專利名稱：無線通信系統(tǒng)中對(duì)通過空中通信進(jìn)行加密方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及無線通信系統(tǒng)，且更具體地涉及在無線通信系統(tǒng)中對(duì)通過空中通信進(jìn)行加密。
背景技術(shù)：
在通常的無線通信系統(tǒng)中，當(dāng)建立通信會(huì)話時(shí)，在發(fā)射和接收通信設(shè)備之間分配會(huì)話密鑰。隨后，通過發(fā)射通信以執(zhí)行通過空中發(fā)射的數(shù)據(jù)的層2或?qū)?的加密，使用該會(huì)話密鑰。不執(zhí)行物理層(即，層1)加密，也就是說，沒有對(duì)調(diào)制波形進(jìn)行加密。此外，通常僅僅加密用戶數(shù)據(jù)而不對(duì)導(dǎo)頻碼元和同步碼元進(jìn)行加密，其中該碼元必須被用作定時(shí)同步和衰落恢復(fù)的參考。
層2或?qū)?加密的性能使得數(shù)據(jù)容易受到截聽通信設(shè)備進(jìn)行的解密的攻擊，所述截聽通信設(shè)備截聽會(huì)話密鑰或者是通過強(qiáng)力應(yīng)用程序來解密數(shù)據(jù)。因此，需要存在一種方法和裝置，使得空中接口相對(duì)于無線通信系統(tǒng)中通信的不期望的截聽者進(jìn)行的解密來說更加安全。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無線通信系統(tǒng)的框圖。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施例的圖1的通信系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)的框圖。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施例的圖2的通信系統(tǒng)的發(fā)射側(cè)的操作的邏輯流程圖。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖2的發(fā)射側(cè)的碼字生成器的框圖。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施例的圖2的發(fā)射側(cè)的碼字生成器的操作的邏輯流程圖。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖2的發(fā)射側(cè)的移相器的框圖。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖2的發(fā)射側(cè)的移相器的操作的邏輯流程圖。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施例的圖2的通信系統(tǒng)的接收側(cè)的操作的邏輯流程圖。
具體實(shí)施例方式
為了解決對(duì)于如下裝置和方法的需要，其中所述裝置和方法使得空中接口相對(duì)于無線通信系統(tǒng)中通信的不期望截聽者的解密來說更加安全，提供一種通信設(shè)備，其將比特流轉(zhuǎn)換為多個(gè)碼元，且通過移動(dòng)多個(gè)碼元中的每個(gè)碼元的相位以生成多個(gè)加密碼元，從而提供物理層處的加密。利用正交子載波，對(duì)多個(gè)加密碼元的每個(gè)加密碼元進(jìn)行調(diào)制，以產(chǎn)生至少一個(gè)調(diào)制子載波，并且隨后，經(jīng)由無線鏈路發(fā)射至少一個(gè)調(diào)制子載波。在接收側(cè)，接收通信設(shè)備接收所發(fā)射的加密碼元，并通過對(duì)每個(gè)加密碼元移動(dòng)與發(fā)射側(cè)處用于加密碼元的相位相對(duì)應(yīng)的相位，提供物理層處的解密。
通常，本發(fā)明的實(shí)施例包括一種用于加密無線傳輸?shù)姆椒āＴ摲椒òń邮斩鄠€(gè)碼元；移動(dòng)多個(gè)碼元中的每個(gè)碼元的相位，以產(chǎn)生多個(gè)相移碼元；利用正交子載波，對(duì)多個(gè)相移碼元中的每個(gè)相移碼元進(jìn)行調(diào)制，以生成至少一個(gè)調(diào)制子載波；以及，經(jīng)由無線鏈路，發(fā)射該至少一個(gè)調(diào)制子載波。
本發(fā)明的另一實(shí)施例包括一種用于接收加密無線傳輸?shù)姆椒?。該方法包括?jīng)由無線鏈路接收至少一個(gè)調(diào)制子載波；解調(diào)該至少一個(gè)調(diào)制子載波，以生成多個(gè)加密碼元；以及，向多個(gè)加密碼元的每個(gè)加密碼元施加相移，以產(chǎn)生多個(gè)解密碼元。
本發(fā)明的又一實(shí)施例包括一種具有耦合到發(fā)射機(jī)部分的信號(hào)處理單元的通信設(shè)備。該信號(hào)處理單元包括移相器，其接收多個(gè)碼元并且向多個(gè)碼元中的每個(gè)碼元施加相移，以生成多個(gè)相移碼元。該信號(hào)處理單元進(jìn)一步包括正交調(diào)制器，其接收該多個(gè)相移碼元，并且利用正交子載波對(duì)多個(gè)相移碼元中的每個(gè)相移碼元進(jìn)行調(diào)制，以產(chǎn)生至少一個(gè)調(diào)制子載波。發(fā)射機(jī)部分經(jīng)由無線鏈路發(fā)射該至少一個(gè)調(diào)制子載波。
本發(fā)明的還一實(shí)施例包括一種通信設(shè)備，該通信設(shè)備具有信號(hào)處理單元，該信號(hào)處理單元包括正交調(diào)制器且耦合到發(fā)射機(jī)部分。該正交調(diào)制器包括串行-并行轉(zhuǎn)換器，該串行-并行轉(zhuǎn)換器向多個(gè)頻率子帶中的頻率子帶指配多個(gè)碼元中的每個(gè)碼元，以產(chǎn)生多個(gè)指配碼元；以及，移相器模塊，該移相器模塊產(chǎn)生多個(gè)相移碼元，其中移相器模塊包括多個(gè)移相器，且其中多個(gè)移相器的每個(gè)移相器接收多個(gè)指配碼元中的指配碼元并且移動(dòng)指配碼元的相位，以產(chǎn)生相移碼元。正交調(diào)制器進(jìn)一步包括變換器，該變換器將多個(gè)相移碼元中的每個(gè)相移碼元變換到與碼元的頻率子帶相關(guān)聯(lián)的時(shí)域子載波，以產(chǎn)生多個(gè)調(diào)制時(shí)域子載波，其中多個(gè)調(diào)制子載波是并行形式；以及，并行-串行轉(zhuǎn)換器，該和并行-串行轉(zhuǎn)換器將多個(gè)調(diào)制子載波從并行形式轉(zhuǎn)換為串行形式，以產(chǎn)生輸出信號(hào)。發(fā)射機(jī)部分經(jīng)由無線鏈路發(fā)射該多個(gè)相移碼元。
本發(fā)明的又一實(shí)施例包括一種通信設(shè)備，該通信設(shè)備包括耦合到信號(hào)處理單元的接收機(jī)部分。接收機(jī)部分經(jīng)由無線鏈路接收調(diào)制載波，且對(duì)該調(diào)制載波進(jìn)行下變頻，以產(chǎn)生下變頻信號(hào)。信號(hào)處理單元包括正交解調(diào)器，該正交解調(diào)器接收下變頻信號(hào)且對(duì)下變頻信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，以產(chǎn)生加密碼元流；以及，移相器，該移相器接收加密碼元流且向加密碼元流的每個(gè)碼元施加相移，以產(chǎn)生多個(gè)解密碼元。
本發(fā)明的還一實(shí)施例包括一種通信設(shè)備，該通信設(shè)備包括耦合到信號(hào)處理單元的接收機(jī)部分。接收機(jī)部分經(jīng)由無線鏈路接收調(diào)制載波，且對(duì)該調(diào)制載波進(jìn)行下變頻，以產(chǎn)生下變頻信號(hào)。信號(hào)處理單元包括正交調(diào)制器，該正交調(diào)制器包括串行-并行轉(zhuǎn)換器，該串行-并行轉(zhuǎn)換器將下變頻信號(hào)指配給多個(gè)時(shí)域子載波；以及，反向變換器，該反向變換器將多個(gè)時(shí)域子載波的每個(gè)時(shí)域子載波變換為頻域子載波，以產(chǎn)生多個(gè)加密碼元，其中該多個(gè)加密碼元是并行形式。該信號(hào)處理單元進(jìn)一步包括移相器模塊，該移相器模塊產(chǎn)生多個(gè)解密碼元，其中移相器模塊包括多個(gè)移相器，且其中多個(gè)移相器的每個(gè)移相器接收多個(gè)加密碼元中的加密碼元并且移動(dòng)加密碼元的相位，以產(chǎn)生解密碼元；以及并行-串行轉(zhuǎn)換器，該并行-串行轉(zhuǎn)換器將多個(gè)解密碼元從并行形式轉(zhuǎn)換為串行形式，以產(chǎn)生解密碼元流。
可以參考圖1-8更加充分地描述本發(fā)明。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無線通信系統(tǒng)100的框圖。通信系統(tǒng)100包括基站收發(fā)信機(jī)站(BTS)102，其能夠經(jīng)由空中接口104參與同移動(dòng)站(MS)110的無線通信，所述移動(dòng)站例如是蜂窩電話、無線電電話、或無線數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器?？罩薪涌?04包括前向鏈路108，該前向鏈路108包括業(yè)務(wù)信道、導(dǎo)頻信道、尋呼信道和信令信道。空中接口104進(jìn)一步包括反向鏈路106，該包括反向鏈路106業(yè)務(wù)信道、接入信道和信令信道。
優(yōu)選地，通信系統(tǒng)100是正交頻分多路復(fù)用(OFDM)通信系統(tǒng)。OFDM是寬帶調(diào)制方案，其將為通信會(huì)話分配的頻率帶寬分為多個(gè)較窄頻率的子帶。每個(gè)子帶包括射頻(RF)子載波，其中每個(gè)子載波與被包括在每個(gè)其他子信道中的射頻子載波算術(shù)地正交。子載波的正交性允許其單獨(dú)的頻譜重疊，而不會(huì)與其他載波發(fā)生干擾。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，通信系統(tǒng)100可以根據(jù)使用正交調(diào)制方案的任何無線電信系統(tǒng)操作，其中該正交調(diào)制方案用于將信息調(diào)制到載波上且隨后傳輸該調(diào)制信號(hào)，無線電信系統(tǒng)例如是碼分多址(CDMA)通信系統(tǒng)、CDMA2000通信系統(tǒng)、通用分組無線電服務(wù)(GPRS)通信系統(tǒng)、寬帶CDMA(WCDMA)通信系統(tǒng)。在CDMA中，子載波具有相同的頻率但是具有不同碼域。在IS2000中其被稱為Walsh碼，且在UMTS中其被稱為正交向量擴(kuò)頻因子(OVSF)。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例100的通信系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)的框圖。在通信系統(tǒng)100的發(fā)射側(cè)，諸如BTS102的發(fā)射通信設(shè)備202接收比特流，將比特流轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的碼元流，通過對(duì)碼元流進(jìn)行加密，提供物理層處的加密，以產(chǎn)生加密碼元流，并且經(jīng)由諸如空中接口104的空中接口發(fā)射所述加密碼元流。在通信系統(tǒng)100的接收側(cè)，諸如MS110的接收通信設(shè)備250接收所發(fā)射的加密碼元流，并通過對(duì)接收碼元進(jìn)行解密，提供物理層處的解密，以恢復(fù)與每個(gè)接收到的數(shù)據(jù)碼元相對(duì)應(yīng)的發(fā)射比特流的比特。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識(shí)到，相對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施例而言，每個(gè)BTS102和MS110都可以被操作為發(fā)射通信設(shè)備或者接收通信設(shè)備。
每個(gè)發(fā)射通信設(shè)備202和接收通信設(shè)備250包括各自的信號(hào)處理單元204、270，例如是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的一個(gè)或多個(gè)微處理器、微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、或上述其他設(shè)備的組合。每個(gè)發(fā)射通信設(shè)備202和接收通信設(shè)備250進(jìn)一步包括各自的至少一個(gè)與各自的信號(hào)處理單元相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器設(shè)備240、290，例如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)、和/或只讀存儲(chǔ)器(ROM)或其等效物，所述存儲(chǔ)器設(shè)備保存可以由信號(hào)處理單元執(zhí)行且允許信號(hào)處理單元在通信系統(tǒng)100中操作的數(shù)據(jù)和程序。每個(gè)發(fā)射通信設(shè)備202和接收通信設(shè)備250進(jìn)一步在其各自的至少一個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備240、290中保存會(huì)話密鑰，如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的，在發(fā)射和接收通信設(shè)備之間建立通信會(huì)話期間，通過這兩個(gè)通信設(shè)備交換該會(huì)話密鑰。每個(gè)發(fā)射通信設(shè)備202和接收通信設(shè)備250可以進(jìn)一步在其各自的至少一個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備240、290中保存唯一地與MS110相關(guān)聯(lián)的移動(dòng)序號(hào)。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所意識(shí)到的，此處描述的信號(hào)處理單元204、270的各種功能可以可替換地以硬件電路實(shí)現(xiàn)，例如可編程邏輯陣列(PLA)或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)。
現(xiàn)在參考圖3，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的通信系統(tǒng)100的發(fā)射側(cè)202的操作的邏輯流程圖300。當(dāng)數(shù)據(jù)源(未示出)向編碼器206提供二進(jìn)制格式(例如比特)的輸入數(shù)據(jù)時(shí)，邏輯流程300開始(302)。編碼器206通過向數(shù)據(jù)應(yīng)用例如前向糾錯(cuò)碼(FEC)的糾錯(cuò)碼從，對(duì)比特流進(jìn)行編碼(304)。例如，編碼器206可以通過利用例如Viterbi編碼算法的卷積碼對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，然而也可以使用分組碼(blockcode)。卷積碼和分組碼在現(xiàn)有技術(shù)中都是公知的，且不對(duì)其進(jìn)行更詳細(xì)的描述。所使用的糾錯(cuò)碼的類型并非本發(fā)明的關(guān)鍵，且本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識(shí)到在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以對(duì)數(shù)據(jù)應(yīng)用多種類型的糾錯(cuò)碼。無論如何，編碼器206的輸出包括優(yōu)選地以二進(jìn)制數(shù)據(jù)(比特)格式表示的信息。編碼器206輸出的比特流被隨后提供至碼元映射器208。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，其中輸入數(shù)據(jù)包括多個(gè)數(shù)據(jù)類型，例如用戶數(shù)據(jù)、導(dǎo)頻數(shù)據(jù)和同步數(shù)據(jù)，僅僅對(duì)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，以及不對(duì)一種或多種其他數(shù)據(jù)類型(即導(dǎo)頻數(shù)據(jù)和同步數(shù)據(jù))進(jìn)行編碼。在上述實(shí)施例中，碼元映射器208可以包括多個(gè)碼元映射器，其中將用戶數(shù)據(jù)提供到多個(gè)碼元映射器的第一碼元映射器之前，對(duì)該用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，以及每種其他數(shù)據(jù)類型被直接傳送到多個(gè)碼元映射器的相應(yīng)的其他碼元映射器。
碼元映射器208或當(dāng)碼元映射器208包括多個(gè)碼元映射器時(shí)的多個(gè)碼元映射器中的每個(gè)，將碼元映射器接收到的比特流分為多個(gè)P比特的組(P元組)，以及將每個(gè)P元組映射(306)到對(duì)應(yīng)的碼元，以產(chǎn)生碼元流。為此，在多維空間內(nèi)(優(yōu)選地在復(fù)數(shù)的二維(I，Q)空間內(nèi))定義了包括M個(gè)可能碼元的信號(hào)星座(constellation)。每個(gè)碼元包括二維空間內(nèi)的點(diǎn)，該點(diǎn)可以被表示為二進(jìn)制基向量‘I’和‘Q’的向量和。用于定義特定點(diǎn)的兩個(gè)基本向量的各自幅度可以被認(rèn)為是該點(diǎn)的二維坐標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)期望的映射，碼元映射器208將編碼器204輸出的二進(jìn)制值(比特)匯編為P元組。每個(gè)P元組隨后被用于從M個(gè)可能的碼元中選擇碼元，其中M＝2P。在一個(gè)實(shí)施例中，例如BPSK或QPSK的MPSK調(diào)制方案被用于每個(gè)P元組；然而本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識(shí)到，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，存在可以使用的多種類型的多維碼元映射方案，例如其他MPSK方案或多正交幅度調(diào)制(MQAM)方案。
通信系統(tǒng)200可以進(jìn)一步包括發(fā)射側(cè)202的交織模塊，其對(duì)碼元映射器208產(chǎn)生的碼元進(jìn)行交織以，使產(chǎn)生猝發(fā)信道影響的錯(cuò)誤最小化。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，模塊交織可以這樣使用，其中將碼元流讀取為二維矩陣的行，以及讀出為列的形式，這導(dǎo)致了碼元流中的任何兩個(gè)相鄰碼元的分離。當(dāng)所發(fā)射的碼元被接收且被反向交織(inverse interleaving)模塊解交織時(shí)，任何由信道引入的錯(cuò)誤猝發(fā)被解除，這減少了錯(cuò)誤的影響且增加了校正上述錯(cuò)誤的前向糾錯(cuò)碼的能力。
碼元映射器208將碼元流傳送到移相器210。隨后，移相器210通過移動(dòng)碼元的相位，對(duì)移相器接收到的每個(gè)碼元進(jìn)行加密(308)，以產(chǎn)生加密的相移碼元。信號(hào)處理單元204根據(jù)耦合到移相器210的碼字生成器212輸出的碼字‘θ’，確定相移。優(yōu)選地，自建立通信會(huì)話時(shí)發(fā)射側(cè)202和接收側(cè)250交換的一個(gè)或多個(gè)會(huì)話密鑰以及唯一地與MS110相關(guān)聯(lián)的移動(dòng)序號(hào)，獲得碼字。
當(dāng)在發(fā)射通信設(shè)備202和接收通信設(shè)備250之間建立通信會(huì)話時(shí)，信號(hào)處理單元204通過將會(huì)話密鑰輸入到碼字生成器212中，使碼字生成器212初始化，所述會(huì)話密鑰通常是比特串、或者從會(huì)話密鑰獲得的比特串、和/或移動(dòng)序號(hào)、或者從移動(dòng)序號(hào)獲得的比特串。與輸入到幅度和相位調(diào)節(jié)器210中的每個(gè)碼元相對(duì)應(yīng)，幅度和相位調(diào)節(jié)器210讀取碼字生成器212輸出的比特。隨后，信號(hào)處理單元204根據(jù)讀取的比特確定相移。
如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的，數(shù)據(jù)通過空中在被稱為幀的組中發(fā)射。在建立通信會(huì)話之后，每次發(fā)射側(cè)202開始新的幀時(shí)，信號(hào)處理單元204都使碼字生成器212重新初始化，從而使得及時(shí)地根據(jù)重新初始化過的碼字生成器212，對(duì)被加密以嵌入在新幀中的第一碼元進(jìn)行加密。新幀的報(bào)頭包括新幀指示符(NFI)，其表示這是新的幀，以及該NFI向接收通信設(shè)備250指出接收通信設(shè)備應(yīng)該同時(shí)使其碼字生成器重新初始化。由此，在發(fā)射側(cè)202和接收側(cè)250的碼字生成器之間保持同步。
移相器210將加密的相移碼元流傳送到正交調(diào)制器214。當(dāng)碼元映射器208包括多個(gè)碼元映射器(其每個(gè)將多種數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)類型映射到碼元星座)時(shí)，只有根據(jù)用戶數(shù)據(jù)產(chǎn)生碼元流的碼元映射器向移相器210傳送所產(chǎn)生的碼元流。隨后，移相器210移動(dòng)與用戶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的每個(gè)碼元的相位，以產(chǎn)生加密的，即，相移的碼元流，該相移碼元流被傳送到正交調(diào)制器214。基于相關(guān)聯(lián)的非用戶數(shù)據(jù)產(chǎn)生碼元流的其他碼元映射器中的每個(gè)繞過移相器210，且向正交調(diào)制器214直接傳送非加密的，即，未移相的碼元流。
正交調(diào)制器214利用正交子載波，對(duì)正交調(diào)制器接收到的每個(gè)碼元進(jìn)行調(diào)制，正交子載波例如是OFDM通信系統(tǒng)中的多個(gè)頻率子帶中的一個(gè)、或正交碼、或CDMA通信系統(tǒng)中的OVSF。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，OFDM實(shí)施例，正交調(diào)制器214包括耦合到變換器218的串行-并行(S/P)轉(zhuǎn)換器216，該變換器進(jìn)一步耦合到并行-串行(P/S)轉(zhuǎn)換器220。響應(yīng)于接收每個(gè)碼元，正交調(diào)制器214將接收到的碼元路由至S/P轉(zhuǎn)換器216。S/P轉(zhuǎn)換器216向多個(gè)(‘N’個(gè))正交子載波中的一個(gè)(即，頻率子帶)指配(310)每個(gè)碼元，實(shí)際上將從移相器210接收到的碼元流從串行形式轉(zhuǎn)換為并行形式，且產(chǎn)生N個(gè)并行碼元，其中N是包含在為通信會(huì)話分配的頻率帶寬中的子載波數(shù)。隨后，S/P轉(zhuǎn)換器216將N個(gè)并行碼元施加到變換器218。當(dāng)正交調(diào)制器214接收到的碼元與多種數(shù)據(jù)類型(例如用戶數(shù)據(jù)、導(dǎo)頻數(shù)據(jù)和同步數(shù)據(jù))相關(guān)聯(lián)時(shí)，S/P轉(zhuǎn)換器216將與相同數(shù)據(jù)類型相關(guān)聯(lián)的每個(gè)碼元指配給來自一個(gè)或多個(gè)正交子載波的相同集合的正交子載波。即，與用戶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的碼元可以被指配給來自第一集合的正交子載波的一個(gè)或多個(gè)正交子載波，與導(dǎo)頻數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的碼元可以被指配給來自第二正交子載波集合的一個(gè)或多個(gè)正交子載波，以及與同步數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的碼元被指配給來自第三正交子載波集合的一個(gè)或多個(gè)正交子載波。
變換器218將N個(gè)并行碼元的每個(gè)碼元變換(312)為時(shí)域信號(hào)，即，時(shí)域子載波，其中所述碼元被指配給頻率子帶，即，頻域子載波，由此產(chǎn)生了多個(gè)(N)調(diào)制正交時(shí)域子載波，其中每個(gè)子載波對(duì)應(yīng)于被包括在該頻帶中的子帶。多個(gè)正交頻率子帶fn(t)，n＝0，1，...，N-1可以被認(rèn)為是對(duì)于t∈
的正弦或復(fù)指數(shù)形式ej2II(W/N)nt，其中W是可用的頻率帶寬，且W/N表示子載波之間的頻率間隔。
如在OFDM系統(tǒng)中已知的，可以利用逆快速傅里葉變換(IFFT)實(shí)現(xiàn)變換器218的功能，或可替換地，利用逆離散傅里葉變換(IDFT)實(shí)現(xiàn)變換器218的功能。N個(gè)并行碼元被提供作為IFFT的輸入，且IFFT輸出頻率fn的N個(gè)并行時(shí)域子載波，其中通過N個(gè)并行輸入碼元的對(duì)應(yīng)輸入碼元，對(duì)N個(gè)并行子載波的每個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)制。隨后，構(gòu)成IFFT輸出的調(diào)制時(shí)域子載波被傳送到P/S轉(zhuǎn)換器220。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，移相器210可以包括移相器模塊，其插入在S/P轉(zhuǎn)換器216和變換器218之間，而不是位于S/P轉(zhuǎn)換器之前。在上述實(shí)施例中，移相器210可以包括多個(gè)移相器，PS1-PSN，其中多個(gè)移相器的每個(gè)移相器與S/P轉(zhuǎn)換器輸出的多個(gè)(‘N’個(gè))并行碼元中的碼元相關(guān)聯(lián)，且從S/P轉(zhuǎn)換器216接收S/P轉(zhuǎn)換器輸出的多個(gè)(‘N’個(gè))并行碼元中的所述碼元。多個(gè)移相器PS1-PSN的每個(gè)移相器進(jìn)一步與對(duì)應(yīng)的多個(gè)(‘N’個(gè))頻率子帶中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)相關(guān)聯(lián)。每個(gè)上述移相器接收碼字生成器212產(chǎn)生的碼字θ、連同多個(gè)移相器PS1-PSN接收到的‘N’個(gè)并行碼元的每個(gè)集合，其中碼字θ與提供至多個(gè)移相器PS1-PSN的其他移相器的碼字不同。響應(yīng)于接收碼元和碼字，多個(gè)移相器PS1-PSN的每個(gè)移相器通過移動(dòng)碼元的相位，對(duì)該碼元進(jìn)行加密，其中所述相移基于所述碼字，以產(chǎn)生加密的相移碼元。隨后，每個(gè)移相器PS1-PSN將相移碼元施加至變換器218，用于從對(duì)應(yīng)的頻率子帶(即，頻域子載波)變換到對(duì)應(yīng)的時(shí)域信號(hào)(即，時(shí)域子載波)。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，其中碼元映射器208包括多個(gè)碼元映射器，其每個(gè)將不同的數(shù)據(jù)類型映射至碼元星座，只有與用戶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的S/P轉(zhuǎn)換器216輸出的指配碼元才被傳送到多個(gè)移相器PS1-PSN中的一個(gè)。其他指配碼元繞過移相器210且由S/P轉(zhuǎn)換器216直接傳送至變換器218。多個(gè)移相器PS1-PSN的每個(gè)移相器接收與用戶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的指配碼元，并且移動(dòng)該碼元的相位，以產(chǎn)生被傳送到變換器218的相移碼元。隨后，變換器218將從移相器PS1-PSN接收到的每個(gè)相移碼元從對(duì)應(yīng)的頻率子帶(即，頻域子載波)變換到對(duì)應(yīng)的時(shí)域信號(hào)(即，時(shí)域子載波)，以產(chǎn)生與用戶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的調(diào)制時(shí)域子載波。變換器218進(jìn)一步將直接從S/P轉(zhuǎn)換器216接收到的每個(gè)非相移碼元從對(duì)應(yīng)的頻率子帶(即，頻域子載波)變換到對(duì)應(yīng)的時(shí)域信號(hào)(即，時(shí)域子載波)，以產(chǎn)生與非用戶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的調(diào)制時(shí)域子載波。自變換多個(gè)相移和非相移碼元得到的調(diào)制時(shí)域子載波隨后被傳送到P/S轉(zhuǎn)換器220。
P/S轉(zhuǎn)換器220，優(yōu)選地是多路復(fù)用器，將從變換器218接收到的時(shí)域子載波從并行形式轉(zhuǎn)換為串行形式，以產(chǎn)生第一輸出信號(hào)。P/S轉(zhuǎn)換器220將第一輸出信號(hào)傳送到循環(huán)前綴(C/P)添加器222，其向第一輸出信號(hào)附加(318)保護(hù)帶間隔或循環(huán)前綴，以產(chǎn)生第二輸出信號(hào)。通常，附加循環(huán)前綴包括附加每個(gè)OFDM碼元的最后Tg秒，作為其自身的前綴。優(yōu)選地，Tg是16抽頭(tap)的預(yù)先指配長(zhǎng)度，或者0.8us；然而，當(dāng)設(shè)計(jì)者權(quán)衡過較長(zhǎng)循環(huán)前綴給予的較好保護(hù)相對(duì)于較長(zhǎng)前綴的低效率時(shí)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以了解，循環(huán)前綴的預(yù)先指配長(zhǎng)度取決于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者。C/P添加器222將第二輸出信號(hào)傳送到發(fā)射側(cè)202的發(fā)射機(jī)部分230，該發(fā)射側(cè)202耦合到信號(hào)處理單元204。發(fā)射機(jī)部分230包括耦合到放大器234的調(diào)制器232。發(fā)射機(jī)部分230將第二輸出信號(hào)路由至調(diào)制器232。調(diào)制器232將第二輸出信號(hào)從基帶頻率上變頻(320)至發(fā)射頻率，以產(chǎn)生上變頻信號(hào)。上變頻信號(hào)被傳送至功率放大器(PA)234，其放大(322)該信號(hào)，以生成放大信號(hào)，并經(jīng)由天線236和空中接口104，發(fā)射(324)該放大信號(hào)。隨后，邏輯流程300結(jié)束(326)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，CDMA實(shí)施例，正交調(diào)制器214可以包括至少一個(gè)擴(kuò)頻器(代替S/P轉(zhuǎn)換器)、變換器和P/S轉(zhuǎn)換器。在上述實(shí)施例中，所述至少一個(gè)擴(kuò)頻器利用正交擴(kuò)頻碼，即，CDMA子載波，對(duì)從移相器210接收到的相移碼元進(jìn)行擴(kuò)頻(316)，以產(chǎn)生第一輸出信號(hào)，即，調(diào)制的(即，擴(kuò)頻)的碼元流。例如，正交調(diào)制器214可以包括多個(gè)串行的擴(kuò)頻器，其中所述多個(gè)擴(kuò)頻器的一個(gè)擴(kuò)頻器利用長(zhǎng)碼對(duì)每個(gè)碼元進(jìn)行擴(kuò)頻，以及多個(gè)擴(kuò)頻器的另一擴(kuò)頻器利用Walsh碼或OVSF對(duì)所述碼元進(jìn)行擴(kuò)頻。當(dāng)傳送到正交調(diào)制器214的碼元包括與多種數(shù)據(jù)類型相關(guān)聯(lián)的碼元時(shí)，正交調(diào)制器利用指配給對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)類型的正交擴(kuò)頻碼，對(duì)每個(gè)接收到的碼元進(jìn)行擴(kuò)頻，以產(chǎn)生調(diào)制子載波。擴(kuò)頻碼元被隨后傳送到發(fā)射機(jī)部分230。即，可以利用第一一個(gè)或多個(gè)正交子載波(即，擴(kuò)頻碼)，對(duì)與用戶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的碼元進(jìn)行擴(kuò)頻，可以利用第二一個(gè)或多個(gè)正交子載波，對(duì)與導(dǎo)頻數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的碼元進(jìn)行擴(kuò)頻，以及可以利用第三一個(gè)或多個(gè)正交子載波，對(duì)與同步數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的碼元進(jìn)行擴(kuò)頻。在CDMA實(shí)施例中，信號(hào)處理單元204可以包括或可以不包括插在正交調(diào)制器214和發(fā)射機(jī)部分230之間的C/P添加器222，該C/P添加器222可以向正交調(diào)制器輸出的擴(kuò)頻碼元流添加前綴。
現(xiàn)在參考圖4和5，其示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的碼字生成器212的操作。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的碼字生成器212的框圖。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法的邏輯流程圖500，利用該方法，碼字生成器212生成移相器210所使用的碼字‘θ’，其中移相器210使用該碼字‘θ’，以移動(dòng)該移相器接收到的碼元的相位。
當(dāng)使用用于產(chǎn)生碼字‘θ’的比特序列對(duì)碼字生成器212的循環(huán)緩沖器414進(jìn)行加載(504)時(shí)，邏輯流程圖500開始(502)。當(dāng)建立通信會(huì)話時(shí)，初始地加載循環(huán)緩沖器514，以及當(dāng)每次發(fā)射通信設(shè)備202開始新幀的時(shí)候，對(duì)循環(huán)緩沖器514重新加載。即，如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的，在幀中發(fā)射數(shù)據(jù)。每次信號(hào)處理單元204匯編新幀時(shí)，該信號(hào)處理單元都使循環(huán)緩沖器414重新初始化，從而使得及時(shí)地根據(jù)重新初始化過的循環(huán)緩沖器，對(duì)被加密用于嵌入在新幀中的第一碼元進(jìn)行加密。新幀的報(bào)頭包括新幀指示符(NFI)，其指出這是新的幀，以及該NFI向接收通信設(shè)備250指出，接收通信設(shè)備應(yīng)該同時(shí)使其循環(huán)緩沖器重新初始化。由此在該發(fā)射和接收通信設(shè)備202，250的碼字生成器之間保持同步。
優(yōu)選地，利用如下比特序列加載循環(huán)緩沖器414。信號(hào)處理單元204提供第一加密密鑰402，以及組合器410接收第一加密密鑰402。優(yōu)選地，第一加密密鑰402是動(dòng)態(tài)16比特密鑰，其僅在呼叫的持續(xù)時(shí)間內(nèi)有效且用于單一的分組猝發(fā)，例如這樣的16比特密鑰，該密鑰得自于通信會(huì)話建立期間由發(fā)射通信設(shè)備202和接收通信設(shè)備250交換的會(huì)話密鑰，并且保存在至少一個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備240中。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一加密密鑰402可以經(jīng)由混頻器406傳送到組合器410，其中利用第一擴(kuò)頻碼404對(duì)第一加密密鑰進(jìn)行擴(kuò)頻，該第一擴(kuò)頻碼保存在每個(gè)發(fā)射通信設(shè)備202和接收通信設(shè)備250中的至少一個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備240、290中的每個(gè)中。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，第一加密密鑰402可以被直接傳送至組合器410。
信號(hào)處理單元204進(jìn)一步提供第二加密密鑰408，以及組合器410接收第二加密密鑰408。優(yōu)選地，第二加密密鑰408是對(duì)于MS110唯一的靜態(tài)48比特密鑰，例如唯一地與MS相關(guān)聯(lián)且保存在發(fā)射通信設(shè)備202的至少一個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備240中的移動(dòng)序號(hào)，比如電子序號(hào)(ESN)。
組合器410組合接收到的第一加密密鑰402和接收到的第二加密密鑰408，以產(chǎn)生用于輸入到循環(huán)緩沖器414中的第一碼字412。優(yōu)選地，碼字412的長(zhǎng)度為64比特，其中從第一加密密鑰402獲得16比特最高有效比特，以及從第二加密密鑰408獲得剩余的48比特。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以意識(shí)到，用于組合第一加密密鑰402和第二加密密鑰408的算法對(duì)于本發(fā)明來說并非關(guān)鍵點(diǎn)，且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，組合器410可以使用各種算法中的任何算法組合第一加密密鑰和第二加密密鑰。組合器410可以進(jìn)一步包括并置功能(concatenation function)，該并置功能將一個(gè)或多個(gè)第一加密密鑰402、第二加密密鑰408或第一加密密鑰和第二加密密鑰的組合并置，以便生成期望長(zhǎng)度的碼字，即，適合于循環(huán)緩沖器414的長(zhǎng)度。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，可以僅僅從第一加密密鑰402或第二加密密鑰404中的一個(gè)獲得碼字412，該密鑰可以被直接提供至循環(huán)緩沖器414，或可以經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)并置功能和擴(kuò)頻器、或乘法器，提供到循環(huán)緩沖器。
循環(huán)緩沖器414將第一碼字412轉(zhuǎn)換為循環(huán)的串行數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，循環(huán)緩沖器414是左移位寄存器，其中最高有效比特(MSB)最先串行并且最低比特(LSB)最后串行。每次從緩沖器414中讀取MSB時(shí)，該緩沖器在左側(cè)移位一個(gè)位置，并且該MSB被加載回到緩沖器作為L(zhǎng)SB。結(jié)果，當(dāng)存儲(chǔ)在緩沖器中的碼字到達(dá)最初存儲(chǔ)的碼字的LSB時(shí)，該序列將再次以最初存儲(chǔ)的碼字的MSB繼續(xù)。
隨后，從循環(huán)緩沖器414中讀取(506)串行序列，以及將該串行序列路由至耦合到緩沖器的碼字?jǐn)U展器416。碼字?jǐn)U展器416根據(jù)存儲(chǔ)在循環(huán)緩沖器414中的64比特碼字，對(duì)從循環(huán)緩沖器414中讀取的串行序列進(jìn)行擴(kuò)展(508)，從而形成更長(zhǎng)的、128比特的第二碼字418。優(yōu)選地，碼字?jǐn)U展器416是二分之一(1/2)的卷積編碼器，其在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的，且在IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)的Section 8.2.1.2.1.3中有定義。根據(jù)存儲(chǔ)在循環(huán)緩沖器414中的64比特碼字，二分之一卷積編碼器向從循環(huán)緩沖器414中讀取的串行序列添加冗余，以產(chǎn)生更長(zhǎng)的、128比特的第二碼字418。
碼字?jǐn)U展器416將第二碼字418傳送到異或(XOR)門422。然而，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，當(dāng)從緩沖器414中讀取的串行序列具有不需要擴(kuò)展的大小時(shí)，碼字生成器可以不包括碼字?jǐn)U展器416。在上述實(shí)施例中，從循環(huán)緩沖器414中讀取的串行序列可以被直接路由至異或(XOR)門422。除了接收碼字418之外，XOR門422進(jìn)一步接收隨機(jī)或偽噪聲(PN)序列420。XOR門420利用序列420，對(duì)碼字418進(jìn)行異或操作(510)，以產(chǎn)生第三碼字424。通過利用序列420對(duì)碼字418進(jìn)行異或操作，由碼字生成器212提供至移相器210的碼字‘θ’被進(jìn)一步隨機(jī)化，由此使得移相器所引入的相移更難被檢測(cè)。優(yōu)選地，序列420是用于對(duì)導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻的導(dǎo)頻序列，例如由IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)的Section 8.3.3.4.2或Section 8.4.9.4.1定義的導(dǎo)頻序列。上述導(dǎo)頻序列通常包括良好的隨機(jī)序列的屬性。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以意識(shí)到，此處可以使用任何隨機(jī)或PN序列。
XOR門422將第三碼字424傳送到串行-并行(S/P)緩沖器426，該緩沖器對(duì)碼字進(jìn)行緩存(512)。隨后，信號(hào)處理單元204從S/P緩沖器426中讀取(514)碼字，并且將所讀取的碼字430路由至乘法器。乘法器進(jìn)一步接收多個(gè)子載波索引的子載波索引432，連同從緩沖器426中讀取的每個(gè)碼字，其中多個(gè)子載波索引的每個(gè)子載波索引對(duì)應(yīng)于多個(gè)(‘N’個(gè))子載波的子載波。隨后，乘法器434使從緩沖器426中讀取的每個(gè)碼字430乘以(516)子載波索引432，以產(chǎn)生了與多個(gè)(‘N’個(gè))子載波中的子載波相關(guān)聯(lián)的碼字436。通過使乘法器434接收到的每個(gè)碼字乘以不同的子載波索引值，碼字生成器212可以向‘N’個(gè)并行碼元的每個(gè)碼元引入與該‘N’個(gè)并行碼元中其他碼元所引入的相移不同的相移，其中所述子載波索引值與指配給如下碼元的子載波相關(guān)聯(lián)，所述碼元是將要根據(jù)碼字被相移的碼元。這進(jìn)一步增加了對(duì)通信設(shè)備進(jìn)行截聽以解密該加密碼元的難度。
比如，當(dāng)移相器210包括插在S/P轉(zhuǎn)換器216和變換器218之間的移相器模塊時(shí)，乘法器434可以使S/P緩沖器426輸出的第一碼字乘以第一子載波索引432。所得到的碼字被隨后傳送到多個(gè)移相器PS1-PSN的第一移相器PS1。乘法器434可以隨后使仍然是由S/P緩沖器426輸出的相同的碼字乘以第二子載波索引432，并且將所獲得的碼字傳送到多個(gè)移相器PS1-PSN的第二移相器PS2(未示出)等等。由此傳送到每個(gè)移相器PS1-PSN的每個(gè)碼字不同于傳送到其他移相器的碼字。然而，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，并且為了減少碼字生成器212的復(fù)雜性，乘法器434可以不必被包括在碼字生成器中，并且從緩沖器426中讀取的碼字430可以不必乘以對(duì)應(yīng)的子載波索引值。
隨后，乘法器434將每個(gè)碼字436傳送到截?cái)喙δ?38。截?cái)喙δ?38截?cái)?518)每個(gè)碼字436，以生成截?cái)嗟拇a字，該截?cái)啻a字是被提供至移相器210的碼字‘θ’。碼字‘θ’的長(zhǎng)度取決于通信系統(tǒng)100的設(shè)計(jì)者，并且應(yīng)當(dāng)是適合于通信系統(tǒng)100的設(shè)計(jì)者期望的間隔尺度水平的長(zhǎng)度，以用于通過移相器210引入相移。優(yōu)選地，碼字‘θ’為八(8)比特；然而本領(lǐng)域技術(shù)人員可以意識(shí)到，‘θ’可以是任何長(zhǎng)度。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，從S/P緩沖器426中讀取的、或由乘法器434產(chǎn)生的每個(gè)碼字430的長(zhǎng)度可以是適合于碼字‘θ’的長(zhǎng)度。在上述實(shí)施例中，當(dāng)碼字可能不需要被截?cái)嘁援a(chǎn)生碼字‘θ’時(shí)，碼字生成器212可以不必包括截?cái)喙δ?38。邏輯流程圖500隨后結(jié)束(520)。
隨后，移相器210使用碼字‘θ’，以向由移相器從碼元映射器208接收到的碼元施加相移?，F(xiàn)在參考圖6和7，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的移相器600的操作，例如移相器210的操作，或者當(dāng)移相器210包括多個(gè)移相器PS1-PSN時(shí)，多個(gè)移相器PS1-PSN的每個(gè)移相器的操作。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的移相器600的框圖。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法的邏輯流程圖700，移相器600執(zhí)行該方法以實(shí)現(xiàn)移相器接收到的碼元中的相移。
當(dāng)移相器600接收(704)來自碼字生成器212的碼字‘θ’時(shí)，邏輯流程圖700開始(702)。移相器600將所接收到的碼字路由至正弦和余弦函數(shù)生成器602。根據(jù)接收到的碼字，正弦和余弦函數(shù)生成器602生成(706)對(duì)應(yīng)于正弦函數(shù)‘sinα’的第一值和對(duì)應(yīng)于余弦函數(shù)‘cosα’的第二值，其中‘α’是與從碼字生成器212接收到的碼字‘θ’相對(duì)應(yīng)的角度。比如，當(dāng)‘θ’是‘n’比特碼字時(shí)，則α＝C×(360°/2n)，其中C對(duì)應(yīng)于碼字‘θ’所表示的值。比如，假定‘θ’是八(8)比特碼字。進(jìn)一步，假如由碼字生成器212提供至移相器210的碼字‘θ’是‘10001001’。該碼字對(duì)應(yīng)于值137，則α等于‘137×(360°/256)’或者大約192°。正弦和余弦函數(shù)生成器602隨后生成對(duì)應(yīng)于192°的正弦的第一值，以及生成對(duì)應(yīng)于192°的余弦的第二值。優(yōu)選地，正弦和余弦函數(shù)生成器602通過參考由至少一個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備240保存的查找表，生成對(duì)應(yīng)于‘sinα’和‘cosα’的值。正弦和余弦函數(shù)生成器602隨后將第一和第二值，即，‘sinα’和‘cosα’路由至正交加密器604。
正交加密器604從正弦和余弦函數(shù)生成器602接收第一和第二值，即，‘sinα’和‘cosα’。正交加密器604進(jìn)一步接收(708)碼元映射器208產(chǎn)生的碼元(Iin，Qin)。隨后，正交加密器604根據(jù)從正弦和余弦函數(shù)生成器602接收到的‘sinα’和‘cosα’，移動(dòng)(710)碼元的相位，以產(chǎn)生加密的相移碼元(Iout，Qout)。更具體地，正交加密器604通過執(zhí)行保存在至少一個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備240中的以下公式，產(chǎn)生相移碼元(Iout，Qout)Iout＝(Iinxcosα)-(Qinxsinα)，以及Qout＝(Iinxsinα)+(Qinxcosα).
只要適當(dāng)，相移碼元(Iout，Qout)隨后被移相器600傳送至諸如正交調(diào)制器214的正交調(diào)制器或者諸如變換器218的變換器，且邏輯流程圖700隨后結(jié)束(712)。
通信系統(tǒng)100的接收側(cè)250實(shí)現(xiàn)相對(duì)于發(fā)射側(cè)202的相反功能?，F(xiàn)在參考圖8，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的接收側(cè)250的操作的邏輯流程圖800。當(dāng)經(jīng)由天線252接收的信號(hào)被路由至接收機(jī)部分260時(shí)，邏輯流程800開始(802)，其中低噪聲放大器(LNA)262對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行放大(804)。LNA262隨后將該放大信號(hào)路由至解調(diào)器264，該解調(diào)器264將該放大信號(hào)從發(fā)射頻率下變頻(806)為基帶頻率。隨后，基帶信號(hào)被傳送到接收側(cè)信號(hào)處理單元270。
信號(hào)處理單元270將該基帶信號(hào)路由至循環(huán)前綴(C/P)移除器272，其移除(808)已經(jīng)被附加到信號(hào)的循環(huán)前綴。C/P移除器272將無循環(huán)前綴的信號(hào)傳送到正交解調(diào)器274。當(dāng)對(duì)應(yīng)的發(fā)射側(cè)202不包括C/P添加器時(shí)，則信號(hào)處理單元270可以將基帶信號(hào)直接路由至正交解調(diào)器274。正交解調(diào)器274執(zhí)行與正交調(diào)制器214執(zhí)行的功能相反的功能。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，OFDM實(shí)施例，正交解調(diào)器274包括耦合到反向變換器278的S/P轉(zhuǎn)換器276，該反向變換器進(jìn)一步耦合到P/S轉(zhuǎn)換器280。在上述實(shí)施例中，正交解調(diào)器274將無循環(huán)前綴的信號(hào)路由至S/P轉(zhuǎn)換器276。S/P轉(zhuǎn)換器276將下變頻的無前綴信號(hào)從串行形式轉(zhuǎn)換(810)為并行形式，輸出N個(gè)并行的調(diào)制子載波。N個(gè)并行調(diào)制子載波被傳送至反向變換器278，諸如離散傅里葉變換(DFT)或者快速傅里葉變換(FFT)，其基于在變換器218中使用的N個(gè)正交函數(shù)的對(duì)應(yīng)正交函數(shù)，將N個(gè)并行調(diào)制子載波的每個(gè)子載波從時(shí)域變換(812)為頻域。即，反向變換器278將每個(gè)加密碼元變換為與該碼元的時(shí)域子載波相關(guān)聯(lián)的頻域子帶或者子載波，以產(chǎn)生多個(gè)加密碼元。根據(jù)‘N’個(gè)調(diào)制子載波，反向變換器278的輸出包括‘N’個(gè)并行加密碼元，其中‘N’個(gè)并行加密碼元的每個(gè)碼元是從發(fā)射側(cè)202使用的星座的‘M’個(gè)可能的碼元得到的。
變換器278將‘N’個(gè)并行加密碼元傳送到P/S轉(zhuǎn)換器280。P/S轉(zhuǎn)換器280將‘N’個(gè)并行加密碼元從并行形式轉(zhuǎn)換(814)為串行形式，以產(chǎn)生加密碼元流，并且將該碼元流傳送到移相器282。移相器282通過移動(dòng)加密碼元的相位以作為對(duì)移相器210添加給碼元的相移的補(bǔ)償，對(duì)碼元流中的每個(gè)加密碼元進(jìn)行解密(818)，由此產(chǎn)生多個(gè)解密碼元。隨后，移相器282將每個(gè)解密碼元傳送到反向碼元映射器286。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，其中發(fā)射數(shù)據(jù)包括多種數(shù)據(jù)類型，諸如用戶數(shù)據(jù)、導(dǎo)頻數(shù)據(jù)以及同步數(shù)據(jù)，并且發(fā)射側(cè)移相器只對(duì)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，隨后，正交解調(diào)器只將與用戶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的碼元傳送至移相器282。通過移動(dòng)加密碼元的相位以作為移相器210添加給碼元的相移的補(bǔ)償，移相器282對(duì)每個(gè)加密碼元進(jìn)行解密，即，對(duì)與用戶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的碼元進(jìn)行解密，以產(chǎn)生被傳送到反向碼元映射器286的解密碼元流。當(dāng)通過P/S轉(zhuǎn)換器280輸出時(shí)，發(fā)射側(cè)不會(huì)對(duì)與非用戶數(shù)據(jù)類型相關(guān)聯(lián)的碼元進(jìn)行加密，因此所述碼元具有非加密格式，即，包括非加密碼元流。只要適當(dāng)，非加密碼元可以隨后被用于同步和導(dǎo)頻內(nèi)插用途，以及可以在不被傳送至反向碼元映射器286的情況下被丟棄。
根據(jù)與用于在移相器210中確定相移的碼字相同的碼字，移相器282實(shí)現(xiàn)了每個(gè)加密碼元的相移，耦合到移相器282的碼字生成器284生成該碼字。例如，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，移相器282可以從碼元的相位減去等于移相器210添加給碼元的相移的相位。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，移相器282可以給碼元加上這樣的相位，即，該相位使得該碼元將圍繞復(fù)平面完成所述碼元的360°旋轉(zhuǎn)，即，可以施加近似等于‘360°-θ’的相移。例如，如果移相器210向碼元施加192°的相移，則移相器282可以向該碼元施加約‘360°-192°’或168°的相移。
碼字生成器284輸出與碼字生成器212輸出的碼字同步的碼字。當(dāng)在發(fā)射通信設(shè)備202和接收通信設(shè)備270之間最初建立通信會(huì)話時(shí)，信號(hào)處理單元274通過將會(huì)話密鑰、或者從會(huì)話密鑰獲得的比特串、和/或移動(dòng)序號(hào)、或者從移動(dòng)序號(hào)獲得的比特串輸入到碼字生成器，使碼字生成器284初始化。在建立通信會(huì)話之后，每次接收通信設(shè)備270接收到新的幀時(shí)，信號(hào)處理單元274都使碼字生成器284重新初始化，從而使得及時(shí)地根據(jù)重新初始化過的碼字生成器，對(duì)根據(jù)該新幀解密的第一碼元進(jìn)行解密。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，移相器282可以包括移相器模塊，其插在反向變換器278和P/S轉(zhuǎn)換器280之間，而不是跟在P/S轉(zhuǎn)換器之后。在上述實(shí)施例中，類似于移相器210，移相器282可以包括多個(gè)移相器PS1-PSN，其中多個(gè)移相器的每個(gè)移相器與反向變換器輸出的多個(gè)(‘N’個(gè))并行碼元的加密碼元相關(guān)聯(lián)，并且從反向變換器278接收該反向變換器輸出的多個(gè)(‘N’個(gè))并行碼元的加密碼元。多個(gè)移相器PS1-PSN的每個(gè)移相器進(jìn)一步與對(duì)應(yīng)的多個(gè)(‘N’個(gè))子載波中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)。每個(gè)移相器PS1-PSN接收碼字生成器284生成的碼字‘θ′’，連同多個(gè)移相器PS1-PSN接收到的‘N’個(gè)并行碼元的每個(gè)集合，其中所述碼字‘θ′’與提供至其他移相器PS1-PSN的碼字不同。響應(yīng)于接收碼元和碼字，每個(gè)移相器PS1-PSN通過根據(jù)碼字移動(dòng)碼元的相位，對(duì)碼元進(jìn)行解密，以產(chǎn)生解密碼元。隨后，每個(gè)移相器PS1-PSN將該解密碼元施加到P/S轉(zhuǎn)換器280，用于從并行形式轉(zhuǎn)換到串行形式。
在發(fā)射數(shù)據(jù)包括多種數(shù)據(jù)類型，諸如用戶數(shù)據(jù)、導(dǎo)頻數(shù)據(jù)以及同步數(shù)據(jù)時(shí)，反向變換器278經(jīng)由對(duì)應(yīng)的移相器PS1-PSN，僅將加密碼元傳送至P/S轉(zhuǎn)換器280，其中所述加密碼元是與用戶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的且是由發(fā)射側(cè)進(jìn)行了相移的碼元。反向變換器278直接將非加密碼元傳送至P/S轉(zhuǎn)換器280，其中所述非加密碼元是與一個(gè)或多個(gè)其他數(shù)據(jù)類型，例如導(dǎo)頻數(shù)據(jù)和同步數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的且沒有由發(fā)射側(cè)執(zhí)行相移的碼元。換言之，當(dāng)發(fā)射數(shù)據(jù)包括與用戶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的多個(gè)加密碼元和與非用戶數(shù)據(jù)(諸如導(dǎo)頻數(shù)據(jù)或者同步數(shù)據(jù))相關(guān)聯(lián)的多個(gè)非加密碼元時(shí)，S/P轉(zhuǎn)換器276將下變頻信號(hào)指配給多個(gè)時(shí)域子載波，其中多個(gè)時(shí)域子載波的一個(gè)或多個(gè)時(shí)域子載波與用戶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，以及多個(gè)時(shí)域子載波的一個(gè)或多個(gè)時(shí)域子載波與導(dǎo)頻數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。隨后，反向變換器278將與用戶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的每個(gè)時(shí)域子載波變換為頻域子載波，以產(chǎn)生多個(gè)加密碼元，以及進(jìn)一步將與非用戶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的每個(gè)時(shí)域子載波變換為頻域子載波，以產(chǎn)生多個(gè)非加密碼元。隨后，反向變換器278將該加密碼元傳送到移相器模塊282，以及更具體地，傳送到移相器PS1-PSN，以及將非加密碼元傳送到P/S轉(zhuǎn)換器280。每個(gè)移相器PS1-PSN根據(jù)碼字移動(dòng)碼元的相位，對(duì)接收到的加密碼元進(jìn)行解密，以產(chǎn)生解密碼元，以及將解密碼元傳送到P/S轉(zhuǎn)換器280。隨后，P/S轉(zhuǎn)換器280將從移相器模塊282接收到的解密碼元和從反向變換器278接收到的非加密碼元從并行格式轉(zhuǎn)換為串行格式。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，CDMA實(shí)施例，正交解調(diào)器274可以包括至少一個(gè)解擴(kuò)頻器(代替S/P轉(zhuǎn)換器)、反向變換器和P/S轉(zhuǎn)換器。在上述實(shí)施例中，至少一個(gè)解擴(kuò)頻器通過應(yīng)用與正交調(diào)制器214使用的正交擴(kuò)頻碼相對(duì)應(yīng)的正交擴(kuò)頻碼，即，CDMA子載波，接收到的加密碼元解擴(kuò)頻(816)，從而解調(diào)該接收信號(hào)并且產(chǎn)生解調(diào)流，即，解擴(kuò)頻的加密碼元流。例如，正交解調(diào)器274可以包括多個(gè)串行的解擴(kuò)頻器，其中所述多個(gè)解擴(kuò)頻器的一個(gè)解擴(kuò)頻器利用長(zhǎng)碼對(duì)每個(gè)碼元解擴(kuò)頻，以及多個(gè)解擴(kuò)頻器的另一解擴(kuò)頻器利用Walsh碼或OVSF對(duì)所述碼元解擴(kuò)頻。進(jìn)一步，在本發(fā)明的CDMA實(shí)施例中，信號(hào)處理單元274可以包括或者可以不必包括C/P移除器272。在CDMA實(shí)施例中，正交解調(diào)器274隨后將每個(gè)解擴(kuò)頻的加密碼元傳送到移相器282。如上所詳細(xì)描述的，隨后，通過移動(dòng)碼元的相位以作為對(duì)移相器210添加給碼元的相移的補(bǔ)償，移相器282對(duì)每個(gè)解擴(kuò)頻的加密碼元進(jìn)行解密(818)，由此產(chǎn)生多個(gè)解密碼元。
根據(jù)碼元映射器208使用的碼元映射方案，反向碼元映射器286通過恢復(fù)(820)與每個(gè)解密碼元相對(duì)應(yīng)的P元組，產(chǎn)生了比特流。即，反向碼元映射器286將每個(gè)碼元映射到碼元映射器208使用的星座中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，由此恢復(fù)與該點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的P元組。隨后，反向碼元映射器286將恢復(fù)的比特流傳送到解碼器288。解碼器288根據(jù)編碼器206所應(yīng)用的糾錯(cuò)碼，對(duì)比特流進(jìn)行解碼(822)，并且將解碼比特流傳送到數(shù)據(jù)接收器(sink)(未示出)，并且邏輯流程800隨后結(jié)束(824)。
通過移動(dòng)基于發(fā)射和接收通信設(shè)備已知信息而發(fā)射的碼元的相位，通信系統(tǒng)100提供物理層處的加密，其使得空中接口對(duì)于通信的不期望的截聽者的解密來說更加安全。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，包括在發(fā)射通信設(shè)備中的碼元映射器根據(jù)接收到的比特流和碼元映射方案產(chǎn)生多個(gè)碼元。隨后，包括在發(fā)射通信設(shè)備中的移相器根據(jù)碼字來移動(dòng)每個(gè)碼元的相位，以產(chǎn)生加密碼元，該碼字產(chǎn)生器可以根據(jù)發(fā)射和接收通信設(shè)備均已知的一個(gè)或多個(gè)加密密鑰來生成該碼字。隨后，經(jīng)由空中接口發(fā)射該加密碼元。隨后，通過將每個(gè)接收到的加密碼元移動(dòng)與用于加密該碼元的相位相對(duì)應(yīng)的相位，接收通信設(shè)備對(duì)接收到的加密碼元進(jìn)行解密，由此產(chǎn)生解密碼元。隨后，反向碼元映射器根據(jù)發(fā)射設(shè)備碼元映射器使用的碼元映射方案，對(duì)對(duì)應(yīng)于每個(gè)解密碼元的比特進(jìn)行恢復(fù)。
盡管已經(jīng)參考特定的實(shí)施例對(duì)本本發(fā)明進(jìn)行了具體地闡述和顯示，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在不背離由以下權(quán)利要求書所說明的本發(fā)明的精神上和范圍的情況下，可以作出各種改變和使用等同物對(duì)各部件進(jìn)行替換。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以意識(shí)到，此處詳細(xì)說明的發(fā)射通信設(shè)備和接收通信設(shè)備的組件與操作不是排他性的，而僅僅是被提供用于幫助理解和評(píng)估本發(fā)明的創(chuàng)造性原理和優(yōu)點(diǎn)，而并非用于以任何方式限制本發(fā)明。因此，說明和附圖都應(yīng)該被認(rèn)為是說明性的而非限制性的，且上述變化和替換都應(yīng)當(dāng)被視為被包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
以上已經(jīng)參考特定實(shí)施例描述了本發(fā)明的益處、其他優(yōu)點(diǎn)和解決方案。然而，可以導(dǎo)致任何益處、優(yōu)點(diǎn)或者解決方案出現(xiàn)或變得更加明確的益處、優(yōu)點(diǎn)、問題的解決方案和任何部件(多個(gè))都不應(yīng)被視為是任何或全部權(quán)利要求的關(guān)鍵性的、必須的、或本質(zhì)的特征或部件。如此處使用的，術(shù)語“包括”、“包括的”或者其任何變型是指覆蓋了非排他性的包括，由此，包括一系列部件的工藝、方法、物品、或者裝置不僅僅包含那些部件，而且還可以包括沒有明確列出的或?qū)τ谏鲜龉に?、方法、物品、或者裝置固有的其他部件。此外，除非此處另有說明，相關(guān)聯(lián)術(shù)語的使用，如果有的話，例如第一和第二、頂部和底部等等，在實(shí)體或者動(dòng)作之間不必須需要或暗示任何實(shí)際的關(guān)系或順序的情況下，該相關(guān)聯(lián)術(shù)語被僅僅用來將這樣的一個(gè)實(shí)體與另一個(gè)實(shí)體或動(dòng)作相區(qū)別。
權(quán)利要求
1.一種用于加密無線傳輸?shù)姆椒?，包括接收多個(gè)碼元；移動(dòng)所述多個(gè)碼元中每個(gè)碼元的相位，以產(chǎn)生多個(gè)相移碼元；利用正交子載波對(duì)所述多個(gè)相移碼元中的每個(gè)相移碼元進(jìn)行調(diào)制，以產(chǎn)生至少一個(gè)調(diào)制子載波；以及經(jīng)由無線鏈路，發(fā)射所述至少一個(gè)調(diào)制子載波。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中所述多個(gè)碼元包括與用戶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的碼元、以及與導(dǎo)頻數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的碼元，其中所述移動(dòng)包括移動(dòng)與用戶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的每個(gè)碼元的相位，以產(chǎn)生多個(gè)相移碼元；以及不移動(dòng)與導(dǎo)頻數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的每個(gè)碼元的相位，以產(chǎn)生多個(gè)非相移碼元，以及其中，所述調(diào)制包括利用第一正交子載波，對(duì)與用戶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的所述多個(gè)相移碼元中的每個(gè)相移碼元進(jìn)行調(diào)制，以及利用第二正交子載波，對(duì)所述多個(gè)非相移碼元中的每個(gè)非相移碼元進(jìn)行調(diào)制。
3.如權(quán)利要求1的方法，其中所述多個(gè)相移碼元包括相移碼元流，以及其中所述調(diào)制包括將所述多個(gè)相移碼元中的每個(gè)相移碼元指配給多個(gè)頻率子帶中的頻率子帶；以及將每個(gè)相移碼元變換為與所述相移碼元的頻率子帶相關(guān)聯(lián)的時(shí)域子載波，以產(chǎn)生多個(gè)調(diào)制時(shí)域子載波。
4.如權(quán)利要求3的方法，其中所述多個(gè)調(diào)制時(shí)域子載波具有并行形式，以及其中所述發(fā)射包括將所述多個(gè)調(diào)制子載波從并行形式轉(zhuǎn)換為串行形式，以產(chǎn)生輸出信號(hào)；以及經(jīng)由無線鏈路發(fā)射所述輸出信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1的方法，其中所述移動(dòng)包括將所述多個(gè)碼元中的每個(gè)碼元指配給多個(gè)頻率子帶中的頻率子帶，以產(chǎn)生多個(gè)指配碼元；移動(dòng)所述多個(gè)指配碼元中的每個(gè)指配碼元的相位，以產(chǎn)生多個(gè)相移碼元；以及其中所述調(diào)制包括將每個(gè)相移碼元變換為與所述相移碼元的頻率子帶相關(guān)聯(lián)的時(shí)域子載波，以產(chǎn)生多個(gè)調(diào)制時(shí)域子載波。
6.如權(quán)利要求1的方法，其中所述移動(dòng)相位包括根據(jù)從會(huì)話密鑰和移動(dòng)序號(hào)中的至少其中之一獲得的碼字，移動(dòng)所述多個(gè)碼元中的每個(gè)碼元的相位。
7.如權(quán)利要求6的方法，其中所述移動(dòng)相位包括根據(jù)會(huì)話密鑰和移動(dòng)序號(hào)中的至少其中之一生成碼字；以及對(duì)于所述多個(gè)碼元中的每個(gè)碼元，生成sinα以及cosα，其中α是從所述碼字獲得的；以及根據(jù)sinα以及cosα，移動(dòng)所述碼元的相位，以產(chǎn)生相移碼元。
8.如權(quán)利要求1的方法，其中所述移動(dòng)相位包括根據(jù)多個(gè)碼字中的碼字，移動(dòng)所述多個(gè)碼元中的每個(gè)碼元的相位，以及其中所述方法進(jìn)一步包括根據(jù)所述會(huì)話密鑰和所述移動(dòng)序號(hào)中的至少其中之一，利用比特序列加載緩沖器；從所述緩沖器中讀取串行序列；利用不同的序列對(duì)所述串行序列進(jìn)行異或操作，以產(chǎn)生碼字；以及使所述碼字乘以多個(gè)子載波索引中的每個(gè)子載波索引，以產(chǎn)生所述多個(gè)碼字。
9.一種用于接收加密的無線傳輸?shù)姆椒?，包括?jīng)由無線鏈路接收至少一個(gè)調(diào)制子載波；對(duì)所述至少一個(gè)調(diào)制子載波進(jìn)行解調(diào)，以產(chǎn)生多個(gè)加密碼元；以及向所述多個(gè)加密碼元中的每個(gè)加密碼元施加相移，以產(chǎn)生多個(gè)解密碼元。
10.如權(quán)利要求9的方法，其中所述至少一個(gè)調(diào)制子載波包括與用戶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的子載波和與導(dǎo)頻數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的子載波，其中所述解調(diào)包括對(duì)與用戶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的所述子載波進(jìn)行解調(diào)，以產(chǎn)生多個(gè)加密碼元；以及，對(duì)與導(dǎo)頻數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的所述子載波進(jìn)行解調(diào)，以產(chǎn)生多個(gè)非加密碼元，以及其中所述施加相移包括向所述多個(gè)加密碼元中的每個(gè)加密碼元施加相移，以產(chǎn)生多個(gè)解密碼元。
11.如權(quán)利要求9的方法，其中所述至少一個(gè)調(diào)制子載波包括多個(gè)調(diào)制子載波，其中所述多個(gè)加密碼元包括加密碼元流，以及其中所述解調(diào)包括將多個(gè)調(diào)制子載波從串行形式轉(zhuǎn)換為并行形式，以產(chǎn)生多個(gè)并行的調(diào)制子載波；通過正交函數(shù)，對(duì)多個(gè)并行的調(diào)制子載波中的每個(gè)子載波進(jìn)行解調(diào)，以產(chǎn)生多個(gè)并行的加密碼元；以及將所述多個(gè)并行的加密碼元從并行形式轉(zhuǎn)換為串行形式，以產(chǎn)生加密碼元流；
12.一種通信設(shè)備，包括信號(hào)處理單元，包括移相器，該移相器接收多個(gè)碼元并且向所述多個(gè)碼元中的每個(gè)碼元施加相移，以產(chǎn)生多個(gè)相移碼元；正交調(diào)制器，該正交調(diào)制器接收所述多個(gè)相移碼元，以及利用正交子載波對(duì)所述多個(gè)相移碼元中的每個(gè)相移碼元進(jìn)行調(diào)制，以產(chǎn)生至少一個(gè)調(diào)制子載波；以及發(fā)射機(jī)部分，該發(fā)射機(jī)部分耦合到所述信號(hào)處理單元，所述發(fā)射機(jī)部分經(jīng)由無線鏈路發(fā)射所述至少一個(gè)調(diào)制子載波。。
13.如權(quán)利要求12的通信設(shè)備，其中所述多個(gè)碼元包括與用戶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的多個(gè)碼元、以及與導(dǎo)頻數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的多個(gè)碼元，其中所述移相器接收與用戶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的所述多個(gè)碼元，并且移動(dòng)每個(gè)上述碼元的相位，以產(chǎn)生多個(gè)相移碼元，以及其中所述正交調(diào)制器接收所述多個(gè)相移碼元，接收與導(dǎo)頻數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的多個(gè)非相移碼元，利用第一正交子載波對(duì)所述多個(gè)相移碼元中的每個(gè)相移碼元進(jìn)行調(diào)制，以及利用第二正交子載波對(duì)所述多個(gè)非相移碼元的每個(gè)非相移碼元碼元進(jìn)行調(diào)制。
14.如權(quán)利要求12的通信設(shè)備，其中所述多個(gè)相移碼元包括相移碼元流，以及其中所述正交調(diào)制器包括串行-并行轉(zhuǎn)換器，該串行-并行轉(zhuǎn)換器向多個(gè)頻率子帶中的頻率子帶指配所述多個(gè)相移碼元中的每個(gè)相移碼元；以及變換器，該變換器將每個(gè)相移碼元變換為與所述碼元的頻率子帶相關(guān)聯(lián)的時(shí)域子載波，以產(chǎn)生多個(gè)調(diào)制時(shí)域子載波，其中所述多個(gè)調(diào)制子載波具有并行形式；以及并行-串行轉(zhuǎn)換器，該并行-串行變換器將所述多個(gè)調(diào)制子載波從并行形式轉(zhuǎn)換為串行形式，以產(chǎn)生輸出信號(hào)；以及其中所述發(fā)射機(jī)部分通過經(jīng)由所述無線鏈路發(fā)射所述輸出信號(hào)，發(fā)射所述至少一個(gè)調(diào)制子載波。
15.如權(quán)利要求12的通信設(shè)備，進(jìn)一步包括碼字生成器，該碼字生成器耦合到所述移相器，并且根據(jù)會(huì)話密鑰和移動(dòng)序號(hào)中的至少其中之一生成多個(gè)碼字，且其中所述移相器根據(jù)多個(gè)碼字中的碼字，移動(dòng)所述多個(gè)碼元中的每個(gè)碼元的相位。
16.如權(quán)利要求15的通信設(shè)備，其中所述碼字生成器包括緩沖器，該緩沖器根據(jù)所述會(huì)話密鑰和所述移動(dòng)序號(hào)中的至少其中之一，存儲(chǔ)比特序列；異或功能，該異或功能根據(jù)存儲(chǔ)在所述緩沖器中的所述比特序列，接收串行序列，并且利用不同的序列對(duì)所述串行序列執(zhí)行異或操作，以產(chǎn)生碼字；以及乘法器，該乘法器使所述碼字乘以多個(gè)子載波索引中的每個(gè)子載波索引，以產(chǎn)生多個(gè)碼字。
17.如權(quán)利要求15的通信設(shè)備，其中所述移相器包括正弦和余弦函數(shù)生成器，對(duì)于所述多個(gè)碼元中的每個(gè)碼元，該正弦和余弦函數(shù)生成器生成sinα和cosα，其中α是自所述多個(gè)碼字中的碼字獲得的；以及耦合到所述正弦和余弦函數(shù)生成器的正交加密器，對(duì)于所述多個(gè)碼元中的每個(gè)碼元，所述正交加密器根據(jù)針對(duì)所述碼元而生成的所述sinα和cosα，移動(dòng)所述多個(gè)碼元中的碼元的相位，以產(chǎn)生相移碼元。
18.一種通信設(shè)備，包括具有正交調(diào)制器的信號(hào)處理單元，該信號(hào)處理單元接收多個(gè)碼元，且該信號(hào)處理單元包括串行-并行轉(zhuǎn)換器，該串行-并行轉(zhuǎn)換器向多個(gè)頻率子帶中的頻率子帶指配所述多個(gè)碼元中的每個(gè)碼元，以產(chǎn)生多個(gè)指配碼元；移相器模塊，該移相器模塊產(chǎn)生多個(gè)相移碼元，其中所述移相器模塊包括多個(gè)移相器，以及其中所述多個(gè)移相器中的每個(gè)移相器接收所述多個(gè)指配碼元中的指配碼元，并且移動(dòng)所述指配碼元的相位，以產(chǎn)生相移碼元；變換器，該變換器將所述多個(gè)相移碼元中的每個(gè)相移碼元變換為與所述碼元的頻率子帶相關(guān)聯(lián)的時(shí)域子載波，以產(chǎn)生多個(gè)調(diào)制時(shí)域子載波，其中所述多個(gè)調(diào)制子載波具有并行形式；并行-串行轉(zhuǎn)換器，該并行-串行轉(zhuǎn)換器將所述多個(gè)調(diào)制子載波從并行形式轉(zhuǎn)換為串行形式，以產(chǎn)生輸出信號(hào)；以及發(fā)射機(jī)部分，該發(fā)射機(jī)部分耦合到所述信號(hào)處理單元，所述發(fā)射機(jī)部分經(jīng)由無線鏈路發(fā)射所述多個(gè)相移碼元。
19.如權(quán)利要求18的通信設(shè)備，其中所述多個(gè)碼元包括與用戶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的多個(gè)碼元以及與導(dǎo)頻數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的多個(gè)碼元，其中所述移相器接收與用戶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的指配碼元并且移動(dòng)每個(gè)上述碼元的相位，以產(chǎn)生多個(gè)相移碼元，以及其中所述變換器接收與用戶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的所述多個(gè)相移碼元，接收指配的、與導(dǎo)頻數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的多個(gè)非相移碼元，將每個(gè)相移碼元變換為與所述碼元的頻率子帶相關(guān)聯(lián)的時(shí)域子載波，以產(chǎn)生與所述用戶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的多個(gè)調(diào)制時(shí)域子載波，并且將每個(gè)非相移碼元變換為與所述碼元的頻率子帶相關(guān)聯(lián)的時(shí)域子載波，以產(chǎn)生與導(dǎo)頻數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的多個(gè)調(diào)制時(shí)域子載波。
20.如權(quán)利要求18的通信設(shè)備，進(jìn)一步包括耦合到所述移相器模塊的碼字生成器，該根據(jù)會(huì)話密鑰和移動(dòng)序號(hào)中的至少其中之一生成多個(gè)碼字，且其中所述多個(gè)移相器中的每個(gè)移相器根據(jù)所述多個(gè)碼字中的碼字，移動(dòng)所述多個(gè)碼元中的每個(gè)碼元的相位。
21.如權(quán)利要求20的通信設(shè)備，其中所述碼字產(chǎn)生器包括緩沖器，該緩沖器根據(jù)所述會(huì)話密鑰和所述移動(dòng)序號(hào)中的至少其中之一，存儲(chǔ)比特序列；異或功能，該異或功能根據(jù)存儲(chǔ)在所述緩沖器中的所述比特序列，接收串行序列，并且利用不同的序列，對(duì)所述串行序列執(zhí)行異或操作，以產(chǎn)生碼字；以及乘法器，該乘法器使碼字乘以多個(gè)子載波索引中的每個(gè)子載波索引，以產(chǎn)生多個(gè)碼字。
22.如權(quán)利要求20的通信設(shè)備，其中所述多個(gè)移相器中的每個(gè)移相器包括正弦和余弦函數(shù)生成器，對(duì)于所述多個(gè)碼元中的每個(gè)碼元，該正弦和余弦函數(shù)生成器生成sinα和cosα，其中α是自所述多個(gè)碼字中的碼字獲得的；以及耦合到所述正弦和余弦函數(shù)生成器的正交加密器，對(duì)于所述多個(gè)加密碼元中的每個(gè)加密碼元，所述正交加密器根據(jù)針對(duì)所述碼元而生成的所述sinα和cosα，移動(dòng)所述加密碼元的相位，以產(chǎn)生解密碼元。
23.一種通信設(shè)備，包括接收機(jī)部分，該接收機(jī)部分經(jīng)由無線鏈路接收調(diào)制載波，且對(duì)所述調(diào)制載波進(jìn)行下變頻，以產(chǎn)生下變頻信號(hào)；信號(hào)處理單元，該信號(hào)處理單元耦合到所述接收機(jī)部分且包括正交解調(diào)器，該正交解調(diào)器接收所述下變頻信號(hào)，并且對(duì)所述下變頻信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，以產(chǎn)生加密碼元流；以及移相器，該移相器接收所述加密碼元流，并且向所述加密碼元流中的每個(gè)碼元施加相移，以產(chǎn)生多個(gè)解密碼元。
24.如權(quán)利要求23的通信設(shè)備，其中所述調(diào)制載波包括與用戶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的加密碼元、以及與導(dǎo)頻數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的非加密碼元，其中所述正交解調(diào)器解調(diào)所述下變頻信號(hào)，以產(chǎn)生多個(gè)加密碼元和多個(gè)非加密碼元，以及其中所述移相器向所述多個(gè)加密碼元中的每個(gè)加密碼元施加相移，以產(chǎn)生多個(gè)解密碼元。
25.如權(quán)利要求23的通信設(shè)備，其中所述正交調(diào)制器包括串行-并行轉(zhuǎn)換器，該串行-并行轉(zhuǎn)換器向多個(gè)時(shí)域子載波指配所述下變頻信號(hào)；以及反向變換器，該反向變換器將所述多個(gè)時(shí)域子載波中的每個(gè)時(shí)域子載波變換為頻域子載波，以產(chǎn)生多個(gè)加密碼元，其中所述多個(gè)加密碼元具有并行形式；以及并行-串行轉(zhuǎn)換器，該并行-串行轉(zhuǎn)換器將所述多個(gè)加密碼元從并行形式轉(zhuǎn)換為串行形式，以產(chǎn)生加密碼元流。
26.如權(quán)利要求23的通信設(shè)備，進(jìn)一步包括耦合到所述移相器的碼字生成器，該碼字生成器根據(jù)會(huì)話密鑰和移動(dòng)序號(hào)中的至少其中之一生成多個(gè)碼字，且其中所述移相器根據(jù)所述多個(gè)碼字中的碼字，移動(dòng)所述多個(gè)加密碼元中的每個(gè)加密碼元的相位，以產(chǎn)生解密碼元流。
27.如權(quán)利要求26的通信設(shè)備，其中所述碼字產(chǎn)生器包括緩沖器，該緩沖器根據(jù)所述會(huì)話密鑰和所述移動(dòng)序號(hào)中的至少其中之一，存儲(chǔ)比特序列；異或功能，該異或功能根據(jù)存儲(chǔ)在所述緩沖器中的所述比特序列，接收串行序列，并且利用不同的序列對(duì)所述串行序列執(zhí)行異或操作，以產(chǎn)生碼字；以及乘法器，該乘法器使所述碼字乘以多個(gè)子載波索引中的每個(gè)子載波索引，以產(chǎn)生多個(gè)碼字。
28.如權(quán)利要求26的通信設(shè)備，其中所述移相器包括正弦和余弦函數(shù)生成器，對(duì)于所述多個(gè)碼元中的每個(gè)碼元，該正弦和余弦函數(shù)生成器生成sinα和cosα，其中α是自所述多個(gè)碼字中的碼字獲得的；以及耦合到所述正弦和余弦函數(shù)生成器的正交加密器，對(duì)于所述多個(gè)加密碼元中的每個(gè)加密碼元，所述正交加密器根據(jù)針對(duì)所述碼元而生成的所述sinα和cosα，移動(dòng)所述加密碼元的相位，以產(chǎn)生解密碼元。
29.一種通信設(shè)備，包括接收機(jī)部分，該接收機(jī)部分經(jīng)由無線鏈路接收調(diào)制載波，且對(duì)所述調(diào)制載波進(jìn)行下變頻，以產(chǎn)生下變頻信號(hào)；耦合到所述接收機(jī)部分的信號(hào)處理單元，其中所述信號(hào)處理單元具有正交調(diào)制器，該正交調(diào)制器接收所述下變頻信號(hào)且包括串行-并行轉(zhuǎn)換器，該串行-并行轉(zhuǎn)換器向多個(gè)時(shí)域子載波指配所述下變頻信號(hào)；反向變換器，該反向變換器將所述多個(gè)時(shí)域子載波中的每個(gè)時(shí)域子載波變換為頻域子載波，以產(chǎn)生多個(gè)加密碼元，其中所述多個(gè)加密碼元具有并行形式；移相器模塊，該移相器模塊產(chǎn)生多個(gè)解密碼元，其中所述移相器模塊包括多個(gè)移相器，以及其中所述多個(gè)移相器中的每個(gè)移相器接收所述多個(gè)加密碼元中的加密碼元，并且移動(dòng)所述加密碼元的相位，以產(chǎn)生解密碼元；以及并行-串行轉(zhuǎn)換器，該并行-串行轉(zhuǎn)換器將所述多個(gè)解密碼元從并行形式轉(zhuǎn)換為串行形式，以產(chǎn)生解密碼元流。
30.如權(quán)利要求29的通信設(shè)備，其中所述調(diào)制載波包括與用戶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的多個(gè)加密碼元、以及與導(dǎo)頻數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的多個(gè)非加密碼元，其中所述串行-并行轉(zhuǎn)換器向多個(gè)時(shí)域子載波指配所述下變頻信號(hào)，其中所述多個(gè)時(shí)域子載波中的一個(gè)或多個(gè)時(shí)域子載波與用戶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，以及所述多個(gè)時(shí)域子載波中的一個(gè)或多個(gè)時(shí)域子載波與導(dǎo)頻數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，其中所述反向變換器將與用戶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的每個(gè)時(shí)域子載波變換為頻域子載波，以產(chǎn)生多個(gè)加密碼元，并且將與導(dǎo)頻數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的每個(gè)時(shí)域子載波變換為頻域子載波，以產(chǎn)生多個(gè)非加密碼元，其中所述多個(gè)加密碼元和多個(gè)非加密碼元具有并行形式，其中所述移相器模塊自所述多個(gè)加密碼元產(chǎn)生多個(gè)解密碼元，以及其中所述并行-串行轉(zhuǎn)換器將所述多個(gè)解密碼元和多個(gè)非加密碼元從并行形式轉(zhuǎn)換為串行形式。
31.如權(quán)利要求29的通信設(shè)備，進(jìn)一步包括耦合到所述移相器模塊的碼字生成器，該碼字生成器根據(jù)會(huì)話密鑰和移動(dòng)序號(hào)中的至少其中之一產(chǎn)生多個(gè)碼字，且其中所述多個(gè)移相器中的每個(gè)移相器根據(jù)所述多個(gè)碼字中的碼字，移動(dòng)加密碼元的相位，以產(chǎn)生解密碼元。。
32.如權(quán)利要求31的通信設(shè)備，其中所述碼字生成器包括緩沖器，該緩沖器根據(jù)所述會(huì)話密鑰和所述移動(dòng)序號(hào)中的至少其中之一，緩沖器比特序列；異或功能，該異或功能根據(jù)存儲(chǔ)在所述緩沖器中的所述比特序列，接收串行序列，并且利用不同的序列對(duì)所述串行序列執(zhí)行異或操作，以產(chǎn)生碼字；以及乘法器，該乘法器使所述碼字乘以多個(gè)子載波索引中的每個(gè)子載波索引，以產(chǎn)生所述多個(gè)碼字。
33.如權(quán)利要求31的通信設(shè)備，其中所述多個(gè)移相器中的每個(gè)移相器包括正弦和余弦函數(shù)生成器，對(duì)于所述多個(gè)加密碼元中的每個(gè)加密碼元，該正弦和余弦函數(shù)生成器生成sinα和cosα，其中α是根據(jù)所述多個(gè)碼字中的碼字獲得的；以及耦合到所述正弦和余弦函數(shù)生成器的正交加密器，對(duì)于所述多個(gè)加密碼元中的每個(gè)加密碼元，所述正交加密器根據(jù)針對(duì)所述碼元而生成的所述sinα和cosα，移動(dòng)所述加密碼元的相位，以產(chǎn)生解密碼元。
全文摘要
通信設(shè)備(202)將比特流轉(zhuǎn)換為多個(gè)碼元，并且通過移動(dòng)多個(gè)碼元中每個(gè)碼元的相位以產(chǎn)生多個(gè)加密碼元，由此提供物理層處的加密。利用正交子載波對(duì)多個(gè)加密碼元中的每個(gè)加密碼元進(jìn)行調(diào)制(214)，以產(chǎn)生至少一個(gè)調(diào)制子載波，并且隨后，經(jīng)由無線鏈路發(fā)射至少一個(gè)調(diào)制子載波。在接收側(cè)(260)，接收(260)通信設(shè)備(250)接收所發(fā)射(230)的加密碼元，并通過對(duì)每個(gè)加密碼元移動(dòng)與發(fā)射側(cè)處用于加密該碼元的相位相對(duì)應(yīng)的相位，提供物理層處的解密。
文檔編號(hào)H04B1/69GK101027849SQ200580032005
公開日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2005年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月23日
發(fā)明者尤達(dá)·Y·盧斯, 羅納德·T·克羅克, 約翰·M·哈里斯 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司