位能夠旋轉(zhuǎn)任意角度而不是只能改變180度這一事實。可以加上任意的相移,例如120度,并表示成跟以下復(fù)數(shù)因子相乘S=EXP(j2π/3)。
假設(shè)按照本發(fā)明將一塊碼元用三次重復(fù)發(fā)射,第一個發(fā)射機發(fā)射的碼元塊的相移分別為0、120和240度。利用這些碼元,其中S0、S1和S2分別表示0、120和240度。
S0=1,S1=EXP(j2π/3),和S2=P(j4π/3)=EXP(-j2π/3),第一個發(fā)射機發(fā)射S0·(b1、b2、b3……bN);S1·(b1、b2、b3……bN);S2·(b1、b2、b3……bN);其中(b1、b2、b3……bN)表示沒有相移的調(diào)制碼元塊。第二個發(fā)射機發(fā)射S0·(a1、a2、a3……aN);S1·(a1、a2、a3……aN);S2·(a1、a2、a3……aN);其中(a1、a2、a3……aN)表示它的調(diào)制碼元塊。第三個發(fā)射機發(fā)射S0·(c1、c2、c3……cN);S1·(c1、c2、c3……cN);S2·(c1、c2、c3……cN);其中(c1、c2、c3……cN)表示第三個發(fā)射機的調(diào)制碼元塊。
發(fā)射的這三個信號是正交的,因為序列S0,S0,S0,S0,S0,S0……;S0,S1,S2,S0,S1,S2……;和S0,S2,S1,S0,S2,S1……;是互相正交的,即使在時間上發(fā)生了偏移。這種相互正交的復(fù)數(shù)序列可以叫做傅里葉序列,通過取EXP(j2π/L)的連續(xù)冪來得到這樣的復(fù)數(shù)序列,其碼元重復(fù)長度可以任意。
如果重復(fù)數(shù)L等于2的冪,就采用比較簡單的實數(shù)Walsh-Hadamard碼。
一方面,在本發(fā)明中還可以構(gòu)造其它的正交序列,例如讓連續(xù)重復(fù)的一組順序乘數(shù)既不是復(fù)數(shù),又不限于二進(jìn)制值+/-1。特別是,當(dāng)乘數(shù)是1和0時,就得到正交序列1000000100000001000000……0100000010000000100000……0010000001000000010000……0001000000100000001000……0000100000010000000100……
0000010000001000000010……0000001000000100000001……0000000100000010000000……實際上它描述的是一個8時隙TDMA系統(tǒng),在這一系統(tǒng)中每一個信號都是在時隙‘1’里發(fā)射,而不是在‘0’里發(fā)射。因此,TDMA是本發(fā)明中對延遲不敏感的正交碼分多址系統(tǒng)的一個特殊情形。同樣,如果復(fù)數(shù)權(quán)是從正交傅里葉序列中選擇出來的,那么當(dāng)(b1、b2、b3……bN)這樣的碼元塊表示同一碼元’b’的N次重復(fù),而且每一個發(fā)射機的輸出信號都用一個濾波器平滑時,這種特殊情形下從本發(fā)明得到的就是FDMA信令,其中通過占用不同的相互無關(guān)的頻道使不同的發(fā)射信號都互相正交,而與相對延遲或者失步無關(guān)。
另一方面,TDMA和FDMA系統(tǒng)是本發(fā)明的特殊情形,通過修改它們的編碼方法,可以將對時延不敏感的正交CDMA模式添加到FDMA或者TDMA系統(tǒng)中去。參考圖8(a),現(xiàn)有技術(shù)里的GSM TDMA信號脈沖串和幀格式包括8個時隙,其中每一個時隙都有一個信號脈沖串,包括一個同步字,周圍是數(shù)據(jù)位。在標(biāo)準(zhǔn)GSM系統(tǒng)里,8個時隙中的每一個數(shù)據(jù)位都屬于一條不同的通信鏈路或者電話呼叫。GSM演變成允許一條鏈路使用多個時隙提供了更高的用戶比特率,此時,連續(xù)時隙里的數(shù)據(jù)位可以屬于同一條通信鏈路或者呼叫。
另外,圖8(b)說明根據(jù)本發(fā)明如何連續(xù)地重復(fù)圖8(a)中的數(shù)據(jù)位,有或者沒有相位翻轉(zhuǎn)或者相位改變,形成一個對延遲不敏感的正交CDMA信號。在圖8(b)里,每一個重復(fù)的位置最好跨越兩個信號脈沖串,這樣做避免了在兩個時隙間采用保護時間,并防止了用一個同步字將一個塊分開。這是在失去同步的情況下正交性帶來的好處,還避免了針對同步字應(yīng)用正交相位轉(zhuǎn)換序列。當(dāng)一塊跨越兩個時隙時,這一塊被保護時間分開而不是被同步字分開,在這段時間里發(fā)射的是零能量。這樣,在失去同步時對正交性的影響較小,因為當(dāng)它們跟數(shù)據(jù)碼元重疊時,保護時間里的零能量碼元比同步字的全能量碼元干擾小。
當(dāng)然可以在脈沖串內(nèi)采用其它的重復(fù)方案,而且不一定就是8次重復(fù)。例如,采用傅里葉序列,可以使用7個重復(fù),而第8個時隙用于讓移動終端接收信號,用于避免雙工濾波器將發(fā)射機和接收機跟同一付天線同時相連。
了解了本發(fā)明公開的內(nèi)容后,本領(lǐng)域里的技術(shù)人員會明白,本發(fā)明可以采取許多種形式,有許多的實施方案。這里給出了一些實施方案以幫助理解本發(fā)明。這些實施方案的目的是進(jìn)行說明,而不是限制本發(fā)明。相反,本發(fā)明覆蓋了所有的修正、等價和可選方案,就象下面的權(quán)利要求所規(guī)定的一樣。
權(quán)利要求
1.采用正交分組編碼技術(shù)的一種通信系統(tǒng),包括重復(fù)發(fā)射編碼信號的一個發(fā)射機,編碼信號包括互相正交編碼的重復(fù)碼元塊,重復(fù)塊里的碼元代表信息源信號的連續(xù)取樣;和對編碼信號的正交編碼重復(fù)碼元塊譯碼的一個接收機。
2.權(quán)利要求1的通信系統(tǒng),其中的接收機采用不同的正交碼,將編碼信號分開到對應(yīng)的信道里去。
3.權(quán)利要求1的通信系統(tǒng),包括儲存正交碼的一個存儲器;和一個移相器,根據(jù)儲存的正交碼,改變重復(fù)塊中至少一塊的相位。
4.權(quán)利要求1的通信系統(tǒng),其中的接收機包括從發(fā)射的編碼信號中去掉正交編碼的一個正交塊碼移去器(remover);和一個加法器,用于正交碼移去器去掉了正交編碼以后,將從發(fā)射機接收到的重復(fù)塊中的碼元里對應(yīng)的碼元加起來,從而為重復(fù)塊中的每一個碼元產(chǎn)生一個和信號。
5.權(quán)利要求4的通信系統(tǒng),包括一個發(fā)射機,用于按照一個預(yù)先選定的速率發(fā)射重復(fù)塊,并將重復(fù)塊中連續(xù)塊里的碼元加起來。
6.權(quán)利要求4中的通信系統(tǒng),其中的接收機包括一個均衡器,用于處理加法器的和信號,以補償多徑傳播的影響。
7.權(quán)利要求1的通信系統(tǒng),包括一個數(shù)字信源編碼器,用于產(chǎn)生碼元,作為信息的數(shù)字位。
8.權(quán)利要求7的通信系統(tǒng),包括位重復(fù)器,用于重復(fù)數(shù)字信源編碼器產(chǎn)生的每一位信號,重復(fù)次數(shù)為預(yù)先選定的次數(shù),從而連續(xù)地產(chǎn)生重復(fù)位組;符號轉(zhuǎn)換器(sign imposer),用于根據(jù)一個正交碼,有選擇地改變許多連續(xù)組重復(fù)位中每一組重復(fù)位的符號,組數(shù)等于預(yù)先選定的每一組里的位數(shù);交織器,用于交織預(yù)先選定組數(shù)里改變了符號的位,以連續(xù)地產(chǎn)生許多塊,每一塊都包括預(yù)先選定重復(fù)組數(shù)的不同的改變了符號的位,還有一個集體的符號改變對應(yīng)于塊中所有改變了符號的位共享的公共符號改變;和一個信號調(diào)制器,用于發(fā)射按照產(chǎn)生的塊調(diào)制了的,并按照上述正交碼改變了符號的信號。
9.采用正交分組編碼的一種通信系統(tǒng),包括用于重復(fù)發(fā)射編碼信號的多個發(fā)射機,這些編碼信號包括互相正交編碼的重復(fù)碼元塊,分別代表每一個發(fā)射機產(chǎn)生的信息信源信號的取樣;和一個接收機,用于接收發(fā)射的編碼信號,并對多個發(fā)射機發(fā)射的編碼信號的正交編碼重復(fù)碼元塊譯碼,采用的是分別跟多個發(fā)射機中不同的一個有關(guān)的多個正交碼中不同的碼,將收到的編碼信號分開到相應(yīng)的信道里去。
10.權(quán)利要求9的通信系統(tǒng),其中每一個發(fā)射機都包括儲存正交碼的一個存儲器;和一個響應(yīng)器(responder),根據(jù)儲存的正交碼,改變重復(fù)塊的相位。
11.權(quán)利要求10的通信系統(tǒng),其中的響應(yīng)器根據(jù)儲存的正交碼,有選擇地將重復(fù)塊的相位改變180度。
12.權(quán)利要求11的通信系統(tǒng),其中的存儲器包括一個存儲器,用來儲存Walsh-Hadamard碼,Walsh-Hadamard碼的位數(shù)等于發(fā)射機重復(fù)發(fā)射重復(fù)塊的次數(shù)。
13.權(quán)利要求9的通信系統(tǒng),其中的接收機包括一個正交碼移去器,用于從發(fā)射的編碼信號中去掉正交編碼;和一個加法器,用于在正交碼移去器去掉了正交編碼以后,將從多個發(fā)射機中的一個連續(xù)接收到的重復(fù)塊里的碼元中的相應(yīng)個加起來,形成重復(fù)塊內(nèi)每一個碼元的和信號。
14.權(quán)利要求13的通信系統(tǒng),其中按照預(yù)先選定的塊重復(fù)速率發(fā)射那些塊,得到預(yù)先選定的重復(fù)周期;和加法器包括另一個加法器,用于將連續(xù)重復(fù)塊中相隔一個重復(fù)周期的相應(yīng)碼元加起來。
15.權(quán)利要求14的通信系統(tǒng),其中每一個發(fā)射機都包括一個正交編碼器,用于根據(jù)多個不同的正交碼中有關(guān)的一個,有選擇地給要發(fā)射的重復(fù)塊施加相位偏移;和所述接收機,包括一個塊移去器,用于根據(jù)分別與發(fā)射機有關(guān)的正交碼,在饋送到加法器之前的譯碼過程中,去掉從多個發(fā)射機中的每一個收到的重復(fù)塊中的每一個。
16.權(quán)利要求13的通信系統(tǒng),其中每一個發(fā)射機都包括一個正交編碼器,用于根據(jù)多個不同的正交碼中有關(guān)的一個,有選擇地給要發(fā)射的重復(fù)塊施加相位偏移;和所述接收機,包括一個塊移去器,用于根據(jù)多個不同的正交碼中有關(guān)的一個,在饋送給加法器之前的譯碼過程中,去掉從多個發(fā)射機中的每一個接收到的重復(fù)塊中的每一個。
17.權(quán)利要求13的通信系統(tǒng),其中的接收機包括一個均衡器,用于處理加法器輸出的和信號,以補償多徑傳播效應(yīng)。
18.權(quán)利要求9的通信系統(tǒng),其中多個發(fā)射機中的每一個都包括一個數(shù)字信源編碼器,用于產(chǎn)生所述碼元,作為信息的數(shù)字位。
19.權(quán)利要求18的通信系統(tǒng),其中多個發(fā)射機中的每一個都包括一個重復(fù)器,用于重復(fù)數(shù)字信源編碼器產(chǎn)生的每一位信息,重復(fù)次數(shù)為預(yù)先選定的次數(shù),從而連續(xù)地產(chǎn)生重復(fù)位組;一個符號轉(zhuǎn)換器,用于根據(jù)與發(fā)射機有關(guān)的一個正交碼,有選擇地改變許多連續(xù)組重復(fù)位中每一組重復(fù)位的符號,組數(shù)等于預(yù)先選定的每一組里的位數(shù);一個交織器,用于交織預(yù)先選定組數(shù)里改變了符號的位,以連續(xù)地產(chǎn)生許多塊,每一塊都包括預(yù)先選定重復(fù)組數(shù)的不同的改變了符號的位,還有一個集體的符號改變對應(yīng)于塊中所有改變了符號的位共享的公共符號改變;和一個符號調(diào)制器,用于發(fā)射按照產(chǎn)生的塊調(diào)制了的,并按照上述正交碼改變了符號的信號。
20.權(quán)利要求19的通信系統(tǒng),其中每一個發(fā)射機都包括一個糾錯編碼器,用于對數(shù)字信源編碼器輸出信息的每一個數(shù)字位進(jìn)行糾錯編碼。
21.權(quán)利要求19的通信系統(tǒng),其中每一個發(fā)射機都包括一個存取碼生成器,用于以數(shù)字信源編碼器產(chǎn)生信息數(shù)字位的速率,產(chǎn)生存取碼序列;和一個存取碼調(diào)制器(imposer),用于將存取碼調(diào)制到正交編碼塊中每一塊的每一個數(shù)字位上去。
22.權(quán)利要求21的通信系統(tǒng),其中的接收機包括一個存取碼譯碼器,用于對從接收機接收到的信息的每一個數(shù)字位進(jìn)行譯碼。
23.權(quán)利要求19的通信系統(tǒng),其中的譯碼器包括一個去交織器,用于將那些塊分離成單個的數(shù)字位。
24.權(quán)利要求23的通信系統(tǒng),包括一個最大似然均衡器,用于均衡去交織器輸出的單個數(shù)字位。
25.權(quán)利要求23的通信系統(tǒng),其中的接收機包括一個糾錯譯碼器。
26.一種正交分組編碼方法,包括以下步驟重復(fù)發(fā)射編碼信號,這些編碼信號包括互相正交編碼的重復(fù)碼元塊,重復(fù)塊中的碼元代表連續(xù)的取樣;和對發(fā)射的編碼信號的正交編碼重復(fù)碼元塊譯碼。
27.權(quán)利要求26的方法,其中的譯碼步驟包括分別采用不同的正交碼,將接收到的編碼信號分開到對應(yīng)的信道里去的步驟。
28.權(quán)利要求26的方法,包括以下步驟儲存一個正交碼;和根據(jù)儲存的正交碼,改變這一重復(fù)塊中碼元的相位。
29.權(quán)利要求26的方法,包括以下步驟從發(fā)射的編碼信號中去掉編碼信號;和去掉正交編碼以后,將重復(fù)塊中這些碼元中對應(yīng)的那些碼元加起來。
30.權(quán)利要求29的方法,包括按照預(yù)先選定的速率發(fā)射這些塊并將連續(xù)重復(fù)塊中的碼元加起來的步驟。
31.權(quán)利要求29的方法,其中去掉正交編碼的步驟包括以下步驟為重復(fù)塊中的每一個碼元形成一個和信號;和用均衡器處理和信號。
32.權(quán)利要求26的方法,包括對那些碼元進(jìn)行編碼,作為信息的數(shù)字位的步驟。
33.權(quán)利要求32的方法,包括以下步驟重復(fù)數(shù)字信源編碼器產(chǎn)生的信息的每一位,重復(fù)次數(shù)是預(yù)先選定的,從而連續(xù)地產(chǎn)生重復(fù)位形成的組;根據(jù)一個正交碼,改變連續(xù)組重復(fù)位中每一組的重復(fù)位的符號,組數(shù)等于每一組里預(yù)先選定的位數(shù);對選定組數(shù)中改變了符號的位進(jìn)行交織,連續(xù)產(chǎn)生一定數(shù)量的重復(fù)組,有一個集體的符號改變對應(yīng)于這一塊中改變了符號的所有位共享的公共符號變化;和發(fā)射按照產(chǎn)生的塊調(diào)制了的一個信號,其中的符號改變對應(yīng)于上述正交碼。
34.有多個發(fā)射機和用來跟這些發(fā)射機通信的一個接收機的一個通信系統(tǒng)中的一種正交分組編碼方法,包括以下步驟從多個發(fā)射機中的每一個重復(fù)發(fā)射編碼信號,其中是互相正交編碼的重復(fù)碼元塊,分別代表所述發(fā)射機產(chǎn)生的信息信源信號的連續(xù)取樣;和通過采用跟多個發(fā)射機中不同的發(fā)射機有關(guān)的多個正交碼中不同的正交碼,對接收機從所有多個發(fā)射機收到的發(fā)射的編碼信號的正交編碼重復(fù)塊譯碼,將收到的編碼信號分開到對應(yīng)的信道里去。
35.權(quán)利要求34的方法,其中的發(fā)射步驟包括以下步驟在多個發(fā)射機中的每一個發(fā)射機里儲存多個正交碼中一個不同的正交碼;和根據(jù)儲存的正交碼,改變每一個重復(fù)塊的相位。
36.權(quán)利要求35的方法,其中改變符號的步驟包括按照儲存的正交碼給重復(fù)塊選擇一個180度的相位偏移。
37.權(quán)利要求36的方法,其中的儲存步驟包括以下步驟選擇一個Walsh-Hadamard碼,其位數(shù)等于發(fā)射機重復(fù)發(fā)射重復(fù)塊的次數(shù)。
38.權(quán)利要求34的方法,其中的譯碼步驟包括以下步驟從發(fā)射的編碼信號中去掉正交編碼;和在編碼器去掉了正交編碼以后,將從多個發(fā)射機中的一個連續(xù)收到的重復(fù)塊里的對應(yīng)碼元加起來,形成重復(fù)塊中每一個碼元的和信號。
39.權(quán)利要求38的方法,包括以下步驟用預(yù)先選定的重復(fù)塊速率發(fā)射那些塊,得到一個預(yù)先選定的重復(fù)周期;和將連續(xù)重復(fù)塊中對應(yīng)的碼元加起來,從而使它們互相之間分開等于重復(fù)周期的一個距離。
40.權(quán)利要求39的方法,包括以下步驟根據(jù)多個不同正交碼中有關(guān)的一個,在發(fā)射過程中用一個正交編碼器有選擇地讓重復(fù)塊發(fā)生相位偏移;和在將碼元中對應(yīng)的一個加起來之前的譯碼過程中,根據(jù)分別與發(fā)射機有關(guān)的上述正交碼去掉從多個發(fā)射機中每一個收到的重復(fù)塊。
41.權(quán)利要求38的方法,包括以下步驟在發(fā)射過程中,根據(jù)多個不同的正交碼中有關(guān)的一個,有選擇地讓重復(fù)塊發(fā)生相移;和在將碼元中對應(yīng)的一個加起來之前的譯碼過程中,根據(jù)分別與那些發(fā)射機有關(guān)的正交碼,去掉從多個發(fā)射機的每一個收到的重復(fù)塊中的每一塊。
42.權(quán)利要求38的方法,包括處理和信號以補償多徑傳播影響的步驟。
43.權(quán)利要求34的方法,包括產(chǎn)生碼元作為信息的數(shù)字位的步驟。
44.權(quán)利要求43的方法,包括以下步驟重復(fù)數(shù)字信源編碼器產(chǎn)生的信息的每一位,重復(fù)次數(shù)是預(yù)先選定的,從而連續(xù)地產(chǎn)生重復(fù)位形成的組;和根據(jù)與發(fā)射機有關(guān)的一個正交碼,有選擇地改變連續(xù)組重復(fù)位中每一組的重復(fù)位的符號,組數(shù)等于每一組里預(yù)先選定的位數(shù);對選定組數(shù)中改變了符號的位進(jìn)行交織,連續(xù)產(chǎn)生一定數(shù)量的塊,每一塊都包括所選重復(fù)組數(shù)的不同的改變了符號的位,有一個集體的符號改變對應(yīng)于這一塊中改變了符號的所有位共享的公共符號變化;和發(fā)射按照產(chǎn)生的塊調(diào)制了的一個信號,其中的符號改變對應(yīng)于上述正交碼。
45.權(quán)利要求44的方法,包括對數(shù)字信息位中的每一位進(jìn)行糾錯編碼的步驟。
46.權(quán)利要求44的方法,包括以下步驟數(shù)字信源編碼器用產(chǎn)生數(shù)字信息位的速率產(chǎn)生存取碼序列;和將存取碼調(diào)制到每一個正交編碼塊的單個數(shù)字位上去。
47.權(quán)利要求46的方法,包括對接收機收到的單個數(shù)字信息位進(jìn)行譯碼的步驟。
48.權(quán)利要求44的方法,包括將那些塊分開成單個數(shù)字位的步驟。
49.權(quán)利要求48的方法,包括用一個最大似然均衡器均衡單個數(shù)字位的步驟。
50.權(quán)利要求49的方法,包括將糾錯譯碼包括進(jìn)接收機里的步驟。
51.一種方法,用于發(fā)射改善了對多徑傳播的承受能力的擴頻編碼信號,包括以下步驟對信息編碼,產(chǎn)生包括預(yù)定第一個數(shù)目的碼元的碼元塊;重復(fù)發(fā)射每一個碼元塊,重復(fù)次數(shù)為預(yù)先選定的次數(shù);和按照預(yù)先選定的符號改變序列,改變每一個連續(xù)重復(fù)塊的符號。
52.權(quán)利要求51的方法,其中的擴頻編碼信號在發(fā)射之前進(jìn)一步跟一個擴頻存取碼合并。
53.權(quán)利要求52的方法,其中擴頻存取碼被不同的發(fā)射機所共用。
54.權(quán)利要求51的方法,其中的所選符號改變或相移序列對于不同的發(fā)射機來說不同。
55.權(quán)利要求54的方法,其中不同的序列互相正交。
56.對擴頻編碼信號進(jìn)行譯碼的一種方法,包括以下步驟接收一個復(fù)合信號,該復(fù)合信號是包括所述編碼信號的某一數(shù)目重疊擴頻信號的和,并對這一復(fù)合信號取樣,產(chǎn)生信號取樣;用從預(yù)定相位改變模式中選擇的一個相位改變,組合用預(yù)定個數(shù)取樣分開的選擇的信號取樣,產(chǎn)生解擴取樣;這里的相位改變模式與某一個重疊擴頻信號有關(guān);和用一個均衡器處理解擴后的取樣,以補償多徑傳播的影響。
57.用于采用正交分組編碼技術(shù)的通信系統(tǒng)的一種發(fā)射機,該發(fā)射機包括信息信源信號的一個產(chǎn)生器;重復(fù)發(fā)射編碼信號的一個發(fā)射機電路,編碼信號包括互相正交編碼的重復(fù)碼元塊,分別代表信息信源信號的取樣;儲存正交碼的一個存儲器;和一個移相器,根據(jù)儲存的正交碼,將對應(yīng)序列的相移應(yīng)用到每一個重復(fù)塊里去。
58.權(quán)利要求57的發(fā)射機,包括一個數(shù)字信源編碼器,用于產(chǎn)生碼元,作為信息的數(shù)字位。
59.權(quán)利要求58的發(fā)射機,包括一個重復(fù)器,重復(fù)數(shù)字信源編碼器產(chǎn)生的每一個信息位,連續(xù)產(chǎn)生重復(fù)位組,重復(fù)次數(shù)為預(yù)定次數(shù);一個符號轉(zhuǎn)換器,用于根據(jù)與發(fā)射機有關(guān)的正交碼,有選擇地改變連續(xù)組重復(fù)位中每一組重復(fù)位的符號,組數(shù)等于每一組中的預(yù)選位數(shù);一個交織器,用于對預(yù)選組數(shù)中改變了符號的位進(jìn)行交織,連續(xù)產(chǎn)生某一數(shù)目的塊,每一塊都包括預(yù)選重復(fù)組中改變了符號的不同位,還有一個集體的符號改變,對應(yīng)于這一塊中所有改變了符號的位共享的公用符號改變;和一個符號調(diào)制器,用于發(fā)射用產(chǎn)生的塊調(diào)制了的信號,其中的符號改變對應(yīng)于正交碼。
60.權(quán)利要求59的發(fā)射機,包括一個糾錯編碼器,用于對數(shù)字信源編碼器輸出的每一個數(shù)字信息位進(jìn)行糾錯編碼。
61.處理發(fā)射的有互相正交編碼重復(fù)碼元塊的編碼信號的一種接收機,該接收機包括一個接收機電路,用于接收發(fā)射的編碼信號,并對從發(fā)射機收到的發(fā)射的編碼信號的正交編碼的重復(fù)碼元塊進(jìn)行譯碼,通過采用跟發(fā)射機中不同發(fā)射機有關(guān)的多個正交碼里不同的正交碼有關(guān)的多個正交碼中不同的正交碼,從而將收到的編碼信號分開到對應(yīng)的信道里去。
62.權(quán)利要求61的接收機,包括一個正交碼移去器,用于從發(fā)射的編碼信號中去掉正交編碼;和一個加法器,用于在正交碼移去器去掉正交編碼以前,將連續(xù)收到的重復(fù)塊里的相應(yīng)碼元加起來,形成重復(fù)塊內(nèi)每一個碼元的一個和信號。
63.權(quán)利要求62的接收機,其中的塊用一個預(yù)選塊重復(fù)速率發(fā)射,從而得到一個預(yù)選重復(fù)周期;和該加法器包括另一個加法器,用于將互相分開一個重復(fù)周期的連續(xù)重復(fù)塊中的對應(yīng)碼元加起來。
64.權(quán)利要求63的接收機,其中的接收機包括一個塊移去器,用來在應(yīng)用到加法器之前,根據(jù)與發(fā)射機有關(guān)的正交碼,去掉從發(fā)射機收到的每一個重復(fù)塊。
全文摘要
提供了一種正交分組編碼通信系統(tǒng)和方法。通過重復(fù)發(fā)射相位或者符號按照為每一塊選擇的一個相位或符號改變序列改變的碼元塊來發(fā)射編碼信號。不同的碼元用正交序列發(fā)射。譯碼時使用不同的正交序列,將收到的編碼信號分開到對應(yīng)的信道里去。將發(fā)射的編碼信號中的正交編碼去掉,并在正交編碼被去掉以后將連續(xù)收到的重復(fù)塊中對應(yīng)的重復(fù)碼元加起來。發(fā)射機利用一個數(shù)字信源編碼器將信息編碼成碼元,每一個碼元重復(fù)預(yù)選次數(shù),連續(xù)產(chǎn)生重復(fù)位組。根據(jù)跟發(fā)射機有關(guān)的所選正交碼改變每一個重復(fù)位的相位或者符號。將一定數(shù)量的這種組中改變了符號的位進(jìn)行交織,連續(xù)產(chǎn)生一定數(shù)量的塊,每一個都包括預(yù)選數(shù)目重復(fù)組的不同的改變了符號或相位的位,還有一個集體的符號或者相位改變,對應(yīng)于塊中所有位共享的公共符號改變或相位改變。然后用交織塊調(diào)制一個無線電信號并發(fā)射出去。
文檔編號H04J11/00GK1271477SQ98809347
公開日2000年10月25日 申請日期1998年7月15日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月22日
發(fā)明者P·W·登特 申請人:艾利森公司