CN101133583A - 用于交织扩展码的方法 - Google Patents

Abstract

通过在第一频率的延长的扩展码序列以及在第二频率的该延长的扩展码序列的镜像来形成交织扩展码。该交织扩展码可以用于对基带信号进行扩展。可以通过接收信号与该交织扩展码的相关来恢复数据。用于形成该交织扩展码的扩展码可以是巴克码。

Description

用于交织扩展码的方法

技术领域

本发明涉及诸如巴克码的交织扩展码，其用于脉冲压缩或脉冲编码，例如可以用于直接序列扩展频谱通信。尽管本发明主要在直接序列扩展频谱信号的上下文中来讨论，但不应该将本发明限制在诸如巴克码的具体上下文中，并且在其它上下文中可以使用其它扩展码，尤其是在涉及高噪声低信号环境的应用中。

背景技术

在扩展频谱通信系统中，为了信息传输，信号占有比最低必要带宽更高的带宽。通过使用独立于待发送数据的码来对基带进行扩展。直接序列是一种用码信号乘以数据信号的技术。该码可以是巴克码。在接收机端，通过将接收信号与用于对基带进行扩展的编码信号的同步复本进行相关，来恢复原始数据信号。因此，巴克码可以用于扩展。

可以将巴克码定义为：长度为N的序列，其非周期性自相关函数小于等于1/N，且远离0。对于二进制或非二进制码都可以存在巴克码。已经找到长度为2、3、4、5、7、11和13的二进制巴克码。巴克码是长度为N≥2的、数字a_i＝±1的序列，使得

$\left|\underset{i=1}{\overset{n-k}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a}_i{a}_{i+k}\right|\&le;\mathrm{1,1}\&le;k<N$

巴克码用于脉冲压缩或脉冲编码。巴克码可以用来对两个信号进行比较，如果两个信号匹配则得到最大输出，并且在其它情况下得到零或者恒定最小值。这个比较过程通常称为相关。一次检查每个输入行的一个比特，把这些比特相乘，并且将各个相乘结果相加。巴克码并不是用于扩展的唯一的码类型，可以使用其它扩展码。

尽管有这些优势，仍然存在问题。使用巴克码的其中一个最重要的问题是当需要有限带宽时，脉冲的包络不平滑。这个不平滑的包络允许每个脉冲发送更少能量，从而降低了接收机的灵敏度。

因此本发明的主要目的、特征和优势是在该技术状态之上做出改进。

本发明的另一个目的、特征和优势是提供一种码，该码提供增加的幅度均匀性，并且因此当需要有限的带宽时，提供更平滑的包络。

本发明的另一个目的、特征和优势是提供一种码，该码对于每个待生成的脉冲提供增加的能量。

本发明的另一个目的、特征和优势是提供一种码，该码基本上与巴克码提供相同的自相关特性。

通过以下说明书和权利要求，本发明的一个或多个这些及/或其它目的、特征或优势将变得显而易见。

发明内容

本发明提供了交织扩展码的创建以及使用。根据本发明的一个方面，一种通信方法包括将诸如巴克码的交织扩展码与数字数据进行组合，以产生信号，然后发送该信号。从在第一频率上的延长的扩展码序列和在第二频率上的该延长的扩展码序列的镜像来形成该交织扩展码。根据本发明的另一方面，从包含通过使用交织扩展码来编码的数据的信号中提取数字数据。优选地，所使用的扩展码是巴克码，然而可以还使用其它具有合适的自相关特性的扩展码。

附图说明

图1是示出了巴克13序列的自相关、延长的巴克13序列或者其镜像的自相关，以及延长的序列及其镜像的和(交织巴克序列)的自相关的图。

图2是示出了仿真的巴克13和交织巴克13发送信号之间的比较，以及幅度的均匀性的差别的图。

图3示出了对于显示为均匀包络的交织巴克13码所测量到的发送信号。

图4示出了交织巴克13码的功率谱。

图5示出了所测量的交织巴克13码的自相关信号。

图6示出了适于使用交织巴克码的发射机的一个实施例。

图7示出了适于使用交织巴克码的接收机的一个实施例。

图8示出了用于得到本发明的交织巴克码的一个实施例。

具体实施方式

本发明提供了交织扩展码的用途，以及在通信系统中使用这些码的方法。不应该将本发明限制在此处所述的具体的实施例中。为了说明的目的，使用巴克码。然而，本发明还考虑了使用其它类型的扩展码，尤其是那些提供了想要的自相关特性的码。

通过研究巴克序列及其镜像之间的关系，本发明的发明者观察到这两个序列交替地构建彼此并且破坏彼此。为了说明的目的，使用巴克13序列，但是可以使用任何巴克序列。

巴克13序列：         1  1 1  1 1 -1 -1  1 1 -1 1 -1 1

镜像的巴克13序列：   1 -1 1 -1 1  1 -1 -1 1  1 1  1 1

和：                 2  0 2  0 2  0 -2  0 2  0 2  0 2

这两个序列的和加强了对于每个数字交替地产生二或零这一事实。交替的二表示建立，而交替的零表示破坏。

通过创建新序列，其中每个元素是巴克13序列中两个连续元素的平均，我们可以消除这种交替模式。

延长的巴克13序列：     0.5 1 1 1 1 0 -1  0 1 0 0 0 0 0.5

镜像的延长巴克13序列： 0.5 0 0 0 0 1  0 -1 0 1 1 1 1 0.5

和：                     1 1 1 1 1 1 -1 -1 1 1 1 1 1   1

结果所得的两个向量彼此不产生影响；当延长的巴克13给出1时，其镜像返回0，反之亦然。该和向量加强了这个特性。此外，该序列的包络几乎是均匀的。这允许每个脉冲发送更多能量。

用算术术语来说，通过巴克13序列与向量[0.5，0.5]的卷积来创建新序列。这个算术操作保证不会显著地改变这些序列所获得的自相关。此外，随着信号持续时间的延长，其带宽将会变窄。

由于这两个序列是彼此的镜像，对称性要求两个序列在确切相同的时间点上生成自相关。通过把每个序列集中在不同频率上并且将其进行交织，我们获得了具有均匀幅度和清晰自相关的信号。

延长的巴克13序列：      0.5 1 1 1 1 0 -1  0 1 0 0 0 0      0.5

反转的延长巴克13序列：  0.5 0 0 0 0 1  0 -1 0 1 1 1 1      0.5

新的交织序列：      0.5+0.5 1 1 1 1 1 -1 -1 1 1 1 1 1  0.5+0.5

粗体的数来源于延长的巴克13序列，并且用一个频率来表示。斜体的元素来源于反转的序列并且用第二个频率来表示。这两个序列的和是被称为“交织巴克码”的码。可以用前面公开的方式来从每个巴克码构建交织巴克码。为了方便起见，图8还示出了如何从巴克序列确定交织巴克码。

图1和2示出了交织巴克码的一些有用的特性。在图1中，序列A表示巴克13序列的自相关。序列B表示延长的巴克13序列或其镜像的自相关。序列C表示延长的巴克13序列与其镜像的和(交织巴克13序列)的自相关。注意到，交织巴克13序列C的自相关基本上与巴克13序列A的自相关相同，因此巴克序列的优势得以保持。

图2示出了交织巴克码的一个有用的优势。具体地，图2示出交织巴克码比巴克码13序列提供更均匀的幅度。交织巴克码的更均匀的幅度允许每个脉冲生成更多能量。

可以用SAW(表面声波)技术，来实现包括交织巴克13码的交织巴克码，该SAW技术例如美国专利号6535545所公开的，此处将其一并引入本文作为参考。在本发明的一个实施例中，可以在不同的频率，用BPSK(二相序列键控)来对两个交织序列中的每一个进行编码。例如，可以将第一序列设置在482MHz上，并且可以将第二序列设置在494MHz上。在示波器上发送和观察结果信号。观察到PA(脉冲幅度)压缩包络变得比通过仿真所预测的更加均匀。这在图3中示出。图4中还观察到了所得的交织巴克13码的频谱。注意到，中心频率被设置为2.428GHz，并且该信号具有相对有限的带宽。图5示出了与仿真的自相关信号一致的交织巴克13码的自相关信号。

本发明提供了在任意数量的应用中使用交织巴克码，包括在当前使用了巴克码以及有利于获得更均匀的幅度和有限的带宽的应用中。图6示出了使用了交织巴克码的发射机的一个实施例的框图。如图6中所示，将输入的数字数据比特与延长的巴克序列以及镜像的延长巴克序列进行组合(例如，通过使用XOR函数)。通过调制器12来调制结果信号，以产生信号用于传输。在图7中，示出了接收机20。把接收的信号输入到解调器22。滤波之后，把结果信号发送到相关器24，其使用延长的巴克序列和镜像的延长巴克序列来确定信号数据。对于受益于本公开的本领域技术人员，本发明的交织巴克码可以使用在设备的任意数量的硬件和/或软件实现中。

尽管此处描述了具体的实施例，本发明考虑了多个其它实施例和变体。例如，本发明提供了使用各种类型的扩展码，包括巴克码，或其它当与其镜像相加时能够提供有效的自相关信号的扩展码。本发明考虑了不同长度的交织扩展码，本发明考虑了将交织扩展码用在除了扩频数字通信之外的应用中，对于受益于本公开的本领域技术人员，所使用的调制类型、所使用的频率的差异、以及其它差异和变化是显而易见的。这些以及其它变化都在本发明的精神和范围之内。

Claims (16)

1.一种通信方法，包括：将交织扩展码与数字数据进行组合，以产生信号；并且使用所述信号来调制载波，以提供已调制的载波信号。

2.如权利要求1所述的方法，其中，从在第一频率的第一序列和在第二频率的第二序列形成所述交织扩展码。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述第一序列是延长的扩展码序列，并且所述第二序列是所述延长的扩展码序列的镜像，并且其中，所述第一序列与所述第二序列的和提供了有效的自相关信号。

4.如权利要求1所述的方法，还包括：对所述已调制的载波信号进行发送。

5.如权利要求1所述的方法，还包括：对所述信号进行接收。

6.如权利要求5所述的方法，还包括：检测所述信号中的相关峰值，以提取所述数字数据。

7.如权利要求3所述的方法，其中，所述延长的扩展码序列是延长的巴克序列。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述交织扩展码是交织巴克码。

9.一种通信方法，包括：从包含通过使用交织扩展码来编码的数据的信号中提取数字数据。

10.如权利要求9所述的方法，其中，从在第一频率的第一序列和在第二频率的第二序列形成所述交织扩展码。

11.如权利要求10所述的方法，其中，所述第一序列是延长的扩展码序列，并且所述第二序列是所述延长的扩展码序列的镜像，并且其中，所述第一序列与所述第二序列的和提供了有效的自相关信号。

12.如权利要求11所述的方法，其中所述扩展码是巴克码。

13.一种使用交织扩展码对数字数据进行编码的系统，包括：

用于将所述数字数据与在第一频率的延长的扩展码序列以及在第二频率的所述延长的扩展码序列的镜像进行组合，以提供信号的模块；可操作地连接到所述模块的、用于调制所述信号的调制器。

14.如权利要求13所述的系统，其中，所述延长的扩展码序列是延长的巴克序列。

15.一种用于从通过交织扩展码来编码的信号中提取数字数据的系统，包括：解调器，用于提供已解调的信号；相关器，其可操作地连接到所述解调器，将在第一频率的延长的扩展码序列以及在第二频率的所述延长的扩展码序列的镜像与所述已解调的信号进行相关。

16.如权利要求15所述的系统，其中，所述延长的扩展码序列是延长的巴克序列。

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