[发明专利]非递归地为可变速率码分多址生成正交伪噪声代码

说明书

本发明是由Leon Nieczyporowicz,Thomas Giallorenous和steven B.perkins在1999年6月9日提交的题为“PN CodeSelection for Synchronous CDMA”的未决和共同转让的美国专利申请S·N·091 328,546的部分继续申请(代理人档案号SL-0421528P00899-US(PAR))，该申请又根据35U.S.C.§119(e)享受由Leon Nieczyporowicz在1998年6月29日提交的题为“PNCode Selection for Synchronous CDMA”的临时专利申请601091,070的优先权。上述两个专利申请在此收作参考。

大体来说，本发明有关使用了扩频码的电信系统和设备，具体地，有关生成一个扩频码集的方法和设备，该扩频码集对多用户，多速率环境来说是最优的。

在码分多址(CDMA)系统的正向，即从基站或基地单元到一个用户单元，不同信道的伪噪声(PN)码比较容易同步，这是因为它们都是在同一基站产生并发射的。而且，非常容易对集合波形中的构成信号的码片和符号进行时间校准。其结果是，多数CDMA系统的正向信道使用某种形式的同步CDMA。在一些系统，例如本专利代理人可备有的称为Prime wave 2000TM的固定无线本地回路电话系统中，反向信道(即，用户到基台)也是准同步的。在这类系统中，使用了一个定时控制环以保持系统中不同用户在时间上是校准的，这样，它们各自的信号可以在彼此的一个码片的一小部分内到达基站。

任何时候，只要使用了同步或准同步CDMA，就有可能使用PN代码，PN代码被设计为在互相之间时间校准时，能具有最小可能的互相关性。若系统中用户数量小于为每个信道符号发射的码片的数量(它可被称为信道符号处理增益，则有可能设计互相之间真正正交的PN代码。当用户数量超过信道符号处理增益时，不再可能设计正交的代码，这是因为已超出了信号空间的维数。由于这个原因，只要链路具有足够大的能量和足够低的干扰(由诸如削波，多径，滤波和时间偏移之类的失真引起的)，同步和准同步CDMA系统就有可能支持与信道符号处理增益相等的用户数量。

有许多时候，希望系统能支持不在同一信号发送速率上的用户。例如，在一个系统中，有些用户正使用电话，所需的数据速率为几千比特/秒(Kbps)到几十千比特/秒，而其它用户将系统用作一个计算机网络接口，需要1兆比特/秒(Mbps)或更多，波形应能同时适合不同的非同类用户。

通过将多个并行，低速率信道分配给一个高速率用户，可以使系统支持一个高速率用户，但该方案要求高速率用户具有多个发射机和接收机。这样，在许多需重点考虑费用的系统中，不适于选用该方案。

同时支持高速率和低速率用户的一个更节省费用的技术是，所有用户使用一个共同的发送码片速率，但允许系统中的用户根据他们各自的数据速率改变他们的信道符号处理增益。这表明，若希望正向，或正向和反向信道上的所有用户互相正交，而不管他们的速率如何，则需要一组不同长度的PN代码，且在适当地同步时，他们互相正交。

Walsh函数是一组二元正交波形，可被用于信号多路复用，且长久以来，被认为适用于电话学。在这方面，可参阅“The Multiplexingof Telephone Signals by Walsh Functions”,by I.A.Pavidsonin Applications of Walsh Functions,1971 proceedings,SecondEdition,Eds.R.W.Zeek and A.E.Showalter,page 177-179。

在可被用作多路传输的载波的可能的正交函数集中，完全正交Hadamard函数类被认为特别适用于技术应用，包括电话应用。一般来说，Walsh函数是特殊的Hadamard函数，可由阶数为2的幂的Hadamard矩阵表示。对Hadamard矩阵的行和列置换，并变符号，同时保持它们的正交特性，可从Hadamard矩阵中导出其它的函数系统。

生成互相正交的PN代码的一种方法是使用一个递归构造技术，在H.Hubner,“Multiplex Systems Using Sums of Walsh Functionsas Carriers”，和在in Applications of Walsh FunctiohS,1971proceediugs,Second Edition,Pages 180-191中，定义了该技术。