CN1812280A - 用于扩频通信系统的有效扩频器 - Google Patents

Abstract

一种CDMA应用的扩频系统及方法，它需要较少的整数乘法次数。利用基于实整数或复整数的扩频码对用户数据进行扩频，该扩频码的长度可为SF个码元至SF_max个码元。这些编码中至少有一个编码的形式为jⁿ·v[n]，其中v[n]是一个扩频码。当编码集中用于传输时，扩频码的复数旋转降低了峰均值功率比。本发明利用多个扩频码提高了用户的分离度。

Description

用于扩频通信系统的有效扩频器

技术领域

本发明主要涉及通信系统，尤其涉及扩频通信系统中用于扩频数字信号的系统与方法。

背景技术

典型通信系统利用调制技术改变连续频率载波的振幅、频率或相位，用以传递信息或数据。待传递信号被映射到定义符号的预定群集，然后通过传输介质传递。传递介质可以是导行介质或自由介质(铜缆、光纤或空气)，一般称作通信信道。

实际应用中的通信系统很少是单路访问的。现有技术中的多路访问通信系统如图1所示。诸如时分多址(TDMA)、载波监听多路访问(CSMA)、码分多址(CDMA)等协议，以及频分多址(FDMA)和正交频分复用(OFDM)等与频率相关的协议，允许多个用户访问同一通信介质以发送或接收信息。综合利用这些技术可以构成多种多路访问的混合通信方案，如时分双工(TDD)等。通信系统指定的访问协议通常是在对数据进行调制之后执行。

实际应用中现有的调制技术包括频率调制(FM)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK)、二进制相移键控(BPSK)和差分相移键控(DPSK)。最常用的高速数据调制方法为正交幅度调制(QAM)和正交相移键控(QPSK)。这些技术根据输入信号改变预定载波的振幅和相位，在每波特内传输多位数据，从而更有效地利用资用带宽。

为扩展数据信号值的可能范围，正交调制选定一个符号以表示两个以上的二进制值。因为各个符号的位内容表示不同的脉冲形状，所以利用符号可以传送更多信息。符号的每个采样中包含有x位，它可以表示模拟采样的量化形式，也可表示数字数据。不同脉冲形状或波形的个数决定于所用符号的个数，两者是相等的。数据位的数目确定了振幅与相位的组合，这一组合又定义了群集模式。

正交调制的基础是两个互相正交的不同波形。如果两个波形被同时发送时不会互相干扰，就说这两个波形是正交的。正交调制将两个不同信号调制到同一带宽，从而生成一个两维信号空间，如图2所示。正交调制常用的两种波形是频率相同的正弦波和余弦波。它们的定义为：

s₁(t)＝A cos(2πf_ct)                         (1)

和：

s₂(t)＝A sin(2πf_ct)                         (2)

其中：f_c是已调信号的载波频率，A是两个信号的振幅。按照惯例，余弦载波称为信号的同相(I)分量、实分量，而正弦信号称为信号的正交(Q)分量、虚分量。由两个基本波形生成的线性组合形式a₁ cos(2πf_ct)+a₂ sin(2πf_ct)(式中a₁和a₂为实数)，决定了调制符号系统的符号。这些符号可以表示为复数a₁+ja₂，其中j的定义为 $j=\sqrt{-1}.$

一个QAM符号至少包括同相I信号和正交Q信号的一个采样。信号振幅由到原点的距离表示；相位由绕单位圆的角距离表示。数据被组合为符号之后，就可以根据通信系统选定的访问协议对这些符号进行处理。

现有技术中的CDMA通信系统如图3所示。CDMA这一通信技术用伪噪声序列调制待发送数据，从而以扩宽的频带(扩频频谱)发送数据。待发送数据信号的带宽可能只有几千赫兹，它被分布在可达几兆赫兹的频带之上。通信信道可以同时被k个独立子通道使用。对于每个子通道k来说，所有其它子通道都是干扰。

如同所示，给定带宽的单个子通道与唯一的扩频码相混合，这一扩频码重复由宽带伪噪声(pn)序列生成器生成的预定模式。这些单值用户扩频码之间是伪正交的，所以它们之间的互相关接近于零。CDMA系统中，通过恰当选择扩频码，可以使期望子通道和其它所有子通道之间的干扰最小。数据信号与伪噪声序列相乘，使数据信号被扩频，从而生成数字扩频信号。用数字扩频信号对载波信号进行调制后，通过通信信道发送出去。接收机对被发送信号进行解调，提取出数字扩频信号。与匹配伪噪声序列求相关后，可以复制出被发送信号。如果扩频码互相之间是正交的，接收信号可以与一个特定用户信号相关联，这一特定用户信号又与一个特定扩频码相联系。这样，只有与特定扩频码相联系的期望信号得到增强，而所有其它用户信号未被增强。

扩频码的各元素被称为“码元”，它属于集合{1，-1}。码元频率或码元速率与数据率相同或更快一些。码元速率与子通道数据率的比值称作扩频因子，它等于对用户数据的一个码元进行扩频所用的码元个数。码元的个数能被最大允许扩频因子整除。扩频因子越大，码元对噪声和干扰的抵抗能力越强。对于同步CDMA，拥有最大扩频因子的用户符号可以构成整个数据块。

CDMA是第三代无线电通信标准所需要的一种访问协议。图4所示是一个利用可变扩频因子CDMA扩频器的系统结构图。可变扩频因子使发射机能够很好地调整整个系统的处理增益。分配给高数据率用户扩频码的扩频因子较小，这是以降低处理增益为代价的。分配给低数据率用户的扩频码具有较大扩频因子。这样，所有用户扩频信号的整个带宽都能保持相同。

为了降低给定通信系统中各用户所需扩频码的总数，单元分离和用户分离采用了不同的扩频码，从而对每个子通道进行两部分扩频操作。信道标识码用于用户分离，扰频码用于单元分离。尽管两部分扩频操作是蜂窝式CDMS系统的特点，但单一扩频操作仍可以用于其它应用中。这里，信道标识码和扰频码由分离各用户的单一编码所代替。

为了实现物理系统中k个子通道用户的扩频操作，线性扩频方法的实现可采用固定门阵列、微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)等等。固定逻辑系统的系统速度较快，而微处理器驱动系统具有编程灵活性。每种实现扩频功能的方法都要执行一系列数学操作。下面的变量定义了扩频器的结构和操作：

c——实整数信道标识码，它是子通道k的一个向量，与给定的扩频因子SF相一致。通道标识码c的长度因扩频因数SF的不同而变化。

d——子通道k中发送的数据。

d——调制后，子通道k中的数据。该数据以矢量形式表示，这里的矢量是一个只有一个下标变量的数据数组。为了以下向量操作，所有的向量都定义为列向量。

k——一个子通道，(k＝1，2，3，...K)。

N——第k个子通道的一个群的数据符号数，(N＝SF_max/SF)。对于同步CDMA，拥有最大扩频因子的用户符号可以构成整个数据块。每个子通道k具有其自已的群大小N，其中N可以取1(SF＝SF_max时)至SF_max/SF_miN。

i——数据d的第i个符号，(i＝1，2，3，...N)。

n——向量的一个元素引用，([n])。

SF——子通道k的扩频因子

SF_min＝通信系统的最小扩频因子

SF_max＝通信系统的最大扩频因子。

v——扰频码的实整数部分。

——复扰频码，表示为长为SF_max的一个向量。 其中n＝1...SF_max。注意：v[n]和

引用向量v和

的第n个元素。因此，定义了由v的第n个元素推导

第n个元素的规则。

z _j——对子通道k的第i个符号应用信道标识码和扰频码后得到的最终扩频码元序列。

其中n＝1...SF。zj的长度为SF个码元，也就是为特定子通道k选定的扩频因子。N个这种长为SF的 zj构成长为SF_max的 z。

为了简化以下说明，首先讨论第k个子通道的两部分、现有扩频器。本技术领域的技术人员可以理解以下内容：多个k扩频子通道可以如图4所示那样进行求和。对数据进行调制后，子通道k的数据d被组合为定义预定群集的信号。一个复数据符号序列 d被分到各个含有N个符号的群中，N的定义为：

$N=\frac{{\mathrm{SF}}_{\max }}{\mathrm{SF}}...\left(3\right)$

含有N个符号的群中的各复数据符号d被实整数信道标识码 c扩频， c的长度为SF个码元。信道标识码 c对于用户k是唯一的。群N中，N个经信道标识码 c扩频的符号 d都被组合在一起。

得到的扩频符号序列(长为SF_max个码元)乘以一个复扰频信号

(长度为SF_max)，得到最终的码元序列 z(长度为SF_max)。扰频码 由实整数扰频码 v乘以复操作符jⁿ得到。其关系为：其中，n＝...SF_max             (4)

两部分扩频处理的结果是一个长度为SF_max个码元的向量 z。这个向量 z可以表示为N个子向量 z _j的串联形式，其中i＝1，2，3，...N。这里， z _i定义为 z中长为SF个码元的字段。它表示群中子通道k的第i个扩频符号d_i的贡献。 z _i的第n个元素由下式给出：

式中：n＝1，...SF   i＝1，2，3，...    (5)

v[SF(i+1)+n](n＝1，...SF)定义了 v中SF个元素的不同集合，它的起始位置是第(SF(i-1)+1)个元素，随i的变化而变化。

对于一个子通道k，要扩展长度为N个符号的符号序列 d，实现公式5所定义的两码扩频操作需要8(N)(SF)次整数乘法。对于乘积d_i·c[n](n＝1，...SF)，需要2(SF)次乘法(对于一个符号)。因为d_i和jⁿ都是与实数相乘的复数，所以乘积j^SF(i-1)+n·v[n](n＝1，...SF)需要2(SF)次乘法(对于一个符号)。因为两个中间乘积都是复数，所以部分乘积对于每个符号需要四次乘法，因此共需要8(N)(SF)次乘法。

为了在提高数据吞吐量的同时，仍然保持移动/便携式通信系统中的操作功能，需要一种有效处理方法来实现多码扩频操作。

发明内容

本发明是一种用于CDMA系统的扩频系统和方法，它所需要的整数乘法较少。利用基于实整数或复整数的扩频码对用户数据进行扩频，该扩频码的长度可为SF个码元至SF_max个码元。这些编码中至少有一个编码的形式为jⁿ·v[n]，其中v[n]是一个扩频码。本发明利用多个扩频码提高了用户的分离度。

因此，本发明的目的是提供一种较简单的系统和方法，利用一个以上的扩频码对数字信号进行扩频。

本发明的目的在于提供一种通信系统，其包括一个用于扩频数据信号的扩频器，该数据信号中至少包括多个数据符号；该系统至少设定多个扩频码中的一个，在所述多个扩频码中至少有一个为复数，所述扩频器包括：一路数据输入，用于接收所述数据符号；一路控制输入，用于接收为数据信号分配的扩频因子；一个处理器，用于根据所述设定的扩频因子定义扩频所需的符号群；一个中间编码生成器，用于根据以下两项计算一个中间编码：所述设定的扩频因子和由所述多个组合扩频码推导得出的一个实数编码，所述中间编码生成器输出所述中间编码；一个旋转器，用于将所述群中的各符号进行相位旋转以生成一个复数量，利用中间编码对该复数量进行扩频，并输出扩频数据信号。

本发明的另一目的在于提供一种扩频器17，用于对通信系统中待传输的多个数据信号 d ^k进行扩频，其至少为各数据信号 d分配多个扩频码 和 中的一个，其中M为扩频码总数，前M₁个为复数其余为实数，且P为扰频码总数，前P₁个为复数其余为实数，其中从多个扩频码中为数据信号 d分配的扩频码中，至少有一个为复数，所述扩频器17包括：多路数据输入，用于接收各数据信号 d ^(k)的符号 d _i；多个处理器19，分别与各数据输入相连，用于接收分配的扩频因子，并定义符号 d _i的群N，用于根据所述扩频因子SF进行扩频；多个中间编码 s生成器21，用于根据指定扩频因子SF和从多个实数编码中分配的至少一个编码 d计算扩频码 s，这些实数编码与各数据信号的编码

和

相对应，每个所述中间编码 s生成器输出一个中间编码；多个旋转器25，分别与处理器19的各输出相连，用于在所述各群N中对各所述数据输入符号d _i进行相位旋转，得到复数量

每个所述数据信号 d群N的复数量

由所述数据信号 d中间编码 s进行扩频，并且输出作为所述各数据信号 d的扩频数据信号

一个加法器29用于将所有所述扩频数据信号

结合为一个复合扩频信号

作为输出。

本发明的又一目的在于提供一种对数据信号进行扩频的方法，该数据信号包含通信系统中多个待发送数据符号，系统至少设定了多个扩频码中的一个，其中由多个扩频码分配的扩频码中，至少有一个是复数，该方法包括：计算扩频因子；定义所述符号的群，用于基于所述扩频因子进行扩频；生成与所述多个扩频码相对应的多个实编码；根据所述扩频因子和至少一个所述实数编码生成中间编码；旋转所述群中的各所述符号，以生成复数扩频码；将所述复数扩频码和所述中间编码混合，以生成输出扩频码。

在阅读了较佳实施例的详细说明之后，本领域的技术人员将会明白本系统和方法的其它目的和优点。

附图说明

图1是现有多路访问通信系统的简化结构图。

图2是一个正交信号空间图。

图3是已有CDMA通信系统的简化结构图。

图4是已有两部分扩频器的系统结构。

图5是本发明的系统结构图。

图6a-d本发明中方法的控制流程图。

图7a-d是本发明的数据流图。

具体实施方式

在对本发明的说明中会参照附图，在全文中用相同的数字表示相同的组件。

图5所示为本发明扩频器17的一个系统结构图，该扩频器用于CDMA通信系统。扩频器17包含多个拥有并行存储器的处理器，用于执行各种向量和矩阵操作。本发明的替代实施例包括固定门阵列、ASIC、DSP和可以执行相同功能的各种处理器。本领域的技术人员公认：在扩频器17的实现中，为各物理实施例特制的优化技术是可以变化的。扩频器17还包括多个数据输入d⁽¹⁾...d^(k)，用于输入子通道k的已调用户数据d，还包括输出 z ^(∑)，用于以输出向量的形式输出组合扩频信号。

为了简化以下对本发明的解释，只对一个子通道k的扩频操作进行说明，从而不再需要单一子通道标识符。各数据输入d⁽¹⁾...d^(k)可以有一个到多个设定的信道标识码和一个到多个设定的扰频码，具体个数决定于用户隔离度和单元隔离度。信道项和扰频项是任意的，代表多个扩频码，其长度随分配给通道k的扩频因子SF以及通信系统的要求变化。对于每个子通道k，所设定的扩频码中至少有一个与通信系统内所有其它编码都不同，从而保持各用户之间的子通道隔离。

每个设定的码长必须相等，可以是一个周期短编码的组合，也可以是长度为最大扩频因子SF_max的一个编码。为一个子通道k设定不同数目的编码，可以得到扩频器17的另一实施例。一个通信系统的发射机中可以配置多个扩频器17。

扩频器17利用多个信道标识码和扰频码对子通道k的数据符号进行扩频。这些编码可以都为实数，可以都为复数，也可以一部分为实数，而另一部分为复数。扩频器17包含一个中间编码生成器21，一个群N处理器19，一个调相器23，一个旋转器25，两个乘法器27r和27i和一个加法器29。

注意：一个编码的长度等于其扩频因子SF。中间编码生成器21将N个长度等于扩频因子SF的实数编码连接在一起。它还将N个长度为扩频因子SF的复数编码的实部连接在一起。因此每个长度为扩频因子SF的编码产生一个长度为SF_max的长编码。然后，通过结果向量的逐元素乘法将所有这些长编码与长度为SF_max的实数编码和长度为SF_max的复数编码的实部相乘。这样就得到了中间编码生成器21的最终输出，它是一个长为SF_max的单一实数编码。

群N处理器19确定了群的大小N为比值

然后组合一个包含N个符号的群。扩频器17在某一时间内对一个这种群进行扩频。

调相器23为群N处理器19分配的群中的N个符号赋予初始相位。赋予某个符号的相位是该符号在其群内位置的函数。因此，调相器23的输出是一个有N个符号的群，其中每个符号都得到一个特定的相位旋转。

旋转器25通过产生长度为SF的序列来生成复数编码。这些复数编码与调相器23输出的群中的N个符号相对应。调相器23通过将每个要调整相位的符号旋转SF次来实现，旋转的角度是系统中复数编码总数的函数。因此，N个这种与群内N个符号相对应的复序列被连接起来，构成了一个长度为N·SF＝SF_maz的复数序列，它构成了旋转器25的最终输出。

旋转器25输出的复数序列与中间编码生成器21的输出逐元素地相乘。这一乘法由乘法器27r和27i完成。乘法器27r和27i将实数中间编码分别乘以旋转器25输出的复数序列的实部和虚部。

乘法器27r和27i的输出是一个子通道中含有N个符号的群的最终扩频序列。加法器29将所有子通道的最终扩频序列加起来构成扩频器17的单一序列输出。

因为信道标识码用于用户隔离，扰频码用于单元隔离，所以根据单元位置，信道标识码和扰频码是先验已知的，并通过学习传输由单元基站发送给各个用户。这里不对学习传输进行介绍。共有M个信道标识码可用， 其中前M₁个为复数，其余为实数。第i个复数信道标识码的第n个元素的定义如下：

其中，n＝1，...SF， c _i为实数      (6)

子通道k还可以利用P个扰频码， 其中前P₁个为复数，其它为实数。第i个复数扰频码的第n个元素的定义为：

其中，n＝1，...SF， v _i为实数   (7)

本发明的方法97的流程图如图6a-d所示，由图中可知，经过调制并包括一系列数据符号的数据d被输入到扩频器17。子通道k中，长度为N的符号群由群N处理器19根据公式3(步骤99)确定。由于不同信道标识码的扩频因子SF不同，所以不同信道标识码 c的长度也不同。N个周期的各信道标识码 c被连接起来(步骤101)，形成一个长周期编码 c _p，它的长度等于通信系统的最大扩频因子SF_max。如果N＝1(SF＝SF_max)，则不需要进行连接。

为了简化对方法97的解释，用 c表示所有已被连接的实数信道标识码的结果 c _p。 c中包括的编码都是用于推导复数信道标识码的实数编码。 c的第n个元素定义为：

c[n]＝c₁[n]·c₂[n]...c_M[n]，其中n＝1，...SF       (8)

此外，用 v表示所有实数扰频码的结果。 v中所包括的编码都是用来推导复数扰频码的实数编码。 v的第n个元素定义为：

v[n]＝v₁[n]·v₂[n]...v_P[n]，其中n＝1，...SF_max    (9)

在中间编码 s生成器21中，将各个连在一起的信道标识序列 c _p与实数扰频码v进行两个向量间逐元素的乘法，可以计算出中间实数编码 s(步骤103)。因为两个向量的长度相等，所以它们之间允许进行乘法。中间编码 s的第n个元素定义为：

s[n]＝ c _p[n]· v[n]，其中n＝1，...SF_max             (10)

其中 c _p是子通道k的信道标识码c的周期扩展，它包含与扩频因子SF相对应的 c的N个周期。长度为SF_max以的中间实数编码 s可由 v和 c来计算(步骤103)，它由M+P个实数编码构成。

对于给定的子通道(第k个)，只需计算一次中间编码 s。因为对于子通道k要发送的整个数据序列只需一次计算，所以可以得到较高的效率。步骤105对群N计数进行初始化，群N处理器19组合一个含有N个符号的向量 d(步骤107)。步骤109对符号d_i的计数进行初始化。

每个子序列 z _i(公式5)的生成都涉及到复数序列j^SF(i-1)+n，其中n＝1，...SF，扩频器17据此提高了处理速度。之所以出现这一序列，是因为每个复数编码

都是由实数扰频码 c， v乘以复数序列jⁿ(公式4)得到的。根据公式5，并利用乘法的交换特性，可以通过中间编码s利用实数信道标识码 c _p和实数扰频码 v的乘积(步骤103)。表示z_i( z _i是z内长度为SF个码元的段，它表示群内子通道k的第i个扩频符号d_i的贡献)第n个元素的公式5变为：

$z_i\left[n\right]=d_i\·c\left[n\right]\·v[\mathrm{SF}(i-1)+n]\·j^{P_1\mathrm{SF}(i-1)}\·j^{(P_1+M_1)n}...\left(11\right)$

式中n＝1...SF，i＝1，2，...N。

为了对一个群完成该扩频处理，需要将中间编码 s与群内所有符号的组合相乘。与复操作符j相乘相当于将乘数逆时针旋转(旋转的度数可变)，本发明的扩频器17利用这一特性省去了很多乘法运算。旋转包括实部、虚部之间的交换，并伴以符号变化。

的第n个元素可以通过将其第(n-1)个元素乘以复操作符j^(P1+M1)得到，其定义为：

${\tilde{d}}_i\left[n\right]=j^{(P_1+M_1)}{\tilde{d}}_i[n-1],$ 式中n＝1，...SF         (12)

式中

的第0个元素初始化为：

${\underset{\‾}{\overset{~}{d}}}_i\left[0\right]=d_i{j}^{\mathrm{SF}(i-1)P_1}...\left(13\right)$

公式13赋予 以初始相位d_i，对其进行初始化。d_i是以下三个参数的函数：扩频因子SF、待扩频符号在群内的位置i和复数扰频码的个数P₁。步骤111执行这一初始化的第一步。

乘以一个复操作符j与将乘数逆时针旋转90°是等价的。利用这一等价特性，

的第n个元素的实部和虚部可分别由其第(n-1)个元素的虚部和实部推得。因为含有N个符号的群由N个周期的子通道k(扩频因子为SF)信道标识码 c扩频，所以i的取值范围是i＝1，...N。

符号计数i被初始化(步骤109)之后，就可以对含有N个符号的群进行处理，并初始化d_i[0](步骤111)。当扩频因子SF满足下式时：

对于任意整数p  SF·P₁＝4q        (14)

因为对于任意整数q，j^4q＝1，所以公式12简化为 ${\underset{\‾}{\overset{~}{d}}}_i\left[0\right]=d_i.$ 当SF不满足公式14时(步骤113)，通过赋予符号d_i以初始相位 ${\underset{\‾}{\overset{~}{d}}}_i\left[0\right]=j^{\mathrm{SF}(i-1)P_1}{\tilde{d}}_t\left[0\right],$ 即可得到 (步骤115)。

方法97进行四个检测来确实所需符号旋转总数，该数目决定于所用复扩频码的数目。当M₁+P₁＝4p，(p是任意整数)时(步骤117)，复操作符变为 $j^{(p_1+M_1)}=1,$ 的第n个元素的实部和虚部可以由其第(n-1)个元素的实部和虚部及复操作符推得，如步骤119中的公式15和公式16所示。旋转器25将

的第(n-1)个元素旋转0°得到它的第n个元素。

当M₁+P₁＝4p+1(p为任意整数)时(步骤135)，复操作符变为 $j^{(p_1+M_1)}=j,$ 的第n个元素的实部和虚部可由其第(n-1)个元素的虚部和实部及复操作符推得，如步骤123中的公式17和公式18所示。旋转器25将

的第(n-1)个元素逆时针旋转90°得到它的第n个元素。

当M₁+P₁＝4p+2，(p为任意整数)时(步骤125)，复操作符变为 $j^{(p_1+M_1)}=-1,$

的第n个元素的实部和虚部可以由第(n-1)个元素的实部和虚部及复操作符推得，如步骤127中的公式19和公式20所示。旋转器25将 的第(n-1)个元素逆时针旋转180°得到它的第n个元素。

在剩下的情况——M₁+P₁＝4p+3(p是任意整数)中(步骤129)，复操作符变为 $j^{(p_1+M_1)}=-j,$ 的第n个元素的实部和虚部可以由第(n-1)个元素的实部和虚部及复操作符推得，如步骤131公式21和公式22所示。旋转器25将

的第(n-1)个元素旋转270°得到它的第n个元素。

利用公式15-22说明的SF次旋转，可以为群(含有N个符号)中的第i个符号计算出中间码元序列 (长度为SF个码元)。实际乘法运算由旋转器25执行的相移操作所代替，如图7a-d所示，它们分别对应于以上所述的0°、90°、180°和270°旋转，用于计算长度为SF个码元的向量

如图7a-d所示，在第i个符号间隔内，

的第0个元素由新的复数据符号 d _i通过公式13初始化。如果已定符号旋转的大小为90°、180°或270°，

的实部和虚部被加载于寄存器中，以保持 的实部

和虚部

的实部和虚部在寄存器内以码元速率移动。寄存器有两个存储元件，它们与一个反馈路径一起完成由 的第(n-1)个元素的虚部和实部向第n个元素实部和虚部的推导(公式17-22)。符号变换通过乘以-1来完成。旋转器25在第n个码元间隔的抽头处输出Z_real，Z_imag用作

和

因此，旋转器输出n＝1，...SF个码元间隔用以表示长度为SF个码无的向量

即数据符号d_i与j^SF(i-1)+n(n＝1，...SF)的乘积。

本领域的技术人员应当知道，图7a中的旋转器25完成复平面(图2)中的0°相位旋转后，其输出仍然是数据符号输入的实部

和虚部

该符号并未进行任何相位变化。图7b中的旋转器25完成90°相位旋转后，其输出的符号虚部

是输入数据符号的实部，输出的符号实部 是输入数据符号的虚部，但要改变其符号。图7c中的旋转器25完成180°相位旋转后，其输出的符号虚部 是输入数据符号的虚部，但要改变其符号，输出的符号实部

是输入数据符号的实部，但要改变其符号。图7d中的旋转器25完成270°相位旋转，其输出的符号虚部

是输入数据符号的虚部，输出的符号实部

是输入数据符号的实部，但要改变其符号。

根据图6d，在对群内所有其它符号进行类似处理之后(步骤133)，它们的 ${\tilde{d}}_l(i=1,...n)$ 被组合在一起构成长度为SF_max的

然后将其乘以中间编码 s得到群的最终扩频序列 z(步骤135)。对其余群重复该处理(步骤137)，如果需要可增大群的下标(步骤139)。

当所用编码的数目为特定值，并且保持不变时，可以实现扩频器17的替代实施例。例如，如果扩频器17被配置于一个通信系统的发射机内，该系统只需要两个编码用于隔离，一个为实数，一个为复数，复编码的总数等于1，满足条件M₁+P₁＝4p+1(j^{(复数编码的个数)模4})(步骤121)，因此只需要一个90°相位旋转。其它用于0°、180°、270°相位旋转的检测(步骤117、125、129)及其相对应的旋转(步骤119、127和131)都可以省略。可以组合出任意数目的编码，用于扩频群N处理器19中组合的数据。

本发明是以较佳实施例进行说明的，在下面的权利要求中包括了本发明范围内的其它变化，本技术领域的技术人员可以理解它们。

Claims (24)

1.一种扩频器(17)，所述扩频器(17)对通信系统中的多个数据信号( d ^k)进行扩频，以便进行传输，所述扩频器(17)为各数据信号( d)分配多个扩频码 $({\underset{\‾}{\overset{~}{c}}}_1\·\·\·{\underset{\‾}{\overset{~}{c}}}_{M_l},{\underset{\‾}{c}}_{M_{l+1}}\·\·\·{\underset{\‾}{c}}_M)$ 和 $({\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_1\·\·\·{\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_{P_l},{\underset{\‾}{v}}_{P_{l+1}}\·\·\·{\underset{\‾}{v}}_P)$ 中的至少一个扩频码，其中，从多个扩频码中而来的为各数据信号( d)所分配的扩频码中的至少一个为复数，所述扩频器(17)的特征在于：

多个数据输入，其用于接收各数据信号( d ^k)的符号( d _i)；

多个处理器(19)，其分别与各数据输入相连，用于接收分配的扩频因子SF，并根据所述扩频因子SF而定义符号( d _i)的群N，以进行扩频；

多个中间编码 s生成器(21)，各中间编码s生成器(21)对各数据信号、根据指定扩频因子SF和由所述多个编码 $({\underset{\‾}{\overset{~}{c}}}_1\·\·\·{\underset{\‾}{\overset{~}{c}}}_{M_l},{\underset{\‾}{c}}_{M_{l+1}}\·\·\·{\underset{\‾}{c}}_M)$ 和 $({\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_1\·\·\·{\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_{P_l},{\underset{\‾}{v}}_{P_{l+1}}\·\·\·{\underset{\‾}{v}}_P)$ 而获得的多个实数码( c ₁… c _Ml， c _Ml+1… c _M)和( v ₁… v _Pl， v _Pl+1… v _P)的至少一个分配的扩频码( c)以及至少一个分配的扩频码( v)而计算扩频码 s，每个所述中间编码 s生成器输出中间编码(s)；

多个旋转器(25)，其分别与处理器(19)的各输出相连，用于在所述各群N中进行各所述数据输入符号( d _i)的相位旋转，得到复数量 $\left({\underset{\‾}{\overset{~}{d}}}_{i,\mathrm{real}}\right[n],{\underset{\‾}{\overset{~}{d}}}_{i,\mathrm{imag}}[n\left]\right),$ 每个所述数据信号( d)群N的复数量 $\left({\underset{\‾}{\overset{~}{d}}}_{i,\mathrm{real}}\right[n],{\underset{\‾}{\overset{~}{d}}}_{i,\mathrm{imag}}[n\left]\right)$ 由所述数据信号( d)中间编码 s进行扩频，并且输出作为对于所述各数据信号( d)的扩频数据信号 以及

加法器(29)，其用于将所有所述扩频数据信号

结合为复合扩频信号

作为输出；其中k，M，P，N，i以及n是正整数。

2.根据权利要求1所述扩频器(17)，其中，各所述处理器(19)应用下面的关系式确定群N：

$N=\frac{{\mathrm{SF}}_{\max }}{\mathrm{SF}}$

其中，N表示所述群N中数据符号的个数，SF_max表示所述通信系统中的最大扩频因子，SF为分配给各数据信号的扩频因子。

3.根据权利要求2所述扩频器(17)，其中，由所述旋转器对所述各数据信号( d)进行的所述相位旋转的数量是根据为所述各数据信号( d)所分配的复数扩频码的总数来决定的。

4.根据权利要求3所述扩频器(17)，其中，所述多个分配的扩频码的特征在于信道标识码 $({\underset{\‾}{\overset{~}{c}}}_1\·\·\·{\underset{\‾}{\overset{~}{c}}}_{M_l},{\underset{\‾}{c}}_{M_{l+1}}\·\·\·{\underset{\‾}{c}}_M)$ 和扰频码 $({\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_1\·\·\·{\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_{P_l},{\underset{\‾}{v}}_{P_{l+1}}\·\·\·{\underset{\‾}{v}}_P).$

5.根据权利要求4所述扩频器(17)，其中，所述信道标识码 $({\underset{\‾}{\overset{~}{c}}}_1\·\·\·{\underset{\‾}{\overset{~}{c}}}_{M_l},{\underset{\‾}{c}}_{M_{l+1}}\·\·\·{\underset{\‾}{c}}_M)$ 还包括复数部分和实数部分，而所述扰频码 $({\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_1\·\·\·{\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_{P_l},{\underset{\‾}{v}}_{P_{l+1}}\·\·\·{\underset{\‾}{v}}_P)$ 包括复数部分和实数部分。

6.根据权利要求5所述扩频器(17)，其中，由所述旋转器对各所述数据信号( d)所进行的所述相位旋转的总数是根据所述复数信道标识码和复数扰频码的总数来决定的。

7.一种扩频器(17)，所述扩频器(17)对通信系统中的信号( d)进行扩频，用于传输；所述扩频器(17)为所述数据信号( d)分配多个扩频码 $({\underset{\‾}{\overset{~}{c}}}_1\·\·\·{\underset{\‾}{\overset{~}{c}}}_{M_l},{\underset{\‾}{c}}_{M_{l+1}}\·\·\·{\underset{\‾}{c}}_M)$ 和 $({\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_1\·\·\·{\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_{P_l},{\underset{\‾}{v}}_{P_{l+1}}\·\·\·{\underset{\‾}{v}}_P)$ 中的至少一个扩频码，其中，从多个扩频码中而来的对数据信号( d)所分配的扩频码中的至少一个为复数，所述扩频器(17)的特征在于：

数据输入，其用于接收各数据信号( d)的符号( d _i)；

处理器(19)，其与数据输入相连，用于接收分配的扩频因子SF，并根据所述扩频因子SF而定义符号( d _i)的群N，以进行扩频；

中间编码 s生成器(21)，其对各数据信号、根据指定扩频因子SF和由所述多个编码 $({\underset{\‾}{\overset{~}{c}}}_1\·\·\·{\underset{\‾}{\overset{~}{c}}}_{M_l},{\underset{\‾}{c}}_{M_{l+1}}\·\·\·{\underset{\‾}{c}}_M)$ 和 $({\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_1\·\·\·{\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_{P_l},{\underset{\‾}{v}}_{P_{l+1}}\·\·\·{\underset{\‾}{v}}_P)$ 而获得的多个实数码( c ₁… c _Ml， c _Ml+1… c _M)和( v ₁… v _Pl， v _Pl+1… v _P)的至少一个分配的扩频码( c)以及至少一个分配的扩频码( v)而计算中间编码 s，所述中间编码 s生成器输出中间编码(s)；以及旋转器(25)，其与处理器(19)的输出相连，用于在所述群N中进行各所述数据输入符号( d _i)的相位旋转，得到复数量 $\left({\underset{\‾}{\overset{~}{d}}}_{i,\mathrm{real}}\right[n],{\underset{\‾}{\overset{~}{d}}}_{i,\mathrm{imag}}[n\left]\right),$ 所述数据信号( d)群N的复数量 $\left({\underset{\‾}{\overset{~}{d}}}_{i,\mathrm{real}}\right[n],{\underset{\‾}{\overset{~}{d}}}_{i,\mathrm{imag}}[n\left]\right),$ 由所述数据信号( d)中间编码 s进行扩频，并且输出作为对于所述数据信号( d)的扩频数据信号

其中M，P，N，i以及n是正整数。

8.根据权利要求7所述扩频器(17)，其中，所述处理器(19)应用下面的关系式确定群N：

$N=\frac{{\mathrm{SF}}_{\max }}{\mathrm{SF}}$

其中，N表示所述群N中数据符号的个数，SF_max表示所述通信系统中的最大扩频因子，SF为分配给所述数据信号的扩频因子。

9.根据权利要求8所述扩频器(17)，其中，由所述旋转器对所述数据信号( d)进行的所述相位旋转的数量是根据为所述数据信号( d)所分配的复数扩频码的总数来决定的。

10.根据权利要求9所述扩频器(17)，其中，所述多个分配扩频码的特征还在于信道标识码 $({\underset{\‾}{\overset{~}{c}}}_1\·\·\·{\underset{\‾}{\overset{~}{c}}}_{M_l},{\underset{\‾}{c}}_{M_{l+1}}\·\·\·{\underset{\‾}{c}}_M)$ 和扰频码 $({\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_1\·\·\·{\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_{P_l},{\underset{\‾}{v}}_{P_{l+1}}\·\·\·{\underset{\‾}{v}}_P)$

11.根据权利要求10所述扩频器(17)，其中，所述信道标识码 $({\underset{\‾}{\overset{~}{c}}}_1\·\·\·{\underset{\‾}{\overset{~}{c}}}_{M_l},{\underset{\‾}{c}}_{M_{l+1}}\·\·\·{\underset{\‾}{c}}_M)$ 还包括复数部分和实数部分，而所述扰频码 $({\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_1\·\·\·{\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_{P_l},{\underset{\‾}{v}}_{P_{l+1}}\·\·\·{\underset{\‾}{v}}_P)$ 包括复数部分和实数部分。

12.根据权利要求11所述扩频器(17)，其中，对所述数据信号( d)进行的所述相位旋转的总数是根据所述复数信道标识码和复数扰频码的总数来决定的。

13.一种扩频器(17)，所述扩频器(17)对通信系统中的k个数据信号( d ^k)进行扩频，以便进行传输，其中，k为大于0的任何整数，所述扩频器(17)为各数据信号( d)分配多个扩频码 $({\underset{\‾}{\overset{~}{c}}}_1\·\·\·{\underset{\‾}{\overset{~}{c}}}_{M_l},{\underset{\‾}{c}}_{M_{l+1}}\·\·\·{\underset{\‾}{c}}_M)$ 和 $({\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_1\·\·\·{\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_{P_l},{\underset{\‾}{v}}_{P_{l+1}}\·\·\·{\underset{\‾}{v}}_P)$ 中的至少一个扩频码，其中，从多个扩频码中而来的为各数据信号( d)所分配的扩频码中的至少一个为复数，所述扩频器(17)的特征在于：

k个数据输入，其用于接收各数据信号( d ^k)的符号( d _i)；

k个处理器(19)，其分别与各数据输入相连，用于接收分配的扩频因子SF，并根据所述扩频因子Sf而定义符号( d _i)的群N，以进行扩频；

k个中间编码 s生成器(21)，各中间编码s生成器(21)对各数据信号、根据指定扩频因子SF和由所述多个编码 $({\underset{\‾}{\overset{~}{c}}}_1\·\·\·{\underset{\‾}{\overset{~}{c}}}_{M_l},{\underset{\‾}{c}}_{M_{l+1}}\·\·\·{\underset{\‾}{c}}_M)$ 和 $({\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_1\·\·\·{\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_{P_l},{\underset{\‾}{v}}_{P_{l+1}}\·\·\·{\underset{\‾}{v}}_P)$ 而获得的多个实数码( c ₁… c _Ml， c _Ml+1… c _M)和( v ₁… v _Pl， v _Pl+1… v _P)的至少一个分配的扩频码( c)以及至少一个分配的扩频码( v)而计算扩频码 s，每个所述中间编码 s生成器输出中间编码(s)；

k个旋转器(25)，其分别与处理器(19)的各输出相连，用于在所述各群N中进行各所述数据输入符号( d _i)的相位旋转，得到复数量 $\left({\underset{\‾}{\overset{~}{d}}}_{i,\mathrm{real}}\right[n],{\underset{\‾}{\overset{~}{d}}}_{i,\mathrm{imag}}[n\left]\right),$ 每个所述数据信号( d)群N的复数量 $\left({\underset{\‾}{\overset{~}{d}}}_{i,\mathrm{real}}\right[n],{\underset{\‾}{\overset{~}{d}}}_{i,\mathrm{imag}}[n\left]\right)$ 由所述数据信号( d)中间编码 s进行扩频，并且输出作为对于所述各数据信号( d)的扩频数据信号

当k大于1时，所述扩频器(17)的特征还在于加法器(29)，其用于将所有所述扩频数据信号

结合为复合扩频信号 作为输出；

其中M，P，N，i以及n是正整数。

14.根据权利要求13所述扩频器(17)，其中，各处理器(19)应用下面的关系式确定群N：

$N=\frac{{\mathrm{SF}}_{\max }}{\mathrm{SF}}$

其中，N表示所述群N中数据符号的个数，SF_max表示所述通信系统中的最大扩频因子，SF为分配给所述数据信号的扩频因子。

15.根据权利要求14所述扩频器(17)，其中，由所述旋转器对所述数据信号( d)进行的所述相位旋转数量是根据为所述数据信号( d)所分配的复数扩频码的总数来决定的。

16.根据权利要求15所述扩频器(17)，其中，所述多个分配扩频码的特征在于信道标识码 $({\underset{\‾}{\overset{~}{c}}}_1\·\·\·{\underset{\‾}{\overset{~}{c}}}_{M_l},{\underset{\‾}{c}}_{M_{l+1}}\·\·\·{\underset{\‾}{c}}_M)$ 和扰频码 $({\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_1\·\·\·{\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_{P_l},{\underset{\‾}{v}}_{P_{l+1}}\·\·\·{\underset{\‾}{v}}_P)$

17.根据权利要求16所述扩频器(17)，其中，所述信道标识码 $({\underset{\‾}{\overset{~}{c}}}_1\·\·\·{\underset{\‾}{\overset{~}{c}}}_{M_l},{\underset{\‾}{c}}_{M_{l+1}}\·\·\·{\underset{\‾}{c}}_M)$ 还包括复数部分和实数部分，而所述扰频码 $({\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_1\·\·\·{\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_{P_l},{\underset{\‾}{v}}_{P_{l+1}}\·\·\·{\underset{\‾}{v}}_P)$ 包括复数部分和实数部分。

18.根据权利要求17所述扩频器(17)，其中，由所述旋转器对所述数据信号( d)所进行的所述相位旋转的总数是根据所述复数信道标识码和复数扰频码的总数来决定的。

19.一种通信系统，所述通信系统具有用于对数据信号进行扩频的扩频器，所述数据信号包括至少多个数据符号；所述系统分配多个扩频码中的至少一个扩频码，其中，在所述多个扩频码中的至少一个为复数，所述扩频器的特征在于：

数据输入，其用于接收所述数据符号；

控制输入，其用于接收为数据信号分配的扩频因子；

中间编码生成器，其用于根据所述分配的扩频因子和由所述多个分配的扩频码而获得的多个实数编码中的至少一个而计算扩频码，所述中间编码生成器输出中间编码；以及

旋转器，其用于对各符号进行相位旋转以生成复数量，利用所述中间编码对所述复数量进行扩频，并输出为扩频数据信号。

20.根据权利要求19所述系统，其中，由所述旋转器进行的所述相位旋转的数量由分配的扩频码的总数来决定。

21.根据权利要求19所述系统，其中，所述多个分配的扩频码的特征还在于信道标识码和扰频码。

22.根据权利要求21所述系统，其特征还在于，所述信道标识码包括复数编码和实数编码，而所述扰频码包括复数编码和实数编码。

23.根据权利要求22所述系统，其中，由所述旋转器进行的所述相位旋转的数量根据所分配的复数信道标识码和复数扰频码的总数来决定。

24.根据权利要求23所述系统，其中，所述相位旋转的特征还在于j^{(复数编码的总数)模4}，其中，剩余为0时旋转0°，剩余1时旋转90°，剩余为2时旋转180°，剩余为3时旋转270°。

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