CN100440731C

CN100440731C - 输出装置、发送装置、接收装置以及它们的方法

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Publication number: CN100440731C
Application number: CNB028073703A
Authority: CN
Inventors: 野健; 山口明宏; 石圣弘
Original assignee: Japan Science and Technology Corp
Current assignee: Independent administrative legal person science and technology revitalization agency; Umeno Ken
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2002-03-26
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2022-03-26
Also published as: WO2002078183A1; WO2002078183A8; CN1620756A; US20040146095A1; EP1401100A1; US7411997B2; TWI233556B; EP1401100A4

Abstract

本发明提供一种滤波装置、接收装置、发送装置、扩频调制装置、伪随机数序列的输出装置以及它们的方法。本发明的输出装置，对规定的实脉冲常数r和规定的实数常数C输出长度N(N≥1)的伪随机数序列，其特征在于：具备序列接收部，接收长度L(L≥1)的扩频码(z[1]、z[2]、...、z[L])的输入，作为序列初始值；计算部，根据所述接受输入的z[1]、z[2]、...、z[L]，计算对规定的正整数M(1≤M≤N，M+N＜L)满足z’[1]＝C∑_j＝1 ^M(-r)^M+1-jz[j]；z’[2]＝C∑_j＝1 ^M(-r)^M+1-jz[j+1]；...z’[N]＝C∑_j＝1 ^M(-r)^M+1-jz[j+N-1]的(z’[1]、z’[2]、...、z’[N])；和随机数输出部(104)，输出所述(z’[1]、z’[2]、...、z’[N])，作为伪随机数序列。

Description

输出装置、发送装置、接收装置以及它们的方法

技术领域

本发明涉及一种滤波装置、接收装置、发送装置、扩频调制装置、伪随机数序列的输出装置以及它们的方法。

这些发明适于实现对可用于例如卫星通信、固定通信、便携电话或PHS(Personal Handyphone System)等陆地移动通信或GPS(GlobalPositioning-System)等测距领域中的扩频通信的非同步CDMA(Code Division Multiple Access；码分多址)方式有用的滤波处理，得到可用作扩频码的伪随机数序列。

背景技术

以前，作为实现扩频通信、码分多址通信的扩频码，提议由线性反馈移位寄存器(Linear Feedback Shift Register；LFSR)形成的M序列、体积码、Gold序列等。这些扩频码系码中有以下两个特征。

第1、相同码彼此的相关(自相关)中具有一个峰值，不同码彼此的相关(互相关)为0。这非常类似于白色噪音(white noise)。

第2、在构成码集合，以便在选择码集合中包含的不同的两个扩频码的情况下，无论选择哪个，其互相关都接近0，此时，码集合中包含的码数量相对码长N仅为0(N)。因此，码的种类少。

另外，以前还知道TDMA(Time Division Multiple Access；时分多址)或FDMA(Freqyency Division Multiple Access；频分多址)。非同步CDMA通信系统与此不同，具有尽管未积极取得信号同步、但可利用所用码的相关相关特性来进行解码的特征。因此，隐话性、隐匿性、耐干扰、妨碍性等好。

当前，非同步CDMA通信系统发展实用化，决定采用来作为所谓IMT-2000(International Mobile Telecommunication 2000)的下一代无线通信的ITU(International Telecommunication Union)标准基准。

通过近年来的研究可知，在非同步CDMA通信系统中，码间干扰噪声的方差σ决定系统性能。该方差σ在将Gold码或体积码等伪白色噪音用作扩频码的情况下，若将同时连接用户数量设为K，将码长设为N，则渐近为

σ＝(K-1)/3N，例如下面文献中所示。

M.B.Pursley，[Performance Evaluation for Phased-Coded Spread-Spectrum Multiple-Access Communication-Part I：System Analysis](IEEE Trans.Communications，vol.25(1997)pp.795-799.)

这里，所谓渐近是指用户数量K与码长N取大值的情况。

以前，认为非同步CDMA通信系统的性能逻辑界限为σ＝(K-1)/3N。但是，可知这种渐近关系的成立源于扩频码是伪白色噪音。

因此，在扩频码不是伪白色噪音的情况下，即不同码间存在几个相关的情况下，性能的逻辑界限也可能提高。

最近，发现存在与扩频码是伪白色噪音的情况相比、具有码间干扰噪声的方差σ减少的自相关函数的扩频码。即，在自相关函数C(s)相对码的移位量s如

那样呈指数函数减少的情况下，干扰噪声的方差σ变得比伪白色噪音的情况还小。

尤其是在实脉冲常数r满足

r＝2-3^1/2

的情况下，采用

σ_optimal＝3^1/2(K-1)/(6N)

等最佳相关函数形式。

这是因为相同误码率下的同时连接用户数量K比将伪白色噪音用作扩频码情况下的非同步CDMA通信系统的用户数量的逻辑界限还增加了15％。关于这点公开于下面的文献中。

G.Mazzini，R.Rovatti，and G.Setti[Interference Minimization byAuto-Correlation Shaping In Asynchronous DS-CDMA Systems：Chaos-Based Spreading Is Nearly Optimal](Electron.Lett.(1999)vol.35，pp.1054-1055)

另外，在该文献中，还示出通过用部分倾率极大的多段线性映射构成乱的扩频码，可近似地模式表示满足上述条件的相关函数C(s)。

但是，为了使用DSP(Digital Signal Processor)等实际生成这种扩频序列并由便携电话等使用，必需高速性和低消耗功率，因此发生以下问题。

第1、因为扩频码由倾率极大的多段线性映射构成，所以一旦在DSP或计算机等中进行计算，则存在漏位变大、得不到正确结果的问题。因此，存在难以构成物理电路或装置并生成扩频码的问题。

第2、存在不能对任意的r(-1＜r＜1)来自由调整决定相关函数衰减状态的参数的问题。

第3、上述文献中示出具有接近最佳相关函数的相关函数的多段线性映射的种类少。但是，为了实现CDMA通信系统，最好尽可能有多种码。因此，使用上述文献中公开的方法难以现实地构成CDMA通信系统。

第4、在使用线性移位寄存器生成的扩频码中，相关特性好的码的种类相对码长N仅为0(N)。与本来的码的种类仅为与2的幂成正比的数量0(2^N)相反，非常少。因此，难以对应于用户数量的增大。

第5、因为键空间窄，所以译码必需的手续少。因此，产生通信保密性变弱的问题。

这些问题在上述文献中公开的技术中未被改善。

因此，在解决这种问题的同时，强烈期望由适于非同步CDMA通信系统的伪随机数序列(也称为PN(Pseudo Noise；伪噪音)序列。)构成的扩频码的生成技术。

另外，以前提议基于IMT 2000 W-CDMA系统、1CDMA2000系统、无线LAN IEEE802.11b等系统的无线通信技术。在这种无线通信中，为了将相同频带用于多个通信连接中，利用CDMA(CodeDivision Multiple Access)。

在CDMA中，通过使用彼此不同的扩频码来扩频调制通信信息，可将多个通信连接接入相同频带，或从相同频带中分离期望的通信连接。

另外，在这些无线通信中，通常将应传送信息变换为复数序列后进行处理。

因此，在这种无线通信技术中，要求使用分离性能好的扩频码来进行扩频调制的简易技术。

并且，以前提议将正交码序列(包含M序列、Gold码、从沃尔什(ウオルシユ)函数得到的正交码序列、从切比雪夫多项式得到的正交码序列、贝克序列、曼彻斯特编码正交序列。以下相同。)用作扩频码的扩频技术。

例如，在基于IMT 2000 W-CDMA系统、1CDMA2000系统、无线LAN IEEE802.11b等系统的无线通信技术中，为了将相同频带用于多个通信连接中，利用CDMA(Code Division Multiple Access)。

在CDMA中，通过将把正交码序列的要素配置在实部与虚部上的复数设为扩频码，使用彼此不同的扩频码来扩频调制通信信息，可将多个通信连接接入相同频带，或从相同频带中分离期望的通信连接。

在这种无线通信技术中，多在基站与移动终端之间进行通信，但通常首先从移动终端向基站发送信号(Up Link通信)，在基站接收到信号后取得同步，由此在两者间进行通信。

因此，在开始两者间的通信时，通过在此时的接收侧(通常为基站，但也可能是移动终端)取得相关，由此取得同步。

另外，取得同步后的通信(Down Link通信)因为事先取得同步，所以也可仅进行同步检波。

在这种无线通信技术中，始终要求分离性能更好、即便用户增加、BER(Bit Error Rate；误码率)也低的通信技术。

并且，解决这些问题时对通用的进行滤波处理的装置、元件的期望也大。另外，认为这种滤波处理在其它领域的应用范围也宽。

本发明的目的在于提供一种适于各种用途的滤波装置、接收装置、发送装置、扩频调制装置、伪随机数序列的输出装置、滤波方法、接收方法、发送方法、扩频调制方法、伪随机数序列的输出方法及用于由计算机来实现它们的程序。

发明内容

为了实现以上目的，根据本发明的原理，公开以下发明。

根据本发明第1方面的滤波装置是对规定的实脉冲常数r(-1＜r＜1)、规定的实数常数x(x≠0)、规定的延迟时间常数D、规定的正整数M(M＞1)的滤波装置，其中，具备输入端子、延迟放大部、加法部、输出端子，如下构成。

即，输入端子接受输入信号的输入。另外，延迟放大部输出分别将接受输入的输入信号

以延迟时间t₀、放大率a₀延迟放大后的信号、

以延迟时间t₁、放大率a₁延迟放大后的信号、

...、

以延迟时间t_M-1、放大率a_M-1延迟放大后的信号、

等M个信号。

并且，加法部输出延迟放大后输出的M个信号的总和。

另外，输出端子输出相加后输出的信号。

另外，t₀、t₁、...、t_M-1构成公差D的等差数序列。

并且，a₀、a₁、...、a_M-1构成第一项x、公比-r或-1/r的等比数序列。

这种延迟时间、放大率的组合典型地有以下几种。

(1)对于t₀＝0、t₁＝D、...、t_M-1＝(M-1)D，设a₀＝(-r)^M-0＝(-r)^M、a₁＝(-r)^M-1＝(-r)^M-1、...、a_M-1＝(-r)^M- ^(M-1)＝(-r)¹。

(2)对于t₀＝D、t₁＝2D、...、t_M-1＝MD，设a₀＝(-r)^M-0＝(-r)^M、a₁＝(-r)^M-1＝(-r)^M-1、...、a_M-1＝(-r)^M-(M- ¹⁾＝(-r)¹。

(3)对于t₀＝0、t₁＝D、...、t_M-1＝(M-1)D，设a₀＝(-r)¹⁺⁰＝(-r)¹、a₁＝(-r)¹⁺¹＝(-r)²、...、a_M-1＝(-r)^1+(M-1)＝(-r)^M。

(4)对于t₀＝D、t₁＝2D、...、t_M-1＝MD，设a₀＝(-r)¹⁺⁰＝(-r)¹、a₁＝(-r)¹⁺¹＝(-r)²、...、a_M-1＝(-r)^1+(M-1)＝(-r)^M。

另外，本发明的滤波装置中，延迟放大部具备延迟部和放大部，如下构成。

即，延迟部输出分别以延迟时间t₀、t₁、...、t_M-1延迟接受输入的输入信号后的M个信号s₀、s₁、...、s_M-1。

另外，放大部输出分别以放大率a₀、a₁、...、a_M-1来放大延迟后输出的M个信号s₀、s₁、...、s_M-1后的M个信号。

另外，本发明的滤波装置中，规定的实脉冲常数r在规定精度的固定小数点表现下等于2-3^1/2。

另外，本发明的滤波装置中，规定的实脉冲常数r满足

2-3^1/2-0.1≤r≤2-3^1/2+0.1。

根据本发明其它方面的接收装置具备信号接收部、接收侧滤波部、码生成部、码侧滤波部、相关检波部，如下构成。

即，信号接收部接收信号。

另外，接收侧滤波部将接收到的信号作为输入序列接收，对其进行滤波处理后输出。

并且，码生成部生成扩频码。

码侧滤波部将生成的扩频码作为输入序列接收，对其进行滤波处理后输出。

另外，相关检波部相对码侧滤波部的滤波处理的结果，相关检波接收侧滤波部的滤波处理的结果，得到传送信号。

接收侧滤波部和码侧滤波部都是针对规定实脉冲常数r、规定实数常数x、规定的延迟时间常数D和规定的正整数N的上述滤波装置。

另外，在本发明的接收装置中，码生成部生成正交码序列(包含M序列、Gold码、从沃尔什函数得到的正交码序列、从切比雪夫多项式得到的正交码序列、贝克序列、曼彻斯特编码正交序列。以下相同。)、或由实部和虚部分别不同的正交码序列构成的复正交码序列，作为扩频码。

另外，本发明的滤波装置中，输入端子接受复数序列，作为输入信号，输出端子输出复数序列，作为输出信号，形成复滤波装置。

根据本发明其它方面的复滤波装置滤波处理复数序列，具备复输入部、实滤波部、虚滤波部和复输出部，如下构成。

即，复输入部接收复数序列的输入。

另外，实滤波部滤波处理由复输入部接收输入的复数序列中实数部的序列。

虚滤波部滤波处理由复输入部接收输入的复数序列中虚数部的序列。

复输出部输出将由实滤波部输出的序列设为实数部、将由虚滤波部输出的序列设为虚数部的复数序列。

另外，实滤波部和虚滤波部都是针对规定实脉冲常数r、规定实数常数x、规定的延迟时间常数D和规定的正整数M的上述滤波装置。

另外，根据本发明其它方面的扩频调制装置使用上述复滤波装置，具备加扰部、调制部，如下构成。

即，加扰部输出由芯片速率1/D的规定扩频码加扰输入的数字复数的实数部与虚数部后的复数。

调制部将由加扰部输出的复数作为输入提供给复滤波装置，进行扩频调制。

在本发明的扩频调制装置中，基于加扰部的加扰根据IMT 2000W-CDMA系统标准、CDMA2000系统标准或无线LAN IEEE802.11b标准。

另外，在本发明的扩频调制装置中，加扰部加扰Gold码、贝克序列或沃尔什＝阿达玛码之一，作为扩频码。

另外，在本发明的扩频调制装置中，在具有遍历性的映射力学系的轨道各点提供加扰部的扩频码。

另外，在本发明的扩频调制装置中，加扰部的具有遍历性的映射力学系是将2次以上的切比雪夫多项式设为映射的映射力学系。

根据本发明其它方面的伪随机数序列的输出装置对规定的实脉冲常数r(-1＜r＜1)和规定的实数常数C(C≠0)输出长度N(N≥1)的伪随机数序列，具备序列接收部、计算部、和随机数输出部，如下构成。

即，序列接收部接收长度L(L≥1)的扩频码(z[1]、z[2]、...、z[L])的输入，作为序列初始值。

另外，计算部根据接受输入的z[1]、z[2]、...、z[L]，计算对规定的正整数M(1≤M≤N，M+N＜L)满足

z’[1]＝C∑_j＝1 ^M(-r)^M+1-jz[j]；

z’[2]＝C∑_j＝1 ^M(-r)^M+1-jz[j+1]；

...

z’[N]＝C∑_j＝1 ^M(-r)^M+1-jz[j+N-1]

的(z’[1]、z’[2]、...、z’[N])。

随机数输出部输出(z’[1]、z’[2]、...、z’[N])，作为伪随机数序列。

另外，该计算部的计算相当于在适当设定对上述滤波装置的参数中、取出提供z[1]、z[2]、...、z[L]作为输入的情况下输出的序列的一部分来作为(z’[1]、z’[2]、...、z’[N])的处理。

另外，本发明的输出装置中，长度L的扩频码是正交码序列(包含M序列、Gold码、从沃尔什函数得到的正交码序列、从切比雪夫多项式得到的正交码序列、贝克序列、曼彻斯特编码正交序列。)。

另外，在本发明的输出装置中，规定的实脉冲常数r在规定精度的固定小数点表现下等于2-3^1/2。

另外，本发明的输出装置中，规定的实脉冲常数r满足

2-3^1/2-0.1≤r≤2-3^1/2+0.1。

根据本发明其它方面的发送装置具备信号接收部、输出上述长度N的伪随机数序列的输出装置、扩频部、信号发送部，如下构成。

即，信号接收部接收传送信号的输入。

另外，扩频部将输出的长度N的伪随机数序列作为扩频码，扩频接收输入的传送信号。

信号发送部发送扩频后的结果信号。

另外，本发明的发送装置还具备选择部与参数发送部，如下构成。

即，选择部选择扩频码P＝(z[1]、z[2]、...、z[L])。

另外，参数发送部发送选择到的扩频码P＝(z[1]、z[2]、...、z[L])。

伪随机数序列的输出装置接收选择到的扩频码P＝(z[1]、z[2]、...、z[L])，作为序列初始值。

另外，本发明的发送装置还具备参数接收部，如下构成。

即，参数接收部接收扩频码Q＝(z[1]、z[2]、...、z[L])。

另外，伪随机数序列的输出装置将接收到的扩频码Q＝(z[1]、z[2]、...、z[L])作为序列初始值来接收。

根据本发明其它方面的接收装置具备信号接收部、输出上述长度N的伪随机数序列的输出装置、逆扩频部、信号输出部，如下构成。

即，信号接收部接收传送信号的输入。

另外，逆扩频部将输出的长度N的伪随机数序列作为扩频码，逆扩频接收到的信号。

信号输出部输出逆扩频后的结果信号，作为传送信号。

另外，本发明的接收装置还具备选择部与参数发送部，如下构成。

即，选择部选择扩频码Q＝(z[1]、z[2]、...、z[L])。

另外，参数发送部发送选择到的扩频码Q＝(z[1]、z[2]、...、z[L])。

伪随机数序列的输出装置接收选择到的扩频码Q＝(z[1]、z[2]、...、z[L])，作为序列初始值。

另外，本发明的接收装置还具备参数接收部，如下构成。

即，参数接收部接收扩频码P＝(z[1]、z[2]、...、z[L])。

另外，伪随机数序列的输出装置将接收到的扩频码P＝(z[1]、z[2]、...、z[L])作为序列初始值来接收。

另外，使参数发送上述P的发送装置与参数接收上述P的接收装置组合后，形成通信系统。在本通信系统中，参数的发送接收与传送信号的发送接收的方向相同。

另外，使参数发送上述Q的发送装置与参数接收上述Q的接收装置组合后，形成通信系统。在本通信系统中，参数的发送接收与传送信号的发送接收的方向相反。

根据本发明其它方面的对规定的实脉冲常数r(-1＜r＜1)、规定的实数常数x(x≠0)、规定的延迟时间常数D、规定的正整数M(M＞1)的滤波方法，具备输入步骤、延迟放大步骤、加法步骤、输出步骤，如下构成。

即，输入步骤中，接受输入信号的输入。

另外，在延迟放大步骤中，输出分别将接受输入的输入信号

以延迟时间t₀、放大率a₀延迟放大后的信号、

以延迟时间t₁、放大率a₁延迟放大后的信号、

...、

以延迟时间t_M-1、放大率a_M-1延迟放大后的信号、

等M个信号。

并且，在加法步骤中，输出延迟放大后输出的M个信号的总和。

另外，输出步骤中，输出相加后输出的信号。

另外，t₀、t₁、...、t_M-1构成公差D的等差数序列。

另外，本发明的滤波方法中，延迟放大步骤具备延迟步骤和放大步骤，如下构成。

即，在延迟步骤中，输出分别以延迟时间t₀、t₁、...、t_M-1延迟接受输入的输入信号后的M个信号s₀、s₁、...、s_M-1。

另外，放大步骤中，输出分别以放大率a₀、a₁、...、a_M-1来放大延迟后输出的M个信号s₀、s₁、...、s_M-1后的M个信号。

另外，本发明的滤波方法中，规定的实脉冲常数r在规定精度的固定小数点表现下等于2-3^1/2。

另外，本发明的滤波方法中，规定的实脉冲常数r满足

2-3^1/2-0.1≤r≤2-3^1/2+0.1。

根据本发明其它方面的接收方法具备信号接收步骤、接收侧滤波步骤、码生成步骤、码侧滤波步骤、相关检波步骤，如下构成。

即，信号接收步骤中，接收信号。

另外，接收侧滤波步骤中，将接收到的信号作为输入序列接收，对其进行滤波处理后输出。

并且，码生成步骤中，生成扩频码。

码侧滤波步骤中，将生成的扩频码作为输入序列接收，对其进行滤波处理后输出。

另外，相关检波步骤中，相对码侧滤波步骤的滤波处理的结果，相关检波接收侧滤波步骤的滤波处理的结果，得到传送信号。

接收侧滤波步骤和码侧滤波步骤中，都通过针对规定实脉冲常数r、规定实数常数x、规定的延迟时间常数D和规定的正整数N的上述滤波方法来进行滤波处理。

另外，在本发明的接收方法中，码生成步骤中，生成正交码序列(包含M序列、Gold码、从沃尔什函数得到的正交码序列、从切比雪夫多项式得到的正交码序列、贝克序列、曼彻斯特编码正交序列。以下相同。)、或由实部和虚部分别不同的正交码序列构成的复正交码序列，作为扩频码。

另外，本发明的滤波方法中，在输入步骤中，接受复数序列，作为输入信号，输出步骤中，输出复数序列，作为输出信号，形成复滤波方法。

根据本发明其它方面的复滤波方法滤波处理复数序列，具备复输入步骤、实滤波步骤、虚滤波步骤和复输出步骤，如下构成。

即，复输入步骤中，接收复数序列的输入。

另外，实滤波步骤中，滤波处理由复输入步骤接收输入的复数序列中实数部的序列。

虚滤波步骤中，滤波处理由复输入步骤接收输入的复数序列中虚数部的序列。

复输出步骤中，输出将由实滤波步骤输出的序列设为实数部、将由虚滤波步骤输出的序列设为虚数部的复数序列。

另外，实滤波步骤和虚滤波步骤都通过针对规定实脉冲常数r、规定实数常数x、规定的延迟时间常数D和规定的正整数M的上述滤波方法来进行滤波处理。

另外，根据本发明其它方面的扩频调制方法使用上述复滤波方法，具备加扰步骤、调制步骤，如下构成。

即，加扰步骤中，输出由芯片速率1/D的规定扩频码加扰输入的数字复数的实数部与虚数部后的复数。

调制步骤中，在上述复滤波方法中，提供由加扰步骤输出的复数，作为输入，进行扩频调制。

在本发明的扩频调制方法中，加扰步骤中的加扰根据IMT 2000W-CDMA系统标准、CDMA2000系统标准或无线LAN IEEE802.11b标准。

另外，在本发明的扩频调制方法中，加扰步骤中，加扰Gold码、贝克序列或沃尔什＝阿达玛码之一，作为扩频码。

另外，在本发明的扩频调制方法中，在具有遍历性的映射力学系的轨道各点提供加扰步骤的扩频码。

另外，在本发明的扩频调制方法中，加扰步骤的具有遍历性的映射力学系是将2次以上的切比雪夫多项式设为映射的映射力学系。

根据本发明其它方面的伪随机数序列的输出方法对规定的实脉冲常数r(-1＜r＜1)和规定的实数常数C(C≠0)输出长度N(N≥1)的伪随机数序列，具备序列接收步骤、计算步骤、和随机数输出步骤，如下构成。

即，序列接收步骤中，接收长度L(L≥1)的扩频码(z[1]、z[2]、...、z[L])的输入，作为序列初始值。

另外，计算步骤中，根据接受输入的z[1]、z[2]、...、z[L]，计算对规定的正整数M(1≤M≤N，M+N＜L)满足

z’[1]＝C∑_j＝1 ^M(-r)^M+1-jz[j]；

z’[2]＝C∑_j＝1 ^M(-r)^M+1-jz[j+1]；

...

z’[N]＝C∑_j＝1 ^M(-r)^M+1-jz[j+N-1]

的(z’[1]、z’[2]、...、z’[N])。

随机数输出步骤中，输出(z’[1]、z’[2]、...、z’[N])，作为伪随机数序列。

另外，本发明的伪随机数序列的输出方法中，长度L的扩频码是正交码序列(包含M序列、Gold码、从沃尔什函数得到的正交码序列、从切比雪夫多项式得到的正交码序列、贝克序列、曼彻斯特编码正交序列。)。

另外，在本发明的伪随机数序列的输出方法中，规定的实脉冲常数r在规定精度的固定小数点表现下等于2-3^1/2。

另外，本发明的伪随机数序列的输出方法中，规定的实脉冲常数r满足

2-3^1/2-0.1≤r≤2-3^1/2+0.1。

根据本发明其它方面的发送方法具备信号接收步骤、随机数输出步骤、扩频步骤、信号发送步骤，如下构成。

即，信号接收步骤中，接收传送信号的输入。

另外，在随机数输出步骤中，通过输出上述长度N的伪随机数序列的输出方法来输出伪随机数序列。

另外，在扩频步骤中，将输出的长度N的伪随机数序列作为扩频码，扩频接收输入的传送信号。

信号发送步骤中，发送扩频后的结果信号。

另外，本发明的发送方法还具备选择步骤与参数发送步骤，如下构成。

即，选择步骤中，选择扩频码P＝(z[1]、z[2]、...、z[L])。

另外，参数发送步骤中，发送选择到的扩频码P＝(z[1]、z[2]、...、z[L])。

随机数输出步骤中，接收选择到的扩频码P＝(z[1]、z[2]、...、z[L])，作为序列初始值。

另外，本发明的发送方法还具备参数接收步骤，如下构成。

即，参数接收步骤中，接收扩频码Q＝(z[1]、z[2]、...、z[L])。

另外，随机数输出步骤中，将接收到的扩频码Q＝(z[1]、z[2]、...、z[L])作为序列初始值来接收。

根据本发明其它方面的接收方法具备信号接收步骤、随机数输出步骤、逆扩频步骤、信号输出步骤，如下构成。

即，信号接收步骤中，接收信号。

另外，在逆扩频步骤中，将输出的长度N的伪随机数序列作为扩频码，逆扩频接收到的信号。

信号输出步骤中，输出逆扩频后的结果信号，作为传送信号。

另外，本发明的接收方法还具备选择步骤与参数发送步骤，如下构成。

即，在选择步骤中，选择扩频码Q＝(z[1]、z[2]、...、z[L])。

另外，参数发送步骤中，发送选择到的扩频码Q＝(z[1]、z[2]、...、z[L])。

随机数输出步骤中，接收选择到的扩频码Q＝(z[1]、z[2]、...、z[L])，作为序列初始值。

另外，本发明的接收方法还具备参数接收步骤，如下构成。

即，参数接收步骤中，接收扩频码P＝(z[1]、z[2]、...、z[L])。

另外，随机数输出步骤中，将接收到的扩频码P＝(z[1]、z[2]、...、z[L])作为序列初始值来接收。

根据本发明其它方面的程序针对规定的实脉冲常数r(-1＜r＜1)、规定的实数常数x(x≠0)、规定的延迟时间常数D、规定的正整数M(M＞1)，使计算机作为输入部、延迟放大部、加法部和输出部，如下作用。

即，输入部接受输入信号的输入。

另外，延迟放大部输出分别将接受输入的输入信号

以延迟时间t₀、放大率a₀延迟放大后的信号、

以延迟时间t₁、放大率a₁延迟放大后的信号、

...、

以延迟时间t_M-1、放大率a_M-1延迟放大后的信号、

等M个信号。

并且，加法部输出延迟放大后输出的M个信号的总和。

另外，输出部输出相加后输出的信号。

另外，t₀、t₁、...、t_M-1构成公差D的等差数序列。

另外，本发明的程序使计算机作为延迟部和放大部，代替上述延迟放大部，如下作用。

另外，本发明的程序中，规定的实脉冲常数r在规定精度的固定小数点表现下等于2-3^1/2。

根据本发明其它方面的程序使计算机作为序列接收部、随机数输出部，如下作用，以便对规定的实脉冲常数r(-1＜r＜1)和规定的实数常数C(C≠0)，向计算机输出长度N(N≥1)的伪随机数序列。

另外，随机数输出部根据接受输入的z[1]、z[2]、...、z[L]，计算对规定的正整数M(1≤M≤N，M+N＜L)满足

z’[1]＝C∑_j＝1 ^M(-r)^M+1-jz[j]；

z’[2]＝C∑_j＝1 ^M(-r)^M+1-jz[j+1]；

...

z’[N]＝C∑_j＝1 ^M(-r)^M+1-jz[j+N-1]

的(z’[1]、z’[2]、...、z’[N])，和

输出(z’[1]、z’[2]、...、z’[N])，作为伪随机数序列。

另外，本发明的程序使该计算机作用，使长度L的扩频码是正交码序列(包含M序列、Gold码、从沃尔什函数得到的正交码序列、从切比雪夫多项式得到的正交码序列、贝克序列、曼彻斯特编码正交序列。)。

另外，在本发明的程序中，规定的实脉冲常数r在规定精度的固定小数点表现下等于2-3^1/2。

本发明的程序可记录在计算机可读取的信息记录媒体(包含致密盘、软盘、硬盘、磁光盘、数字视频盘、磁带或半导体存储器。)中。

通过在具备存储装置、计算装置、输出装置、通信装置等的通用计算机、便携电话机、PHS装置、游戏装置等便携终端、并行计算机等的信息处理装置、DPS(Digital Signal Processor)、FPGA(FieldProgrammable Gate Array)等中执行本发明的在信息记录媒体中的程序，可实现上述各种装置或各种方法。

另外，可将通过上述伪随机数序列的输出装置或输出方法输出的伪随机数序列记录在计算机可读取的信息记录媒体中。

另外，可与这些装置独立地经计算机通信网来派送、出售本发明的程序，或派送、出售本发明的信息记录媒体。

附图说明

图1是模式表示本发明的伪随机数序列输出装置的示意结构图。

图2是表示切比雪夫映射的示意曲线。

图3是表示本实施形态可利用的FIR滤波器的示意结构模式图。

图4是表示本方法的误码率的模拟结果的曲线。

图5是表示本方法的误码率的模拟结果的曲线。

图6是表示本方法的误码率的模拟结果的曲线。

图7是表示本方法的误码率的模拟结果的曲线。

图8是表示本方法的误码率的模拟结果的曲线。

图9是表示本方法的误码率的模拟结果的曲线。

图10是表示本方法的误码率的模拟结果的曲线。

图11是表示本方法的误码率的模拟结果的曲线。

图12是表示本方法的误码率的模拟结果的曲线。

图13是表示本方法的误码率的模拟结果的曲线。

图14是表示本方法的误码率的模拟结果的曲线。

图15是表示本方法的误码率的模拟结果的曲线。

图16是一发明的伪随机数序列的输出方法步骤的流程图。

图17是表示本发明发送装置的示意结构模式图。

图18是表示直接扩频状态的说明图。

图19是表示本发明的接收装置的示意结构模式图。

图20是表示进行相关检波情况下的接收装置实施形态的模式图。

图21是表示接收非同步发送的信号的接收装置的实施形态的示意结构模式图。

图22是表示适用本技术的情况下的W-CDMA系统与现有W-CDMA系统中用户数与BER的关系的模拟结果的曲线。

图23是表示本发明的复滤波器实施形态的示意结构模式图。

图24是表示使用复滤波装置来进行W-CDMA用扩频调制处理的扩频调制装置的示意结构模式图。

图25是表示复滤波装置的频率特性的曲线。

图26是表示通过扩频调制装置发送的信号的频谱分布的曲线。

具体实施方式

下面，说明本发明的实施形态。下面的实施形态用于说明，不限制本发明的范围。因此，本领域的技术人员应该明白，可采用将这些要素或所有要素置换成与其等效的要素的实施形态，但这些实施形态也包含于本发明的范围内。

(第1实施形态)

图1是表示本发明第1实施形态的伪随机数序列输出装置的示意结构模式图(数据流图)。下面，参照图1进行说明。

本实施形态的伪随机数序列的输出装置101对规定的实脉冲常数r(-1＜r＜1)和规定的实数常数C(C≠0)输出长度N(N≥1)的伪随机数序列，具备序列接收部102、计算部103、和输出部104。

即，序列接收部102接收长度L(L≥1)的扩频码(z[1]、z[2]、...、z[L])的输入，作为序列初始值。

另外，计算部103根据接受输入的z[1]、z[2]、...、z[L]，计算对规定的正整数M(1≤M≤N，M+N＜L)满足

z’[1]＝C∑_j＝1 ^M(-r)^M+1-jz[j]；

z’[2]＝C∑_j＝1 ^M(-r)^M+1-jz[j+1]；

...

z’[N]＝C∑_j＝1 ^M(-r)^M+1-jz[j+N-1]

的(z’[1]、z’[2]、...、z’[N])。

输出部104输出(z’[1]、z’[2]、...、z’[N])，作为伪随机数序列。

计算部103中的计算除可通过计算机的多项式运算实现外，还可通过加减法电路与乘法电路的组合来实现。另外，也可由进行规定精度保证的浮点运算实现，或通过有理数的运算来实现。如后所述。

序列接收部102中的序列初始值和整数参数的输入接收、或输出部104的输出在计算机的情况下经RAM(Random Access Memory)或CPU(Central Processing Unit；中央处理单元)内的寄存器来进行，在电子电路的情况下，可使用锁存器等来实现。

根据上述渐近式可知，因为分别求出z’[1]、z’[2]、...、z’[N]的计算彼此独立，所以可以最大并行度N来并行计算。另外，因为用渐近式来描述，所以也可通过循环的反复运算来容易进行计算。

作为成为序列初始值的扩频码，可使用M序列、Gold码、体积码、沃尔什阿达玛正交码、或通过切比雪夫多项式生成的乱码等。下面，说明通过切比雪夫多项式生成的乱码(caos)。

图2是表示切比雪夫多项式(Chebyshev Map)的曲线。切比雪夫多项式当设整数a(a≥0)为次数时，如

T_a(cosθ)＝cos(aθ)

所示，可由余弦函数的加法定理来定义。另外，如下所示，也可由有理多项式来直接表现。

T₀(x)＝1；

T₁(x)＝x；

T₂(x)＝2x²-1；

T₃(x)＝4x³-3x

a≥1的切比雪夫多项式y＝T_a(x)都是将开区间-1＜x＜1映射到开区间-1＜y＜1的有理映射。

图2中，以y＝T₂(x)、y＝T₃(x)、y＝T₄(x)、y＝T₅(x)的形式曲线表示次数从2到5的切比雪夫多项式。横轴是x轴，纵轴是y轴。

作为使用这种切比雪夫多项式生成的乱码，考虑如下情况。

第1、作为最基本的乱码，通过以下渐近式来计算。

z[i+1]＝T_a(z[i])

第2、是对其进行应用后的乱码，使用渐近式

y_j[1]＝Y_j；

y_j[m+1]＝T(p_j，y_j[m])；

z[n]＝∏_j＝1 ^sT(q_j，y_j[n])

其中，T(a，x)＝T_a(x)

来计算序列初始值Y₁、Y₂、...、Y_s(-1＜Y₁＜1、-1＜Y₂＜1、...、-1＜Y_s＜1)、规定整常数q₁、q₂、...、q_s、规定整数参数p₁、p₂、...、p_s(其中，q₁ mod p₁≠0、q₂ mod p₂≠0、...、q_s mod p_s≠0)。

(理论背景1)

使用切比雪夫多项式的乱码时输出的长度N的伪随机数序列的相关函数变为上述最佳相关函数在遍历理论中展开的勒贝格频谱(Lebesgue Spectrum)理论。该理论公开于以下文献中。

V.I.Arnold and A.Avez[Ergodic Problems of Classical Mechanics](W.A.Benjamin，New York，1968)

下面，说明勒贝格频谱理论。

现在，设从所谓

X_n+1＝F(X_n)

的力学系生成的序列

X₁、X₂、...

相对定义该力学系的区域Q上的极限密度分布函数(不变测度)ρ(x)dx具有遍历(エルゴ-ド)性。

此时，根据关于该不变测度的内积

<u，v>＝∫_Qu(x)v(x)ρ(x)dx

可考虑自然将模方运算||·||定义成

||v||²＝<u，v>

的希尔伯特空间L₂。

根据上述文献，在该L₂空间中唯一存在满足依赖于某个光学系的特殊物质的正态正交基础

{φ_λ，j}_{λ∈Λ，j∈J}

将其称为勒贝格频谱。

这里，λ是对该勒贝格频谱的各类附加等级的系数，j对应于在指示该各类函数的等级下有无限个加法的0以上的整数。

根据该定义，可知勒贝格频谱是由无限个函数构成的正态正交函数系。尤其是在采用等级λ的种类数量(Λ的cardinality)无限的情况下，将该勒贝格频谱称为无限勒贝格频谱。另外，在该勒贝格频谱不仅是正态正交基础、而且在L₂空间中是完全正态正交基础的情况下，将该勒贝格频谱称为完全勒贝格频谱。

另外，所谓上述勒贝格频谱具有的特殊性质是指对所有λ∈Λ、j∈J，满足

φ_λ，j○F＝φ_λ，j+1

其中，

(f○g)(x)＝f(g(x))

即，若提供函数

φ_λ，0，

则对类λ的j≥1的勒贝格频谱函数

φ_λ，j，

可全部通过反复适用定义力学系的映射F(·)来得到。

另外，通过假设勒贝格频谱形成正态正交系，各函数

φ_λ，j

与相对同一类的任意其它j≠j’的函数

φ_λ，j’

和对任意其它类的λ≠λ’的函数

φ_λ’j“

正交。

作为具有完全勒贝格频谱的遍历力学系，有后述的由2次以上的切比雪夫多项式提供的切比雪夫混乱力学系。切比雪夫混乱力学系公开于以下文献中。

R.L.Adler，T.J.Rivlin[Proc.Am.Math.Soc.15](1964，p794)

现在，设L₂的某函数B(x)可象

B (x) = Σ_{j = 1}^{N} a_{λ, j} φ_{λ, j} (x)

那样通过勒贝格频谱展开。

此时，相关函数

<B(x)B(F¹(x))>≡<B₀，B₁>

根据勒贝格频谱的正交性，如

&lang; B_{0}, B_{1} &rang; > = Σ_{m = 1}^{\infty} a_{λ, m} a_{λ, m - 1}

那样，通过勒贝格频谱展开系数来提供。

该相关函数通过遍历性，等于

<B(x)B(F¹(x))

的时间平均

lim_N→∞(1/N)∑_n＝1NB(x_n)B(x_n+1)

各X_n通过渐近式

X_n+1＝F(x_n)

生成，但所谓该时间平均等于空间平均的遍历等式去除Q上的测量性0的例外初始值X_L后成立。

现在，这里如下假设。

a_λ，m＝C(-r)^m(m≥0)

其中，C是非0的常数。将其代入提供上面的相关函数的式中，则得到

<B₀，B₁>＝C²(-r)¹(1-r^2N)/(1-r²)

，相关函数象

C(1)≡<B₀，B₁>＝C’(-r)¹(N→∞)

那样，呈指数函数减少。

这样，就符号移位量1而言，可对任意r(-1＜r＜1)自由形成具有以(-r)¹的形式指数函数地减少的相关函数的序列。

尤其是如Mazzini发现的那样，与将随机码(也包含Gold码、体积码)设为扩频序列时相比，在相同误码率下如上所述选择z’[1]、z’[2]、...、z’[N]的情况下，理论上可增加15％的用户数量。

干扰噪声的方差为

σ_optimal＝3^1/2(K-1)/(6N)

的扩频序列中，其相关函数的渐近动作最好象

那样。因此，只要准备具有勒贝格频谱的遍历力学系、和如通过该勒贝格频谱函数定义的上述B(x)那样设计的滤波器就足够。

a_λ，m＝C(-r)^m(m≥0)；

r＝2-3^1/2

这里的问题是应如何通过容易实现的形式来构成遍历力学系

F(x)和

勒贝格频谱

{φ_λ，j}_{λ∈Λ，j∈J}

下面，说明基于切比雪夫映射的结构。

现在，考虑2次以上的切比雪夫多项式T_p(x)(p≥2)。该切比雪夫多项式如上所述，定义成T_p(cosθ)＝cos(pθ)，可知对各p值，在闭区间Q[-1，1]上的分布函数

ρ(x)dx＝dx/(π(1-x²))

下，对q≠p的整数q、p，如

∫MT(p，x)T(q，x)ρ(x)dx＝0

那样正交。

通过这些切比雪夫多项式和分布函数，可构成希尔伯特空间L₂。此时，切比雪夫多项式成为希尔伯特空间L₂中的具有完全性的正交基础。

上述文献中，公开了由两个以上切比雪夫映射提供的力学系除具有遍历性外，具有比此还强的混合性的性质。此时的遍历的不变测度通过定义上述正交性的密度函数ρ(x)来提供。

根据这些性质，现在对j≥0、q(mod p)≠0，如

φ_q，j＝T(qp^j，x)

那样定义函数系Φ_q、j(x)。

此时，根据切比雪夫多项式自身的正交性和关系式

φ_q，j(T(p，x))

＝T(qp^j(T(p，x)))

＝T(q，p^j+1，x)

＝φ_q，j+1

，可知Φ_q、j(x)是勒贝格频谱。

因此，若对整数M(1≤M≤N)如

B(x)＝∑_j＝1 ^N(-r)^jφ_q，j(x)

其中r＝2-3^1/2

那样设计滤波器，则通过上述勒贝格频谱理念的相关函数的明示，可构成具有相关函数

的非同步CDMA通信系统用的扩频码。这如上所述由Mazzini的理论公开，通常将随机码设为基础的非同步CDMA的一定误码率下的用户数量可增加15％。

这里，着眼于

B(X₁)＝∑_j＝1 ^M(-r)^jφ_q，j(X₁)＝∑_j＝1 ^M(-r)^j

T(qp^j，X₁)＝∑_j＝1 ^M(-r)^jT(q，X_1+j)

成立，对于任意整数m(1≤m≤N-1)，为

B(X_m)＝∑_j＝1 ^M(-r)^jφ_q，j(X_m)＝∑_j＝1 ^M(-r)^j

T(qp^j，X_m)＝∑_j＝1 ^M(-r)^jT(q，X_m+j)。

该函数B(X)在q＝1的情况下，为T_q(x)＝x，

B(X_m)＝∑_j＝1 ^M(-r)^jX_m+j

成立。

这意味着取得通过分别将序列X_m+1、X_m+2、...、X_m+m-1、X_m+M(1≤j≤M)提供给C(-r)^M+1-j的常数来常数倍后的结果之和的操作。

这不排除作为数字信号处理的基本滤波器之一FIR滤波器(FiniteImpulse Response Filter)的操作。

由此，可构成通过现有的DSP技术来由本FIR滤波器实现本发明计算的高速且低消耗功率的设备。下面，说明这种设备。

(滤波器的实施形态)

图3是表示如此构成的滤波器的示意结构模式图。

滤波器201接收切比雪夫混乱型扩频码序列等各种扩频码序列X₁、X₂、X₃、...的输入，作为输入序列。

接收到的扩频码序列通过串联连接的延迟电路202被依次延迟后配送。延迟时间为芯片长度D。即，延迟时间为

0、D、2D、3D、4D、...、(N-1)D

因此，延迟时间构成以芯片长度D为公差的等差数序列。

也可在延迟电路202的前级中配置其它延迟电路。此时，提供给放大器203的被延迟序列的延迟时间分别仅加上其它延迟装置的延迟时间。尤其是在设其它延迟装置的延迟时间也为D时，将仅延迟D、2D、3D、4D、...、ND后的序列输入放大器203。

另外，由放大器203来放大依次出现在延迟电路202彼此之间的扩频码。图3中，对于规定的实数常数x，放大率分别为x(-r)¹、x(-r)²、x(-r)³、...、x(-r)^M-1、x(-r)^M。即，放大率构成以r为公比的等比数序列。

这里，将r设为由2-3^1/2定义的实脉冲常数的情况最佳，但尽管未严格满足上述情况，只要-1≤r≤1，则可用于非同步CDMA通信系统的扩频码生成中。尤其是在计算固定小数点的情况下，在该精度下可采用最接近2-3^1/2的值。

加法器204将放大器203放大后的信号相加，结果，作为输出序列，依次输出模块随机数序列Y₁、Y₂、Y₃、...。

为了更容易理解，在忽视输出对输入的延迟时间、且有无限长度的输入的情况下，在输入的序列依次为...、s_-2、s_-1、s₀、s₁、s₂、...的情况下，FIR滤波器201的输出为

…，

x(s_-N-1(-r)^N-1+…+s_-4(-r)²+s_-3(-r)¹+s_-2)，

x(s_-N(-r)^N-1+…+s_-3(-r)²+s_-2(-r)¹+s_-1)，

x(s_-N+1(-r)^N-1+…+s_-2(-r)²+s_-1(-r)¹+s₀)，

x(s_-N+2(-r)^N-1+…+s_-1(-r)²+s₀(-r)¹+s₁)，

x(s_-N+3(-r)^N-1+…+s₀(-r)²+s₁(-r)¹+s₂)，

...

通过如此构成，从延迟电路202输出的多个延迟序列的延迟时间构成公差D的等差数序列，对应的放大率构成公比为(-r)或公比(-1/r)的等比数序列。

这些延迟电路202、放大器203、加法器204都可由简单的运算电路构成。因此，可使用计算机根据软件进行运算，也可使用ASIC、DSP、FPGA等构成专用硬件后进行运算。

另外，本实施形态有效连线延迟电路202与放大器203来构成，但例如若将

延迟时间0的延迟电路与放大率x(-r)⁰的放大器、

延迟时间D的延迟电路与放大率x(-r)¹的放大器、

延迟时间D的延迟电路与放大率x(-r)²的放大器、

...

延迟时间D的延迟电路与放大率x(-r)^N-1的放大器、

并联连接在接收输入序列的端子上，将延迟放大的结果并联连接在加法器上，则可得到同样的效果。此时，各延迟电路与放大器的组合顺序任一都可接近加法器。

(理论背景2)

回到以前，在将使用切比雪夫多项式生成的乱码用作扩频码的情况下，可周期形成码序列。

即，在X_j＝X_j+N+1的情况下，不必准备2N-1个数值X₁、...、X_2N-1。若仅有N个X₁、...、X_N，则可利用周期性来对所有m(0≤m≤N)计算B(X_m)。因此，可进一步缩短计算时间。

同样，可知切比雪夫多项式的积

T(p₁，x₁)T(p₂，x₂)…T(p_s，x_s)

在s维立方[-1，1]^s上变为完全正交基础。

在上述随机数输出装置的实施形态中，在利用滤波器201的情况下，根据分别由q₁ mod p₁≠0、q₂ mod p₂≠0、...、q_s mod p_s≠0成立的s个整数参数p₁、p₂、...、p_s来确定s个规定正整数q₁、q₂、...、q_s的切比雪夫映射力学系，对分别生成的s维实数值x₁、x₂、...、x_s和1≤m≤2N-1来计算s个积

z[m]＝T(q₁，x₁)T(q₂，x₂)…T(q_s，x_s)

此时，由计算的值z[1]、z[2]、...、z[2N-1]构成的长度N的伪随机数序列

z’[1]＝∑_j＝1 ^M(-r)^jz[j]；

z’[2]＝∑_j＝1 ^M(-r)^jz[j+1]；

z’[N]＝∑_j＝1 ^M(-r)^jz[j+N-1]；

的相关函数满足

因此，若定义为2-3^1/2，且使码长N足够长，则将由s维直积(？)混乱力学系形成的伪随机数序列设为扩频码的非同步CDMA的干扰噪声的方差通过上述Mazzini的理论，由

σ_optimal＝3^1/2(K-1)/(6N)

表示，与现有的非同步CDMA通信系统的情况相比，在相同误码率下可确实增加15％的用户数量。

另外，对于切比雪夫映射T(p，x)与微分同相映射G(x)，若有满足关系(同相位型)

F(p，G(x))＝G(T(p，x))

的F(p，x)，则该F(p，x)也具有与切比雪夫映射同等的勒贝格频谱，并且，自相关函数同样构成按(-r)¹状态减少的混乱序列。

(实验结果)

下面，表示固定伪随机数序列的长度N、对用户数(User)K及接头数(Number of Taps)M计算本方法的误码率的模拟结果。提供的扩频码(Spreding Seqyence)是切比雪夫码(Cebyshev)、Gold码(Gold Seq)及一般的随机列(Random(Uniform))。在本方法中，使用以下参数。

s＝1。

p＝2(切比雪夫Generator的次数相当于2)。

图4-图7针对码长N＝31，图8-图11针对码长＝63，图12-图15针对N＝127。

本方法的结果为曲线中的Cebyshef+FIR、Gold Seq+FIR、Random+FIR，相对2-3^1/2得到。

从这些模拟结果可知，在使用任一扩频码的情况下，与现有方法相比，可在相同误码率下确保增加15％的用户数。

另外，可知相对接头数M的误码率在M＝2-5左右饱和。因此，还可知滤波器的级数M也最好为该数左右。

此外，可知提供的扩频码未必是使用切比雪夫多项式的乱码。

(输出方法的具体内容)

图16是表示伪随机数序列的输出装置101中执行的处理、即本发明的伪随机数序列的输出方法的步骤的流程图。

伪随机数序列的输出装置101接收序列初始值与整数参数(次数)(步骤S301)，根据这些值与上述渐近式，计算伪随机数序列(步骤S302)，输出计算后的伪随机数序列(步骤S303)，结束本处理。

这样，本发明的伪随机数序列的输出方法通过通用计算机、并行计算机、便携终端、尤其是通信终端、游戏装置等信息处理装置，可容易执行。

另外，使用DSP或FPGA(Field Programmalbe Gate Array)等数字电路，也可容易执行本发明的伪随机数序列的输出方法。

(发送装置的实施形态)

图17是表示本发明发送装置的示意结构模式图。向与上述图相同的要素标以相同符号。下面参照图17来说明。

发送装置401具备信号接收部402、序列输出部403、扩频部404、信号发送部405。序列输出部403具备伪随机数序列的输出装置101，对其进行控制。

信号接收部402接收应传送的信号。典型的传送信号在便携电话或PHS的情况下为声音信号。在进行数字通信的情况下为电的数字信号。在进行光通信的情况下，也可通过从光信号变换为电信号，接收电信号，在由光计算机实现伪随机数序列的输出装置101的情况下，原样接收光信号。

序列输出部403使其具备的伪随机数序列的输出装置101接收分配到发送装置401的序列初始值和整数参数(次数)。伪随机数序列的输出装置101如上所述，因为输出伪随机数序列，所以序列输出部403输出该伪随机数序列。

序列初始值和整数参数(次数)可事先向各发送装置401分配不同的值。将制造号码、设备号码、批准号码等数值记录在ROM(ReadOnly Memory)中的通信终端普及，但同样，可事先将序列初始值和整数参数(次数)记录在ROM中，该发送装置401总是使用相同的序列初始值和整数参数(次数)。另外，也可利用记录多种用于ROM内的序列初始值和整数参数(次数)、每次通信时随机选择这些值的方法。

在采用这种实施形态的情况下，与发送装置401通信的接收装置必需通过某种方法知道ROM内记录的序列初始值和整数参数(次数)，但在接收装置与接收装置变为一对的情况下，可采用共享相同的序列初始值和整数参数(次数)来记录的实施形态。

在有多个序列初始值和整数参数(次数)种类的情况下，发送装置401可使用其中之一、或通过后述的相关检波来进行调用。另外，也可使用通过基于切比雪夫多项式的渐近式得到的混乱随机数序列，准备多个序列初始值。并且如后所述，可使用公开密钥加密的方法，由发送装置401与接收装置安全地共享序列初始值和整数参数(次数)。

扩频部404在信号接收部402接收的传送信号中，依次乘以序列输出部403输出的伪随机数序列的要素，进行直接扩频。这里，说明将时刻t的信号值作为s(t)、[将序列要素依次乘以信号s(t)]的方法。

在使用长度N的序列的要素的情况下，根据该要素与直接扩频的芯片长度w，[将序列要素依次乘以信号s(t)]的周期变为Nw。

从规定时刻t₀开始，在[将序列要素依次乘以信号s(t)]的情况下，用得到必要质量的芯片长度w来离散信号s(t)。例如，考虑对每个芯片长度w得到信号s(t)的值的方法、或得到芯片长度w间的信号s(t)的值的平均的方法等。这里，为了明确说明，使用前者的方法来说明。

芯片长度w需要成为可在接收装置侧以必要的质量充分解码传送信号的信息的长度，但可通过公知的方法来选择适当的芯片长度。

另外，若选择适当的芯片长度w，则通过仅在该芯片长度时刻w依次输出离散后的信号列，从最初的传送信号看，可得到质量很好的信号。

离散后的信号可用以下的数序列来表现。

s(t₀)、s(t₀+w)、s(t₀+2w)、s(t₀+3w)、s(t₀+4w)、...

这对于整数i(0≤i)，可整理为

s_I＝s(t₀+iw)。

在采用芯片长度w间的信号s(t)的值的平均的方法中，如下所示进行整理。

s_{i} = (1 / w) {&Integral;}_{0}^{w} s (t_{0} + iu) du

这些信号列s_i(0≤i)是以必要的质量来离散传送信号后的信号列。

将该信号列直接扩频后的信号列如

s₀z’[1]、s₁z’[2]、...、s_N-1z’[N]、s_Nz’[1]、s_N+1z’[2]、...

所示。

即，对于整数i(0≤i)，s_i×z’[(i mod N)+1]是该数序列的一般项。这里，x mod y表示用x除以y后的余数。

通过分别仅以芯片长度的时间来发送该信号列的要素，可以相同时间长度来发送接收到的规定时间长度的传送信号。

图18中示出直接扩频处理的状态。对于信号接收部402接收的传送信号501，通过反复乘以序列输出部403输出的伪随机数序列502的要素，得到扩频部404输出的信号503。

信号发送部405发送扩频部404输出的信号503。例如在便携电话或PHS的情况下，经天线进行发送，在计算机通信网的情况下，经有线电话线路或有线/无线LAN线路或经光缆进行发送。

(接收装置的实施形态)

本发明的接收装置与上述发送装置一样，使用上述伪随机数序列的输出装置，得到伪随机数序列，将该数序列用作直接逆扩频用的扩频码。图19是表示本发明的接收装置的示意结构模式图。下面，参照图19来进行说明。

接收装置601具备信号接收部602、序列输出部604和逆扩频部605。

信号接收部602接收由上述发送装置401发送的信号。信号接收部602例如通过对天线、电话线路或光缆线路等的接口来实现。

信号接收部602接收的信号中，包含通信对方以外的发送装置401发送的信号或噪声。为了去除这些不要的信号，通信对方的发送装置401使用与直接扩频中使用的伪随机数序列相同的伪随机数序列。序列输出部604通过使上述伪随机数序列的输出装置101接受通信对方的发送装置401使用的序列初始值与整数参数(次数)，输出该伪随机数序列。因此，接收装置601的序列输出部604的实施形态与发送装置401的序列输出部403一样。

在解码通信对方的发送装置401接收的传送信号中，也可对通信对方的发送装置401发送的信号依次乘以伪随机数序列的要素的倒数，进行直接逆扩频。

若取同步，则逆扩频部605通过向接收到的信号列

依次乘以伪随机数序列的要素的倒数

1/z’[1]、1/z’[2]、...、1/z’[N]

得到以必要质量解码传送信号的信息的信号列

s₀、s₁、...、s_N-1、s_N、s_N+1、...

。若分别仅以芯片长度时间w来依次输出该信号列，则传送信号可以必要的质量进行复原。

同步中，除后述的相关检波外，还考虑共享时钟的方法等各种方法，这些实施形态也包含在本发明的范围内。

如下所示，使用在发送装置401与接收装置601中进行通信的公开密钥加密的方法，接收装置的生成部611可生成与发送装置401相同的序列初始值和整数参数(次数)。

首先，接收装置601生成公开密钥与秘密密钥对。接着，接收装置601向发送装置401发送公开密钥。发送装置401用该公开密钥加密自己使用的序列初始值和整数参数(次数)，发送到接收装置601。接收装置601用秘密密钥解码发送的密码，得到序列初始值和整数参数(次数)。

作为这种公开密钥加密的方法，可使用本发明的发明者在特愿平11-152063号中公开的混乱加密。

(扩频、逆扩频的其它实施形态)

除上述实施形态外，在扩频、逆扩频时，还可采用以下实施形态。即，分别考虑想传送采用+1或-1的值的以下信息数据。

b₁、b₁、b₃、...

发送装置401中，向该序列依次如下所示乘以伪随机数序列。

b₁z’[1]、b₁z’[2]、...、b₁z’[N]、

b₂z’[1]、b₂z’[2]、...、b₂z’[N]、

b₃z’[1]、b₃z’[2]、...、b₃z’[N]、...

发送装置401传送完成扩频的信号。

另外，接收装置601接收到的信号如下所示。

s₁，s₂，…，s_N，

s_N+1，s_N+2，…，s_2N，

s_2N+1，s_2N+2，…，s_3N，

接收装置601对其依次乘以伪随机数序列，每N个取和。即，如下进行逆扩频。

e₁＝s₁z’[1]+s₂z’[2]+…+s_Nz’[N]，

e₂＝s_N+1z’[1]+s_N+2z’[2]+…+s_2Nz’[N]，

e₂＝s_2N+1z’[1]+s_2N+2z’[2]+…+s_3Nz’[N]，…

如此得到的序列是复原后的信息数据。

在该方法中，从发送装置401发送最初的信息数据b₁、b₁、b₃、...的N倍个数的数据。接收装置601将复原的信息数据e₁、e₁、e₃、...的个数变为接收到的数据个数的1/N。因此，若设发送和接收到的信号的芯片长度为w，则最初的信息数据和复原后的信息数据的芯片长度变为Nw。

上述计算相当于内积，但因为扩频码彼此正交，所以通过取内积，可将其它用户的发送信号的振幅变为零。因此，可仅取得必要的信号。

Claims

1、一种输出装置(101)，对规定的实脉冲常数r(-1＜r＜1)和规定的实数常数C(C≠0)输出长度N(N≥1)的伪随机数序列，其特征在于：具备

序列接收部(102)，接收长度L(L≥1)的扩频码(z[1]、z[2]、...、z[L])的输入，作为序列初始值；

计算部(103)，根据所述接受输入的z[1]、z[2]、...、z[L]，对规定的正整数M(1≤M≤N，M+N＜L)计算满足

z’[1]＝C∑_j＝1 ^M(-r)^M+1-jz[j]；

z’[2]＝C∑_j＝1 ^M(-r)^M+1-jz[j+1]；

...

z’[N]＝C∑_j＝1 ^M(-r)^M+1-jz[j+N-1]

的(z’[1]、z’[2]、...、z’[N])；和

随机数输出部(104)，输出所述(z’[1]、z’[2]、...、z’[N])，作为伪随机数序列。

2、根据权利要求1所述的输出装置(101)，其特征在于：

所述长度L的扩频码是正交码序列，所述正交码序列包含M序列、Gold码、从沃尔什函数得到的正交码序列、从切比雪夫多项式得到的正交码序列、贝克序列、曼彻斯特编码正交序列。

3、根据权利要求1所述的输出装置(101)，其特征在于：

所述规定的实脉冲常数r在规定精度的固定小数点表现下等于2-3^1/2。

4、根据权利要求1所述的输出装置(101)，其特征在于：

所述规定的实脉冲常数r满足

2-3^1/2-0.1≤r≤2-3^1/2+0.1。

5、一种发送装置(401)，其特征在于：具备

信号接收部(402)，接收传送信号的输入；

权利要求1所述的输出装置(101)，输出长度N的伪随机数序列；

扩频部(404)，将所述输出的长度N的伪随机数序列作为扩频码，扩频所述被接收了输入的传送信号；和

信号发送部(405)，发送所述扩频后的结果信号。

6、根据权利要求5所述的发送装置，其特征在于：还具备

选择部，选择扩频码P＝(z[1]、z[2]、...、z[L])；和

参数发送部，发送所述选择的扩频码P＝(z[1]、z[2]、...、z[L])，

所述输出装置接收所述选择的扩频码P＝(z[1]、z[2]、...、z[L])，作为序列初始值。

7、根据权利要求5所述的发送装置，其特征在于：还具备

参数接收部，接收扩频码Q＝(z[1]、z[2]、...、z[L])，

所述输出装置将所述接收到的扩频码Q＝(z[1]、z[2]、...、z[L])作为序列初始值来接收。

8、一种接收装置，其特征在于：具备

信号接收部，接收信号；

权利要求1所述的输出装置，输出长度N的伪随机数序列；

逆扩频部，将所述输出的长度N的伪随机数序列作为扩频码，逆扩频所述接收到的信号；和

信号输出部，输出所述逆扩频后的结果信号，作为传送信号。

9、根据权利要求8所述的接收装置，其特征在于：还具备

选择部，选择扩频码Q＝(z[1]、z[2]、...、z[L])；和

参数发送部，发送所述选择的扩频码Q＝(z[1]、z[2]、...、z[L])，

所述输出装置接收所述选择到的扩频码Q＝(z[1]、z[2]、...、z[L])，作为序列初始值。

10、根据权利要求8所述的接收装置，其特征在于：还具备

参数接收部，接收扩频码P＝(z[1]、z[2]、...、z[L])，

所述输出装置将所述接收到的扩频码P＝(z[1]、z[2]、...、z[L])作为序列初始值来接收。

11、一种输出方法，对规定的实脉冲常数r(-1＜r＜1)和规定的实数常数C(C≠0)输出长度N(N≥1)的伪随机数序列，其特征在于：具备

序列接收步骤，接收长度L(L≥1)的扩频码(z[1]、z[2]、...、z[L])的输入，作为序列初始值；

计算步骤，根据所述接受输入的z[1]、z[2]、...、z[L]，对规定的正整数M(1≤M≤N，M+N＜L)计算满足

z’[1]＝C∑_j＝1 ^M(-r)^M+1-jz[j]；

z’[2]＝C∑_j＝1 ^M(-r)^M+1-jz[j+1]；

...

z’[N]＝C∑_j＝1 ^M(-r)^M+1-jz[j+N-1]

的(z’[1]、z’[2]、...、z’[N])；和

随机数输出步骤，输出所述(z’[1]、z’[2]、...、z’[N])，作为伪随机数序列。

12、根据权利要求11所述的输出方法，其特征在于：

13、根据权利要求11所述的输出方法，其特征在于：

14、根据权利要求11所述的输出方法，其特征在于：

所述规定的实脉冲常数r满足

2-3^1/2-0.1≤r≤2-3^1/2+0.1。

15、一种发送方法，其特征在于：具备

信号接收步骤，接收传送信号的输入；

随机数输出步骤，通过权利要求11所述的输出长度N的伪随机数序列的输出方法来输出伪随机数序列；

扩频步骤，将所述输出的长度N的伪随机数序列作为扩频码，扩频所述被接收了输入的传送信号；和

信号发送步骤，发送所述扩频后的结果信号。

16、根据权利要求15所述的发送方法，其特征在于：还具备

选择步骤，选择扩频码P＝(z[1]、z[2]、...、z[L])；和

参数发送步骤，发送所述选择到的扩频码P＝(z[1]、z[2]、...、z[L])，

所述随机数输出步骤接收所述选择到的扩频码P＝(z[1]、z[2]、...、z[L])，作为序列初始值。

17、根据权利要求15所述的发送方法，其特征在于：还具备

参数接收步骤，接收扩频码Q＝(z[1]、z[2]、...、z[L])，

随机数输出步骤将所述接收到的扩频码Q＝(z[1]、z[2]、...、z[L])作为序列初始值来接收。

18、一种接收方法，其特征在于：具备

信号接收步骤，接收信号；

随机数输出步骤，通过权利要求11所述的输出长度N的伪随机数序列的输出方法，来输出伪随机数序列；

逆扩频步骤，将所述输出的长度N的伪随机数序列作为扩频码，逆扩频所述接收到的信号；和

信号输出步骤，输出所述逆扩频后的结果信号，作为传送信号。

19、根据权利要求18所述的接收方法，其特征在于：还具备

选择步骤，选择扩频码Q＝(z[1]、z[2]、...、z[L])；和

参数发送步骤，发送所述选择的扩频码Q＝(z[1]、z[2]、...、z[L])，

所述随机数输出步骤接收所述选择的扩频码Q＝(z[1]、z[2]、...、z[L])，作为序列初始值。

20、根据权利要求18所述的接收方法，其特征在于：还具备

参数接收步骤，接收扩频码P＝(z[1]、z[2]、...、z[L])，

所述随机数输出步骤将所述接收到的扩频码P＝(z[1]、z[2]、...、z[L])作为序列初始值来接收。