CN1286851A - 在移动通信系统中生成准正交码和扩展信道信号的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种在CDMA通信系统中生成二进制准正交码的设备和方法。该方法包括:生成一个m序列、和与所述m序列之间具有良好的完全相关特性的特定左序列和右序列;按照在将所述m序列转换成沃尔什正交码时使用的列置换方法;对特定左序列和右序列进行列置换,并连接所述左序列和所述右序列以生成候选掩码;对候选掩码和长度与候选掩码长度相同的沃尔什正交码进行运算,以生成候选准正交码族;以及,从所生成的候选准正交码族中选出一个准正交码,所述被选准正交码与沃尔什正交码之间满足部分相关特性,并且选择一个与被选准正交码的生成有关的掩码。

Description

在移动通信系统中生成准正交码和 扩展信道信号的设备和方法

                发明背景

1．发明领域

本发明一般涉及在CDMA通信系统中使用的信道通信设备和方法，具体涉及用于生成二进制准正交码并利用所生成的二进制准正交码来扩展信道信号的设备和方法。

2．相关技术说明

通常，CDMA(码分多址)移动通信系统利用正交码进行信道分割，以便提高信道容量。常用的正交码是沃尔什(Walsh)正交码。例如，在IS-95/IS-95A标准中规定的前向链路就利用沃尔什正交码来分割信道。

图1示出了利用沃尔什正交码分割信道的IS-95/IS-95A前向链路。参照图1，分别通过唯一的沃尔什正交码Wi(这里，i=0至63)来分割各信道。IS-95/IS-95A前向链路为信道编码采用R=1/2的卷积码，为扩展沃尔什正交码采用BPSK(二进制移相键控)调制，并且IS-95/IS-95A前向链路具有1.2288MHz的带宽。于是，可用信道数目为1.2288MHz/(9.6KHz^*2)=64。即，IS-95/IS-95A前向链路可以利用沃尔什正交码来分割出64个信道。

因此，可用沃尔什正交码的数目将取决于所采用的调制方法和最小数据速率。然而，未来的CDMA移动通信系统为了提高性能将需要为用户分配大量的信道。为此，未来的CDMA移动通信系统会利用业务信道、导频信道和控制信道来提高信道容量。

然而，可供使用的可用正交码的数目却有限。这一限制将阻碍信道容量的提高。为了克服这一缺点，希望生成对正交码的干扰有限且数据速率可变的准正交码。

                发明概述

因此，本发明的一个目的是，提供一种在利用沃尔什正交码来执行信道扩展的CDMA通信系统中生成准正交码的方法，这些准正交码对沃尔什正交码的干扰很小。

本发明的另一个目的是，提供一种在CDMA通信系统中生成二进制准正交码的设备和方法，这些二进制准正交码与沃尔什正交码之间具有优异的完全相关性和部分相关性。

本发明的另一个目的是，提供一种在CDMA通信系统中采用准正交码来扩展信道信号的设备和方法，这些准正交码对正交码的干扰有限。

本发明的另一个目的是，提供一种在CDMA通信系统中有选择地利用沃尔什正交码和准正交码来扩展信道信号的信道发送设备和方法。

为了实现上述目的，提供了一种在CDMA通信系统中生成二进制准正交码的方法。该方法包括：生成一个m序列、和与所述m序列之间具有良好的完全相关特性的特定左序列和右序列；按照在将所述m序列转换成沃尔什正交码时使用的列置换方法，对特定左序列和右序列进行列置换，并连接所述左序列和所述右序列以生成候选掩码；对候选掩码和长度与候选掩码长度相同的沃尔什正交码进行运算，以生成候选准正交码族；以及，从所生成的候选准正交码族中选出一个准正交码，所述被选准正交码与沃尔什正交码之间满足部分相关特性，并且选择一个与被选准正交码的生成有关的掩码。

                附图的简要说明

通过参照附图以及下面的详细说明，将会更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征和优点，附图中：

图1是表示在常规CDMA通信系统中使用沃尔什正交码进行的信道分割的示意图；

图2是表示满足本发明一个实施例的条件3的在沃尔什正交码和准正交码之间的部分相关特性的示意图；

图3是表示本发明一个实施例的移位后的序列矩阵Q的示意图；

图4是表示本发明一个实施例的在对图3的矩阵Q执行了列置换之后与沃尔什正交码相加的那些准正交码的矩阵Q’的示意图；

图5是表示本发明第一实施例的二进制准正交码生成过程的流程图；

图6是表示在CDMA通信系统中按照本发明一个实施例的利用沃尔什正交码和所生成的准正交码进行的信道分割的示意图；

图7是表示在CDMA通信系统中按照本发明一个实施例的利用所生成的准正交码的信道发送器的方框图；

图8是表示在CDMA通信系统中按照本发明一个实施例的在图7的信道发送器中的准正交码生成器的方框图；

图9是表示本发明一个实施例的在图8的准正交码生成器中使用的准正交掩码表(quasi-orthogonal code mask table)实例的示意图；

图10是表示本发明一个实施例的在图8的准正交码生成器中使用的沃尔什正交码表实例的示意图；

图11是表示本发明另一个实施例的在图8的准正交码生成器中使用的用于生成准正交码的码表的示意图；

图12是表示在CDMA通信系统中采用准正交码和沃尔什正交码扩展信道信号的信道发送器的方框图；

图13是表示在图12中采用准正交码扩展发送信道信号的方案的详细方框图；以及

图14是表示在图12中采用准正交码和沃尔什正交码扩展发送信道信号的方案的详细方框图。

                优选实施例的详细描述

下面将参照附图说明本发明的优选实施例。在下面的说明中，没有详细说明公知的功能或结构，以避免出现不必要的细节而混淆本发明。

在CDMA通信系统中，为了提高信道容量或使单一小区的容量最大，本发明生成对正交码干扰有限的准正交码。

二进制正交码应满足以下方程式：

这里，i=0,1,2,…,log₂M-1。

在方程式(1)至(3)中，W_k(t)表示长度为N(1≤k≤N)的第k个沃尔什正交码序列，S_i(t)表示长度为N(1≤i≤X)的第i个准正交码，这里X表示满足条件1至3的正交码的数目。由方程式(1)表达的条件1表示在第k个沃尔什正交码W_k(t)(1≤k≤N,1≤t≤N)和第i个准正交码S_i(t)(1≤i≤X,1≤t≤N)之间的完全相关值应不超过θ_min(N)。由方程式(2)表达的条件2表示在第i行和第i’行的准正交码之间的完全相关值应不超过θ_min(N)。由方程式(3)表达的条件3表示在将第k行沃尔什正交码的长度N除以M而得到的各个部分N/M和第i行准正交码之间的部分相关值应不超过 ${\mathrm{\θ}}_{\min }\left(\frac{N}{M}\right)$ 。

这里，方程式(1)的条件1表示在沃尔什正交码和准正交码之间的完全相关特性，它表示在理论上作为与沃尔什正交码的绝对相关值准正交码可以具有的最小相关值，其中 ${\mathrm{\θ}}_{\min }\left(N\right)=\sqrt{N}$ 。 方程式(2)的条件2表示在准正交码之间完全相关特性的条件。方程式(3)的条件3表示如图2所示的在沃尔什正交码和准正交码之间的部分相关特性。在图2中，M=2^m(0≤m≤log₂N)。如图2所示的，方程式3的部分相关值满足如下情况的相关特性，即发送正交码的N/M部分并且数据速率在数据服务期间增加的情况。此时，这种部分相关值满足相关特性。例如，若N=256，

值如表1所示。[表1]

表1的结果通常可以进行扩充。例如，若N=1024且M=2，则对于在长度为1024的正交码中的长度为512的部分中的部分相关值，应考虑在长度为512的正交码和另一正交码序列之间的完全正交值界限θ_min(N)。表2示出在长度N和最小相关值θ_min(N)之间的关系。表2]

N=2048	θmin(N)=64
N=1024	θmin(N)=32
N=512	θmin(N)=32
N=256	θmin(N)=16
N=128	θmin(N)=16
N=64	θmin(N)=8
N=32	θmin(N)=8

对于满足条件1和2的序列已经进行了有效的研究。在这些序列中，有长度为2^2m的被称作卡氏(Kasami)序列和长度为2^2m+1的古氏(Gold)序列。即，卡氏序列族和古氏序列族具有良好的互相关特性。上述序列族的完全正交性是公知的。

但对于满足条件3的序列却尚未进行研究。然而，对于支持可变数据速率的IS-95B标准或未来的CDMA系统来说，满足条件3是非常重要的。

在本发明的一个实施例中，为了生成满足上述各条件的具有增加的码族数目的二进制准正交码族，生成了作为码族A(Family A)序列的克氏(Kerdock)码族。

首先，将参照用于生成克氏码的方法。若想了解克氏码的具体结构，请参见1994年3月的卷号为IT-40的电气和电子工程师协会信息学杂志第301-319页的文章“克氏码、普氏码、戈氏码和相关代码的Z4线性度”，其作者为A.R.汉蒙斯、P.V.库玛、A.R.卡尔德班克、N.J.A.斯劳恩和P.索尔(A.R.Hammons,P.V.Kumar,A.R.Calderbank,N.J.A.Sloane,and P.Sole,“The Z4-linearity of Kerdock,Preparata,Goethals and related codes”,IEEE Trans,Inform.Theory,vol.IT-40,PP.301-319,Mar,1994)。

长度为2^m-2的二进制克氏码被表达成通过重复两次长度为2^m-1-1的m序列而生成的长度为2^m-2的序列、与一个长度为2^m-2的特定序列之和，其中此特定序列是通过排列长度分别为2^m-1-1的左和右序列而生成的。首先，选择第(m-1)次的二进制本原多项式f(x)，来获得长度为2^m的准正交码序列。可以采用特征多项式f(x)来构建有限域(Galois Field)GF(2^m-1)。若β表示特征多项式f(x)的根，则可以利用有限域GF(2^m-1)中的迹函数(trace function)将克氏码字表达成如下的方程式(4)。

这里，Q_γ(t,x₁)=σ₂(γα^t)+x₁σ₁(γα^t)，c₀,c₁,x₁GF(2)

在方程式(4)中，σ₁(ηβ^t)是长度为2^m-1-1的m序列，并且可以用“0”或 ${\mathrm{\β}}^i(0\≤i\≤2^{2^{m-1}-2})$ 替换η然后对其进行列置换，来得到具有“0”和“1”码元的长度为2^m-1的沃尔什正交码。

此外，在方程式(4)中，x₁的值为“0”和“1”，并且可以在长度为2^m-1-1的序列Q_γ(t,x₁)的开头将“0”代入相应x₁、然后用 ${\mathrm{\β}}^i(0\≤i\≤2^{2^{m-1}-2})$ 替换γ，来获得长度为2^m-1的(2^m-1-1)序列。此时，如图9所示，通过排列在X₁=0下生成的长度为2^m-1-1的左序列和在X₁=1下生成的长度为2^m-1-1的右序列，来生成同时满足条件1和2的长度为2^m-2的序列，从而有长度为2^m-2的(2^m-1-1)序列。因此，长度为2^m-2的序列被称为候选掩码，γ=βⁱ的序列族的候选掩码值将表达成如下面的方程式(7)中所示的Si(t)。

这里，t=0,1,2,…,2^m-3。

可以在方程式(5)的集合K中的每个序列的开头插入“0”来形成图3的矩阵Q。矩阵Q具有(2^m-1-1)*2^m行和2^m列。这里，通过列置换，将生成长度为2^m的正交码和满足条件1和2的(2^m-1-1)序列，并且可以组合作为掩码的上述序列和沃尔什正交码，来获得满足条件1和2的候选(2^m-1-1)^*2^m准正交码。然后，从(2^m-1-1)^*2^m序列中提取满足条件3的序列。

图5示出长度为2^m的候选准正交序列的生成过程。

参照图5，在步骤511，生成各个x₁值的长度为2^m-1-1序列Q_γ(t,x₁)，t=O,1,…,2^m-1-2,X₁=O,1，即左序列和右序列。

在步骤513，若η=β^τ，则令m(t)=σ₁(ηβ^t)=Tγ_m-1(β^(t+τ))。借此可以将二进制序列的列置换函数σ定义为：

&#60方程式6&#62

此后，在步骤515，将“0”插入在步骤511中生成的长度为(2^m-1-1)的每个分序列的开头，从而将长度增加为2^m-1。然后，对于每个t，通过排列x₁=0的长度为2^m-1-1的分序列并接着排列x₁=1的长度为2^m-1-1的分序列，来生成长度为2^m的序列。这个过程可被定义为：

&#60方程式7&#62

然后，在步骤517，在步骤515中生成的序列中前面的2^m-1部分和后面的2^m-1部分，通过在步骤513中生成的列置换函数单独进行列置换。即，在步骤517，生成可如下定义的新序列：

&#60方程式8&#62

此后，在步骤519，如图4所示，利用上述过程中生成的序列，按照下面的方程式(11)来排列准正交码。

&#60方程式9&#62[S_ij(t)|t=1,2,…,2^m]S_ij(t)=e_i(t)+W_j(t)(模2),i=0,1,2,…,2^m-1-2,j=0,1,…,2^m-1此处，[W_j(t)|t=1,2,…,2^m,j=0,1,…,2^m-1]表示作为正交码的沃尔什序列，它用“0”和“1”的码元来表达。

下面将参照图5详细说明二进制准正交掩码生成过程的实例。

这里，假定二进制本原多项式使用f(x)=x³+x+l。于是，在步骤511，为了确定特定序列，令f(x)的根为β。即，β³+β+1=0。为了便于计算，首先如下确定β,β²,β³,β⁴,β⁵,β⁶和β⁷。

β=β

β²=β²

β³=β+1

β⁴=β²+β

β⁵=β³+β²=(β+1)+β²=β²+β+1

β⁶=β³+β²+β=(β+1)+β²+β=β²+1

β⁷=β³+β=(β+1)+β=1

若γ=β⁰=1，则在确定Q₁(t，x₁)=σ₂(1·β^t)+x₁σ₁(1·β¹)之前要确定σ₁(1·β^t)和σ₂(1·β^t)。

因此，若γ=β⁰=1，则左序列(x₁=0)变成Q₁(t,0)=σ₂(β^t)=1001011，右序列(x₁=1)变成Q₁(t,1)=σ₂(β^t)+σ₁(β^t)=1110100。

此外，若γ=β¹=β，则Q_β(t,x₁)=σ₁(β·β^t)+x₁σ₁(β·β^t)=σ₂(β^t-1)+x₁σ₁(β^t+1)=Q₁(t+1,x₁)。因此，γ=β¹=β的序列Q_β(t,x₁)等于通过移位一次γ=β⁰=1的序列Q₁(t,x₁)获得的结果。

按这种方式，可以确定左序列1001011、右序列1110100和它们的移位后的序列。此处，移位i次的序列表示为S_i。

在步骤513，按照多项式f(x)=x³+x+1生成一个m序列。这里，按照多项式f(x)=x³+x+1生成的m序列将变成1001011。利用m序列1001011来计算按照方程式(8)用于将m序列转换成沃尔什正交码的列置换函数。方程式(8)表示通过对m序列进行三个连续项的分组而将m序列转换成十进制数。即，第一组三项100被转换成十进制数4，第二组三项001被转换成十进制数1，第三组三项010被转换成十进制数2，第四组三项101被转换成十进制数5，第五组三项011被转换成十进制数3，第六组三项111被转换成十进制数7，第七组三项110被转换成十进制数6。前述结果可以被表达成：

计算出的列置换函数如表3A所示。[表3A]

t	三个连续项	σ(t)
0	100	4
1	001	1
2	010	2
3	101	5
4	011	3
5	111	7
6	110	6

在步骤515，将“0”加到在步骤511确定的每个左序列的开头，再进行排列；接着将“0”加到每个右序列的开头，再进行排列。通过d_i(t)与S_i(t)的关系表达式可以得出，若i=0，则d₀(t)是在步骤511确定的在γ=β⁰=1下的二进制序列S₀(t)，其开头加有“0”。即，如果在步骤511确定出S₀(1)=1,S₀(2)=0,S₀(3)=0,S₀(4)=1,S₀(5)=0,S₀(6)=1,S₀(7)=1,S₀(8)=1,S₀(9)=1,S₀(10)=1,S₀(11)=0,S₀(12)=1,S₀(13)=0和S₀(14)=0，则可以如下确定d₀(t)：d₀(1)=0    d₀(2)=S₀(2-1)=S₀(1)=1d₀(3)=S₀(3-1)=S₀(2)=0d₀(4)=S₀(4-1)=S₀(3)=0d₀(5)=S₀(5-1)=S₀(4)=1d₀(6)=S₀(6-1)=S₀(5)=0d₀(7)=S₀(7-1)=S₀(6)=1d₀(8)=S₀(8-1)=S₀(7)=1d₀(9)=0d₀(10)=S₀(10-2)=S₀(8)=1d₀(11)=S₀(11-2)=S₀(9)=1d₀(12)=S₀(12-2)=S₀(10)=1d₀(13)=S₀(13-2)=S₀(11)=1d₀(14)=S₀(14-2)=S₀(12)=1d₀(15)=S₀(15-2)=S₀(13)=1d₀(16)=S₀(16-2)=S₀(14)=1

此外，若i=1，则d₁(t)是在步骤511确定的在γ=β¹=β下的二进制序列S₁(t)，其开头加有“0”。即，如果在步骤511确定出S₁(1)=0,S₁(2)=0,S₁(3)=1,S₁(4)=0,S₁(5)=1,S₁(6)=1,S₁(7)=1,S₁(8)=1,S₁(9)=1,S₁(10)=0,S₁(11)=1,S₁(12)=0,S₁(13)=0和S₁(14)=1，则可以如下确定d₁(t)：d₁(1)=0d₁(2)=S₁(2-1)=S₁(1)=0d₁(3)=S₁(3-1)=S₁(2)=0d₁(4)=S₁(4-1)=S₁(3)=1d₁(5)=S₁(5-1)=S₁(4)=0d₁(6)=S₁(6-1)=S₁(5)=1d₁(7)=S₁(7-1)=S₁(6)=1d₁(8)=S₁(8-1)=S₁(7)=1d₁(9)=0d₁(10)=S₁(10-2)=S₁(8)=1d₁(11)=S₁(11-2)=S₁(9)=1d₁(12)=S₁(12-2)=S₁(10)=0d₁(13)=S₁(13-2)=S₁(11)=1d₁(14)=S₁(14-2)=S₁(12)=0d₁(15)=S₁(15-2)=S₁(13)=0d₁(16)=S₁(16-2)=S₁(14)=1

下面的表3B示出了上述结果，其中c_i(i=0至15)表示第i列。

[表3B]

di(t)	c0 c1  c2 c3  c4 c5  c6 c7	c8   c9   c10   c11   c12   c13   c14   c15
			d1(t)d2(t)d3(t)d4(t)d5(1)d6(t)d7(t)	0    1    0    0    1    0    1    10    0    0    1    0    1    1    10    0    1    0    1    1    1    00    1    0    1    1    1    0    00    0    1    1    1    0    0    10    1    1    1    0    0    1    00    1    1    0    0    1    0    1	0     1      1      1      0      1      0      00     1      1      0      1      0      0      10     1      0      1      0      0      1      10     0      1      0      0      1      1      10     1      0      0      1      1      1      00     0      0      1      1      1      0      10     0      1      1      1      0      1      0

在步骤517，按照在步骤513确定的列置换函数对表3B的移位排列后的特定序列进行列置换。下面的表3C示出了按照在步骤513确定的列置换函数进行列置换后的表3B的二进制序列。

[表3C]

ei(t)	c0 c4  c1  c2  c5  c3  c7  c6	c8   c12   c9   c10   c13   c11   c15   c14
			e0(t)e1(t)e2(t)e3(t)e4(t)e5(t)e6(t)	0    1    1    0    0     0    1    10    0    0    0    1     1    1    10    1    0    1    1     0    0    10    1    1    0    1     1    0    00    1    0    1    0     1    1    00    0    1    1    0     1    0    10    0    1    1    1     0    1    0	0      0      1      1      1      1      0      00      1      1      1      0      0      1      00      0      1      0      0      1      1      10      0      0      1      1      0      1      10      1      1      0      1      0      0      10      1      0      0      1      1      1      00      1      0      1      0      1      0      1

通过连接上述长度为8的左和右序列，可以形成如表3D所示的长度为16的二进制准正交候选掩码。

[表3D]

e0(t):  0    1    1    0    0    0    1    1    0    0    1    1    1    1    0    0e1(t):  0    0    0    0    1    1    1    1    0    1    1    1    0    0    1    0e2(t):  0    1    0    1    1    0    0    1    0    0    1    0    0    1    1    1e3(t):  0    1    1    0    1    1    0    0    0    0    0    1    1    0    1    1e4(t1   0    1    0    1    0    1    1    0    0    1    1    0    1    0    0    1e5(t):  0    0    1    1    0    1    0    1    0    1    0    0    1    1    1    0e6(t):  0    0    1    1    1    0    1    0    0    1    0    1    0    1    0    1

总之，对左和右二进制序列单独进行列移位和排列。然后，将“0”加到每个左序列和右序列，以形成长度为8的左序列和右序列。此后，按照列置换函数分别对左序列和右序列进行列置换。连接列置换后的左和右序列以形成长度为16的准正交候选掩码。

或者，在对左和右二进制序列进行列移位、排列列移位后的序列、再按照列置换函数对排列后的左和右序列进行列置换之后，可以将“0”加到列移位后的左和右序列的开头，以生成长度为8的左和右序列。

将所形成的二进制准正交候选掩码与沃尔什正交码相加，来校验是否满足条件3。

此后，在步骤519，从(2^m-1-1)^*2^m个候选准正交码中选出满足条件3的序列，并将所采用的候选准正交掩码选为准正交掩码。即，在步骤517的处理之后，在步骤519，从确定出的候选掩码族中选出满足条件3的序列。在选择方法中，要确定每个沃尔什正交码和每种长度的相关值，来检查是否满足条件3，于是，若满足条件3，就将该沃尔什正交码选作一个掩码。

例如，对于一个长度为128的正交码来说，确定它与长度为64的每个沃尔什正交码的部分相关值，以检查是否部分相关值超过8。若部分相关值超过8，就不能选择它作为掩码。反之，若部分相关值没有超过8，就再次计算该候选掩码与部分长度32的部分相关值。然后，检查是否部分相关值超过8。若部分相关值超过8，就不能选择它作为掩码。反之，若部分相关值没有超过8，就进行下一种长度的部分相关值的运算。在执行上述过程直到部分长度4之后，通过所有上述条件的候选掩码被选为满足条件1至3的准正交候选掩码。

利用掩码函数e_i(t)来确定使用图5的处理生成的准正交码序列。即，若掩码函数e_i(t)满足条件1至3，则可以获得2^m个准正交码。因此，如果有k个掩码满足条件1至3，则能够获得k×2^m个准正交码。下面的表4示出了基于m序列的准正交码的数目。此外，以下的表5、表6和表7分别示出在上述处理中确定的在m=6、m=7和m=8时的准正交码序列掩码函数e_i(t)。

[表4]

m	特征多项式	准正交序列数目
6	100101	8*64
7	10000011	22*128
8	10001001	20*256

[表5]

[表6]

[表7]

因此，若在使用沃尔什正交码的系统所要求的正交码数目增大，则可以利用按照本发明生成的准正交码来提高信道容量。在这样的情况下，准正交码对沃尔什正交码的干扰有限并且具有固定的相关值。例如，在N=64时，在准正交码和沃尔什正交码之间的相关值为8或-8。此外，即使在N=256时，(对于长度N=64的)部分相关值也为8或-8。这意味着能够准确地预测干扰，并具有优异的特性。

在使用沃尔什正交码的CDMA系统中，可以在每个链路中采用上述的准正交码。当准正交码与正交码一起使用时，可以考虑以下三种方案。

方案1

在使用沃尔什正交码并提供可变数据速率服务的系统中，可以在没有长度限制的情况下任意使用二进制准正交码。此外，还可以使用满长度的每个二进制准正交码序列。

方案2

选择一个沃尔什正交码组和一个二进制准正交码组来形成两个正交码集合，这两个码组均可提供可变数据速率的服务。

方案3

可以将沃尔什正交码组和每个二进制准正交码组用作一个码组，以使每个码组能够支持可变数据速率。在这种情况下，在二进制准正交码组之间会出现随机码的特征。

最好是参照上述三种方案，根据具体应用来使用准正交码。在一般情况下，若仅使用沃尔什正交码，则调制方与解调方交换预定的正交码号。因此，在使用正交码和准正交码时，需要交换预定的正交码号和码组号(即图4中所示的Q’矩阵e_i(t)的索引i)。在本例中，定义正交码组为码组0，随后再将各码组号定义为1到2^m-1。

下面将说明在支持可变数据速率的系统中象正交码组一样应用准正交码组的方法。准正交码组的每个元素由一个正交码号和一个码组号组成。码组号指示在图4中选择哪个e_i(t)。为了使用准正交码组提供可变数据速率服务，将以前分配的正交码号用作沃尔什正交码号，再为每个长度N在该码号中加上所分配的e_i(t)。

图6示出了本发明一个实施例的在IS-95/IS-95A前向链路中为扩充信道容量利用沃尔什正交码和准正交码分割信道的方法。图6示出了一个示范性实施例，其中将由Wi(i=0至63)表示的沃尔什正交码分配给各种信道，并将由Si(i=0至255)表示的准正交码分配给业务信道。因此，IS-95/IS-95A前向链路能够利用沃尔什正交码分割出64个信道，并能够利用4倍于沃尔什正交码数目的准正交码分割出256个信道。因此，利用沃尔什正交码和准正交码能够提高信道容量。

图7示出采用按照本发明生成的准正交码来分割信道的信道发送器。图7中示出的移动通信系统以不同于IS-95标准的方法来构建信道比特流。

参照图7，接收数据比特流X的信号转换器(或多路分解和信号变换部)711，将接收到的数据比特流分割成奇数比特和偶数比特，以便将分割后的信号多路分解成I和Q信号，然后通过将信号“0”转换成“+1”并将信号“1”转换成“-1”来转换分割成的I和Q信号。准正交码(QOC)生成器713接收准正交码掩码索引和沃尔什码(WOC)掩码索引，生成准正交码QOFk。正交扩展器715利用准正交码生成器713生成的准正交码QOFk，对信号转换器711输出的信号进行信道扩展。PN码生成器717生成复PN码PNi和PNq。PN扩展器719分别利用PNi和PNq对正交扩展的信号di和dq进行PN掩蔽。基带滤波器721将PN扩展信号Xi和Xq滤波成基带信号。移频器723将基带滤波后的信号Xi和Xq上变频成RF信号。

虽然图7示出了在CDMA通信系统中使用准正交码的一个信道发送器，但是当该发送器包括N个信道时，应设置使用准正交码的相应数目的正交扩展器。

参照图7，表达成“0”和“1”的二进制输入信号被信号转换器711多路分解成I和Q信号，再按照将信号“0”转换成“+1”并将信号“1”转换成“-1”的方式来转换。然后，准正交码生成器713按照接收到的准正交码掩码索引和沃尔什正交码掩码索引，生成准正交码QOFk。正交扩展器715将信号转换器711输出的信号乘以准正交码QOFk，以在相应信道上扩展发送信号。

可以采用两种不同方法来实现准正交码生成器713。

在第一种方法中，为了生成准正交码，准正交码生成器713包括图11中所示的存储器来生成准正交码。即，在如图1 l所示的存储器中保存有每个准正交序列，以便按照准正交码掩码索引和沃尔什正交码掩码索引，输出准正交序列。此外，准正交码生成嚣713在存储器中保存所有可用的准正交序列，并且在接收到准正交码索引q和正交码索引p之后，输出第(q^*2^m+p)个准正交序列 ${\mathrm{QOF}}_{q\×2^m+p}$ 。在图11中，上面的2^m个序列是沃尔什正交码序列，其余的序列是准正交码序列。

在第二种方法中，按如图8所示的那样实现准正交码生成器713。

参照图8，准正交掩码生成器811保存有准正交掩码e₀-e_N，并按照接收到的准正交码掩码索引来输出一个准正交掩码e_i。即，准正交掩码生成器811包括一个可实现为如图9所示的那样的准正交掩码e_i的表。参照图9，由于e₀=0，所以若选择e₀，则输出从沃尔什正交码生成器813中生成的一个沃尔什正交码。沃尔什正交码生成器813保存有沃尔什正交码，并按照接收到的沃尔什正交码索引来输出一个沃尔什正交码W_j。沃尔什正交码生成器813包括一个可实现为如图10所示的那样的沃尔什正交码表。加法器815将准正交掩码生成器811输出的准正交掩码e_i和沃尔什正交码生成器813输出的沃尔什正交码W_i相加，以生成准正交码QOFk。

利用准正交码扩展的信号被输入到PN扩展器719。然后，PN扩展器719利用相应的PN码PNi和PNq来扩展从正交扩展器715输出的信号di和dq，借此进行PN掩蔽。基带滤波器72l对PN掩蔽的信号Xi和Xq进行基带滤波，并且移频器723将基带滤波后的信号转换成RF信号。

图12示出了在CDMA通信系统中按照本发明一个实施例采用沃尔什正交码和准正交码的信道发送器。在图12示出的例子中，当发送至少两个发送信号时，分别利用唯一的准正交码或唯一的沃尔什正交码来扩展各个信道发送器的发送信号。在图12中，第一信道信号和第二信道信号可以是专用信道上的信号，或是在专用信道和公用信道上的信号。专用信道包括基础信道、辅助信道和专用控制信道。公用信道包括公用控制信道、导频信道、同步信道和寻呼信道。在此实施例中，公用信道使用沃尔什正交码，专用信道使用沃尔什正交码或准正交码。

参照图12，第一信号转换器12ll将接收到的第一信道比特流多路分解成I和O分信号，然后转换多路分解后的信号。即，第一信号转换器1211将接收到的第一信遒比特流的信号“0”转换成“+1”，将信号“1”转换成“-1”，并将转换后的信号提供给正交码扩展和PN掩蔽部1219。同样地，第二信号转换器1213将接收到的第二信道比特流多路分解成I和Q分信号，然后转换多路分解后的信号。第二信号转换器1213将接收到的第二信道比特流的信号“0”转换成“+1”，将信号“1”转换成“-1”，并将转换后的信号提供给正交码扩展和PN掩蔽部1219。

正交码生成器1215接收准正交码(QOC)掩码索引和沃尔什正交码(WOC)索引，利用接收到的索引生成沃尔什正交码W_i或准正交码S_i，并将所生成的代码提供给正交码扩展和PN掩蔽部1219。这里，正交码生成器1215的数目应等于信道发送器的数目。例如，在图12中，为了分别为第一信道和第二信道提供正交码，需要有两个正交码生成器。另外，正交码生成器1215应能够如图8中所示的那样，按照由上级处理器指定的准正交码掩码索引和沃尔什正交码索引，来生成准正交码和沃尔什正交码。

PN码生成器1217生成实部和虚部PN码PNi和PNq，并将它们提供给正交码扩展和PN掩蔽部1219。正交码扩展和PN掩蔽部1219将第一和第二信号转换器1211和1213的输出乘以相关的唯一的沃尔什正交码W_j或准正交码S_i，以扩展输入信号，并再次将扩展信号乘以PN码PNi和PNq，以生成被PN掩蔽的信号Xi和Xq。基带滤波器1221将正交码扩展和PN掩蔽部1219输出的信号Xi和Xq滤波成基带信号。移频器1223将基带滤波器1221输出的信号频移成RF信号。

为了保证多径延迟的高度相关，正交码扩展和PN掩蔽部1219可以以各种结构来实现。图13示出了一种通过用于复PN掩蔽的复乘法器1319实现的正交码扩展和PN掩蔽部，它为第一信道使用准正交码S_i并为第二信道使用沃尔什正交码W_i。另外，复乘法器1319同样也可以应用于第一和第二信道均使用准正交码S_i来执行复PN掩蔽的情况。图14示出了一种正交码扩展和PN掩蔽部，它采用非复数的PN掩蔽并为第一信道使用沃尔什正交码W_i而为第二信道使用准正交码S_i。另外，该方案同样也可以应用于第一和第二信道均使用准正交码S_i并且不采用复PN掩蔽的情况。在图13和图14中，所设置的信道扩展器和正交码生成器的数目等于信道的数目。此外在图13中，仅需要一个复乘法器。

参照图13，第一扩展器1311接收第一信道信号，将接收到的第一信道信号乘以准正交码S_i以输出扩展信号di1和dq1。第二扩展器1313接收第二信道信号，将接收到的第二信道信号乘以沃尔什正交码W_i以输出扩展信号di2和dq2。重发器1317重发PN码生成器1217输出的PN码PNi和PNq预定次数。复乘法器1319将第一扩展器1311和第二扩展器1313输出的信号di1和信号di2相加，同时将信号dq1和dq2相加，并且将相加后的信号di1+di2和dq1+dq2分别与重发器1317输出的PN码PNi和PNq进行复数相乘，以生成被PN掩蔽的信号Xi和Xq。复乘法器1319通过执行图13中所示的复数运算来执行复PN掩蔽。

在图13中，若将准正交码S_i和沃尔什正交码W_i分配给第一和第二信道，则构成正交码的子码相互之间也应不同。因此，在正交码扩展和PN掩蔽部1219以此种方式实现的情况下，能够在第一信道和第二信道之间获得准确的到达时间同步，从而消除了它们之间的相互干扰。

图14示出了正交码扩展和PN掩蔽部1219，其中为第一信道使用沃尔什正交码W_i，为第二信道使用准正交码S_i，并且采用非复数的PN掩蔽。

参照图14，第一扩展器1411接收第一信道信号，将接收到的第一信道信号乘以沃尔什正交码W_i以输出扩展信号di1和dq1。同样，第二扩展器1413接收第二信道信号，将接收到的第二信道信号乘以准正交码S_i以输出扩展信号di2和dq2。加法器1415将第一扩展器1411输出的信号di1和第二扩展器1413输出的信号di2相加以生成信号di1+di2。加法器1417将第一扩展器1411输出的信号dq1和第二扩展器1413输出的信号dq2相加以生成信号dq1+dq2。重发器1421重发PN码生成器1217输出的PN码PNi和PNq预定次数。乘法器1423将加法器1415输出的扩展信号di1+di2乘以重发器1421输出的PN码PNi，以生成掩蔽信号Xi。乘法器1425将加法器1417输出的扩展信号dq1+dq2乘以重发器1421输出的PN码PNq，以生成掩蔽信号Xq。

在图14中，如上所述，分配给第一信道的沃尔什正交码W_i应不同于分配给第二信道的准正交码S_i。在正交码扩展和PN掩蔽部1219以此种方式实现的情况下，能够在第一信道和第二信道之间获得准确的到达时间同步，从而消除了它们之间的相互干扰。

如上所述，此实施例能够生成对沃尔什正交码干扰最小的准正交码。此外，在利用沃尔什正交码分割信道的移动通信系统中，不管对沃尔什正交码有什么样的限制，均能够利用准正交码来提高信道容量。

虽然已经参照本发明的特定优选实施例展示和说明了本发明，但是本领域普通技术人员应明白，在不脱离所附权利要求限定的本发明的实质和范围的情况下，本发明可以有各种形式和细节上的变化。

Claims (10)

1．一种在码分多址(CDMA)通信系统中生成二进制准正交码的方法，包括下列步骤：

(a)生成一个m序列、和与所述m序列之间具有完全相关特性的特定左序列和右序列，所述特定左和右序列之间具有特定的相关值界限；

(b)按照在将所述m序列转换成沃尔什正交码时使用的列置换方法，分别对所述特定左序列和右序列进行列置换，并连接所述左序列和所述右序列以生成候选掩码；

(c)对候选掩码和长度与候选掩码长度相同的沃尔什正交码进行运算，以生成候选准正交码族；以及

(d)从所生成的候选准正交码族中选出一个准正交码，其中，所述被选准正交码与所述沃尔什正交码之间满足部分相关特性，并且选择一个与所述被选准正交码的生成相对应的掩码。

2．如权利要求1所述的方法，其中，所述特定左和右序列是用于生成二进制准正交掩码的A族(Family A)序列的克氏码(Kerdock code)。

3．如权利要求2所述的方法，其中，所述步骤(b)包括下列步骤：

(1)对所述特定左和右序列单独进行移位，以生成移位后的左序列和右序列；

(2)利用一个列置换函数，对所述特定左和右序列以及所述移位后的左和右序列单独进行列置换；以及

(3)将列置换后的左序列连接到列置换后的右序列，以生成二进制准正交候选掩码。

4．如权利要求3所述的方法，其中，所述步骤(1)包括下列步骤：将“0”插到所述移位后的左和右序列的开头。

5．如权利要求2所述的方法，其中，所述列置换函数是σ：{0,1,2,…,2^m-l-

6．如权利要求2所述的方法，其中，在所述步骤(d)中，若每个N/M部分的相关值不超过 $\sqrt{N/M},$ 则将用于生成所述二进制准正交码的掩码选为二进制准正交掩码，这里N是二进制准正交候选码和沃尔什正交码的整个长度，M=2^m，且m=0,1,…log₂N。

7．如权利要求2所述的方法，还包括下列步骤：若每个N/M部分的相关值不超过 $\sqrt{N/M},$ 则将用于生成所述二进制准正交码的掩码保存为二进制准正交掩码，这里N是利用所述掩码生成的二进制准正交候选码和另一二进制准正交候选码的整个长度，M=2^m，且m=0,1,…,log₂N。

8．一种用于CDMA通信系统的信道发送设备，包括：

二进制准正交码生成器，用于根据所指定的二进制准正交码掩码索引和沃尔什正交码索引，分别对二进制准正交掩码和沃尔什正交码进行运算，来生成一个二进制准正交码；

信道扩展器，用于对输入信号和所生成的二进制准正交码进行运算，以生成信道扩展信号；以及

伪噪声(PN)掩蔽部，用于对所述信道扩展信号和PN序列进行运算，以生成被PN掩蔽的信道信号。

9．如权利要求8所述的信道发送设备，其中，所述二进制准正交码生成器包括：

第一生成器，用于根据所指定的掩码索引，生成所述二进制准正交掩码；

第二生成器，用于根据所指定的沃尔什正交码索引，生成所述沃尔什正交码；以及

加法器，用于对所述二进制准正交掩码和所述沃尔什正交码进行运算，以生成一个二进制准正交码。

10．一种用于CDMA通信系统的信道发送方法，包括下列步骤：

根据一个指定的二进制准正交码索引生成一个二进制准正交掩码，并通过对所生成的二进制准正交掩码和一个沃尔什正交码进行运算，来生成一个二进制准正交码；

对输入信号和所生成的二进制准正交码进行运算，以生成信道扩展信号；以及

对所述信道扩展信号和复PN序列进行运算，以生成被PN掩蔽的信道信号。

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