專利名稱：直接序列擴(kuò)頻通信中一種碼片交錯(cuò)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域和技術(shù)背景本發(fā)明涉及數(shù)字通信中的突發(fā)噪聲抑制，尤其是涉及直接序列擴(kuò)頻(DSSS)調(diào)制中碼片交錯(cuò)的一種改進(jìn)的方法。
DSSS是一種公知的抑制數(shù)字通信信道里窄帶噪聲的方法。例如，參見Robert C.Dixon的擴(kuò)頻系統(tǒng)(John Wiley & Sons，NewYork.1984)。DSSS的一個(gè)常見的例子是蜂窩電話技術(shù)的CDMA協(xié)議。例如，參看Andrew J.Viterbi，CDMA擴(kuò)頻通信的原理(AddisonWesley.Reading MA，1995)和Ramjee Prasad，無線個(gè)人通信的CDMA(Artech House，Norwood MA，1996)。在DSSS里，一個(gè)數(shù)據(jù)比特組成的消息串被一個(gè)偽隨機(jī)二進(jìn)制碼序列所調(diào)制，產(chǎn)生真正被發(fā)送的串。如果原始消息串包括M個(gè)比特，每一個(gè)比特被偽隨機(jī)二進(jìn)制碼序列的N個(gè)碼片調(diào)制，得到的碼片串包括MN個(gè)碼片，N個(gè)連續(xù)的碼片對(duì)應(yīng)于原始的M個(gè)比特中的每一個(gè)比特。在接收機(jī)處，用與調(diào)制數(shù)據(jù)比特所用相同的二進(jìn)制碼序列乘以收到的碼片串以恢復(fù)原始消息串，這樣從對(duì)應(yīng)的連續(xù)的N個(gè)碼片的組里恢復(fù)出每一個(gè)比特。
雖然DSSS提供了抗窄帶噪聲的能力，但它易受有限時(shí)間噪聲脈沖串的干擾。因此，發(fā)展了碼片交錯(cuò)技術(shù)，以使DSSS信號(hào)對(duì)窄帶噪聲和突發(fā)噪聲都有抗擾能力。在碼片交錯(cuò)中，從每一個(gè)被調(diào)制的數(shù)據(jù)比特中選出一碼片，這樣選出的M個(gè)碼片組成一個(gè)碼片幀。一共組成N個(gè)碼片幀，每個(gè)碼片幀都有M個(gè)碼片，有來自每一個(gè)被調(diào)制的數(shù)據(jù)比特的一個(gè)不同的碼片。這樣組成的N個(gè)碼片幀按順序組成了被發(fā)送的串，在這里也被稱作“分組”。通過這種方式，每一個(gè)數(shù)據(jù)比特被擴(kuò)展到整個(gè)被發(fā)送的串，而不是被集中在串里的一個(gè)位置。在接收機(jī)處，選擇碼片的過程被逆轉(zhuǎn)，以恢復(fù)未交錯(cuò)的串，然后同標(biāo)準(zhǔn)的DSSS一樣，被二進(jìn)制碼序列相乘。
已知現(xiàn)有技術(shù)中的幾種碼片交錯(cuò)的方法。Tachikawa等人(Shin-ichi Tachikawa，Kiyoshi Toda，Takehiro Isikawa and GenMarubayashi.采用碼片交錯(cuò)的直接序列/擴(kuò)頻通信系統(tǒng)及其在電力線上高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。日本的電子和通信，第一部分，Vol.75，No.4，pp.46-58(1992))采用偽隨機(jī)序列使每個(gè)碼片幀的M個(gè)碼片隨機(jī)分布。0lmstead(美國專利號(hào)5,274,667和5,335,247)通過用一個(gè)長的偽隨機(jī)數(shù)調(diào)制數(shù)據(jù)串，直接形成了大量的連續(xù)交錯(cuò)的長度為M的碼片幀，然后使每個(gè)幀里的碼片的順序偽隨機(jī)化。碼片幀被發(fā)送，直到接收機(jī)返回一個(gè)確認(rèn)，表明已經(jīng)收到一個(gè)未破壞的消息。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提出了一種改進(jìn)的從發(fā)送機(jī)發(fā)送M個(gè)數(shù)據(jù)比特至接收機(jī)的方法，其中用一個(gè)偽隨機(jī)二進(jìn)制交錯(cuò)碼序列的N個(gè)碼片與每一個(gè)數(shù)據(jù)比特相乘，因而產(chǎn)生了與每一個(gè)比特相對(duì)應(yīng)的一組N個(gè)積碼片，然后交錯(cuò)這些積碼片使每一個(gè)碼片幀包括每一個(gè)比特的一個(gè)獨(dú)一無二的積碼片，從而形成了多個(gè)碼片幀，該改進(jìn)方法包括步驟(a)選擇一個(gè)整數(shù)Q；(b)選擇一個(gè)比2的冪小1的N；(c)選擇一個(gè)整數(shù)M，它與QN+1，QN-1和QN+S組成的整數(shù)組里選出的整數(shù)相等，其中S是一個(gè)大于1小于N的整數(shù)，并且S與N沒有公因子；(d)在發(fā)送機(jī)和接收機(jī)處，提供一個(gè)偽隨機(jī)二進(jìn)制交錯(cuò)碼序列，它有N個(gè)碼片，是從自正交序列和近似的自正交序列組成的序列組里選出的；以及(e)在發(fā)送機(jī)處，M個(gè)數(shù)據(jù)比特的每一個(gè)都與所述偽隨機(jī)二進(jìn)制交錯(cuò)碼序列的所述N個(gè)碼片的每一個(gè)碼片順序地相乘，因此產(chǎn)生了一個(gè)有N個(gè)積碼片幀的分組，每個(gè)分組包括NM個(gè)積碼片。
本發(fā)明優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)方法的是發(fā)送機(jī)和接收機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單像傳統(tǒng)的DSSS一樣，只提供了一個(gè)N碼片的偽隨機(jī)二進(jìn)制碼序列。選擇N和M，滿足N＝2k-1以及M＝QN+1或M＝QN-1或M＝QN+S，其中k和Q是正整數(shù)，S是一個(gè)大于1小于N的整數(shù)，并和N沒有公因子。根據(jù)傳輸?shù)臈l件選擇Q、N和S的值。如果需要，一串輸入數(shù)據(jù)可以被零填充成M比特長。N＝2k-1這一關(guān)系允許選擇一個(gè)偽隨機(jī)二進(jìn)制碼序列，其自相關(guān)函數(shù)在延時(shí)為零時(shí)精確或近似等于1，延時(shí)為其它值的時(shí)候精確或近似等于-1/N。一個(gè)精確滿足自相關(guān)函數(shù)在延時(shí)為零時(shí)等于1，延時(shí)為其它值時(shí)等于-1/N這個(gè)條件的序列，這里稱之為“自正交”序列。最常見的自正交序列的例子是所謂的“m-序列”。近似滿足這個(gè)條件的一組序列包括公知的“金碼”序列。根據(jù)本發(fā)明使用精確的或近似的自正交碼序列來調(diào)制消息串給予被發(fā)送的信號(hào)相對(duì)的抗多路徑干擾的能力。
有大量的具有小的互相關(guān)性的偽隨機(jī)序列，所以可以把本發(fā)明直接應(yīng)用到一個(gè)CDMA網(wǎng)絡(luò)中。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，通過在每個(gè)碼片幀里包含一個(gè)同步幀加強(qiáng)消息源和接收機(jī)的同步。眾所周知，在DSSS通信里，為了在接收機(jī)處精確重組消息串，接收機(jī)必須與發(fā)送機(jī)同步在一個(gè)碼片的持續(xù)時(shí)間的一小部分內(nèi)。通常實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，要通過包括對(duì)偽隨機(jī)二進(jìn)制碼序列和收到的碼片串進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算的步驟。如果被發(fā)送的數(shù)據(jù)串沒有被交錯(cuò)，那么，因?yàn)槊拷M被發(fā)送的N個(gè)連續(xù)的碼片對(duì)應(yīng)于同一個(gè)數(shù)據(jù)比特，僅收到N個(gè)碼片就可以得到一個(gè)可用的互相關(guān)函數(shù)。如果被發(fā)送的數(shù)據(jù)串被交錯(cuò)過，收到的碼片串的所有MN個(gè)碼片必須和二進(jìn)制碼序列進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，產(chǎn)生一個(gè)可用的互相關(guān)函數(shù)。這樣花費(fèi)的時(shí)間是沒有交錯(cuò)過的互相關(guān)運(yùn)算的M倍。而根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，當(dāng)每一個(gè)同步幀被收到時(shí)就和二進(jìn)制碼序列作互相關(guān)運(yùn)算。這樣取得的同步幾乎和無交錯(cuò)DSSS一樣快，代價(jià)是總的傳輸時(shí)間有一點(diǎn)小增加。


這里只是舉例參照附圖來說明本發(fā)明，其中圖1是本發(fā)明交錯(cuò)乘法方案的圖示性說明；圖2A和圖2B是本發(fā)明交錯(cuò)乘法方案的另一個(gè)圖示性說明；圖3顯示了一個(gè)具體例子，一個(gè)消息串被一個(gè)偽隨機(jī)二進(jìn)制碼序列交錯(cuò)相乘；圖4是在發(fā)送機(jī)處實(shí)現(xiàn)交錯(cuò)DSSS的一個(gè)流程圖；圖5是對(duì)圖4的傳輸進(jìn)行解碼的一個(gè)流程圖；
圖6是同步信號(hào)的一個(gè)圖示性的說明；圖7是在發(fā)送機(jī)處交錯(cuò)DSSS和跟蹤的組合實(shí)現(xiàn)的流程圖；圖8是在接收機(jī)處把跟蹤和解碼的組合實(shí)現(xiàn)的流程圖。
優(yōu)選實(shí)施例的說明本發(fā)明是一種比現(xiàn)有的技術(shù)方法更簡單的DSSS碼片交錯(cuò)方法。
參照附圖和下面的說明更容易理解根據(jù)本發(fā)明的DSSS碼片交錯(cuò)的原理和操作。
在發(fā)送機(jī)處，消息串和偽隨機(jī)碼序列通常分別以比特串或碼片串的形式被存儲(chǔ)(若干個(gè)0和若干個(gè)1)。這些消息串和偽隨機(jī)碼序列是這樣結(jié)合起來的，在上面提到的“調(diào)制”的過程中，從消息串里選出一個(gè)比特，從偽隨機(jī)二進(jìn)制碼序列里選出一個(gè)碼片，組成比特-碼片對(duì)，再對(duì)比特-碼片對(duì)進(jìn)行“異”運(yùn)算(XOR)。得到的分組里的0碼片映射為+1，1碼片映射為-1，并把該分組加到載波上發(fā)送給接收機(jī)，該過程通常也被稱為“調(diào)制”。在接收機(jī)處，在通常稱為“解調(diào)”的過程里，收到的串通常從載波里被恢復(fù)成一串沒有歸一化的二進(jìn)制整數(shù)串的形式，每個(gè)整數(shù)有幾個(gè)(例如，4個(gè)或8個(gè))比特，每個(gè)整數(shù)對(duì)應(yīng)發(fā)送的分組的一個(gè)碼片；但收到的串也可能是一串每個(gè)整數(shù)對(duì)應(yīng)一個(gè)比特的二進(jìn)制整數(shù)，在這種情況下，收到的串的比特和被發(fā)送的分組的碼片之間一一對(duì)應(yīng)，并且，在沒有噪聲的情況下，收到的串的比特和被發(fā)送的分組的碼片是一樣的。通常偽隨機(jī)二進(jìn)制碼序列在接收機(jī)處也以一串二進(jìn)制整數(shù)的形式被存儲(chǔ)整數(shù)+1和-1的多比特表示；并且該碼串通過算術(shù)乘法與收到的串結(jié)合起來，雖然，像收到的串一樣，該偽隨機(jī)二進(jìn)制碼序列串也可以是一個(gè)整數(shù)由一個(gè)比特代表的二進(jìn)制整數(shù)，就是該碼串和發(fā)送機(jī)的偽隨機(jī)二進(jìn)制交錯(cuò)碼片序列相同的情況，并且，和在發(fā)送機(jī)處一樣，該碼串和恢復(fù)的串進(jìn)行“異”運(yùn)算。為了清楚起見，下面的討論里，把在發(fā)送機(jī)處消息串與偽隨機(jī)二進(jìn)制碼序列結(jié)合的過程以及在接收機(jī)處收到的串與偽隨機(jī)二進(jìn)制碼序列結(jié)合的過程都稱之為“乘法”；術(shù)語“調(diào)制”為編碼的分組加到載波上這一過程保留。相應(yīng)的，在發(fā)送機(jī)處，結(jié)合消息串和偽隨機(jī)二進(jìn)制碼序列而產(chǎn)生的碼片，這里稱之為“積碼片”。與積碼片對(duì)應(yīng)的，從發(fā)送機(jī)處恢復(fù)出來的整數(shù)這里稱之為“積整數(shù)”。接收機(jī)處，偽隨機(jī)二進(jìn)制碼序列的整數(shù)這里稱之為“碼整數(shù)”。接收機(jī)處，通過用碼整數(shù)乘以積整數(shù)所得到的整數(shù)這里稱之為“收到的整數(shù)”。注意，“異”運(yùn)算和+1，-1組成的串的算術(shù)乘法在本文的語境中是相同的任意一個(gè)二進(jìn)制串和一個(gè)相同的二進(jìn)制串做連續(xù)的、一位接一位的“異”運(yùn)算，以及任意一個(gè)由+1和-1組成的整數(shù)串和一個(gè)相同的整數(shù)串作連續(xù)的、一個(gè)整數(shù)接一個(gè)整數(shù)的乘法運(yùn)算，兩者是相同的運(yùn)算。
現(xiàn)在參照附圖，圖1例示了用一個(gè)N碼片的偽隨機(jī)二進(jìn)制碼序列C1至CN根據(jù)本發(fā)明與一個(gè)M比特的消息串D1至DM交錯(cuò)相乘。串10是消息串的N個(gè)拷貝，串12是二進(jìn)制碼序列的M個(gè)拷貝，兩者平行顯示。用串12對(duì)應(yīng)的碼片與串10相乘，產(chǎn)生一個(gè)積碼片串14，其每一個(gè)積碼片的值是每對(duì)輸入“異”運(yùn)算后的結(jié)果。在圖1里，該乘法運(yùn)算用星號(hào)(*)表示。注意，串10的比特的順序是連續(xù)的，串12的碼片的順序也是連續(xù)的，所以也可以這樣形容圖里的運(yùn)算，從串的第一個(gè)比特和序列的第一個(gè)碼片對(duì)齊開始(產(chǎn)生碼片D1*C1)，到串的最后一個(gè)比特和序列的最后一個(gè)碼片對(duì)齊(產(chǎn)生碼片DM*CN)，順序相乘數(shù)據(jù)串和二進(jìn)制碼序列，產(chǎn)生積碼片14。以這種方式，產(chǎn)生了N個(gè)碼片幀，每個(gè)碼片幀里數(shù)據(jù)比特順序出現(xiàn)(不像現(xiàn)有技術(shù)，每個(gè)碼片幀里的數(shù)據(jù)比特的順序是偽隨機(jī)化了的)，并且每一個(gè)數(shù)據(jù)比特被每一個(gè)二進(jìn)制碼序列碼片調(diào)制一次。注意每個(gè)數(shù)據(jù)比特被二進(jìn)制碼序列的一個(gè)偏移不同的版本相乘。如果二進(jìn)制碼序列是精確自正交的，可以推出，在無交錯(cuò)的分組里，與每個(gè)不同的數(shù)據(jù)比特對(duì)應(yīng)的N碼片序列是互相正交的。在沒有噪聲的情況下，下面所述的接收機(jī)處的解碼過程嚴(yán)格消除了來自延遲的多徑傳輸消息的干擾。這是本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，例如Tachikawa等人的技術(shù)方法與本發(fā)明相比，抗多徑和抗符號(hào)間串?dāng)_的能力小。
圖1中，選擇M使其等于QN+1。應(yīng)當(dāng)理解，選擇M等于QN-1得到相同的結(jié)果又一次得到了N個(gè)碼片幀，第一個(gè)積碼片等于D1*C1，最后一個(gè)積碼片等于DM*CN，一個(gè)數(shù)據(jù)比特和一個(gè)二進(jìn)制碼片的每個(gè)可能的組合出現(xiàn)一次。選擇M等于QN+S也得到相同的結(jié)果，S是一個(gè)大于1小于N的整數(shù)，和N沒有公因子。例如，參看Dilop V.Sarwate和Michael B.Pusley的“偽隨機(jī)及其相關(guān)的序列的互相關(guān)特性”，Proc.IEEE vol.68 no.5 p.593(1980)。又一次得到了N個(gè)碼片幀，第一個(gè)積碼片等于D1*C1，最后一個(gè)積碼片等于DM*CN，一個(gè)數(shù)據(jù)比特和一個(gè)二進(jìn)制碼片的每個(gè)可能的組合出現(xiàn)一次。
圖2A和2B顯示了在Q＝1的特殊情況下，看數(shù)據(jù)串被偽隨機(jī)二進(jìn)制碼序列進(jìn)行交錯(cuò)乘的另一種方式。在圖2A中，M比特?cái)?shù)據(jù)串D1至DM的N個(gè)拷貝以一個(gè)M×N的矩陣20的列的形式出現(xiàn)，N個(gè)碼片C1至CN的二進(jìn)制碼序列的M個(gè)拷貝以一個(gè)M×N的矩陣22的行的形式出現(xiàn)。兩個(gè)矩陣20和22逐個(gè)元素的相乘得到一組N個(gè)列24，每個(gè)列24組成一個(gè)碼片幀。列24的積碼片以時(shí)間t的函數(shù)，按箭頭所指的順序被發(fā)送。圖2B以時(shí)間t的函數(shù)顯示了被發(fā)送的分組，從第一個(gè)碼片幀26、第二個(gè)碼片幀26′開始，以最后一個(gè)碼片幀26″結(jié)束。所示的碼片幀26′被一個(gè)其持續(xù)時(shí)間等于傳輸一個(gè)碼片幀的時(shí)間的噪聲脈沖28污染。在無交錯(cuò)的DSSS里，這樣的突發(fā)噪聲干擾會(huì)導(dǎo)致所有對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)比特的碼片不能被理解。在所示的交錯(cuò)DSSS里，突發(fā)噪聲28污染了每個(gè)數(shù)據(jù)比特的一個(gè)積碼片，但所有其它的積碼片完整無缺，所以在接收機(jī)處，通過簡單的統(tǒng)計(jì)噪聲抑制方法能恢復(fù)所有的數(shù)據(jù)比特。
圖3顯示了一個(gè)具體的例子，一個(gè)8比特的消息串30被一個(gè)7碼片的偽隨機(jī)二進(jìn)制碼序列32交錯(cuò)相乘，產(chǎn)生一個(gè)被發(fā)送的分組34。圖中顯示了二進(jìn)制碼序列32的5個(gè)例子以及消息串30的4個(gè)例子多一點(diǎn)。
圖4是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明在發(fā)送機(jī)處實(shí)現(xiàn)交錯(cuò)DSSS的流程圖。消息串的M個(gè)數(shù)據(jù)比特存在寄存器40中。一個(gè)碼序列發(fā)生器42重復(fù)、連續(xù)地產(chǎn)生一個(gè)偽隨機(jī)二進(jìn)制碼序列的N個(gè)碼片。M個(gè)數(shù)據(jù)比特重復(fù)地循環(huán)通過一個(gè)乘法器44并在乘法器44里被連續(xù)產(chǎn)生的二進(jìn)制碼序列的碼片相乘。得到的分組在載波調(diào)制器46里被調(diào)制到載波上并被發(fā)送。
積碼片串14就這樣被發(fā)送至接收機(jī)。在接收機(jī)處，數(shù)據(jù)串10被收到的碼片串(被噪聲污染的積碼片串14)相乘而得到恢復(fù)，像上述被二進(jìn)制碼串12相乘一樣。圖5是在接收機(jī)處實(shí)現(xiàn)交錯(cuò)DSSS解碼的一個(gè)流程圖，與圖4的編碼相對(duì)應(yīng)。一個(gè)M個(gè)整數(shù)長的先進(jìn)先出的寄存器56全部被初始化為0。收到的信號(hào)在載波解調(diào)器48里被解調(diào)。收到的碼片串解調(diào)以后，在乘法器50里被由碼序列發(fā)生器52所產(chǎn)生的、和圖4里用以給發(fā)送的分組編碼的序列相同的偽隨機(jī)二進(jìn)制碼序列所連續(xù)產(chǎn)生的碼片相乘。實(shí)際上，碼序列發(fā)生器42和52功能上是一樣的。得到的整數(shù)在累加器54里被連續(xù)的加到寄存器56所周期地提供的整數(shù)上，累加的結(jié)果返回給寄存器56。碼序列發(fā)生器52產(chǎn)生M個(gè)二進(jìn)制碼序列的例子以后，所有的N個(gè)發(fā)送出來的M數(shù)據(jù)比特長的例子在寄存器56里以合適的順序被累加。
為了使圖5的解碼正確完成，發(fā)送機(jī)和接收機(jī)必須同步?，F(xiàn)有的技術(shù)范圍包括了一種特別為交錯(cuò)DSSS剪裁的同步方法。該方法在圖6里給出了圖示性的例示，根據(jù)本發(fā)明，以一個(gè)時(shí)間t的函數(shù)，顯示一個(gè)發(fā)送機(jī)和一個(gè)接收機(jī)交換同步信號(hào)，一個(gè)發(fā)送機(jī)的同步信號(hào)60被發(fā)送機(jī)發(fā)送給接收機(jī)以及一個(gè)接收機(jī)同步信號(hào)70被接收機(jī)發(fā)送給發(fā)送機(jī)。眾所周知，擴(kuò)頻通信里的同步過程包括兩個(gè)階段捕獲，其中執(zhí)行了一個(gè)粗糙同步過程，使同步在一個(gè)碼片傳輸間隔內(nèi)；以及跟蹤，其中執(zhí)行了一個(gè)精確同步過程，使同步在一個(gè)碼片傳輸間隔的一小部分內(nèi)。在圖6里，虛線左側(cè)的時(shí)間表示捕獲，虛線右側(cè)的時(shí)間表示跟蹤。
在捕獲階段，發(fā)送機(jī)發(fā)送一個(gè)或多個(gè)長為L比特的捕獲碼序列62的實(shí)例。優(yōu)先選擇的捕獲碼序列62為一個(gè)自正交的或近似自正交的、與用于交錯(cuò)的二進(jìn)制碼序列相似的偽隨機(jī)二進(jìn)制碼序列。最好的選擇是，捕獲碼序列62的長度L比交錯(cuò)碼序列的長度N長相當(dāng)一部分。比如，如果N是63，L的典型值是1023，每個(gè)接收機(jī)都被提供一個(gè)自己唯一的、長度為L的識(shí)別碼序列，所有的識(shí)別碼序列近似于互相正交。為了發(fā)送給一個(gè)具體的接收機(jī)，捕獲碼62的選擇要使其和目標(biāo)接收機(jī)的識(shí)別碼序列有高的相關(guān)性，和所有其它的識(shí)別碼序列有低的相關(guān)性。每個(gè)接收機(jī)用自己的識(shí)別碼序列和收到的捕獲碼序列62進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算。得到的互相關(guān)函數(shù)在一個(gè)合適的閾值以上有一個(gè)峰值的接收機(jī)使用該峰值的延時(shí)來執(zhí)行粗糙同步過程，并發(fā)送一個(gè)確認(rèn)72給發(fā)送機(jī)。
當(dāng)一個(gè)發(fā)送機(jī)收到確認(rèn)72，它停止發(fā)送捕獲碼序列62并開始發(fā)送碼片幀分組63。如圖6所示，分組63包括長度為M的碼片幀，圖6顯示了前5個(gè)(66a，66b，66c，66d和66e)，又包括長度為K的同步幀，圖6顯示了前5個(gè)(64a，64b，64c，64d和64e)。優(yōu)先選擇的是，同步幀是和用于交錯(cuò)的二進(jìn)制碼序列相似的自正交或近似自正交的偽隨機(jī)二進(jìn)制碼序列。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所有的同步幀是一樣的，但它們并不需要是一樣的，只要接收機(jī)知道以什么順序來接受它們就可以。圖6里顯示的同步幀為碼片幀的前置碼，但同步幀可以插入在碼片幀的任何位置，甚至以后置碼的形式出現(xiàn)。
圖7是所有的同步幀一樣的情況下在發(fā)送機(jī)處實(shí)現(xiàn)該交錯(cuò)DSSS和跟蹤相結(jié)合的流程圖。如圖4，消息串的M個(gè)數(shù)據(jù)比特循環(huán)通過乘法器44并被碼序列發(fā)生器42所產(chǎn)生的二進(jìn)制碼序列連續(xù)產(chǎn)生的碼片相乘。另一個(gè)碼序列發(fā)生器80產(chǎn)生同步幀。開關(guān)82在一個(gè)上位(如圖示)和一個(gè)下位之間切換，碼片幀在上位里被傳給載波調(diào)制器46發(fā)送，同步幀在下位里被傳給載波調(diào)制器46發(fā)送。初始時(shí)，開關(guān)82是在下位。同步幀64a的K個(gè)碼片被發(fā)送出去。然后開關(guān)82切換到上位，M個(gè)數(shù)據(jù)比特循環(huán)通過乘法器44以產(chǎn)生碼片幀66a并發(fā)送它。然后開關(guān)82切換回下位，并且當(dāng)下一個(gè)同步幀的K個(gè)碼片被發(fā)送時(shí)，數(shù)據(jù)比特的循環(huán)和碼序列發(fā)生器42里二進(jìn)制碼序列碼片的產(chǎn)生都暫停了。開關(guān)82以這種方式在上位和下位之間交替，直到整個(gè)分組被發(fā)送出去。注意如果K是M的一個(gè)因子，當(dāng)碼片幀被產(chǎn)生和發(fā)送時(shí)，不需要暫停同步幀碼片的產(chǎn)生，否則，當(dāng)開關(guān)82在上位時(shí)，暫停同步幀碼片的產(chǎn)生。
在另一種實(shí)施方式中，圖4里的寄存器40可以被一個(gè)M+N比特的寄存器代替，其前N個(gè)比特設(shè)為等于1，后M個(gè)比特設(shè)為與數(shù)據(jù)比特相等。這樣圖4的實(shí)施例發(fā)送擴(kuò)展的碼片幀，其中前N個(gè)碼片是用于交錯(cuò)的二進(jìn)制碼序列的不同版本(在第一個(gè)擴(kuò)展碼片幀里沒有偏移，在后面的擴(kuò)展碼片幀里有偏移)；后M個(gè)碼片是以前產(chǎn)生的碼片幀的碼片，且沒有同步幀。接收機(jī)把擴(kuò)展碼片幀當(dāng)作普通的、有同步幀置前的碼片幀來解讀。這樣，同樣的二進(jìn)制序列既用于交錯(cuò)又用于同步。
圖8是在接收機(jī)處實(shí)現(xiàn)跟蹤與交錯(cuò)DSSS解碼相結(jié)合的一個(gè)流程圖，它對(duì)應(yīng)圖7中交錯(cuò)DSSS和跟蹤的結(jié)合。一個(gè)開關(guān)84或者置于上位，如圖所示，把收到的同步幀引入同步器86，或者置于下位，如圖5把收到的碼片幀引入載波解調(diào)器48。同步器86和解調(diào)器48部分是模擬的，部分是數(shù)字的；確實(shí)，解調(diào)器48的功能是把收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。虛線88表示了接收機(jī)專有的數(shù)字系統(tǒng)。具體地，數(shù)字系統(tǒng)88包括碼序列發(fā)生器52，寄存器56，乘法器50和累加器54。同步器86的功能如下(a)同步載波以使解調(diào)器48能解調(diào)輸入信號(hào)；(b)同步為乘法器50提供積整數(shù)的解調(diào)器48里的模數(shù)轉(zhuǎn)換的定時(shí)，以及，(c)使數(shù)字系統(tǒng)88和輸入的消息碼同步，如標(biāo)有“CLK”的箭頭所示。
那些所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人應(yīng)當(dāng)理解，該同步方法，即包括捕獲碼序列的傳輸和同步幀插入到碼片幀中，本質(zhì)上并不限于本發(fā)明的交錯(cuò)方法，可以和任何交錯(cuò)DSSS通信方案一起使用。
雖然只參考了有限的幾個(gè)實(shí)施例描述本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可以有許多變化、修改和其它應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)的從發(fā)送機(jī)發(fā)送M個(gè)數(shù)據(jù)比特至接收機(jī)的方法，其中用一個(gè)偽隨機(jī)二進(jìn)制交錯(cuò)碼序列的N個(gè)碼片與每一個(gè)數(shù)據(jù)比特相乘，因而產(chǎn)生了與每一個(gè)比特相對(duì)應(yīng)的一組N個(gè)積碼片，然后交錯(cuò)這些積碼片使每一個(gè)碼片幀包括每一個(gè)比特的一個(gè)獨(dú)一無二的積碼片，從而形成了多個(gè)碼片幀，該改進(jìn)方法包括步驟(a)選擇一個(gè)整數(shù)Q；(b)選擇一個(gè)比2的冪小1的N；(c)選擇一個(gè)整數(shù)M，它與QN+1，QN-1和QN+S組成的整數(shù)組里選出的整數(shù)相等，其中S是一個(gè)大于1小于N的整數(shù)，并且S與N沒有公因子；(d)在發(fā)送機(jī)和接收機(jī)處，提供一個(gè)偽隨機(jī)二進(jìn)制交錯(cuò)碼序列，它有N個(gè)碼片，是從包括自正交序列和近似的自正交序列的序列組里選出的；以及(e)在發(fā)送機(jī)處，M個(gè)數(shù)據(jù)比特的每一個(gè)都與所述偽隨機(jī)二進(jìn)制交錯(cuò)碼序列的所述N個(gè)碼片的每一個(gè)碼片順序相乘，從而產(chǎn)生一個(gè)有N個(gè)積碼片幀的分組，所述分組包括NM個(gè)積碼片。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述Q被選擇為1。
3.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述偽隨機(jī)二進(jìn)制交錯(cuò)碼序列是一個(gè)金碼序列。
4.權(quán)利要求1所述的方法，還包含步驟(f)在接收機(jī)處，對(duì)應(yīng)于所述分組里的所述積碼片的積整數(shù)和對(duì)應(yīng)于所述偽隨機(jī)二進(jìn)制交錯(cuò)碼序列的所述N個(gè)碼片的N個(gè)碼整數(shù)的每一個(gè)順序相乘，從而產(chǎn)生收到的整數(shù)組成的N個(gè)序列，所述收到的整數(shù)組成的N個(gè)序列的每一個(gè)包括M個(gè)收到的整數(shù)。
5.權(quán)利要求4所述的方法，還包括步驟(g)在接收機(jī)處，累加所述收到的整數(shù)組成的N個(gè)序列，從而產(chǎn)生一個(gè)由M個(gè)累加后的整數(shù)組成的序列。
6.權(quán)利要求1所述的方法，還包括步驟(f)至少從發(fā)送機(jī)發(fā)送一個(gè)偽隨機(jī)二進(jìn)制捕獲碼序列至接收機(jī)。
7.權(quán)利要求6所述的方法，其中所述至少一個(gè)偽隨機(jī)二進(jìn)制捕獲碼序列是從包括自正交序列和近似自正交序列的序列組里選出來的。
8.權(quán)利要求7所述的方法，其中所述至少一個(gè)偽隨機(jī)二進(jìn)制捕獲碼序列是一個(gè)金碼序列。
9.權(quán)利要求6所述的方法，還包括步驟(g)從接收機(jī)發(fā)一個(gè)確認(rèn)給發(fā)送機(jī)。
10.權(quán)利要求1所述的方法，還包括步驟(f)在所述多個(gè)碼片幀里的每一個(gè)包含一個(gè)同步幀。
11.權(quán)利要求10所述的方法，其中所述同步幀是一樣的。
12.權(quán)利要求10所述的方法，其中所述每一個(gè)同步幀是從包括自正交序列和近似自正交序列的序列組里選出來的。
全文摘要
直接序列擴(kuò)頻通信中一種碼片交錯(cuò)的方法。選擇一個(gè)長度為N＝文檔編號(hào)H04B1/707GK1411641SQ01805701
公開日2003年4月16日 申請(qǐng)日期2001年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月29日
發(fā)明者阿卡笛·莫利維－史泰曼 申請(qǐng)人:英芬能技術(shù)公司