[发明专利]带宽CDMA信号的再正交

说明书

本发明一般而言涉及无线电通信系统，更具体而言，涉及扩谱无线电通信系统中的信号处理技术。

CDMA及扩谱通信自第二次世界大战以来一直很活跃，早期的应用多半与军事有关。然而，今天在商业用途中使用扩谱系统的兴趣也一直在增大，包括数字蜂窝式无线电话，陆上可移动式无线电话，和室内外个人通信网。

在美国及世界各地，蜂窝电话业在商业工作中已有非凡的进步，在较大城市地区中的增长已远超出预料，超过系统的容量，如果这种趋势得以继续，快速增长的影响将很快达到那怕最小的市场。为了满足这些正在增长的容量需求以及保持高质量服务与避免提高价格，需要有革新的解决办法。

在全世界，蜂窝系统迈出的重要一步是变模拟传输为数字传输，同样重要的是选择一种有效的数字传输方案用以实现下一代的蜂窝技术，而且，大家普遍相信，第一代个人通信网(PCNs)是采用低成本，口袋大小的无绳电话，它便于携带，可在家中，办公室，街上，汽车中，以及其它场合打电话或接电话，这种个人通信网将由使用下一代数字式蜂窝系统基础结构的蜂窝载体来提供，在这些新系统中所要求的关键特性是增加传输能力。

目前，通道出入是采用频分多址(FDMA)和时分多址(TDMA)方法，在FDMA中，通信道是单个无线电频段，信号传输功率集中在此频段上，系统容量受限于可得到的频率以及由于通道复用加上的限制，在TDMA系统中，通道是由在同样频率上，周期性的时间间隔序列中的时隙组成，系统容量受限于可得到的时隙以及加在通道复用上的限制。

应用FDMA或TDMA或混合式的FDMA/TDMA，其目的是保证两个潜在的干扰信号在同一时间上不占据同一频率。相反，码分多址(CDMA)允许信号在时间与频率上重叠。因此，所有的CDMA信号共享同样的频谱，在频率或时间域中，多址信号看上去是互相重叠的。

CDMA通信技术有许多优点，基于CDMA蜂窝系统的容量限设计成达现有模拟技术容量的二十倍，这是作为宽带CDMA系统许多特性的结果，这些特性如：改进的编码增益/调制密度，语音动作选通，在每个蜂窝中同样频谱的分区与复用、应用高比特率解码器的CDMA语音传输保证了优等的逼真的语音质量，CDMA也提供了不同的数据速率，可以提供许多不同等级的语音质量，CDMA的扰频信号格式完全消除了串音，并且使窃听或跟踪通话非常困难和代价昂贵，这就大大保证了通话者的隐私和免除播出时间的欺诈行为。

在“传统的”直接序列CDMA系统中，待发送的信息数据流被加到称为符号序列的更高速率数据流上以产生发送序列、信息数据流与高比特率符合序列流是通过将两个比特流相乘的办法组合在一起，假定两个比特流的二进制值用+1或-1表示，信息数据流可以由M进制多元符号值组成的是二进制+1或-1值。这种较高比特率信号与较低比特率数据流的组合称为信息数据流信号的编码或扩谱，每个信息数据流或通道分配有一个唯一的符号序列。

典型的做法是，符号序列数据流是二进制的，引出的比特流记为“片”，一种产生这种符号序列的方法是藉助于一种伪噪声(PN)过程，它看上去是随机的，但可由一台授权的接收机复现出现，对于符号序列周期来说，占据一个数据符号周期是共同的，这样，每个数据符号由相同的Nc一片符号序列扩谱，一个具有非常长周期的随机码序列可被叠加在其顶部，一般而言，该符号序列可由实数和虚数来表示，相应于在载频(I通道)上或在载频的90度移相(Q通道)上发送片值。符号序列也可以是两种序列的组合，其中一种序列是Walsh-Hadamard码字。

典型的数据符号是二进制的，因此，发送符号序列或其逆转量代表一位信息，一般而言，为了用符号序列S(n)发送信息符号b，我们发出

t(n)=bs(n)             (1)

接收机将接收到的信号与已知的符号序列相关以产生用来检测b的检测统计量，对于二进制信息符号来说，当得到大的正相关值时，检测到的是“0”；当得到大的负相关值时，检测到的是“1”。

多种编码信息信号调制射频载波，如用相移键控(PSK)方法，然后在接收机上作为组合信号被一起接收下来，每个扩谱信号无论在频率和时间上都覆盖了所有其它的扩谱信号，以及噪声有关的信号。如果该接收机是授权的，那末组合信号与唯一的符号序列组中的一个进行相关，这样，相应的信息信号能被分离与解码。