CN1173254A - 数据传输方法,发射机和接收机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在一个利用CDMA方法的系统中的一种数据传输方法,一种发射机和一种接收机,在该系统中几个用户同时在相同的频带上通信,每个用户拥有其自己的扩展码,并且至少一个用户的信息信道容量与其他用户的不同,该接收机包括转换器装置(52),以将一个接收到的传输转换为一种数字形式,和几个装置(61a－61c),以同步并计算为判决所需的特征,该特征来自于每个接收到用户的传输。为了在根据本发明的接收机中有利方便地接收具有多个数据速率或容量的传输,所述几个装置(61a－61c)的每一个都包括一组相关器(80—83),它们可与不同类型的波形同步,并且该接收机包括装置(62),以通过消除其相互相关性的影响来处理所述的为不同类型的波形而计算的特征。

Description

数据传输方法，发射机和接收机

本发明涉及在一个利用CDMA方法的系统中的一种数据传输方法，在该系统中几个用户同时在相同的频带上通信，每个用户拥有至少一个宽带信息信道，并且至少一个用户的信息信道容量与其他用户的不同。

CDMA(码分多址)是一种基于扩展频谱技术的多址接入方法，除了现有的FDMA和TDMA方法外，该方法近来已被应用于蜂窝式移动系统中。较现有方法CDMA具有几个优点，例如频谱效率和频率分配的简单性。

在CDMA方法中，用一个较数据信号具有宽得多的频带的扩展码将用户的窄带数据信号复用到一个相对宽的频带。在已知的试验系统中，已经使用了诸如1.25MHz，10MHz和25MHz的带宽。与复用相结合，数据信号扩展到所使用的全部频带中。所有的用户利用相同的频带同时传输。在基站和移动台之间的每一个连接上使用独立的扩展码，并且在接收机中能根据每个用户的扩展码将用户的信号相互区分开。

CDMA接收机包括可以用例如相关器或匹配滤波器来实现的装置，用来与所需信号同步，而该信号根据扩展码被识别。在该接收机中，通过利用如发射阶段期间相同的扩展码将数据信号复用，来将其恢复成原始频带。用其他的扩展码复用的信号在理想情况下并不相关，而且不被恢复成窄频带。这样对于所需信号它们表现为噪声。系统的扩展码最好以一种它们相互正交的方式被选取，即它们相互不相关。

一种根据背景技术的CDMA系统在美国专利5,166,951中被公开，此处引入作为参考，该系统描述了一个大容量系统，在其中信息信道中使用的扩展码序列是相互正交的。

在一个典型的移动电话环境中，基站与移动台之间的信号沿着发射机和接收机之间的几条路径传播。这种多径传播主要是由于来自于周围地面的信号的反射。由于其不同的传输时延，沿不同路径传播的信号在不同的时间到达接收机。CDMA与传统的FDMA与TDMA不同之处在于，多径传播可在信号的接收中被利用。一种实现CDMA的方法是利用例如一种所谓的瑞克(rake)接收机，它包括一个或多个瑞克分路。每一分路是一个独立的接收机单元，其功能在于组成并解调一个接收到的信号分量。每一个瑞克分路可被作用使之与一个沿一条单独路径传播的信号分量同步，并且在传统CDMA接收机中，接收机分路的信号被有利方便地混合，例如相干地，由此得到具有高质量的信号。接收机分路接收到的信号分量可以从一个基站被发射，或者在宏发散情况下从几个基站被发射。

本蜂窝式系统主要被设计用于传统话务量的传输。它还适用于最新的数字系统，例如欧洲GSM系统。人们还做了许多工作以实现数字系统中数据业务的传输，但是迄今为止在其中被提供的业务和可能性的质量不如固定网络。

开发蜂窝式无线电系统的一个目的在于更好地考虑不同数据业务的需要。业务传输中的一个基本因素是，不同的业务需要容量和质量规格差异很大的传输信道。例如，为传输速率和比特误码率设定的规格可以根据业务类型而改变。例如，在蜂窝式系统的无线电路径上视频图像的传输较语音的传输需要多得多的容量。

解决实现需要不同容量的连接这一问题的一种明显的方法是灵活地利用现有的语音信道，由此为需要大容量的连接提供几个信道。在TDMA系统中，这通常表明一个用户终端同时发射并接收被提供有几个扩展码的传输。然而，这是实现具有多种数据速率或质量标准的系统的一种非常简单的方法，并且它浪费容量。

本发明的目的在于提供一种实现多种数据速率或质量规格的方法，使得信号的质量保持良好并且系统的容量将被充分利用。本发明进一步的目的在于实现一种发射机，该发射机能够在一个具有所需容量的信号信道中发射用户信号。本发明的另一目的在于实现一种接收机，该接收机能够接收具有不同波形类型的信号并能够消除对来自所需传输的信号干扰的影响。

这一点可通过在序言中描述的那种方法实现，其特征在于每一个信息信道的参数依赖于所需的容量和传输质量，并且通过考虑信道间的相关性来检测每一个信息信道。

本发明还涉及在一个利用CDMA方法的系统中的接收机，在该系统中几个用户同时在相同的频带上通信，在该系统中每一个用户拥有其自己的扩展码，并且至少一个用户的信息信道容量与其他用户的容量不同。该接收机包括用于将一个接收到的传输转换为一种数字形式的转换器装置，并包括许多用以同步并计算判定所需的特征的装置，这些特征来自每一个被接收用户的传输。根据本发明的接收机其特征在于，所述的这些装置每一个都包括一组可以与不同类型的波形同步的相关器，并且该接收机包括通过消除其相互间相关性影响来为不同类型的波形处理被计算的所述特征的装置。

本发明还涉及在一个利用CDMA方法的系统中的发射机，在该系统中几个用户在相同的频带上同时通信，该发射机包括用于形成被发射符号的装置。根据本发明的发射机其特征在于，该发射机包括用于调节将被发射符号的长度的装置，用于将所需数目的将被发射符号转换为一种并行形式的装置，用于产生其数目等于并行的将被发射符号数目的扩展码序列的装置，以及通过其自己的序列将被每个将被发射的符号复用的装置。

在根据本发明的方法中，可以同时实现不同的数据传输需要和高的传输质量。每个系统用户可根据为连接所设置的规格拥有不同的传输连接参数，即在所用信息信道中的波形类型。在此连接中，连接参数指的是，例如，扩展码的片速率或长度以及数据符号长度。

在本发明的一个最佳实施例中，不同的用户拥有不同长度的数据符号。不同用户的数据符号长度的选择方式为，使用的符号长度是一个专用给定的超符号长度的一部分。用于调制用户的数据符号的扩展码序列在给定的超符号的间隔处循环。在检测期间，可通过考虑所接收信号间的相互相关性来降低用户间的干扰。此检测可被有利方便地被实现，其方式为，接收所需数目的信号，计算在将被检测的超符号上的相关性项，并且在检测中利用这些相关性项使得具有不同数据符号速率的被发射信号之间的相互干扰可被消除。

本发明的一个第二实施例可被用作上述实施例的一部分，其中用户以一种并行形式发射其部分数据符号，由此每个并行符号通过一个扩展码序列被复用，该序列成为一个更长的扩展码的一部分，该扩展码用于需要低容量的连接上以复用一个符号。在本发明的一个第三实施例中，复用并行数据符号所使用的扩展码在本质上是相互间非正交的。当然在接收机中信号相互干扰，但此干扰可在检测期间通过一种适当的干扰消除算法得以消除。

在下文中，将通过根据如下附图的实例更详尽地描述本发明。

图1a所示为具有不同数据速率的传输和一个超符号的使用，

图1b所示为以不同数据速率传输的用户间的功率分配，

图2a到2d所示为根据本发明的不同扩展码选择的使用，

图3是一个根据本发明的发射机的可能性实现的方框图，

图4a和4b是根据本发明的发射机的选择性实现的更详尽的方框图，

图5是一个说明根据本发明的接收机的可能性实现的方框图，

图6是一个说明根据本发明的接收机的可能性实现的更详尽的方框图，

图7是一个说明一组匹配滤波器的方框图，

图8是一个说明在根据本发明的接收机中的一个干涉消除部件的可能性实现的方框图。

在下文中，首先通过实例描述一个异步CDMA系统，在其中可以应用根据本发明的方法。相应地，本发明也可被应用在同步系统中，对于一个熟练的技术人员这一点显而易见。

假设该异步CDMA系统包括K个用户，每个用户被指定一个扩展波形 $s_k\left(t\right)=\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{S}_k^{\left(j\right)}{\mathrm{\Π}}_{T_{c,k}}(t-j{T}_{c,k})$ 其中第k个用户的扩展波形的第j个片，即比特，按下式得到

    s_k ^(j)ε{-1，1}，k＝1，…，k.其中，T_c，k是第k个用户的片长度，N_k是第k个用户的扩展波形中片的数目。对于用户的扩展码没有限制。由于N_kT_c，k≥T_b，k，用户k可以拥有一个独特的片长度T_c，k(带宽)，符号长度T_b，k和一个随时间变化的波形。用户通过用数据符号b_k ⁽¹⁾∈A，调制扩展波形来发射信息，其中A为该符号的代号。在CDMA中，所有的用户同时在相同的频率上发射。这样，接收机的功能就是解调被累加的信号 $r\left(t\right)=\underset{k=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}\underset{f=-P}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}{h}_k\left(t\right)w_k^{\left(b_i\right)}(t-{\mathrm{iT}}_b-{\mathrm{\τ}}_k)+n\left(t\right),---\left(1\right)$ 其中n(t)代表方差为σ²的高斯白噪声，2P+1表示数据包的长度，h_k(t)表示第k个用户的物理信道的脉冲响应，并且 $w_k^{\left(b_i\right)}=\underset{m=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{s}_{k,m}\left(t\right)b_k^{(j=M+m)}{1}_{\left[{0,r}_b\right]}\left(t\right)$ 是用户k的调制波形，该用户具有符号序列b_i＝(b_k，....，b_k ^(i≠M+m))，(由于在波形w_k中已明确表示了下标k，因此符号b_i中忽略了k)。

还假设，不限制其一般性，多径信道形式如下 $h_k\left(t\right)=\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{k,l}\left(t\right)\mathrm{\δ}(t-{\mathrm{\τ}}_{k,l}\left(t\right))$ 其中，第k个用户的第一个信道分支(tap)用h_k，1∈C表示。假设时延τ_k，1已预先得知或被估算，并且在传输期间保持常数。有了这些假设，便可忽略时间系数并记作τ_k，1≡τ_k，1(t)。在下文中，复分支h_k，1(t)或为常数或者按时间函数减弱。

在下文中将描述根据本发明的方法的最优实施例，以提供在CDMA系统中的多路数据速率传输。

首先假设每个用户k拥有相同的扩展码的片速率，即

T_c，1≡T_c，2≡…T_c，k·。根据用户对容量的需要，可为不同的用户提供不同的符号速率，该速率是一个特定的超符号长度的一部分。所用的扩展码序列在该超符号的间隔处循环。此情况如图1a所示，其中显示了四个用户，k＝1，…，4，用户k＝1拥有最低的符号速率即超符号速率。为清楚起见，图中还通过实例示出了一个扩展码比特，或片长度。在实际中，片长度会比图1a所示要小。

在图1a的实例中用户k＝1的数据速率用字母R表示。用户k＝2拥有一个两倍的符号速率，即2R。与超符号速率相比，用户k＝3和k＝4拥有一个四倍的符号速率4R。图1b中显示了这些用户间的一种可能性功率分配。利用最高符号速率的用户k＝4还拥有功率的最大部分。检查如下的两种实现多路数据速率传输的可能性方法，这两种方法都可应用在本发明的最佳实施例中。

通常，与基本速率相比拥有一个M倍的符号速率的用户k的信息信道可以M个并行的信息信道的形式来实现。此情况用下式表示 $w_k\left(t\right)=\underset{m=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{s}_{k,m}\left(t\right),$ 其中每个S_k，m(t)在时间上被限制在[0，T_b，k[。在不同的信道中使用的扩展码可从例如hadamard代码组中被选取，因此它们是充分正交的。在根据本发明的方法中，接收到的信号的检测利用了接收到的信号间相互的相关性，那些相互间本质上非正交的，即相互干涉的代码，还可被用在相同用户的不同信息信道中。故意产生的一个用户的干涉可在接收机中通过干涉消除算法被消除。

第二，用户k可利用时间正交的波形来发射信息，其中 $s_{k,m}\left(t\right)=s_{k,m}\left(t\right)1_{r_{k,m}\′}$ 其中，

。如果假设与基本速率相比，用户k拥有一个M倍的符号速率，这样该用户的数据符号则被M个时间正交的代码调制。上述的M个时间正交的子码最好长度相同。

图2a到2d说明了根据本发明不同扩展码选择的使用。假设有两个用户k＝1，2，其中用户k＝1以系统的基本速率传输，即该用户的数据符号的长度与超符号的相同。这一点如图2a所示，其中显示了用户k＝1的数据符号b1，1，该数据符号的长度与超符号SS的相同，并且用一个长度与超符号相同的扩展码调制。假设用户k＝2以较用户k＝1三倍的数据速率传输，即在本例中M取3。这一点如图2b所示，其中显示了用户k＝2的数据符号b_1，2，b_2，2和b_3，2，这些符号的总长度与超符号SS的相同。图2c所示为一个实例，其中用户k＝2的数据符号在传输过程中，通过一个长度与超符号相同的扩展码SC1被复用。依次，在图2d所示的实例中，用户k＝2的数据符号b_1，2，b_2，2和b_3，2中的每一个，分别通过其自身的时间正交的扩展码序列SC2，SC3和SC4在传输过程中被复用。

当然，所用的扩展码还可以是复扩展码。I和Q分路可以拥有不同的扩展码。当在不同的连接上使用不同的扩展码，扩展比例和时间速率时，每个用户使用的频带可以改变。例如一个用户可以使用5MHz的频带，另一个用户使用2.5MHz的频带，在频域上这些频带被部分重叠地定位在为该系统预备的频段上。在Boztas S.，Kumar P.V.：Near Optimal 4Φsequencesfor CDMA(Pfoc. ISIT 1991，Budapest，Hungary，p.282，June 1991)中说明了扩展码的使用。

图3是一个通用方框图，说明了根据本发明的一个发射机的结构。该图显示了一个用户终端的方框图，但是，当然还可以在基站发射机中以相似的方式实现一个根据本发明的发射机。该发射机包括一个话筒30，一个语音编码器31，以执行信道编码的装置32，以通过一个扩展码复用将被发射信号的装置33，射频装置34，用以将被发射信号转换到在无线电波传播路径上使用的频域上，以及一个天线35。该发射机还包括一个控制单元36，用以控制该发射机某些部分的操作。典型地，该控制单元36可通过一个微处理器实现。被实现的该发射机当然还可包括其他部件，例如滤波器，A/D转换器，和用户接口，例如键盘和显示单元，这一点对于一个熟练的技术人员显而易见。但由于它们不是本发明的基本元件，为简练起见该图未将其列出。此外，除话筒和语音编码器之外，该发射机可包括一些其他数据源。

图4a是一个方框图，更详尽地说明了根据本发明的一个最佳实施例的发射机的结构。在根据本发明的该发射机中，控制单元36在语音编码器或数据源31以及编码装置32中调节符号构造，使得在该编码装置32的输出信号40中，被发射符号具有所需的长度。此外该发射机还包括装置41以将被发射信号转换为一种并行形式。例如可以用一个串行—并行转换器来实现该转换器装置41。被转换成并行形式的符号被提供给装置42a和42c，在其中所需数目的扩展码序列被产生，序列的数目等于被并行发射的符号的数目，并且每一个被发射的符号在该装置中用一个不同的序列被复用。依赖于所使用的数据速率，并行符号的数目可根据来自控制装置36的控制在不同的呼叫中变化。根据图2a到2d及其相应的描述，如果用户k＝1的数据速率等于基本速率，则只使用一对扩展码装置42a，即无需并行传输。如果用户k＝2以较用户k＝1的数据速率三倍的数据速率发射，则根据图2d，发射三个并行的符号，并且分别通过扩展码序列SC2，SC3和SC4，将它们以并行方式复用。

在装置42a到42c中使用的扩展码可用一个更长的代码的连续部分构成，该代码的长度与例如超符号的长度相同。在装置42a到42c中使用的扩展码还可以以如下方式被选择，即这些代码中的一些本质上是相互非正交的。这样根据图4c，装置42a到42c中的每一个都包括装置46以产生一个扩展码序列，和装置47以将被发射的符号48和这些序列复用在一起。装置46和47可利用已知的部件来实现，例如移位寄存器和乘法器。在G.P.Cooper，C.D.McGillem：现代通信和扩展频谱(McGraw-Hill，新加坡，1986；第8和第9章)中更详尽地描述了该扩展码的产生，在此处作为参考。

此外，该发射机包括装置44，在其中并行符号被组合用以传输，该装置可通过例如一个加法器来实现。该发射机还包括装置34以将被发射的信号放大并转换到在无线电路径上使用的频率处。

该发射机还可以用图4b中说明的方法被实现，其中射频装置45a到45c逐个与装置42a到42c的每一个相连，被转换为射频的信号在射频装置中被放大并从那里被提供给天线35。

在下文中将描述根据本发明的方法中有关接收的部分。对于在检测中使用的最佳标准有两种选择：最大似然(ML)法或最大后验((posteriori)MAP)法，在本描述中采用的是前者。因此，对数似然函数可从被观察波形的条件概率密度函数推得，其形式为 $^(B,\mathrm{\α})=\frac{2}{N_0}\∫\stackrel{\∞}{\mathrm{\λ}}\left[r\left(t\right)c^{*}(t,B)\right]\mathrm{dt}-\frac{1}{N_0}\∫|c(t,B){|}^2\mathrm{dt},---\left(2\right)$ 其中 $c(t,B)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{f=-P}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}{h}_k\left(t\right)w_k^{\left(b_i\right)}(t-i{T}_b-{\mathrm{\τ}}_k)$ 表示接收到的信号。在S.Verdu：最佳多用户效率(IEEE Trans.Commun.，Vol 34，Sept.1986)中描述了在单一数据速率的传输中上述公式的推导，在此作为参考。从此记作 ${\mathrm{\α}}_{k,1}\left(t\right)\≡\sqrt{\frac{E_k}{T_b}}{h}_{k,1}\left(t\right).$ 上述公式决定了在没有任何涉及接收机前端的假设的情况下的通用检测标准，典型地可用几个匹配滤波器实现。当涉及到一个解扩展信号时，可通过如下方式来处理该公式。

首先不限制其一般性，假设有关的信道是一个大容量的信道，其中利用并行的物理信道来发射信息，并且可为K_i用户的使用预定M_i话务信道。可将其解释作一个具有＝∑K_iM_I个用户的系统，其中k＝∑K₁。假设上述信息流在矩阵B_＝(2P+1)中被收集，其方式为每个具有不同数据速率的用户通过用  b_k ⁽¹⁾s替代b_k ⁽¹⁾s来将M_i增加到基本数据速率的原始矩阵中的一个指定位置处。解扩展信号的对数似然函数用下式表示

   B_opc＝arg_Bε{1-，1}max_(2P+1)×k∧(B|α，R，τ)其中，α＝(α_1，1，…，α_1，L，…，α_K，L)^T表示第K个用户的接收到的信号的幅，τ＝(τ_1，1，…，τ_1，L，…，τ_K，L)^T表示其信号分量的相应时延，R＝(R_-P，…，R_P)∈ C^{(K×L×N)×(2P+1)}是被发射的×(2P+1)符号的归一化互相关矩阵，第p个子矩阵为R_p。这对应于在第P个符号间隔的检测中观察到的互相关的影响，由下式决定 $R_P={[{\tilde{R}}^{(P-N)},...,{\tilde{R}}^{(P+N)}]}^T,$ 其中

其中第k个用户的第1个多径传播的信号分量和第k个用户的第1个多径传播的信号分量之间的相关性由下式得到 ${\left[{\tilde{R}}_{k,k^{\′}}^{\left(i\right)}\right]}_{l,l^{\′}}=\underset{-\∞}{\overset{\∞}{\∫}}{c}_{k,m}(t-{\mathrm{\τ}}_{k,l})c_{k^{\′},m^{\′}}(t-{\mathrm{\τ}}_{k^{\′},l^{\′}}+i{T}_b)\mathrm{dt}.$ 由此可见，接收到的符号的互相关矩阵是矢量τ的函数。该互相关矩阵可通过估算时延τ_i，数据速率M_i和代码f_k由接收到的信号被估算。当然，其中一些可被认为是已知的。考虑到该系统是一个根据公式(1)的异步CDMA系统，在公式(2)中描述的对数似然函数可被记作 $^\left(B\right|R,\mathrm{\α})=\underset{i=-P}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{N_0}\left(2\stackrel{\∞}{\mathrm{\λ}}\right[{\widehat{\mathrm{\α}}}^H{\hat{B}}^{\left(1\right)}{z}^{\left(1\right)}]-$ $\underset{i=-P}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}^T{\hat{B}}^{\left(i\right)}{\hat{R}}^{(i^{\′}-i)}{\hat{B}}^{(i^{\′}-i)}{\mathrm{\α}}^{*}),---\left(3\right)$ 其中在上述对数似然函数的公式(3)中后面的求和项代表相邻比特的影响，在一个同步系统中这一项为零。相应地，考虑到该系统包括几个数据速率，上述符号矩阵 可被记作其中涉及第k个用户的单位矩阵的维数是(M_k×L)×(M_k×L)。因此，在检测中所需的接收到的信号的充分特征可用下式表示 $z^{\left(i\right)}={(z_{1,1^{\′}}^{\left(i\right)}{z}_{1,2^{\′}}^{\left(i\right)},...,z_{K,L}^{\left(i\right)})}^T$ 其中矢量 $z_{k,l}^{\left(i\right)}=(z_{k,l,l}^{\left(i\right)},...,z_{k,l,M_k}^{\left(i\right)})$ 。每项代表涉及用户k的第m个信息波形的一个解扩展信号，该信号形式为 $z_{k,l,m}^{\left(i\right)}=\underset{-\∞}{\overset{\∞}{\∫}}r\left(t\right)c_{k,m}(t-{\mathrm{\τ}}_{k,l}-{\mathrm{iT}}_b)\mathrm{dt}$ 其中T_b代表该符号间隔的长度。

假设发射的是BPSK符号，并且被发射信号在一个衰落多径信道中传播。例如，这样多速率检测器可根据公式估算第K个数据流的第i个比特， ${\hat{b}}_{\tilde{k}}^{\left(i\right)}(m+1)=\mathrm{sgn}\left(\stackrel{\∞}{\mathrm{\λ}}\right[{\widehat{\mathrm{\α}}}^H{D}_{\tilde{k}}{z}^{\left(i\right)}-I(i,k,m)\left]\right),$ 其中 $I(i,\widetilde{k,m})={\widetilde{\mathrm{\α}}}^H{D}_{\tilde{k}}\left(\underset{i^{\′}=i-N}{\overset{i+N}{\mathrm{\Σ}}}{\hat{R}}^{(i^{\′}-i)}{I}_{\tilde{k}}^{(i^{\′}-i)}{\tilde{B}}^{(i^{\′}-i)}\left(m\right)\widetilde{\mathrm{\α}}\right)$ 代表干涉消除项。这样矩阵算子D＝diag(d_1，1，…，d_1，L，d_2，1，…，d_K，L)测出第个数据流，即接收所需信号的瑞克分路接收一个传输，并且它在第个子矩阵上值为d_，1＝…＝d_，L＝1，在其他处为零。矩阵I_k包括被瑞克分路接收到的传输，该传输与第k个用户的信号同步，因此是对所需信号的干涉。这样矩阵I_ ⁽¹⁾＝I，i≠0

是一个相关矩阵，而且矩阵 包括比特估算。通常首先用一个具有L个分级支路的瑞克接收机级来处理一个多径传播的信号，在混合之后，用一个硬限幅器来决定该信号的极性。这对应于忽略干涉消除项的情况，即I(i，k，m)≡0。

图5是一个通用方框图，以说明根据本发明的一个接收机的结构。该图是一个基站接收机的方框图，但是很显然，根据本发明的接收机还可类似地在一个用户终端里实现。

该接收机包括一个天线50，一个操作上与之相连的射频单元51，操作上与射频部分级联的射频装置52，用于计算判决所需的特征的计数装置53，操作上连到转换器装置的输出上的装置，以及操作上连到计数装置的输出上的信道解码装置54。该接收机还包括一个控制单元55，以控制上述部件的操作。当然该接收机还包括其他部件，例如滤波器，但为清楚起见，在上述实例中对其不作描述。

一个被天线50接收到的传输被提供到射频部分51，在其中接收到的信号被转换为所需的中频。其结果信号被进一步提供给转换器装置52，其中该信号以传统方法被转换成一种数字形式。该数字化的传输被进一步提供给特征计数装置53，在其中该数字被解扩展，即它被恢复到原始频带，并且解调和检测也被执行。下文将对装置53的操作作更详尽的描述。被检测的信号可在装置54中用已知方法进一步被信道解码，并且其结果信号被进一步提供给该接收机的其他部分。

图6是一个方框图，更详尽地说明了根据本发明的一个最佳实施例的接收机的结构。如上所述，该接收机包括一个天线50，与之相连的射频部分51，和操作上与射频部分的输出相连的转换器装置52。在该接收机中解复用装置60在操作上与被连到转换器装置的输出上，该解复用装置的输出被提供给匹配滤波器的几个组合61a到61c，这样每个组合都包括一个或几个匹配滤波器。该匹配滤波器的输出被提供给干涉消除装置62，在操作上该装置的输出与几个信号后处理装置63a到63c相连，后者装置的数目最好与上述滤波器组合61a到61c的数目相同。控制装置55控制该接收机的所述部分的操作。典型地，该控制装置55可通过一个处理器实现。

 同上，天线50接收到的传输被提供给射频部分51，其中接收到的信号被转换到所需的中频。其结果信号被进一步提供给转换器装置52，在其中该信号用传统方法被转换成一种数字形式。该数字化的传输被进一步提供给解复用装置，在其中接收到的数字化传输被分配给不同的滤波器组合61a到61c。每个组合61a到61c包括几个匹配滤波器，该滤波器可与接收到的信号同步并可将用所需扩展码发射的一个信号分量分解。每个组合可包括不同数目的匹配滤波器，并且每个组合可以同时使不同数目的滤波器有源化。因此完全同时的有源滤波器组合的数目等于实时用户的数目。每个滤波器组合61a到61c最好接收由一个用户发射的一个信号。如上所述在根据本发明的方法的连接中，可通过利用几个并行的扩展码来发射一个用户的信号，本质上依据每个用户的数据速率，这些扩展码可以是相互非正交的或相互时间正交的。因此一个滤波器组合的不同滤波器可以与用不同扩展码发射的信号同步，不过这些信号均来自于同一个用户。控制装置55将涉及扩展码的数据提供给每一个滤波器组合61a到61c，该匹配滤波器应与该数据同步。

匹配滤波器组合61a到61c的输出信号64a到64c包括上述矢量{z₁ ⁽¹⁾，…，z_ ⁽¹⁾}，因此它们是每个用户的解扩展信号。这些信号64a到64c被进一步提供给干涉消除装置62，在其中通过考虑不同用户的信号和以不同代码发射的同一个用户的信号之间的相关性来执行信号检测。在下文中将对干涉消除装置62的操作作更详尽的描述。从干涉消除装置处得到的信号被进一步提供给信号后处理装置63a到63c，该装置可包括例如去交错装置，信道解码，复用装置，和一些其他的接收机级或装置以混合一个用户的信号，构成几个并行传输。

图7是一个方框图，以说明匹配滤波器的一种组合61a。因此该组合包括几个匹配滤波器80到83，它们可通过例如相关器来实现。在G.cooper，C.McGillem：现代通信和扩展频谱(McGraw-Hill，New-York 1986，第12章)中更详尽地描述了一个相关器的实现。

图8是一个方框图，更详尽地说明了根据本发明的一个最佳实施例的接收机中干涉消除部件的结构的一个实例。数目为的匹配滤波器组合的输出信号64a到64c被作为输入提供给干涉消除单元70，该单元可能包括一个或几个级72，72。滤波器组合的输出信号64a到64c还被作为输入提供给一个信道估算部件73，在其中为该信号计算了估算值

，并且信道参数以不同的数据速率被发射。有关被计算的估算值的数据75被提供给干涉消除部件70，并且当涉及一种多相干涉消除算法时，该数据被提供给一个第一干涉消除组件71，在其中为每个接收到的符号的用户计算预估算值₁，…，_78a到78c。当采用一种多级干涉消除算法时，被计算的预估算值被提供给一个第二级72，在其中为接收到的信号计算新的估算值，该估算值79a到79c被进一步提供被后处理单元。相同的估算值76也被提供给信道估算部件73，在其中基于更新的估算值，计算了更精确的估算值，该值被返回77给干涉消除组合72以被用于检测中。

当然，接收机的控制装置55接收涉及每个连接的数据速率的信息77，并且这一数据可在呼叫建立期间在发射机和接收机之间被传输，或者它可从接收到的信号处被检测。如果在连接中使用的数据速率改变，涉及该变化的信息74必须也被传递给信道估算组件73，在其中矩阵

必须被更新。

在该方法中采用的干涉消除算法的类型和根据本发明的接收机的类型并非必须如此。例如，干涉消除方法可能是解相关，Viterbi和多级干涉消除方法以及熟练的技术人员所熟知的其他一些方法。

虽然以上通过根据附图的实例描述了本发明，显而易见本发明并不仅限于此，在随后的权利要求书中公开的本发明思想的范围内，可对它在许多方面给以修改。

Claims (23)

1.在一个利用CDMA方法的系统中的数据传输方法，其中几个用户同时在相同的频带上通信，每一个用户至少拥有一个宽带信息信道，并且至少一个用户的信息信道容量与其他用户的容量不同，其特征在于，每一个信息信道的参数依赖于所需的容量和传输质量，并且通过考虑信道间的相关性来检测每一个信息信道。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，每一个信息信道的传输容量可从一群具有不同容量的连接类型中选取。

3.根据权利要求1的方法，其特征在于，该信息信道通过一个长的扩展码被实现。

4.根据权利要求1的方法，其特征在于，该信息信道的参数包括该用户的扩展码比特率，数据符号速率，信号的质量规格，和每个数据符号使用的扩展码的数目。

5.根据权利要求1的方法，其特征在于，每一个用户的扩展码比特率，数据符号速率和每个数据符号使用的扩展码的数目依赖于为该连接设定的传输速率。

6.根据权利要求4的方法，其特征在于，使用的扩展码中至少有一些是本质上相互非正交的。

7.根据权利要求1的方法，其特征在于，拥有不同容量的用户拥有不同长度的数据符号。

8.根据权利要求7的方法，其特征在于，系统中使用的数据符号长度是给定超符号长度的一部分。

9.根据权利要求1的方法，其特征在于，在不同的连接上使用不同长度的扩展码。

10.根据权利要求8或9的方法，其特征在于，在连接上使用的扩展码序列与给定的超符号长度相同。

11.根据权利要求10的方法，其特征在于，用一个扩展码序列将被发射的每个符号复用，并且某些序列是本质上相互非正交的。

12.根据权利要求8的方法，其特征在于，干涉消除算法处理长度与给定的超符号相同的接收到的信号。

13.根据权利要求1的方法，其特征在于，通过一种相关矩阵来检测每个信息信道。

14.在利用CDMA方法的系统中的发射机，在该系统中几个用户同时在相同的频道上通信，该发射机包括用以形成将被发射的符号的装置(31，32)，其特征在于，该发射机包括调节将被发射的符号的长度的装置(36)，将所需数目的将被发射的符号转换成一种并行形式的装置(41)，用以产生扩展码序列，其数目等于将被并行发射的符号的数目的装置(42a-42b)，以及用以通过其自身的序列复用将被发射的每一个符号的装置(42a-42c)。

15.根据权利要求14的发射机，其特征在于，该发射机包括用以产生扩展码，其中某些是本质上相互非正交的装置(42a-42c)。

16.根据权利要求14的发射机，其特征在于，该发射机包括用以产生相互时间正交的扩展码的装置(42a-42c)。

17.根据权利要求14的发射机，其特征在于，该发射机包括装置(42a-42c)，以产生由一个长代码的连续部分构成的扩展码序列。

18.一种在一个利用CDMA方法的系统中的接收机，在该系统中几个用户同时在相同的频带上通信，每一个用户拥有其自己的扩展码，并且至少一个用户的信息信道容量与其他用户的容量不同，该接收机包括转换器装置(52)，以将接收到的传输转换成一种数字形式，以及几个装置(61a-61c)，以同步并计算为判决所需的特征，该特征来自于每个接收到用户的传输，其特征在于，所述几个装置(61a-61c)每一个都包括一组相关器(80-83)，它们可与不同类型的波形同步，并且该接收机包括装置(62)，以通过消除其相互相关性的影响来为不同类型的波形处理所述被计算的特征。

19.根据权利要求18的接收机，其特征在于，相关器(80-83)是同步的，它们为时间长度不同的波形计算特性，并且由装置(62)处理的特性从不同长度的波形中被计算。

20.根据权利要求18的接收机，其特征在于，相关器(80-83)是同步的，它们为并行的波形计算特性，并且由装置(62)处理的特性从并行的波形中被计算。

21.根据权利要求20的接收机，其特征在于，该接收机包括用以混合每个用户的并行波形的装置(63a-63c)。

22.根据权利要求18的接收机，其特征在于，该接收机包括信号分割装置(60)，它将一个数字化的信号划分给该接收机的不同的特性计算装置(61a-61c)。

23.根据权利要求21的接收机，其特征在于，该接收机包括控制相关器(80-83)操作的控制装置(55)和处理装置(62)。

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