CN1497863B - 对超宽带宽电信系统的用户发射数据码元的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于从或向超宽带宽电信系统的用户发射数据码元的发射方法，所述系统的每一用户(u)与专用跳时格式相关，专用跳时格式包括多个(N_s，N_b)整数(c^u _j)，从或向用户发射的信号包括同样的多个帧的序列，所述格式的每一整数与相应帧相关，每一帧包括从其开头时移一个由所述相关整数确定的量(c^u _jT_c)的脉冲，一个序列的脉冲再由要从或向所述用户发射的一个或多个(n_b)数据码元进行位置调制。按照本发明的发射方法，用户序列的发射时间从专用于所述用户的伪随机序列中获得。本发明同样涉及相应发射机。

Description

对超宽带宽电信系统的用户发射数据码元的方法

技术领域

本发明涉及用于超宽带宽(UWB)电信系统，更加具体地说是用于脉冲无线电系统的发射方法和发射机。

背景技术

UWB是已知的扩频技术，它起源于雷达领域，最近在短程无线通信中，尤其是在室内应用中受到了广泛的关注。一个最有前景的UWB方案，由R.A.Scholtz在1993年建议并称为脉冲无线电(IR)，是基于极短脉冲序列的发射。更具体地说，脉冲无线电依靠脉冲调制以调制要发射的数据，并通过向不同用户提供不同的跳时序列来确保多址，这在后面要详述。UWB通信技术的综述，包括脉冲无线电，可以在站点www.dei.unipd.it/～erseghe/的T.Erseghe的博士论文中找到。

让我们来考虑脉冲无线电系统，在该系统中数据码元从或向不同用户u，u＝1，...，N_u发射。分配给每个用户u一个由多个N_s整数c^u _j，j＝0，...，N_s-1定义的跳时格式，其中N_s是用于发射码元的发射时间间隔(此后称作帧)数，且整数c^u _j属于[0，N_c-1]，每一帧包括N_c个码片。从或向给定用户u发射的UWB信号由调制专用于其的基本序列来获得并可以表示如下：

$S^u\left(t\right)={\mathrm{\δ}}^u\left(t\right)\⊗p\left(t\right)---\left(1\right)$

其中p(t)是给出单脉冲的波形的函数，表示卷积运算且δ^u(t)定义为：

${\mathrm{\δ}}^u\left(t\right)=\underset{j=0}{\overset{N_s-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\δ}(t-j{T}_f-c_j^u{T}_c)---\left(2\right)$

其中δ(t)代表狄拉克函数，T_f和T_c分别是码片的一帧的持续时间。因此δ^u(t)代表一串狄拉克函数，每个峰值位于帧(j)并从其开始时移一个量(C^u _jT_c)。

用户u的基本序列是用要从或向用户u发射的数据码元按脉冲位置调制(PPM)进行调制的。更确切地说，将二进制编码序列b_j，j＝0，...，N_s-1分配给每个可能的码元b，发射的UWB信号相对于码元b和用户u的公式如下：

$s^u\left(t\right)=\underset{j=0}{\overset{N_s-1}{\mathrm{\Σ}}}p(t-j{T}_f-c_j^u{T}_c-b_j\mathrm{\δ})---\left(3\right)$

其中δ是时移，选定其远小于T_c。

在不丧失一般性的前提下，在下面将要假定要发射的码元b是简单比特，分配给b＝0和b＝1的二进制序列分别由下式给出：

$b_j=0,\∀j$ 如果b＝0

$b_j=1,\∀j$ 如果b＝1

在该例中，对应于比特b的发射的UWB信号可简单地公式表示如下：

$s^u\left(t\right)=S^u(t-\mathrm{b\δ})\underset{j=0}{\overset{N_s-1}{\mathrm{\Σ}}}p(t-j{T}_f-c_j^u{T}_c-\mathrm{b\δ})---\left(4\right)$

更一般地讲，如果要从或向用户u发射比特b_m的序列，相应发射的UWB信号可表示为：

$s_{u^{\′}}^u\left(t\right)=\underset{n}{\mathrm{\Σ}}{S}^u(t-n{T}_s-b_n\mathrm{\δ})=\underset{n}{\mathrm{\Σ}}\underset{j=0}{\overset{N_s-1}{\mathrm{\Σ}}}p(t-n{T}_s-j{T}_f-c_j^u{T}_c-b_n\mathrm{\δ})---\left(5\right)$

图1表示了对应于用户u的基本序列S^u(t)的实例，其中脉冲波形p(t)是在其底部的放大。在本实例中，基本序列包括N_s＝6帧，每一帧再依次划为N_c＝16码片。帧的开头用比指示码片的开头的划更长的垂直划表示，而标为100到105的箭头则表示上面定义的函数S^u(t)的狄拉克峰值，每一峰值位移由用户u的跳时格式的相应值c^u _j给定的量。基本序列S^u(t)分别在狄拉克峰值的位置承载波形p(t)的脉冲。例如，该脉冲可以是所谓Rayleigh单脉冲，其波形由下式给定：

$p\left(t\right)=\frac{t}{{\mathrm{\σ}}^2}.\exp \left(\frac{-t^2}{2{\mathrm{\σ}}^2}\right)---\left(6\right)$

其中σ的值代表脉冲宽度。该波形的形状示意性地表示在图1的底部。

典型的脉冲宽度约0.5ns，帧持续时间T_f为100ns级且T_s为1μs级。

当要发送的比特具有第一值，如“0”，用户序列就照那样发送。相反地，当要发送的所述比特是反向值，如“1”，脉冲的位置相对于基本序列的时间起始位移一个非常小的量δ，典型为50ps级。

让我们先考虑在传输信道上向接收机发送UWB信号的发射机(其中发射机可以位于基站或用户终端)。我们先假定单个用户是激活的(或通过发射或通过接收)。接收到的UWB信号表示如下：

$s_{\mathrm{rec}}\left(t\right)=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{a}_k\left(t\right)s_{u^{\′}}^u(t-{\mathrm{\θ}}^u-{\mathrm{\τ}}_k\left(t\right))+w\left(t\right)---\left(7\right)$

其中k表示传输信道的不同传播路径，a_k(t)和τ_k(t)分别是衰减因数和相应于不同传播路径的传播时延，θ^m∈[0，T_s[表示从用户u的UWB信号的发射开始和同步时间起始之间的时移，w(t)是接收机热噪声，假定为加性高斯白噪声(AWGN)，其双向频谱功率密度为N₀/2。

实践中，对于典型室内应用和慢速移动用户(即移动速度低于10ms^-1)来说，函数a_k(t)和τ_k(t)可认为是在一个100μs级的时间范围(相当于约100码元的传输时间)中保持不变，因此接收信号的表达式可简化成：

$s_{\mathrm{rec}}\left(t\right)=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{a}_k{s}_{u^{\′}}^u(t-{\mathrm{\θ}}^u-{\mathrm{\τ}}_k)+w\left(t\right)---\left(8\right)$

其中a_k和τ_k是常数。

现在考虑包括多个N_u发射机的多用户系统的情况，接收信号可表示为：

$s_{\mathrm{rec}}\left(t\right)=\underset{q=1}{\overset{N_u}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k_q}{\mathrm{\Σ}}{a}_{k_q}^q{s}_{u^{\′}}^q(t-{\mathrm{\θ}}^q-{\mathrm{\τ}}_{k_q}^q)+w\left(t\right)---\left(9\right)$

其中k_q现在表示在所谈到的不同发射机和接收机之间的传输信道的传播路径，和分别是衰减因数和相对于第q条传输信道的第k条传播路径的传播延迟。该表示式反映了当多个用户在其各自上行链路传输信道向基站发射数据码元的典型情形。

同样地，对于多用户系统中的下行链路传输，由于需要对每个用户的传输信道单独考虑，由用户u接收到的信号可以表示为：

$s_{\mathrm{rec}}\left(t\right)=\underset{q=1}{\overset{N_u}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{a}_k^u{s}_{u^{\′}}^q(t-{\mathrm{\θ}}^q-{\mathrm{\τ}}_k^u)+w\left(t\right)---\left(10\right)$

其中a^u _k和τ^u _k分别是衰减因数和下行传输信道的第k条传播路径相对于用户u的传播延迟。

让我们考虑从或向用户u发射的第n比特并表示：

$s_0^u\left(t\right)=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{a}_k^u{s}_{u^{\′}}^u(t-{\mathrm{\θ}}^u-{\mathrm{\τ}}_k^u)$ 当b_n＝0在(5)中    (11)

且

$s_1^u\left(t\right)=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{a}_k^u{s}_{u^{\′}}^u(t-{\mathrm{\θ}}^u-{\mathrm{\τ}}_k^u)$ 当b_n＝1在(5)中        (12)

定义可以看出接收端的优化决策标准是基于决策变量：

$\widetilde{b_n}=\underset{t_n^{\min }}{\overset{t_n^{\max }}{\∫}}{s}_{\mathrm{rec}}\left(t\right)v^u\left(t\right)\mathrm{dt}---\left(13\right)$

其中且定义了对于用户u的第n比特的接收时间窗口的边界。

应当注意该决策变量可当作是与用户u的传输信道的脉冲响应相匹配的滤波器的输出。该比特估计如下获得：

${\hat{b}}_n=0$ 如果 $\widetilde{b_n}\≤0$ 且 ${\hat{b}}_n=1$ 如果 $\widetilde{b_n}\≥0---\left(14\right)$

现有技术提出的一个重要问题就是选择一组呈现出良好自相关和互相关特性的基本序列。更具体地说，分别表示

${\mathrm{\π}}^u\left(t\right)=S^u\left(t\right)\⊗\underset{n}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\δ}(t-n{T}_s)---\left(15\right)$

该函数由周期性地重复用户u的基本序列获得且C_u，u’(τ)是π^u(t)和π^u′(t)的相关函数，即

$C_{u,u^{\′}}\left(\mathrm{\τ}\right)=\underset{{\mathrm{\τ}}_s}{\∫}{\mathrm{\π}}^u\left(t\right){\mathrm{\π}}^{u^{\′}}(t+\mathrm{\τ})\mathrm{dt}---\left(16\right)$

序列组σ的选择是基于质量标准：

$S_{\max }=\underset{u\∈\mathrm{\σ},\mathrm{\τ}\≠0}{\max }\left(C_{u,u}\left(\mathrm{\τ}\right)\right)$ 且 $C_{\max }=\underset{u,u^{\′}\∈\mathrm{\σ},\mathrm{\τ}\∈\left[O_r{T}_s\right]}{\max }\left(C_{u,u^{\′}}\left(\mathrm{\τ}\right)\right)---\left(17\right)$

第一质量标准是S_max的低数值，这意味着不同用户基本序列的各自自相关函数呈现出低水平的旁瓣，由此改善了接收端的同步。第二质量标准是C_max的低数值，这有助于减少多址干扰。应当理解C_u，u’(τ)代表了两个延迟基本序列的重叠，它基本上取决于用户u和u’跳动格式的延迟版本之间的一致(或命中)的数量。

图2A和2B表示了当在接收端给定用户u的基本序列与另一用户u’的基本序列相互干扰的情形。这种情形可以是比如两个序列通过不同传播路径传播，虽然其各自的发射机是同步的。这种情形也可以是这些序列通过同一传播路径传播，虽然其各自的发射机是不同步的(或者其传播路径不一样，其各自的发射机也不同步)。

例如，图2A表示了当碰撞可以由接收机解决的情形，而图2B表示了序列的严重碰撞，其具有大的命中率，引起检测到错误的高可能性。这种碰撞此后称为突发性的。

在实践中，在接收到的序列之间的碰撞风险是不可忽视的，其可以显著增加由碰撞引起的通信误比特率。由于传输信道的特性在室内环境中(例如固定发射机和接收机)很可能是保持不变的，由此突发性碰撞可以以很高速率重复，这一点就愈发显得重要。

发明内容

因此，本发明的第一目的是提出一种用于在UWB电信系统中减小误比特率的发射方法(及相关接收机)。

根据本发明，通过一种用于从或向超宽带宽电信系统的用户发射数据码元的发射方法，取得上述目的。所述系统的每一用户与专用跳时格式相关，专用跳时格式包括多个整数，从或向用户发射的信号包括同样的多个帧的序列，所述格式的每一整数与相应帧相关，每一帧包括从其开头时移一个由所述相关整数确定的量的脉冲，一个序列的脉冲再由要从或向所述用户发射的一个或多个数据码元进行位置调制。这样的发射方法特征在于，用户序列的发射时间从专用于所述用户的伪随机序列中获得。

本发明的次目的在于提供一组满足质量标准的序列，该变准确保低误码率。这个目的是通过根据本发明的发射方法得到，该方法特征在于选择不同用户的跳时格式，使得任何对不同用户序列的平方户相关函数的平均值等于或基本等于预定最小值。

通过阅读下面给出的与附图相关的描述可以看出本发明的优点和特点，其中：

附图描述

图1示意性地描绘了UWB电信系统的用户基本序列的实例。

图2A和2B示意性地描绘了在两个不同用户的基本序列之间碰撞的两个实例。

图3示意性地描绘了根据本发明的发射机的实施例。

具体实例方式

我们再回头参考UWB电信系统的内容，在该系统中由不同跳时格式δ^u(进而不同基本序列S^u)提供多址。

本发明的基础总体思想是随机化不同用户的时移θ^u以避免周期性的突发性碰撞方案。更确切地说，建议从专用于用户u的伪随机序列产生时移θ^u，典型的新时移产生在多个码元周期T_s。在接收端，已知伪随机序列，这就允许补偿时移θ^u并由此与用户u的基本序列同步，而任一其他用户的基本序列将开始于相对于其的随机时间位置。

首先，要扩展上述的基本序列的观念。用户u的基本序列在下面将假定采用更一般的形式：

$S^u\left(t\right)=\underset{j=0}{\overset{N_b-1}{\mathrm{\Σ}}}p(t-j{T}_f-c_j^u{T}_c)$ 其中N_b＝n_b.N_s                        (18)

其中整数c_j ^u，j＝0，..，N_b-1定义了相对于用户u的跳时格式，即 ${\mathrm{\δ}}^u\left(t\right)=\underset{j=0}{\overset{N_b-1}{\mathrm{\Σ}}}p(t-j{T}_f-c_j^u{T}_c).$

在(18)中定义的基本序列可以由n_b个连续数据码元：

例如比特的块B进行PPM调制以产生UWB信号：

$s_B^u\left(t\right)=\underset{n=0}{\overset{n_b-1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=0}{\overset{N_b-1}{\mathrm{\Σ}}}p(t-n{T}_s-j{T}_f-c_{n{N}_s+j}^u{T}_c-b_n\mathrm{\δ})---\left(19\right)$

即，对一系列链接块B_m来说：

$s_{u^{\′}}^u\left(t\right)=\underset{m}{\mathrm{\Σ}}{s}_{B_m}^u(t-m{T}_b)---\left(20\right)$

其中T_b＝n_bT_s是块时间长度，而块B_m包括码元

与表达式(5)相比较，出现在更一般的表达式(19)中的跳时格式c_j ^u，j＝0，..，N_b-1编码一个或多个(n_b)数据码元。

按照本发明，伪随机时移(或延迟)θ^u _m是先于发射每一块B_m而引入的，这样从或向用户u发射的UWB信号可以最后写成：

$s_{u^{\′}}^u\left(t\right)=\underset{m}{\mathrm{\Σ}}{s}_{B_m}^u(t-{\mathrm{\θ}}_m^u-m{T}_b)---\left(21\right)$

为每一用户u提供伪随机延迟θ^u _m相当大地减小了在接收到的序列之间重复突发性碰撞的风险，从而改善了误比特率。

此外，给出延迟θ^u _m的伪随机序列从接收机获知，这些延迟可以以表达式s^u ₀(t)和s^u ₀(t)进行补偿，即对块B_m的给定码元b_m，n来说：

$s_0^u\left(t\right)=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{a}_k^u{s}_{B_m}^u(t-{\mathrm{\θ}}_m^u-{\mathrm{\τ}}_k^u)$ 当b_m，n＝0在(20)中                    (22)

且

$s_1^u\left(t\right)=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{a}_k^u{s}_{B_m}^u(t-{\mathrm{\θ}}_m^u-{\mathrm{\τ}}_k^u)$ 当b_m，n＝1在(20)中                    (23)

正如在导引部分所述的那样，接收到的信号的相关与函数给出了决策变量

按照本发明的实施例的发射机结构示意地表示在图3中。

发射机包括第一分频装置(如计数器)320，它以码片频率(此后称为码片频率信号)输入时钟信号，以帧频率输出脉冲信号，第二分频装置330输入所述帧频率信号，以码元频率输出时钟信号，第三分频装置340输入所述码元频率信号，以块频率输出信号。

伪随机序列发生器311接收所述块频率信号并为每一块B_m发射伪随机数到延迟计算装置310。这样获得的延迟θ^u _m用于初始化第一分频装置320(例如如果用计数器，就触发计数器)。在本发明的变形中，延迟θ^u _m不以时钟频率输出，而是仅以其分量频率输出。

由发生器311产生的伪随机序列专用于所提到的用户u，例如可以是最大长度序列，这在本领域是公知的。此外，延迟θ^u _m的变化范围可选得比时钟周期T_b自身窄得多(或当n_b＝1时比码元周期T_s窄得多)。由此，码元抖动保持在低水平，有用的码元传输速率不减小。

从第一分频装置320的帧频率信号输出由跳时装置350调制，跳时装置350由跳时格式发生器351控制。后一个发生器由时钟频率信号初始化，由帧频率信号定时。发生器351一旦被初始化，就开始以帧频率输出跳时格式c_j ^u，j＝0，..，N_b-1，跳时装置350为每一帧j输出从其开头时移一个c_j ^u.T_c的量的脉冲。

由跳时装置350产生的跳时信号再输入PPM调制装置360，PPM调制装置360当被从延迟控制装置361输出的控制信号命令延迟时，延迟输入信号一个δ的时间量。

控制装置361在每一个码元块B_m由时钟频率信号初始化。然后以码元频率产生控制信号，例如当数据码元b_m，n取“0”值时，PPM调制装置不延迟跳时信号，当数据码元b_m，n取“1”值时，PPM调制信号延迟跳时信号一个预定时间量δ。

从PPM调制装置360输出的信号包括非常短的脉冲，这些脉冲在冲激响应p(t)的脉冲形成滤波器370形成。

本领域技术人员应当理解可以在不背离本发明的范围的条件下修改发射机的结构。例如，跳时信号在加到延迟装置360之前，可以是在370中形成的第一脉冲。同样地，时延θ^u _m可以在发射机的不同级施加，例如在脉冲形成滤波器的输入或输出施加。

应当注意本发射机的全部或部分可通过单处理器实现，该单处理器或者专用于执行所有上述的函数，或者以多处理器的形式出现而专用或为每一个设计执行一个或多个所述函数。

上述发射机可位于用户终端(对于上行链路发射)或基站(对于下行链路发射)。对于后者，发射机的结构可以通过让第一、第二和第三分频装置为不同用户所共用以及以不同延迟θ^u _m进行时移而有益地简化，这样就产生了共同的帧、码元和块频率信号。

在两种情形中，在接收端，其他用户u’≠u的序列将在随机接收的次数呈现在区间乘积[0，T_b[×[0，T_b[×...×[0，T_b[(N_u-1个因子)上均匀分布。由此消除了在现有技术中提过的影响UWB传输系统的重复突发性碰撞的风险。

与现有技术相比的另一个优点是用于对多址干扰选择良好跳动格式(c_j ^u，j＝0，..，N_b-1)的标准大大地放宽了。在这里再次提起现有技术的质量标准是基于由(17)所定义的任一格式对的格式互相关函数的最大值中的一个低的最大值C_max。

相比较而言，当利用根据本发明的发射方法时，可以看出对于给定用户u的误比特率表示为：

$P_e=\mathrm{erfc}\{(1-\cos {\mathrm{\α}}_{\mathrm{\δ}}).\sqrt{\frac{E^u}{\underset{\underset{u^{\′}\≠u}{u^{\′}=1}}{\overset{N_{u^{\′}}}{\mathrm{\Σ}}}{E}^{u^{\′}}{\mathrm{\Γ}}^{{\mathrm{uu}}^{\′}}+{\mathrm{\β}}_{\mathrm{\δ}}^2.\frac{N_0}{2}}}\}---\left(24\right)$

其中erfc是高斯函数的补余数，E^u是与用户u相关的期望信号的能量(在路径合并后获得)，E^u’是由于用户u’引起的干扰信号的能量，

是接收机中的热噪声的频谱密度且：

${\cos \mathrm{\α}}_{\mathrm{\δ}}=\frac{\⟨p(.)|p(.-\mathrm{\δ})\⟩}{{\left|\right|p(.)\left|\right|}^2}---\left(25\right)$

${\mathrm{\β}}_{\mathrm{\δ}}=\frac{\left|\right|p(.)-p(.-\mathrm{\δ})\left|\right|}{\left|\right|p(.)\left|\right|}---\left(26\right)$

其中表达式<f|g>和||f||分别代表两个函数f，g的标量积及函数f在中的模(即)；

以及

${\mathrm{\&Gamma;}}^{{\mathrm{uu}}^{\&prime;}}=E\left({\left(\frac{\&lang;s_{u^{\&prime;}}^{u^{\&prime;}}(.-{\mathrm{\&theta;}}^{{\mathrm{uu}}^{\&prime;}})|s_B^u(.)-s_{B^{\&prime;}}^u(.)\&rang;}{{\left|\right|S\left|\right|}^2}\right)}^2\right)---\left(27\right)$

代表能量耦合因数，E代表在用户u和u’、可能的码元块的对B和B’之间的可能时移θ^uu’上取的平均值，B和B’区别仅在于一个码元，且||S||²＝N_b||p||²是发射信号的能量(假定对所有的用户相同)。

如果我们假定延迟δ基本上小于脉冲p(t)的宽度，我们可以恰当地将s_u ^u′(t)近似为同一基本序列S^u’(t)的重复。则将

用通过重复S^u’(t)获得的函数来表示：

当码元块减少到仅仅一个码元，表达式Γ^uu’可以重新用公式表示为：

其中平均值是在用户u和u’以及b的两个可能的值(两个值需要每时移地进行考虑)之间的可能的时移θ^uu’上取的。

为了对称且为在用户中确保统一的MAI，似乎有理由要求耦合因数Γ^uu’都是相同的。误比特率的表达式(24)因此可以简化为：

$P_e=\mathrm{erfc}\{(1-\cos {\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{\&delta;}}).\sqrt{\frac{E^u}{(N_u-1)\stackrel{\&OverBar;}{E^{u^{\&prime;}}}\mathrm{\&Gamma;}+{\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{\&delta;}}^2.\frac{N_0}{2}}}\}---\left(30\right)$

其中Γ是共同耦合因数，而E^u’是干扰信号的平均能量。表达式(30)清楚地表示了误比特率是Γ的增函数。

表达式(28)和(29)可分别写成：

$\mathrm{\&Gamma;}=\underset{0}{\overset{\mathrm{Tb}}{\&Integral;}}{\left(\frac{\&lang;s^{u^{\&prime;}}(.-\mathrm{\&theta;}\mathrm{mod}{T}_b)|s_B^u(.)-s_{B^{\&prime;}}^u(.)\&rang;}{{\left|\right|S\left|\right|}^2}\right)}^2\mathrm{d\&theta;}---\left(31\right)$

以及

$\mathrm{\&Gamma;}=\underset{0}{\overset{\mathrm{Ts}}{\&Integral;}}{\left(\frac{\&lang;S^{u^{\&prime;}}(.-\mathrm{\&theta;}\mathrm{mod}{T}_s)|S^u(.)-S^u(.-\mathrm{\&delta;})\&rang;}{{\left|\right|S\left|\right|}^2}\right)}^2\mathrm{d\&theta;}---\left(32\right)$

其中mod表示模运算。

耦合因数Γ这里建议为用于选择序列的质量标准。Γ的低值表示对于多址干扰来说“良好的”序列组。耦合因数值基本上取决于不同用户的跳动格式，脉冲波形p(t)的形状及时间量δ。在实践中，很容易将质量标准分成子标准，并以选择跳时格式作为开始。引起Γ的低值的Ad hoc子标准被证明是跳动格式的周期性互相关函数的平方的平均值(γ)。更确切地说，将δ_p ^u’表示为由重复用户u’的跳动格式而获得的周期性函数，即表示：

${\mathrm{\&delta;}}_p^{u^{\&prime;}}\left(t\right)={\mathrm{\&delta;}}^{u^{\&prime;}}\left(t\right)\&CircleTimes;\underset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}\mathrm{\&delta;}(t-n{T}_b)---\left(33\right)$

(或如果一个数据码元调制一个序列，)

$\mathrm{\&gamma;}=\frac{1}{T_b}\underset{T_b}{\&Integral;}{\left(c_{u^{\&prime;},u}\left(\mathrm{\&tau;}\right)\right)}^2\mathrm{d\&tau;}---\left(34\right)$

其中

$c_{u^{\&prime;},u}\left(\mathrm{\&tau;}\right)=\left(\underset{0}{\overset{T_b}{\&Integral;}}{\mathrm{\&delta;}}_p^{u^{\&prime;}}\left((t+\mathrm{\&tau;})\mathrm{mod}{T}_b\right){\mathrm{\&delta;}}^u\left(t\right)\mathrm{dt}\right)---\left(35\right)$

(且同样地，在上述情形中)。

很必要注意相关标准不再象现有技术那样是c_u，u′(τ)的最大值，而是在序列长度上c_u，u′ ²(τ)的平均值。这是因为利用按照本发明的发射方法，是用户序列的到达次数而不是所关心的一个(u)呈现在该用户序列的时间范围内的随机分布。选择跳动格式或相应序列时的限制因此大大放宽了。

周期性互相关函数c_u，u′(τ)的最小非零值，换句话说，在两个给定时移τ的不同用户的两个序列之间的一致(或命中)的最小非零数目等于1，该值由在[0，T_b[区间上的c_u′，u(τ)乘以N_b ²倍(因为用户u’的时移序列的任何脉冲可以与用户u的序列的任何脉冲一致)，γ的最小可实现值为：

${\mathrm{\&gamma;}}_{\min }=\frac{N_b^2}{T_b}=\frac{N_b}{N_{c^{\&prime;}}{T}_c}---\left(36\right)$

或者对于标准化的码片长度：

${\mathrm{\&gamma;}}_{\min }=\frac{N_b}{N_c}---\left(37\right)$

大多数跳动格式达不到γ＝γ_min。例如，如果用户u’的序列与用户u序列的时延版本一致，就会发生对于给定时移τ的一次突发性碰撞(对(34)中的N_b ²产生影响)和至多也不过N_b ²-N_b个其他的单命中，即：

$\mathrm{\&gamma;}\&GreaterEqual;\frac{2N_b^2-N_b}{T_b}---\left(38\right)$

相比较而言，却已发现一些跳动格式确实达到了最小值γ_min，如：

$c_j^u=u.j\mathrm{mod}p---\left(39\right)$

或与其接近，例如

$c_j^u=u^j\mathrm{mod}p---\left(40\right)$

其中这两种情形中的p是素数。

更一般地说，下列族的跳动格式分别具有与(39)和(40)中表示的跳动格式等价的特性，因为其仅仅是相当于重排序列和/或在序列内部循环帧：

$c_j^u=(u+\mathrm{\&alpha;}).(j+\mathrm{\&beta;})\mathrm{mod}p---\left(41\right)$

以及

$c_j^u={(u+\mathrm{\&alpha;})}^{(j+\mathrm{\&beta;})}\mathrm{mod}p---\left(42\right)$

其中α、β是预定整数，而p是素数。

虽然已经大体描述了用于发射比特或比特块的按照本发明的发射方法和相应发射机，应当理解本发明更一般地说，是适用于多元码元或其块的发射，在这种情况下脉冲位置调制能用多个延迟δ₁，δ₂，...，δ_M-1来编码所述码元。

Claims (19)

1.用于从或向超宽带宽电信系统的用户发射数据码元的发射方法，所述系统的每一用户(u)与专用跳时格式相关，专用跳时格式包括多个(N_s，N_b)整数，从或向用户发射的信号包括同样的多个帧的序列，所述格式的每一整数与相应帧相关，每一帧包括从其开头时移一个由所述相关整数确定的时间量的脉冲，一个序列的脉冲再由要从或向所述用户发射的一个或多个(n_b)数据码元进行位置调制，其中用户序列的发射时间从专用于所述用户的伪随机序列中获得，其特征在于：

用户序列的发射时间从通用于所有用户的参考同步信号时移一个时移或者从前一个的末尾时移一个时移或者从由所述用户本地产生的同步信号时移一个时移，所述时移确定为专用于所述用户的伪随机序列的数目的函数。

2.按照权利要求1的发射方法，其特征在于：为每一个用户序列，从所述伪随机序列中获得新时移。

3.按照权利要求1的发射方法，其特征在于：为来自于其预定多个用户序列的每一个用户序列，从所述伪随机序列中获得新时移。

4.按照权利要求1的发射方法，其特征在于：选定不同用户的跳时格式以使不同用户(u，u’)的任一序列对的互相关函数的平方的平均值(γ)等于或大体上等于预定最小值。

5.按照权利要求2的发射方法，其特征在于：选定不同用户的跳时格式以使不同用户(u，u’)的任一序列对的互相关函数的平方的平均值(γ)等于或大体上等于预定最小值。

6.按照权利要求3的发射方法，其特征在于：选定不同用户的跳时格式以使不同用户(u，u’)的任一序列对的互相关函数的平方的平均值(γ)等于或大体上等于预定最小值。

7.按照权利要求1的发射方法，其特征在于：与用户相关的跳时格式的多个整数由这种表达式确定：

$c_j^u=(u+\mathrm{\&alpha;})(j+\mathrm{\&beta;})\mathrm{mod}p$

其中u是表示所述用户的整数，j是表示所述用户序列的帧的整数，α、β是预定整数，p是素数。

8.按照前述权利要求2的发射方法，其特征在于：与用户相关的跳时格式的多个整数由这种表达式确定：

$c_j^u=(u+\mathrm{\&alpha;})(j+\mathrm{\&beta;})\mathrm{mod}p$

其中u是表示所述用户的整数，j是表示所述用户序列的帧的整数，α、β是预定整数，p是素数。

9.按照前述权利要求3的发射方法，其特征在于：与用户相关的跳时格式的多个整数由这种表达式确定：

$c_j^u=(u+\mathrm{\&alpha;})(j+\mathrm{\&beta;})\mathrm{mod}p$

其中u是表示所述用户的整数，j是表示所述用户序列的帧的整数，α、β是预定整数，p是素数。

10.按照前述权利要求4的发射方法，其特征在于：与用户相关的跳时格式的多个整数由这种表达式确定：

$c_j^u=(u+\mathrm{\&alpha;})(j+\mathrm{\&beta;})\mathrm{mod}p$

其中u是表示所述用户的整数，j是表示所述用户序列的帧的整数，α、β是预定整数，p是素数。

11.按照前述权利要求5的发射方法，其特征在于：与用户相关的跳时格式的多个整数由这种表达式确定：

$c_j^u=(u+\mathrm{\&alpha;})(j+\mathrm{\&beta;})\mathrm{mod}p$

其中u是表示所述用户的整数，j是表示所述用户序列的帧的整数，α、β是预定整数，p是素数。

12.按照前述权利要求6的发射方法，其特征在于：与用户相关的跳时格式的多个整数由这种表达式确定：

$c_j^u=(u+\mathrm{\&alpha;})(j+\mathrm{\&beta;})\mathrm{mod}p$

其中u是表示所述用户的整数，j是表示所述用户序列的帧的整数，α、β是预定整数，p是素数。

13.按照权利要求1的发射方法，其特征在于：与用户相关的跳时格式的多个整数由这种表达式确定：

$c_j^u={(u+\mathrm{\&alpha;})}^{(j+\mathrm{\&beta;})}\mathrm{mod}p$

其中u是表示所述用户的整数，j是表示所述用户序列的帧的整数，α、β是预定整数，p是素数。

14.按照权利要求2的发射方法，其特征在于：与用户相关的跳时格式的多个整数由这种表达式确定：

$c_j^u={(u+\mathrm{\&alpha;})}^{(j+\mathrm{\&beta;})}\mathrm{mod}p$

其中u是表示所述用户的整数，j是表示所述用户序列的帧的整数，α、β是预定整数，p是素数。

15.按照权利要求3的发射方法，其特征在于：与用户相关的跳时格式的多个整数由这种表达式确定：

$c_j^u={(u+\mathrm{\&alpha;})}^{(j+\mathrm{\&beta;})}\mathrm{mod}p$

其中u是表示所述用户的整数，j是表示所述用户序列的帧的整数，α、β是预定整数，p是素数。

16.按照权利要求4的发射方法，其特征在于：与用户相关的跳时格式的多个整数由这种表达式确定：

$c_j^u={(u+\mathrm{\&alpha;})}^{(j+\mathrm{\&beta;})}\mathrm{mod}p$

其中u是表示所述用户的整数，j是表示所述用户序列的帧的整数，α、β是预定整数，p是素数。

17.按照权利要求5的发射方法，其特征在于：与用户相关的跳时格式的多个整数由这种表达式确定：

$c_j^u={(u+\mathrm{\&alpha;})}^{(j+\mathrm{\&beta;})}\mathrm{mod}p$

其中u是表示所述用户的整数，j是表示所述用户序列的帧的整数，α、β是预定整数，p是素数。

18.按照权利要求6的发射方法，其特征在于：与用户相关的跳时格式的多个整数由这种表达式确定：

$c_j^u={(u+\mathrm{\&alpha;})}^{(j+\mathrm{\&beta;})}\mathrm{mod}p$

其中u是表示所述用户的整数，j是表示所述用户序列的帧的整数，α、β是预定整数，p是素数。

19.用于从或向超宽带宽电信系统的至少一个用户发射数据码元的发射机，所述系统的每一用户(u)与专用跳时格式相关，专用跳时格式包括多个(N_s，N_b)整数，所述发射机包括用于产生帧序列的装置(320)，每一序列具有所述多个帧，所述格式的每一整数与所述序列的相应帧相关，用于将所述帧的脉冲位移一个由所述相关整数确定的时间量的跳时装置(350)，用于以一个或多个要从或向所述用户发射的数据码元调制序列脉冲的位置的脉冲位置调制装置(360)，

其特征在于包括用于产生专用于所述用户的伪随机序列的伪随机发生装置(311)和确定序列从若干所述伪随机序列发射的时间的发射时间确定装置(310)。

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