CN1284307C - 码分多址通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及直接序列码分多址(DS-CDMA)。发射器(104B)包括位模式解码器(304)，位模式解码器(304)包括向脉冲整形器(206)输出DS-CDMA代码的第一输出端(304A)，和与放大器(312)的控制输入端(312A)耦接的第二输出端(304B)。位模式解码器响应具有第一数值，例如1的第一组二进制位，输出DS-CDMA代码，并响应具有第二数值，例如0的第二组二进制位，向放大器(312)输出控制信号，使放大器(312)停止输出。从而，发射器(104B)能够通过停止放大器(312)的输出，实现DS-CDMA开/关(on/off)信令。

Description

码分多址通信系统
本申请涉及标题为“System for Spread SpectrumCommunication(案卷号CM03351J)”、“A Protocol for a Self-Organizing Network Using a Logical Spanning Tree Backbone(案卷号CM03403J)”、“A Multiple Access Protocol and Structure forCommunication Devices in an Asynchronous Network(案卷号CM03333J)”的申请。
技术领域
本发明涉及直接序列码分多址(DS-CDMA)技术。更具体地说，本发明涉及DS-CDMA接收器、DS-CDMA发射器、DS-CDMA通信系统和利用DS-CDMA信号的信令方法。
背景技术
直接序列码分多址(DS-CDMA)已显现为在若干通信通道，例如使用无线网络小区的若干无线装置间共用频谱的优秀方法。实践中已证明DS-CDMA为指定的带宽分配提供比竞争系统，例如时分多址(TDMA)或频率跳跃扩展频谱高的数据率。
DS-CDMA也是一种扩展频谱信令方法。和频率跳跃扩展频谱技术相反，DS-CDMA信号在任何指定情况下，使用整个分配的带宽。
在DS-CDMA信令方法中，被偏置从而两个信号状态对应于相同符号和相反符号的信号电平的二进制数据序列被乘以按照同样方式偏置，但是其特征在于频率要高得多的DS-CDMA代码。例如，二进制数据序列的每个位循环一般对应于DS-CDMA代码的7-127个信号周期。对应于DS-CDMA代码的每个二进制值的信号周期被称为码片周期。DS-CDMA代码可表示为一个矢量，一个数字或元素对应于每个码片周期。其中每个元素或者为1或者为-1的伪噪声数序(PN)可用作DS-CDMA代码。用二进制数据序列的连续二进制位反复去乘DS-CDMA代码。为了便于区别，每个通信通道可具有唯一的DS-CDMA代码。对于RF传输来说，为了限制使用的带宽，对每个码片周期，产生具有由该码片周期的DS-CDMA代码值和该码片周期的二进制数据序列值的乘积规定的极性的码片脉冲函数。一系列的码片脉冲函数可用于在二进制相移键控(BPSK)调制器中调制载波频率，从而产生供传输的RF信号。其它调制方法和事实上其它媒体可被用于传送DS-CDMA信号。
在接收器，使用RF-基带解调器对接收的RF信号解调。解调器通常包括同相(I)通道和正交相(Q)通道。RF解调器的I输出和Q输出由低通滤波器过滤，产生I过滤信号和Q过滤信号。过滤信号包括用于调制载波的一系列码片脉冲的过滤形式。过滤信号由I和Q通道模数转换器取样，获得一系列的复数码片值。去扩展器随后进行该系列复数码片值的位长度子序列和本地保存的DS-CDMA代码的副本之间的矢量点积运算。如果在进行该乘法过程中，本地保存的DS-CDMA代码被正确地临时对准(例如在正确的位起始点对准)该系列复数码片值，那么DS-CDMA代码的两个实例(在发射器中去乘数据序列的一个DS-CDMA代码，和在接收器中去乘该系列复数码片值的DS-CDMA代码)将增大到1，留下初始的二进制数据序列。去扩展操作累积多个码片周期内的幅值，从而可检测可能接近于发射器-接收器系统的噪声基底的信号。
影响在DS-CDMA通信中获得的信噪比的一个问题是频率漂移。接收信号的载波频率和接收器用于解调接收信号的本地振荡器频率之间的任何差异会导致位周期内，复数码片值的缓慢旋转。这种旋转会降低去扩展器输出的信号的幅值，从而降低信噪比(SNR)。频率差异可由许多因素引起，例如发射器或接收器的振荡器中使用的组件的制造公差，或者振荡器组件与温度有关的特性。
为了减小频率差异，使用昂贵的石英晶体振荡器为发射器和接收器产生准确、稳定的频率信号。
发明内容
需要一种能够使用在输出频率方面表现出较大变化，同时获得高SNR的振荡器的DS-CDMA系统。
本发明提供一种利用直接序列码分多址接收器接收信息的方法，所述方法包括下述步骤：接收包括一个或多个直接序列代码的第一信号；对所述第一信号取样，获得一系列复数码片值；把所述系列中的每个第N个复数码片值乘以该系列中与所述第N个复数码片值相隔预定位数的另一复数码片值的复共轭，以获得逐码片差分解码系列，这里N为正整数；进行选自逐码片差分解码系列的若干符号长度子系列和参考矢量之间的矢量点积，获得一系列的点积值；和比较所述一系列点积值中的每个点积值和一个或多个预定常数。
附图说明
结合附图，参考本发明的某些例证实施例的下述详细说明，能够更好地理解发明本身，其中：
图1是根据本发明的优选实施例的通信系统的示意图。
图2是根据本发明的优选实施例，在图1中所示的通信系统中使用的发射器的方框图。
图3是根据本发明的一个备选实施例，在图1中所示的通信系统中使用的发射器的方框图。
图4是根据本发明的优选实施例，在图1中所示的通信系统中使用的接收器的方框图。
图5是根据本发明的优选实施例，由图1中所示的发射器执行的信令方法的流程图。
图6是4位序列的信号图。
图7是在乘以DS-CDMA代码之后，图6中所示的4位序列的信号图。
图8是在施加脉冲形状之后，图7中所示的信号的图形。
图9是根据本发明的备选实施例，由图1中所示的发射器执行的信令方法的流程图。
图10是4位序列的第二信号图。
图11是在乘以DS-CDMA代码之后，图10中所示的4位序列的信号图。
图12是在施加脉冲形状之后，图11中所示的信号的图形。
图13是根据本发明的优选实施例，由图1中所示的接收器执行的，处理接收信号的方法的流程图。
图14是用于产生在图13中所示过程中使用的参考矢量的过程的流程图。
图15是根据本发明的一个备选实施例，由图1中所示的接收器执行的，处理接收信号的方法的流程图。
图16是根据本发明的一个备选实施例，操纵发射器实现M-ary信令方案的过程的流程图。
图17是根据本发明的一个备选实施例，鉴别信息符号的方法的流程图。
图18是根据本发明的优选实施例，图1中所示的发射器的硬件方框图。
图19是根据本发明的优选实施例，图1和图4中所示的接收器106的硬件方框图。
图20是根据本发明的一个备选实施例，由图1中所示的接收器执行的处理接收信号的方法的流程图。
具体实施方式
虽然本发明容许许多不同形式的实施例，不过附图中表示并且这里将详细描述的是具体实施例，同时要明白本公开内容应被看作本发明原理的例子，并不打算把本发明局限于表示和描述的具体实施例。此外，这里使用的术语和单词不应被看作是限制性的，相反只是描述性的。在下面的说明中，相同的附图标记用于描述附图中相同、相似或者对应的部件。
根据本发明的优选实施例，通过在发射器利用DS-CDMA代码调制载波信号，在接收器对信号解调，以便获得一系列的复数码片值，把每个复数码片值乘以该序列中从其移动固定数目的位置的另一复数码片值，获得一系列差分解码的数值，并进行从该序列获得的连续子序列和参考矢量之间的矢量点积运算。本发明提供能够更好地解决载波频率漂移，并且允许使用低成本的接收器振荡器的系统。
图1是根据本发明的优选实施例使用的例证通信系统100的示意图。
第一通信设备102(例如可采取蜂窝电话机的形式)包括第一发射器104和第一接收器106。
第二通信设备108(例如蜂窝系统基站)包括第二发射器104和第二接收器106。
传输媒体112耦接第一通信设备和第二通信设备。传输媒体可包括自由空间。
图2是在图1中所示的通信系统中使用的发射器104的方框图。发射器104包括可接收要传送的二进制数据的二进制数据输入端202。二进制数据输入端202可与诸如声码器或电荷耦合器件(CCD)照相机之类的数据源的输出端通信耦接。在软件实现的情况下，数据源二进制数据输入端可以仅仅是从另一程序(例如声码器)接收要传送的二进制日期的子例程。可以串行或并行格式(例如以字节的形式)接收二进制数据。
二进制数据输入端与位模式解码器204通信耦接，以便从二进制数据输入端接收二进制数据。位模式解码器实现根据在二进制数据中检测到的位模式，选择DS-CDMA代码的功能。位模式可以是某一系列的二进制位，例如01，或者在每次处理一个二进制位的情况下，位模式仅仅是二进制位值，即1或0。位模式是信息符号。DS-CDMA代码可由一系列的混杂的1和-1表示。正交序列组可被用作DS-CDMA代码。多组伪噪声数字也可用作DS-CDMA代码，其中在任意相对循环偏移下，该组的不同元素不相关。对于出现在从二进制数据输入端202收到的二进制数据中的每个信息符号，位模式解码器204在解码器输出端204A输出或不输出DS-CDMA代码。
脉冲整形器206与位模式解码器204通信耦接，以便从位模式解码器204接收DS-CDMA代码。脉冲整形器206产生一系列的脉冲。考虑到当利用脉冲整形器的输出调制载波时导致产生某一带宽的信号的调整要求，设计脉冲的形状。根据本发明的一个例证实施例，脉冲为正弦脉冲。脉冲整形器206为每个DS-CDMA代码序列中的每个元素输出一个脉冲。为每个信息符号输出和DS-CDMA代码的一系列元件对应的一组脉冲。脉冲的极性(正或负)由DS-CDMA代码序列元素的数值确定(例如，如果元素为-1，那么脉冲被负极化，如果元素为+1，那么脉冲被正极化)。脉冲整形器可实现成配有数模转换器的处理器，把二进制数值序列写入数模转换器的输入端，使其输出恰当极化和整形的脉冲。
位模式解码器204和脉冲整形器206可实现成保存在计算机可读介质，例如快速存储器芯片中，并由处理器执行的一个或多个程序。下面参看附图中所示的流程图，讨论基于软件的位模式解码器的操作。另一方面，位模式解码器204和脉冲整形器206可实现成专用集成电路(ASIC)的一部分。
调制器208包括信号输入端208A，调制器208通过信号输入端208A与脉冲整形器206通信耦接，以便从脉冲整形器206接收一系列脉冲。调制器208包括载频输入端208B，调制器208通过载频输入端208B与振荡器210电耦接，以便接收载波信号。调制器208使所述一系列脉冲和载波信号混合，产生在RF输出端208C输出的调制信号。根据本发明的一个优选实施例，调制器208是二进制相移键控(BPSK)调制器。
放大器212包括信号输入端212A，放大器212通过信号输入端212A与调制器RF输出端208C通信耦接，以便接收调制信号。放大器212包括输出放大信号的放大信号输出端212B。媒体接口214与放大器的放大信号输出端212B通信耦接，以便接收放大信号，并使放大信号与发射媒体112耦接。根据本发明的一个优选实施例，媒体接口214包括使放大信号与自由空间耦接的天线。
发射器104能够通过响应某一位模式，例如值为零的二进制位，不进行传送，来代替传送DS-CDMA代码，实现开/关(on/off)信令。另一方面，发射器104可利用两个DS-CDMA代码，一个表示为零的二进制位，另一表示为1的二进制位，来发送信号。根据另一种备选方案，发射器104可实现M-ary信令，其中2N个DS-CDMA代码之一可用于表示2N个截然不同的位模式，每个位模式包括N位，如下表中所示：
表1
  位模式   DS-CDMA代码
  00   第1个DS-CDMA代码
  01   第2个DS-CDMA代码
  10   第3个DS-CDMA代码
  11   第4个DS-CDMA代码
如表所示，两位序列的每个可能位模式对应于唯一的DS-CDMA代码。DS-CDMA代码是二进制序列。在脉冲整形器206确定脉冲输出的极性的实际应用中，每个DS-CDMA中的0将被看作-1，指示负极化脉冲，1指示正极化脉冲。
图3是根据本发明的备选实施例，在图1中所示的通信系统中使用的发射器104B的方框图。由相同附图标记表示的一些部件为图2和图3共有。上面已参考图2说明了这些共有的部件。
位模式解码器304包括向脉冲整形器输出DS-CDMA代码的第一输出端304A，和与放大器312的控制输入端312A耦接的第二输出端304B。位模式解码器响应具有第一值，例如1的第一组二进制位，输出DS-CDMA代码，并响应具有第二值，例如0的第二组二进制位，向放大器312输出控制信号，使放大器312停止输出。从而发射器104B能够通过停止放大器312的输出，实现DS-CDMA开/关(on/off)信令。
图4是根据本发明的优选实施例，在图1中所示的通信系统中使用的接收器106的方框图。
参见图4，接收器媒体接口404(最好采取天线的形式)与媒体112通信耦接，以便接收放大信号。在接收器接收的放大信号会稍微衰减，如果放大信号未在某一点，例如由转发器放大的话。
接收器放大器406与接收器媒体接口404耦接，以便接收信号。接收器放大器重新放大该信号，从而产生接收器一方的放大信号。同相和正交相(I/Q)解调器408与接收器放大器通信耦接，以便接收接收器一方的放大信号。本地振荡器410也与I/Q解调器408耦接。I/Q解调器混合接收器一方的放大信号和来自本地振荡器的本地振荡器信号，输出同相解调信号和正交相解调器信号(或者分别称为实信号和虚信号)。注意图4中，实信号的信号通道由字母R表示，虚信号的信号通道由字母I表示。
低通滤波器412与I/Q解调器408耦接，以便接收实信号和虚信号。低通滤波器过滤信号，输出过滤实信号和过滤虚信号。低通滤波器最好包括码片脉冲匹配滤波器，即其时域表现近似于脉冲整形器206(图2)输出脉冲的形状的滤波器。
信号取样器414与低通滤波器412耦接。信号取样器最好包括模数转换器。信号取样器最好至少以表征接收的放大信号的码片速率对实信号和虚信号取样。码片速率是脉冲整形器206(图2)输出脉冲的速率。如果取样速率等于码片速率，那么将为DS-CDMA代码的每个元素获得一个样本。使信号取样器与接收的放大信号同步。可利用训练序列实现同步。信号取样器输出一系列的实信号值，和一系列的虚信号值。这两个序列可被看作单一的复数码片值序列。该复数码片值序列的例证DS-CDMA代码长度部分可近似为：
(序列1)
Figure C0280821700121
这里i是-1的平方根；
3近似于3.14159；
Figure C0280821700122
是接收信号的载频(以振荡器210为基础)和本地振荡器的频率之间的差值；
Tc是为DS-CDMA代码的每个元素产生的脉冲形状的持续时间，也称为码片周期；
I0是任意相位；
每个元素(1或-1)的前导系数是DS-CDMA代码的元素。
该例证序列表明在等于载频和本地振荡器频率间的差值的频率(下面称为漂移频率)下，存在复数码片幅值的调制。该调制是不合乎需要的。根据现有方法，如果通过实现码片值序列和参考矢量(DS-CDMA代码)之间的点积，对所述码片值序列去扩展，那么调制会导致信号强度(点积的幅值)的降低和SNR的降低。
逐码片(chip-by-chip)复数乘法器416与信号取样器414耦接，以便接收该系列复数码片值。逐码片复数乘法器通过用该序列中从第N个复数码片值移动固定位数的另一复数码片值的复共轭，去乘该复数码片值序列中每个第N个复数码片值，处理该复数码片值序列。最好，所述位数为1，从而用相邻复数码片值的复共轭去乘每个复数码片值。逐码片复数乘法器416输出一系列的乘积。根据一个备选实施例，信号取样器输出的复数码片值序列被处理成一个长序列，这种情况下如前所述进行乘法。根据另一备选实施例，单独处理和信息符号对应的各个复数码片值序列(数目和传送的DS-CDMA代码中的元素的数目相同)。在后一情况下，对于接近符号的DS-CDMA代码的末端的复数码片值，在相同的符号内，可能不存在从所述接近末端的复数码片值移动固定位数的另一复数码片值—会超出该符号的边界。这种情况下，每个符号的DS-CDMA被看作是循环数组，接近DS-CDMA代码长度数组末端的一个或多个(取决于固定位数的值)复数码片值被乘以接近起点的复数码片值。在这种备选方案中，如果固定位数为1，那么符号的DS-CDMA代码序列中最后一个复数码片值被乘以第一个复数码片值，以便获得位置和最后一个复数码片值对应的乘积。例如，如果固定位数为1，并且位序列被看作循环数组，那么应用于前述序列的逐码片复数乘法的结果可近似为：
(序列2)
Figure C0280821700131
另一方面，如果信号取样器的输出被处理成一个长序列，并且固定位数为1，那么应用于前述序列的逐码片乘法的结果可近似为：
(序列3)
Figure C0280821700141
Figure C0280821700142
这里NC是上述序列1中所示的序列之后下一符号的第一复数码片幅值。在序列2和序列3中，可看出在头6个复数码片值中，消除了漂移频率下的调制，DS-CDMA代码序列元素只被乘以固定的因数：exp 不幸的是，逐码片复数乘法器的操作也适合于从接收的DS-CDMA代码大量消除符号信息。例如，序列1中的DS-CDMA代码为[-1，-1，1，-1，1，1，1]，并且为了清楚起见，假定指数因数中的相位为0，序列2还原为[1，-1，-1，-1，1，1，-1]。另一方面，如果序列1中DS-CDMA代码为[-1，-1，1，-1，1，1，1]的负值，即[1，1，-1，1，-1，-1，-1]，那么在关于相位的相同假定下，序列2也应还原为[1，-1，-1，-1，1，1，-1]。从而，乘法运算消除了符号的痕迹，致使不能区分基于负值形式的DS-CDMA代码的输出和基于正值形式的相同DS-CDMA代码的输出。就现有的使用单一DS-CDMA代码的正值和负值形式传达逐码片差分解码的信息的信令方法会造成信息不可读。但是，如上所述，根据本发明，为了传达信息，使用利用不同代码表示不同位模式(例如位值)，或者关闭传输以便传递某一位值的信令方案。这些信令方法不存在逐码片复数乘法器从信号中消除消息的缺点。于是，逐码片复数乘法运算可被用于减轻频率漂移造成的对信号强度的有害影响。
为了使频率漂移对SNR的影响降至最小(主要影响位于符号边界或者接近符号边界的码片(例如，序列2中的最后一个元素))，在DS-CDMA代码中优选至少有7个元素，最好至少有15个元素。
去扩展器418与逐码片复数乘法器416和参考矢量存储器420耦接。去扩展器418接收来自参考矢量存储器的一个或多个参考矢量，以及来自逐码片复数乘法器416的乘积序列，并进行乘积序列的连续的DS-CDMA代码长度且对准符号边界的子序列，和一个或多个参考矢量之间的点积运算。后面说明不同的备选参考矢量。去扩展器418输出一系列的点积值。对于每个DS-CDMA长度的子序列，存在一个或多个点积值。
位值鉴别器422与去扩展器418耦接。位值鉴别器接收一系列的点积值，并鉴别一系列的信息携带符号。所述信息携带符号可以是某一值(例如0或1)的单一二进制位，或者可对应于位模式，例如，表1的左栏中的四个2位模式之一。信息携带符号通过数据输出端被输出，以便被外部系统(未示出)，例如音频解码器或者图像显示装置使用。
图5是根据本发明的一个优选实施例，由图2中所示的发射器实现的信令方法的流程图。在图5中所示的过程500中，在传送二进制数据中使用单个DS-CDMA代码。该代码是否被发送取决于每位的值。
参见图5，在第一处理框502中，读取二进制数据。二进制数据可包含，例如一系列的数据位。处理框504是顺序处理在处理框502中读取的数据位的程序循环的起点。一旦进入该程序循环，就到达处理框506。处理框506是判定框，其输出取决于在循环的当前迭代中考虑的二进制位的值。判定框506确定位值是否为1，但是这是一个不定的选择。另一方面，判定框506可确定位值是否为0。如果判定框506的输出是肯定的，那么过程500继续执行处理框508，在处理框508中，传送DS-CDMA代码。如果判定框506的输出是否定的，那么过程500继续执行处理框510，不传送DS-CDMA代码。通过经脉冲整形器206(图2)把零信号应用于调制器208(图2)，利用发射器104(图2)可完成处理框510。
处理框508和510之后是处理框512。处理框512是判定框，其输出取决于是否已到达要传送的二进制数据的末端。如果不再存在数据，那么过程500终止。如果还没有到达数据末端，那么过程继续执行处理框514，其中过程500被前移到二进制数据的下一位，随后过程500返回到处理框504。
图6-8是图解说明使用单一DS-CDMA代码的开/关信令的方法的一系列信号图。图6是包含4个位周期的二进制数据信号600。图6中所示的位序列为[1，0，1，0]。
图7图解说明了在利用DS-CDMA代码调制图6中所示的4位信号后得到的4位信号700。DS-CDMA代码为[1，-1，1，1，1，-1，-1]。在二进制数据的两个1位周期内，DS-CDMA代码由位模式解码器204(图2)输出。在二进制数据的两个0位周期内，位模式解码器不输出DS-CDMA代码。图8图解说明了响应收到图7中所示的信号，脉冲整形器206(图2)的输出。在图8中所示的信号中，在位值为1的各个位周期内，对于DS-CDMA代码的每个元素，脉冲整形器输出一个脉冲。如图8中所示，每个位周期存在7个码片周期。根据一个例证实施例，脉冲的形状是半正弦波脉冲。脉冲的极性由DS-CDMA代码的对应元素的符号确定。接收器不需形成中间信号700，可直接形成图8中所示的基带信号。
图9是可由图2中所示的发射器104执行的信令方法900的流程图。信令方法900使用两个DS-CDMA代码。传送这两个DS-CDMA代码之一，以便传递1位，传送另一DS-CDMA代码，以便传递0位。图9中由图5中的附图标记表示的那些处理框和图5中的处理框相同，不再参考图9说明。
参见图9，如果处理框506的输出是肯定的(即，如果循环的当前迭代处理的位是1位)，那么在处理框902中，传送第一DS-CDMA代码。如果位是0位，那么代替第一DS-CDMA，传送第二DS-CDMA代码。
图10-12图解说明了图9中所示的信令方法中所涉及的信号。图10是信号形式的4位序列的信号图。所述序列是[1，0，0，1]。图11表示了响应图10中所示的4位序列，(例如由位模式解码器204(图2))输出的一系列DS-CDMA代码。在第一及第四位周期(分别覆盖0-1和3-4的时间间隔)内，位值为1，并传送为[-1，-1，-1，-1，-1，1，1，1，-1，-1，1，-1，-1，-1，1，-1，1，-1，1，1，1，1，-1，1，1，-1，1，-1，-1，1，1]的第一DS-CDMA代码。在第二和第三位周期(分别覆盖1-2和2-3的时间间隔)内，位值为0，并发送为[-1，-1，-1，-1，-1，1，-1，-1，-1，1，1，1，-1，1，-1，1，-1，-1，1，-1，1，1，1，1，-1，-1，1，1，-1，1，1]的第DS-CDMA代码。图12图解说明了和图11中所示的信号相关的基带信号。基带信号的每个位周期包括若干脉冲(所述若干脉冲分别用于在该周期中使用的DS-CDMA代码的每个元素)。按照每个脉冲对应的DS-CDMA代码的元素的符号，极化每个脉冲。根据本发明的一个实施例，当收到图10中所示的信号时，位模式解码器204(图2)输出图11中所示的信号。脉冲整形器206(图2)接收位模式解码器204的输出，并响应所述接收，输出图12中所示的信号。在软件实现中，脉冲整形器206(图2)和位模式解码器204(图2)的前述功能被包含在处理框902和904(图9)中。
参见图13，表示了根据本发明的一个实施例，操作接收器106(图1)的方法的流程图1300。在处理框1300中，对同相和正交相形式的基带信号取样，获得一系列的复数码片值。样本可保存在存储器中，随后读取保存的样本以便进一步处理。在处理框1304中，该序列中的各个第N个复数码片值被乘以该序列中，从所述第N个复数码片值移动固定位数的另一复数码片值的复共轭，从而获得一系列的逐码片差分解码(CBCDD)值。换句话说，每个第N个复数码片值被乘以第(N+K)个复数码片值的复共轭，K是正整数或负整数。固定位数K最好为1，从而每个复数码片值被乘以序列中相邻复数码片值的复共轭。就识别从第一码片移动固定位数的第二码片来说，复数码片值序列可被看作一个长序列，或者连续的DS-CDMA代码长度，对准符号边界的子序列可被看作循环数组，这种情况下，在获得位于DS-CDMA代码长度并对准符号边界的子序列尾部的两个复数码片值之一的复共轭之后，所述这两个复数码片值将被相乘。
处理框1306是考虑来自CBCDD序列的连续的符号长度、符号对准的子序列的循环的起点。在处理框1308中，进行参考矢量和来自CBCDD的符号长度子序列之间的点积运算，以便获得点积值。在处理框1310中，比较所述点积值和一个或多个标量，以便识别信息符号。
处理框1312是判定框，其输出取决于是否存在要处理的其它数据。如果是，那么过程1300返回处理框1306。另一方面，如果不再存在要处理的数据，那么过程1300停止。
对于在具有按照图5的流程图500工作的发射器的通信系统中工作的接收器，参考矢量最好是这样一个矢量，即等于通过获取在处理框508中发送的DS-CDMA代码，并用从第一个元素移动固定位数(和在处理框1304中使用的固定位数相同)的另一元素去乘每个元素获得的矢量。为了识别从接近DS-CDMA代码的尾部的元素移动固定位数的元素，DS-CDMA代码可被看作循环数组。当利用前述参考矢量在处理框1308中进行点积运算时，当作用于接收的为传递1位而发送的DS-CDMA代码时，得到的点积值产生较大的输出，当作用于代表0位的零信号时，得到的点积值产生微小的输出。对于在具有按照图9的流程图900工作的发射器的通信系统中工作的接收器，参考矢量最好是作为第一分矢量和第二分矢量的矢量和的矢量，通过用第一DS-CDMA代码中，从第N个元素移动固定位数的另一元素去乘第一DS-CDMA代码(在处理框902中发送)的每个第N元素，并用第一系数去乘所得到的矢量，获得第一分矢量；通过用第二DS-CDMA代码中，从第N个元素移动固定位数的另一元素去乘第二DS-CDMA代码(在处理框904中发送)的每个第N元素，并用第二系数去乘所得到的矢量，获得第二分矢量。这种情况下，固定位数也等于在处理框1304中使用的固定位数，并且最好等于1。当在处理框1308中对接收的数据进行点积运算时，当被处理的符号长度子序列包括第一DS-CDMA代码时，点积值正比于第一系数，当被处理的符号长度子序列包括第二DS-CDMA代码时，点积值正比于第二系数。第一系数最好是第二系数的负值。后一情况下，在处理框1310中，可比较处理框1308输出的点积值和0(换句话说，确定的其符号)，以便区分1位和0位。例如，对于在具有执行图9中所示两个DS-CDMA代码信令方法的发射器的通信系统中使用的接收器104(图1，图4)，可如下得到参考矢量。如图11和12中所示，用于传送二进制值为1的数据位的第一DS-CDMA代码是[-1，-1，-1，-1，-1，1，1，1，-1，-1，1，-1，-1，-1，1，-1，1，-1，1，1，1，1，-1，1，1，-1，1，-1，-1，1，1]。用第(j-1)个元素去乘该序列中的各个第j元素(对于第一个元素，用最后一个元素去乘第一个元素)，以获得差分解码矢量的第j个元素，得到第一差分解码矢量[-1，1，1，1，1，-1，1，1，-1，1，-1，-1，1，1，-1，-1，-1，-1，-1，1，1，1，-1，-1，1，-1，-1，-1，1，-1，1]。如果按照相同的方式处理第二DS-CDMA代码[-1，-1，-1，-1，-1，1，-1，-1，-1，1，1，1，-1，1，-1，1，-1，-1，1，-1，1，1，1，1，-1，-1，1，1，-1，1，1]，为传递零数据位而传送的代码，那么得到第二差分解码矢量[-1，1，1，1，1，-1，-1，1，1，-1，1，1，-1，-1，-1，-1，-1，1，-1，-1，-1，1，1，1，-1，1，-1，1，-1，-1，1]。用为1的第一系数去乘第一差分解码矢量没有任何效果。用-1去乘第二差分解码矢量得到[1，-1，-1，-1，-1，1，1，-1，-1，1，-1，-1，1，1，1，1，1，-1，1，1，1，-1，-1，-1，1，-1，1，-1，1，1，-1]。把后者和第一差分解码矢量相加的矢量获得为[0，0，0，0，0，0，2，0，-2，2，-2，-2，2，2，0，0，0，-2，0，2，2，0，-2，-2，2，-2，0，-2，2，0，0]的参考矢量。为了证明参考矢量可被用于区分包含第一DS-CDMA代码的接收信号和包含第二DS-CDMA代码的那些接收信号，为了简便起见，假定相位为0(如同前面序列2中的指数因数中一样)。按照后一假定，在传送1位的情况下，逐码片复数乘法器416(图4)的输出应是第一差分解码矢量，在传送0位的情况下，逐码片复数乘法器416(图4)的输出应是第二差分解码矢量。参考矢量和第一差分解码矢量之间的点积为32，参考矢量和第二差分解码矢量之间的点积为-32。从而，通过利用如上所述得到的参考矢量进行单一点积，可区别两个不同的DS-CDMA。更一般地如下所述，根据可构成两个以上的DS-CDMA代码，可得到参考矢量，可区分包含在接收信号中的两个以上的DS-CDMA。
图14是用于产生将在对DS-CDMA信号去扩展中使用(例如，在处理框1308(图13)中使用)的参考矢量的过程1400的流程图。处理框1402是顺序处理若干DS-CDMA代码的循环的起点。每个被处理的DS-CDMA代码是存在于使用参考矢量对其去扩展的信号中的代码。
在处理框1404中，对于每个DS-CDMA代码，用从第N个元素移动固定位数的第二元素去乘每个第N元素，以便获得逐码片差分解码(CBCDD)DS-CDMA代码。为了使要相乘的元素成对，DS-CDMA可被看作循环数组，即跟在最后一个元素之后的元素被认为是第一元素。在处理框1406中，用截然不同的常数去乘每个CBCDD DS-CDMA代码，以便获得分矢量。处理框1408终止在处理框1402中开始的循环。在处理框1410中，把在处理框1406中获得的所有分矢量进行矢量相加，从而形成参考矢量。在处理框1412中，参考矢量保存在存储器中。注意参考矢量可永久保存在接收器106的非易失性存储器，或者临时保存在接收器106的易失性存储器中。
图15是根据本发明的备选实施例，由图1中所示的接收器执行的处理接收信号的方法的流程图。在图15中，通过进行CBCDD序列的每个符号长度子序列和多个参考矢量之间的点积，分析CBCDD序列的每个符号长度子序列。每个参考矢量最好对应于将在符号长度子序列中识别的单一信息符号。例如，可存在两个参考矢量，其中一个对应于1的二进制值，另一个对应于0的二进制值。作为一种备选方案，可存在2N个参考矢量，每个参考矢量用于一个可能的N位模式。
处理框1302-1306的说明参考图13的描述。处理框1508是顺序使用若干参考矢量的循环的起点。在处理框1510中，进行第k个参考矢量和来自CBCDD序列的第j个符号长度子序列之间的点积，以便获得点积值。在处理框1512中，比较点积值和阈值。可关于每次通过该循环，即关于每个参考矢量，选择阈值。如果点积值不超过阈值，那么在处理框1514中，选择下一参考矢量，处理返回处理框1508。如果点积值超过阈值，那么在处理框1516中，输出和在循环的当前迭代中测试的参考矢量对应的信息符号(例如，位值或位模式)的身份。在处理框1518中，确定是否存在要处理的其它数据。如果存在要处理的其它数据，那么在处理框1520中，前移到外循环，考虑CBCDD序列的下一符号长度子序列，过程返回外循环1306的顶部。
图20是根据本发明的一个备选实施例，由图1中所示的接收器执行的处理接收信号的方法2000的流程图。如过程1500中一样，在CBCDD序列的连续符号长度子序列之间的点积。在图20中所示的方法中，不是比较点积值和阈值，而是利用每个参考矢量计算点积值，输出与产生最大点积值的参考矢量相关的信息符号的身份。
处理框1302-1306的说明，参考图13的描述，处理框1518、1520的说明，参考图15的说明。在处理框2002中，在来自CBCDD序列的第j个连续位(或符号)长度子序列和一组参考矢量中每个参考矢量之间进行点积运算，以便获得一组点积值。在处理框2004中，确定最大的点积值。在处理框2006中，输出和产生最大点积值的参考矢量对应的信息符号(例如位值)的身份。
图16是根据本发明的一个备选实施例，操纵发射器实现M-ary信令方案的方法1600的流程图。在处理框1602中，读取二进制数据。处理框1604是顺序处理二进制数据中的各组二进制位的循环的起点。在处理框1606中，读取N(整数)位。在处理框1608中，在表中查寻N位的位模式，以便找出对应的DS-CDMA代码。前面的表1是这种表格的一个例子。在处理框1610中，传送对应的DS-CDMA。在处理框1612中，确定是否已到达数据的尾部。如果是，那么过程结束。如果没有到达数据的尾部，那么在处理框1614中，前移循环，以便考虑下N位，过程返回处理框1604。
利用图15中所示的方法，可在接收器处理根据图16中所示的过程传送的信号。另一方面，在按照图14中所示的方法产生参考矢量的情况下，可使用图13中所示的方法。在后一情况下，可如图17中详细描述的那样，执行处理框1310(图13)。
图17是根据参考矢量和CBCDD序列的相等长度子序列之间的点积的值，区别信息符号的方法1700的流程图。在处理框1702中，读取点积值(DP)，例如在处理框1308(图13)中计算之后。在处理框1704中，读取阈值数组。该数组可被保存在接收器存储器中。处理框1706是顺序比较点积值和阈值的循环的起点。阈值被安排成按照降序读取。在处理框1708中，比较点积值和循环的当前迭代中考虑的阈值。如果点积值超过阈值，那么输出和测试的阈值对应的位模式的身份。如果点积值未超过阈值，那么在处理框1712中，循环计数器递增，指向阈值数组中的下一阈值，过程返回处理框1704。借助图17中所示的方法，可识别若干DS-CDMA代码中，和特定位模式对应的具体DS-CDMA代码。
参见图18，图中表示了发射器104的例证硬件方框图。
发射器104包括模拟信号输入端1802，模拟信号输入端1802可接收来自麦克风或CCD照相机的信号。
模拟信号输入端1802与发射器模数转换器1804耦接，模数转换器1804把从模拟信号输入端接收的模拟信号转换成数字信号。
发射器模数转换器1804与数字信号处理器1806耦接。
程序存储器1820、DS-CDMA代码存储器1810和码片脉冲形状存储器1808通过信号总线1822与DSP处理器1806耦接。前述三个存储器1808、1810、1820可实现成，例如单一的物理存储器，例如快速存储器。
程序存储器1820是保存软件的计算机可读介质，前面参考图2、5、9和16说明了其功能。DS-CDMA代码存储器1810存储DS-CDMA代码。码片脉冲存储器保存脉冲形状的数字表现。考虑到管理带宽应用限制，设计脉冲形状，以便具有有限的频带宽度。脉冲整形器206(图2)使用码片脉冲形状信息产生脉冲。
数据信号处理器1806的输出端与数模转换器1812的输入端耦接。数字信号处理器1806把码片脉冲形状的表现，DS-CDMA代码和从发射器模数转换器1804读取的二进制数据序列组合成基带信号的数字表现。在传输前，可对二进制数据应用纠错编码。数字表现驱动数模转换器1812输出图8和图12中所示的模拟基带信号。
调制器208具有与数模转换器1812的输出端耦接的第一输入端，接收来自数模转换器1812的模拟基带信号。调制器208具有与振荡器210的输出端耦接的第二输入端，接收来自振荡器210的载频信号。调制器208用于利用模拟基带信号调制载频信号，并输出所得到的射频(RF)。最好使用二进制相移键控。也可使用其它类型的调制，包括(但不限于)正交相移键控QPSK和偏移正交相移键控(OQPSK)。
放大器212包括与调制器208的输出端耦接，以便接收RF信号的输入端。
天线1818包括与放大器212的输出端耦接，以便接收RF信号的输入端。天线1818用于把RF信号发送到自由空间中。
在发射器104是无线网络节点的一部分的情况下，模拟数据输入端1802可由用于从另一接收器(未示出)接收二进制数据序列的输入端代替。
图19是根据本发明的优选实施例的接收器106(图1、4)的硬件方框图。
天线1902接收来自发射器104(图1、2、18)的RF信号。天线1902与接收器放大器406耦接。接收器放大器406放大RF信号，并在第一输出端输出放大的RF信号。第一输出端与RF-基带转换器1906的第一输入端耦接。本地振荡器410设有与RF-基带转换器1906的第二输入端耦接的输出端。RF-基带转换器1906混合从本地振荡器410接收的本地振荡器信号和RF信号，并在输出端输出模拟的DS-CDMA基带信号800(图8)、1200(图12)。RF-基带转换器1906还输出噪声，由不是针对接收器106的其它传送产生的干扰，以及高频分量。
低通滤波器412的输入端与RF-基带转换器1906的输出端耦接，并连同噪声和干扰一起接收DS-CDMA信号。
滤波器412的输出端与接收器模数转换器1912的输入端耦接。
数字信号处理器1914通过接收器信号总线1920，与接收器模数转换器1912的输出端耦接。
用作执行程序的工作空间的随机存取存储器1918和构成计算机可读介质的快速存储器1916也与总线1920耦接。快速存储器1916用于保存程序，包括上面参考图13、15和17中所示的，由接收器用于根据本发明处理接收信号的流程图说明的那些程序。保存在快速存储器1916中的程序由数字信号处理器1914执行。快速存储器1916还可用于保存参考矢量。另一方面，利用载频，可把参考矢量传送给接收器106(例如，从网络节点)，并将其保存在RAM 1918。
接收器输出数模转换器1922(可与数字信号处理器1914集成)与数字信号处理器1914耦接。输出数模转换器1922被用于根据在DS-CDMA基带信号中编码的信息，驱动输出端1924，DS-CDMA基带信号可以是音频、视频或者其它任何适当信号。
在接收器106是无线网络节点的一部分的情况下，可除去数模转换器1922，输出端1924被用于输出二进制数据序列。
发射器104和接收器106可整体或者部分被实现成一个或多个专用集成电路(ASIC)。
与本发明有关，用作保存程序的存储器的计算机可读介质可包括诸如RAM之类的易失性存储器，或者包含处于瞬态的数据的介质，例如通信通道、网络电路或无线通信链路，或者最好是非易失性存储器，包括(但不限于)快速存储器、只读存储器(ROM)、EPROM、EEPROM、磁盘驱动器。用作信号处理操作的工作空间的计算机可读介质可包括随机存取存储器(RAM)。
本领域的技术人员知道，可用硬件或软件，或者硬件和软件的组合实现本发明。可用具有用于实现所述或主张的各个功能或步骤的独立元件或装置，或者组合所述或主张的任意功能或步骤的性能的一个或多个元件或装置的单一计算机系统实现和结合优选实施例公开的发明原理相符的系统或方法。
本领域的普通技术人员知道，本发明并不局限于任意特殊计算机程序或逻辑或语言，或者指令，相反可借助任何适当的程序、逻辑或语言，或者指令实践本发明。
虽然图解说明了本发明的优选实施例和其它实施例，不过本发明显然并不局限于此。在不脱离由下述权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员会想到各种修改、改变、变化、替代和等同物。

Claims (15)

1、一种利用直接序列码分多址接收器接收信息的方法，所述方法包括下述步骤：
接收包括一个或多个直接序列代码的第一信号；
对所述第一信号取样，获得一系列复数码片值；
把所述系列中的每个第N个复数码片值乘以该系列中与所述第N个复数码片值相隔预定位数的另一复数码片值的复共轭，以获得逐码片差分解码系列，这里N为正整数；
进行选自逐码片差分解码系列的若干符号长度子系列和参考矢量之间的矢量点积，获得一系列的点积值；和
比较所述一系列点积值中的每个点积值和一个或多个预定常数。
2、按照权利要求1所述的方法，其中乘法步骤包括下述子步骤：
把所述系列中的每个第N个复数码片值乘以该系列中与所述第N个复数码片值相邻的另一复数码片值的复共轭，获得逐码片差分解码系列。
3、按照权利要求1所述的方法，其中接收第一信号的步骤包括下述子步骤：
接收由散布有零周期的单一直接序列代码的多个副本构成的信号。
4、按照权利要求3所述的方法，其中进行点积的步骤包括下述子步骤：
进行选自逐码片差分解码系列的若干符号长度子系列和参考矢量之间的矢量点积，以获得一系列的点积值，所述参考矢量等于通过把单一直接序列代码中的每个第N个元素，乘以该单一直接序列代码中与所述第N个元素相隔预定位数的另一元素获得的矢量。
5、按照权利要求4所述的方法，其中比较所述一系列点积值中的每个点积值和一个或多个预定常数的步骤包括下述子步骤：
比较所述一系列点积值中的每个点积值和第一预定常数。
6、按照权利要求1所述的方法，其中接收包括一个或多个直接序列代码的第一信号的步骤包括下述子步骤：
接收包括第一直接序列代码和第二直接序列代码的信号。
7、按照权利要求6所述的方法，其中执行点积的步骤包括下述子步骤：
进行选自逐码片差分解码系列的若干符号长度子系列和参考矢量之间的矢量点积，获得一系列的点积值，所述参考矢量实质上等同于从第二分矢量减去第一分矢量获得的矢量，其中通过把第一直接序列代码中的每个第N个元素乘以第一直接序列代码中与第一直接序列代码中的第N个元素相隔预定位数的另一元素，获得第一分矢量，通过把第二直接序列代码中的每个第N个元素乘以第二直接序列代码中与第二直接序列代码中的第N个元素相隔预定位数的另一元素，获得第二分矢量。
8、按照权利要求6所述的方法，其中比较所述一系列点积值中的每个点积值和一个或多个预定常数的步骤包括下述子步骤：
比较所述一系列点积值中的每个点积值和为零的常数。
9、按照权利要求1所述的方法，其中接收包括一个或多个直接序列代码的第一信号的步骤包括下述子步骤：
接收包括2N个截然不同的直接序列代码的信号，N为正整数。
10、按照权利要求9所述的方法，还包括下述步骤：
获得参考矢量，所述参考矢量等于通过下述步骤获得的矢量：
通过把截然不同的直接序列代码中的每个第N个元素乘以所述截然不同的直接序列代码中与所述第N个元素相隔预定位数的另一元素，处理每个截然不同的直接序列代码，获得2N个截然不同的差分解码矢量；
把每个截然不同的差分解码矢量乘以一个截然不同的常数，获得若干分矢量；和
求分矢量之和。
11、按照权利要求10所述的方法，其中比较所述一系列点积值中的每一个点积值和一个或多个预定常数的步骤包括下述子步骤：
比较所述一系列点积值中的每个点积值和若干截然不同的常数。
12、按照权利要求1所述的方法，其中接收包含一个或多个直接序列代码的第一信号的步骤包括下述子步骤：
同相和正交解调接收的RF信号，获得复数解调器输出信号；
对复数解调器输出信号进行低通过滤，获得第一信号。
13、按照权利要求12所述的方法，其中低通过滤的步骤包括下述子步骤：
利用码片脉冲匹配滤波器过滤解调器输出。
14、按照权利要求1所述的方法，其中接收第一信号的步骤包括下述子步骤：
接收包括具有至少7个元素的直接序列代码的信号。
15、按照权利要求1所述的方法，其中接收第一信号的步骤包括下述子步骤：
接收包括具有至少15个元素的直接序列代码的信号。
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