專利名稱：減少干擾的方法,以及無線系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線系統(tǒng)中減少干擾的一種方法，前述無線系統(tǒng)包括至少一個(gè)基站和多個(gè)用戶終端，用戶終端包括彼此相連的接收機(jī)和發(fā)射機(jī)，在該發(fā)射機(jī)中，待發(fā)送的數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成碼元，每個(gè)碼元乘上由碼片(chip)組成的連接特定的擴(kuò)頻碼。
本發(fā)明還涉及一種無線系統(tǒng)，包括至少一個(gè)基站和多個(gè)用戶終端，用戶終端包括接收機(jī)和發(fā)射機(jī)，發(fā)射機(jī)將待傳送的數(shù)據(jù)乘上連接特定的擴(kuò)頻碼，前述數(shù)據(jù)由碼元組成，而擴(kuò)頻碼由碼片組成。
在CDMA(碼分多址)中，用戶的窄帶信號(hào)乘上擴(kuò)頻碼，擴(kuò)頻到寬得多的頻段。多個(gè)用戶同時(shí)在相同的頻段上發(fā)送。在基站和用戶終端之間的每個(gè)連接上，使用不同的擴(kuò)頻碼，接收機(jī)中基于每個(gè)用戶的擴(kuò)頻碼區(qū)分用戶的信號(hào)。選擇適當(dāng)?shù)臄U(kuò)頻碼，使得它們彼此之間的相關(guān)盡可能地小。理想情況下，乘上另一擴(kuò)頻碼的信號(hào)不會(huì)相關(guān)，不會(huì)恢復(fù)到窄帶，而是以噪聲形式出現(xiàn)。
但是在常規(guī)的CDMA中，不同擴(kuò)頻碼之間的互相關(guān)一般過高，因?yàn)椴煌B接中相互對(duì)應(yīng)的擴(kuò)頻碼的時(shí)長(zhǎng)，通常還有碼片的長(zhǎng)度是相同的。在同步階段中這尤其成問題，因?yàn)橛脩糸g的互相干擾使得同步階段變得更加困難。
本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)一種方法和無線系統(tǒng)，其中在同步階段中減少擴(kuò)頻碼之間的互相關(guān)，從而同步變得更為容易，還可以減少干擾。
該目的通過前序中引入的方法實(shí)現(xiàn)，其特征在于，在同步階段中將至少一個(gè)連接的待發(fā)送數(shù)據(jù)乘上擴(kuò)頻碼，該擴(kuò)頻碼的時(shí)長(zhǎng)與其它連接中對(duì)應(yīng)擴(kuò)頻碼的時(shí)長(zhǎng)最多相差若干碼片，使得在不同時(shí)間段上擴(kuò)頻碼的互相關(guān)具有不同值。
本發(fā)明無線系統(tǒng)的特征在于，在同步階段中，它在至少一個(gè)連接中采用擴(kuò)頻碼，該擴(kuò)頻碼的時(shí)長(zhǎng)與其它連接中對(duì)應(yīng)擴(kuò)頻碼的時(shí)長(zhǎng)最多相差若干碼片，使得在不同時(shí)間段上擴(kuò)頻碼的互相關(guān)具有不同值。
本發(fā)明的方法在無線系統(tǒng)中提供了許多優(yōu)點(diǎn)。同步階段中基本消除了擴(kuò)頻碼的互相關(guān)，從而改進(jìn)了同步并減小了干擾。
下面結(jié)合附圖的例子詳細(xì)描述本發(fā)明，其中

圖1說明了一種無線系統(tǒng)；圖2說明了收發(fā)信機(jī)的框圖；圖3說明了兩個(gè)擴(kuò)頻碼之間的互相關(guān)；圖4說明了兩個(gè)擴(kuò)頻碼之間的互相關(guān)；圖5說明了固定碼片頻率上的擴(kuò)頻編碼數(shù)據(jù)，以及圖6說明了固定碼元頻率上的擴(kuò)頻編碼數(shù)據(jù)。
本發(fā)明可以應(yīng)用于采用擴(kuò)頻碼的任何無線系統(tǒng)，例如CDMA系統(tǒng)。
圖1示出了一種典型的CDMA無線系統(tǒng)。該無線系統(tǒng)包括多個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)一般包括一個(gè)基站1和2，以及多個(gè)用戶終端3到5，這些用戶終端最好是移動(dòng)電話。基站1和2和用戶終端3和5都包括至少一個(gè)收發(fā)信機(jī)，通過它建立并維護(hù)用戶終端3到5和基站1和2之間的連接6。用戶終端3到5最好是移動(dòng)電話，在連接6期間，它們和基站1和2相互發(fā)送擴(kuò)頻編碼信號(hào)。
圖2示出了典型的收發(fā)信機(jī)的框圖。該收發(fā)信機(jī)包括天線20，射頻裝置21，發(fā)射機(jī)乘法器23，編碼裝置22，解調(diào)器24，調(diào)制器25，控制裝置26和接收機(jī)乘法器27。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，例如同步相關(guān)數(shù)據(jù)，例如發(fā)射機(jī)中待發(fā)送的“同步信道消息”，在調(diào)制器25中進(jìn)行調(diào)制。該數(shù)據(jù)可以在調(diào)制器25中以多種方式，例如通過卷積編碼和交織，進(jìn)行處理。在調(diào)制器25之后，待發(fā)送的信號(hào)在乘法器23中乘上從編碼裝置22到達(dá)的擴(kuò)頻碼，擴(kuò)頻到寬帶。生成的寬帶信號(hào)在射頻裝置21中被轉(zhuǎn)換到射頻，其中寬帶數(shù)字信號(hào)一般乘上本地振蕩器的高頻模擬信號(hào)，然后進(jìn)行高通濾波。得到的射頻信號(hào)通過天線20發(fā)送。
在接收機(jī)部分，天線20接收到傳播到射頻裝置21的信號(hào)，其中信號(hào)一般乘上本地振蕩器的高頻模擬信號(hào)，然后進(jìn)行低通濾波。余下的寬帶信號(hào)在乘法器27中被數(shù)字化并乘上接收機(jī)的擴(kuò)頻碼，從編碼裝置22到達(dá)的擴(kuò)頻碼。在該框圖中，乘法器27還包括搜索碼相位的相關(guān)器。這樣，乘法器27的輸出包括包含數(shù)字信息的窄帶信號(hào)，解調(diào)器24中通過例如去卷積編碼和去交織解調(diào)的信號(hào)。收發(fā)信機(jī)的操作一般由控制裝置26控制。
讓我們?cè)敿?xì)考察CDMA接收機(jī)進(jìn)行同步處理時(shí)擴(kuò)頻碼的搜索過程。同步信道從基站通往用戶終端，用于用戶終端和基站之間連接的同步。一旦用戶終端同步到無線系統(tǒng)，該用戶終端不會(huì)經(jīng)常重用同步信道。同步信道幀與導(dǎo)頻信號(hào)的偽隨機(jī)序列一樣長(zhǎng)，該幀與導(dǎo)頻序列同時(shí)發(fā)送。因?yàn)槊總€(gè)基站具有不同的導(dǎo)頻序列時(shí)間偏移，所以每個(gè)基站中同步信道幀的定時(shí)也不同。這樣，同步到導(dǎo)頻信號(hào)的偽隨機(jī)序列有利于用戶終端同步到同步信道。因?yàn)椴煌瑪U(kuò)頻碼之間的互相關(guān)一般過高，并且不同連接中相互對(duì)應(yīng)的擴(kuò)頻碼的時(shí)長(zhǎng)，通常還有碼片的長(zhǎng)度是相同的，所以同步相當(dāng)困難。
讓我們假定接收機(jī)試圖從K個(gè)用戶的擴(kuò)頻碼組中發(fā)現(xiàn)特定用戶的所需擴(kuò)頻碼。通過在接收信號(hào)和從本地編碼裝置22得到的所需擴(kuò)頻碼之間生成相關(guān)來完成搜索。相關(guān)例如可以從下式得到C(n)=Σk=1NSp(k)*Sr(n-k),---(1)]]>其中Sp和Sr是擴(kuò)頻碼，n是采樣，k是相位時(shí)延，N代表了碼長(zhǎng)。如果在公式(1)中，相關(guān)的子索引p是r，即p＝r，則成為自相關(guān)。否則，如果在公式(1)中，p不等于r，即p≠r，則成為互相關(guān)。在一個(gè)數(shù)據(jù)碼元期間相關(guān)器27的輸出信號(hào)y(t)是y(t)=x0(t)+Σk=1N-1Xk(t)+n(t),----(2)]]>
其中X0(t)是需要搜索的擴(kuò)頻碼信號(hào)的子相關(guān)結(jié)果，累加項(xiàng)是其它擴(kuò)頻碼信號(hào)的互相關(guān)結(jié)果，n(t)表示噪聲。
讓我們?cè)敿?xì)考察本發(fā)明的方法。在同步階段中，用戶終端3到5和基站1和2之間的至少一個(gè)連接6中，待發(fā)送的數(shù)據(jù)乘上一個(gè)擴(kuò)頻碼，該擴(kuò)頻碼的時(shí)長(zhǎng)或碼片長(zhǎng)度不同于其它連接中對(duì)應(yīng)的擴(kuò)頻碼，前述連接6一般是從基站到用戶終端的單向連接。盡管同步階段的每個(gè)連接中最好不使用不同長(zhǎng)度的擴(kuò)頻碼，但無線系統(tǒng)還包括使用相同長(zhǎng)度的擴(kuò)頻碼的連接，這些連接形成了一組類似的連接。無線系統(tǒng)包括多個(gè)連接組，其中同步階段中的數(shù)據(jù)乘上的擴(kuò)頻碼不同于其它組中對(duì)應(yīng)的擴(kuò)頻碼。如果無線系統(tǒng)中的一個(gè)連接采用了在不同方面或以不同方式影響信號(hào)的多個(gè)擴(kuò)頻碼，則利用對(duì)應(yīng)的擴(kuò)頻碼均衡同一方面的擴(kuò)頻碼或以相同方式影響該信號(hào)的擴(kuò)頻碼。
在同步階段中，信號(hào)可以以碼片頻率，或者以不同連接上碼元頻率發(fā)送。這樣，不同連接的擴(kuò)頻碼相關(guān)盡可能的低。最好在每個(gè)連接中為每個(gè)碼元改變擴(kuò)頻碼的時(shí)長(zhǎng)。這樣，與待發(fā)送的每個(gè)碼元相乘的擴(kuò)頻碼的時(shí)長(zhǎng)最好不同于其它連接中的對(duì)應(yīng)擴(kuò)頻碼。擴(kuò)頻碼的時(shí)長(zhǎng)最好彼此相差一個(gè)或多個(gè)碼片。
固定碼片頻率也可以用作擴(kuò)頻碼碼片頻率，從而碼元頻率按照擴(kuò)頻碼的時(shí)長(zhǎng)變化，在本例中尤其按照碼片長(zhǎng)度變化。如果使用固定碼元頻率，則通過在不同連接上使用可變的擴(kuò)頻碼碼片頻率和時(shí)長(zhǎng)，可以減少擴(kuò)頻碼之間的相關(guān)。接收機(jī)生成接收信號(hào)和待檢測(cè)信號(hào)的擴(kuò)頻碼之間的相關(guān)，并在多個(gè)碼元上求平均相關(guān)，從而減小了其它擴(kuò)頻碼對(duì)待檢測(cè)信號(hào)的影響，可以更好地檢測(cè)該信號(hào)。
讓我們通過圖3到6詳細(xì)考察本發(fā)明的方案。圖3示出了擴(kuò)頻碼的典型自相關(guān)圖ac，任意兩個(gè)擴(kuò)頻碼之間的互相關(guān)圖cc，以及噪聲圖n。擴(kuò)頻碼的自相關(guān)函數(shù)ac和互相關(guān)函數(shù)cc在不同碼元上保持相同。自相關(guān)峰值位于點(diǎn)30。在點(diǎn)31上不同擴(kuò)頻碼的相關(guān)略高于均值。噪聲所引起的相關(guān)峰值是隨機(jī)的，它們的密度和位置隨不同碼元而變化。通過在多個(gè)碼元上平均相關(guān)結(jié)果，可以減小噪聲對(duì)相關(guān)器的輸出信號(hào)y(t)的影響。但是，這并沒有降低或移動(dòng)不同擴(kuò)頻碼中互相關(guān)的最大點(diǎn)，因?yàn)閷?duì)所有碼元而言，擴(kuò)頻碼都具有相同長(zhǎng)度且類似。
如果不同用戶的擴(kuò)頻碼的長(zhǎng)度不同，則擴(kuò)頻碼之間的互相關(guān)隨不同碼元而變化。第一擴(kuò)頻碼的時(shí)長(zhǎng)，即在本例中長(zhǎng)度是N0，第二擴(kuò)頻碼的長(zhǎng)度是N1＝N0±ΔN，其中N0和N1表示碼片的數(shù)量，ΔN表示了一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)頻碼碼片。在多個(gè)碼片上求互相關(guān)結(jié)果的平均可以減小互相關(guān)結(jié)果的最大點(diǎn)，因?yàn)樵诓煌瑫r(shí)間段上的互相關(guān)結(jié)果因擴(kuò)頻碼長(zhǎng)度的不同而不同。甚至一個(gè)碼片或碼片的一部分的不同也會(huì)大大影響互相關(guān)結(jié)果，但擴(kuò)頻碼的長(zhǎng)度和/或時(shí)長(zhǎng)之差可以互不相同，不存在數(shù)量限制。然而，碼片的一部分，一個(gè)碼片或一些碼片可以大大改變互相關(guān)。在這種情況下，一些最多是指相對(duì)于擴(kuò)頻碼長(zhǎng)度較小的量，一般例如是擴(kuò)頻碼總長(zhǎng)的約10％。圖4示出了本發(fā)明在多個(gè)碼元上均化的擴(kuò)頻碼自相關(guān)圖ac，任意兩個(gè)擴(kuò)頻碼之間的互相關(guān)圖cc，以及噪聲圖n。圖4表明僅有自相關(guān)峰值30基本保持不變。
圖5說明了在擴(kuò)頻碼的碼片頻率保持恒定時(shí)本創(chuàng)新思想的操作。因此，不同擴(kuò)頻碼的數(shù)據(jù)碼元時(shí)長(zhǎng)是不同的。圖5包括數(shù)據(jù)碼元40和擴(kuò)頻碼碼片41。在圖5中，擴(kuò)頻碼的長(zhǎng)度相差一個(gè)碼片，從而擴(kuò)頻碼就象在不同碼元上彼此相對(duì)滑動(dòng)或移動(dòng)一個(gè)碼片。對(duì)應(yīng)的移動(dòng)也會(huì)造成擴(kuò)頻碼的其它長(zhǎng)度差。這種移動(dòng)改變了不同碼元中擴(kuò)頻碼的互相關(guān)，從而在多個(gè)碼元上求平均會(huì)減小互相關(guān)。
圖6說明了在碼片頻率不恒定時(shí)本創(chuàng)新思想的操作。圖6包括數(shù)據(jù)碼元40和擴(kuò)頻碼碼片41。如果碼片頻率以及時(shí)長(zhǎng)或長(zhǎng)度不恒定，則可以得到碼片41和碼元40相對(duì)于彼此的有效移動(dòng)，從而進(jìn)一步減小擴(kuò)頻碼的互相關(guān)。
本創(chuàng)新方案可以通過例如可用于基站的擴(kuò)頻碼庫實(shí)現(xiàn)，該擴(kuò)頻碼庫包含一組預(yù)定的擴(kuò)頻碼，基站在發(fā)送建立新連接所需的同步信號(hào)中，從中選擇使用一個(gè)新碼。擴(kuò)頻信號(hào)庫中的該組擴(kuò)頻碼最好是預(yù)定的?；緵Q定同步的方式。同步可以采用預(yù)定的時(shí)間。如果同步失敗，則必須重新建立連接。或者基站可以發(fā)送同步所需的信號(hào)，使得用戶終端一定能夠同步到該信號(hào)。
通過例如ASIC或VLSI(應(yīng)用特定集成電路，甚大規(guī)模集成)可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方案，尤其是數(shù)字信號(hào)處理。需要完成的操作最好以基于微處理器技術(shù)的程序形式實(shí)現(xiàn)。
盡管以上結(jié)合附圖所示例子描述了本發(fā)明，但需要理解，本發(fā)明并不局限于此，在后附權(quán)利要求書所給出的創(chuàng)新思想范圍內(nèi)可以通過多種方式予以改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.無線系統(tǒng)中減少干擾的一種方法，前述無線系統(tǒng)包括至少一個(gè)基站(1和2)和多個(gè)用戶終端(3到5)，用戶終端包括彼此相連(6)的接收機(jī)(10)和發(fā)射機(jī)(11)，在該發(fā)射機(jī)(11)中，待發(fā)送的數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成碼元(40)，每個(gè)碼元(40)乘上由碼片組成的連接特定的擴(kuò)頻碼，其特征在于，在同步階段中，至少一個(gè)連接(6)的數(shù)據(jù)乘上擴(kuò)頻碼，該擴(kuò)頻碼的時(shí)長(zhǎng)與其它連接(6)中對(duì)應(yīng)擴(kuò)頻碼的時(shí)長(zhǎng)最多相差若干碼片(41)，使得在不同時(shí)間段上擴(kuò)頻碼的互相關(guān)具有不同值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在同步階段中，部分連接(6)中待發(fā)送數(shù)據(jù)乘上擴(kuò)頻碼，該擴(kuò)頻碼的時(shí)長(zhǎng)與其它連接(6)中對(duì)應(yīng)擴(kuò)頻碼的時(shí)長(zhǎng)不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在同步階段中，待發(fā)送數(shù)據(jù)中的每個(gè)碼元(40)乘上擴(kuò)頻碼，該擴(kuò)頻碼的時(shí)長(zhǎng)與其它連接(6)中對(duì)應(yīng)擴(kuò)頻碼的時(shí)長(zhǎng)不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在同步階段中，不同擴(kuò)頻碼的時(shí)長(zhǎng)彼此相差一個(gè)或多個(gè)碼片(41)
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在同步階段中，使用不同碼片頻率和碼元頻率在不同連接(6)上發(fā)送信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在同步階段中，使用固定碼片頻率作為不同擴(kuò)頻碼的碼片頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在同步階段中，使用固定碼元頻率作為數(shù)據(jù)碼元頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在同步階段中，接收機(jī)(10)中生成接收信號(hào)和待檢測(cè)信號(hào)的擴(kuò)頻碼之間的相關(guān)，以及在多個(gè)碼元(40)上求相關(guān)的平均值，從而減小了其它擴(kuò)頻碼對(duì)待檢測(cè)信號(hào)擴(kuò)頻碼的影響。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在同步階段中，基站(1和2)從預(yù)定的擴(kuò)頻碼組中為每個(gè)連接選擇一個(gè)擴(kuò)頻碼。
10.一種無線系統(tǒng)，包括至少一個(gè)基站(1和2)和多個(gè)用戶終端(3到5)，用戶終端包括接收機(jī)(10)和發(fā)射機(jī)(11)，發(fā)射機(jī)將待傳送的數(shù)據(jù)乘上連接特定的擴(kuò)頻碼，前述數(shù)據(jù)由碼元(40)組成，而擴(kuò)頻碼由碼片(41)組成，其特征在于，在同步階段中，無線系統(tǒng)在至少一個(gè)連接(6)中采用擴(kuò)頻碼，該擴(kuò)頻碼的時(shí)長(zhǎng)與其它連接(6)中對(duì)應(yīng)擴(kuò)頻碼的時(shí)長(zhǎng)最多相差若干碼片(14)，使得在不同時(shí)間段上擴(kuò)頻碼的互相關(guān)具有不同值。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的無線系統(tǒng)，其特征在于，在同步階段中，該無線系統(tǒng)在部分連接中使用擴(kuò)頻碼，該擴(kuò)頻碼的時(shí)長(zhǎng)與其它連接(6)中對(duì)應(yīng)擴(kuò)頻碼的時(shí)長(zhǎng)不同。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的無線系統(tǒng)，其特征在于，在同步階段中，該無線系統(tǒng)將連接中待發(fā)送的每個(gè)碼元(40)乘上擴(kuò)頻碼，該擴(kuò)頻碼的時(shí)長(zhǎng)與其它連接(6)中對(duì)應(yīng)擴(kuò)頻碼的時(shí)長(zhǎng)不同。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的無線系統(tǒng)，其特征在于，在同步階段中，不同擴(kuò)頻碼的時(shí)長(zhǎng)相差一個(gè)或多個(gè)碼片(41)
14.根據(jù)權(quán)利要求10的無線系統(tǒng)，其特征在于，在同步階段中，該無線系統(tǒng)以不同碼片頻率和碼元頻率在不同連接(6)上發(fā)送信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的無線系統(tǒng)，其特征在于，在同步階段中，不同擴(kuò)頻碼的碼片頻率是固定的。
16.根據(jù)權(quán)利要求10的無線系統(tǒng)，其特征在于，在同步階段中，數(shù)據(jù)碼元頻率是固定的。
17.根據(jù)權(quán)利要求10的無線系統(tǒng)，其特征在于，在同步階段中，接收機(jī)(10)生成接收信號(hào)和待檢測(cè)信號(hào)的擴(kuò)頻碼之間的相關(guān)，以及在多個(gè)碼元(40)上求相關(guān)的平均值，從而減小了其它擴(kuò)頻碼對(duì)待檢測(cè)信號(hào)擴(kuò)頻碼的影響。
18.根據(jù)權(quán)利要求10的無線系統(tǒng)，其特征在于，在同步階段中，基站(1和2)從預(yù)定的擴(kuò)頻碼組中為每個(gè)連接選擇一個(gè)擴(kuò)頻碼。
全文摘要
本發(fā)明涉及無線系統(tǒng)中減少干擾的一種方法,前述無線系統(tǒng)包括至少一個(gè)基站和多個(gè)用戶終端。在發(fā)射機(jī)中,待發(fā)送的數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成碼元(40),每個(gè)碼元(40)乘上由碼片(41)組成的連接特定的擴(kuò)頻碼。同步階段中,在連接上發(fā)送的數(shù)據(jù)所乘的擴(kuò)頻碼的時(shí)長(zhǎng)不同于其它連接中的擴(kuò)頻碼。
文檔編號(hào)H04B1/707GK1246222SQ98802166
公開日2000年3月1日 申請(qǐng)日期1998年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月29日
發(fā)明者覃·正笛 申請(qǐng)人:諾基亞電信公司