CN1286852A - 在码分多址通信系统中生成扩展码和利用扩展码扩展信道信号的设备和方法 - Google Patents

在码分多址通信系统中生成扩展码和利用扩展码扩展信道信号的设备和方法 Download PDF

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Abstract

一种用于码分多址(CDMA)通信系统的扩展码生成设备。该设备包括:PN(伪随机噪声)码序列发生器,用于生成PNi和PNq序列;正交码发生器,用于生成在至少两个码片的间隔内实现差分相移键控(DPSK)状态跃迁的第一和第二正交码;和扩展码发生器,用于通过将PNi和PNq码序列与第一和第二正交码相混合,来生成扩展码Ci和Cq,使得扩展码Ci和Cq的当前相位相对于扩展码Ci和Cq的先前相位交替实现正交相移键控(QPSK)和DPSK状态跃迁。

Description

在码分多址通信系统中生成扩展码和利用 扩展码扩展信道信号的设备和方法
发明背景
1．发明领域
本发明一般涉及用于CDMA通信系统的扩频设备和方法，更具体地说，本发明涉及用来生成扩展序列的设备和方法。
2．相关技术描述
码分多址(CDMA)移动通信系统已经从主要提供话音服务的现有移动通信标准发展成为不但能提供话音服务并且能提供高速数据发送服务的IMT-2000标准。例如，IMT-2000标准可以提供高质话音、运动图像和因特网(Internet)搜索等服务。在CDMA通信系统中，基站和移动台之间的通信链路包括从基站发送到移动台的前向链路和从移动台发送到基站的反向链路。
在CDMA通信系统中，反向链路通常使用PN(伪随机噪声)码复扩展方案作为扩频方法。但是，当由于用户数据使功率放大器的峰值均值功率比(PAR)增大时，PN码复扩展方案存在着一个问题。在反向链路中，发送功率的峰值均值比的增大引起如下所述的“再生(re-growth)”，它影响移动台中功率放大器的设计和性能。移动站中功率放大器的特性曲线存在线性区和非线性区。当移动台的发送功率增大时，移动台的信号将会进入非线性区，干扰其它用户的频率区，这种现象称为“再生”现象。为了不干扰其它用户的频率区，应该缩小小区区域的大小，和小区区域中的移动台应该以较低的发送功率发送到相应的基站发送。因此，需要一种在使影响整个系统性能的误码率(BER)性能的下降最小化的同时减小PAR的扩展方法。
下文参考传统CDMA通信系统中的发送器对PN复扩展方案进行描述。
图1显示了用于CDMA通信系统的、包括扩频设备的信道发送器。如图所示，信道发送器包括正交扩展器101、复数乘法器102、PN序列发生器103和低通滤波和调制部分104。
参考图1，每个信道的发送数据经相应信道编码器(图中未画出)在信道编码、重发和交织之后施加到正交扩展器101。然后，正交扩展器101以指定给相应信道的唯一正交码乘输入信道数据，来正交扩展输入信道数据。沃尔什(Walsh)码通常用作正交码。PN序列发生器103生成用来扩展各个信道的发送信号的扩展序列。PN序列通常用作扩展序列。复数乘法器102以PN序列发生器103输出的扩展序列复乘正交扩展器101输出的信号，以生成复扩展信号。低通滤波和调制部分104对从复数乘法器102输出的复扩展信号进行基带滤波，然后将基带滤波信号转换成RF(射频)信号。
图2是显示用于反向链路的图1所示的信道发送器的详图。
参考图2，在输入到相应信道之前，每个信道的发送数据都经过信道编码、重发、信道交织和以信号“0”映射为“+1”和信号“1”映射为“-1”这种方式的二进制映射。各个信道的数据在乘法器111、121、131和141中被唯一正交码所乘。在图2中，信道发送器包括导频信道发送器、控制信道发送器、辅助信道发送器和基本信道发送器。如上所述，Walsh码通常用作扩展各个信道的正交码。第一至第三增益控制器122、132和142以适合于每个信道的增益乘控制信道、辅助信道和基本信道的正交扩展数据。信道数据由二进制加法器112和133相加，然后施加到复数乘法器102上。这里，二进制加法器112和133的输出称为“信道化数据”。
复数乘法器102以扩展码乘加法器112和133的输出来进行扩展。如上所述，从PN序列发生器103输出的PN码用作扩展码。输入到复数乘法器120的PN码具有与码片率相等的速率，和可以含有由“+1”和“-1”组成的值。这里，除非另有所述，假定PN码含有“+1”和“-1”的值。
至于复数乘法器102，从加法器112输出的信道化数据施加到乘法器113和143上，从加法器133输出的信道化数据施加到乘法器123和134上。并且，从PN序列发生器103输出的扩展码PNi施加到乘法器113和123上，和从PN序列发生器103输出的扩展码PNq施加到乘法器134和143上。另外，乘法器113和134的输出由加法器114进行相减，然后施加到第一低通滤波器115上；和乘法器123和143的输出由加法器135进行相加，然后施加到第二低通滤波器136上。
来自二进制加法器114的输出中的实信号部分输入到第一低通滤波器115中，和其虚信号部分输入到第二低通滤波器136中。低通滤波器115和136的输出信号分别由第四和第五增益控制器116和137进行增益控制，然后，调制、相加在一起、并通过发送信道发送出去。低通滤波和调制部分104对二进制加法器114和135的输出数据进行低通滤波和调制，然后输出来自二进制加法器118的调制数据。
已经提出了几种用来减小从第一和第二低通滤波器115和136输出的信号的PAR的方法，这些方法是基于PN序列发生器103如何生成扩展码PNi和PNq的。一般来说，峰值均值功率比PAR依赖于当PNi和PNq的符号同时改变时发生的过零(zero-crossing)和当PNi和PNq的符号都不改变时发生的保持相位状态(hold-phase-state)。更具体地说，过零(ZC)发生在当，例如，处在第一象限的初态跃迁到第三象限，引起相移π的时候。并且，保持相位状态发生在当，例如，处在第一象限的初态仍然保持在第一象限，不引起相移的时候。
如上所述，在传统QPSK(正交相移键控)扩展中，生成的扩展码的相位可以根据PN码的值从第一象限跃迁到第二、第三和第四象限的任何一个象限。因此，当使用传统扩展码生成方法中，由于过零现象和保持相位状态现象，PAR性能可能会变差。因此，在CDMA通信系统中，在扩展过程中，PAR依赖于PNi和PNq而增大。
发明概述
因此，本发明的一个目的是提供一种在CDMA通信系统中，生成能够降低峰值均值功率比而不使BER性能变差的扩展序列的设备和方法。
本发明的另一个目的是提供一种在CDMA通信系统中，重复生成QPSK和π/2-DPSK(差分相移键控)相移的PN序列作为扩展序列的设备和方法。
本发明的另一个目的是提供一种在CDMA通信系统中，生成QPSK、π/2-DPSK、和过零或保持相移的PN序列作为扩展序列的设备和方法。
本发明的另一个目的是提供一种在CDMA通信系统中，通过将PN序列与特定正交码相混合生成交替进行DPSK相移和QPSK相移的扩展序列的设备和方法。
本发明的另一个目的是提供一种在CDMA通信系统中，通过将生成的PN序列与先前的扩展序列相混合生成DPSK和QPSK相移的扩展序列、并通过选择生成的扩展序列生成交替进行DPSK相移和QPSK相移的扩展序列的设备和方法。
本发明的另一个目的是提供一种在CDMA通信系统中，通过将PN序列与特定正交码相混合，生成重复QPSK相移、DPSK相移、过零或保持(ZCH)、和DPSK相移的模式(pattern)的扩展序列的设备和方法。
本发明的另一个目的是提供一种在CDMA通信系统中，通过将生成的PN序列与先前的扩展序列相混合生成QPSK相移、DPSK相移、270°或0°相移的扩展序列，并通过选择生成的扩展序列生成重复进行QPSK、DPSK、过零或保持、和DPSK相移的扩展序列的设备和方法。
本发明的另一个目的是提供一种在CDMA通信系统中，交替生成QPSK和π/2-DPSK相移的PN序列作为扩展序列，和利用生成的扩展序列对信道信号进行扩展/解扩的设备和方法。
本发明的另一个目的是提供一种在CDMA通信系统中，生成QPSK、π/2-DPSK、过零或保持相移的PN序列作为扩展码，和利用生成的扩展序列对信道信号进行扩展/解扩的设备和方法。
为了达到上述和其它目的，本发明为CDMA通信系统提供了扩展码生成设备。该设备包括：PN序列发生器，用于生成PNi和PNq序列；正交码发生器，用于生成在至少两个码片的间隔内实现DPSK状态跃迁的第一和第二正交码；和扩展码发生器，用于通过将PNi和PNq序列与第一和第二正交码相混合生成扩展正交码Ci和Cq，使得扩展码Ci和Cq的当前相位相对于扩展码Ci和Cq的先前相位交替实现QPSK和DPSK状态跃迁。
图形简述
通过结合附图对本发明进行如下详细描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将更加清楚，在附图中：
图1是显示用于CDMA通信系统的信道发送器的方块图；
图2是用于CDMA通信系统的反向链路信道发送器的详图；
图3-6是分别显示关于过零、保持、+π/2-DPSK和-π/2-DPSK的基本状态跃迁的示意图；
图7是显示用于CDMA通信系统中的扩频设备的π/2-DPSK扩展序列生成方案的示意图；
图8是显示用于CDMA通信系统中的扩频设备的QPSK、π/2-DPSK扩展序列生成方案的示意图；
图9是显示利用图8所示的方案生成QPSK、π/2-DPSK扩展序列的时序图；
图10是显示在QPSK、π/2-DPSK扩展序列生成方案中QPSK、π/2-DPSK状态跃迁的时序图；
图11是显示在π/2-DPSK、QPSK扩展序列生成方案中π/2-DPSK、QPSK状态跃迁的时序图；
图12是显示在CDMA通信系统中，当扩展序列是以一个码片超前生成时，π/2-DPSK、QPSK状态跃迁的时序图；
图13是显示在CDMA通信系统中，当扩展序列是以一个码片延迟生成时，π/2-DPSK、QPSK状态跃迁的时序图；
图14是在CDMA通信系统中，根据本发明一个实施例的、利用单码片延迟器实现D-Q状态跃迁的扩展码发生器的方块图；
图15是在CDMA通信系统中，根据本发明另一个实施例的、利用单码片延迟器实现D-Q状态跃迁的扩展码发生器的方块图；
图16是在CDMA通信系统中，根据本发明一个实施例的D-Q扩展码发生器的方块图；
图17是在CDMA通信系统中，根据本发明一个实施例的D-Q扩展码发生器的时序图；
图18是在CDMA通信系统中，根据本发明另一个实施例的D-Q扩展码发生器的方块图；
图19是显示在CDMA通信系统中，根据本发明一个实施例的、通过将QPSK、DPSK与过零或保持组合在一起生成扩展码的方案的方块图；
图20A是显示在CDMA通信系统中，根据本发明一个实施例的Q-D-Z-D扩展码发生器的方块图；
图20B是显示符号随着相对于图20A中抽选器输出的时间而变化的示意图；
图21A是显示在CDMA通信系统中，根据本发明另一个实施例的Q-D-Z-D扩展码发生器的方块图；
图21B是显示符号随着相对于图21A中抽选器输出的时间而变化的示意图；和
图22是显示在CDMA通信系统中，根据本发明一个实施例的、用于生成扩展码的过程的流程图。
优选实施例详述
下文根据附图对本发明的优选实施例进行描述。在如下的描述中，对那些众所周知的功能或结构不作详细说明，因为会使本发明淹没在不必要的细节之中。
下面就有关扩展码的状态跃迁特性进行说明。为了方便起见，假定扩展码的初始状态位于第一象限中。图3-6显示了基本状态跃迁，其中图3显示了过零；图4显示了保持；图5显示了+π/2-DPSK；和图6显示了-π/2-DPSK。上面的状态跃迁可以按照各种方法来实现。
传统的QPSK扩展(下文简称为“Q”)是无记忆的；换句话来说，不管以前的状态处在哪个象限，都可以使其跃迁到处在任一个象限的现在状态上。例如，假定以前的状态具有第一象限中的值(1，1)，现在的状态可以具有第一象限中的值(1，1)，第二象限的值(-1，1)、第三象限的值(-1，-1)或第四象限的值(1，-1)。
发生在扩展码发生器生成的扩展序列Ci和Cq同时改变符号时的过零现象、和发生在两个扩展序列符号都不改变时的保持现象引起PAR性能变差。因此，在CDMA通信系统中，有可能在扩展期间通过抑制扩展码Ci和Cq的过零和保持现象来改善PAR性能。在本发明的一个实施例中，提供了交替进行QPSK和DPSK相移、以便抑制扩展序列的过零和保持现象的第一种方法。然后，尽管对每个状态的每个相移都可以发生在图3-6所示的QPSK中，但接下来进行DPSK相移，这样就有可能防止过零或保持现象。第二种方法是对于扩展序列重复QPSK、DPSK、过零或保持、和DPSK相移的模式。通过使用上面两种方法，有可能防止扩展序列的过零和保持现象，并抑制连续不断的过零或保持。
首先，对根据本发明一个实施例的第一种扩展序列生成方法进行描述。
图7显示了在CDMA通信系统中，利用正交码生成+π/2-DPSK(下文简称为“D”)扩展序列的方案。
参考图7，乘法器211以PN码乘正交码OC1生成扩展码Ci，和乘法器212以PN码乘正交码OC2生成扩展码Cq。如果PN码是+1、-1、-1、+1、-1，和正交码OC1和OC2的初值都是+1，那么乘法器211输出+1、-1、-1、+1、-1，和乘法器212输出+1、+1、-1、-1、-1。因此，乘法器211和212的组合输出(Ci，Cq)变成(+1、+0)、(-1、+1)、(-1、-1)、(+1、-1)、(-1、-1)，使得扩展码的状态跃迁到第一象限、第二象限、第三象限和第四象限，每次引起+π/2相移。
图8显示了在用于CDMA通信系统的扩频设备中QPSK、π/2-DPSK扩展序列生成方案。
参考图8，2-抽选器(2-decimator)222抽选PNi，和乘法器223以2-抽选器222的输出乘正交码OC2。乘法器221以PNq乘正交码OC1生成扩展码Ci，和乘法器224以PNq乘法器223的输出生成扩展码Cq。
图9是图8所示的QPSK、π/2-DPSK扩展序列方案的时序图。在图8中，假定正交码OC1和OC2的初值都是+1。在图9中，参考标号311表示PNi，参考标号312表示从2-抽选器222输出的PNi，参考标号313表示乘法器223的输出，参考标号314表示PNq，参考标号315表示从乘法器221输出的扩展序列Ci，参考标号316表示从乘法器224输出的扩展序列Cq，和参考标号317表示扩展码的状态跃迁。
参考图8和9，乘法器221的输出和乘法器224的输出分别构成扩展码Ci和Cq。根据参考标号315、316和317，扩展码Ci和Cq变成(+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、-1)，使得扩展码的状态从初态跃迁到第一象限(Q跃迁)、第二象限(D跃迁)、第三象限(Q跃迁)、第四象限(D跃迁)、第一象限(Q跃迁)、第二象限(D跃迁)、第四象限(Q跃迁)、第一象限(D跃迁)、第三象限(Q跃迁)、第二象限(D跃迁)、第四象限(Q跃迁)、第一象限(D跃迁)、第一象限(Q跃迁)、第二象限(D跃迁)、第一象限(Q跃迁)和第四象限(D跃迁)。也就是说，由图8所示的扩展码发生器生成的扩展码如图9的参考标号317所示在QPSK和π/2-DPSK之间进行重复的状态跃迁。
图10是显示从正交扩展器输出的信道化数据和进行Q-D状态跃迁的扩展码发生器的输出的时序图。在图10中，参考标号411表示从正交扩展器输出的信道化数据，它被输入到复数乘法器中，和参考标号412表示从扩展码发生器输出的扩展码。参考图10，根据时间基准，使QPSK状态跃迁的扩展码是在信道化数据被输入到复数乘法器中的那一时刻从扩展码发生器输入的。
图11是显示从正交扩展器输出的信道化数据和进行D-Q状态跃迁的扩展码发生器的输出的时序图。在图11中，参考标号421表示从正交扩展器输出的信道化数据，它被输入到复数乘法器中，和参考标号422表示从扩展码发生器输出的扩展码。参考图11，根据时间基准，使π/2-DPSK状态跃迁的扩展码是在信道化数据被输入到复数乘法器中的那一时刻从扩展码发生器输入的。
因此，有可能利用用于生成图10所示的Q-D扩展序列的相同扩展码发生器实现用于生成图11所示的D-Q扩展序列的扩展码发生器。第一种实现方法是根据时间基准使信道化数据延迟或超前一个码片。
图12是关于图10中信道化数据相对于时间基准超前一个码片的情况的时序图。在图12中，参考标号431表示从正交码扩展器输出的超前一个码片的信道化数据，它被输入到复数乘法器中，和参考标号432表示从扩展码发生器输出的扩展码。参考图12，根据时间基准，使π/2-DPSK状态跃迁的扩展码是在信道化数据被输入到复数乘法器中的那一时刻从扩展码发生器输入的，从而实现了D-Q状态跃迁方案。
图13是关于图10中信道化数据相对于时间基准延迟一个码片的情况的时序图。在图13中，参考标号441表示从正交扩展码输出的延迟一个码片的信道化数据，它被输入到复数乘法器中，和参考标号442表示从扩展码发生器输出的扩展码。参考图13，根据时间基准，使π/2-DPSK状态跃迁的扩展码是在信道化数据被输入到复数乘法器中的那一时刻从扩展码发生器输入的，从而实现了D-Q状态跃迁。
从上面的描述可以体会到，通过使信道化数据超前或延迟一个码片，利用使Q-D状态跃迁的扩展码发生器来实现D-Q状态跃迁是可能的。
第二种实现方法是通过将Q-D扩展码发生器的输出超前或延迟一个码片来实现D-Q状态跃迁。这里，对将输出信号延迟一个码片的方法进行说明，这种方法相对来说较易实现。
图14显示了根据本发明一个实施例、利用一个码片延迟实现D-Q状态跃迁的方案。
参考图14，接收信道编码数据的正交扩展器511以指定的正交码乘编码数据，来生成正交扩展的信道化数据。这里，Walsh码用作正交码。单码片延迟器515将信道化数据延迟一个码片。扩展码发生器513生成用于扩展信道化数据的扩展码。这里，扩展码发生器513既可以生成重复D-Q相移的扩展序列，也可以生成重复Q-D-ZCH-D的扩展序列。复数乘法器512以扩展码复数乘延迟一个码片的信道化数据，以生成扩展发送数据。此处，PN码可以用作扩展码。PN码具有与码片率相等的速率，和可以含有+1和-1的值。低通滤波和调制部分514对从复数乘法器512输出的扩展信号进行低通滤波，然后将低通滤波的信号调制成RF信号。QPSK调制器可以用作此调制器。
在图14中，单码片延迟器515将信道化数据延迟一个码片，将延迟一个码片的信道化数据提供给复数乘法器512。因此，扩展码发生器513既可以实现D-Q状态跃迁，也可以实现Q-D-ZCH-D状态跃迁。
图15表示根据本发明另一实施例的利用单码片延迟器实现D-Q状态跃迁或Q-D-ZCH-D状态跃迁的方案。
参考图15，接收信道编码数据的正交扩展器511以指定的正交码乘编码数据，以生成正交扩展的信道化数据。这里Walsh码用作正交码。扩展码发生器513生成用于扩展信道化数据的扩展码。单码片延迟器516将从扩展码发生器513输出的扩展码延迟一个码片。复数乘法器512以延迟一个码片的扩展码复数乘信道化数据，以生成扩展发送信号。此处，PN码可以用作扩展码。PN码具有与码片率相等的速率，并可以含有+1和-1的值。在本实施例中，假定PN码具有+1和-1的值。低通滤波和调制部分514对从复数乘法器512输出的扩展信号进行低通滤波，然后将低通滤波的信号调制成RF信号。QPSK调制器可以用作此调制器。
在图15中，单码片延迟器516将扩展码发生器513的输出延迟一个码片，将延迟一个码片的扩展码提供给复数乘法器512。因此，有可能利用Q-D扩展码发生器既可以实现D-Q状态跃迁方案，也可以实现Q-D-ZCH-D状态跃迁方案。
另一种可供选择的方法是，扩展码发生器513也有可能无需利用图14和15所示的单码片延迟来实现D-Q状态跃迁。这可以通过将图8所示的传统Q-D扩展码发生器中的2-抽选器812的输出延迟一个码片来实现。
图16显示了根据本发明另一个实施例的D-Q扩展码发生器。
参考图16，2-抽选器612抽选PNi，和延迟器615将2-抽选器612的输出延迟一个码片。也可以将延迟器615的延迟时间设置成另一个预定的码片时间而不是单个码片。乘法器613将正交码OC2与延迟器615的输出相乘。乘法器611将正交码QC1与PNq相乘，以生成扩展码Ci，和乘法器614将乘法器613的输出与PNq相乘，以生成扩展码Cq。
图17是图16所示QPSK、π/2-DPSK扩展序列生成方案的时序图。图17中，假设正交码OC1和OC2的初值均为+1。在图17中，参考标号711表示PNi，参考标号712表示从2-抽选器612输出的PNi，参考标号713表示从延迟器615输出的延迟PNi，参考标号714表示将正交码OC2与延迟器615的输出相乘的乘法器613的输出，参考标号715表示PNq，参考标号716表示从将PNq与正交码OC1相乘的乘法器611输出的扩展码Ci，参考标号717表示从将PNq与乘法器613的输出相乘的乘法器614输出的扩展码Cq，和参考标号718表示扩展码的状态跃迁。
在图17中，假定正交码OC1和OC2的初值都是+1。参考图16和17，乘法器611的输出和乘法器614的输出分别构成扩展码Ci和Cq。如参考标号718所示，从乘法器611和614输出的扩展码Ci和Cq变成(+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)。因此，对于图16的情况来说，扩展码(Ci，Cq)的状态从初始态跃迁到第四象限(Q跃迁)、第三象限(D跃迁)、第二象限(Q跃迁)、第一象限(D跃迁)、第四象限(Q跃迁)、第三象限(D跃迁)、第一象限(Q跃迁)、第四象限(D跃迁)、第二象限(Q跃迁)、第三象限(D跃迁)、第一象限(Q跃迁)、第四象限(Q跃迁)、第四象限(D跃迁)、第三象限(Q跃迁)、和第四象限(D跃迁)。应注意的是，根据时间基准，状态跃迁在π/2-DPSK和QPSK之间交替进行。
图18显示了根据本发明另一个实施例，通过组合PN序列而无需使用正交码来重复进行QPSK和π/2-DPSK状态跃迁的方案。在图18中，信号A表示QPSK信号，它们是无相移输出的PNi和PNq，信号D表示π/2-DPSK信号。
参考图18，延迟器811延迟先前的扩展码Ci，和延迟器821延迟先前的扩展码Cq。乘法器815以“-1”乘PNq码，以使PNq码反相。乘法器814以乘法器815的输出乘从延迟器821输出的先前的扩展码Cq。接收PNi码作为第一信号A和接收乘法器814的输出作为第二信号D的第一选择器812在控制器831控制下选择输入信号A和D中的一个。乘法器824以PNq码乘从延迟器811输出的先前的扩展码Ci。接收PNq码作为第一信号A和接收乘法器824的输出作为第二信号D的第二选择器822在控制器831控制下选择输入信号A和D中的一个。这里，第一信号A表示QPSK信号，它是无相移输出的PNi和PNq，和第二信号D表示π/2-DPSK信号。
在操作过程中，控制器831控制第一和第二选择器812和822按照预定次序依次选择信号A和D。通过将QPSK和π/2-DPSK组合在一起，还有可能实现各种在使BER性能变差最小化的同时具有较低PAR的扩展方法。在图18所示的实施例中，由于输入PNi和PNq按原来的样子被输出(即，没有相移)，因此，首先实现QPSK以输出与第一至第四象限之一相对应的值(+1，+1)，(-1，+1)，(-1，-1)，(+1，-1)，接着再实现π/2-DPSK使先前的输出移动±π/2相位。这是通过使用第一和第二选择器812和822依次重复选择信号A和D来完成的。图18中的PNi和PNq码可以与传统PN扩展码相同。
图19显示了根据本发明一个实施例，通过结合QPSK、π/2-DPSK和过零或保持生成扩展码的方案。在图19中，信号A表示QPSK信号，它们是无相移输出的PNi和PNq，信号B和D表示π/2-DPSK信号，和信号C表示ZCH信号。
参考图19，延迟器911延迟先前的扩展码Ci，延迟器921延迟先前的扩展码Cq。乘法器913以从延迟器911输出的先前的扩展码Ci乘PNi码。乘法器915以“-1”乘PNq码使此PNq码反相。乘法器914以乘法器915的输出乘从延迟器921输出的先前的扩展码Cq。接收PNi码作为第一信号A、接收乘法器913的输出作为第三信号C和接收乘法器914的输出作为第二和第四信号B和D的第一选择器912在控制器931的控制下选择输入信号A、B、C和D之一。
乘法器923以从延迟器921输出的先前的扩展码Cq乘PNi码。乘法器924以PNq码乘从延迟器911输出的先前的扩展码Ci。接收PNq码作为第一信号A、接收乘法器923的输出作为第三信号C和接收乘法器924的输出作为第二和第四信号B和D的第二选择器922在控制器931的控制下选择输入信号A、B、C和D之一。这里，第一信号A表示QPSK信号，它们是无相移输出的PNi和PNq，第二和第四信号B和D表示π/2-DPSK信号，和第三信号C表示ZCH信号。
在操作过程中，控制器931控制第一和第二选择器912和922按照预定次序依次选择信号A、B、C和D。通过组合QPSK、ZC、π/2-DPSK和HOLD(保持)(下文简称为“H”)，还有可能实现各种在使BER性能变差最小化的同时具有较低PAR的扩展方法。举例来说，可以有依次使用QPSK-π/2-DPSK-ZCH-π/2-DPSK(下文称为Q-D-Z-D)的第一扩展方法、使用HOLD-π/2-DPSK的第二扩展方法和使用ZC-π/2-DPSK的第三扩展方法。另外，还有可能使用组合上面第一、第二和第三扩展方法所给出的扩展方法。这个方法可以通过如下的实施例来实现。
现在，根据图19中的Q-D-Z-D，对生成扩展码的操作过程加以说明。在此方法中，由于输入PNi和PNq按原来的样子被输出(即，没有相移)，因此，首先实现QPSK，以输出与第一至第四象限之一相对应的值(+1，+1)、(-1，+1)、(-1，-1)、(+1，-1)；接着再实现π/2-DPSK，以使前面的输出移动±π/2相位；随后，实现ZCH，以输出与先前的输出值相同的值，或改变前面输出的两个值的符号；和最后，实现±π/2-DPSK。这可以通过使用第一和第二选择器912和922依次重复选择信号A、B、C和D来完成。图19中的PNi和PNq码可以与传统PN扩展码相同。
另外，说明一下在图19中发生的另一个状态跃迁。首先，QPSK-ZCH可以通过使用第一和第二选择器912和922在信号A和C之间交替来实现，和ZCH-QPSK可以通过使用第一和第二选择器912和922在信号C和A之间交替来实现。这里假定，当在QPSK-ZCH和ZCH-QPSK中输出扩展码的序列不同时，即当发生了一个码片时间延迟时，生成相同的扩展码。ZCH-π/2-DPSK(或π/2-DPSK-ZCH)可以利用第一和第二选择器912和922在信号C和B(或信号B和C)之间交替来实现；QPSK-π/2-DPSK-ZCH-π/2-DPSK可以利用第一和第二选择器912和922通过重复用于选择信号A、B、C和D的模式来实现；π/2-DPSK-QPSK-ZCH-π/2-DPSK可以利用第一和第二选择器912和922通过重复用于选择信号B、A、C和D的模式来实现；和QPSK-ZCH-QPSK-π/2-DPSK可以通过使用第一和第二选择器912和922通过重复用于选择信号A、B、C和D的模式来实现。
图20A显示根据Q-D-Z-D生成扩展序列的方案。参考图20A，4-抽选器1011 4-抽选PN1码和4-抽选器1021 4-抽选PN2码。在本实施例中，“抽选”意味着符号在预定码片间隔内具有相同值。下面对抽选器的输出进行详细描述。
图20B显示了符号随着关于抽选的时间而变化的情况。在图20B中，参考标号1115表示当在图20A所示的4-抽选器1011中PN1为+1时的4-抽选结果，和参考标号1117表示当在图20A所示的4-抽选器1021中PN2为-1时的4-抽选结果。
图20A的乘法器1013以PN3码乘乘法器1012的输出，以输出扩展码Ci，和乘法器1023以PN3码乘乘法器1022的输出，以输出扩展码Cq。至于图20A的扩展码生成方案的操作过程，如图20B的参考标号1111和1113所示生成的PN1和PN2码由抽选器1011和1021如参考标号1115和1117所示地抽选，然后在乘法器1012和1022中被正交码OC1和OC2所乘。此后，乘法器1012和1022的输出在乘法器1013和1023中被PN3所乘，输出最后的扩展码Ci和Cq。一旦PN1和PN2码确定下来，它们就保持4个码片。从抽选器1011和1021输出的PN1和PN2码分别在乘法器中被相应正交码OC1和OC2所乘。此时，在第一码片时间上实现QPSK。如果假定在先前的码片时间上的输出处在第一象限(+1，+1)中，在第二个码片时间上的输出则出现在第二象限(-1，+1)或第四象限(+1，-1)中，对应于π/2-DPSK。通过正交码和PN3码在第三码片时间上的输出出现在第二象限(-1，+1)或第四象限(+1，-1)，对应于ZCH。在第四码片时间上，输出出现在第一象限(+1，+1)或第三象限(-1，-1)，对应于π/2-DPSK。
图21A显示了根据Q-D-Z-D生成扩展码的另一种方案。
参考图21A，乘法器1211以正交码OC1乘PNi码，和乘法器1221以正交码OC2乘PNi码。串行-并行(S/P)转换器1231将串行PNq码转换成并行数据。2-抽选器1241抽选从S/P转换器1231输出的PNq码，以输出奇数编号的PNq码值，和2-抽选器1251抽选从S/P转换器1231输出的PNq码，以输出偶数编号的PNq码值。
下面参考显示符号随时间变化的图21B对S/P转换器1231的输出及2-抽选器1241和1251的输出加以详细说明。对于2-抽选器1241和1251的输出，奇数编号的PNq码值被如图21B的参考标号1314所示地改变，和偶数编号的PNq码值被如图21B的参考标号1315所示地改变。图21A的乘法器1212以乘法器1211的输出乘抽选器1241的输出，以生成扩展码Ci，和乘法器1222以乘法器1221的输出乘抽选器1251的输出，以生成扩展码Cq。尽管图20A的方案使用了三个PN码，但图21A的方案只使用两个PN码却可以实现相同的功能。
参考图21A和21B，PNi码在乘法器1211和1221中分别被正交码OC1和OC2所乘。同时，在通过S/P转换器1231及2-抽选器1241和1251之后，PNq码在乘法器1212和1222中被乘法器1211和1221的输出所乘，以输出作为扩展码Ci和Cp。图21A的扩展码发生器使用PNq码代替图20A的PN1和PN2码，和使用PNi码代替图20A的PN3码。
图22是显示不但当扩展码经历过零(ZC)时，并且当扩展码保持相同值(即HOLD)时防止PAR增大的方法的流程图。在图22中，为了防止扩展码PNi和PNq的过零和保持，一旦发生ZCH，扩展码的相位就移动+π/2(或-π/2)，否则，PNi和PNq按原来的值输出。这种方法是π/2-DPSK和QPSK的混合法，并且可以排除ZC和HOLD。
参考图22，在步骤1411，输入PN码值，和在步骤1412，将PN1和PNQ值与先前的Ci和Cq值相比较。当Ci≠PNi和Cq≠PNq时，过程前进到步骤1413，在步骤1413，扩展码的相位移动+π/2。否则，当PNi和PNq的任一值与相应的先前的Ci和Cq值相等时，过程前进到步骤1415。当在步骤1415Ci=PNi和Cq=PNq时，过程前进到步骤1414，在步骤1414，扩展码的相位移动-π/2。否则，当PNi和PNq值的任一个不等于相应的先前的Ci和Cq值时，过程前进到步骤1416，在步骤1416，原封不动地输出PNi值作为Ci，和原封不动地输出PNq值作为Cq。
如上所述，该新的扩展序列生成方案生成使状态在π/2DPSK和QPSK之间重复跃迁的扩展序列，从而减小了PAR值。
虽然根据本发明的某些优选实施例已经对本发明进行了图示和描述，但熟悉本技术的普通技术人员应该明白，可以在不偏离由所附权利要求书限定的本发明宗旨和范围的前提下对其作各种形式上或细节上的改动。

Claims (27)

1．一种用于码分多址(CDMA)通信系统的扩展码生成设备，包括：
PN(伪随机噪声)序列发生器，用于生成PNi和PNq序列；
正交码发生器，用于生成第一和第二正交码，所述正交码发生器在至少两个码片的间隔内实现DPSK(差分相移键控)状态跃迁；和
扩展码发生器，用于通过将PNi和PNq序列与第一和第二正交码相混合来生成扩展码Ci和Cq，使得扩展码Ci和Cq的当前相位相对于扩展码Ci和Cq的先前相位交替进行正交相移键控(QPSK)和DPSK状态跃迁。
2．如权利要求1所述的扩展码生成设备，其中，所述扩展码发生器包括：
第一乘法器，用于将PNq序列与第一正交码相混合，以生成第一扩展码Ci，其中第一正交码是由+1，+1组成的二码片(two-chip)序列；
抽选器，用来对PNi序列进行2-抽选；
第二乘法器，用于以码片为单位将2-抽选的PNi与第二正交码相混合，其中第二正交码是由+1，-1组成的二码片序列；和
第三乘法器，用于以码片为单位将第二乘法器的输出与PNq序列相混合，以生成第二扩展码Cq。
3．如权利要求2所述的扩展码生成设备，还包括连接在抽选器和第二乘法器之间的单码片延迟器。
4．如权利要求3所述的扩展码生成设备，其中，当先前的扩展码Ci和Cq已经进行了QPSK状态跃迁时，扩展码Ci和Cq进行DPSK状态跃迁；和其中，当先前的扩展器Ci和Cq已经进行了DPSK状态跃迁时，当前扩展码Ci和Cq进行QPSK状态跃迁。
5．如权利要求4所述的扩展码生成设备，其中，QPSK状态跃迁是从±π/2、过零和保持状态中选择的一种，和DPSK状态跃迁是±π/2相移的状态。
6．一种用于CDMA通信系统的扩展码生成设备，包括：
PN(伪随机噪声)序列发生器，用于生成PNi和PNq序列；和
扩展码发生器，用于通过将PNi和PNq序列与先前的扩展码Ci和Cq相混合，来生成扩展码Ci和Cq，使得扩展码Ci和Cq的当前相位相对于扩展码Ci和Cq的先前相位交替进行QPSK和DPSK状态跃迁。
7．如权利要求6所述的扩展码生成设备，其中，所述扩展码发生器包括：
第一延迟器，用于使扩展码Ci延迟一个码片；
第二延迟器，用于使扩展码Cq延迟一个码片；
第一乘法器，用于将延迟的扩展码Cq与反相的PNq序列相混合；
第二乘法器，用于将延迟的扩展码Ci与PNq序列相混合；
第一选择器，用于交替选择PNi序列和第一乘法器的输出，以输出扩展码Ci；和
第二选择器，用于交替选择PNq序列和第二乘法器的输出，以输出扩展码Cq。
8．如权利要求7所述的扩展码生成设备，其中，当先前的扩展码Ci和Cq已经进行了QPSK状态跃迁时，扩展器Ci和Cq进行DPSK状态跃迁；和其中，当先前的扩展器Ci和Cq已经进行了DPSK状态跃迁时，当前扩展码Ci和Cq进行QPSK状态跃迁。
9．如权利要求8所述的扩展码生成设备，其中，QPSK状态跃迁是从±π/2、过零和保持状态中选择的一种，和DPSK状态跃迁是±π/2相移的状态。
10．一种用于CDMA通信系统的扩频设备，包括：
正交扩展器，用于正交扩展至少一个信道信号；
第一扩展码发生器，用于生成至少一个第一扩展码；
第二扩展码发生器，接收至少一个第一扩展码，用于相对于接收的至少一个第一扩展码生成至少一个第二扩展码，实现从先前生成的至少一个第二扩展码的DPSK状态跃迁；和
复数乘法器，用于利用至少一个第二扩展码扩展至少一个正交扩展的信道信号。
11．如权利要求10所述的扩频设备，其中，所述第一扩展码发生器生成PNi和PNq(伪随机噪声)码序列；其中，所述第二扩展码发生器接收PNi和PNq码序列，和通过将PNi和PNq码序列分别与第一和第二正交码相混合生成第二扩展码Ci和Cq，其中重复的QPSK和DPSK状态跃迁发生在当前生成的第二扩展码Ci和Cq和先前生成的第二扩展码Ci和Cq之间。
12．如权利要求11所述的扩频设备，其中，所述第二扩展码发生器包括：
第一乘法器，用于以码片为单位将PNq码序列与第一正交码相混合，以生成第二扩展码Ci，其中第一正交码是由+1，+1组成的二码片序列；
抽选器，用于对PNi码序列进行2-抽选；
第二乘法器，用于以码片为单位将2-抽选的PNi码序列与第二正交码相混合，其中第二正交码是由+1，-1组成的二码片序列；和
第三乘法器，用于以码片为单位将第二乘法器的输出与PNq码序列相混合，生成第二扩展码Cq。
13．如权利要求12所述的扩频设备，还包括连接在抽选器和第二乘法器之间的单码片(one-chip)延迟器。
14．如权利要求10所述的扩频设备，其中，所述第一扩展码发生器生成PNi和PNq(伪随机噪声)码序列；其中，所述第二扩展码发生器接收PNi和PNq码序列，和通过将PNi和PNq码序列与先前生成的第二扩展码Ci和Cq相混合，来生成实现DPSK状态跃迁的扩展码；和其中，以码片为单位依次选择PNi和PNq码序列和生成的第二扩展码Ci和Cq，以生成第二扩展码Ci和Cq。
15．如权利要求14所述的扩展码生成设备，其中，所述第二扩展码发生器包括：
第一延迟器，用于将第二扩展码Ci延迟一个码片；
第二延迟器，用于将第二扩展码Cq延迟一个码片；
第一乘法器，用于将延迟的第二扩展码Cq与反相的PNq码序列相混合；
第二乘法器，用于将延迟的第二扩展码Ci与PNq码序列相混合；和
第一选择器，用于交替选择PNi码序列和第一乘法器的输出，以输出第二扩展码Ci；和
第二选择器，用于交替选择PNq码序列和第二乘法器的输出，以输出第二扩展码Cq。
16．一种用于码分多址(CDMA)通信系统的扩频设备，包括：
正交扩展器，用于正交扩展至少一个信道信号；
第一扩展码发生器，用于生成至少一个第一扩展码；
第二扩展码发生器，接收至少一个第一扩展码，用于相对于接收的至少一个第一扩展码生成至少一个第二扩展码，实现从先前生成的至少一个第二扩展码的差分相移键控(DPSK)状态跃迁；
延迟器，用于将至少一个第二扩展码延迟一个码片；和
复数乘法器，用于利用至少一个第二扩展码扩展至少一个正交扩展的信道信号。
17．一种用于码分多址(CDMA)通信系统的扩频设备，包括：
正交码扩展器，用于正交扩展至少一个信道信号；
延迟器，用于将至少一个正交扩展的信号延迟一个码片；
第一扩展码发生器，用于生成至少一个第一扩展码；
第二扩展码发生器，接收至少一个第一扩展码，用于相对于接收的至少一个第一扩展码生成至少一个第二扩展码，实现从先前生成的至少一个第二扩展码的差分相移键控(DPSK)状态跃迁；和
复数乘法器，用于利用至少一个第二扩展码扩展延迟的至少一个正交扩展信道信号。
18．一种用于码分多址(CDMA)通信系统的扩展码生成方法，包括下列步骤：
在至少两个码片的间隔内利用PNi和PNq(伪随机噪声)码序列生成实现差分相移键控(DPSK)状态跃迁的第一和第二正交码；和
通过将PNi和PNq码序列与第一和第二正交码相混合，生成扩展码Ci和Cq，使得扩展码Ci和Cq的当前相位相对于扩展码Ci和Cq的先前相位交替进行正交相移键控(QPSK)和DPSK状态跃迁。
19．如权利要求18所述的扩展码生成方法，其中，所述扩展码生成步骤包括下述步骤：
将PNq码序列与第一正交码相混合，生成第二扩展码Ci，其中第一正交码是由+1，+1组成的二码片序列；和
对PNi码序列进行2-抽选，以码片为单位将2-抽选的PNi与第二正交码相混合，其中第二正交码是由+1，-1组成的二码片序列，和以码片为单位将混合的序列与PNq码序列相混合，以生成第二扩展码Cq。
20．一种用于码分多址(CDMA)通信系统的扩展码生成方法，包括下列步骤：
生成PNi和PNq(伪随机噪声)码序列；和
通过将PNi和PNq码序列与先前的扩展码Ci和Cq相混合，生成扩展码Ci和Cq，使得扩展码Ci和Cq的当前相位相对于扩展码Ci和Cq的先前相位交替实现正交相移键控(QPSK)和差分相移键控(DPSK)状态跃迁。
21．如权利要求20所述的扩展码生成方法，其中，所述扩展码生成步骤包括下述步骤：
将扩展码Ci和扩展码Cq均延迟一个码片；
将延迟的第二扩展码Cq与反相的PNq码序列相混合，以生成第一混合信号，和将延迟的第二扩展码Ci与PNq码序列相混合，以生成第二混合信号；和
交替选择PNi码序列和第一混合信号，以输出第二扩展码Ci，和交替选择PNq码序列和第二混合信号，以输出第二扩展码Cq。
22．一种用于码分多址(CDMA)通信系统的扩频方法，包括下列步骤：
在至少两个码片的间隔内利用PNi和PNq(伪随机噪声)码序列生成实现差分相移键控(DPSK)状态跃迁的第一和第二正交码；
通过将PNi和PNq码序列与第一和第二正交码相混合，来生成扩展码Ci和Cq，使得扩展码Ci和Cq的当前相位相对于扩展码Ci和Cq的先前相位交替实现正交相移键控(QPSK)和差分相移键控(DPSK)状态跃迁；和
利用扩展码Ci和Cq扩展正交扩展的信道信号。
23．如权利要求22所述的扩频方法，其中，所述生成扩展码Ci和Cq的步骤包括下述步骤：
以码片为单位将PNq码序列与第一正交码相混合，生成第二扩展码Ci，其中第一正交码是由+1，+1组成的二码片序列；
对PNi码序列进行2-抽选，以码片为单位将2-抽选的PNi与第二正交码相混合，其中第二正交码是由+1，-1组成的二码片序列，和以码片为单位将混合的序列与PNq相混合，以生成第二扩展码Cq。
24．一种用于码分多址(CDMA)通信系统的扩频方法，包括下列步骤：
生成PNi和PNq(伪随机噪声)码序列；
通过将PNi和PNq码序列与先前的扩展码Ci和Cq相混合，来生成扩展码Ci和Cq，使得扩展码Ci和Cq的当前相位相对于扩展码Ci和Cq的先前相位交替实现正交相移键控(QPSK)和差分相移键控(DPSK)状态跃迁；和
利用扩展码Ci和Cq扩展正交扩展的信道信号。
25．如权利要求24所述的扩频方法，其中，所述扩展码生成步骤包括下列步骤：
将扩展码Ci和扩展码Cq均延迟一个码片；
将延迟的第二扩展码Cq与反相的PNq码序列相混合，以生成第一混合信号，和将延迟的第二扩展码Ci与PNq码序列相混合，以生成第二混合信号；和
交替选择PNi码序列和第一混合信号，以输出第二扩展码Ci，和交替选择PNq码序列和第二混合信号，以输出第二扩展码Cq。
26．一种用于码分多址(CDMA)通信系统的扩频方法，包括下列步骤：
生成至少一个第一扩展码；
相对于至少一个第一扩展码生成用于实现从先前生成的至少一个第二扩展码的差分相移键控(DPSK)状态跃迁的至少一个第二扩展码；
将至少一个第二扩展码延迟一个码片；和
利用延迟的至少一个第二扩展码，来复数扩展至少一个正交扩展信号。
27．一种用于码分多址(CDMA)通信系统的扩频方法，包括下列步骤：
正交扩展至少一个信道信号；
将至少一个正交扩展信号延迟一个码片；
生成至少一个第一扩展码；
相对于至少一个第一扩展码生成用于实现从先前生成的至少一个第二扩展码的差分相移键控(DPSK)状态跃迁的至少一个第二扩展码；和
利用至少一个第二扩展码，来扩展延迟的至少一个正交扩展信道信号。
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