[发明专利]在扩展频谱通信系统中用于相干通信的方法和装置

说明书

本发明涉及使用扩展频谱信号的通信系统，更具体地讲，是涉及在扩展频谱通信系统中用于相干通信的方法和装置。

通信系统具有多种形式。通常一个通信系统的目的是从位于一点的信源向离此一段距离的另一点的用户目的地传送携带信息的信号。一个通信系统一般包括三个基本部件：发送器、信道和接收器。发送器具有把消息信号处理成适于通信信道传送的形式的功能。这种对消息信号的处理称作调制。信道的功能是在发送器输出和接收器输入之间提供一个物理连接。接收器的功能是处理所收到的信息以产生对初始消息信号的估测。这种对收到的信号的处理称作解调。

一类通信系统是多路存取扩展频谱通信系统。在扩展频谱系统中使用了一种把要发送的信号扩展到通信信道的宽频带上的调制技术。该频带比传送要发出的信息所需的最小带宽更宽。例如语音信号可以使用调幅(AM)在正好是信息其本身的两倍的带宽上发送。其它的调制方式，比如低偏差调频(FM)或单边带AM也可以在与信息本身的带宽相对的带宽上传送信息。而在一个扩展频谱系统中，对被发送信号的调制通常包括使用一个仅有几千赫带宽的基带信号(比如，一个语音信道)和把要发送的信号分布在可以是几兆赫宽的频带上。这可以通过把要发送的信息和一个宽带编码信号调制成要发送的信号来实现。

现在已有三类常用的扩展频谱通信技术，其中包括直接序列调制，频率与/或时间跳跃调制和邱普(chlip)调制。在直接序列调制中，用具有比信息信号带宽更高的位速率的数码序列来调制载波信号。

信息(即包括语音和/或数据的消息信号)可以通过几种方法嵌在直接序列扩展频谱信号中。一种方法是在信息被艇于扩展调制前加在扩展码中。应注意到要发送的信息在加入扩展码中之前必须是数字形式的，这是因为扩展码和通常是二进制码的信息的组合涉及模2加法。可选地，信息或消息信号可以用来在扩展载波之前调制它。

这些直接序列扩展频谱通信系统可以容易地被设计成多址通信系统。比如，一个扩展频谱系统可以被设计成一个直接序列码分多址(DS-CDMA)系统。在一个DS-CDMA系统中两个通信单元间的通信是通过把要发送的信号扩展到具有一唯一用户扩展码的通信信道的频带上来完成的。这样，被传输的信号处于通信信道的同一频带上并且仅通过唯一用户扩展码来加以区分。这些唯一用户扩展码最好是彼此正交使得扩展码之间的交叉相干近似于零。

特定的传输信号可以通过用和这个要从通信信道中获取的特定传输信号相干的用户扩展码去扩展(despread)表示通信信道中信号总和的信号来得到。而当用户扩展码彼此正交时，收到的信号可以与一个特定的用户扩展码相干使得只有要得到的与特定扩展码相应的用户信号被增强而对所有其它用户的别的信号则不增强。

本领域的技术人员可以理解，在DS-CDMA通信系统中存在几种不同的可以用来彼此区分数据信号的扩展码。这些扩展码包括但不仅限于伪噪声(PN)码和沃尔什(Walsh)码。一个沃尔什(Walsh)码对应于阿达玛(Hadamard)矩阵的一行或一列。

本领域的技术人员也可以理解扩展码可用于对数据信号进行信道编码。通过使所传输的信号更好地抗象噪声、衰减和干扰这样的不同信道损耗的影响，数据信号被信道编码以提高通信系统的性能。通常，信道编码减小误码的概率，并/或降低所要达到的通常表示为单位噪声密度的出错位(即定义为每信息位的能量和噪声谱密度之比的E_b/TV₀)的信噪比，从而以付出更多的本为传输数据信号所必须的带宽为代价来恢复信号。例如，沃尔什码可用来在针对后续传输的数据信号调制之前对数据信号进行信道编码。类似地PN扩展码也可用来对数据信号进行信道编码。

然而，针对一些需要系统能够胜任特定数量的同时通信(均具有一最小信噪比)的通信系统设计，单靠信道编码本身可能无法提供所需的信噪比。通过不使用非相干接收技术而是设计通信系统来相干检测传输信号，在某些情况下，这种设计约束可以得到满足。本领域的技术人员可以理解一个相干接收器与具有同样误码率(即一个表示一个可接收的干扰水平的特定设计约束)的非相干接收器相比对信噪比的要求较少。严格地讲，对于瑞利(Rayleigh)衰减信道它们之间相差三个分贝(dB)。由于优化相干接收器没有复合损耗而非相干接收器总是有复合损耗，所以当使用分集(diversity)接收时相干接收器的优越性更为显著。