[发明专利]数据传输方法和码分多址联接/频分多址联接无线电系统

说明书

本发明涉及利用组合的码分多址联接/频分多址联接（CDMA/FDMA）的数据传输方法。

在设计和实施移动电话系统中，一个主要问题是高效的频率利用。随着无线电业务量不断增长，这个问题已变得越加重要。系统越高效地能够利用一个指定的频带，系统用户的可能数量就越多。在开发新的移动电话系统时，无线电信道多址联接方法是研究的中心领域。

第一代的移动电话网是利用FDMA方法来实施的。采用数字数据传输的第二代移动电话网的设计基于组合的FDMA/TDMA技术。

第三代的无线电信道多址联接（CDMA）方法只是最近才应用于蜂窝网。CDMA是基于扩散频谱技术的一种多址联接方法，它比先有技术的方法有几个公知的优点，例如，它不需要作出频率规划，并且频带的利用效率高。

在FDMA中，用户们由频率互相区分，用户的每个数据信号具有一个专用的频带。在TDMA中，频带被划分成为接连的时隙，每个用户的数据信号在其本身复现的（recurrent）时隙内传输。在组合的FDMA/TDMA的情况下，几个这样的频带可以使用。

在CDMA中，用户的窄带数据信号利用一个扩展代码（具有比该数据信号宽些的频带）调制成为较宽的频带。在已知的测试系统中使用带宽诸如1.25MHZ、10MHZ和50MHZ。该扩展代码由许多个比特组成。扩展代码的比特率比数据信号的比特率高得多，并且扩展代码的比特称为“小段”（chip），以使得能将它们与数据比特和数据符号区分开。将每个用户的数据符号乘以扩展代码的所有小段。于是，窄带数据信号扩展到待用的频带。每个用户有一个单独的代码。几个用户可在同一频带上同时传输，在接收机中根据扩展代码使数据信号再相互区分开。

在接收机中配备的多个相关器与一个所需的信号相同步，各相关器根据扩展代码来识别所需信号。相关器再将此信号恢复成为原来的窄频带。当信号到达接收机时，由另一个扩展代码调制的信号在该接收机中在理想的情况下不相关，而保持它们的宽频带。针对选择该系统所用扩展代码，以使它们相互不相关，亦即它们是互相正交的。

一个蜂窝网环境的一种典型特点是在一个用户与一个基站之间传送的信号并不只沿着从发射机到接收机的一条直线路径传播，而是可沿着具有不同长度的几条路径传播，这取决于环境的特性。这种多路径传播现象即使在基站与移动站之间处于直接可视通信状态下时也会发生。多路径传播主要因为信号在周围物体表面上反射引起的。沿着不同路径传播的信号具有不同的传输延时，以使它们到达接收机时会相位不同。

一般地说，扩展代码不会与所有可能的延时值都正交，具有不同延时的信号将干扰其它信号的检测。换句话说，用户之间互相干扰，这称为“多址联接干扰”。CDMA是一种干扰受限系统。多址联接干扰效应随着用户数目增加而增加，它使通信连接中的信噪比劣化。对于一定数量的用户，信噪比增加到难以通信的程度而且再增加用户数目只能牺牲现有通信连接的质量。通常，具有带宽例如为1.25MHZ的一个无线电信道可同时具有不多于30至40个CDMA连接。如果例如在基站要增大信道容量，则必须考虑应用一个新的无线电信道。就频谱利用而言，虽然CDMA技术比先有技术更有效，但在CDMA/FDMA系统中所需的宽带无线电信道仍占用大量的频带，尤其是在高容量需求的区域内。据此，现在需要更有效地利用频谱。

在一个蜂窝网的环境中，用户的位置相对于基站和它们相互之间而言，是随意性的。在移动电话与基站之间的通信连接中，多址联接干扰效应尤其显见。如果电话的功率控制不精确，则靠近该基站的电话会完全阻塞较远站的传输，即使是一个低相关性的强信号，可能对弱信号的检测造成较大的干扰。这种效应称为“近对远（near-far）的问题”。对电话的功率控制其目的在于，无论该电话与基站的之间距离如何，要确保在该基站从每个电话接收到的功率都相等。然而，例如因无线电信道快速变化的特性，故难以实现精确的功率控制。

如果用户的信号是完全正交的，也即如果它们是不相关的，则由多址联接干扰引起的问题能消除掉。对此，所作的努力已经创建了代码族，使得诸多代码之间互相关性最小。

本发明的目的是提供一种数据传输方法，其中，多址联接干扰以及由它引起的问题能利用某种类型的代码而显著地减小，并且它们具有这样的特性，亦即在该数据传输系统中能实现较高的容量和较高的频谱利用率。