專利名稱：生成復(fù)數(shù)偽隨機序列以便處理碼分多址信號的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及無線通信系統(tǒng)，更具體地涉及一種使用復(fù)數(shù)偽隨機序列處理碼分多址信號的方法和系統(tǒng)。
在用于發(fā)射調(diào)制射頻信號的功率放大器中，希望處理具有低峰值對平均值比的輸入信號。不希望高峰值對平均值比，因為當一個尖峰信號使功率放大器工作在其工作特性的非線性段時，功率放大器產(chǎn)生額外邊帶。當一個具有大幅值波動的信號通過時，這些額外邊帶由一種稱為AM至PM轉(zhuǎn)換及PM至AM轉(zhuǎn)換的機理所產(chǎn)生。此外，這些邊帶剝奪它們的轉(zhuǎn)發(fā)器功率中一部分的信息信號，同時還干擾鄰近信道(相鄰信道干擾)。
在使用四相移相鍵控(quartenary phase shift keying，QPSK)的通信系統(tǒng)中，信號相位可以是每個移相期間內(nèi)四個相位中的任何一個。這示于

圖1中信號空間圖中，其中相位30示出群集(constellation)點32-38中的一點32的相位。躍遷(transition)40-46闡述移相時期之間允許的相位變化。參考數(shù)字40處顯示零度躍遷。參考數(shù)字42和44處顯示π/2弧度或90°躍遷，及參考數(shù)字46處顯示180°或π弧度躍遷。
在碼分多址(CDMA)系統(tǒng)例如根據(jù)美國國家標準學會(ANSI)J-STD-008實施的CDMA系統(tǒng)中，使用一個偽隨機噪聲(PN)序列將用戶數(shù)據(jù)擴展和調(diào)制，該偽隨機噪聲是周期的和具有類似噪聲特性。例如，參照圖2，在直接序列QPSK發(fā)射機60中，實數(shù)的用戶數(shù)據(jù)62被分成兩路并由乘法器68和70分別乘以2個PN序列一個PNI序列64和一個PNQ序列66。這些PN序列分別由PNI序列和PNQ序列發(fā)生器72和74生成。這些PN序列發(fā)生器的輸出持續(xù)時間可以稱為碼片(chip)時間或碼片期間，它是直接序列調(diào)制的信號中單個脈沖的持續(xù)時間。
在用戶數(shù)據(jù)62的同相分量(I)和正交分量(Q)已經(jīng)乘以PNI序列64和PNQ序列66之后，乘法器68和70輸出的信號中的每一個都單獨地由脈沖整形濾波器76濾波。脈沖整形濾波器76可以用將較高頻率分量從信號中濾去的有限脈沖響應(yīng)濾波器實施。
其次，使用乘法器82將過濾的I和Q分量乘以正交載波分量78和80以便產(chǎn)生I和Q射頻(RF)信號84和86。然后信號84和86在加法器88中相加。加法器88的輸出量是RF調(diào)制的信號90，它然后由功率放大器92放大。功率放大器92的輸出量然后送至天線94以將信號發(fā)射至接收單元。
如圖2中所示，通常由最大長度線性反饋N位移位寄存器實施PN序列發(fā)生器72和74，其中所選各級抽頭與移位寄存器輸出量進行“異”運算以便形成一個反饋回至移位寄存器輸入端的信號。也可使用其他實施PN序列的方法。例如，可以使用非線性反饋移位寄存器以輸出PN序列。
PNI和PNQ發(fā)生器72和74輸出量的組合可看作是一個對應(yīng)于相位的復(fù)數(shù)值。例如，再參照圖1，如PNI等于1和PNQ等于1，則復(fù)數(shù)PN值(1，1)對應(yīng)于相位30，及π/4弧度。復(fù)數(shù)PN發(fā)生器的其他輸出值對應(yīng)于群集點34-38。自一個群集點至另一點的躍遷40-46由先前復(fù)數(shù)PN碼片與下一個碼片時間內(nèi)由復(fù)數(shù)PN序列發(fā)生器生成的下一個復(fù)數(shù)PN碼片之間的差別所確定。
當RF調(diào)制的信號90出現(xiàn)尖峰而使功率放大器92工作在非線性區(qū)域中時，在發(fā)射的信號中出現(xiàn)額外邊帶?？梢詼p少RF調(diào)制的信號90中尖峰的出現(xiàn)而消除這些邊帶信號，因此希望減少峰值對平均值比。
RF調(diào)制的信號90中出現(xiàn)的尖峰是在脈沖成形濾波器76中接收與脈沖成形濾波器76的脈沖響應(yīng)高度地相關(guān)的碼片值序列的結(jié)果。此外，當在脈沖成形濾波器76的I和Q信道兩者內(nèi)同時形成尖峰時，信號90的尖峰更大。
在現(xiàn)有技術(shù)中，使用π/2BPSK調(diào)制來減少送至功率放大器的信號中的峰值對平均值比。然而，π/2BPSK調(diào)制產(chǎn)生不好的BPSK擴展(spreading)，因為不容易抑制來自其他用戶的信號。
另一方面，QPSK擴展能夠很好地提供對用戶信號之間的抑制，但產(chǎn)生一個不好的峰值對平均值比。有關(guān)擴展方法的更詳細的討論，見由Andrew J.Viterbi所寫的書“CDMA擴頻通信原理”(由Addison Wesley在1995年出版)，第26-32頁。
因此很清楚，需要一種改進的方法和系統(tǒng)，用于為處理一種碼分多址信號而生成一個復(fù)數(shù)偽隨機序列，其中該復(fù)數(shù)偽隨機序列有助于減少調(diào)制的通信信號的峰值對平均值比。
在所附權(quán)利要求中定義了被認為是本發(fā)明特點的新特征。然而可以結(jié)合附圖參照閱讀以下示例性實施例的詳細說明而很好地理解本發(fā)明本身以及使用的優(yōu)選實施例，進一步的目的及其優(yōu)點，附圖中圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的QPSK信號空間圖；圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法和系統(tǒng)的直接序列擴頻調(diào)制器；圖3是用于生成一個根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的復(fù)數(shù)偽隨機序列的方法和系統(tǒng)的直接序列擴頻調(diào)制器；及圖4是示出了用于生成一個根據(jù)本發(fā)明的復(fù)數(shù)偽隨機序列的方法和系統(tǒng)的高層邏輯流程圖。
現(xiàn)參照附圖，具體地參照圖3，其中示出了用于生成一個根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的復(fù)數(shù)偽隨機序列的方法和系統(tǒng)的直接序列擴頻發(fā)射機。如所闡述的，直接序列QPSK發(fā)射機110接收實數(shù)值數(shù)據(jù)62，后者被分成兩路并根據(jù)本發(fā)明乘以2個PN序列。雖然根據(jù)本發(fā)明生成PN1和PNQ序列112和114是新的，但發(fā)射機的許多其余部件按照以上所述方式操作。例如，乘法器68和70的操作與參照圖2所描述的方式相同。類似地，脈沖成形濾波器76用于從來自乘法器68和70的輸出信號中濾去高頻分量。然后在乘法器82中使用正交載波分量78和80將I和Q信號調(diào)制。I和Q的RF信號116和118在加法器88中相加以便產(chǎn)生RF調(diào)制的信號120，它然后由功率放大器92放大及送至天線94以將信號發(fā)射至接收單元。注意到信號116、118和120是新的，因為它們已根據(jù)本發(fā)明使用新復(fù)數(shù)PN序列修改過。
在優(yōu)選實施例中，從C1和C2序列發(fā)生器130和132開始生成改進的復(fù)數(shù)偽隨機序列，C1和C2序列發(fā)生器可以用基本與圖2中所示PN1和PNQ序列發(fā)生器相同的方式實施。在任何給定碼片時間期間序列發(fā)生器130和132的輸出量具有值C1和C2。信號C1和C2兩者都連至最后相位寄存器134，并同時輸入至乘法器136的一側(cè)。最后相位寄存器134將C1和C2的值轉(zhuǎn)換為相角并將這一相角存儲一個碼片的時間。自最后相位寄存器134輸出的最后相位信息連至相位調(diào)整器138，它也從PN1序列發(fā)生器130接收C1的現(xiàn)有碼片值。如圖4中所示，相位調(diào)整器138是一個+/-90度相位調(diào)整器，其中根據(jù)C1的現(xiàn)有值判定是加還是減90度。在相位調(diào)整器138的一個實施例中，從最后相位寄存器134的輸入相位中推導所得的C1或C2中任何一個的符號是根據(jù)C1現(xiàn)有值是+1還是-1而改變?？梢愿鶕?jù)接收機中確定的或預(yù)設(shè)的任何序列來控制相位調(diào)整器138中是加相位還是減相位。
如圖所示，相位調(diào)整器138的輸出端PN1和PNQ連至乘法器136的輸入端。
從乘法器136輸出的值根據(jù)來自碼片選擇器140的信號從兩對輸入量中選擇。碼片選擇器140由一個對于PN1序列發(fā)生器和PNQ序列發(fā)生器兩者都公共的時鐘信號控制時序，其中時鐘周期是一個碼片時間。在一個優(yōu)選實施例中，碼片選擇器140促使乘法器136每隔一個碼片時間選擇相位調(diào)整器138的輸出量。當相位調(diào)整器138的輸出量不被選中時，即從乘法器136輸出C1和C2的未修改的現(xiàn)有值。因此，在優(yōu)選實施例中，每隔一個碼片時間使下一個復(fù)數(shù)PN碼片的相位與先前復(fù)數(shù)PN碼片的相位相差90度。
作為乘法器136的輸出量的PN1和PNQ序列112和114分別連至乘法器68和70，并且用于處理或擴展一個攜帶用戶數(shù)據(jù)62的碼分多址信號。
現(xiàn)在參照圖4，它是一個用于闡述一個用于生成根據(jù)本發(fā)明的復(fù)數(shù)偽隨機序列的方法的高層流程圖。如圖所示，過程于方框200處開始，并隨后進至方框202，其中過程存儲一個現(xiàn)有PN碼片相位。這可通過將C1和C2的現(xiàn)有值轉(zhuǎn)換為其中C1和C2具有+/-1的值的相位而實施。
其次，過程判定是否應(yīng)將下一個碼片的相位變化限制于預(yù)定相位角，如方框204所示。如下一個碼片不選為其相位變化將受限制的碼片，則過程從復(fù)數(shù)PN序列發(fā)生器的輸出量中讀取C1和C2，如方框206中所示。過程然后使PN1等于C1和PNQ等于C2，如方框208中所示。最后，過程輸出PN1和PNQ值，如方框210中所示。因為過程沒有選擇此碼片時間來限制下一個PN碼片的相位變化，PN1和PNQ的值即作為下一個PN碼片輸出而不加以改變。
再參照方框204，如下一個碼片選為用于限制其相位變化，則過程取出上一個PN碼片相位，如方框212中所示。其次，過程檢查碼C1并判定它是否等于1，如方框214中所示。如C1等于1，則過程將上一個PN碼片相位加上90度以便計算下一個PN碼片相位，如方框216中所示。然而，如碼C1不等于1，則過程從上一個PN碼片相位中減去90度以便計算下一個PN碼片相位，如方框218中所示。
在對上一個PB碼片相位加上或減去90度以便計算下一個PN碼片相位后，過程將下一個PN碼片相位轉(zhuǎn)換為PN1和PNQ值，如方框220中所示。此后輸出PN1和PNQ值，如方框210中所示。過程然后遞歸地回至方框202，其中存儲現(xiàn)有PN碼片相位。
雖然本發(fā)明生成一個用于處理或擴展在發(fā)射機中的CDMA信號的復(fù)數(shù)PN序列，但此方法和系統(tǒng)必定也能在接收單元中用于處理或解擴展所接收的CDMA信號。因此，熟悉技術(shù)的人應(yīng)該知道CDMA接收機應(yīng)該也能使用本發(fā)明的方法和系統(tǒng)。
已經(jīng)參照一個發(fā)射實數(shù)用戶數(shù)據(jù)62的系統(tǒng)描述了本發(fā)明。熟悉技術(shù)的人應(yīng)該知道用戶數(shù)據(jù)可以是復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)及乘法器68和70可以用復(fù)數(shù)方式實施。
熟悉技術(shù)的人應(yīng)該知道使用本發(fā)明的復(fù)數(shù)PN發(fā)生器的擴展方案既不是QPSK擴展方案，又不是π/2BPSK擴展方案；使用本發(fā)明所產(chǎn)生的擴展方案是混合的，其中所選碼片時間的性能像π/2BPSK擴展方案而其余碼片時間的性能像QPSK擴展方案。此混合的擴展方案避免π/2BPSK擴展方案的低抑制干擾的缺點及避免QPSK擴展方案的高峰值對平均值比的缺點。
以上本發(fā)明的優(yōu)選實施例的說明是為闡述和說明的目的而提供的。上述描述不是對本發(fā)明的窮盡，也不是將本發(fā)明限制于所公開的具體形式。鑒于以上道理，修改和變動是可能的。本實施例被選擇和描述以便提供對本發(fā)明原理及其實際應(yīng)用的最好解釋及使熟悉技術(shù)的人能夠?qū)⒈景l(fā)明應(yīng)用于不同實施例中，同時使不同修改適用于設(shè)想的具體用途。所有這些修改和變動都屬于由所附權(quán)利要求書確定的本發(fā)明的范圍之內(nèi)，該權(quán)利要求書根據(jù)其公正地、合法地和同等地授權(quán)的廣度而得到說明。
權(quán)利要求
1．一種在無線通信系統(tǒng)中生成復(fù)數(shù)偽隨機(PN)序列以便處理碼分多址信號的方法，該方法包括以下步驟在一個復(fù)數(shù)PN序列發(fā)生器中選擇一個碼片時間；及在每個所選碼片時間內(nèi)，將先前復(fù)數(shù)PN碼片與下一個復(fù)數(shù)PN碼片之間的相位差限制在一個預(yù)定相位角內(nèi)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的生成復(fù)數(shù)偽隨機序列的方法，其中在復(fù)數(shù)PN序列發(fā)生器中選擇一個碼片時間的步驟進一步包括在復(fù)數(shù)PN序列發(fā)生器中周期地選擇每第N個碼片時間。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的生成復(fù)數(shù)偽隨機序列的方法，其中N等于2以便在復(fù)數(shù)PN序列發(fā)生器中每隔1個碼片時間選擇1個。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的生成復(fù)數(shù)偽隨機序列的方法，其中將先前復(fù)數(shù)PN碼片與下一個復(fù)數(shù)PN碼片之間的相位差限制在一個預(yù)定相位角內(nèi)的步驟進一步包括將先前復(fù)數(shù)PN碼片與下一個復(fù)數(shù)PN碼片之間的相位差限制在90°內(nèi)。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的生成復(fù)數(shù)偽隨機序列的方法，其中將先前復(fù)數(shù)PN碼片與下一個復(fù)數(shù)PN碼片之間的相位差限制在一個預(yù)定相位角內(nèi)的步驟進一步包括對先前復(fù)數(shù)PN碼片的相位加上90°或減去90°從而產(chǎn)生下一個復(fù)數(shù)PN碼片。
6．根據(jù)權(quán)利要求5的生成復(fù)數(shù)偽隨機序列的方法，其中對先前復(fù)數(shù)PN碼片的相位加上90°或減去90°從而產(chǎn)生一個下一個復(fù)數(shù)PN碼片的步驟進一步包括響應(yīng)于先前復(fù)數(shù)碼片值而對先前復(fù)數(shù)PN碼片的相位加上90°或減去90°從而產(chǎn)生下一個復(fù)數(shù)PN碼片。
7．根據(jù)權(quán)利要求5的生成復(fù)數(shù)偽隨機序列的方法，其中對先前復(fù)數(shù)PN碼片的相位加上90°或減去90°從而產(chǎn)生一個下一個復(fù)數(shù)PN碼片的步驟進一步包括根據(jù)預(yù)先選擇的序列對先前復(fù)數(shù)PN碼片的相位加上90°或減去90°從而產(chǎn)生下一個復(fù)數(shù)PN碼片。
8．根據(jù)權(quán)利要求1的生成復(fù)數(shù)偽隨機序列的方法，其中在復(fù)數(shù)PN序列發(fā)生器中周期性地選擇一個碼片時間的步驟進一步包括在復(fù)數(shù)PN序列發(fā)生器中周期性地在一串M個連續(xù)的碼片時間內(nèi)選擇N個碼片時間。
9．一種在無線通信系統(tǒng)中生成復(fù)數(shù)偽隨機(PN)序列以便處理碼分多址信號的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于在一個復(fù)數(shù)PN序列發(fā)生器中選擇一個碼片時間的裝置；及用于在每個所選碼片時間內(nèi)，將先前復(fù)數(shù)PN碼片與下一個復(fù)數(shù)PN碼片之間的相位差限制在一個預(yù)定相位角內(nèi)的裝置。
10．根據(jù)權(quán)利要求9的生成復(fù)數(shù)偽隨機序列的系統(tǒng)，其中用于在復(fù)數(shù)PN序列發(fā)生器中選擇一個碼片時間的裝置進一步包括用于在復(fù)數(shù)PN序列發(fā)生器中周期地選擇每第N個碼片時間的裝置。
11．根據(jù)權(quán)利要求10的生成復(fù)數(shù)偽隨機序列的系統(tǒng)，其中N等于2以便在復(fù)數(shù)PN序列發(fā)生器中每隔1個碼片時間選擇1個。
12．根據(jù)權(quán)利要求9的生成復(fù)數(shù)偽隨機序列的系統(tǒng)，其中用于將先前復(fù)數(shù)PN碼片與下一個復(fù)數(shù)PN碼片之間的相位差限制在一個預(yù)定相位角內(nèi)的裝置進一步包括用于將先前復(fù)數(shù)PN碼片與下一個復(fù)數(shù)PN碼片之間的相位差限制在90°內(nèi)的裝置。
13．根據(jù)權(quán)利要求9的生成復(fù)數(shù)偽隨機序列的系統(tǒng)，其中用于將先前復(fù)數(shù)PN碼片與下一個復(fù)數(shù)PN碼片之間的相位差限制在一個預(yù)定相位角內(nèi)的裝置進一步包括用于對先前復(fù)數(shù)PN碼片的相位加上90°或減去90°從而產(chǎn)生下一個復(fù)數(shù)PN碼片的裝置。
14．根據(jù)權(quán)利要求13的生成復(fù)數(shù)偽隨機序列的系統(tǒng)，其中用于對先前復(fù)數(shù)PN碼片的相位加上90°或減去90°從而產(chǎn)生一個下一個復(fù)數(shù)PN碼片的裝置進一步包括響應(yīng)于先前復(fù)數(shù)碼片值而用于對先前復(fù)數(shù)PN碼片的相位加上90°或減去90°從而產(chǎn)生下一個復(fù)數(shù)PN碼片的裝置。
15．根據(jù)權(quán)利要求13的生成復(fù)數(shù)偽隨機序列的系統(tǒng)，其中用于對先前復(fù)數(shù)PN碼片的相位加上90°或減去90°從而產(chǎn)生一個下一個復(fù)數(shù)PN碼片的裝置進一步包括用于根據(jù)預(yù)先選擇的序列對先前復(fù)數(shù)PN碼片的相位加上90°或減去90°從而產(chǎn)生下一個復(fù)數(shù)PN碼片的裝置。
16．根據(jù)權(quán)利要求9的生成復(fù)數(shù)偽隨機序列的系統(tǒng)，其中用于在復(fù)數(shù)PN序列發(fā)生器中周期性地選擇一個碼片時間的裝置進一步包括用于在復(fù)數(shù)PN序列發(fā)生器中周期性地在一串M個連續(xù)的碼片時間內(nèi)選擇N個碼片時間的裝置。
全文摘要
在一個無線通信系統(tǒng)中,在一個復(fù)數(shù)偽隨機(PN)序列發(fā)生器中選擇一個碼片時間。對于所選碼片時間之后的下一個碼片時間,將選前復(fù)數(shù)PN碼片與下一個復(fù)數(shù)PN碼片之間的相位差限制于預(yù)先選擇的相位角內(nèi)。在一個實施例中,每隔一個碼片時間選擇一個及預(yù)先選擇的角度為90度。
文檔編號H04L27/18GK1284226SQ98813292
公開日2001年2月14日 申請日期1998年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月24日
發(fā)明者尼古拉斯·威廉·惠尼特, 萊爾德·凱文·米切爾 申請人:摩托羅拉公司