[发明专利]一种扩频地址码的编码方法

说明书

本发明涉及一种扩频及数字多址无线通信技术，特别是指在任何含码分多址(CDMA)及扩频技术的无线数字通信系统中应用的一种扩频地址码的编码方法。

随着信息化社会及个人通信时代的到来，人们对无线通信技术的需求变得越来越迫切，但是频率资源却非常有限。CDMA技术是解决有限频率资源与通信容量之间矛盾的唯一有效手段。传统的无线多址接入技术，如FDMA(频分多址)、TDMA(时分多址)，其系统容量是设计规定死的，额外增加用户是不可能的。而CDMA则不同，其系统的容量仅取决于干扰电平，具有大容量及软性容量的特点。因此，增加用户只是减小信噪比，降低通信质量，不会被拒绝，即系统的容量不象FDMA或TDMA那样有一个不可逾越的界限。

CDMA系统的容量取决于系统的干扰电平，因此，能否控制系统内的干扰电平将成为CDMA系统成败或好坏的关键。干扰一般由三大部分组成：一是本地噪声电平，对于它，我们除了采用低噪声放大器以外，没有其它办法；二是多址干扰(MAI)，即来自系统内其他用户的干扰；三是码间又称符号间干扰(ISI)。对于MAI与ISI，是可以靠设计好的地址码来减小的。

在任何CDMA系统中，各用户都有自己特有的扩频地址码，以供相互识别。不仅如此，为减小相互间的干扰，各个扩频地址码间还应相互正交。这种对不同用户信号间正交性的要求对任何多址系统来说都是一致的。如果信道是一理想的线性时不变系统，同时系统内又有严格的同步关系，则保证各用户信号间的正交性还是可以做得到的。但是，遗憾的是现实世界中没有一个信道是理想的。另外，要保持严格的同步并不容易。这就是为什么多址技术的选择是至关重要的。而对CDMA系统来说，扩频地址码的设计与选择则更是其生命所在。

对无线信道，众所周知，它是一个典型的随机时变信道，不仅存在着随机性的频率扩散(多普勒频移)，而且存在着随机性的时间扩散(多径传播)。前者将使接收信号产生时间选择性衰落，即接收信号电平会随时间而随机起伏变化；后者将使接收信号产生频率选择性衰落，即接收信号的不同频谱分量有不同的随机起伏变化。衰落不仅严重恶化系统的性能，同时还将大幅度减小系统的容量，特别是信道的时间扩散(由多径传播造成)，使信号不能同时到达接收点，从而破坏了信号间的正交性，产生ISI(符号间干扰)与MAI(多址干扰)，从而大幅度地降低了系统的容量。因为当信号间的相对时延为零时，其正交性是很容易保证的，任何正交码都可以使用。但当信号间的相对时延不为零时，仍然保持其正交性将变得非常困难，已经证明，在二元、多元甚至复数域内均不存在这样的扩频地址码。特别是MAI与ISI是一对矛盾，要求一个小时，另一个必然增大。所以说，不同的CDMA技术，其区别主要就在于地址码的选择与设计上，好的系统ISI、MAI均较小，反之则较大。

目前，在这方面已经有一些实用的专利，例如，美国Qualcomm、Interdigital、Cylink，欧洲Nokia等公司的。但是，他们的设计或者效率极低，如Nokia等，若采用其设计，则CDMA系统的容量甚至还低于TDMA；或者通信距离极短，如Cylink等，若采用其设计，通信距离将只有数百米左右；或者对MAI及ISI无能为力，只能靠挑选相对好的码来解决，如Qualcomm、Interdigital等。

鉴于上述情况，本发明的目的就在于提出一种简明、快捷的新型扩频地址码的设计方法，使其CDMA系统对MAI、ISI可以同时控制到最小，从而建立起大容量的无线数字通信系统。

理想的扩频地址码应该满足以下两个主要条件：

第一，其自相关函数应该是一个理想的冲激函数，即除原点外，应处处为零。从正交性的观点来讲，即各个扩频地址码与其自身除相对零时延处以外，对任何非零相对时延都应该正交的。

第二，其互相关函数应该处处为零。从正交性的观点来讲，即扩频地址码间对任何相对时延(含零时延)都应相互正交。

为形象起见，我们称原点处的自相关函数值为相关函数的主峰，原点以外的自相关或互相关函数值为相关函数的副峰。理想CDMA系统中各码字的自相关及互相关函数的副峰应全为零。但对实际系统，上述要求是达不到的。我们只能要求尽量小的副峰(或尽量高的主副峰比)，及尽量少的副峰。对二元码来说，最小的非零副峰只能是+1或-1。

因而，本发明的目的也就是给出一个控制扩频地址码自相关函数与互相关函数副峰并使之最小的编码方法。