專(zhuān)利名稱：用于cdma信號(hào)正交化的方法和設(shè)備的制作方法
背景本發(fā)明總的涉及無(wú)線通信系統(tǒng)，更具體地，涉及使直接序列碼分多址(DS-CDMA)通信系統(tǒng)中多址干擾的影響最小化。
直接序列碼分多址(DS-CDMA)技術(shù)正在應(yīng)用到蜂窩和個(gè)人無(wú)線通信系統(tǒng)中。采用這樣的方法，所有信號(hào)同時(shí)共享同一個(gè)頻譜。例如，假定用戶i通過(guò)發(fā)送bisi(k)，即信息符號(hào)bi和碼序列或特征序列si(k)的乘積，來(lái)傳送信息符號(hào)bi。通過(guò)使用對(duì)于不同用戶的不同特征序列，特定用戶的信息符號(hào)可藉助于把接收的信號(hào)和用戶的已知特征序列進(jìn)行相關(guān)來(lái)確定。因?yàn)檫@些代碼很少是正交的，所以分離是不完全的，因此這些信號(hào)就相互干擾，從而惡化了性能。
用于處理CDMA系統(tǒng)中干擾的一個(gè)方法是實(shí)行某種形式的相減式解調(diào)，其中每個(gè)信號(hào)，從最強(qiáng)信號(hào)開(kāi)始，被解調(diào)，然后從復(fù)合的接收信號(hào)中被減去。如果每個(gè)信號(hào)的正確的幅度和相位以及信息符號(hào)值都已知道，那么減法就是完全的，且只有所關(guān)心的特定信號(hào)被減去。這樣的方法已在A.J.Viterbi的“Very low rate convolutional codes formaximum theoretical performance of spread-spectrum multiple-accesschannels(用于擴(kuò)頻多址信道最大理論性能的很低速率卷積碼)”IEEEJ.Select.Areas Commun.，Vol.8，pp641-649，May 1990中被描述。
實(shí)際上，幅度，相位和符號(hào)值或者是未知的，或者是必須被估值的，這就產(chǎn)生了導(dǎo)致相減誤差的估值噪聲。估計(jì)這些值的一個(gè)方法是把接收的數(shù)據(jù)和已知的特征序列進(jìn)行相關(guān)。當(dāng)進(jìn)行相減時(shí)，此方法有效地使全部與要被去除的信號(hào)平行(align with)的接收信號(hào)分量不再存在，包括少量的所有其它信號(hào)。這種形式的相減式解調(diào)在授予給Dent的美國(guó)專(zhuān)利5,151,919中被描述，專(zhuān)利內(nèi)容在此引用以供參考。并行減法以及串行減法都是可能的。
因?yàn)榉?，相位和符?hào)估值是帶有噪聲的，所以產(chǎn)生減法誤差，它會(huì)積累起來(lái)?yè)p害性能。特別是，可以看到當(dāng)去除第二信號(hào)時(shí)，噪聲會(huì)出現(xiàn)在與被去除的第一信號(hào)平行的結(jié)果信號(hào)中。同樣地，當(dāng)去除第三信號(hào)時(shí)，噪聲出現(xiàn)在與頭兩個(gè)信號(hào)平行的結(jié)果信號(hào)中。因此就需要有一種方法來(lái)消除或減少由減法處理引入的噪聲到最小。概要按照本發(fā)明，傳統(tǒng)的CDMA解調(diào)技術(shù)的這些和其它缺點(diǎn)與限制被克服，其中采用了預(yù)正交化過(guò)程。該過(guò)程可被用來(lái)，例如，改進(jìn)從復(fù)合擴(kuò)頻信號(hào)中減去CDMA信號(hào)的減法運(yùn)算，或改進(jìn)在復(fù)合擴(kuò)頻信號(hào)內(nèi)CDMA信號(hào)的檢測(cè)。
按照示例性實(shí)施例，Gram-Schmidt(格拉姆-施密特)正交化過(guò)程被用來(lái)修正特征序列，其中每個(gè)特征序列和擴(kuò)頻復(fù)合信號(hào)中的一個(gè)特定CDMA信號(hào)相關(guān)。這些修正的特征序列然后可被用來(lái)擴(kuò)展由原始特征序列與接收的復(fù)合信號(hào)的相關(guān)(例如，改進(jìn)每個(gè)CDMA信號(hào)的減法)或在相關(guān)處理中改進(jìn)檢測(cè)。按照本發(fā)明的預(yù)正交化消除或減弱了在采用傳統(tǒng)CDMA解調(diào)技術(shù)時(shí)會(huì)發(fā)生的噪聲的產(chǎn)生。附圖概述結(jié)合附圖閱讀以下的詳細(xì)說(shuō)明，將會(huì)更容易理解上述的和其它的目的、特性與優(yōu)點(diǎn)，其中

圖1是減法處理的幾何說(shuō)明；圖2是按照本發(fā)明示例性實(shí)施例的信號(hào)處理的方框圖；圖3是按照本發(fā)明的示例性處理器級(jí)的方框圖；圖4是處理器級(jí)的另一個(gè)示例性實(shí)施例的方框圖；圖5是本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例的方框圖；圖6是本發(fā)明的又一個(gè)示例性實(shí)施例的方框圖；以及圖7說(shuō)明按照本發(fā)明示例性實(shí)施例的符號(hào)定時(shí)。詳細(xì)說(shuō)明按照本發(fā)明示例性實(shí)施例，使用了預(yù)正交化方法，它是部分基于用于使序列正交化的Gram-Schmidt過(guò)程。下面詳細(xì)描述Gram-Schmidt過(guò)程。按照本發(fā)明的預(yù)正交化方法，例如，可以以兩種方式被使用。首先，這些方法可通過(guò)減小在相減式解調(diào)接收機(jī)中的減法誤差而改進(jìn)減法。第二，可通過(guò)在檢測(cè)過(guò)程中藉助于把接收的信號(hào)和彼此之間相互正交的修正的特征序列進(jìn)行相關(guān)來(lái)消除干擾而使用這些方法來(lái)改進(jìn)檢測(cè)。
改進(jìn)的相減方法首先通過(guò)使用一個(gè)例子來(lái)描述，其中在給定的符號(hào)間隔期間的接收信號(hào)r(n)是三個(gè)信號(hào)的組合，因此r(n)＝c1b1s1(n)+c2b2s2(n)+c3b3s3(n) (1)其中ci是模擬信號(hào)的幅度和相位的復(fù)數(shù)信道增益。為了簡(jiǎn)化討論，假定信號(hào)1是最強(qiáng)的，信號(hào)2是次強(qiáng)的，等等。
采用傳統(tǒng)的相減式解調(diào)，第一個(gè)(最強(qiáng)的)信號(hào)被檢測(cè)，然后被去除。檢測(cè)是通過(guò)把接收信號(hào)和si(n)的復(fù)共軛進(jìn)行相關(guān)而進(jìn)行的。(如果序列是實(shí)數(shù)值，例如±1，則不需要取共軛)。這給出了檢測(cè)統(tǒng)計(jì)值z(mì)1，它可被表示為z1=1NΣn=1Nr(n)s1*(n)---(2)]]>但在執(zhí)行時(shí)除以N的除法通常被省略，以便減少系統(tǒng)的復(fù)雜性。上標(biāo)*號(hào)表示復(fù)共軛。這個(gè)檢測(cè)統(tǒng)計(jì)值可通過(guò)把(1)式代入(2)式來(lái)分析得出z1＝c1b1+c2b2R21+c3b3R31(3)其中Rab=1NΣk=1Nsa(k)sb*(k)---(4)]]>是特征序列a和b的互相關(guān)，且上標(biāo)“*”號(hào)表示復(fù)共軛?？梢钥吹剑?3)式中第一項(xiàng)，即c1b1，表示想要的信號(hào)，而其余項(xiàng)表示干擾。
解調(diào)使用檢測(cè)統(tǒng)計(jì)值z(mì)1來(lái)確定被輸送的信息。例如，如果c1已知或被估值，且b1是±1，那么z1可被乘以c1*，且乘積實(shí)部的正負(fù)號(hào)可被取為被檢測(cè)的b1值。如果使用差分調(diào)制，則可把z1乘以先前的z1值的共軛值，以確定所發(fā)送的信息。通常，使用檢測(cè)統(tǒng)計(jì)值z(mì)1以確定信息的方式取決于所使用的調(diào)制類(lèi)型和接收機(jī)的能力，這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的。
為了去除信號(hào)1，把接收信號(hào)和s1(n)相關(guān)，給出對(duì)幅度、相位連同符號(hào)值的估值。這就是檢測(cè)統(tǒng)計(jì)值z(mì)1。所以，去除信號(hào)1后的接收信號(hào)，即以r1表示的結(jié)果信號(hào)，可以表示為r1(n)＝r(n)-z1s1(n) (5)注意到，平行于第一信號(hào)的全部接收信號(hào)分量已被去除，因?yàn)閞1(n)和s1(n)進(jìn)行相關(guān)，得出了1NΣn=1Nr1(n)s1*(n)=z1-z1=0---(6)]]>接著，信號(hào)2被解調(diào)，以及被去除。信號(hào)2的檢測(cè)統(tǒng)計(jì)值通過(guò)把r1(n)和s2(n)進(jìn)行相關(guān)而被得到，這樣z2=1NΣn=11r1(n)s2*(n)---(7)]]>這個(gè)檢測(cè)統(tǒng)計(jì)值可通過(guò)把式(5)，(3)和(1)代入式(7)而被分析，得出z2=1NΣn=1N[r(n)-z1s1(n)]s2*(n)---(8)]]>＝c1b1R12+c2b2+C3b3R32-z1R12＝c1b1R12+C2b2+c3b3R32-c1b1R12-C2b2R21R12-c3b3R31R12＝c2b2(1-|R21|2)+c3b3(R32-R31R12)其中，使用了Rba＝Rab*的性質(zhì)。從式(8)中可以看到兩點(diǎn)。首先，由于在最后表達(dá)式中沒(méi)有c1項(xiàng)，所以信號(hào)1不干擾信號(hào)2。第二，當(dāng)信號(hào)1被去除時(shí)，信號(hào)2的一部分也被去除，正如通過(guò)從信號(hào)項(xiàng)c2b2中減去|R21|2所看到的。
然后，第二個(gè)信號(hào)被從擴(kuò)頻復(fù)合信號(hào)中去除，產(chǎn)生另一個(gè)結(jié)果信號(hào)r2(n)，如下為r2(n)＝r1(n)-z2s2(n) (9)這個(gè)第二個(gè)剩余信號(hào)沒(méi)有沿第二信號(hào)的特征序列的平行的分量。然而，在構(gòu)成第二剩余信號(hào)時(shí)，沿第一信號(hào)的特征序列已引入了能量。這可通過(guò)把第二剩余信號(hào)和第一特征序列進(jìn)行相關(guān)而看到，相關(guān)值給出x=1NΣn=1Nr2(n)s1*(n)---(10)]]>這個(gè)相關(guān)值可通過(guò)把式(9)，(8)，(5)，(3)和(1)代入式(10)而被分析，給出x=1NΣn=1N[r(n)-z1s1(n)-z2s2(n)]s1*(n)]]>＝z1-z1-z2R21(11)＝-[c2b2(1-|R21|2)+c3b3(R32-R31R12))]R21可以看到，x不一定是零，這表明平行于第一信號(hào)的能量已被引入。因此，沿第一信號(hào)的能量不再像是在式(5)的第一信號(hào)最初去除后那樣地被除掉或是零。這個(gè)新引入的能量不取決于第一信號(hào)強(qiáng)度，而是取決于第二和第三信號(hào)強(qiáng)度。因此，當(dāng)檢測(cè)第三信號(hào)時(shí)，來(lái)自第二信號(hào)的干擾將出現(xiàn)。這可由構(gòu)成第三信號(hào)檢測(cè)統(tǒng)計(jì)值而看到z3=1NΣn=1Nr2(n)s3*(n)---(12)]]>這個(gè)統(tǒng)計(jì)值可通過(guò)把式(9)，(8)，(5)，(3)和(1)代入式(12)而被分析，給出z3=1NΣn=1N[r(n)-z1s1(n)-z2s2(n)]s3*(n)]]>＝c1b1R13+c2b2R23-c3b3-z1R13-z2R23＝c1b1R13+c2b2R23+c3b3-c1b1R13-c2b2R21R13-c3b3|R31|2(13)-c2b2(1-|R21|2)R23-c3b3|R32|2+c3b3R31R12R23＝c3b3[1-|R31|2-|R32|2+R31R12R23]+c2b2[|R21|2R23-R21R13]注意到，在式(13)中有正比于c2的干擾項(xiàng)，這是指第二信號(hào)干擾第三信號(hào)，即使在式(9)構(gòu)成r2(n)時(shí)使沿著第二信號(hào)的特征序列的所有能量被除掉。
這個(gè)問(wèn)題，例如，可通過(guò)把信號(hào)看作為矢量而在幾何上看到。在圖1中，頭兩個(gè)信號(hào)(即，在擴(kuò)頻復(fù)合信號(hào)中最強(qiáng)的兩個(gè)信號(hào))被顯示為矢量v1和v2。第二個(gè)信號(hào)v2也被顯示為兩個(gè)分矢量的和，一個(gè)(即，矢量10)平行于第一信號(hào)v1，及一個(gè)(即，矢量12)正交于第一信號(hào)。當(dāng)?shù)谝恍盘?hào)被去除時(shí)，第二信號(hào)的平行于第一信號(hào)的分量也被去除。這樣，矢量10被去除，留下矢量12。矢量12也可被表示為兩個(gè)分矢量的和，例如是平行于第二信號(hào)v2的矢量14和正交于第二信號(hào)v2的矢量16。第二信號(hào)通過(guò)去除所有平行于矢量v2的分量而被去除。這樣，矢量16被去除，但矢量14末被去除，就在剩余信號(hào)中留下第二信號(hào)的一部分?？梢钥吹?，矢量16具有在矢量v1上的非零的投影，所以，第二信號(hào)殘余能量的一部分平行于第一信號(hào)軸。
從這種矢量的觀點(diǎn)，當(dāng)去除第二信號(hào)時(shí)，最好去除所有沿矢量12的能量，而不是去除所有沿矢量v2的能量。這就去除了以后造成干擾的第二信號(hào)的殘余能量。注意到，矢量12是正交于矢量v1的矢量v2的一部分。Gram-Schmidt過(guò)程可被用來(lái)確定這個(gè)分量。
在W.L.Brogan著的“Modern Control Theory(現(xiàn)代控制理論)”，Englewood Cliffs，NJPrentice-Hall，1982中第4.7節(jié)說(shuō)明了Gram-Schmidt過(guò)程，該內(nèi)容在此引用以供參考。按照以下過(guò)程從原始特征序列si(n)構(gòu)成Gram-Schmidt序列ui(n)u1(n)＝t1(n)＝s1(n) (14a)ti(n)=si(n)-Σm=1i-1C(sm*,tm)C(tm,tm)tm(n)---(14b)]]>ui(n)=ti(n)/C(ti,ti)---(14c)]]>其中C(x,y)=Σk=1Nx(k)y*(k)---(15)]]>可以看到C(sa，sb)＝NRab(16)當(dāng)減去一個(gè)信號(hào)時(shí)，Gram-Schmidt序列可以被使用，這樣，按照本發(fā)明的示例性實(shí)施例的減法過(guò)程可被給出為r′0(n)＝r(n)(17a)r′i(n)＝r′i(n-1)-C(r′i-1，ui)ui(n)(17b)用于簡(jiǎn)化式(17b)的一個(gè)方法是注意到式(14c)的平方根項(xiàng)出現(xiàn)兩次，因?yàn)閡i出現(xiàn)兩次，所以式(17b)可被重新寫(xiě)為r′i(n)=r′i(n-1)-C(r′i-1,ti)C(ti,ti)ti(n)---(18)]]>避免了可能是難于實(shí)現(xiàn)的平方根函數(shù)。用于簡(jiǎn)化式(17b)的第二個(gè)方法是注意到把r’i-1和ti進(jìn)行相關(guān)等同于把r’i-1和si進(jìn)行相關(guān)。這是因?yàn)閺氖?14b)，ti可被表示為si加上沿sk的分量，其中k＜i。因?yàn)閞’i-1沒(méi)有沿原先信號(hào)的分量，和這些分量的相關(guān)值都是零。所以，減法可被表示為r′i(n)=r′i(n-1)-C(r′i-1,si)C(ti,ti)ti(n)=r′i(n-1)-z′iC(ti,ti)ti(n)]]>＝r′i(n-1)-z′it′i(n) (19)其中z′i=Σn=1Nr′i-1(n)si*(n)---(20)]]>t′i=ti(n)C(ti,ti)---(21)]]>注意到z’i可被用作為檢測(cè)統(tǒng)計(jì)值。在構(gòu)成z’i時(shí)使用原始特征序列是有利的，因?yàn)檫@些序列典型地是±1的值，這樣相關(guān)可用加法和減法來(lái)實(shí)現(xiàn)。ti(n)序列以及它和自身的相關(guān)可被預(yù)先計(jì)算，并被存儲(chǔ)在接收機(jī)中，如同t’i(n)序列可以的那樣。
這樣，按照本發(fā)明的示例性實(shí)施例，通過(guò)使用檢測(cè)統(tǒng)計(jì)值和修正的特征序列實(shí)行減法運(yùn)算，其中修正序列是互相正交的?，F(xiàn)在通過(guò)使用原先的例子給出本發(fā)明的這個(gè)示例性實(shí)施例的說(shuō)明。第一信號(hào)以和上述的相同方式被解調(diào)和被去除，因?yàn)閡1(n)＝s1(n)。然而，第二個(gè)信號(hào)以不同的方式被去除。不使用式(9)，第二個(gè)剩余信號(hào)被構(gòu)成為r′2(n)=r1(n)-z′2C(t2,t2)t2(n)---(22)]]>從上面列出的Gram-Schmidt過(guò)程，t2(n)=s2(n)-C(s2,s1)Ns1(n)=s2(n)-R21s1(n)---(23)]]>C(t2，t2)＝N(1-|R21|2)(24)所以，式(22)可通過(guò)把式(24)，(23)，(8)和(5)代入式(22)而被分析，給出r′2(n)=r(n)-z1s1(n)-z21-|R21|2[s2(n)-R21s1(n)]---(25)]]>通過(guò)把式(3)和(1)代入式(25)，繼續(xù)進(jìn)行分析，給出r′2(n)＝c1b1s1(n)+c2b2s2(n)+c3b3s3(n)-[c1b1+c2b2R21+c3b3R31]s1(n)-11-|R21|2[c2b2(1-|R21|2)+c3b3(R32-R31R12)]s2(n)]]>+R211-|R21|2[c2b2(1-|R21|2)+c3b3(R32-R31R12)]s1(n)]]>=[c3b3(R32R21-R31|R12|2)1-|R21|2-c3b3R31]s1(n)]]>-c3b3(R32R31R12)1-|R21|2s2(n)+c3b3s3(n)---(26)]]>現(xiàn)在將證明r’2(n)沒(méi)有沿信號(hào)1或沿信號(hào)2的分量。使用式(26)計(jì)算r’2(n)與信號(hào)1的相關(guān)，x1=1NΣn=1Nr′2(n)s1*(n)]]>=[c3b3(R32R21-R31|R12|2)1-|R21|2-c3b3R31]]]>-c3b3(R32-R31R12)1-|R21|2R21+c3b3R31---(27)]]>＝0同樣，使用式(26)計(jì)算r’2(n)與信號(hào)2的相關(guān)，x2=1NΣn=1Nr′2(n)s2*(n)]]>=[c3b3(R32R21-R31|R12|2)1-|R21|2-c3b3R31]R12]]>-c3b3(R32-R31R12)1-|R21|2+c3b3R32---(28)]]>=c3b3R32|R21|2-R31R12|R21|2-R31R12(1-|R21|2)1-|R21|2]]>-c3b3R32-R31R12-R32(1-|R21|2)1-|R21|2]]>=c3b3R32|R21|2-R31R12+R31R12-R32|R21|21-|R21|2]]>＝0
這樣，按照本發(fā)明的這個(gè)示例性實(shí)施例，通過(guò)信號(hào)處理得到的新的剩余信號(hào)r’2沒(méi)有沿信號(hào)1和2的分量。另外，在式(26)中對(duì)于r’2的最后表達(dá)式不存在復(fù)數(shù)增益c1和c2。這樣，當(dāng)檢測(cè)信號(hào)3時(shí)，不存在來(lái)自信號(hào)1和2的干擾。
圖2顯示了用于實(shí)現(xiàn)上述的信號(hào)處理以提供這種預(yù)正交化的改進(jìn)的減法形式的示例性系統(tǒng)。天線202接收無(wú)線信號(hào)，該信號(hào)被無(wú)線處理器204處理以提供復(fù)數(shù)值的基帶碼片(chip)樣本。以方框204為例說(shuō)明的無(wú)線處理在技術(shù)上是熟知的，它包括濾波，放大，混頻和采樣操作。結(jié)果的基帶信號(hào)被提供給第1級(jí)處理器206，它產(chǎn)生對(duì)于信號(hào)1的z’1、最強(qiáng)信號(hào)的檢測(cè)統(tǒng)計(jì)值，以及代表去除了信號(hào)1的接收信號(hào)的剩余信號(hào)r’1。這個(gè)剩余信號(hào)被提供給第2級(jí)處理器208，它除了是對(duì)信號(hào)2作用以外，都類(lèi)似于第1級(jí)處理器。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)看到，在圖2的接收機(jī)中可提供任意數(shù)目的處理級(jí)，這取決于要得出的信號(hào)的所想要的個(gè)數(shù)。
圖3給出了示例性處理器級(jí)的方框圖。到達(dá)處理器級(jí)的輸入在相關(guān)器302中和由序列發(fā)生器304提供的特征序列進(jìn)行相關(guān)。因?yàn)檫@些序列典型地是±1，所以相關(guān)器302可通過(guò)使用加法和減法邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)。相關(guān)器302的輸出是檢測(cè)統(tǒng)計(jì)值z(mì)’，它被接收機(jī)的其余部分用來(lái)確定在相應(yīng)信號(hào)上發(fā)送的信息，它也被提供給擴(kuò)頻器(spreader)306，在其中它和由修正序列發(fā)生器308提供的修正序列進(jìn)行擴(kuò)頻。修正序列t’i(n)可如上述地被生成。
因?yàn)闄z測(cè)統(tǒng)計(jì)值和修正序列都是非二進(jìn)制的，例如，±1，±2，±3等，所以擴(kuò)頻器306通常需要執(zhí)行乘法。擴(kuò)頻器306的輸出被提供給加法器310，它從已被延時(shí)單元312延時(shí)的處理器級(jí)輸入中減去擴(kuò)頻器306的輸出。加法器310的輸出就是剩余信號(hào)，r’(n)。
另一個(gè)實(shí)現(xiàn)方案也是可能的，其中基帶信號(hào)被存儲(chǔ)在緩存器中。當(dāng)剩余信號(hào)形成時(shí)，它被用來(lái)重寫(xiě)緩存器中的接收信號(hào)。可以使用雙緩沖，這樣在接收更多的數(shù)據(jù)時(shí)，可處理部分?jǐn)?shù)據(jù)。
一個(gè)實(shí)現(xiàn)方案關(guān)心的問(wèn)題是修正序列t’i(n)是非二進(jìn)制的。這樣，擴(kuò)頻器306把非二進(jìn)制碼片值和非二進(jìn)制檢測(cè)統(tǒng)計(jì)值相乘N次，即每個(gè)碼片樣本乘一次。乘法次數(shù)可通過(guò)以系數(shù)aik和原始序列來(lái)表示t’i(n)而被減少，這樣t′i(n)＝aiisi(n)+ai，i-1si-1(n)+…+ai，1s1(n)(29)然后，被減去的信號(hào)被給出為z′it′i(n)＝z′iaiisi(n)+z′iai，i-1si-1(n)+…+z′iai，1si(n)(30)因此，減法可通過(guò)以下步驟來(lái)完成首先只形成i個(gè)乘積，aikz’i，其中k＝1到i，然后通過(guò)把來(lái)自每個(gè)接收的碼片值的這些乘積進(jìn)行相加或相減而實(shí)現(xiàn)減法，這取決于原始特征序列值的正負(fù)號(hào)。這種形式的減法，其中第i個(gè)信號(hào)的減法是通過(guò)使用i次減法而實(shí)現(xiàn)的，可以順序地或并行地進(jìn)行。
圖4顯示了處理器級(jí)的這個(gè)示例性實(shí)施例的順序形式，其中和先前圖中相同的單元用相同的參考數(shù)字表示。該輸入在相關(guān)器302中和由序列發(fā)生器304提供的特征序列進(jìn)行相關(guān)。結(jié)果是檢測(cè)統(tǒng)計(jì)值z(mì)，它被存儲(chǔ)在緩存器402中。然后，對(duì)于一次或多次迭代，緩存器402的輸出在乘法器404中和由系數(shù)發(fā)生器406提供的系數(shù)進(jìn)行相乘，以產(chǎn)生乘積，它在受控的累加器408中的每個(gè)單元被相加或相減，這取決于由序列發(fā)生器提供的控制信息。在受控的累加器408中有N個(gè)單元，每個(gè)碼片樣本一個(gè)單元，這些單元開(kāi)始裝有接收的碼片樣本。對(duì)于式(30)右端的每一項(xiàng)執(zhí)行一次迭代。在迭代完成后，受控的累加器408的累加結(jié)果作為輸出被提供。
使用按照本發(fā)明的預(yù)正交化的第二種方法是用于改進(jìn)的檢測(cè)，這樣信號(hào)的減法可被省去?；鞠敕ㄊ峭ㄟ^(guò)使用修正的特征序列，即使用ti，t’i，或ui，來(lái)檢測(cè)信號(hào)。例如，按照本示例性實(shí)施例的檢測(cè)統(tǒng)計(jì)可被給出為zi=Σn=1Nr(n)ti*(n)---(31)]]>因?yàn)榈诙拚卣餍蛄姓挥诘谝恍蛄校员苊饬擞捎诘谝恍盘?hào)存在而引起的干擾。同樣地，第三修正序列正交于頭兩個(gè)序列。
圖5顯示了這種預(yù)正交化檢測(cè)形式的示例性實(shí)現(xiàn)方案。其中，天線202接收無(wú)線信號(hào)，該信號(hào)被無(wú)線處理器204處理，以提供復(fù)數(shù)值的基帶碼片樣本。結(jié)果的基帶信號(hào)被提供給相關(guān)器502，該基帶信號(hào)和由修正序列發(fā)生器504提供的修正序列進(jìn)行相關(guān)。結(jié)果給出對(duì)于特定信號(hào)的檢測(cè)統(tǒng)計(jì)Z’。因?yàn)榻邮盏臄?shù)據(jù)樣本是非二進(jìn)制的，且修正序列是非二進(jìn)制的，所以相關(guān)器502典型地會(huì)包括乘法器。如果要檢測(cè)一個(gè)以上的信號(hào)，那么可使用多個(gè)相關(guān)器，或者串行或者并行。替換地，無(wú)線處理器204的輸出可被緩存，這樣對(duì)于相應(yīng)于不同信號(hào)的不同的修正序列，同一個(gè)相關(guān)器可被重復(fù)地使用。
一個(gè)實(shí)現(xiàn)方案關(guān)心的問(wèn)題是修正序列t’i，ti，或ui，是非二進(jìn)制的。這樣，相關(guān)器502把非二進(jìn)制碼片值和非二進(jìn)制接收數(shù)據(jù)樣本相乘N次，即每個(gè)碼片樣本一次。乘法次數(shù)可以通過(guò)以參量bik和原始序列s(n)來(lái)表示修正序列例如t’i而被減少，這樣t′i(n)＝si(n)+bi，i-1si-1(n)+…+bi，1s1(n) (32)把式(32)代入式(31)，檢測(cè)統(tǒng)計(jì)變成為Zi＝y(tǒng)i+bi，i-1yi-1+…+bi，1y1(33)其中yk=Σn=1Nr(n)sk*(n)---(34)]]>因而，檢測(cè)統(tǒng)計(jì)可通過(guò)首先把數(shù)據(jù)和原始序列進(jìn)行相關(guān)而得到，該相關(guān)可用加法和減法來(lái)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)閟i(n)典型地取值±1。然后，最后的檢測(cè)統(tǒng)計(jì)通過(guò)把yi只累加i-1個(gè)乘積，aikyk，其中k＝1到i-1，而得到。這樣，乘法次數(shù)可被減少。這個(gè)示例性檢測(cè)形式，其中第i個(gè)信號(hào)的檢測(cè)是通過(guò)使用i-1次加法而實(shí)行的，可以順序地或并行地完成。
注意到，yk值與i無(wú)關(guān)，即與被檢測(cè)的信號(hào)無(wú)關(guān)。事實(shí)上，y1是第一信號(hào)的檢測(cè)統(tǒng)計(jì)。另外，當(dāng)計(jì)算z2時(shí)，需要y2。因而，yk值可被串行或并行地被計(jì)算一次，并被存儲(chǔ)在接收機(jī)的存儲(chǔ)器件中(圖上未示出)。另外，bi，k只取決于特征序列，所以它們可被預(yù)先計(jì)算或只是很少被計(jì)算。這樣，第i個(gè)檢測(cè)統(tǒng)計(jì)可通過(guò)把接收信號(hào)和原始的第i個(gè)特征序列進(jìn)行相關(guān)，然后加上和已被存儲(chǔ)的原先的檢測(cè)統(tǒng)計(jì)有關(guān)的相關(guān)項(xiàng)而被構(gòu)成。
圖6顯示了通過(guò)使用按照本發(fā)明的預(yù)正交化，基于并行相關(guān)但是串行檢測(cè)，用于改進(jìn)的檢測(cè)的另一個(gè)示例性實(shí)施例。天線202接收無(wú)線信號(hào)，該信號(hào)被無(wú)線處理器204處理以提供復(fù)數(shù)值基帶碼片樣本。結(jié)果的基帶信號(hào)被提供給相關(guān)器組302，它們把接收信號(hào)和由序列發(fā)生器304提供的特征序列進(jìn)行相關(guān)。結(jié)果是被存儲(chǔ)在緩存器602中的相關(guān)值yk。為了檢測(cè)特定的信號(hào)，一系列乘積通過(guò)在乘法器404中把緩存器602的輸出與由參量發(fā)生器604提供的參量相乘而被構(gòu)成。這些乘積在累加器606中被累加，該累加器被初始化為零。為了檢測(cè)另一個(gè)信號(hào)，累加器被復(fù)位為零，并重復(fù)與相應(yīng)于其它信號(hào)的參量進(jìn)行相乘和累加運(yùn)算。
通常，相減CDMA方案可以以串行或并行形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明適用于這兩種形式?？紤]一個(gè)實(shí)例，其中一組K個(gè)信號(hào)被并行地解調(diào)。通過(guò)使用改進(jìn)的檢測(cè)預(yù)正交化方法，每個(gè)特征序列相對(duì)于該組中其它特征序列被預(yù)正交化。這樣，就有K個(gè)Gram-Schmidt過(guò)程，每個(gè)過(guò)程有列表底部的不同序列。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)看到，本發(fā)明可被應(yīng)用到其它形式的并行減法。另外，本技術(shù)可被用作為遞歸解調(diào)方案的第一級(jí)，例如在M.K.Varanasi and B.Aazhang，“Multistate detection inasynchronous code-division multiple-acccess communications，(異步碼分多址(CDMA)通信中的多狀態(tài)檢測(cè))”IEEE Trans.Commun.，vol.38，pp.509-519，Apr.1990中所描述的，該文章在此引用，以供參考。
雖然到此為止給出的例子都相應(yīng)于一種形式的DS-CDMA，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)看到，本發(fā)明很容易應(yīng)用到其它形式的DS-CDMA。通常，對(duì)于用戶i的M進(jìn)制符號(hào)，被表示為bi，可通過(guò)發(fā)送與用戶i有關(guān)的M個(gè)可能的特征序列中的一個(gè)特征序列(被表示為si，k(n))而被發(fā)送?？梢钥吹?，到此為止的例子是si，k(n)＝bisi(n)的特定情況。在這些例子中，當(dāng)使平行于si(n)的分量為零時(shí)，實(shí)際上沿所有si，k(n)的所有分量都為零，因?yàn)樗衧i，k(n)都正比于si(n)。這樣，零點(diǎn)不依賴于哪個(gè)符號(hào)被檢測(cè)到，防止了任何形式的判決反饋誤差。
然而，對(duì)于一般情況，這不一定成立。有兩種方法。第一種方法，只使被檢測(cè)信號(hào)被去除(為零)，這樣零位出現(xiàn)在沿被檢測(cè)的si，k(n)上，而不是在沿其它序列上。這就使減法次數(shù)最小化，但有這樣的可能性，即當(dāng)錯(cuò)誤符號(hào)被檢測(cè)時(shí)會(huì)使錯(cuò)誤序列被去除(為零)。通過(guò)延遲進(jìn)行減法直到進(jìn)一步的處理(例如信道譯碼)可被加到改進(jìn)的檢測(cè)為止，可以提高性能。有一個(gè)特例，即當(dāng)信號(hào)正好是已知的引導(dǎo)信號(hào)時(shí)，這樣可以減去已知的si，k(n)而不是檢測(cè)的信號(hào)。
第二種方法，零位出現(xiàn)在所有si，k(n)上，而不管哪個(gè)信號(hào)被檢測(cè)到。優(yōu)點(diǎn)是避免了判決誤差反饋。缺點(diǎn)是每個(gè)信號(hào)必須進(jìn)行M次減法。因?yàn)槊看螠p法也會(huì)去除少許剩余信號(hào)，所以這造成剩余信號(hào)能量的較大損耗。一種混合方法是使si，k(n)序列的一個(gè)子集被去除，例如，相應(yīng)于第一，第二，…最佳檢測(cè)統(tǒng)計(jì)的子集被去除。
DS-CDMA的另一個(gè)特例被描述于前面引用過(guò)的授權(quán)給Paul W.Dent的美國(guó)專(zhuān)利No.5,151,919。采用這種方法，Walsh-Hadamard(WH)編碼被用來(lái)擴(kuò)展信號(hào)，且用戶可通過(guò)把用戶-特定的擾頻掩碼加到WH碼字而被區(qū)分。本發(fā)明可通過(guò)使用一系列去擾頻和快速沃爾什(Walsh)變換運(yùn)算而被應(yīng)用到這個(gè)系統(tǒng)。由于M個(gè)可能的WH碼字跨越N維序列空間，所以執(zhí)行M次減法的第二種方法是不可能的，因?yàn)檫@會(huì)使整個(gè)接收信號(hào)被去除(為零)。然而，第一種方法是可能的，其中可在Walsh域或在時(shí)域進(jìn)行調(diào)零。
雖然在接收機(jī)中的預(yù)正交化已加以描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將很容易看到，預(yù)正交化可被應(yīng)用到發(fā)射機(jī)上，這樣發(fā)送的信號(hào)是正交的，但不一定是±1的值。一種有趣的情況是當(dāng)引導(dǎo)信號(hào)是與一個(gè)或多個(gè)用戶信號(hào)一起被發(fā)送時(shí)。通過(guò)相對(duì)于引導(dǎo)信號(hào)把用戶信號(hào)預(yù)正交化，來(lái)自用戶信號(hào)的干擾被去除，這樣，接收機(jī)可得到更好的引導(dǎo)信號(hào)，因而得到更好的信道估值以及定時(shí)。在接收端，原始特征序列仍可被用于檢測(cè)目的。
在發(fā)射機(jī)中預(yù)正交化的另一個(gè)用途是避免在蜂窩系統(tǒng)中的蜂窩區(qū)之間的干擾。在一個(gè)蜂窩區(qū)中所使用的序列，它們可以是已正交化的或被修正為正交化的，可以被做成與在一個(gè)或多個(gè)相鄰蜂窩區(qū)中使用的序列正交。這樣，在相鄰蜂窩區(qū)中使用的修正特征序列不會(huì)相互干擾，或它們相互間較少干擾。
圖7顯示了使用預(yù)正交化的發(fā)射機(jī)的示例性實(shí)施例。信息源702提供要被發(fā)送的信息，典型地是二進(jìn)制信息符號(hào)。這些符號(hào)在擴(kuò)頻器704中藉使用由發(fā)生器706提供的修正特征序列而被擴(kuò)頻。擴(kuò)頻信號(hào)在調(diào)制器708中被調(diào)制。然后藉使用發(fā)射天線710被輸送到傳輸媒介中。典型地，會(huì)發(fā)射多個(gè)信號(hào)，如在圖8中所示，其中和圖7中的單元相同的單元使用相同的參考數(shù)字。在調(diào)制和發(fā)送之間，多個(gè)擴(kuò)頻信號(hào)在加法器807中被相加在一起。
至今為止，所給出的例子是所有用戶信號(hào)都是同步的情況。有些情形不是這樣的情況，即用戶是異步的。圖9給出了一個(gè)例子。在這個(gè)例子中，用戶A的第一和第二符號(hào)與用戶B的第一符號(hào)相重迭。把改進(jìn)的減法預(yù)正交化應(yīng)用到異步傳輸?shù)囊粋€(gè)方法如下所述。首先，用戶A的第一和第二符號(hào)被檢測(cè)并從復(fù)合信號(hào)中被去除。然后，用戶B的第一符號(hào)被檢測(cè)和被去除。當(dāng)去除用戶B的第一符號(hào)時(shí)，相對(duì)于用戶A的混合序列實(shí)行預(yù)正交化，其中該混合序列是通過(guò)獲取用戶A的第一個(gè)檢測(cè)的符號(hào)的后一部分及附加上用戶A的第二個(gè)檢測(cè)的符號(hào)的前一部分而被得到的。采用改進(jìn)的檢測(cè)方案，就出現(xiàn)了相對(duì)于混合序列的類(lèi)似的預(yù)正交化。
至今為止，給出的例子是對(duì)于頻率非選擇性信道的，其中沒(méi)有由于時(shí)間擴(kuò)散引起的回波。事實(shí)上，許多CDMA系統(tǒng)經(jīng)受了時(shí)間擴(kuò)散。預(yù)正交化方法可容易地?cái)U(kuò)展到這種情況。首先，構(gòu)成對(duì)于最強(qiáng)信號(hào)(即信號(hào)A)的每個(gè)影象(image)的檢測(cè)統(tǒng)計(jì)，其中每個(gè)影象是信號(hào)射線或信號(hào)回波。然后，通過(guò)使用例如Rake組合，把這些統(tǒng)計(jì)組合在一起，以產(chǎn)生對(duì)于用戶A的總的統(tǒng)計(jì)。接著，所有的或某些信號(hào)A的射線被去除。然后，信號(hào)B被檢測(cè)。當(dāng)去除信號(hào)B時(shí)，預(yù)正交化可以以多種方式發(fā)生。首先，信號(hào)B的每條射線可以相對(duì)于信號(hào)A的所有射線，以及可能相對(duì)于信號(hào)B的其它射線被預(yù)正交化。為了減少?gòu)?fù)雜性，可能希望只對(duì)其它射線的子集預(yù)正交化信號(hào)B的每個(gè)射線，或許甚至只對(duì)于平行于信號(hào)B的射線的信號(hào)A的射線(如果存在的話)預(yù)正交化信號(hào)B的射線。然后，繼續(xù)進(jìn)行對(duì)于后續(xù)信號(hào)的處理。雖然此例子是基于本發(fā)明的減法方法，但類(lèi)似的例子可基于檢測(cè)方法被給出。
在時(shí)間擴(kuò)散的情況下，預(yù)正交化也可以以其它方式被使用。首先，當(dāng)對(duì)于信號(hào)的每個(gè)影象或射線構(gòu)成檢測(cè)統(tǒng)計(jì)時(shí)，按照本發(fā)明的檢測(cè)預(yù)正交化可被應(yīng)用于特征序列的不同移位，防止在構(gòu)成統(tǒng)計(jì)時(shí)的射線間干擾或自干擾。第二，當(dāng)減去信號(hào)射線時(shí)，改進(jìn)的相減預(yù)正交化可被應(yīng)用于特征序列的不同移位，防止來(lái)自對(duì)于一個(gè)信號(hào)的一系列減法的相減誤差。預(yù)正交化在檢測(cè)射線是否存在時(shí)也是有用的。例如，已知的射線可首先被去除，以及修正序列可被用于對(duì)可能的射線的檢測(cè)。
本發(fā)明可被應(yīng)用于各種不同的應(yīng)用，例如蜂窩或PCS通信系統(tǒng)。它也可被應(yīng)用于分組無(wú)線系統(tǒng)，例如基于Aloha的系統(tǒng)，這樣當(dāng)出現(xiàn)分組沖突時(shí)，仍舊可能解調(diào)一個(gè)以上的分組。雖然所給出的特定實(shí)施例使用基帶信號(hào)處理技術(shù)，但本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易看到，本發(fā)明可被應(yīng)用到中頻處理技術(shù)，包括模擬器件的使用。例如，相關(guān)器功能可通過(guò)使用乘法器和濾波器而在中頻實(shí)現(xiàn)。
雖然此處已描述和說(shuō)明了本發(fā)明的示例性實(shí)施例以便于理解本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不被限制于此，因?yàn)榭捎杀绢I(lǐng)域技術(shù)人員作出修改。本申請(qǐng)期待著屬于在此揭示的和權(quán)利要求所要求保護(hù)的基本的發(fā)明精神和范圍內(nèi)的任何的或全部的修改。
權(quán)利要求
1.一種接收機(jī)，包括用于接收復(fù)合信號(hào)的裝置；用于處理所述復(fù)合信號(hào)以產(chǎn)生處理的復(fù)合信號(hào)的裝置；用于把所述處理的復(fù)合信號(hào)和多個(gè)特征序列進(jìn)行相關(guān)以產(chǎn)生至少一個(gè)相關(guān)值的裝置；用于通過(guò)使用所述至少一個(gè)相關(guān)值來(lái)檢測(cè)在所述復(fù)合信號(hào)內(nèi)的一個(gè)特定信號(hào)的裝置；用于修正所述特征序列以產(chǎn)生修正特征序列的裝置；以及用于通過(guò)使用所述修正特征序列從所述處理的復(fù)合信號(hào)中去除所述特定信號(hào)的裝置。
2.權(quán)利要求1的接收機(jī)，其特征在于，其中所述用于修正所述特征序列的裝置還包括用于相對(duì)于所述多個(gè)特征序列中的其它特征序列正交化所述多個(gè)特征序列的裝置。
3.權(quán)利要求1的接收機(jī)，其特征在于，其中所述復(fù)合信號(hào)被調(diào)制為直接序列CDMA信號(hào)。
4.權(quán)利要求2的接收機(jī)，其特征在于，其中用于正交化的裝置使用Gram Schmidt過(guò)程來(lái)正交化所述多個(gè)特征序列的每個(gè)序列。
5.一種接收機(jī)，包括用于接收復(fù)合信號(hào)的裝置；用于處理所述復(fù)合信號(hào)以產(chǎn)生處理的復(fù)合信號(hào)的裝置；用于把所述處理的復(fù)合信號(hào)和多個(gè)特征序列進(jìn)行相關(guān)以產(chǎn)生至少一個(gè)相關(guān)值的裝置；用于通過(guò)使用所述至少一個(gè)相關(guān)值來(lái)檢測(cè)在所述復(fù)合信號(hào)內(nèi)的一個(gè)特定信號(hào)的裝置；以及用于通過(guò)一序列減法從所述處理的復(fù)合信號(hào)中去除所述特定信號(hào)的裝置，所述序列減法通過(guò)使用涉及到與所述特定信號(hào)有關(guān)的修正特征序列的系數(shù)而被執(zhí)行。
6.權(quán)利要求5的接收機(jī)，其特征在于，還包括用于通過(guò)把和所述特定信號(hào)有關(guān)的特征序列相對(duì)于所述多個(gè)特征序列的其它序列進(jìn)行正交化而生成所述修正特征序列的裝置。
7.權(quán)利要求5的接收機(jī)，其特征在于，其中所述復(fù)合信號(hào)被調(diào)制為直接序列CDMA信號(hào)。
8.權(quán)利要求6的接收機(jī)，其特征在于，其中用于生成的裝置使用Gram Schmidt過(guò)程來(lái)正交化所述特征序列。
9.一種接收機(jī)，包括用于接收復(fù)合信號(hào)的裝置；用于處理所述復(fù)合信號(hào)以產(chǎn)生處理的復(fù)合信號(hào)的裝置；用于修正與已被組合構(gòu)成所述復(fù)合信號(hào)的信號(hào)有關(guān)的特征序列的裝置；用于把所述處理的復(fù)合信號(hào)和所述修正特征序列進(jìn)行相關(guān)以產(chǎn)生至少一個(gè)相關(guān)值的裝置；以及用于通過(guò)使用所述至少一個(gè)相關(guān)值來(lái)檢測(cè)在所述復(fù)合信號(hào)內(nèi)的一個(gè)特定信號(hào)的裝置。
10.權(quán)利要求9的接收機(jī)，其特征在于，其中所述用于修正的裝置還包括用于通過(guò)把和所述信號(hào)有關(guān)的原始特征序列相對(duì)于所述原始特征序列中的其它序列進(jìn)行正交化而生成所述修正特征序列的裝置。
11.權(quán)利要求10的接收機(jī)，其特征在于，其中用于生成的裝置使用Gram Schmidt過(guò)程來(lái)正交化所述特征序列。
12.一種接收機(jī)，包括用于接收復(fù)合信號(hào)的裝置；用于處理所述復(fù)合信號(hào)以產(chǎn)生處理的復(fù)合信號(hào)的裝置；用于把所述處理的復(fù)合信號(hào)和特征序列進(jìn)行相關(guān)以產(chǎn)生多個(gè)相關(guān)值的裝置；用于組合相應(yīng)于多個(gè)特征序列的所述相關(guān)值以產(chǎn)生與特定信號(hào)有關(guān)的至少一個(gè)統(tǒng)計(jì)值的裝置；以及用于通過(guò)使用至少一個(gè)統(tǒng)計(jì)值檢測(cè)特定信號(hào)的裝置。
13.權(quán)利要求12的接收機(jī)，其特征在于，其中所述組合裝置還包括用于通過(guò)把和所述信號(hào)有關(guān)的每個(gè)原始特征序列相對(duì)于所述原始特征序列中的其它序列進(jìn)行正交化而生成修正特征序列的裝置。
14.權(quán)利要求13的接收機(jī)，其特征在于，其中所述用于生成的裝置使用Gram Schmidt過(guò)程來(lái)正交化所述特征序列。
15.一種發(fā)射機(jī)，包括用于修正多個(gè)特征序列以產(chǎn)生修正特征序列的裝置；用于通過(guò)使用所述修正特征序列中的一個(gè)或多個(gè)序列來(lái)擴(kuò)展信息以產(chǎn)生多個(gè)擴(kuò)頻信號(hào)的裝置；用于組合所述擴(kuò)頻信號(hào)以產(chǎn)生復(fù)合擴(kuò)頻信號(hào)的裝置；以及用于調(diào)制和發(fā)送所述復(fù)合擴(kuò)頻信號(hào)的裝置。
16.按照權(quán)利要求15的發(fā)射機(jī)，其特征在于，其中所述用于修正所述特征序列的裝置還包括用于把所述多個(gè)特征序列相對(duì)于所述多個(gè)特征序列中的其它序列進(jìn)行正交化的裝置。
全文摘要
公布了可被用來(lái),例如,改進(jìn)從復(fù)合擴(kuò)頻信號(hào)中減去CDMA信號(hào)的減法運(yùn)算,或改進(jìn)從復(fù)合擴(kuò)頻信號(hào)中對(duì)CDMA信號(hào)的檢測(cè)的正交化技術(shù)。按照示例性實(shí)施例,Gram－Schmidt正交化處理被用來(lái)修正特征序列,該序列中的每個(gè)序列是和擴(kuò)頻復(fù)合信號(hào)中的一個(gè)特定CDMA信號(hào)有關(guān)。然后這些修正特征序列可被用來(lái)擴(kuò)展在減法處理或在檢測(cè)處理中原始特征序列的相關(guān)以改進(jìn)性能。按照本發(fā)明的預(yù)正交化消除或減輕了多址干擾。
文檔編號(hào)H04J13/04GK1196842SQ96197012
公開(kāi)日1998年10月21日 申請(qǐng)日期1996年7月17日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月26日
發(fā)明者G·E·波托姆萊 申請(qǐng)人:艾利森公司