CN101471685A - 窄带cdma反向链路及其调制扩频电路和解扩解调电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种窄带CDMA反向链路及其调制扩频电路和解扩解调电路。本发明的窄带CDMA反向链路包括调制扩频电路和解扩解调电路，所述调制扩频电路包括CCK调制器、直接序列扩频器和加扰器，所述CCK调制器、直接序列扩频器和加扰器依次相连，所述解扩解调电路包括解扰器、解Walsh－Hadamard码扩频器和CCK解调器，所述解扰器、解Walsh－Hadamard码扩频器和CCK解调器依次相连。本发明的有益效果在于：本发明窄带CDMA反向链路、调制扩频电路和解扩解调电路具有较好的性能，抗干扰能力强，信噪比高。

Description

窄带CDMA反向链路及其调制扩频电路和解扩解调电路

技术领域

本发明属于通讯领域，尤其涉及一种窄带CDMA反向链路及其调制扩频电路和解扩解调电路。

背景技术

在窄带CDMA(IS-95)的反向链路中，手机不发射导频信号，因此基站解调手机信号不能使用相干解调。请参阅图1，为现有的IS-95系统的反向链路的结构图。IS-95的反向链路使用M元正交键控(M-ary Orthogonal Keying，MOK)调制加长码扩频的方式。IS-95的反向链路的扩频处理增益很小，实际上进行MOK调制时，只能看作是一种正交编码方式，不是一种严格意义下的直序扩频，因为它使用到了所有可能的扩频序列。因此IS-95的反向链路的扩频处理增益仅为长码扩频时的4倍扩频的处理增益。扩频处理增益对抗干扰能力有很大影响，在CDMA系统中就表现为系统的用户数量，因此增大扩频处理增益是很有意义的。但现有的IS-95的反向链路的扩频处理增益很小，抗干扰能力不强，另外，在高信噪比条件下，系统性能不好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种窄带CDMA反向链路及其调制扩频电路和解扩解调电路，旨在解决现有的窄带CDMA反向链路扩频处理增益小、抗干扰能力不强、系统性能不好的问题。

本发明是这样实现的，一种窄带CDMA反向链路，包括调制扩频电路和解扩解调电路，所述调制扩频电路包括CCK调制器、直接序列扩频器和加扰器，所述CCK调制器、直接序列扩频器和加扰器依次相连，所述解扩解调电路包括解扰器、解Walsh-Hadamard码扩频器和CCK解调器，所述解扰器、解Walsh-Hadamard码扩频器和CCK解调器依次相连。

本发明的技术方案还包括：所述直接序列扩频器对Walsh-Hadamard扩频时，采用64个复数的Walsh-Hadamard码。

本发明的技术方案还包括：所述复数Walsh-Hadamard码与实数二进制Walsh-Hadamard码的关系为：W _i＝(j)ⁱW_i，其中，W_i为实数二进制Walsh-Hadamard码的第i个比特，W _i为复数Walsh-Hadamard码的第i个符号， $j=\sqrt{-1}$ 。

本发明采用的另一技术方案为：一种窄带CDMA调制扩频电路，包括CCK调制器、直接序列扩频器和加扰器，所述CCK调制器、直接序列扩频器和加扰器依次相连，所述CCK调制器对输入比特进行调制，将得到的复数发送给直接序列扩频器进行扩频，再经加扰器加扰后得到码片。

本发明采用的又一技术方案为：一种窄带CDMA解扩解调电路，包括解扰器、解Walsh-Hadamard码扩频器和CCK解调器，所述解扰器、解Walsh-Hadamard码扩频器和CCK解调器依次相连，所述解扰器对接收到的码片进行解扰后发送给解Walsh-Hadamard码扩频器，所述解Walsh-Hadamard码扩频器进行解码后将得到的复数传送给CCK解调器，所述CCK解调器对所述复数进行解调。

本发明的技术方案具有如下优点或有益效果：本发明的窄带CDMA反向链路及其调制扩频电路和解扩解调电路具有较好的性能，其在发射端通过CCK调制后再进行复数Walsh-Hadamard直序扩频，在接收端经过直序解扩后，其他用户的干扰被抑制，信噪比得到提高。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

附图说明

图1是现有的IS-95系统的反向链路的结构图；

图2是本发明的CDMA反向链路的调制扩频电路的结构示意图；

图3是本发明的CDMA反向链路的帧结构示意图；

图4是本发明的CDMA反向链路的解扩解调电路的结构示意图；

图5是为MOK的非相干解调和CCK+16倍扩频因子的直序扩频的非相干解调的性能比较图；

图6是CCK调制器的结构示意图；

图7是带64个相关器的CCK解调器的结构图；

图8是CCK、理论的DBPSK和仿真的DBPSK的误码率比较图。

具体实施方式

为了使本发明实施例的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明实施例进行进一步详细说明。

本发明的CDMA反向链路包括调制扩频电路和解扩解调电路。请参阅图2，为本发明的CDMA反向链路的调制扩频电路的结构示意图。本发明的CDMA反向链路的调制扩频电路包括CCK(互补码键控，Complementary Code Keying)调制器、直接序列扩频(Direct Sequence Spreading Spectrum，DSSS)器和加扰器。该CCK调制器、直接序列扩频器和加扰器依次相连。CCK调制器对输入比特进行调制，将得到的复数发送给直接序列扩频器进行扩频，再经加扰器加扰后得到码片。在窄带CDMA系统中，在MOK后还有4倍的直序扩频，本方明将此扩频因子与之前的10倍扩频因子合并为40倍的扩频因子，并使用复数的Walsh-Hadamard码。复数Walsh-Hadamard码与实数二进制Walsh-Hadamard码的关系为：W _i＝(j)ⁱW_i，其中，W_i为实数二进制Walsh-Hadamard码的第i个比特，W _i为复数Walsh-Hadamard码的第i个符号， $j=\sqrt{-1}$ 。直接序列扩频器在Walsh-Hadamard码扩频时，采用了40阶的复数的Walsh-Hadamard复数码，输入比特率和输出码片率之比为1/40，因此在与窄带CDMA输入比特率相同时，输出码片率略低，约为1.2288/(64/6*4)*40＝1.152Mcps，所以相应的射频占用带宽较窄，对窄带CDMA射频前端的改造较小。本发明的信道映射、信道编码、交织沿用窄带CDMA反向链路的方式，因此数据率、帧时长、帧内比特数都可与窄带CDMA反向链路的配置基本相同。由于本发明使用CCK的非相干解调是一种差分相位解调，接收机需要知道初始相位，因此本发明将窄带CDMA的帧结构进行修改，请参阅图3。将一个20ms的帧分成四个5ms的子帧，每个子帧前有80个码片(2个比特)的前导(Preamble)，其中前64个码片为训练序列，后16个码片为零填充(Zero Padding)。有了前导，接收机可以通过前导进行载波同步、定时同步、初始相位估计、信道估计，由于有了信道估计，可以部分的使用相干解调，但是由于移动性影响，一个5ms的子帧内信道往往不是静态的，因此只能是相干解调和非相干解调相结合。相干解调和非相干解调结合的方式也是优于非相干解调，这是此系统的又一优势。

请参阅图4，为本发明的CDMA反向链路的解扩解调电路的结构示意图。本发明的CDMA反向链路的解扩解调电路包括解扰器、解Walsh-Hadamard码扩频器和CCK解调器。解扰器、解Walsh-Hadamard码扩频器和CCK解调器依次相连。解扰器对接收到的码片进行解扰后发送给解Walsh-Hadamard码扩频器，解Walsh-Hadamard码扩频器进行解码后将得到的复数传送给CCK解调器，CCK解调器对复数进行解调。

请参阅图5，为MOK的非相干解调和CCK+10倍扩频因子的直序扩频的非相干解调的性能比较图。图中的信道为AGWN信道，下文的仿真都是在这种信道下进行的。仿真结果是由Monte Carlo方法得到的。从图中可以看出，IS-95的MOK方式的性能还是较优的，因为M＝64时有较大的编码增益。CCK+10倍扩频因子的直序扩频的方式与单独的CCK方式的性能是相同的。但IS-95的MOK方式在10^-4的误比特率数量级上仅有2dB的增益。CCK+10倍扩频因子的直序扩频的方式有10dB的扩频处理增益。当用户数较多时，CCK+10倍扩频因子的直序扩频的方式对比MOK有较大的性能优势。CCK在高信噪比条件下，性能提高更大，因此发射端在CCK调制后再进行复数Walsh-Hadamard直序扩频，在接收端经过直序解扩后，其他用户的干扰被抑制了，信噪比提高了，使得对CCK的解调能在高信噪比下进行。

请参阅图6，为CCK调制器的结构示意图。CCK可以看作是MOK的一种特殊形式，这里把MOK融合到调制中，此时的正交不再是二进制的正交，而是调制后的复数的拟正交。具体的说，每8个数据比特(b₀，b₁，b₂，b₃，b₄，b₅，b₆，b₇)编码调制成一个传输码字s，对比特对(b₀，b₁)按表1进行DQPSK调制，对应相对相位为对(b₂，b₃，b₄，b₅，b₆，b₇)中的比特对(b₂，b₃)，(b₄，b₅)，(b₆，b₇)分别按表2进行QPSK调制，对应相位为

经过CCK编码后获得码字：

表1：DQPSK调制

将第k个符号的记为

则有

表2：QPSK调制

其中n＝2，3，4

每个码字由8个数据比特调制，共有256个码字。公共因子

有四种取值。具有相同公共因子的64个码字与6个数据比特(b₂，b₃，b₄，b₅，b₆，b₇)对应，具有良好的互相关性和自相关性。

请参阅图7，为带64个相关器的CCK解调器的结构图。带64个相关器的解调方式是一种非相干的解调，接收信号与64个相关器做相关运算，选择输出相关的模值最大的相关值序号，进而解调出6个输出比特

模值最大的相关值与前一符号的模值最大的相关值进行相关，可以得到相对相位，进而查表得到2个输出比特

下面的数学记号与256个相关器的解调方式中一样，此时

即

为

不带

的部分，因此

共有64个。

$r_{m,n}^{\left(k\right)}=<r_m^{\left(k\right)},c_n^{\left(k\right)}>$

   

   

   

$\left|r_{m,n}^{\left(k\right)}\right|\&le;|<c_m^{\left(k\right)},c_n^{\left(k\right)}>|+|<n_m^{\left(k\right)},c_n^{\left(k\right)}>|$

通过选择最大的模，得到最可能的

其中

   

再与前一个相关值进行相关，得到相位差

            

请参阅图8，为CCK、DBPSK(理论)和DBPSK(仿真)的误码率比较图。由上图可以看出，CCK较DBPSK有较大的性能优势，而且当信噪比进一步提高，CCK较DBPSK的性能优势更明显。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1、一种窄带CDMA反向链路，其特征在于，包括调制扩频电路和解扩解调电路，所述调制扩频电路包括CCK调制器、直接序列扩频器和加扰器，所述CCK调制器、直接序列扩频器和加扰器依次相连，所述解扩解调电路包括解扰器、解Walsh-Hadamard码扩频器和CCK解调器，所述解扰器、解Walsh-Hadamard码扩频器和CCK解调器依次相连。

2、如权利要求1所述的窄带CDMA反向链路，其特征在于，所述直接序列扩频器在Walsh-Hadamard码扩频时，采用64个复数的Walsh-Hadamard码。

3、如权利要求2所述的窄带CDMA反向链路，其特征在于，所述复数Walsh-Hadamard码与实数二进制Walsh码的关系为：W _i＝(j)ⁱW_i，其中，W_i为实数二进制Walsh-Hadamard码的第i个比特，W _i为复数Walsh-Hadamard码的第i个符号， $j=\sqrt{-1}.$

4、一种窄带CDMA调制扩频电路，其特征在于，包括CCK调制器、直接序列扩频器和加扰器，所述CCK调制器、直接序列扩频器和加扰器依次相连，所述CCK调制器对输入比特进行调制，将得到的复数发送给直接序列扩频器进行扩频，再经加扰器加扰后得到码片。

5、如权利要求4所述的窄带CDMA调制扩频电路，其特征在于，所述直接序列扩频器对Walsh-Hadamard扩频时，采用64个复数的Walsh-Hadamard码。

6、如权利要求5所述的窄带CDMA调制扩频电路，其特征在于，所述复数Walsh-Hadamard码与实数二进制Walsh-Hadamard码的关系为：W _i＝(j)ⁱW_i，其中，W_i为实数二进制Walsh码的第i个比特，W _i为复数Walsh-Hadamard码的第i个符号， $j=\sqrt{-1}.$

7、一种窄带CDMA解扩解调电路，其特征在于，包括解扰器、解Walsh-Hadamard码扩频器和CCK解调器，所述解扰器、解Walsh-Hadamard码扩频器和CCK解调器依次相连，所述解扰器对接收到的码片进行解扰后发送给解Walsh-Hadamard码扩频器，所述解Walsh-Hadamard码扩频器进行解码后将得到的复数传送给CCK解调器，所述CCK解调器对所述复数进行解调。

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