專利名稱：借助于用于在頻率和時間方向上對數(shù)據(jù)進(jìn)行二維擴(kuò)展的完全互補(bǔ)的編碼矩陣在 c d m ...的制作方法
完全互補(bǔ)的編碼矩陣在CDMA系統(tǒng)中傳輸數(shù)據(jù)的方法、發(fā)射器和接收器借助擴(kuò)頻碼傳輸數(shù)據(jù)的方法、發(fā)射器和接收器本發(fā)明涉及一種用于在無線電通信系統(tǒng)中的至少一個用戶站和無線電接入設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)位的方法。此外，本發(fā)明涉及一種用于在無線電通信系統(tǒng)中將數(shù)據(jù)位發(fā)送給接收器的發(fā)射裝置和一種用于處理數(shù)據(jù)位的接收裝置。
在無線電通信網(wǎng)絡(luò)中，信息(例如語音、圖像信息、視頻信息、SMS(短消息業(yè)務(wù)(Short Message Service))或其他數(shù)據(jù))借助于電磁波經(jīng)由無線電接口在進(jìn)行發(fā)射的站和進(jìn)行接收的站之間傳輸。在此，利用載頻來實(shí)現(xiàn)電磁波的發(fā)射，所述載頻位于針對各自系統(tǒng)規(guī)定的頻帶內(nèi)。在這種情況下，無線電通信系統(tǒng)包含例如移動站的用戶站、如基站或節(jié)點(diǎn)B的無線電接入設(shè)備，以及必要時包含其他的網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備。
在無線電通信系統(tǒng)中，站接入傳輸介質(zhì)的公共無線電資源通過多址方法(Multiple Access，MA)來調(diào)節(jié)，所述無線電資源諸如時間、空間、頻率和功率。
一些第三代無線電通信系統(tǒng)應(yīng)用碼分多址方法(CDMA，CodeDivision Multiple Access)。為此的例子是WCDMA系統(tǒng)(寬帶CDMA(Wideband CDMA))。歐洲的UMTS標(biāo)準(zhǔn)(UMTS通用移動電信系統(tǒng)(Universal Mobile Telecommunications System))的FDD組件(FDD頻分復(fù)用(Frequency Division Duplex))以及美國的cdma2000均屬于此。
在CDMA方法中，通過由一系列所謂的碼片組成的擴(kuò)頻碼來對要傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行編碼。再度通過與擴(kuò)頻碼相乘來實(shí)現(xiàn)接收器中的反擴(kuò)展(Rueckspreizung)。如果不同用戶站的擴(kuò)頻碼是正交的，那么在同步數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r下能夠通過反擴(kuò)展來完全抑制其他用戶站的信號。
在諸如IS-95、cdma2000、和WCDMA的直接序列CDMA方法中，要傳輸?shù)谋忍嘏c擴(kuò)頻碼相乘，而且接著作為碼片序列被相繼傳輸。在chen，H.H.、Yeh，J.F.、Suehiro，N.的“A multicarrier CDMAarchitecture based on orthogonal complete complementary codesfor new generations of wideband wireless communications”(IEEECommunications magazine，vol.39，2001年10月，第126-134頁)中，建議將實(shí)數(shù)的一維完全互補(bǔ)的擴(kuò)頻碼用于數(shù)據(jù)傳輸。在這種情況下，在已發(fā)送前面的數(shù)據(jù)位的所有碼片之前，能夠開始傳輸數(shù)據(jù)位。
本發(fā)明所基于的任務(wù)在于，指出一種有效的、開頭所述類型的方法，用于在應(yīng)用擴(kuò)頻碼的情況下傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；以及一種用于執(zhí)行這樣一種方法的發(fā)射裝置和一種用于處理這樣發(fā)射的數(shù)據(jù)的接收裝置。
這個任務(wù)在方法方面通過具有權(quán)利要求1的特征的方法來解決。
有利的擴(kuò)展方案和改進(jìn)方案是從屬權(quán)利要求的主題。
在根據(jù)本發(fā)明的用于在無線電通信系統(tǒng)中的至少一個用戶站和無線電接入設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)位的方法中，每個數(shù)據(jù)位在第一無線電資源的至少兩個不同的單元上被傳輸。在發(fā)射器側(cè)，針對第一無線電資源的每個單元，這樣對數(shù)據(jù)位進(jìn)行擴(kuò)展，使得每個數(shù)據(jù)位分別乘以針對第一無線電資源的單元相同的編碼矩陣組的編碼矩陣。在這種情況下，編碼矩陣的行分別表示關(guān)于第二無線電資源的擴(kuò)頻碼，而編碼矩陣的列分別表示關(guān)于第三無線電資源的擴(kuò)頻碼。用于進(jìn)行擴(kuò)展的編碼矩陣這樣來獲得，使得-存在至少兩個編碼矩陣組，其中每組包含相同數(shù)量的已編號的編碼矩陣，-針對每組，惟獨(dú)在無窮小的二維偏移的情況下，所有編碼矩陣的自相關(guān)之和不等于零，-針對分別來自兩組的所有對，針對無窮小的二維偏移和不是無窮小的二維偏移，分別兩組的所有基于其編號對應(yīng)的編碼矩陣的互相關(guān)之和等于零。
在與第二無線電資源的通過擴(kuò)展預(yù)定的數(shù)量的單元和第三無線電資源的通過擴(kuò)展預(yù)定的數(shù)量的單元相結(jié)合的第一無線電資源的至少兩個不同的單元上傳輸每個數(shù)據(jù)位。
所述用于傳輸數(shù)據(jù)位的方法既可以涉及在上行方向(上行鏈路(Uplink)，UL)上的傳輸，又可以涉及在下行方向(下行鏈路(Downlink)，DL)上的傳輸。因此，本方法的發(fā)射器既可以是用戶站，又可以是無線電通信系統(tǒng)的無線電接入設(shè)備、諸如基站或無線電接入點(diǎn)。存在第一無線電資源，諸如頻率、時間或空間，該第一無線電資源被劃分為諸如頻帶的單元。每個要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位在第一無線電資源的多個單元上被傳輸。
為了對數(shù)據(jù)位進(jìn)行擴(kuò)展，應(yīng)用編碼矩陣組。針對第一無線電資源的每個單元，數(shù)據(jù)位乘以這個組中的不同的編碼矩陣。所應(yīng)用的編碼矩陣是完全互補(bǔ)的編碼矩陣。針對這些編碼矩陣適用-存在多個編碼矩陣組，這些編碼矩陣組分別包含相同數(shù)量的編碼矩陣。
-在無窮小的二維偏移的情況下的編碼矩陣的自相關(guān)從編碼矩陣的單個項的平方之和中計算。二維偏移由此來實(shí)現(xiàn)，即將編碼矩陣相對自身向右或左或向上或下移動。在不是無窮小的偏移的情況下，自相關(guān)計算為相互重疊的矩陣項的乘積之和。在存在二維偏移時，一組的所有編碼矩陣的自相關(guān)之和等于零。在這種情況下，在計算針對該組的每個編碼矩陣的自相關(guān)時，必須應(yīng)用相同的偏移。惟獨(dú)在不存在偏移的情況下，該組的所有編碼矩陣的自相關(guān)之和不等于零。
-關(guān)于一組的編碼矩陣的互相關(guān)特性適用以下情況不依賴于偏移的存在，分別來自兩組的所有基于其編號對應(yīng)的編碼矩陣的互相關(guān)之和都等于零。這意味著，在存在兩組編碼矩陣時，在一定的偏移時的第一組的第一編碼矩陣和第二組的第一編碼矩陣之間的互相關(guān)加上在相同的偏移時的第一組的第二編碼矩陣和第二組的第二編碼矩陣之間的互相關(guān)加上在相同的偏移時的第一組的第三編碼矩陣和第二組的第三編碼矩陣之間的互相關(guān)等等，其結(jié)果等于零。在存在多個組時，成對地分別針對任意兩個組，這是適用的。
在針對第一無線電資源的每個單元的在發(fā)射器側(cè)對數(shù)據(jù)位進(jìn)行擴(kuò)展之后，在第一無線電資源的多個單元上傳輸已擴(kuò)展的數(shù)據(jù)位、也就是碼片。為此，根據(jù)該擴(kuò)展而采用一定數(shù)量的第二和第三無線電資源的單元。
在本發(fā)明的擴(kuò)展方案中，用于擴(kuò)展的編碼矩陣這樣來獲得，使得該編碼矩陣可從一套或多套向量組中經(jīng)由公式推導(dǎo)出來。在每套向量組內(nèi)，-每組向量包含相同數(shù)量的已編號的向量，-針對每組，惟獨(dú)在無窮小的一維偏移的情況下，所有向量的自相關(guān)之和不等于零，以及-針對分別來自兩組的所有對，針對無窮小的一維偏移和不是無窮小的一維偏移，分別兩組的所有基于其編號對應(yīng)的向量的互相關(guān)之和等于零。
這些向量是完全互補(bǔ)的編碼向量，其特性例如在上面引用的現(xiàn)有技術(shù)中被介紹。用于從一維編碼向量中推導(dǎo)用于進(jìn)行擴(kuò)展的編碼矩陣的公式的例子下面在實(shí)施例中在公式1至4中找到。
有利地，給無線電通信系統(tǒng)的至少兩個用戶站分配相互不同的編碼矩陣組。由此，至少兩個用戶站與無線電接入設(shè)備同時進(jìn)行通信至少兩個用戶站能夠在應(yīng)用分別分配給它們的編碼矩陣組的情況下同時向無線電接入設(shè)備發(fā)射信號，而無線電接入設(shè)備能夠同時在應(yīng)用分別分配給至少兩個用戶站不同的編碼矩陣組的情況下向至少兩個用戶站發(fā)送信號。通過所述的編碼矩陣組的互相關(guān)特性，在接收器中能夠分開在應(yīng)用不同的編碼矩陣組的情況下進(jìn)行擴(kuò)展的信號。特別是可能的是，給每個用于與無線電接入設(shè)備通信的用戶站分配自己的編碼矩陣組。在這種情況下，存在的編碼矩陣組的數(shù)量允許不低于進(jìn)行通信的用戶站的數(shù)量。
在本發(fā)明的改進(jìn)方案中，給至少一個用戶站分配一個編碼矩陣組以及第二和/或第三無線電資源。當(dāng)給多個用戶站分配相同的編碼矩陣組時，這是特別有利的。在這種情況下，通過應(yīng)用所分配的第二和/或第三無線電資源，能夠分開這樣的信號，該信號在應(yīng)用相同的編碼矩陣組的情況下向這些用戶站或由這些用戶站來發(fā)射。接著針對具有相同的編碼矩陣組的用戶站，這些第二和/或第三無線電資源或第二和第三無線電資源的分別被分配的單元應(yīng)當(dāng)相互區(qū)別或相互不重疊。這種行為方式實(shí)現(xiàn)了，與無線電接入設(shè)備通信的用戶站的數(shù)量超出所應(yīng)用的編碼矩陣組的數(shù)量。
優(yōu)選地，針對第一無線電資源的每個單元，每個數(shù)據(jù)位在第二和第三無線電資源的相同的或相互相對應(yīng)的單元上進(jìn)行傳輸。這使得能夠在接收器中簡單地處理碼片。可是也可能的是，針對第一無線電資源的每個單元，應(yīng)用第二和第三無線電資源的不同的、不相對應(yīng)的單元。
在本發(fā)明的擴(kuò)展方案中，用于針對第一無線電資源的至少一個單元來傳輸至少兩個連續(xù)的數(shù)據(jù)位的、與第三無線電資源的單元結(jié)合的第二無線電資源的單元部分重疊。針對在應(yīng)用不同編碼矩陣組的情況下進(jìn)行擴(kuò)展的數(shù)據(jù)位，針對第一無線電資源的每個單元的第二和第三無線電資源的單元可能完全重疊，而在將唯一的編碼矩陣組用于不同的數(shù)據(jù)位時，只允許存在針對第一無線電資源的每個單元的第二和第三無線電資源的單元部分重疊。這種重疊使得能夠特別有效地利用無線電資源以及將數(shù)據(jù)速率匹配于實(shí)際需求。
特別地，用于針對第一無線電資源的至少一個單元來傳輸至少兩個連續(xù)的數(shù)據(jù)位的、與第三無線電資源的單元結(jié)合的第二無線電資源的單元在發(fā)射器側(cè)按照一種樣式來確定。該樣式在此說明，相較于前面的數(shù)據(jù)位，用于隨后的數(shù)據(jù)位的無線電資源在第二和/或第三無線電資源的方向上被移動了多少個單元。該樣式可以從用戶站到用戶站有所變化，并且可以例如依賴于無線電通信系統(tǒng)的當(dāng)前的資源消耗。
在本發(fā)明的改進(jìn)方案中，在接收器側(cè)針對第一無線電資源的至少兩個不同的單元分別執(zhí)行所接收到的已擴(kuò)展的數(shù)據(jù)位之間與在發(fā)射器側(cè)所應(yīng)用的編碼矩陣組的編碼矩陣的相關(guān)，以及對關(guān)于第一無線電資源的不同單元的相關(guān)結(jié)果進(jìn)行求和。這種計算利用前面描述的所應(yīng)用的編碼矩陣的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性。在這種情況下，在第一無線電資源的每個單元上接收到的碼片與相應(yīng)的編碼矩陣進(jìn)行相關(guān)，發(fā)射器已在第一無線電資源的單元上采用該編碼矩陣來進(jìn)行擴(kuò)展。隨后，實(shí)現(xiàn)對第一無線電資源的單個單元的相關(guān)結(jié)果進(jìn)行求和。
在發(fā)射裝置方面的上述任務(wù)通過具有權(quán)利要求9的特征的發(fā)射裝置來解決。
用于向無線電通信系統(tǒng)中的接收器發(fā)送數(shù)據(jù)位的發(fā)射裝置具有這樣的裝置，該裝置用于在第一無線電資源的至少兩個不同的單元上傳輸每一個數(shù)據(jù)位；此外該發(fā)射裝置還具有這樣的裝置，該裝置用于針對第一無線電資源的每個單元這樣對數(shù)據(jù)位進(jìn)行擴(kuò)展，使得每個數(shù)據(jù)位分別與針對第一無線電資源的單元相同的編碼矩陣組的編碼矩陣相乘，其中編碼矩陣的行分別表示關(guān)于第二無線電資源的擴(kuò)頻碼，而編碼矩陣的列分別表示關(guān)于第三無線電資源的擴(kuò)頻碼。用于進(jìn)行擴(kuò)展的編碼矩陣這樣來獲得，使得-至少存在兩組編碼矩陣，其中每組包含相同數(shù)量的已編號的編碼矩陣，-針對每組，惟獨(dú)在無窮小的二維偏移的情況下，所有編碼矩陣的自相關(guān)之和不等于零，以及-針對分別來自兩組的所有對，針對無窮小的二維偏移和不是無窮小的二維偏移，分別兩組的所有基于其編號對應(yīng)的編碼矩陣的互相關(guān)之和等于零。
此外，所述發(fā)射裝置具有這樣的裝置，該裝置用于在與第二無線電資源的通過擴(kuò)展預(yù)定的數(shù)量的單元和第三無線電資源的通過擴(kuò)展預(yù)定的數(shù)量的單元結(jié)合的第一無線電資源的至少兩個不同的單元上傳輸每一個數(shù)據(jù)位。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射裝置特別適合用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。為此，該發(fā)射裝置可以包含其他合適的裝置。
在接收裝置方面的上述任務(wù)通過具有權(quán)利要求10的特征的接收裝置來解決。
用于處理按照如權(quán)利要求1所述的方法所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位的、根據(jù)本發(fā)明的接收裝置具有這樣的裝置，該裝置用于計算所接收到的已擴(kuò)展的數(shù)據(jù)位之間與在發(fā)射器側(cè)所應(yīng)用的編碼矩陣組的編碼矩陣的、分別針對第一無線電資源的至少兩個不同的單元的相關(guān)；以及根據(jù)本發(fā)明的接收裝置還具有這樣的裝置，該裝置用于對關(guān)于第一無線電資源的不同單元的相關(guān)結(jié)果進(jìn)行求和。
根據(jù)本發(fā)明的接收裝置特別適合用于執(zhí)行本發(fā)明方法的、接收器側(cè)的方法步驟。為此，該接收裝置可以包含其他合適的裝置。
不僅根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射裝置而且根據(jù)本發(fā)明的接收裝置既可被構(gòu)造為用戶站，又可被構(gòu)造為無線電通信系統(tǒng)的無線電接入設(shè)備。
下面根據(jù)實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明。在此

圖1示出兩組長度為4的實(shí)數(shù)的一維完全互補(bǔ)的擴(kuò)頻碼，圖2示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在應(yīng)用一維信道的情況下的數(shù)據(jù)傳輸，圖3示出一組維數(shù)為4×4的實(shí)數(shù)的編碼方陣，
圖4示出矩陣的二維偏移，圖5示出四組長度為16的實(shí)數(shù)的一維完全互補(bǔ)的擴(kuò)頻碼，圖6a示出一組編碼矩陣的兩個維數(shù)為16×16的實(shí)數(shù)的編碼方陣，圖6b示出一組編碼矩陣的另外兩個維數(shù)為16×16的實(shí)數(shù)的編碼方陣，圖7示出兩組長度為4的復(fù)數(shù)的一維完全互補(bǔ)的擴(kuò)頻碼，圖8示出兩組維數(shù)為4×4的復(fù)數(shù)的編碼方陣，圖9示出圖8的復(fù)數(shù)的編碼方陣，圖10示出一組維數(shù)為16×4的實(shí)數(shù)的矩形的編碼矩陣，圖11a示出兩組長度為16的復(fù)數(shù)的一維完全互補(bǔ)的擴(kuò)頻碼，圖11b示出另外兩組長度為16的復(fù)數(shù)的一維完全互補(bǔ)的擴(kuò)頻碼，圖12a示出維數(shù)為16×4的、編碼矩陣組的復(fù)數(shù)的矩形的編碼矩陣的第一部分，圖12b示出維數(shù)為16×4的、編碼矩陣組的復(fù)數(shù)的矩形的編碼矩陣的第二部分，圖13a示出四組維數(shù)為4×4的實(shí)數(shù)的編碼方陣，圖13b示出四組維數(shù)為2×2的實(shí)數(shù)的編碼方陣，圖14示出四組維數(shù)為4×4的復(fù)數(shù)的編碼方陣，圖15示出一組維數(shù)為16×4的實(shí)數(shù)的矩形的編碼方陣，圖16a示出維數(shù)為16×4的、編碼矩陣組的八個復(fù)數(shù)的矩形的編碼矩陣的第一部分，圖16b示出維數(shù)為16×4的、編碼矩陣組的八個復(fù)數(shù)的矩形的編碼矩陣的第二部分，圖17示出兩個頻率-時間平面，圖18示意性地示出按照本發(fā)明方法的數(shù)據(jù)位的擴(kuò)展，圖19示意性地示出在兩個平面上數(shù)據(jù)位的第一發(fā)送，圖20示意性地示出在兩個平面上數(shù)據(jù)位的第二發(fā)送，圖21示意性地示出在平面上兩個連續(xù)的數(shù)據(jù)位的發(fā)送，圖22示出數(shù)據(jù)位的特定的擴(kuò)展，圖23a示出針對具有相同編碼矩陣的、一個平面上的兩個用戶站的通信的第一實(shí)例，圖23b示出針對具有相同編碼矩陣的、一個平面上的兩個用戶站的通信的第二實(shí)例，圖24示出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射器，圖25示出根據(jù)本發(fā)明的接收器。
下面首先說明一維完全互補(bǔ)的擴(kuò)頻碼(完全互補(bǔ)的編碼(Complete Complementary Code)，CCC)的應(yīng)用。為此，圖1示出兩組這樣的擴(kuò)頻碼g1和g2，其中第一組g1由向量f11和f21組成，而第二組g2由向量f12和f22組成。
在無窮小的偏移時的向量的自相關(guān)被定義為向量的單個分量的平方和，針對向量f11也即例如(+1)·(+1)+(+1)·(+1)+(+1)·(+1)+(1+1)·(-1)＝4。在偏移為+1、亦即向右偏移了一時，得到作為三個相互重疊的向量分量的乘積之和的向量的自相關(guān)，針對向量f11也即例如(+1)·(+1)+(+1)·(+1)+(-1)·(+1)＝1。完全互補(bǔ)的擴(kuò)頻碼具有這樣的特性，即惟獨(dú)在無窮小的一維偏移的情況下，一組的所有向量的自相關(guān)之和不等于零。這樣，例如在偏移為+1時根據(jù)(-1)·(+1)+(+1)·(-1)+(+1)·(+1)＝-1得到針對向量f21的自相關(guān)。因此，在偏移為+1時，組g1的向量f11和f21的兩個自相關(guān)之和為零。惟獨(dú)在無窮小的偏移時，針對組g1的向量f11和f21的兩個自相關(guān)之和得到偏移零的值、即值8。
在無窮小的偏移時的兩個向量的互相關(guān)被定義為不同向量的單個分量的乘積之和，針對向量f11和f22也即例如(+1)·(+1)+(+1)·(+1)+(+1)·(-1)+(-1)·(+1)＝0。相應(yīng)地，在不是無窮小的偏移時兩個向量的互相關(guān)作為相互重疊的向量分量的乘積之和得到，亦即例如針對向量f11和f12在偏移為+2時根據(jù)(+1)·(+1)+(-1)·(+1)＝0得到該互相關(guān)。完全互補(bǔ)的擴(kuò)展碼具有這樣的特性，即分別針對兩組，針對無窮小的一維偏移和不是無窮小的一維偏移，所有基于其編號對應(yīng)的向量的互相關(guān)之和等于零。在兩組g1和g2中，向量f11和f12以及向量f21和f22分別對應(yīng)。因此，例如在兩個向量f12和f12的偏移為+1時的互相關(guān)和在兩個向量f21和f22的偏移為+1時的互相關(guān)之和中得到零值。如果存在兩組以上的向量，則這個結(jié)論適用于能夠被構(gòu)建的所有來自組的兩對。
圖2示意性地示出在應(yīng)用兩個一維信道的情況下的數(shù)據(jù)位D的傳輸，所述數(shù)據(jù)位D在所考察的實(shí)例中由一系列一構(gòu)成，所述一維信道通過無線電資源時間來表征。因此，在圖2中時間t的變化示為向右。此外，兩個信道以無線電頻率F1和F2形式的無線電資源來表征。在具有無線電頻率F1的第一信道上，在將長度L為四個碼片的向量f11用作擴(kuò)頻碼的情況下傳輸數(shù)據(jù)位D的單個比特?？墒?，在此單個比特的碼片不是被相繼傳輸，而是在時間上重疊地傳輸。如此，第一比特的第二碼片(即+1)同時隨著第二比特的第一碼片(即+1)一起來傳輸。為此，發(fā)射器傳輸值+2。通過這種碼片的重疊得到，必須這樣構(gòu)造調(diào)制方法，以致(L+1)個不同的值可在碼片的持續(xù)時間內(nèi)被傳輸。特別是在擴(kuò)頻碼的長度L大時，這對要應(yīng)用的調(diào)制方法提出高的要求。在具有無線電頻率F2的第二信道上，同時在將長度L為四個碼片的向量f21用作擴(kuò)頻碼的情況下以類似于描述具有無線電頻率F1的信道的方式來傳輸數(shù)據(jù)位D的單個比特。
接收器分別使四個接收到的碼片與各個擴(kuò)頻碼相關(guān)，針對具有無線電頻率F1的信道也即與f11相關(guān)而針對具有無線電頻率F2的信道與f21相關(guān)。這種相關(guān)相互對應(yīng)于前面描述的帶有和不帶有向量的偏移的自相關(guān)。此后，在接收器中對具有無線電頻率F1和F2的兩個信道的自相關(guān)結(jié)果進(jìn)行求和。由于前面描述的完全互補(bǔ)的擴(kuò)頻碼的自相關(guān)特性，針對在圖2中計算的相關(guān)的和，只針對數(shù)據(jù)位D的第四比特得到針對和的為8的正值(在圖2中在右邊示出)。因此，接收器針對每個分別經(jīng)由四個碼片所計算的相關(guān)讀出所發(fā)射的比特的值。相對直接擴(kuò)頻(direct-spread)方法，這種行為方式具有以下優(yōu)點(diǎn)，即每個所發(fā)射的碼片攜帶一個比特的有用信息。
處理增益(processing gain)作為這樣的量度對應(yīng)于一組向量的長度之和，針對組g1和g2亦即為8，所述量度衡量在接收器中所檢測到的比特以多大概率與所發(fā)射的比特相一致。
如果其他的信號與在圖2中描述的碼片序列一起到達(dá)接收器，那么在接收器中執(zhí)行的關(guān)于這些信號的與向量f11和f21的相關(guān)對應(yīng)于前面所描述的互相關(guān)的計算，所述其他的信號在應(yīng)用另一組g2的向量f21和f22的情況下被擴(kuò)展并且也在具有無線電頻率F1和F2的信道上被傳輸。基于以下事實(shí)，即這些互相關(guān)之和不依賴于偏移而采用值零，能夠?qū)⑦@些其他的信號與在圖2中所描述的碼片序列分開。因此，在應(yīng)用兩組g1和g2時，能夠同時傳輸無線電通信系統(tǒng)的兩個用戶的數(shù)據(jù)，而不會出現(xiàn)相互干擾，其方式是將組g1分配給第一用戶而將組g 2分配給第二用戶。由于向不同用戶發(fā)送信號在時間上的同步，這特別適用于在下行方向(下行鏈路，DL)上的傳輸。在上行方向(上行鏈路，UL)上傳輸數(shù)據(jù)時，不同用戶的信號通常不是完全同步，而是略微相互偏移。在偏移了整數(shù)個碼片持續(xù)時間時，基于向量f11、f21、f12和f22的互相關(guān)特性，在接收器上能夠完全分開不同用戶的信號?？墒牵绻盘柕钠茷榇a片持續(xù)時間的一小部分，則出現(xiàn)相互的干擾，可是這種干擾比在傳統(tǒng)的CDMA方法中的干擾更少消失。
根據(jù)本發(fā)明，為了對要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位進(jìn)行擴(kuò)展而應(yīng)用矩陣。這些矩陣能夠以不同的方式從一維完全互補(bǔ)的擴(kuò)頻碼中獲得。
下面以此為出發(fā)點(diǎn)，即存在N組分別具有N個向量的線性完全互補(bǔ)的擴(kuò)頻碼。第k組的第n個向量用fnk來表示，它具有L＝N2個分量fnk=(fn,1k,fn,2k,...,fn,Lk).]]>針對實(shí)數(shù)的擴(kuò)頻碼適用fn,jk∈{±1}.]]>根據(jù)本發(fā)明的第k組的第n個矩陣用Cnk來表示，其中Cn，ik表示矩陣Cnk的第i列。矩陣Cnk是維數(shù)為L×L的矩陣。
根據(jù)本發(fā)明的矩陣按照以下公式來計算，即cn,ik=f[(n-1)modN]+1k×fv,ik]]>(公式1)其中k＝1、2、…、N，也就是存在N個組，而n＝1、2、…、N2，也就是每組包含N2個矩陣，并且 在此，書寫方式 表示小于或等于s的最大整數(shù)。
公式1的乘法表示向量與向量的分量(也就是數(shù)值)的標(biāo)量的乘法。
因此，每組具有N2個矩陣。能夠示出，針對每個這樣計算的組，惟獨(dú)在無窮小的二維偏移的情況下，所有矩陣的自相關(guān)之和不等于零，并且針對分別來自兩組的所有對，針對無窮小的二維偏移和不是無窮小的二維偏移，所有基于其編號對應(yīng)的矩陣的互相關(guān)之和等于零。因此，關(guān)于自相關(guān)和互相關(guān)，矩陣的特性對應(yīng)于所基于的一維完全互補(bǔ)的擴(kuò)頻碼的特性。
針對無窮小的二維偏移的自相關(guān)的值為(N2)3。由于處理增益對應(yīng)于一組的所有矩陣的一定數(shù)量的矩陣項之和，所以值(N2)3也等于在用作擴(kuò)頻矩陣時的矩陣的處理增益。
針對N＝2的情況，第一組g1的一維完全互補(bǔ)的擴(kuò)頻碼是f11和f21，以及第二組g2的一維完全互補(bǔ)的擴(kuò)頻碼是f12和f22，在圖1中示出。由此得到圖3中示出的第一組G1矩陣C11、C21、C31和C41。在這種情況下，一組由4個矩陣組成，處理增益為64。
示例性地，針對圖3的矩陣應(yīng)說明自相關(guān)的計算?？疾煸诓皇菬o窮小的二維偏移時的自相關(guān)的計算。在這種情況下，偏移是如圖4中所示這樣的，使得進(jìn)行六個矩陣元素的重疊，這些矩陣元素位于第一矩陣的最上面兩行和最后三列或第二矩陣的最下面三行和最前面三列。為了計算兩個這樣相互偏移的矩陣的相關(guān)，相互重疊的矩陣元素分別相互相乘，并接著將計算出的乘積相加。接著，在偏移時按照圖4從(-1)·(+1)+(+1)·(-1)+(+1)·(+1)+(+1)·(+1)+(-1)·(-1)+(-1)·(+1)＝0中得到矩陣C11的自相關(guān)，在相同的偏移時從(+1)·(+1)+(+1)·(+1)+(-1)·(+1)+(-1)·(+1)+(-1)·(+1)+(+1)·(+1)＝0中得到矩陣C21的自相關(guān)，從(-1)·(+1)+(+1)·(-1)+(+1)·(+1)+(-1)·(-1)+(+1)·(+1)+(+1)·(-1)＝0中得到矩陣C31的自相關(guān)，以及從(+1)·(+1)+(+1)·(+1)+(-1)·(+1)+(+1)·(-1)+(+1)·(-1)+(-1)·(-1)＝0中得到矩陣C41的自相關(guān)。這四個自相關(guān)之和得到值零。以類似的方式來計算針對其他二維偏移或無窮小的二維偏移的自相關(guān)，以及計算與其他的(在圖3中未示出的)組的矩陣的互相關(guān)。
針對N＝4的情況，第一組g1的一維完全互補(bǔ)的擴(kuò)頻碼即是向量f11、f21、f31和f41，第二組g2的一維完全互補(bǔ)的擴(kuò)頻碼即是向量f12、f22、f32和f42，第三組g3的一維完全互補(bǔ)的擴(kuò)頻碼即是向量f13、f23、f33和f43，以及第四組g4的一維完全互補(bǔ)的擴(kuò)頻碼即是向量f14、f24、f34和f44，在圖5中示出。圖6a和6b示例性地示出四個從圖5的向量中計算出的矩陣C41、C81、C121和C161形式的第一組G1的編碼矩陣。在N＝4的情況下，每組由16個矩陣構(gòu)成，處理增益為4096。
公式1也能夠用于從復(fù)數(shù)的一維完全互補(bǔ)的擴(kuò)頻碼中確定根據(jù)本發(fā)明的矩陣，這例如在Doostnejad，R.、Lim，T.J.、Sousa，E.S.的“Two dimensional spreading codes for downlink in a multiusersystem with multiple antennas”(Proceedings of WPMC 2002，Honolulu，Hawaii，第743-747頁)中被介紹。在圖7中，針對N＝2的情況描述由向量f11、f21構(gòu)成的長度為4的復(fù)數(shù)的一維完全互補(bǔ)的擴(kuò)頻碼的組g1和由向量f12和f22構(gòu)成的組g2。在這種情況下，括號(x，y)代表具有實(shí)部x和虛部y的復(fù)數(shù)。
圖8示出以圖7的向量為出發(fā)點(diǎn)確定的第一矩陣組G1的復(fù)數(shù)的方陣、即C11、C21、C31和C41以及第二矩陣組G2的復(fù)數(shù)的方陣、即C12、C22、C32和C42。為了解釋清楚，圖9示出以全部寫出的形式、即復(fù)數(shù)書寫方式的矩陣C11。
可是，根據(jù)本發(fā)明的矩陣不必是方陣。下面介紹一個用于計算矩形的矩陣的公式根據(jù)本發(fā)明的第k組的第n個矩陣用Cnk來表示，其中Cn，ik表示矩陣Cnk的第i列。矩陣Cnk是維數(shù)為P2×Q2的矩陣。
矩陣Cnk的列Cn，ik按照以下公式來計算，即cn,ik=f(Q)[(n-1)modQ]+1k×f(P)v,it]]>(公式2)其中k＝1、2、…、Q，即存在Q組，而n＝1、2、…、P×Q，即每組包含P×Q個矩陣，以及 t是1≤t≤P的整數(shù)常數(shù)。在這種編碼矩陣的計算中得到兩個不同的一維完全互補(bǔ)的上面按照fnk=(fn,1k,fn,2k,...,fn,Lk)]]>定義的擴(kuò)頻碼。f(Q)代表N＝Q的這樣一種擴(kuò)頻碼，而f(P)代表N＝P的這樣一種擴(kuò)頻碼。在P＝Q的情況下能夠利用公式2來計算方陣。
根據(jù)一組的所有矩陣的矩陣元素的數(shù)量，這些矩陣的處理增益對應(yīng)于P3×Q3。針對自相關(guān)特性和互相關(guān)特性，關(guān)于借助公式1計算的矩陣的結(jié)論是適用的。
針對P＝2且Q＝4的情況，圖10示出第一組G1的八個實(shí)數(shù)的矩形的編碼矩陣C11、C21、C31、C41、C51、C61、C71和C81。每組包含八個編碼矩陣，處理增益為512。
公式2的同一計算規(guī)則也能夠用于復(fù)數(shù)的一維編碼向量，以便獲得復(fù)數(shù)的編碼矩陣。下面繼續(xù)考察P＝2且Q＝4的情況。圖7針對N＝2的情況示出向量f11、f21、f12和f22，圖11a和11b針對N＝4的情況示出第一組g1的向量f11、f21、f31和f41，第二組g2的向量f12、f22、f32和f42，第三組g3的向量f13、f23、f33和f43以及第四組g4的向量f14、f24、f34和f44。從這兩個針對N＝2和N＝4的情況的不同長度的一維編碼向量中按照公式2來構(gòu)建第一組G1的八個復(fù)數(shù)的矩形的編碼矩陣C11、C21、C31、C41、C51、C61、C71和C81，其在圖12a和12b中示出。不僅每組的矩陣數(shù)量而且處理增益都與實(shí)數(shù)的編碼矩陣相一致。
迄今已經(jīng)示出，N組矩陣能夠從長度為N2＝L的一維完全互補(bǔ)的擴(kuò)頻碼中推導(dǎo)出來，或針對矩形的情況，Q組矩陣能夠從長度為Q2和P2的一維完全互補(bǔ)的擴(kuò)頻碼中推導(dǎo)出來。下面闡述，N2組可從長度為N2的一維完全互補(bǔ)的擴(kuò)頻碼中推導(dǎo)出來。根據(jù)本發(fā)明的第k組的第n個矩陣用Cnk來表示，其中Cn，ik表示矩陣Cnk的第i列。矩陣Cnk是維數(shù)為L×L的矩陣。
根據(jù)本發(fā)明的矩陣能夠按照以下公式來計算，即cn,ik=f[(n-1)modN]+1[(k-1)modN]+1×fv,it]]>(公式3)其中k＝1、2、…、N2，即存在N2組，并且n＝1、2、…、N2，即每組包含N2個矩陣，以及 在這種情況下，每組的矩陣的數(shù)量和處理增益對應(yīng)于公式1的大小，可是組的數(shù)量大了因數(shù)N。關(guān)于自相關(guān)和互相關(guān)的特性對應(yīng)公式1的關(guān)于自相關(guān)和互相關(guān)的特性。
圖13a針對N＝2的情況示出具有矩陣C11、C21、C31、C41的第一組G1，具有矩陣C12、C22、C32、C42的第二組G2，具有矩陣C13、C23、C33、C43的第三組G3以及具有矩陣C14、C24、C34、C44的第四組G4。相對于圖3的針對N＝2的情況的對應(yīng)的實(shí)數(shù)方陣，圖13a的組的數(shù)量被加倍，也就是說，乘以因數(shù)N＝2。圖13a的矩陣的處理增益為64。
應(yīng)用公式3時的優(yōu)點(diǎn)在于，通過更大數(shù)量的不同的組，能夠?qū)⒎謩e不同的用于通信的編碼矩陣組分配給更大數(shù)量的用戶站，因此可能提高在相同的無線電小區(qū)內(nèi)同時進(jìn)行通信的用戶的數(shù)量。
圖14示出在應(yīng)用按照圖7的復(fù)數(shù)的線性編碼向量時的四個各有四個編碼矩陣C11、C21、C31、C41、C12、C22、C32、C42、C13、C23、C33、C43、C14、C24、C34、C44的組G1、G2、G3和G4。
針對矩形的編碼矩陣，在應(yīng)用以下公式的情況下也可能將組的數(shù)量從Q提高到Q×P，該公式為cn,ik=f(Q)[(n-1)modN]+1[(k-1)modN]+1×f(P)v,it]]>(公式4)其中k＝1、2、…、P×Q，即存在Q×P組，并且n＝1、2、…、P×Q，即每組包含Q×P個矩陣，以及
相對于公式2，組的數(shù)量提高了因數(shù)P，而單個編碼矩陣的大小、處理增益以及自相關(guān)特性和互相關(guān)特性未改變。
針對P＝2且Q＝4的情況，圖15示出第八組G8的八個矩形的編碼矩陣C18、C28、C38、C48、C58、C68、C78和C88。處理增益為512。圖16a和16b針對P＝2且Q＝4的情況示出第一組編碼矩陣的八個復(fù)數(shù)的矩陣C11、C21、C31、C41、C51、C61、C71和C81，所述第一組編碼矩陣在應(yīng)用公式4的情況下從圖7、11a和11b的一維復(fù)數(shù)向量出發(fā)來獲得。
迄今以此為出發(fā)點(diǎn)，即應(yīng)用這樣的線性的完全互補(bǔ)的擴(kuò)頻碼，該擴(kuò)頻碼如此來獲得，以致分別存在各有N個向量的N組，其中每個向量具有長度L＝N2。例如在N.Suehiro、M.Hatori的“N-Shift crossorthogonal sequences”(IEEE Trans.Info.Theory，vol.IT-34，no.1，1988年1月，第143-146頁)中介紹這樣的線性的完全互補(bǔ)的擴(kuò)頻碼。上面描述的公式也能夠應(yīng)用到線性的完全互補(bǔ)的擴(kuò)頻碼，該擴(kuò)頻碼如此來獲得，以致分別存在各有N個向量的N組，其中每個向量具有長度N。例如在C.C.Tseng、C.L.Liu的“Complementary setsofsequences”(IEEE Trans.Info.Theory，vol.IT-18，第644-652頁，1972年)中介紹這樣的擴(kuò)頻碼。在應(yīng)用上面所述的計算規(guī)則的情況下，從這種較短的線性的完全互補(bǔ)的擴(kuò)頻碼中也能夠得出矩陣組，該矩陣組具有上面所述的有利的關(guān)于自相關(guān)和互相關(guān)的特性。
公式3應(yīng)用到較短的線性擴(kuò)頻碼會導(dǎo)致N2組各有N2個維數(shù)為N×N的矩陣Cnk，而在先前所述的情況下較長的線性擴(kuò)頻碼導(dǎo)致N2組各有N2個維數(shù)為N2×N2的矩陣Cnk。圖13b針對N＝2的情況示出具有矩陣C11、C21、C31、C41的第一組G1，具有矩陣C12、C22、C32、C42的第二組G2，具有矩陣C13、C23、C33、C43的第三組G3以及具有矩陣C14、C24、C34、C44的第四組G4。圖13b的矩陣的處理增益為16。
公式4應(yīng)用到較短的線性擴(kuò)頻碼會導(dǎo)致Q×P組各有Q×P個維數(shù)為Q×P的矩陣Cnk，而在先前所述的情況下較長的線性擴(kuò)頻碼導(dǎo)致Q×P組各有Q×P個維數(shù)為Q2×P2的矩陣Cnk。
所述的按照公式1、2、3和4的編碼矩陣具有共同的優(yōu)點(diǎn)，即它們具有高的處理增益，并且因此實(shí)現(xiàn)接收器側(cè)的檢測的高的可靠性。相對一維完全互補(bǔ)的編碼向量，由于矩陣元素的數(shù)量相比相應(yīng)的向量分量的數(shù)量更多，處理增益被提高。
相對應(yīng)用一維完全互補(bǔ)的編碼向量，本發(fā)明方法的另一優(yōu)點(diǎn)在于要應(yīng)用的調(diào)制方法的復(fù)雜性。如前面已經(jīng)描述的那樣，在長度為L＝N2的一維編碼向量中，調(diào)制方法必須能夠同時發(fā)送L+1個不同的符號。如果給每個用戶分配自己的用于通信的編碼向量組，那么最大的用戶數(shù)量為N。因此，特別是在用戶數(shù)量大時，一維完全互補(bǔ)的編碼向量的應(yīng)用要求調(diào)制方法的高的復(fù)雜性。在本發(fā)明方法的處理增益與應(yīng)用一維完全互補(bǔ)的編碼向量的處理增益相同時，編碼矩陣僅僅要求以下可能性，即能夠在一個時刻發(fā)送N+1個不同的符號。這導(dǎo)致有利地降低對調(diào)制方法的要求。
線性擴(kuò)頻碼的較小的大小進(jìn)一步減少系統(tǒng)復(fù)雜性，因為在較短的線性擴(kuò)頻碼中所應(yīng)用的調(diào)制方法僅僅必須能夠同時發(fā)送N+1個不同的符號，而在較長的線性擴(kuò)頻碼中同時發(fā)送N2+1個不同的符號必須是可能的。
為了進(jìn)行通信，給無線電通信系統(tǒng)的用戶站分配編碼矩陣組。每個要由用戶站傳輸?shù)幕蛞獋鬏數(shù)接脩粽镜臄?shù)據(jù)位在第一無線電資源的多個單元上被傳輸。這個第一無線電資源例如可以是如在圖2的實(shí)例中的頻率，或者也可以是按照MIMO(多進(jìn)多出(Multiple InMultiple Out))方法的空間方向。在這種情況下，既在發(fā)射器側(cè)又在接收器側(cè)采用多個發(fā)射或接收天線，由此接收器能夠相互分開由發(fā)射器通過不同的天線所發(fā)射的信號。
第一無線電資源的單元可被示為這樣的平面，所述平面通過兩個其他的無線電資源(第二和第三無線電資源)來撐開?？墒?，除了頻率或者空間，也可以將每種任意的按照其區(qū)分平面的另外的無線電資源用作第一資源，諸如大量連續(xù)的時隙。
圖17示出兩個頻率-時間平面，其通過第一無線電資源、即頻率是不同的。第一平面通過無線電頻率F1來表征，而第二平面通過無線電頻率F2來表征。無線電頻率F1和F2分別是頻帶，其能夠繼續(xù)細(xì)分為子頻帶。這種細(xì)分在應(yīng)用第三無線電資源、即頻率f的情況下進(jìn)行，以致由此描述多載波CDMA方法。在這種情況下，尤其是涉及相同間隔的、正交的子頻帶。此外，所述平面按照第二無線電資源、即時間t被劃分為相同長度的時間段。因此，頻率-時間平面的面元素代表子頻帶和時間段構(gòu)成的組合，該所有面元素均擁有相同的面積。除了頻率和時間，針對第二和第三無線電資源也可采用任意的其他的無線電資源或由無線電資源構(gòu)成的組合。對此的例子是時間-空間平面的應(yīng)用。
將分配給用戶站的編碼矩陣組的一個編碼矩陣分配給每個頻率-時間平面。因而，可供使用的平面的數(shù)量應(yīng)當(dāng)對應(yīng)于該組的矩陣的數(shù)量或者至少不低于該組的矩陣的數(shù)量。每個要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位在每個頻率-時間平面上在應(yīng)用所分配的矩陣的情況下被擴(kuò)展。為此，矩陣的行用作關(guān)于第二無線電資源、即時間t的擴(kuò)展。編碼矩陣的列用于關(guān)于第三無線電資源、即頻率f的擴(kuò)展。
圖18示例性地示出這樣一種擴(kuò)展。要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位D是一。這個一乘以圖3的矩陣C11，該矩陣C11已被分配給具有無線電頻率F1的平面。這個相乘的結(jié)果在具有無線電頻率F1的平面上被這樣傳輸，使得在第一子載頻f1上在第一時刻t1傳輸碼片+1、在第二時刻t2傳輸碼片-1、在第三時刻t3傳輸碼片+1和在第四時刻t2傳輸碼片+1。同時，在第二子載頻f2上在第一時刻t1傳輸-1，在第二時刻t2傳輸+1，在第三時刻t3傳輸-1，和在第四時刻t4傳輸-1。相應(yīng)地，適用于第三和第四子載頻f3和f4。
針對其他平面在應(yīng)用分配給這個平面的編碼矩陣的情況下執(zhí)行相同數(shù)據(jù)位D的相應(yīng)的擴(kuò)展，其中編碼矩陣沒有被分配給多個平面。為了進(jìn)行傳輸，在最簡單的情況下，在其他的平面上應(yīng)用與在第一平面上相同或相對應(yīng)的面，也就是說，相同的時刻t1、t2、t3和t4，以及相同的子載頻f1、f2、f3和f4。這種情況在圖19中示出。關(guān)于第二無線電資源、即時間t這意味著，在不同的平面上進(jìn)行碼片的同時發(fā)送；而關(guān)于第三無線電資源、即頻率f，這對應(yīng)于在頻率空間分別偏移了恒定的量，該量對應(yīng)于不同平面之間的頻率區(qū)別。
可是，也可能的是，在不同的平面上在相互不相對應(yīng)的面上傳輸數(shù)據(jù)位的碼片，如在圖20中示出的那樣。這里，為了在具有無線電頻率F2的平面上傳輸數(shù)據(jù)位的碼片應(yīng)用時刻t1、t2、t3和t4以及子頻帶f1、f2、f3和f4，而為了在具有無線電頻率F1的平面上傳輸相同的數(shù)據(jù)位的碼片應(yīng)用時刻t2、t3、t4和t5以及子頻帶f3、f4、f5和f6。必須將在子頻帶上的不同的面的位置通知給接收器。動態(tài)地相互改變數(shù)據(jù)位的碼片的面的相對位置來提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)母`聽安全性。
針對隨后的數(shù)據(jù)位，針對每個平面執(zhí)行相同的擴(kuò)展。在圖2 1中，用于傳輸?shù)谝粩?shù)據(jù)位的、第二和第三無線電資源的單元用畫有垂直的陰影線的方陣來表征。用于傳輸隨后的數(shù)據(jù)位的、第二和三無線電資源的單元被表征為畫有水平的陰影線的方陣。這兩個方陣可以重疊，如在圖21中示出的那樣。通常，第二方陣能夠以任意的方式在平面中相對于第一方陣來偏移。僅僅無窮小的偏移是不可能的，因為否則完全重疊的比特在接收器上不再被分開。在僅僅一個方向上的偏移也是可以應(yīng)用的，如此例如沿著第三無線電資源、即頻率f的純偏移，以致能夠同時傳輸多個數(shù)據(jù)位。如果不同數(shù)據(jù)位的碼片在平面上重疊，那么在對應(yīng)于重疊的面元素的無線電資源上發(fā)射重疊的符號的組合。根據(jù)在不同平面上關(guān)于應(yīng)用第二和第三無線電資源的相同的或相對應(yīng)的單元的上述實(shí)施方式，能夠在發(fā)送連續(xù)的數(shù)據(jù)位時，相同地或不同地取消不同平面中的重疊。
除了實(shí)數(shù)的編碼方陣，相應(yīng)的實(shí)施方式還適用于所有上述的根據(jù)本發(fā)明的編碼矩陣。
通過所述的在平面內(nèi)的重疊，被擴(kuò)展的數(shù)據(jù)位能夠以有效和節(jié)省資源的方式分布在平面上被傳輸，由此相比于傳統(tǒng)的CDMA方法能夠明顯更好地利用可供使用的無線電資源。面的大的重疊對應(yīng)于高的傳輸速率。因此，可能的是，通過以下方式將傳輸速率匹配于需求，即用于傳輸?shù)拿娴亩S偏移相互匹配。在這種情況下有利的是，處理增益不依賴于傳輸速率，以致在傳輸速率最大時處理增益本身并不下降。相比于應(yīng)用一維完全互補(bǔ)的編碼向量，在應(yīng)用編碼矩陣時最大傳輸速率明顯更高。這是由此來引起的，即在應(yīng)用編碼矩陣時連續(xù)的數(shù)據(jù)位的面的偏移能夠在二維上實(shí)現(xiàn)，而在編碼向量中只可能在一個方向上進(jìn)行偏移。例如，在頻率-時間平面中，同時傳輸?shù)拇a片的數(shù)量僅僅通過子頻帶的數(shù)量來限制。這使得該數(shù)量的子頻帶能夠例如僅僅利用在頻率方向上的偏移來發(fā)送在相同時間間隔上重疊的四個碼片面，這樣由此達(dá)到的數(shù)據(jù)速率比在應(yīng)用編碼向量時的數(shù)據(jù)速率大四倍。
如在一維情況下所描述的那樣，接收器執(zhí)行不同平面上接收到的、已擴(kuò)展的數(shù)據(jù)位的碼片和用在各個平面上的編碼矩陣之間的相關(guān)。此外，對不同平面的相關(guān)結(jié)果進(jìn)行求和。因此，基于根據(jù)本發(fā)明的編碼矩陣的自相關(guān)特性，能夠相互分開地檢測所發(fā)射的數(shù)據(jù)位。
能夠?qū)⑵渌木幋a矩陣組分配給其他的用戶站。將編碼矩陣分配給平面接著針對所有用戶站按照統(tǒng)一的樣式來實(shí)現(xiàn)，以致例如將矩陣C11分配給第一平面，將矩陣C21分配給第二平面等等，其中i代表不同的組或不同的用戶站。根據(jù)編碼矩陣的互相關(guān)特性，不同用戶站的、用于傳輸?shù)钠矫娴拿婵梢圆糠值鼗蛘麄€地重疊。在重疊時，發(fā)射器就傳輸由單個碼片構(gòu)成的組合或總和。因此，作為接收器的無線電接入設(shè)備能夠相互分開不同用戶的數(shù)據(jù)位，這些數(shù)據(jù)位在應(yīng)用相同或重疊的碼片面的情況下在該平面中被發(fā)射。同樣地，作為接收器的用戶站能夠?qū)⑨槍λ_定的數(shù)據(jù)位區(qū)別于這樣的數(shù)據(jù)位，該數(shù)據(jù)位由無線電接入設(shè)備在應(yīng)用相同或重疊的平面的面的情況下被發(fā)射給其他的用戶站。
迄今，以此為出發(fā)點(diǎn)，即平面由與第三無線電資源的大量連續(xù)的單元結(jié)合的第二無線電資源的大量連續(xù)的單元組成?？墒?，當(dāng)該平面具有空洞、即一些不可用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿嬖貢r，也能夠應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的方法。在這種情況下，在保持相同的總面積的情況下，圖19的方陣能夠改變其形狀，它不再必須是簡單連在一起的面。
此外，在圖18至21中所描述的碼片面通常也可以是不是連在一起的面，如示例性地在圖22中所示出的那樣。在這種情況下，碼片并不僅僅在連續(xù)的時刻在連續(xù)的子載頻中被傳輸。按照用于擴(kuò)展的4×4編碼矩陣的應(yīng)用，在圖22中陰影線描述的平面的面元素的總和面積對應(yīng)于這樣的方陣，該方陣的列長為平面的四個面元素。
如果給無線電通信系統(tǒng)的無線電小區(qū)內(nèi)的每個用戶站分配自己的用于通信的編碼矩陣組，那么用戶站在該平面中的任意表面上不依賴于下述情況地發(fā)射和接收數(shù)據(jù)位，即其他的用戶站在哪些第二和第三無線電資源上進(jìn)行通信?；诨ハ嚓P(guān)特性，利用不同的編碼矩陣組能夠區(qū)分來自用戶站的或針對用戶站的信號?？墒牵@種行為方式具有以下缺點(diǎn)，即在無線電小區(qū)內(nèi)的用戶站的最大數(shù)量通過組的數(shù)量向上受到限制。因而，可能有利的是，將用于通信的相同的編碼矩陣組分配給一些用戶站。
可是，如果多個用戶站在平面的重疊面上應(yīng)用相同的編碼矩陣，那么不再可能分開這些用戶站的信號。因而，有利的是，給具有相同的編碼矩陣組的用戶站附加地分配第二和/或第三無線電資源。在圖23a和23b中示例性地示出這樣的分配。
在圖23a中，給第一用戶站(第一用戶站的碼片通過垂直的陰影線來表征)分配子頻帶f1、f2、f3、f4和f5，而給第二用戶站(第二用戶站的碼片通過水平的陰影線來表征)分配頻帶f6、f7、f8、f9和f10。因此，如圖23a中所示，兩個用戶站能夠在應(yīng)用相同的編碼矩陣的情況下同時進(jìn)行通信。
在圖23b中描述這樣的情況，即給第一用戶站分配時刻t1、t2、t3、t4和t5，而給第二用戶站分配時刻t6、t7、t8、t9和t10。因此，兩個用戶站在相同的子頻帶上在應(yīng)用相同的用于擴(kuò)展的編碼矩陣的情況下進(jìn)行通信。
通?？赡艿氖?，只要任意數(shù)量的、使用相同的編碼矩陣組以進(jìn)行通信的用戶站的碼片不出現(xiàn)重疊，就將第二和第三無線電資源的任意組合分配給這些用戶站。關(guān)于竊聽安全性，第二和/或第三無線電資源的動態(tài)分配(碼片跳躍(chip hopping))是有利的。
針對在下行方向上傳輸數(shù)據(jù)，通常存在到不同用戶站的數(shù)據(jù)傳輸之間的同步。在這種情況下，基于編碼矩陣的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性，能夠?qū)崿F(xiàn)不同用戶站的數(shù)據(jù)的完全分開?？墒?，針對在上行方向上傳輸數(shù)據(jù)，經(jīng)常不存在這樣一種近似理想的同步。在B.M.Popovic的“Spreading Sequences for Multicarrier CDMA systems”(IEEETrans.on Communications，vol.47，Nr.6，1999年六月，第918-926頁)中已介紹在多載波CDMA系統(tǒng)中的異步數(shù)據(jù)傳輸中相關(guān)量的研究。參考相關(guān)量“振幅因數(shù)”、復(fù)數(shù)信號包絡(luò)的動態(tài)范圍(“dynamicrange of complex signal envelope”)和相互干擾(“mutualinterference”)能夠示出，根據(jù)本發(fā)明的編碼矩陣即使在異步數(shù)據(jù)傳輸時也基本上保持其正交特性。
相對于應(yīng)用能夠例如在圖13a的矩陣中得出的、較長的線性擴(kuò)頻碼，在應(yīng)用能夠在圖13b的矩陣中得出的、較短的線性擴(kuò)頻碼時的優(yōu)點(diǎn)在于，在組的數(shù)量相同且每組的矩陣的數(shù)量相同時，矩陣的大小在應(yīng)用較短的線性擴(kuò)頻碼時更小。由此，能夠在一個平面上放置更多數(shù)量的矩陣。因此能夠在給定無線電資源時給更多數(shù)量的用戶站同時分配無線電資源。這特別是在平面受到較大限制時是有利的，例如在窄的頻帶可供使用的情況下如此。
在圖24中示出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射器S。這個發(fā)射器包括用于在第一無線電資源的多個單元上傳輸每一個數(shù)據(jù)位的裝置M1，以及用于針對每個平面根據(jù)本發(fā)明對該數(shù)據(jù)位進(jìn)行擴(kuò)展的裝置M2，以及用于根據(jù)該擴(kuò)展在多個平面上傳輸數(shù)據(jù)位的裝置M3。此外，發(fā)射器可能具有這樣的裝置，該裝置用于按照公式1至4從一維完全互補(bǔ)的擴(kuò)頻碼中確定編碼矩陣。
圖25示出根據(jù)本發(fā)明的接收器E，其具有裝置M4和裝置M5，所述裝置M4用于計算所接收到的碼片和按照發(fā)射器側(cè)的方法的相關(guān)編碼矩陣之間的相關(guān)，所述裝置M5用于計算相關(guān)結(jié)果之和，這些相關(guān)結(jié)果針對單個平面被計算。
權(quán)利要求
1.用于在無線電通信系統(tǒng)中的至少一個用戶站和無線電接入設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)位(D)的方法，-其中每個數(shù)據(jù)位(D)在第一無線電資源的至少兩個不同的單元(F1、F2)上被傳輸，-其中，在發(fā)射器側(cè)，針對第一無線電資源的每個單元(F1、F2)這樣對所述數(shù)據(jù)位(D)進(jìn)行擴(kuò)展，使得每個數(shù)據(jù)位(D)分別乘以針對第一無線電資源的單元(F1、F2)相同的編碼矩陣組(G1、G2、G3、G4、G8)的編碼矩陣(C11、C21、C31、C41；C41、C81、C121、C161；C12、C22、C32、C42；C11、C21、C31、C41、C51、C61、C71、C81；C11、C21、C31、C41、C12、C22、C32、C42、C13、C23、C33、C43、C14、C24、C34、C44；C18、C28、C38、C48、C58、C68、C78、C88)，-其中所述編碼矩陣(C11、C21、C31、C41；C41、C81、C121、C161；C12、C22、C32、C42；C11、C21、C31、C41、C51、C61、C71、C81；C11、C21、C31、C41、C12、C22、C32、C42、C13、C23、C33、C43、C14、C24、C34、C44；C18、C28、C38、C48、C58、C68、C78、C88)的行分別表示關(guān)于第二無線電資源(t)的擴(kuò)頻碼，而所述編碼矩陣(C11、C21、C31、C41；C41、C81、C121、C161；C12、C22、C32、C42；C11、C21、C31、C41、C51、C61、C71、C81；C11、C21、C31、C41、C12、C22、C32、C42、C13、C23、C33、C43、C14、C24、C34、C44；C18、C28、C38、C48、C58、C68、C78、C88)的列分別表示關(guān)于第三無線電資源(f)的擴(kuò)頻碼，-其中這樣獲得所述用于進(jìn)行擴(kuò)展的編碼矩陣(C11、C21、C31、C41；C41、C81、C121、C161；C12、C22、C32、C42；C11、C21、C31、C41、C51、C61、C71、C81；C11、C21、C31、C41、C12、C22、C32、C42、C13、C23、C33、C43、C14、C24、C34、C44；C18、C28、C38、C48、C78、C68、C78、C88)，使得·存在至少兩個編碼矩陣組(G1、G2、G3、G4、G8)，其中每組(G1、G2、G3、G4、G8)包含相同數(shù)量的已編號的編碼矩陣，·針對每組(G1、G2、G3、G4、G8)，惟獨(dú)在無窮小的二維偏移的情況下，所有編碼矩陣的自相關(guān)之和不等于零，以及·針對分別來自兩組(G1、G2、G3、G4、G8)的所有對，針對無窮小的二維偏移和不是無窮小的二維偏移，分別兩組(G1、G2、G3、G4、G8)的所有基于其編號對應(yīng)的編碼矩陣的互相關(guān)之和等于零，-以及其中在與第二無線電資源(t)的通過擴(kuò)展預(yù)定的數(shù)量的單元(t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、t8、t9、t10)和第三無線電資源(f)的通過擴(kuò)展預(yù)定的數(shù)量的單元(f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8、f9、f10)相結(jié)合的、第一無線電資源的至少兩個不同的單元(F1、F2)上傳輸每個數(shù)據(jù)位(D)。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，這樣獲得所述用于進(jìn)行擴(kuò)展的編碼矩陣(C11、C21、C31、C41；C41、C81、C121、C161；C12、C22、C32、C42；C11、C21、C31、C41、C51、C61、C71、C81；C11、C21、C31、C41、C12、C22、C32、C42、C13、C23、C33、C43、C14、C24、C34、C44；C18、C28、C38、C48、C58、C68、C78、C88)，使得所述編碼矩陣可從一套或多套向量(f11、f21、f12、f22；f11、f21、f31、f41、f12、f22、f32、f42、f13、f23、f33、f43、f14、f24、f34、f44)的組(g1、g2、g3、g4)中經(jīng)由公式來推導(dǎo)，其中在每一套向量組(g1，g2，g3，g4)內(nèi)·每個向量組包含相同數(shù)量的已編號的向量，·針對每組，惟獨(dú)在無窮小的一維偏移的情況下，所有向量的自相關(guān)之和不等于零，以及·針對分別來自兩組的所有對，針對無窮小的一維偏移和不是無窮小的一維偏移，分別兩組的所有基于其編號對應(yīng)的向量的互相關(guān)之和等于零。
3.按照權(quán)利要求1或2之一所述的方法，其中，給所述無線電通信系統(tǒng)的至少兩個用戶站分配相互不同的編碼矩陣組(G1、G2、G3、G4、G8)。
4.按照權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其中，給至少一個用戶站分配編碼矩陣組(G1、G2、G3、G4、G8)以及第二無線電資源(t)和/或第三無線電資源(f)。
5.按照權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其中，針對第一無線電資源的每個單元(F1、F2)，在第二無線電資源(t)和第三無線電資源(f)的相同的或相互相對應(yīng)的單元((t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、t8、t9、t10)、(f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8、f9、f10))上傳輸每個數(shù)據(jù)位(D)。
6.按照權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其中，用于針對第一無線電資源的至少一個單元(F1、F2)傳輸至少兩個連續(xù)的數(shù)據(jù)位(D)的、與第三無線電資源(f)的單元(f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8、f9、f10)結(jié)合的第二無線電資源(t)的單元(t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、t8、t9、t10)部分地重疊。
7.按照權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其中，用于針對第一無線電資源的至少一個單元(F1、F2)傳輸至少兩個連續(xù)的數(shù)據(jù)位(D)的、與第三無線電資源(f)的單元(f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8、f9、f10)結(jié)合的第二無線電資源(t)的單元(t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、t8、t9、t10)在發(fā)射器側(cè)按照樣式來確定。
8.按照權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其中，在接收器側(cè)，針對第一無線電資源的至少兩個不同的單元(F1、F2)分別執(zhí)行在所接收到的已擴(kuò)展的數(shù)據(jù)位(D)之間與在發(fā)射器側(cè)所應(yīng)用的編碼矩陣組(G1、G2、G3、G4、G8)的編碼矩陣(C11、C21、C31、C41；C41、C81、C121、C161；C12、C22、C32、C42；C11、C21、C31、C41、C51、C61、C71、C81；C11、C21、C31、C41、C12、C22、C32、C42、C13、C23、C33、C43、C14、C24、C34、C44；C18、C28、C38、C48、C58、C68、C78、C88)的相關(guān)，以及對關(guān)于第一無線電資源的不同單元(F1、F2)的相關(guān)結(jié)果進(jìn)行求和。
9.用于在無線電通信系統(tǒng)中發(fā)送數(shù)據(jù)位(D)到接收器的發(fā)射裝置(S)，-具有裝置(M1)，所述裝置(M1)用于在第一無線電資源的至少兩個不同的單元(F1、F2)上傳輸每一個數(shù)據(jù)位(D)，-具有裝置(M2)，所述裝置(M2)用于針對第一無線電資源的每個單元(F1、F2)這樣對所述數(shù)據(jù)位(D)進(jìn)行擴(kuò)展，使得每個數(shù)據(jù)位(D)分別乘以針對第一無線電資源的單元(F1、F2)相同的編碼矩陣組(G1、G2、G3、G4、G8)的編碼矩陣(C11、C21、C31、C41；C41、C81、C121、C161；C12、C22、C32、C42；C11、C21、C31、C41、C51、C61、C71、C81；C11、C21、C31、C41、C12、C22、C32、C42、C13、C23、C33、C43、C14、C24、C34、C44；C18、C28、C38、C48、C58、C78、C88)，-其中所述編碼矩陣(C11、C21、C31、C41；C41、C81、C121、C161；C12、C22、C32、C42；C11、C21、C31、C41、C51、C61、C71、C81；C11、C21、C31、C41、C12、C22、C32、C42、C13、C23、C33、C43、C14、C24、C34、C44；C18、C28、C38、C48、C58、C68、C78、C88)的行分別表示關(guān)于第二無線電資源(t)的擴(kuò)頻碼，而所述編碼矩陣(C11、C21、C31、C41；C41、C81、C121、C161；C12、C22、C32、C42；C11、C21、C31、C41、C51、C61、C71、C81；C11、C21、C31、C41、C12、C22、C32、C42、C13、C23、C33、C43、C14、C24、C34、C44；C18、C28、C38、C48、C58、C68、C78、C88)的列分別表示關(guān)于第三無線電資源(f)的擴(kuò)頻碼，-其中這樣獲得所述用于進(jìn)行擴(kuò)展的編碼矩陣(C11、C21、C31、C41；C41、C81、C121、C161；C12、C22、C32、C42；C11、C21、C31、C41、C51、C61、C71、C81；C11、C21、C31、C41、C12、C22、C32、C42、C13、C23、C33、C34、C14、C24、C34、C44；C18、C28、C38、C48、C58、C68、C78、C88)，使得·存在至少兩個編碼矩陣組(G1、G2、G3、G4、G8)，其中每組(G1、G2、G3、G4、G8)包含相同數(shù)量的已編號的編碼矩陣，·針對每組(G1、G2、G3、G4、G8)，惟獨(dú)在無窮小的二維偏移的情況下，所有編碼矩陣的自相關(guān)之和不等于零，以及·針對分別來自兩組(G1、G2、G3、G4、G8)的所有對，針對無窮小的二維偏移和不是無窮小的二維偏移，分別兩組(G1、G2、G3、G4、G8)的所有基于其編號對應(yīng)的編碼矩陣的互相關(guān)之和等于零，-以及具有裝置(M3)，所述裝置(M3)用于在與第二無線電資源(t)的通過擴(kuò)展預(yù)定的數(shù)量的單元(t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、t8、t9、t10)和第三無線電資源(f)的通過擴(kuò)展預(yù)定的數(shù)量的單元(f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8、f9、f10)相結(jié)合的、第一無線電資源的至少兩個不同的單元(F1、F2)上傳輸每一個數(shù)據(jù)位(D)。
10.用于處理根據(jù)如權(quán)利要求1所述的方法所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位(D)的接收裝置(E)具有裝置(M4)，所述裝置(M4)用于分別針對第一無線電資源的至少兩個不同單元(F1、F2)計算相關(guān)，該相關(guān)是在所接收到的已擴(kuò)展的數(shù)據(jù)位(D)之間與在發(fā)射器側(cè)所應(yīng)用的編碼矩陣組(G1、G2、G3、G4、G8)的編碼矩陣(C11、C21、C31、C41；C41、C81、C121、C161；C12、C22、C32、C42；C11、C21、C31、C41、C51、C61、C71、C81；C11、C21、C31、C41、C12、C22、C32、C42、C13、C23、C33、C43、C14、C24、C34、C44；C18、C28、C38、C48、C58、C68、C78、C88)的相關(guān)，以及具有裝置(M5)，所述裝置(M5)用于計算關(guān)于第一無線電資源的不同單元(F1、F2)的相關(guān)結(jié)果之和。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在無線電通信系統(tǒng)中的至少一個用戶站和無線電接入設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)位的方法，其中每個數(shù)據(jù)位在第一無線電資源(頻帶1)的至少兩個不同的單元上被傳輸，其中在發(fā)射器側(cè)針對第一無線電資源(頻帶1)的每個單元這樣進(jìn)行數(shù)據(jù)位的擴(kuò)展，使得每個數(shù)據(jù)位分別與針對第一無線電資源(頻帶1)的單元相同的編碼矩陣組的編碼矩陣分別表示關(guān)于第二無線電資源(時間t)的擴(kuò)頻碼，而該編碼矩陣的列分別表示關(guān)于第三無線電資源(頻帶f)的擴(kuò)頻碼。
文檔編號H04J13/00GK1781273SQ200480011170
公開日2006年5月31日 申請日期2004年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月25日
發(fā)明者P·法卡斯, M·圖爾察尼 申請人:西門子公司