專利名稱：用于交織擴(kuò)展碼的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諸如巴克碼的交織擴(kuò)展碼，其用于脈沖壓縮或脈沖 編碼，例如可以用于直接序列擴(kuò)展頻譜通信。盡管本發(fā)明主要在直 接序列擴(kuò)展頻譜信號(hào)的上下文中來(lái)討論，但不應(yīng)該將本發(fā)明限制在 諸如巴克碼的具體上下文中，并且在其它上下文中可以使用其它擴(kuò) 展碼，尤其是在涉及高噪聲低信號(hào)環(huán)境的應(yīng)用中。
背景技術(shù)：
在擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)中，為了信息傳輸，信號(hào)占有比最低必要 帶寬更高的帶寬。通過(guò)使用獨(dú)立于待發(fā)送數(shù)據(jù)的碼來(lái)對(duì)基帶進(jìn)行擴(kuò) 展。直接序列是一種用碼信號(hào)乘以數(shù)據(jù)信號(hào)的技術(shù)。該碼可以是巴 克碼。在接收機(jī)端，通過(guò)將接收信號(hào)與用于對(duì)基帶進(jìn)行擴(kuò)展的編碼 信號(hào)的同步復(fù)本進(jìn)行相關(guān)，來(lái)恢復(fù)原始數(shù)據(jù)信號(hào)。因此，巴克碼可 以用于擴(kuò)展。可以將巴克碼定義為長(zhǎng)度為N的序列，其非周期性自相關(guān)函數(shù)小于等于1/N，且遠(yuǎn)離0。對(duì)于二進(jìn)制或非二進(jìn)制碼都可以存在巴 克碼。已經(jīng)找到長(zhǎng)度為2、 3、 4、 5、 7、 ll和B的二進(jìn)制巴克碼。 巴克碼是長(zhǎng)度為N》2的、數(shù)字&=±1的序列，使得<formula>formula see original document page 4</formula>巴克碼用于脈沖壓縮或脈沖編碼。巴克碼可以用來(lái)對(duì)兩個(gè)信號(hào) 進(jìn)行比較，如果兩個(gè)信號(hào)匹配則得到最大輸出，并且在其它情況下 得到零或者恒定最小值。這個(gè)比較過(guò)程通常稱為相關(guān)。 一次檢査每 個(gè)輸入行的一個(gè)比特，把這些比特相乘，并且將各個(gè)相乘結(jié)果相加。 巴克碼并不是用于擴(kuò)展的唯一的碼類型，可以使用其它擴(kuò)展碼。 盡管有這些優(yōu)勢(shì)，仍然存在問(wèn)題。使用巴克碼的其中一個(gè)最重 要的問(wèn)題是當(dāng)需要有限帶寬時(shí)，脈沖的包絡(luò)不平滑。這個(gè)不平滑的 包絡(luò)允許每個(gè)脈沖發(fā)送更少能量，從而降低了接收機(jī)的靈敏度。因此本發(fā)明的主要目的、特征和優(yōu)勢(shì)是在該技術(shù)狀態(tài)之上做出 改進(jìn)。本發(fā)明的另一個(gè)目的、特征和優(yōu)勢(shì)是提供一種碼，該碼提供增 加的幅度均勻性，并且因此當(dāng)需要有限的帶寬時(shí)，提供更平滑的包 絡(luò)。本發(fā)明的另一個(gè)目的、特征和優(yōu)勢(shì)是提供一種碼，該碼對(duì)于每 個(gè)待生成的脈沖提供增加的能量。本發(fā)明的另一個(gè)目的、特征和優(yōu)勢(shì)是提供一種碼，該碼基本上 與巴克碼提供相同的自相關(guān)特性。通過(guò)以下說(shuō)明書和權(quán)利要求，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)這些及/或其 它目的、特征或優(yōu)勢(shì)將變得顯而易見(jiàn)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了交織擴(kuò)展碼的創(chuàng)建以及使用。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè) 方面， 一種通信方法包括將諸如巴克碼的交織擴(kuò)展碼與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn) 行組合，以產(chǎn)生信號(hào)，然后發(fā)送該信號(hào)。從在第一頻率上的延長(zhǎng)的 擴(kuò)展碼序列和在第二頻率上的該延長(zhǎng)的擴(kuò)展碼序列的鏡像來(lái)形成該 交織擴(kuò)展碼。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，從包含通過(guò)使用交織擴(kuò)展碼 來(lái)編碼的數(shù)據(jù)的信號(hào)中提取數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。優(yōu)選地，所使用的擴(kuò)展碼是 巴克碼，然而可以還使用其它具有合適的自相關(guān)特性的擴(kuò)展碼。


圖1是示出了巴克13序列的自相關(guān)、延長(zhǎng)的巴克13序列或者 其鏡像的自相關(guān)，以及延長(zhǎng)的序列及其鏡像的和(交織巴克序列) 的自相關(guān)的圖。圖2是示出了仿真的巴克13和交織巴克13發(fā)送信號(hào)之間的比 較，以及幅度的均勻性的差別的圖。
圖3示出了對(duì)于顯示為均勻包絡(luò)的交織巴克13碼所測(cè)量到的發(fā) 送信號(hào)。圖4示出了交織巴克13碼的功率譜。圖5示出了所測(cè)量的交織巴克13碼的自相關(guān)信號(hào)。圖6示出了適于使用交織巴克碼的發(fā)射機(jī)的一個(gè)實(shí)施例。圖7示出了適于使用交織巴克碼的接收機(jī)的一個(gè)實(shí)施例。圖8示出了用于得到本發(fā)明的交織巴克碼的一個(gè)實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了交織擴(kuò)展碼的用途，以及在通信系統(tǒng)中使用這些 碼的方法。不應(yīng)該將本發(fā)明限制在此處所述的具體的實(shí)施例中。為 了說(shuō)明的目的，使用巴克碼。然而，本發(fā)明還考慮了使用其它類型 的擴(kuò)展碼，尤其是那些提供了想要的自相關(guān)特性的碼。通過(guò)研究巴克序列及其鏡像之間的關(guān)系，本發(fā)明的發(fā)明者觀察 到這兩個(gè)序列交替地構(gòu)建彼此并且破壞彼此。為了說(shuō)明的目的，使 用巴克13序列，但是可以使用任何巴克序列。巴克13序列 鏡像的巴克13序列:和1 11 11-1-1 1-11-11 1-12 0 20 2 0 -21 1 -l 1 -1 1 -1111 11 0 2 0 2 0 2這兩個(gè)序列的和加強(qiáng)了對(duì)于每個(gè)數(shù)字交替地產(chǎn)生二或零這一事 實(shí)。交替的二表示建立，而交替的零表示破壞。通過(guò)創(chuàng)建新序列，其中每個(gè)元素是巴克13序列中兩個(gè)連續(xù)元素 的平均，我們可以消除這種交替模式。延長(zhǎng)的巴克13序列 0.5 1 1 1 1 0 -10 1 0 0 0 0 0.5鏡像的延長(zhǎng)巴克13序列0.5 0 0 0 0 1 0 -1 0 1 1 1 1 0.5 禾口 1 1 1 1 1 1 -l -l 1 1 1 1 1 1 結(jié)果所得的兩個(gè)向量彼此不產(chǎn)生影響；當(dāng)延長(zhǎng)的巴克13給出1 時(shí)，其鏡像返回0，反之亦然。該和向量加強(qiáng)了這個(gè)特性。此夕卜，該 序列的包絡(luò)幾乎是均勻的。這允許每個(gè)脈沖發(fā)送更多能量。用算術(shù)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，通過(guò)巴克13序列與向量
的巻積來(lái)創(chuàng) 建新序列。這個(gè)算術(shù)操作保證不會(huì)顯著地改變這些序列所獲得的自 相關(guān)。此外，隨著信號(hào)持續(xù)時(shí)間的延長(zhǎng)，其帶寬將會(huì)變窄。由于這兩個(gè)序列是彼此的鏡像，對(duì)稱性要求兩個(gè)序列在確切相 同的時(shí)間點(diǎn)上生成自相關(guān)。通過(guò)把每個(gè)序列集中在不同頻率上并且 將其進(jìn)行交織，我們獲得了具有均勻幅度和清晰自相關(guān)的信號(hào)。延長(zhǎng)的巴克13序列 0.5 1 1 1反轉(zhuǎn)的延長(zhǎng)巴克3序列 ft5 0 0 0新的交織序列 0.5+0.5 1 1 11 0 -1 0 1 0 0 0 0 0.50 J U 0 7 7 7 / 0.5 17-1-717/7/ 0.5+0.5粗體的數(shù)來(lái)源于延長(zhǎng)的巴克13序列，并且用一個(gè)頻率來(lái)表示。 斜體的元素來(lái)源于反轉(zhuǎn)的序列并且用第二個(gè)頻率來(lái)表示。這兩個(gè)序 列的和是被稱為"交織巴克碼"的碼?？梢杂们懊婀_的方式來(lái)從 每個(gè)巴克碼構(gòu)建交織巴克碼。為了方便起見(jiàn)，圖8還示出了如何從 巴克序列確定交織巴克碼。圖1和2示出了交織巴克碼的一些有用的特性。在圖1中，序 列A表示巴克13序列的自相關(guān)。序列B表示延長(zhǎng)的巴克13序列或 其鏡像的自相關(guān)。序列C表示延長(zhǎng)的巴克13序列與其鏡像的和(交 織巴克13序列)的自相關(guān)。注意到，交織巴克13序列C的自相關(guān) 基本上與巴克13序列A的自相關(guān)相同，因此巴克序列的優(yōu)勢(shì)得以保 持。圖2示出了交織巴克碼的一個(gè)有用的優(yōu)勢(shì)。具體地，圖2示出 交織巴克碼比巴克碼13序列提供更均勻的幅度。交織巴克碼的更均 勻的幅度允許每個(gè)脈沖生成更多能量?？梢杂肧AW (表面聲波)技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)包括交織巴克13碼的 交織巴克碼，該SAW技術(shù)例如美國(guó)專利號(hào)6535545所公開的，此處
將其一并引入本文作為參考。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可以在不同的頻率，用BPSK (二相序列鍵控)來(lái)對(duì)兩個(gè)交織序列中的每一個(gè) 進(jìn)行編碼。例如，可以將第一序列設(shè)置在482MHz上，并且可以將 第二序列設(shè)置在494MHz上。在示波器上發(fā)送和觀察結(jié)果信號(hào)。觀 察到PA (脈沖幅度)壓縮包絡(luò)變得比通過(guò)仿真所預(yù)測(cè)的更加均勻。 這在圖3中示出。圖4中還觀察到了所得的交織巴克13碼的頻譜。 注意到，中心頻率被設(shè)置為2.428GHz，并且該信號(hào)具有相對(duì)有限的 帶寬。圖5示出了與仿真的自相關(guān)信號(hào)一致的交織巴克13碼的自相 關(guān)信號(hào)。本發(fā)明提供了在任意數(shù)量的應(yīng)用中使用交織巴克碼，包括在當(dāng) 前使用了巴克碼以及有利于獲得更均勻的幅度和有限的帶寬的應(yīng)用 中。圖6示出了使用了交織巴克碼的發(fā)射機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的框圖。 如圖6中所示，將輸入的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)比特與延長(zhǎng)的巴克序列以及鏡像 的延長(zhǎng)巴克序列進(jìn)行組合(例如，通過(guò)使用XOR函數(shù))。通過(guò)調(diào)制 器12來(lái)調(diào)制結(jié)果信號(hào)，以產(chǎn)生信號(hào)用于傳輸。在圖7中，示出了接 收機(jī)20。把接收的信號(hào)輸入到解調(diào)器22。濾波之后，把結(jié)果信號(hào)發(fā) 送到相關(guān)器24,其使用延長(zhǎng)的巴克序列和鏡像的延長(zhǎng)巴克序列來(lái)確 定信號(hào)數(shù)據(jù)。對(duì)于受益于本公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員，本發(fā)明的交織 巴克碼可以使用在設(shè)備的任意數(shù)量的硬件和/或軟件實(shí)現(xiàn)中。盡管此處描述了具體的實(shí)施例，本發(fā)明考慮了多個(gè)其它實(shí)施例 和變體。例如，本發(fā)明提供了使用各種類型的擴(kuò)展碼，包括巴克碼， 或其它當(dāng)與其鏡像相加時(shí)能夠提供有效的自相關(guān)信號(hào)的擴(kuò)展碼。本 發(fā)明考慮了不同長(zhǎng)度的交織擴(kuò)展碼，本發(fā)明考慮了將交織擴(kuò)展碼用 在除了擴(kuò)頻數(shù)字通信之外的應(yīng)用中，對(duì)于受益于本公開的本領(lǐng)域技 術(shù)人員，所使用的調(diào)制類型、所使用的頻率的差異、以及其它差異 和變化是顯而易見(jiàn)的。這些以及其它變化都在本發(fā)明的精神和范圍 之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種通信方法，包括將交織擴(kuò)展碼與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行組合，以產(chǎn)生信號(hào)；并且使用所述信號(hào)來(lái)調(diào)制載波，以提供已調(diào)制的載波信號(hào)。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，從在第一頻率的第一序列 和在第二頻率的第二序列形成所述交織擴(kuò)展碼。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述第一序列是延長(zhǎng)的擴(kuò) 展碼序列，并且所述第二序列是所述延長(zhǎng)的擴(kuò)展碼序列的鏡像，并 且其中，所述第一序列與所述第二序列的和提供了有效的自相關(guān)信 號(hào)。
4、 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括對(duì)所述已調(diào)制的載波信 號(hào)進(jìn)行發(fā)送。
5、 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行接收。
6、 如權(quán)利要求5所述的方法，還包括檢測(cè)所述信號(hào)中的相關(guān)峰值，以提取所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
7、 如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述延長(zhǎng)的擴(kuò)展碼序列是延長(zhǎng)的巴克序列。
8、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述交織擴(kuò)展碼是交織巴克碼。
9、 一種通信方法，包括從包含通過(guò)使用交織擴(kuò)展碼來(lái)編碼的數(shù)據(jù)的信號(hào)中提取數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
10、 如權(quán)利要求9所述的方法，其中，從在第一頻率的第一序 列和在第二頻率的第二序列形成所述交織擴(kuò)展碼。
11、 如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述第一序列是延長(zhǎng)的 擴(kuò)展碼序列，并且所述第二序列是所述延長(zhǎng)的擴(kuò)展碼序列的鏡像， 并且其中，所述第一序列與所述第二序列的和提供了有效的自相關(guān) 信號(hào)。
12、 如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述擴(kuò)展碼是巴克碼。
13、 一種使用交織擴(kuò)展碼對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行編碼的系統(tǒng)，包括 用于將所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)與在第一頻率的延長(zhǎng)的擴(kuò)展碼序列以及在第二頻率的所述延長(zhǎng)的擴(kuò)展碼序列的鏡像進(jìn)行組合，以提供信號(hào)的 模塊；可操作地連接到所述模塊的、用于調(diào)制所述信號(hào)的調(diào)制器。
14、 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述延長(zhǎng)的擴(kuò)展碼序列 是延長(zhǎng)的巴克序列。
15、 一種用于從通過(guò)交織擴(kuò)展碼來(lái)編碼的信號(hào)中提取數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù) 的系統(tǒng)，包括解調(diào)器，用于提供已解調(diào)的信號(hào)；相關(guān)器，其可操 作地連接到所述解調(diào)器，將在第一頻率的延長(zhǎng)的擴(kuò)展碼序列以及在 第二頻率的所述延長(zhǎng)的擴(kuò)展碼序列的鏡像與所述已解調(diào)的信號(hào)進(jìn)行 相關(guān)。
16、 如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述延長(zhǎng)的擴(kuò)展碼序列 是延長(zhǎng)的巴克序列。
全文摘要
通過(guò)在第一頻率的延長(zhǎng)的擴(kuò)展碼序列以及在第二頻率的該延長(zhǎng)的擴(kuò)展碼序列的鏡像來(lái)形成交織擴(kuò)展碼。該交織擴(kuò)展碼可以用于對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)展。可以通過(guò)接收信號(hào)與該交織擴(kuò)展碼的相關(guān)來(lái)恢復(fù)數(shù)據(jù)。用于形成該交織擴(kuò)展碼的擴(kuò)展碼可以是巴克碼。
文檔編號(hào)H04J13/00GK101133583SQ200580048906
公開日2008年2月27日 申請(qǐng)日期2005年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月3日
發(fā)明者D·阿隆, M·加奇特 申請(qǐng)人:威世科技公司