專利名稱：碼分多路復(fù)用信號接收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種接收方法，該方法適用于諸如移動通訊。通過該方法，基地站接收來自L個(L是大于或等于2的整數(shù))通話裝置由長周期和短周期擴(kuò)展序列進(jìn)行了頻譜擴(kuò)展的信號，并且分離其中至少一個接收信號。更詳細(xì)地說，本發(fā)明涉及一種使接收信號的去擴(kuò)展的序列進(jìn)行去相關(guān)而獲得消除了干擾的去擴(kuò)展輸出的接收方法。
由于擴(kuò)頻通訊技術(shù)優(yōu)良的抗干擾及安全保護(hù)特性，采用擴(kuò)頻通訊技術(shù)的碼分多址(CDMA)通訊系統(tǒng)在各種不同的通訊系統(tǒng)的實際應(yīng)用方面得到了越來越廣泛的積極研究。CDMA系統(tǒng)的一個問題是遠(yuǎn)近問題，即由區(qū)域中心接收到的信號的功率隨通話裝置的位置不同而產(chǎn)生很大的變化。在CDMA系統(tǒng)中，由于若干通話裝置共用同樣的頻帶，從其中一個所發(fā)射的信號變成為使另一通話裝置的發(fā)射信號的音質(zhì)下降的干擾波。
例如，當(dāng)靠近基地站的一個通話裝置與遠(yuǎn)處的一個通話裝置同時進(jìn)行通訊時，前者如信號被基地站以高功率電平接收，而后者的信號以低功率電平被基地站接收。這意味著在遠(yuǎn)程通話裝置與基地站之間的通訊受來自附近通話裝置通訊產(chǎn)生的干擾而嚴(yán)重地降低了質(zhì)量。作為解決這種遠(yuǎn)一近問題的手段，研究了一種發(fā)射機功率控制方案。利用這種發(fā)射機功率控制方案，不論通訊裝置處于何處，接收站接收的信號功率，或由接收功率所決定的信號功率與干擾功率之比，被控制為常數(shù)，由此，在服務(wù)區(qū)域能夠獲得均勻的音質(zhì)。
遠(yuǎn)-近問題構(gòu)成導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降的主要因素的一個典型的通訊系統(tǒng)是移動式通訊系統(tǒng)。IEEE學(xué)報第VT-40卷，1991年，第291-302頁中發(fā)表的W.C.Y.Lee的“蜂窩狀CDMA綜述”中，分析了能夠以預(yù)定的聲音質(zhì)量進(jìn)行通訊的區(qū)域中的分區(qū)比率(下面將該比率稱為場地比)在移動式通訊系統(tǒng)中是如何由上面提及的發(fā)射機功率控制所改進(jìn)的。此外，還有關(guān)于試探計算的報道，通過采用響應(yīng)在移動通訊的無線電波傳播環(huán)境中衰減變化的高速發(fā)射機功率控制，頻率利用因子比北美AMPS移動通訊系統(tǒng)中的因子要增大大約20倍，(要了解更詳細(xì)的情況，請參見IEEE學(xué)報VT-40，1992年，第303-312頁中發(fā)表的K.S.Gilhousen、I.M.Jacobs、R.Padovani、A.J.Vit-erbi、L.A.Weaver、Jr.和C.E.Wheatly III的文章“關(guān)于蜂窩狀CDMA系統(tǒng)的容量”)。
然而，發(fā)射機功率控制之后的場地比受到各種因素造成的控制誤差的極大影響。例如，在E.Kudoh和T.Matsumoto的文章“發(fā)射機功率控制的缺陷對DS/CDMA蜂窩狀移動式無線電容量的影響”(IEEEICC′92，芝加哥，第310.1.1-6頁中，討論了在前面提及的移動式通訊系統(tǒng)中控制誤差對相對頻率利用因子的影響，這篇文章指出1dB的控制誤差會將相對頻率利用因子減小29％(上限)和31％(下限)。
另一方面，美國普林斯頓大學(xué)的Ruxandra Lupas和SergioVerdu最近披露了用于受到額外高斯噪聲作用的二進(jìn)制異步CDMA系統(tǒng)的線性濾波器的種類，該線性濾波器允許在即使接收的信號具有不同功率時也能從相應(yīng)的通話裝置接收的信號中估計發(fā)射的信號。這類濾波器稱為反相關(guān)(inverse-correlation)濾波器。這種反相關(guān)濾波器的處理量或吞吐量僅僅按同時工作的通話裝置的數(shù)目N增長，而不是按指數(shù)顯著增長。這一點在IEEE通訊(COM)學(xué)報，1990年第COM-38卷，第496-508頁中R.Lupas和S.Verdu的文章“異步通道中多用戶檢測器的遠(yuǎn)-近阻力”中公開(這篇文章在后面稱為文文獻(xiàn)1)。
將CDMA技術(shù)應(yīng)用到移動通訊系統(tǒng)除了加強頻率利用率外的作用或優(yōu)點是使得無代碼管理(code-management-free)通訊成為現(xiàn)實。也就是說，為了使采用相同頻率或相同時間片的(下面稱之為相同通道(channel))的另一通話裝置的干擾功率可以被保持在一個預(yù)定的水平之下，傳統(tǒng)的FDMA或TDMA系統(tǒng)在足夠遠(yuǎn)的距離處的若干區(qū)域才重復(fù)使用相同的通道以避免干擾。為此，傳統(tǒng)的FDMA或TDMA系統(tǒng)需要通道管理來控制同一通道干擾。通道管理包括對如何將服務(wù)區(qū)域分為多個區(qū)域的最佳化，對每個區(qū)域指定多少通道的最佳化以及每個通道在哪個區(qū)域重新使用的最佳化。這不可避免若干操作人員利用某一頻帶操作不同的系統(tǒng)帶來的困難。
在CDMA系統(tǒng)的情況下，“通道”相應(yīng)于擴(kuò)展碼。因此，來自不同通道的干擾的大小對應(yīng)于其擴(kuò)展碼之間互相關(guān)的大小。由于相應(yīng)于用在給定區(qū)域及其相鄰區(qū)域的若干擴(kuò)展代碼而言，擴(kuò)展代碼之間的互相關(guān)并不完全變?yōu)榱?，因此這些區(qū)域中的每個通道都受到其它能道的干擾。在采用擴(kuò)頻通訊方案的CDMA系統(tǒng)中，同一區(qū)域和其它區(qū)域的所有其它通道對給定通道的這種干擾被認(rèn)為是等同噪聲，在對接收的信號去擴(kuò)展的過程中，從它們的混合信號中分離出需要的信號。換句話說，只要來自其它通話裝置的干擾被認(rèn)為是等同噪聲，那么來自區(qū)域內(nèi)的干擾與來自區(qū)域外的干擾之間沒有區(qū)別。也就是說，在“將來自其它通話裝置的干擾看作是等量噪聲這樣設(shè)計的”移動式通訊系統(tǒng)中，擴(kuò)展碼分配問題不會出現(xiàn)。因此，可以實現(xiàn)無代碼管理通訊系統(tǒng)。當(dāng)每個系統(tǒng)都被設(shè)計為“將來自其它通話裝置的干擾視為等同噪聲”時，若干操作人員也可以采用同一頻帶來操作不同的系統(tǒng)。
為了實現(xiàn)“將來自其它通話裝置的干擾視為等同噪聲”，需要將擴(kuò)展的序列完全隨機化。這可以通過由周期為要被發(fā)射的其中一個信息符號的時間長度的短周期擴(kuò)展代碼序列和周期為相應(yīng)于若干信息符號的時間長度的長周期擴(kuò)展代碼序列進(jìn)行頻譜擴(kuò)展來實現(xiàn)。在這種情況下，短周期和長周期擴(kuò)展代碼序列具有相同的“碼片”(chip)率，同時用兩種擴(kuò)展代碼序列進(jìn)行的頻譜擴(kuò)展通過對一“碼片”在經(jīng)過短周期擴(kuò)展碼序列正常擴(kuò)展之后乘以長周期擴(kuò)展碼序列，或經(jīng)過長周期擴(kuò)展碼序列擴(kuò)展之后再由短周期擴(kuò)展碼序列進(jìn)行擴(kuò)展來實現(xiàn)。
理論上，也可以在用上面提及的長周期與短周期擴(kuò)展代碼序列進(jìn)行頻譜擴(kuò)展的系統(tǒng)中構(gòu)成前面所述的去相關(guān)器。然而過去對此沒有提出具體的方法。
本發(fā)明的一個目的是提供一個碼分多路復(fù)用信號接收方法，通過該方法，基地站接收用短周期和長周期擴(kuò)展碼序列進(jìn)行頻譜擴(kuò)展的多個異步CDMA信號，并且通過反相關(guān)濾波器檢測從每個通話裝置接收的信號。
依據(jù)本發(fā)明的接收方法是一種碼分多路復(fù)用信號接收方法，它從L個(L是大于等于2的整數(shù))通話裝置接收信號，每個信號都由短周期和長周期擴(kuò)展代碼序列進(jìn)行了擴(kuò)展，并且將接收的至少一個信號進(jìn)行分離。接收方法包括以下步驟(a)對所述的L個通話裝置，分別用擴(kuò)展代碼序列去擴(kuò)展所述的接收信號，從而得到L個去擴(kuò)展輸出序列；(b)對h＝-g，…O，…g，計算以符號時刻為中心的L×L階的部分相關(guān)矩陣Rk＋h(1)、Rk＋h(0)和Rk＋h(-1)，該矩陣代表從(k－g)到(k＋g)的范圍內(nèi)所述L個通話裝置在相應(yīng)的各符號時刻的擴(kuò)展代碼序列的互相關(guān)，其中k是給定的整數(shù)，g是大于等于1的固定常數(shù)，接著，產(chǎn)生由該部分相關(guān)矩陣所定義的在所述符號時間該范圍內(nèi)的相關(guān)矩陣Rk。并計算它的逆相關(guān)矩陣Rk-1；(c)將所述逆相關(guān)矩陣Rk-1乘以在步驟(a)得到的所述第(k－g)至(k＋g)符號時刻的所述L個去擴(kuò)展輸出序列的向量；(d)根據(jù)相應(yīng)于所述步驟(c)中的所述L個通話裝置中的至少一個進(jìn)行乘法運算的結(jié)果對符號作出判定。
上述方法步驟(b)中，計算出逆相關(guān)矩陣Rk-1后，下一時刻k＋1的逆相關(guān)矩陣計算如下(b-1)部分相關(guān)矩陣Rk＋g(-1)和Rk＋g＋1(0)以及在符號時刻k計算的逆相關(guān)矩陣Rk-1被用于從所述逆相關(guān)矩陣產(chǎn)生擴(kuò)張了一個符號時刻的逆相關(guān)矩陣Rk，k＋1-1。
(b-2)從所述擴(kuò)張的逆相關(guān)矩陣Rk，k＋1-1計算符號時刻k＋1的所述逆相關(guān)矩陣Rk-1。
本發(fā)明僅僅考慮了第k個符號時刻信息符號對之前和之后的去擴(kuò)展輸出向量的影響，也就是說，只是考慮足以收斂符號間干擾的時間周期而忽視其它符號時刻，從而可以通過去相關(guān)來檢測信息符號。


圖1的時序圖示出了多個通話裝置的發(fā)送符號序列；圖2示出了代表多個通話裝置的發(fā)送符號序列之間的關(guān)系的行列式，這里考慮了擴(kuò)展碼序列的互相關(guān)以及相應(yīng)于接收信號的去擴(kuò)展輸出；圖3示出了代表發(fā)送符號序列與本發(fā)明所依據(jù)的接收信號的去擴(kuò)展輸出之間的關(guān)系的行列式；圖4的方框圖示出了采用短周期和長周期擴(kuò)展代碼序列進(jìn)行擴(kuò)展頻譜通訊的發(fā)射側(cè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)；圖5的方框圖示出了實施本發(fā)明的一個接收設(shè)備的結(jié)構(gòu)實例；圖6示出了本發(fā)明的方法和傳統(tǒng)方法的接收的模擬結(jié)果的一個例子；圖7示出了本發(fā)明的方法和傳統(tǒng)方法的接收的模擬結(jié)果的另一個例子。
對于采用短周期和長周期擴(kuò)展碼序列的異步CDMA系統(tǒng)構(gòu)造去相關(guān)器有困難的最主要原因是兩個序列之間的互相關(guān)隨時間是變化的(或?qū)γ恳粋€符號而言)。也就是說，在僅僅采用短周期擴(kuò)展碼序列的CDMA系統(tǒng)中，對每個符號而言，與另一個接收信號的互相關(guān)在一個符號持續(xù)期限內(nèi)變成相同的，而在接收信號由長周期擴(kuò)展代碼序列擴(kuò)展的情況下，在長周期擴(kuò)展代碼序列的周期內(nèi)每個符號持續(xù)期限中的互相關(guān)彼此不同并且是變化的?，F(xiàn)在考慮在異步CDMA環(huán)境下基地站同時與L個(L是大于等于2的整數(shù))通話裝置通訊的情況。由前面提及的文獻(xiàn)1可以理解，從基地站接收設(shè)備的相應(yīng)通話裝置接收的信號的去擴(kuò)展輸出的向量，以接收的次序排列，Y＝[…y(k－2)，y(k－1)，y(k)，y(k＋1)，y(k＋2)…]t是由圖1中所示的方程(1)給出的。在上面的式子中，Y(k)代表去擴(kuò)展輸出Yi(k)的向量，該輸出來自相應(yīng)通道中，相應(yīng)通訊裝置在k符號時刻由長、短周期擴(kuò)展碼擴(kuò)展的接收信號的解擴(kuò)展，并且按i＝1至L的次序排列；向量用下面的等式表示Y(k)＝[Y1(k)，Y2(k)，…，YL(k)]t，k{-∞，∞}其中t代表轉(zhuǎn)置。此外，下面是一個符號矢量陣列B＝[…b(k－2)，b(k－1)，b(k)，b(k＋1)，b(k＋2)…]t其中b(k)＝[b1(k)，b2(k)，…，bL(k)]t是在第k個符號時刻的信息符號矢量。圖2在第#1至#L行示出了從通話裝置#1至#L發(fā)送的信息符號序列。在這種情況下，來自每個通話裝置的信號的接收功率被歸一化，而不夫去其一般性。
很顯然，當(dāng)從每個通話裝置接收的功率不同時，信息符號矢量b(k)只需用加權(quán)矢量Wb(k)所置換，其中加權(quán)因子W是一個L×L正交矩陣。n(k)＝[n1(k)，n2(k)，…nL]t是一個噪聲矢量。Rk(0)，Rk(1)，Rk(-1)是由從#i到#j(1≤i，j≤L)的通話裝置的相應(yīng)擴(kuò)展代碼序列在第k個符號時刻的部分相關(guān)矩陣，該矩陣形成L×L維的復(fù)數(shù)空間CL×L，這些矩陣的元素由下面的方程給出Rijk(m)=∫Sik(t-τi)Sj*k(t+mT-τi)dt,]]>m＝-1，0，1(2)其中*代表其共軛，T為符號長度，∫是時間t從-∞至∞的積分。τ i是第i個通訊裝置的相對延時時間，此處不失一般性設(shè)O＝τ1≤τ2…≤τL＜T。部分相關(guān)矩陣滿足下面式子Rk(-1)＝Rk＋1(1)H其中H代表復(fù)數(shù)共軛置換。Sik(t)是第i個通話裝置在第k個符號時刻的擴(kuò)展代碼序列(在該符號持續(xù)時間的長周期與短周期擴(kuò)展代碼序列的乘積)，除了在由時間期[(k－1)T，kT]限定的符號持續(xù)時間外，Sik(t)被設(shè)置為零。因此，方程(2)的積分實際上只需在[(k－1)T，kT]間進(jìn)行。由于長周期擴(kuò)展代碼序列的周期是前面提及的多個符號的時間長度，因此，在多個符號持續(xù)期限內(nèi)，對每個符號而言，擴(kuò)展代碼序列Sik都不相同。
由于來自L個通話裝置的信號的去擴(kuò)展輸出Y可以由方程(1)來表示，發(fā)送的信息的各部分都以接收的次序排列的矢量B，可以通過確定了去擴(kuò)展輸出都按時間次序排列的矢量Y之后求解方程(1)來確定。然而方程(1)是一個無限線性方程，不能直接求解。
通過從方程(1)的相應(yīng)項中截取只受到第k個符號影響的部分，而不考慮前面提及的其它符號時刻，我們得到圖3中所示的方程(3)。在這種情況下，2g＋1是一個其間符號間干擾足夠收斂時間周期，而且g只需被設(shè)計為例如2至4范圍內(nèi)的一個固定值，該周期被稱為截斷長度(truncation length)。令在方程(3)的左側(cè)的去擴(kuò)展輸出矢量，在其右側(cè)的部分相關(guān)矩陣(以下簡稱為相關(guān)矩陣)，符號矢量和噪聲矢量分別用Yk、Rk、Bk和Nk表示，方程(3)可以被表示為Yk＝RkBk＋Nk。因此，令相關(guān)矩陣Rk的逆矩陣用Rk-1代表，發(fā)射的符號矢量Bk可以由下面的等式表示Bk＝Rk-1Yk－Rk-1Nk(4)在本明方法的第一個實施例中，針對每個符號時刻計算相關(guān)矩陣Rk的逆矩陣Rk-1(下面稱為逆相關(guān)矩陣)，去擴(kuò)展輸出矢量Yk＝[y(k－g)，y(k－g＋1)，…，y(k＋g－1)，y(k＋g)]t被乘以逆矩陣，得到信息符號向量Bk＝[b(k－g)，b(k－g＋1)，…，b(k＋g－1)，b(k＋g)]t的一個估計的矢量B′＝[b′(k－g)，b′(k－g＋1)，，b′(k)，…，b′(k＋g－1)，b′(k＋g)]t由方程(4)顯然可以得知，如果噪聲向量Nk的每個元素與去擴(kuò)展輸出相比足夠小，而且截斷長度與其相比足夠大，那么該估計矢量B′(k)可以認(rèn)為是與信息符號矢量B(k)相匹配的。
順便地說明，由于方程(3)是用于估計信息符號矢量b(k)的方程(1)的一種變形，因此對通過用逆相關(guān)矩陣Rk-1乘以向量Yk同時得到的在其它符號計時時刻k±1，k±2，…，k±g的符號向量b(k±1)…的估計值的精度沒有保證。因此，為了估計符號矢量b(k±1)，…，需要對每個符號時刻確定在其符號時刻方程(3)的逆相關(guān)矩陣。然而，矩陣Rk是一個(2g＋1)L階乘(2g＋1)L階矩陣，對每個符號時刻計算如此高階的逆矩陣導(dǎo)致大量的處理，因此從實際的角度來看是不適用的。
在本發(fā)明方法的第二個實施例中，(2g＋1)L乘(2g＋1)L逆矩陣的計算只進(jìn)行一次，并且在每個相繼的時刻，用下面將要描述的方案對逆相關(guān)矩陣進(jìn)行更新，由此大大降低了計算復(fù)雜度。這一方案稱為滑動迭代算法(sliding escalator algorithm)。
現(xiàn)在假設(shè)逆相關(guān)矩陣Rk-1是預(yù)知的，考慮如何確定Rk-1之后的一個符號時刻的逆相關(guān)矩陣Rk＋1-1。參看圖3，除相關(guān)矩陣Rk中左上方之外的2gL×2gL部分相關(guān)矩陣構(gòu)成的矩陣(在虛線塊3k，k＋1中)，即，最右邊的部份相關(guān)矩陣的一列和最下邊的部份相關(guān)矩陣的一行與相關(guān)矩陣Rk中的右下方的2gL×2gL部份相匹配。然后列出一個(2g＋2)L×(2g＋2)L階矩陣，相關(guān)矩陣為Rk和Rk＋1相同的部分，也就是說，從相關(guān)矩陣Rk擴(kuò)張一個符號時刻得到的相關(guān)矩陣Rk，k＋1由下面的式子得到 這里很方便地用數(shù)學(xué)方法示出，如果用到逆相關(guān)矩陣Rk-1，擴(kuò)張的逆相關(guān)矩陣Rk，k＋1-1可以從方程(5)中的第一等號的右側(cè)推導(dǎo)出來，如下所示 其中 此外，sk＝[Rk＋g＋1(0)－rkHRk-1rk]-1(8)與此類似，擴(kuò)張的逆相關(guān)矩陣Rk，k＋1可以從方程(5)的第二等號的右邊推導(dǎo)出來，如下所示Rk，k＋1-1＝ 其中 此外，uk＋1＝[Rk－g(0)－rk＋1HRk＋1-1rk＋1]-1(11)方程(9)被重新定義如下Rk,k+1qk+1,k+1qk+1Hqk+1Qk+1-----(12)]]>比較方程(a)和(12)，Qk＋1＝Rk＋1-1＋Rk＋1-1rk＋1Uk＋1rk＋1HRk＋1-1qk＋1＝-Rk＋1-1rk＋1Uk＋1qk＋1，k＋1＝Uk＋1(13)構(gòu)成Qk＋1＝Rk＋1-1qk＋1qk＋1，k＋1-1qk＋1H(14)因此Rk＋1-1＝Qk＋1－qk＋1qk＋1，k＋1-1qk＋1H(15)如前面所述，逆相關(guān)矩陣Rk-1是預(yù)先知道的。第一步是通過引用方程(2)計算方程(7)和(8)中的部分相關(guān)函數(shù)Rk＋g(-1)和Rk＋g＋1(0)，在上面計算結(jié)果的基礎(chǔ)上，從方程(7)和(8)計算方程(6)，從而得到擴(kuò)張的(2g＋2)L×(2g＋2)L逆相關(guān)矩陣Rk，k＋1-1，其右下方的(2g＋1)L×(2g＋1)L部分矩陣也得到了，即方程(12)中的Qk＋1。此外，相應(yīng)于方程(12)中的qk＋1H，qk＋1，qk＋1，k＋1的部分矩陣也由上面提及的部分矩陣，即上邊的LX(2g＋2)L部分矩陣和左上方的L×L部分矩陣和左邊的(2g＋1)LXL部分矩陣得到。這些部分矩陣被用于計算方程(15)以得到逆相關(guān)矩陣Rk＋1-1。這被用來計算Rk＋1-1Yk＋1，作為符號時刻k＋1時符號矢量b(k＋1)的估計值。上面的描述給出了這樣一種情況，即在假定在符號計時時間k的逆相關(guān)矩陣Rk-1已經(jīng)得到的前提下獲得在符號時刻k＋1時的逆相關(guān)矩陣Rk＋1-1，這等同于在假定通過用k-1替換k在前一個符號時刻k-1得到逆相關(guān)矩陣Rk＋1-1的前提下得到當(dāng)前符號時刻k的逆相關(guān)矩陣Rk-1。
因此，一旦計算了示于圖3的方程(3)中的相關(guān)矩陣Rk－1，逆相關(guān)矩陣Rk-1不必直接從其后的相關(guān)矩陣Rk計算出來，而可以通過采用前一符號時刻的逆相關(guān)矩陣Rk－1-1和部分相關(guān)矩陣Rk＋h(0)和Rk＋h－1(-1)，通過計算方程(6)和(15)在每一個符號時刻進(jìn)行更新。通過方程(8)計算Sk包含計算一個L×L逆矩陣和在方程(15)中計算一個L×L逆矩陣以獲得qk＋1，k＋1-1；然而，由于計算逆矩陣的復(fù)雜程度按矩陣大小成立方增長，因此與計算(2g＋1)L×(2g＋1)L的相關(guān)矩陣Rk的逆矩陣相比，計算量顯著減小。
在上面的描述中，每個通話裝置接收的功率被歸一化描述，當(dāng)接收的功率隨通話裝置而變化時，只需采用一個對角線矩陣W，將從各個通話裝置接收的功率作為對角元素，并用Wb(k)代換信息符號矢量b(k)。
在圖4和圖5中分別示出了用于實現(xiàn)本發(fā)明的接收方法的碼分多路復(fù)用通訊系統(tǒng)中一個發(fā)射裝置和一個接收裝置，在每個通話裝置#i的發(fā)射裝置中，如圖4所示，發(fā)送符號信息經(jīng)由輸入端11送到乘法器12，并乘以經(jīng)由端口13饋入的短周期擴(kuò)展代碼序列SSCi被頻譜擴(kuò)展，然后，擴(kuò)展輸出被提供給乘法器14，并乘以經(jīng)由端口15饋入的長周期擴(kuò)展代碼序列LSCi被進(jìn)一步頻譜擴(kuò)展，擴(kuò)展輸出經(jīng)由發(fā)射器16作為無線電波發(fā)送。短周期擴(kuò)展代碼序列SSCi的周期等于一個發(fā)送信息的符號持續(xù)時間T，而長周期擴(kuò)展代碼序列LSCi的周期等于多個發(fā)送符號的持續(xù)時間。兩個擴(kuò)展代碼序列的“碼片”彼此同步。發(fā)送信息也可以首先經(jīng)由長周期擴(kuò)展代碼序列LSCi進(jìn)行擴(kuò)展，再經(jīng)短周期擴(kuò)展代碼序列SSCi進(jìn)行擴(kuò)展，此時，發(fā)射側(cè)的構(gòu)造與前述相同。
在實施本發(fā)明的接收設(shè)備中，如圖5所示，來自L個通話裝置的擴(kuò)頻信號被接收器21接收，接收器的輸出被饋送到去擴(kuò)展器22，此處匹配濾波器或滑動相關(guān)器221至22L對該輸出，用來自擴(kuò)展代碼發(fā)生器23的，對應(yīng)于通信裝置#1到#L的擴(kuò)展代碼序列SSC1、LSC1至SSCL、LSCL在時間間隔t1至tL之間求各最大相關(guān)進(jìn)行去擴(kuò)展。由這L個去擴(kuò)展輸出序列組成的去擴(kuò)展輸出矢量在每個符號時刻輸出一次。在第k個符號時刻的去擴(kuò)展輸出矢量是Y(k)＝[Y1(k)，Y2(k)，…，YL]t。這個去擴(kuò)展輸出矢量Y(k)被輸入到Y(jié)(2g＋1)級的先入先出寄存器，也就是說，一個移位寄存器24，去擴(kuò)展輸出矢量Y(k－g)，…，Y(k＋g)被保持在其各自的移位級24-g至24g中，隨后被提供給乘法器25。乘法器25與部分相關(guān)矩陣計算部件26和逆相關(guān)矩陣計算部件27一起構(gòu)成了去相關(guān)器30。
另一方面，擴(kuò)展代碼發(fā)生器23產(chǎn)生對應(yīng)于通話裝置#1至#L的長周期與短周期擴(kuò)展代碼對的乘積LSC1·SSC1，LSC2·SSC2…，LSCL·SSCL，并作為擴(kuò)展代碼S1至SL提供給部分相關(guān)矩陣計算部件26。部分相關(guān)矩陣計算部件26根據(jù)從相關(guān)器22饋入的時間信號t1至tL計算所有通話裝置#i＝1，…，L的相對延遲時間τ1至τL，并且根據(jù)從擴(kuò)展代碼發(fā)生器23饋送的擴(kuò)展代碼序列S1至SL由方程(2)計算通話裝置的每個組合(i，j)的部分相關(guān)矩陣。在這種情況下，根據(jù)前面提及的本發(fā)明的接收方法，在符號時刻k＋h，(h＝-g，…，g)的所有部分相關(guān)矩陣Rg＋h(1)，Rg＋h(0)和Rg＋h(-1)通過方程(2)進(jìn)行計算，并提供給逆相關(guān)矩陣計算部件27。逆相關(guān)計算部件27產(chǎn)生由所有部分相關(guān)矩陣組成的一個相關(guān)矩陣Rk，隨后計算逆相關(guān)矩陣Rk-1，并提供給乘法器25。乘法器25得到逆相關(guān)矩陣Rk-1與去擴(kuò)展輸出矢量Yk的乘積作為估計符號矢量信息b′(k－g)，…，b′(k＋g)；在符號時刻k矢量b′(k)的各個b1′(k)，…，bL′(k)由裁決器(decider)28決定其電平，裁決的結(jié)果作為從通話裝置#1至#L接收的信號的解碼信號輸出。
在采用前面提及的作為本發(fā)明的第二種接收方法的滑動迭代算法的情況下，部分相關(guān)矩陣計算部件26在擴(kuò)展代碼序列S1至SL的基礎(chǔ)上相應(yīng)于所有通話裝置的組合由方程(2)計算方程(7)和(8)中的部分相關(guān)函數(shù)Rk＋g＋1(-1)和Rk＋g(0)(假設(shè)下面將要提及的方程中的k用k－1替換)；由此得到的部分相關(guān)函數(shù)被提供給逆相關(guān)矩陣計算部件27。逆相關(guān)矩陣計算部件27采用這些部分相關(guān)矩陣和對應(yīng)于前一符號時刻k－1得到的逆相關(guān)矩陣Rk－1-1計算方程(7)和(8)。此外，計算部件27通過采用該計算結(jié)果來計算方程(6)，得到一個(2g＋2)L×(2g＋2)L擴(kuò)張的逆相關(guān)矩陣Rk，k＋1-1；它的右下方(2g＋1)L×(2g＋1)L部分矩陣、右上方的L×(2g＋1)L部份矩陣、左下方(2g＋1)L×L部分矩陣和左上方L×L部分矩陣分別設(shè)成QkH、qkH、qk和qk，k，它們被用于計算方程(15)，得到逆相關(guān)矩陣Rk-1。由此得到的逆相關(guān)矩陣被提供給乘法器25，在其中被乘以在第一接收方法的同樣輸入的(2g＋1)去擴(kuò)展輸出矢量。接著，乘法輸出中的估計矢量b(k)′＝[b1(k)′，b2(k)′…，bL(k)′]t的每個元素由判決器28作出判決，以得到第k個符號時刻來自L個通話裝置的輸出。
由上所述，根據(jù)本發(fā)明，由短周期和長周期擴(kuò)展代碼序列進(jìn)行了頻譜擴(kuò)展的信號也可以通過去相關(guān)得到。
接下來將描述進(jìn)行計算機模擬以展示本發(fā)明的效果。在模擬過程中主調(diào)制是BPSK。具有31“碼片”長度的黃金(Gold)序列(過程增益＝31)被用作短周期擴(kuò)展碼序列，而511碼片長度的一個黃金序列被作為長周期擴(kuò)展碼序列。g＝4，并且同步通話裝置的個數(shù)L是5個；假定接收信號以同樣的幅值從所有通話裝置收到。通訊是在異步CDMA條件下進(jìn)行的。
圖6示出了模擬的結(jié)果，橫座標(biāo)代表給過去擴(kuò)展后的信噪功率比(SNR)，縱座標(biāo)代表誤差率。黑圈代表傳統(tǒng)的匹配濾波器的接收特性，白圈代表本發(fā)明的接收特性。虛線代表在單個通話裝置情況下的理論值。與在單個通話裝置情況下的誤差率相比，受到干擾影響的傳統(tǒng)匹配濾波器的接收能力的誤差率明顯惡化，而本發(fā)明的接收方法的特性與單個通話裝置情況下的理論值大致符合。
圖7類似地示出了?？v的結(jié)果。在這種情況下，同步通話裝置的個數(shù)L為2，設(shè)定第二個通話裝置的接收功率比第一個通話裝置的接收功率高10dB。這一條件可以說是典型的遠(yuǎn)-近問題所具備的環(huán)境。橫座標(biāo)代表對第一個通話裝置去擴(kuò)展后的信噪功率比(SNR)，縱座標(biāo)代表第一個通話裝置的誤差率。黑圈代表傳統(tǒng)的匹配濾波器接收特性，白圈代表本發(fā)明的接收特性。從圖7可以看出，與單個通話裝置相比，由于遠(yuǎn)-近問題的影響，匹配濾波器的誤差率特性被顯著地惡化，而本發(fā)明接收方法的特性則不受遠(yuǎn)-近問題的影響。
權(quán)利要求
1.碼分多路復(fù)用信號接收方法，它從L個(L是大于等于2的整數(shù))通話裝置接收每個都被短長周期擴(kuò)展碼序列進(jìn)行了擴(kuò)頻的信號，并且分離出至少一個接收信號，所述接收方法包括以下步驟(a)對所述的L個通話裝置，分別用擴(kuò)展碼序列去擴(kuò)展所述的接收信號，從而得到L個去擴(kuò)展輸出序列；(b)對h＝-g，…，O，…，g，計算L×L階的部分相關(guān)矩陣Rk＋h(1)、Rk＋h(0)和Rk＋h(-1)，該矩陣代表在k個符號時刻的第(k－g)到第(k＋g)的范圍內(nèi)所述L個通話裝置在相應(yīng)的符號時刻的擴(kuò)展代碼序列互相關(guān)，其中k是給定的整數(shù)，g是大于等于1的固定常數(shù)；接著，產(chǎn)生由部分相關(guān)矩陣所定義的在所述符號時刻該范圍內(nèi)的相關(guān)矩陣Rk，并計算它的逆相關(guān)矩陣Rk-1；(c)將所述逆相關(guān)矩陣Rk-1乘以在步驟(a)得到的所述第(k－g)至(k＋g)符號時刻的所述L個去擴(kuò)展輸出序列的矢量；(d)根據(jù)在步驟(c)中相應(yīng)于所述L個通話裝置中的至少一個進(jìn)行乘法運算用其結(jié)果對符號作出判定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收方法，其特征在于在所述步驟(b)的第k個符號時刻所述相關(guān)矩陣Rk下面的方程進(jìn)行計算
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收方法，其特征在于在所述步驟(b)計算所述逆相關(guān)矩陣的該符號時刻之后的，每個符號時刻k＋1時計算所述逆相關(guān)矩陣Rk-1的過程包括以下步驟(b-1)部分相關(guān)矩陣Rk＋g(-1)和Rk＋g＋1(0)以及在符號時刻K計算的所述逆相關(guān)矩陣Rk-1被用于從所述逆相關(guān)矩陣產(chǎn)生擴(kuò)張一個符號時刻的逆相關(guān)矩陣Rk，k＋1-1；(b-2)從所述擴(kuò)張的逆相關(guān)矩陣Rk，k＋1-1計算符號時刻k＋1的所述逆相關(guān)矩陣Rk-1。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的接收方法，其特征在于在所述步驟(b-1)產(chǎn)生所述擴(kuò)展的逆相關(guān)矩陣Rk，k＋1-1的過程是計算下述方程的過程Rk,k-1-1=Rk-1+Rk-1rkskrkHRk-1-Rk1rksk-skHrkH(Rk-1)Hsk]]>其中 sk＝[Rk＋g＋1(0)－rkHRk-1rk-1rk]-1
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的接收方法，其特征在于在符號時刻k＋1從所述步驟(b-2)中的所述擴(kuò)張的逆相關(guān)矩陣Rk，k＋1-1計算所述逆相關(guān)矩陣Rk-1的過程是這樣的過程，其中設(shè)代表所述擴(kuò)張的逆相關(guān)矩陣的方程為下述方程Rk,k+1-1=qk+1,k+1qk+1Hqk+1Qk+1]]>并且將在所述步驟(b-1)計算的所述擴(kuò)張的逆相關(guān)矩陣中的右下方(2g＋1)L×(2g＋1)L部分矩陣、右上方L×(2g＋1)L部分矩陣，左下方(2g＋1)L×L部分矩陣和左上方L×L部分矩陣分別設(shè)為Qk＋1、qk＋1H、qk＋1和qk＋1，k＋1，所述逆相關(guān)矩陣由下面的方程計算Rk＋1-1＝Qk＋1-qk＋1qk＋1，k＋1-1qk＋1H
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的接收方法，其特征在于在符號時刻k所述部分相關(guān)矩陣由下面的方程給出Rijk(m)=∫Sik(t-τi)Sj*k(t+mT-τi)dt,]]>m＝-1，0，1其中∫是時間t從(k－1)T至kT的積分，Sik(t)是第i個通話裝置在第k個符號時刻的擴(kuò)展碼序列，除了在由時間期間[(k－1)T，kT]限定的符號期限內(nèi)外，其它時候Sik(t)都為零，T是符號長度，τi是從所述第i個通話裝置接收的信號的相對延遲時間，*是共軛復(fù)數(shù)。
全文摘要
一個行列式，它代表來自L個通行裝置的碼分多路復(fù)用傳送符號矢量b(k)的序列與考慮到與發(fā)送信號的擴(kuò)展代碼序列之間的互相關(guān)接收信號的去擴(kuò)展輸出向量y(k)序列之間的關(guān)系，該行列式被限定在符號時刻k的±g符號持續(xù)時間范圍內(nèi)，在該限定范圍之內(nèi)的接收信號的去擴(kuò)展輸出被輸入給2g+1階移往寄存器24。另一方面，對限定范圍內(nèi)的每一符號持續(xù)期限而言，由部分相關(guān)計算部件26相應(yīng)于h＝-g，...，g計算部分相關(guān)矩陣R
文檔編號H04B1/69GK1124546SQ9519020
公開日1996年6月12日 申請日期1995年4月21日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月22日
發(fā)明者三木義則, 松本正, 河原敏朗 申請人:Ntt移動通信網(wǎng)株式會社