WO2003088541A1 - Procede de codage presentant une caracteristique de fenetre de correlation nulle intergroupe pour code d'etalement - Google Patents

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WO2003088541A1
WO2003088541A1 PCT/CN2002/000238 CN0200238W WO03088541A1 WO 2003088541 A1 WO2003088541 A1 WO 2003088541A1 CN 0200238 W CN0200238 W CN 0200238W WO 03088541 A1 WO03088541 A1 WO 03088541A1
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group
correlation
zero
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Shaojun Xu
Rakesh Tamrakar
Yan Gao
Daoben Li
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Linkair Communications, Inc.
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J13/00—Code division multiplex systems
    • H04J13/0007—Code type
    • H04J13/0055—ZCZ [zero correlation zone]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/707—Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
    • H04B1/7097—Interference-related aspects
    • H04B1/7103—Interference-related aspects the interference being multiple access interference
    • H04B1/7105—Joint detection techniques, e.g. linear detectors

Definitions

  • the invention belongs to the field of communication technologies, and in particular relates to a spreading code encoding method with zero correlation window characteristics between groups. Background technique
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • CDMA system is a soft capacity, its capacity depends on the level of interference of the system, and any means of reducing interference can increase the capacity of the CDMA system.
  • the capacity of other access methods such as FDMA and TDMA systems is a hard capacity, and its capacity is determined after the system is established.
  • ISI inter-symbol interference
  • MAI multiple access interference
  • ACI adjacent cell interference
  • ISI inter-symbol interference
  • MAI multiple access interference
  • ACI adjacent cell interference
  • ISI inter-symbol interference
  • MAI multiple access interference
  • ACI adjacent cell interference
  • ISI inter-symbol interference
  • MAI multiple access interference
  • ACI adjacent cell interference
  • ISI inter-symbol interference
  • MAI multiple access interference
  • ACI adjacent cell interference
  • Inter-symbol interference is mainly caused by the undesired autocorrelation of the spreading codeword.
  • the multi-access interference is mainly caused by the unsatisfactory correlation between the user codes in the cell.
  • the neighbor cell interference is mainly due to the inter-cell user code.
  • the related characteristics are not ideal. Designing a code group with good autocorrelation and good cross-correlation properties is crucial for the C-picture A system.
  • the ideal autocorrelation means that the autocorrelation function is zero at all time offsets except the origin
  • the ideal cross-correlation means that the cross-correlation function is zero at all time offsets.
  • autocorrelation and cross-correlation are a pair of contradictions. Decreasing one will inevitably lead to another increase, so autocorrelation and cross-correlation are completed at the same time.
  • the full ideal code word does not exist.
  • the complementary code group is ⁇ ,8,. ⁇ ,1 ⁇ / ⁇
  • the code length of the C or S part is N
  • the width of the unilateral zero correlation window is ⁇
  • another method is to send a non-zero window code at the transmitting end, and a joint detection technique at the receiving end to achieve optimal reception. Assuming that there are a total of one code channel, using g-ary modulation, the total detection amount is O(g M ) when the optimal joint detection is used.
  • the complexity of this detection method is exponentially increasing with the number of users M. When the number of users M increases, the receiver is powerless, which limits the increase in system capacity.
  • the code word which provides the possibility to increase the system capacity.
  • the present invention solves the complexity problem of applying joint detection in a conventional CDMA system.
  • This new inter-group zero-correlation window code utilizes both the zero correlation window feature and the joint detection technique, which provides us with more codewords. Pieces. This is actually an idea of sacrificing autocorrelation in exchange for cross-correlation. This kind of code is of great significance for eliminating the dry 4 in the CDMA system and increasing the capacity of the CDMA system.
  • a spreading code encoding method with zero correlation window characteristics between groups wherein: holding: grouping the code words according to relevant characteristics of the spreading code words;
  • the correlation between the code words of different groups after grouping has a zero correlation window characteristic; the influence of interference.
  • the grouping the codeword according to the correlation characteristic of the spreading codeword means: the codeword can be divided into M groups, each of which has a codeword, wherein: the first group of codewords can be expressed as: C ManualC 2 ,-,C K , The second group of code words can be expressed as: C +1 , C ⁇ 2 ,..., Cw ... ..., the M group code words can be expressed as: c( M — l +1 , c( M +2 , —, C ; The characteristics of this codeword are: the correlation characteristics between codewords in each group are not ideal, and the correlation characteristics between codewords between groups are more Large zero-window characteristics. The effect of the interference caused is: When there is a codeword in each group, only the joint code detection of the codewords in the group is performed. If the meta-modulation is used, the optimal joint detection detection amount For this, generally take a smaller value.
  • Ci represents the first code
  • the code matrix is: C, each line of the code matrix represents a spread code word
  • T ACW max ⁇ pr
  • R f (r) 0, ,l ⁇ i ⁇ ⁇ , ⁇ ⁇ ⁇ w ⁇
  • ⁇ ⁇ code represents the aperiodic autocorrelation function, R & lt representative of the time offset, T-generation layer aperiodic autocorrelation zero reference window width;
  • r represents a time offset
  • r CCTF represents a non-periodic cross-correlation zero window width
  • the non-periodic zero correlation window width of the code group is defined as:
  • T miri ⁇ T ACW' T CCw ⁇
  • the array may be an orthogonal matrix or a non-orthogonal matrix, and a better extension matrix is selected to ensure correlation characteristics between the intra-group codes;
  • Each row of the extended matrix is treated as a new codeword, such that there are M such words, the code length is NL, and the codewords are grouped into groups in order, so that the total can be divided into M groups.
  • Group 2 c 2 ® gl , c 2 ®g 2 , ---, c 2 ®g ⁇ Group M: ( ⁇ 2 ⁇ , c ®g 2 , ---, c ⁇ 8)g
  • the zero-correlation window with [- LT, LT] between different groups of M-group code sequences generated after expansion, [- ⁇ , ⁇ ]! ⁇ The output is doubled, and the code correlation characteristics in the same code group are not ideal.
  • joint detection to eliminate the interference caused by the undesired correlation between the code words in the group also includes: Because only codewords between the same code group have interference, we can The codewords are jointly detected, and the complexity of the optimal joint detection is that it is a meta-modulation;
  • the method, the steps of the method include:
  • Ci (3 ⁇ 4 , ,..,, c w ) represents the ith code; the code matrix is: C c 2
  • each row of the code matrix represents a spreading codeword;
  • the definition of the unilateral non-periodic zero correlation window width r is as follows:
  • T ACW max ⁇
  • i?,. ( ⁇ ) 0, ,l ⁇ i ⁇ ⁇ , ⁇ ⁇
  • r represents the time offset, and represents the aperiodic autocorrelation zero window width
  • T ccw max ⁇ ff
  • i?, 7 ( ⁇ ) 0, ,1 ⁇ i, j ⁇ M,i ⁇ j,0 ⁇ ⁇ w
  • (r) represents the aperiodic cross-correlation function between the first code and the _/ ⁇ th code, ⁇ time offset, r CCTF table aperiodic cross-correlation zero window width;
  • the non-periodic zero correlation window width of the code group is defined as: (2) selecting such an expansion matrix in which the extension moment
  • the array may be an orthogonal matrix or a non-orthogonal matrix, and a better extension matrix is selected to ensure correlation characteristics between the intra-group codes;
  • Each row of the extended matrix is treated as a new codeword, such that there is a total of such codewords, the code length is ⁇ 3 ⁇ 4, and the codewords are grouped in order, so that the total can be divided into ⁇ Group:
  • the first group Cj ® g l5 c 1 ® g 2 , ---, c 1 ® g ⁇
  • the extended M-code sequence has a zero-correlation window between different groups of [- ⁇ , ⁇ ], and the code correlation characteristics in the same code group are not ideal;
  • inter-group zero correlation window code proposed by the invention. It is therefore further illustrated that a spreading code having inter-group zero correlation window characteristics can provide more codewords than a normal zero correlation window code.
  • the invention provides a spreading code encoding method with inter-group zero correlation window characteristics, which compares the zero correlation window size between the groups and the common zero correlation window code zero window compared with the ordinary zero correlation window code.
  • the inter-group zero correlation window code will provide more code words than the normal zero correlation window code, which provides the possibility to increase the system capacity. Since the correlation characteristics of the inter-group zero correlation window codes in the group are not ideal, joint detection must be performed to eliminate the influence of interference, but it only needs to jointly detect the codes in the group. If metamodulation is used, the optimal combination The detected amount of detection is only O( ⁇ ), and since the smaller value is generally taken, the complexity is greatly reduced.
  • This new inter-group zero-correlation window code utilizes both the zero correlation window feature and the joint detection technique, which provides conditions for us to find more codewords. This is actually an idea of sacrificing autocorrelation in exchange for cross-correlation. This code is important for eliminating interference in CDMA systems, increasing the capacity of CDMA systems, and reducing the complexity of the receiver.
  • Figure 1 shows the aperiodic cross-correlation curve between source code 1 and source code 2;
  • Figure 2 shows the aperiodic cross-correlation curve between source code 1 and source code 3;
  • Figure 3 is the aperiodic cross-correlation curve between source code 1 and source code 5;
  • Figure 4 is a non-periodic cross-correlation curve between source code 1 and source code 9;
  • Figure 5 shows the non-periodic zero correlation window characteristics of the source code
  • Figure 6 is the aperiodic correlation curve of the expansion matrix
  • Figure 7 is an aperiodic correlation curve between the first set of internal codes
  • Figure 8 is a non-periodic cross-correlation curve between the first group and the second group of codes
  • Figure 9 is an aperiodic cross-correlation curve between the first group and the third group code
  • Figure 10 is an aperiodic cross-correlation curve between the first group and the fifth group code
  • Figure 11 is the aperiodic cross-correlation curve between the first group and the ninth group code
  • Figure 13 is a non-periodic correlation characteristic diagram of the intra-group code
  • Figure 14 is a non-periodic correlation characteristic diagram of the intra-group code. Detailed ways
  • Figure 7 shows the relevant characteristic curves of the extended code. We only list the correlation curve between the first code and other codes. Other codes have similar properties.
  • the correlation value of the intra-group code is not zero at (-4,4), the maximum sub-peak has a modulus of 0.75, and its correlation is exactly the same as that of the extension matrix. That is to say, the relevant characteristics of the intra-group code are mainly determined by the extension matrix.
  • the codewords that interfere with LSI are only the LSI itself, LS2, LS3, LS4, but we can use joint detection to eliminate interference between them to achieve the best reception. Since the correlation characteristics of the intra-group code are mainly determined by the extension matrix, we can expand the code matrix with better characteristics in the group by using the extension matrix with better correlation characteristics, and improve the performance of the joint detection.
  • the cross-correlation window of the first group and the third group as shown in Fig. 9 is (-28, 28).
  • the first group and the ninth group cross correlation window are (-4, 4).
  • the zero correlation window characteristic of the codeword after expansion is as shown in FIG. •
  • the width of the zero correlation window is expanded by 4 times on the original basis.
  • the invention provides a spreading code encoding method with inter-group zero correlation window characteristics, which compares the zero correlation window size between the groups and the common zero correlation window code zero window compared with the ordinary zero correlation window code.
  • the inter-group zero correlation window code will provide more code words than the normal zero correlation window code, which provides the possibility to increase the system capacity. Since the correlation characteristics of the inter-group zero correlation window codes in the group are not ideal, joint detection must be performed to eliminate the influence of interference, but it only needs to jointly detect the codes in the group. If metamodulation is used, the optimal combination The detected detection amount is only O( ⁇ ), because ⁇ : generally takes a small value, so its complexity has been greatly reduced.
  • This new inter-group zero-correlation window code utilizes both the zero correlation window feature and the joint detection technique, which provides conditions for us to find more codewords. This is actually an idea of sacrificing self-satisfaction in exchange for cross-correlation. This code is important for eliminating interference in CDMA systems, increasing the capacity of CDMA systems, and reducing the complexity of the receiver.

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Description

一种具有组间零相关窗特性的扩频码 编码方法
技术领域
本发明属于通信技术领域， 具体的讲是一种具有组间零相关窗特性的 扩频码编码方法。 背景技术
随着个人通信业务的不断普及以及无线频谱资源的相对匮乏， 人们对 无线通信中频谱利用率的要求越来越高。 传统的接入方式， 如 FDMA (频分 多址）， TDMA (时分多址）， 由于其低效的频谱利用率已越来越不能满足日 益发展的现代无线通信的需求。 新的接入方式 CDMA (码分多址）， 由于其 具有较高的频谱利用率， 已被公认为下一代无线通信中的主要接入方式。
- CDMA与其他的接入方式不同之处在于： CDMA系统是个软容量， 它的容 量取决于系统的干扰水平， 任何能够降低干扰的手段都能增加 CDMA系统的 容量。 而其他接入方式如 FDMA、 TDMA系统的容量是个硬容量， 在系统建立 之后其容量就已经确定下来。
' 因为 CDMA系统容量取决于系统的干扰水平， 所以如何降低系统中的干 扰对于 CDMA 系统来说至关重要。 CDMA 系统中的干扰主要有三种： 一是符 号间干扰（ISI )， 二是多址干扰 ( MAI ), 三是邻小区干扰（ACI )。 对于符 号间干扰主要是由于扩频码字的不理想自相关引起， 多址干扰主要是由于 小区内用户码之间的相关特性不理想引起的， 邻小区干扰主要是由于小区 间用户码之间的相关特性不理想引起的。 设计出一种具有良好自相关和良 好互相关特性的码组对于 C画 A系统来说至关重要。 理想的自相关是指自相 关函数在除了原点之外的所有时间偏移处处为零， 理想互相关是指互相关 函数在所有的时间偏移处处为零。 然而根据 Welch界， 自相关与互相关是 一对矛盾， 减小一个必然引起另一个的增大， 所以自相关和互相关同时完 全理想的码字是不存在的。
在传统的 CDMA系统中， 采用的是普通的正交序列。 如在 IS - 95 中， 采用的是 Wal sh序列， 这种码字仅在原点处保持正交， 原点之外的相关值 不为零， 因为移动信道是个多径信道， 在这种信道中， 采用该码的系统必 然会引入 ISI和 MAI， 这就决定了系统的容量不可能很大。
1997 年， 李道本教授提出了一种新型的扩频码一互补零相关窗码。 假 设信道的最大时间扩散量为 Δ， 这种码字保证在 [- Δ,Δ]内的相关特性是理想 的。 应用这种码字的系统消除了 ISI和 ΜΑΙ , 大大地提高了系统的容量。
假设互补码组为 {^,8,.},1≤/≤ , C部或 S部的码长为 N , 单边零相关 窗宽度为 Γ , 则根据零相关窗界： Μ≤2Ν + 2Τ . 所以给定码长和零窗大小，
Γ + 1
可能的最大码数就已经确定了， 想要找到更多的码字是不可能了。
为了消除干扰的影响， 除了在码字设计时直接构造出零窗口码之外， 另外一种方法就是在发送端发送非零窗口码， 而在接收端采用联合检测技 术来达到最优接收。 假设一共存在 Μ个码道， 采用 g元调制， 则采用最优 联合检测时总的检测量为 O(gM ) , 这种检测方法的复杂度是随着用户数 M 以指数增长的， 当用户数 M增大时， 会使接收机无能为力， 这就限制了系 统容量的增加。 为了降低接收机的复杂度， 人们采用了一些次优的联合检 测專法， 如解相关多用户检测， 干扰消除技术等等， 但这些算法又会带来 性能上的损失， 并且在用户数很大时的复杂度仍然艮大。 发明内容
本发明的目的在于提供一种具有组间零相关窗特性的扩频码编码方 法 ,·这种码字与普通的零相关窗码相比， 在相同码长的条件下， 将可提供 更多的码字，这就为增大系统容量提供了可能。同时本发明解决了传统 CDMA 系统中应用联合检测的复杂度问题。 这种新的组间零相关窗码既利用了零 相关窗特性， 又利用了联合检测技术， 这就为我们找到更多的码字提供条 件。这实际也是一种牺牲自相关来换取互相关的思想。这种码对于消除 CDMA 系统中的干 4尤和提高 CDMA系统的容量具有重要的意义。
本发明的技术方案为：
一种具有组间零相关窗特性的扩频码编码方法， 其中包持： 根据扩频 码字的相关特性对所述码字进行分组；
分组后不同组的所述码字之间的相关特性具有零相关窗特性； 干扰的影响。
所述的根据扩频码字的相关特性对所述码字进行分组是指： 所述码字 可被分成 M组， 每组中有 个码字， 其中： 第一组码字可表示为： C„C2,-,CK , 第二组码字可表示为： C +1，C^2,...,Cw ... ... , 第 M组码字 可表示为： c(M— l +1,c(M +2,—,C ; 这种码字的特点是： 每组内的码字之 间的相关特性不理想， 而组间的码字之间相关特性具有较大的零窗口特性。 引起的干扰的影响是指： 当每组内有 个码字时， 仅对组内的 个码字进 行联合检测， 若采用 元调制， 其最优的联合检测的检测量为 其中 一般取较小的值。
( 1 )先按照普通零相关码的构造方法构造出一个具有 (-Γ,Γ) , Γ≥0非 周期零相关窗的码字， 码长为 N , 可称之为源码； 设一共存在 Μ个这样的 码字：
{C/},1≤i≤M , 其中 Ci = 代表第 个码； 码矩阵为： C ， 码矩阵的每一行代表一个扩频码字;
Figure imgf000005_0001
单边非周期零相关窗宽度 Γ的定义如下: TACW = max{pr|Rf (r) = 0, ,l≤i≤ Μ,Ο < \τ\≤ w}
其中， 代表第 Ζ·个码的非周期自相关函数， r代表时间偏移， T層 代参非周期自相关零窗宽度；
Tccw = & ^Rij (τ) = 0, ,1< i, j≤M,i≠ j,0≤ |τ| < w)
其中， 代表第 个码和第 j '个码之间的非周期互相关函数， r代表 时间偏移， rCCTF代表非周期互相关零窗宽度；
：该码组的非周期零相关窗宽度定义为：
T = miri{TACW'TCCw}
( 2 )选取这样一个扩展矩阵 其中扩展矩
Figure imgf000006_0001
阵可以是正交矩阵也可以是非正交矩阵， 要选取一种比较好的扩展矩阵来 保证组内码之间的相关特性；
( 3 )通过下面的扩展方法来产生新的扩展码矩阵为：
Figure imgf000006_0002
其中 "®，， 表示 Kronecker乘积；
( 4 )将扩展矩阵的每一行作为一个新的码字， 这样一共有 M 个这样 的 字， 码长为 NL， 将该码字按顺序每 个分为一组， 这样一共可以分为 M组：
第一组： ^ 03!, c1 ®g2,---,c1 ®gJf
第二组： c2 ®gl, c2 ®g2,---,c2®g^ 第 M组： （^②^， c ®g2,---,c <8)g
扩展后产生的 M组码序列不同组之间具有 [- LT,LT]的零相关窗， 在 [- τ,τ]的！^出上又扩大了 倍， 而同一码组内的码相关特性不理想。
所述的采用联合检测消除因组内的所述码字之间的相关特性不理想而 引起的干扰的影响还包括： 因为只有同一码组之间的码字有干扰， 所以我 们可以对组内的码字做联合检测， 而其最优的联合检测的复杂度为 其中 为 元调制；
设生成一个 32 位长的具有 （ - 1, 1)零相关窗码， 根据零相关窗界， 这样的码最多有 16个， 然后用 4x4Walsh矩阵加以扩展， 这样可以得到 16 组 128位的码， 每组 4个码字， 一共有 64个码， 组间具有 （ - 4, 4 )零相 关窗， 组内相关特性不理想， 在故联合检测时可以只对组内的 4 个码进行 联合检测， 复杂度为 O^4)。
所述的方法， 其步骤包括：
(1)先按照普通零相关码的构造方法构造出一个具有 (-Γ,Γ), Γ≥0非 周期零相关窗的码字， 码长为 N, 可称之为源码； 设一共存在 Μ个这样的 码字：
{cJ,l< ≤ , 其中 Ci = (¾ , ,..·, cw )代表第 i个码； 码矩阵为： C c2
MxN , 码矩阵的每一行代表一个扩频码字； 单边非周期零相关窗宽度 r的定义如下：
TACW = max{ |i?,. (τ) =0， ,l≤i≤ Μ,Ο < |r|≤ w)
其中， 代表第 个码的非周期自相关函数， r代表时间偏移， 代表非周期自相关零窗宽度；
Tccw = max{ff|i?,7 (τ) = 0, ,1≤ i, j≤M,i≠ j,0≤ \τ\≤ w
其中， (r)代表第 个码和第 _/·个码之间的非周期互相关函数， τ 时间偏移， rCCTF 表非周期互相关零窗宽度；
该码组的非周期零相关窗宽度定义为： ( 2 )选取这样一个扩展矩阵 其中扩展矩
Figure imgf000008_0001
阵可以是正交矩阵也可以是非正交矩阵， 要选取一种比较好的扩展矩阵来 保证组内码之间的相关特性；
( 3 )通过下面的扩展方法来产生新的扩展码矩阵为：
Figure imgf000008_0002
其中 "®，， 表示 Kronecker乘积；
- (4)将扩展矩阵的每一行作为一个新的码字， 这样一共有 个这样 的码字， 码长为 Λ¾， 将该码字按顺序每 个分为一组， 这样一共可以分为 Μ组：
第一组： Cj ®gl5 c1 ®g2,---,c1®g^
'第二组： c2 ®gl} c2 ®g2,---,c2®gJC 第 M组： M ®gl5 ®g2 -",CM ®g
扩展后产生的 M组码序列不同组之间具有 [- 的零相关窗， 在 [- Τ,Γ]的基础上又扩大了 倍， 而同一码组内的码相关特性不理想；
(5) 因为只有同一码組之间的码字有干扰， 所以我们可以对组内的码 字做联合检测， 而联合检测的复杂度为 O(^)， 其中 为 元调制；
设生成一个 32位长的具有（ - 1, 1)零相关窗码， 根据零相关窗界， 这样的码最多有 16个， 然后用 4x4¾lsh矩阵加以扩展， 这样可以得到 16 组 128位的码， 每组 4个码字， 一共有 64个码， 组间具有 ( -4,4)零相 关窗， 组内相关特性不理想， 在做联合检测时可以只对组内的 4 个码进行 联合检测， 复杂度为 O^4) 所述的具有组间零相关窗特性的扩频码与普通零相关窗码相比能够提 供更多的码字。
其中对于具有 Γ = 4 , 码长 £ = 128的普通零相关窗码， 根据零相关窗界， 码的数目 Μ满足： M≤^ = ^i = 26.4 , 可以看出这个数目远远小于本
Γ + 1 4 + 1
发明提出的组间零相关窗码。 因此进一步说明具有组间零相关窗特性的扩 频码与普通零相关窗码相比能够提供更多的码字。
本发明的有益效果为：
本发明提供了一种具有組间零相关窗特性的扩频码编码方法， 这种码 字与普通的零相关窗码相比， 如果保证组间零相关窗大小和普通零相关窗 码零窗大小相同时， 在相同的码长条件下， 这种组间零相关窗码会比普通 零相关窗码提供更多的码字， 这就为增大系统容量提供了可能。 因组间零 相关窗码在组内的相关特性不理想， 所以必须进行联合检测才能消除干扰 的影响， 但其仅需对组内的 个码进行联合检测， 若采用 元调制， 其最 优联合检测的检测量仅为 O(^)， 因为 一般取较小的值， 所以其复杂度已 大大降低。 这种新的组间零相关窗码既利用了零相关窗特性， 又利用联合 检测技术， 这就为我们找到更多的码字提供条件。 这实际也是一种牺牲自 相关来换取互相关的思想。 这种码对于消除 CDMA系统中的干扰、 提高 CDMA 系统的容量、 降低接收机的复杂度来说具有重要的意义。
附图说明
图 1为源码 1与源码 2的非周期互相关曲线；
： 图 2为源码 1与源码 3的非周期互相关曲线；
图 3为源码 1与源码 5的非周期互相关曲线；
图 4为源码 1与源码 9的非周期互相关曲线；
图 5为源码的非周期零相关窗特性；
； 图 6为扩展矩阵的非周期相关曲线；
图 7为第一组内码之间的非周期相关曲线； 图 8为第一组与第二组码之间的非周期互相关曲线；
图 9为第一组与第三组码之间的非周期互相关曲线；
图 10为第一组与第五組码之间的非周期互相关曲线；
' 图 11为第一组与第九组码之间的非周期互相关曲线；
图 12为扩展后的码字的非周期零相关窗特性图；
图 13为组内码的非周期相关特性图；
图 14为组内码的非周期相关特性图。 具体实施方式
下面我们以一个具体的例子来详细阐述组间零相关码的生成方法。
(1)、 首先我们生成码长 32 位具有（ - 1, 1 ) 的零相关窗的互补源码：
一共有 16个： C 16x32
Figure imgf000010_0001
;该码的非周期自相关完全理想， 图 1至图 4列出源码的非周期互相关 图， 图中仅列出码 1与其他码的互相关曲线， 其他码的互相关特性类似。
源码的零相关特性如图 5所示。
+
. (2)、 选取一个 4x 4正交扩展矩阵 G4x4 = +
+ , 其非周期相关曲线如 + 图 6所示。 在图 6 中只画出了第一个码与其他码的相关曲线， 其他码的相 关曲线类似可以画出， 可以看出该扩展矩阵的最大副峰的模值为 0. 75。 (3)、 才艮据前述的方法可以得到 64个 128位长的码字， 可以分为 16组， 每组为 4个码字， 组间具有 （ - 4，4) 的零相关窗。
图 7 列出扩展后的码的相关特性曲线， 我们只列出第一码与其他码的 相关曲线， 其他码具有类似性质。
(1)、 组内特性：
-从图 7可以看出组内码的相关值在（ - 4,4) 不为零， 最大副峰的模值 为 0.75， 而且其相关性与扩展矩阵的相关性完全一样。 也就是说组内码的 相关特性主要是由扩展矩阵决定。 对 LSI产生干扰的码字只有 LSI本身， LS2, LS3, LS4, 但我们可以采用联合检测来消除它们之间的干扰， 达到最 佳接收。 由于组内码的相关特性主要由扩展矩阵决定， 所以我们可以通过 采用具有更好相关特性的扩展矩阵来进行扩展得到组内特性更好的码字， 提高联合检测的性能。
(2)、 第一组与第二组的互相关：
'如图 8所示第一组与第二组的互相关窗为（-63， 63)。
(3)、 第一组与第三组的互相关：
如图 9所示第一组与第三组的互相关窗为（-28, 28)。
(4)、 第一组与第五组的互相关：
-如图 10所示第一组与第五组的互相关窗为（-12， 12)。
(5)、 第一组与第九组的互相关：
如图 11所示第一组与第九组互相关窗为（-4， 4)。
从上面的结果可以看出扩展之后的码字的零相关窗特性如图 12所示。 •从上面的曲线可以看出， 扩展后不同组码字之间仍然具有零相关窗特 性， 而且零相关窗的宽度在原来的基础上扩大了 4 倍。 总结以上的结果， 关特性共同决定的。 扩展之后的码字组内相关特性主要是由扩展矩阵决定 的 ,· 而组间的零相关窗特性是由源码决定的， 只是在原来的基础上扩大了 倍'
由于组内的相关特性主要是由扩展矩阵决定的， 所以我们为了降低组 内相关的最大副峰， 我们需要找到一个具有较好相关性的扩展矩阵。
^C- 4
Figure imgf000012_0001
一 2 一 3 ^4
正交矩阵使得最大副峰最小时 ,
Figure imgf000012_0002
时最大副峰的模为 0, 5 ,
采用此扩展矩阵生成的码组内相关曲线如图 1 3所示。
( 2 )、 当 χ,. e {l, ,-l，- , 正交矩阵使得最大副峰最小时： xx = j,x2 = l,x3 = l,x4 = 此时的最大副峰的模为 。 采用此扩展矩阵生成的码相关曲线如图 14所示。
本发明提供了一种具有组间零相关窗特性的扩频码编码方法， 这种码 字与普通的零相关窗码相比， 如果保证组间零相关窗大小和普通零相关窗 码零窗大小相同时， 在相同的码长条件下， 这种组间零相关窗码会比普通 零相关窗码提供更多的码字， 这就为增大系统容量提供了可能。 因组间零 相关窗码在组内的相关特性不理想， 所以必须进行联合检测才能消除干扰 的影响， 但其仅需对组内的 个码进行联合检测， 若采用 元调制， 其最 优联合检测的检测量仅为 O(^)， 因为^：一般取较小的值， 所以其复杂度已 大大降低。 这种新的组间零相关窗码既利用了零相关窗特性， 又利用联合 检测技术， 这就为我们找到更多的码字提供条件。 这实际也是一种牺牲自 相矣来换取互相关的思想。 这种码对于消除 CDMA系统中的干扰、 提高 CDMA 系统的容量、 降低接收机的复杂度来说具有重要的意义。
以上具体实施方式仅用于说明本发明， 而非用于限定本发明。 本发明所涉及的参考文献如下：
[1] D.B. Li, "High spectrum efficient multiple access code", Proc. of Future Telecommunications Forum (FTP '99), Beijing, pp.44-48, 7-8 December 1999.
[2] P.Z. Fan and M. Darnell, "Sequence Design for Communications Applications", John Wiley, RSP, 1996.
[3] L.R. Welch, Lower bounds on the maximum cross correlation of signals, IEEE Trans. Inform. Theory, vol. IT-20, pp. 397-399， 1974.
[4] V.M. Sidelnikov, On mutual correlation of sequences, Soviet math. Dokl., vol.12, pp. 197-201, 1971.
[5] P.Z. Fan, N. Suehiro, N. Kuroyanagi and X.M. Deng, "A class of binary sequences witH zero correlation zone," IEE Electron. Lett., vol.35, pp. 777-779, 1999.
[6] X.M. Deng and P.Z. Fan, Spreading sequence sets with zero correlation zone, IEE Electron. Lett., vol. 36, pp. 993-994.
[7] R.L. Frank, Polyphase Complementary Codes, IEEE Trans. Inform. Theory, vol. IT- 26, pp. 641-647, 1980.
[8] L.S. Cha, Class of ternary spreading sequences with zero correlation duration, IEE Electron. Lett., vol. 37, pp. 636-637.

Claims

1. 一种具有组间零相关窗特性的扩频码编码方法， 其中包括： 才 据扩 频码字的相关特性对所述码字进行分组；
分组后不同组的所述码字之间的相关特性具有零相关窗特性；
采用联合检测消除因组内的所述码字之间的相关特性不理想而引起的 干扰的影响。
-
2. 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述的根据扩频码字的 相关特性对所述码字进行分组是指： 所述码字可被分成 M组， 每组中有^: 个码字， 其中： 第一组码字可表示为： C^C^ ^C 第二组码字可表示为： CK+„ K^- ^2K , ... ...， 第 M组码字可表示为： C(M_l +1 ,C(M— l +2 .、C縦； 这种码字的特点是： 每组内的码字之间的相关特性不理想， 而组间的码字 之间相关特性具有较大的零窗口特性。
3. 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述的采用联合检测消
Figure imgf000014_0001
当 每组内有 个码字时，仅对組内的 个码字进行联合检测，若采用 g元调制, 其联合检测的检测量为 O(^)， 其中 一般取较小的值。
4. 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述的根据扩频码字的 相关特性对所述码字进行分组是指： 所述码字可被分成 M组， 每组中有 个為字， 其中： 第一组码字可表示为： C^C^ ^C 第二组码字可表示为： C +1， CK+2 ,- ,C2K , ... ... , 第 Μ组码字可表示为： C(M— +1， C{M_l)K+2 ,… , C ； 这种码字的特点是： 每组内的码字之间的相关特性不理想， 而组间的码字 之间相关特性具有较大的零窗口特性； 引起的干扰的影响是指： 仅对组内的^：个码字进行联合检测， 若采用 元 调制， 其联合检测的检测量为 0(^)， 其中 一般取较小的值。
5. 根据权利要求 4所述的方法， 其特征在于， 所述的根据扩频码字的 相关特性对所述码字进行分组还包括：
( 1 )先按照普通零相关码的构造方法构造出一个具有 (-Γ,Γ), ≥0非 周期零相关窗的码字， 码长为 N, 可称之为源码； 设一共存在 Μ个这样的 码字：
• {Cl.},l</< , 其 ζ·个码； 码矩阵为： C 代表一个扩频码字；
Figure imgf000015_0001
,单边非周期零相关窗宽度 r的定义如下：
TACW = (r) =0, ,1 < < Μ,Ο < \τ\ < w)
Figure imgf000015_0002
其中， 代表第 ζ·个码的非周期自相关函数， r代表时间偏移， ACW 代表非周期自相关零窗宽度；
' Tccw =
Figure imgf000015_0003
其中， 代表第 ί个码和第 个码之间的非周期互相关函数， 时间偏移， reCT代表非周期互相关零窗宽度；
该码组的非周期零相关窗宽度定义为：
T = m^ VACW， Tccw J
( 2 )选取这样一个扩展矩阵 其中扩展矩
Figure imgf000015_0004
阵可以是正交矩阵也可以是非正交矩阵， 要选取一种比较好的扩展矩阵来 保证组内码之间的相关特性；
( 3 )通过下面的扩展方法来产生新的扩展码矩阵为： 、
.
Figure imgf000015_0005
其中 "®，， 表示 Kronecker乘积；
(4)将扩展矩阵的每一行作为一个新的码字， 这样一共有 个这样 的码字， 码长为 N£, 将该码字按顺序每 个分为一组， 这样一共可以分为 第一组： Cj ®gl5 ct ®g2,---,c1 ®
第二组： c2 ®gl, c2 ®g2,-'-,c2®g人， 第 M组： 《^08 c ®g2,---,c (8)g^
扩展后产生的 M组码序列不同组之间具有 [- LT,LT]的零相关窗， 在 [-Γ,Γ]的基础上又扩大了 倍， 而同一码组内的码相关特性不理想。
6. 根据权利要求 4所述的方法， 其特征在于， 所述的采用联合检测消
Figure imgf000016_0001
影响还包括: 因为只有同一码组之间的码字有干扰， 所以我们可以对組内的码字做联合 检测， 而联合检测的复杂度为 O(^)， 其中 2为 2元调制；
设生成一个 32 位长的具有 （ - 1,1)零相关窗码， 根据零相关窗界， 这样的码最多有 16个， 然后用 4x4Walsh矩阵加以扩展， 这样可以得到 16 组 128位的码， 每组 4个码字， 一共有 64个码， 组间具有 （ - 4， 4 )零相 关窗， 组内相关特性不理想， 在故联合检测时可以只对组内的 4 个码进行 联合检测， 复杂度为 。
7. 根据权利要求 4所述的方法， 其步骤包括：
(1)先按照普通零相关码的构造方法构造出一个具有 (-Γ,Γ), Γ≥0非 周期零相关窗的码字， 码长为 N, 可称之为源码； 设一共存在 Μ个这样的 码字：
{cJ,l< < , 其中 Ci. = {cn ,¾,···, ciN )代表笫 i个码； 码矩阵为： C , 码矩阵的每一行代表一个扩频码字;
Figure imgf000017_0001
单边非周期零相关窗宽度 r的定义如下：
TACW = max{ | ?,. (τ) =0, ,l≤i≤ Μ,Ο <
Figure imgf000017_0002
≤ w]
其中， Α(τ·)代表第 i个码的非周期自相关函数， τ代表时间偏移， Τ 代表非周期自相关零窗宽度；
Tccw = (τ) =0, ,1< i, j≤M,i≠ j,0≤ \τ\ < w)
Figure imgf000017_0003
其中， 代表第 ζ·个码和第 个码之间的非周期互相关函数， r代表 时间偏移， reor代表非周期互相关零窗宽度；
该码组的非周期零相关窗宽度定义为：
T = m{TACW,Tccw}
( 2 )选取这样一个扩展矩阵 其中扩展矩
Figure imgf000017_0004
阵可以是正交矩阵也可以是非正交矩阵， 要选取一种比较好的扩展矩阵来 保证组内码之间的相关特性；
； ( 3)通过下面的扩展方法来产生新的扩展码矩阵为：
Figure imgf000017_0005
.其中 "®" 表示 Kronecker乘积；
( 4 )将扩展矩阵的每一行作为一个新的码字， 这样一共有 个这样 的码字， 码长为 N£， 将该码字按顺序每 个分为一组， 这样一共可以分为 M组：
:第一组： c1®g1, c^g^-.^c^g^
第二组： c2®gl, c2®g2,.,.,c2®g人 第 M组： c^Og,, cM®g2," cM®g
扩展后产生的 M組码序列不同組之间具有 [- LT,LT]的零相关窗， 在 [-Γ,Γ]的基础上又扩大了 L倍, 而同一码组内的码相关特性不理想；
(5) 因为只有同一码组之间的码字有干扰， 所以我们可以对组内的码 字做联合检测， 而联合检测的复杂度为 其中 g为 3元调制；
设生成一个 32 位长的具有（ - 1,1)零相关窗码， 根据零相关窗界， 这样的码最多有 16个， 然后用 4x4Walsh矩阵加以扩展， 这样可以得到 16 组 128位的码， 每组 4个码字， 一共有 64个码， 组间具有 （ - 4, 4 )零相 关窗， 组内相关特性不理想， 在做联合检测时可以只对组内的 4 个码进行 联合检测， 复杂度为 O^4 )。
8. 根据权利要求 1至 7任意一项所述的方法， 其特征在于： 所述的具 有组间零相关窗特性的扩频码与普通零相关窗码相比能够提供更多的码 字。
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CN1297628A (zh) * 1999-01-29 2001-05-30 范平志 使用具有零相关区特性的二进制码序列集的自适应无干扰扩频系统
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