[发明专利]接收扩展频谱无线信号的方法和装置

说明书

申请人的发明涉及用来接收扩频无线信号诸如在码分多址(CDMA)移动无线电话系统中的数字调制信号的方法和设备，更具体地讲，涉及用于这种信号的一种瑞克接收机方案。

在CDMA通信系统中，所发送的信息信号在时间和频率两方面是重叠的，正如在(Prentice-Hall、Inc.，(1985)出版的N.Tzannes著的“通信和雷达系统”第237-239页)一书所描述的那样。被发送的信息数据流被加到一个称为“特征符号序列”(Signature Sequence)的高得多的速率的数据流上。通常，该特征符号序列数据是提供一种比特码流的二进制数据。产生这种特征符号序列的一种方法是利用好像是随机的一种伪噪声(PN)方法，但可以被一个授权的接收机重现。信息数据流和高比特速率特征符号序列流是利用两个比特流彼化相乘被组合的，假设该两个比特流的二进制值由+1或-1代表，这种较高比特速率信号与较低比特速率数据流的组合称为该信息数据流的“编码”或“扩频”。每个信息数据流或信道被分配一个唯一特征符号序列，或“扩频码”。

多个编码信息信号通过例如正交相移键控(QPSK)调制一个射频(RF)载波，和在接收机中作为一个复合信号被共同接收。每个编码信号在频率和时间上与所有其他编码信号以及噪声相关信号是重叠的。如果该接收机被授权，则该复合信号被与唯一扩频码其中一个扩频码相关，且相应的信息信号可以被隔离开来并被解码。

一种称之为“传统的直接扩频CDMA”的CDMA技术，利用一个扩频码代表一个信息比特。接收所发送的码或它的补码(该码序列的每个比特的反码)表示该信息比特是“-1”，还是“+1”。该特征符号序列一般包括N个比特，且每个比特称为一个“时间片”。整个N个时间片序列或它的补码被称为发送的符号。接收机将接收的信号与其本身的特征符号序列发生器的已知特征符号序列进行相关，产生范围为-1到+1的标称化值。当一个大的正相关结果得出时检测到一个“-1”；当一个大的负相关结果得出时，检测到一个“+1”。利用多个相关器PN码字检测的各个方面在Addison-Wesley Publishing CO.1982年出版的、F.Stremler著的“通信系统引论”第二版.，第412-418页中描述。

称为“具有直接扩频的增强的CDMA”的另一个CDMA技术允许每个发送的序列代表多于一个的信息比特。一组码字、一般为正交码字或双正交码字被用于编码一组信息比特为一个长得多的码序列或码符号。一个特征符号序列，或“加扰掩码”(Scramble mask)是在发送之前对二进制码序列进行模2加。在接收机中，已知的加扰掩码被用于去加扰该接收的信号，该信号而后相对于所有可能的码字进行相关。具有最大相关值的码字表示哪个码字最可能被发送，表示哪个信息比特最可能被发送。一种通用的正交码是沃尔什-哈德马(Walsh-Hadamard)(WH)码。

在传统的和增强的CDMA中，上文所称的“信息比特”还可以是编码比特，其中所用的码是一种块(block)或卷积码。一个或多个信息比特可以形成一个数据符号。另外，特征符号序列，或扰频掩码可以比单个的码序列长得多，在这种情况下一个特征符号序列的子序列被加到该码序列中。

有很多与CDMA通信技术相关的优点。由于宽频带CDMA的改善编码增益/调制强度、话音有效选通、分区化和在每个网孔中相同频谱的重用，基于CDMA的蜂窝电话系统的容量限制被规划为高达现存模拟技术的20倍。通过高比特速率的解码器的话音的CDMA传输保证优良的逼真的话音质量。CDMA还提供可变的速据速率，允许提供许多不同级别的话音质量。CDMA的加密信号格式完全消除了串话和使窃听或跟踪呼叫变得非常困难和昂贵，保证呼叫者的更大的保密性和更大的避免广播时间的欺诈。

在许多无线通信系统中，接收的信号包括两个分量，即I(同相)分量和Q(正交)分量，这结果产生是因为发送的信号有两个分量和/或交错信道或者没有相干载波基准使得所发送的信号被分为I和Q分量。在使用数字信号处理的典型接收机中，接收的I和Q分量信号每Tc秒进行取样，其中Tc是一个时间片的持续期间，且各样值被存储以便进一步处理。