專利名稱：用于反射和發(fā)送準(zhǔn)正交矢量的方法和裝置的制作方法
背景技術(shù)：
Ⅰ．發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及通信系統(tǒng)中的擴頻編碼消息信號的發(fā)送。
Ⅱ．現(xiàn)有技術(shù)的描述眾所周知，在通信技術(shù)中把待發(fā)射的消息信號與擴展碼矢量相混合。這允許消息信號被相組合、發(fā)射以及在發(fā)送之后彼此分離。一組適用于這個目的的碼矢量的最有用的特征是，擴展碼矢量相互正交。這允許消息信號之間的理論干擾為零。一般大多數(shù)用于這種目的的碼矢量是沃爾什碼矢量。
二元碼矢量的總數(shù)具有2n的長度n。然而，在總矢量空間中的二元矢量2n的總數(shù)中只有n個是相互正交的。例如，當(dāng)n=8時，有256個不同的二元矢量。256個矢量中只有8個是正交的。因此，在一個n=8的系統(tǒng)中，通常只可以如此地組合和分離8個消息信號，并且只可以同時支持8個用戶。同樣，如果n=128，則可以同時支持128個用戶。在某些時間，某些矢量可以是空閑的，從而允許可以對n個以上的用戶服務(wù)。然而，碼矢量的大小仍然對通信系統(tǒng)的大小給出了限制。w符合理論干擾為零的正交性要求時，可以把碼矢量的W組表示如下ω1=[ω1,1ω1,2…ω1,n]ω2=[ω2,2ω2,2…ω2,n]ωn=[ωn,1ωn,2…ωn,n]其中，每個矢量w1是使用0/1字母，或等效地，使用-1/+1字母的列矢量。在下面，把使用0/1字母的碼矢量組表示為wb,n，而把使用-1/+1字母的碼矢量組表示為Wn。
由于在W組中的所有矢量都是相互正交的，所以在組中的任何兩個矢量的點積必須為零。這可以表示如下(Wx,Wy)=0其中，x和y可以具有1和n之間的任何值，x≠y以及(Wx,Wy)等于Σi=1nwx,i,wy,i.]]>等效地，可以把上式表示為下列矩陣積wTxwx=0。
此外wTxwx=n。
把待發(fā)射的第i個數(shù)據(jù)碼元表示為di，發(fā)射信號的總數(shù)是k，通過基站發(fā)射到移動站的總發(fā)送信號S是S=Σi=1kdiwi]]>移動站接收總發(fā)送信號S，并試圖消除除它自己消息信號之外的所有消息信號。
為了消除其它消息，移動站可以通過它自己的沃爾什碼矢量的置換而乘信號S。i=1的一個例子如下w1TS=w1TΣi=1kdiwi]]>=w1T(d1w‾1+Σi=2kdiw‾i)]]>其中，右邊的第一項表示所要的信號。右邊第二項表示來自所有余留消息信號的干擾，所述消息信號是與它們各自的沃爾什碼混合的。解該等式得到wT1S=nd1+0因此，在接收機處的所發(fā)射的消息信號的分離是與所要的信號和所有其它消息信號之間的零相關(guān)有關(guān)的。
為了盡可能有效地使用通信系統(tǒng)，希望同時發(fā)射和分離的信號越多越好。然而，只可能混合n個消息信號并用零干擾來分離它們，因為只可用n個正交矢量，如上所述。為了克服這種限制，已知使用準(zhǔn)正交函數(shù)。準(zhǔn)正交矢量是除了n個正交矢量之外的矢量。為了使干擾盡可能地小，已經(jīng)在總的二元211矢量空間中從余留矢量選擇準(zhǔn)正交矢量。特別，選擇準(zhǔn)正交矢量以提供在可接受極限內(nèi)的干擾電平，即使干擾電平不為零。
為了選擇準(zhǔn)正交矢量，可以在總的211矢量空間內(nèi)執(zhí)行接收機搜索以對二元(+1/-1字母)掩碼?？梢园蜒诖a施加到正交矢量以形成準(zhǔn)正交矢量的新矢量組。把總數(shù)M個掩碼施加到沃爾什碼矢量wn的的組，所產(chǎn)生的準(zhǔn)正交函數(shù)的數(shù)是(M+1)n。施加掩碼到碼矢量w∈Wn包括通過掩碼m和正交碼矢量w的分量相乘的一個分量，以給出新的碼矢量wm=w·m可以測試由使用新碼矢量而產(chǎn)生的干擾，而且可以選擇提供最低相關(guān)的碼矢量以提供一組準(zhǔn)正交矢量。為了從單個正交矢量組提供多個準(zhǔn)正交矢量組，可以找到多個這樣的掩碼函數(shù)。為了允許與通過計算機搜索而找到的準(zhǔn)正交矢量相混合的信號消息彼此分離，準(zhǔn)正交信號彼此應(yīng)相互正交。在正交組中的至少一個碼矢量和在準(zhǔn)正交組中的一個矢量之間存在非零相關(guān)。
把準(zhǔn)正交矢量表示為v，可以表示為1nΣj+1n((v,wj)2)=1n]]>取得準(zhǔn)正交矢量v的目的是取得矢量，致使最大1≤i≤n{｜k(v·wi)｜}盡可能地小。
由于它們的相關(guān)是矢量之間分離量的有用的測量，可以把兩個碼x和y之間的歸一化相關(guān)定義為(x‾,y‾)=1nΣi=1nx1y1·]]>兩個正交矢量之間的相關(guān)是零。絕對值較低的相關(guān)值產(chǎn)生與正交矢量混合的消息信號和與準(zhǔn)正交矢量混合的消息信號之間的較佳分離。較佳信號分離產(chǎn)生在解碼時的信號之間的較小干擾。
在n是2的冪處的正交矢量和它們相應(yīng)的準(zhǔn)正交矢量之間的均方相關(guān)是1/n?？梢员硎鞠嚓P(guān)絕對值的最低邊界具有值1/√n。把該量此外Holtzman下界。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)符合在n是2的偶數(shù)權(quán)的情況下的下界的掩碼。然而，在n是2的奇數(shù)權(quán)的情況下，該邊界還沒有符合一個等式(equality)。在后面一種情況中發(fā)現(xiàn)的較低相關(guān)是√2/√n。因此，發(fā)現(xiàn)在使用計算機搜索技術(shù)的2的奇數(shù)權(quán)的情況中，最佳準(zhǔn)正交矢量的干擾是理論極限值的√2倍。
因此，為了擴大通信系統(tǒng)的容量而同時保持可接受的低干擾量，希望發(fā)現(xiàn)在n是2的奇數(shù)權(quán)的情況下與正交矢量有較低相關(guān)的另外的準(zhǔn)正交矢量。
發(fā)明概要通信系統(tǒng)中的一種發(fā)送方法具有正交矢量和準(zhǔn)正交矢量掩碼函數(shù)，用于從正交矢量得到準(zhǔn)正交矢量。根據(jù)準(zhǔn)正交矢量發(fā)射消息信號。所述方法包括接收準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)并置換該準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)，以提供又一個準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)。把又一個準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)施加到正交矢量，以提供又一個準(zhǔn)正交矢量。把又一個準(zhǔn)正交矢量施加到消息信號，以提供已編碼消息信號，用于在通信系統(tǒng)中發(fā)射已編碼消息信號。
附圖簡述從下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的詳細(xì)描述中，對本發(fā)明上述目的、特征和優(yōu)點將更為明了，在圖中，相似的參考標(biāo)號識別相應(yīng)的元件，其中

圖1示出表示在本發(fā)明的方法中適用的置換矩陣算法的方框圖；圖2示出表示本發(fā)明的準(zhǔn)正交矢量產(chǎn)生算法的方框圖；圖3示出方框圖，表示對在本發(fā)明方法中適用的矢量進行映射的方法；圖4是方框圖，表示以二元情況中適用的的形式的本發(fā)明的準(zhǔn)正交掩碼產(chǎn)生算法；圖5是在圖4的掩碼產(chǎn)生算法的一個實施例的矩陣產(chǎn)生步驟的更詳細(xì)圖示；圖6是在圖4的掩碼產(chǎn)生算法的另一個實施例的矩陣產(chǎn)生步驟的更詳細(xì)圖示；以及圖7是流程圖，表示可以根據(jù)本發(fā)明的準(zhǔn)正交矢量執(zhí)行的置換。
發(fā)明的詳述在本發(fā)明的信號發(fā)送方法中，為了提供準(zhǔn)正交矢量，建立掩碼m并將其施加到正交碼矢量，其中掩碼是四相的或是四元相移鍵控(QSPK)掩碼。因此，掩碼m具有4個元素，{±1,±j}，的字母，而不是兩個元素的字母，其中j=√-1是單位元素的虛根?？梢岳斫猓?dāng)發(fā)射消息信號時，本發(fā)明的信號發(fā)送方法可以要求兩個掩碼?？梢园褍蓚€掩碼中的一個用于同相(Ⅰ)信道，而另一個用于異相(Q)信道。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的發(fā)送方法，可以使用線性反饋移位寄存器(LFSR)來產(chǎn)生新掩碼m。一個2k-陣元LFSR序列s[t]是具有碼元{0,1,…,2k-1}的序列，其中，在二元情況中，把k限制到值1，而在四元情況中，把k限制到2。序列滿足線性遞歸關(guān)系形式Σi=0rcis(t+i)=0(mod2k);∀t>0]]>其中，r≥1是遞歸的次數(shù)。系數(shù)ci屬于集合{0,1,…,2k-1}，而且cr≠0。這種類型序列s[t]具有特征多項式c(x)=Σi=0rcixi]]>當(dāng)k=1時，序列s[t]以小于或等于2r-1的周期而周期地變化。如果序列s[t]的周期達到最大值2r-1，則定義序列s[t]的特征多項式為本原多項式，而序列s[t]是一個m序列。在S.W.Golomb的“移位寄存器序列”(Holden Day,SanFrancisco,CA,1967)中解說了這種類型的序列。
碼矩陣C＇包括m序列的一個周期和其每一個循環(huán)移位的一個周期。因此，碼矩陣C＇的大小是2r-1?？梢酝ㄟ^把0位添加到碼矩陣C＇的每個碼中而擴展碼矩陣C＇。在每個碼字的相同位位置處添加0。以這種方式包含一個全零矢量從碼矩陣C＇形成碼矩陣C。碼矩陣C具有2r的長度和2r的大小。在一個實施例中，可以在列方向和行方向置換碼矩陣C而產(chǎn)生大小2r的沃爾什碼wb,2′。然而，這足以得到置換矩陣P，致使矩陣積CP的行矢量集合與wb,2′的行矢量集，合相同。
現(xiàn)在參考圖1，在圖中示出適用于本發(fā)明的置換矩陣算法10。如在塊12中所示，在置換矩陣算法10中，形成矩陣wb,2′的子矩陣。子矩陣W包括具有指數(shù)1,2,4,…,2r-j的r行。注意，wb,2′的指數(shù)是基于0的并且從0到2r-1變化。因此矩陣W具有r行和2r列。矩陣W每個列與所有其它列有差別。
然后，如在置換矩陣算法10的塊14中所示，形成碼矩陣C的子矩陣M。子矩陣M具有r行和2r列。為了形成子矩陣M，形成具有r行和2r-1列的中間子矩陣M＇。把包括全零的列增加到子矩陣M而形成子矩陣M＇。子矩陣M＇的第一行可以是用于建立碼C的m序列的任何循環(huán)移位。在每個從第一行開始的情況中，接著第一行的子矩陣M＇的r-1行是接連著移位一個時間單元的。子矩陣M的每個列是有差別的。
然后，如在置換矩陣算法10的塊16中所示，確定使MP=W的置換矩陣P。置換矩陣P是算法10所要求的輸出。因為子矩陣M和W有相同的有差別的列的組，這樣，P的確定是直截了當(dāng)?shù)?。在本發(fā)明的另一個實施例中，可以使用矩陣計算技術(shù)來確定置換矩陣P。熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員將理解，矩陣CP的行和Wb,2′的行相同。
當(dāng)k=2時，序列就具有4元字母，可以確定稱為族A的序列。例如，在S.Boztas,P.V.Kumar,R,Hammons，的“具有接近最佳特性的4相序列”(IEEE會刊-信息理論，IT-38，第3期，1992年5月，1101-1113頁)中解說族A序列。為了得到族A序列，讓c(y)成為次數(shù)r的二元本原多項式。具有集合{0,1,2,3}中系數(shù)的多項式g(x)可以從多項式c(x)中提升如下g(x2)=(-1)rc(x)c(-x)(mod4)二元多項式c(x)到四元多項式g(x)的這種提升是多項式的Hensel提升的特殊情況。例如，見B,R,Macdonald的“具有恒等的有限環(huán)”(Marcel Dekker,Inc.,New York,1974)。把具有特征多項式g(x)的LFSR序列定義為族A序列。該序列具有2r-1的周期。
現(xiàn)在參考圖2，圖中示出準(zhǔn)正交掩碼產(chǎn)生算法50?？梢允褂脺?zhǔn)正交掩碼產(chǎn)生算法50來建立四相掩碼，用于形成長度為2r的準(zhǔn)正交矢量。在準(zhǔn)正交掩碼產(chǎn)生算法50中，提供次數(shù)r的二元本原多項式c(x)，如在塊52中所示。使用本原多項式c(x)作為它的特征多項式，建立m序列的周期，如在塊56中所示。
如在塊58中所示，建立具有尺寸為(2r-1)×(2r-1)的矩陣M＇。M＇矩陣的行各包括塊56的m序列的周期及其所有循環(huán)移位。然后擴展矩陣M＇以形成矩陣M，如在塊62中所示。通過把一個全零列和一個全零行增加到矩陣M＇而執(zhí)行矩陣M＇的擴展。因此矩陣M的尺寸為2r×2r。為了方便起見，矩陣M的第一列可以是一個全零列。如在塊66中所示，尋找置換P，其中列置換矩陣M以包括與Wb,2＇所包括的矢量相同的行矢量?？梢允褂蒙鲜龅闹脫Q矩陣方法，或熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員已知的任何其它方法來執(zhí)行塊66的操作。
然后在掩碼產(chǎn)生算法50的塊62中得到的本原多項式c(x)上執(zhí)行Hensel提升，以提供如上所述的多項式g(x)。在塊72中示出Hensel提升操作。如在塊78中所示，產(chǎn)生具有多項式g(x)作為它特征多項式的族A序列的一個周期。選擇族A序列的一個序列。所選序列可以是至少一個碼元等于1或3的族A序列中的任何一個序列。
建立長度(2r-1)的矢量N＇。矢量N＇由根據(jù)塊78選擇的族A序列的周期構(gòu)成。通過在第一位位置處把0位添加到矢量N＇而形成長度2r的矢量N。如在塊70中所示，然后使用在塊66中發(fā)現(xiàn)的置換P進行矢量N的列置換。可以使用所產(chǎn)生的經(jīng)置換的碼字作為掩碼函數(shù)，用于根據(jù)本發(fā)明的方法產(chǎn)生準(zhǔn)正交矢量。可以與映射到(+1,-1,+j,-j)的碼元一起使用這樣產(chǎn)生的準(zhǔn)正交矢量。這樣，對于長度為128的沃爾什碼總共可以產(chǎn)生127個掩碼。在表Ⅰ中示出根據(jù)準(zhǔn)正交掩碼算法50產(chǎn)生的掩碼中的兩個掩碼。
表Ⅰ現(xiàn)在參考圖3，在圖中示出矢量映射函數(shù)100。如在矢量映射函數(shù)100中所示，利用以下映射，可以用來自{0,1,2,3}字母的碼元或來自表1{+1,-1,+j,-j}字母的碼元來等效地表示準(zhǔn)正交矢量掩碼0→11→j2→13→-j如分別在塊102、104中所示，可以使用模4加法器106使(0/1)沃爾什碼矢量(乘以2)和在{0,1,2,3}字母中的掩碼相加。把加法的結(jié)果映射到{+1,-1,+j,-j}字母，如在映射塊108中所示?？梢酝ㄟ^混合器110把映射塊108的輸出施加到已編碼的QPSK碼元，以提供用于發(fā)送的已編碼消息信號輸出。
在沃爾什碼中的任何碼矢量和通過把表Ⅰ的掩碼施加到沃爾什碼矢量而得到的任何碼矢量之間的相關(guān)性是{±1/16±j/16}因此，最大絕對相關(guān)是18√2=1n,]]>而上述相關(guān)的理論下界符合等式。此外，可以把準(zhǔn)正交掩碼產(chǎn)生算法50推廣到所有2的冪，以產(chǎn)生每個2的冪的最佳準(zhǔn)正交矢量。表Ⅱ示出根據(jù)本發(fā)明的方法提供的幾個2的冪的相關(guān)和掩碼數(shù)目。 表Ⅱ除了這里所述的4相情況之外，本發(fā)明提供使用用本發(fā)明得到的掩碼函數(shù)來建立和產(chǎn)生二元準(zhǔn)正交碼矢量。在二元的情況中，當(dāng)掩碼函數(shù)的長度是2的偶數(shù)冪時，本發(fā)明的方法提供與沃爾什碼具有最佳相關(guān)的準(zhǔn)正交函數(shù)。當(dāng)掩碼函數(shù)的長度是2的奇數(shù)冪時，任何一對集合之間的相關(guān)至少和使用二元字母的已知結(jié)果一樣好。
回憶在2k-陣元線性反饋移位寄存器中，s[t]是具有滿足上述關(guān)系的碼元{0,1,…,2k-1}的序列。這種序列s[t]具有也在上述作出定義的特征多項式c(x)。把形成二元準(zhǔn)正交矢量的方法限制于相應(yīng)于k=1的情況。
當(dāng)k=1時，序列s[t]以小于或等于2r-1的周期而周期性地變化。如果序列s[t]的周期達到最大值2r-1，則可以定義序列s[t]的特征多項式為二元本原多項式。在該情況中，定義序列s[t]為m序列。
可以定義碼矩陣C＇使之由具有特征多項式c(x)的m序列m1的一個周期和m序列m1的所有循環(huán)移位的一個周期構(gòu)成。因此，碼矩陣C＇的大小是2r-1。可以通過在每個碼字的相同位位置處把0位添加到在碼矩陣C＇內(nèi)的每個碼字中而擴展碼矩陣C＇。在一個實施例中，可以在矩陣C的每個碼字的第一位位置處放置所添加的零位。
當(dāng)以這種方式把全零矢量施加到碼矩陣C＇時，形成碼矩陣C。碼矩陣C具有2r×2r的大小。可用在列方向和行方向置換碼矩陣C，以形成沃爾什碼wb,2＇,并可以進行形成wb,2′所要求的置換操作的記錄。然而，在本發(fā)明的方法中，可以施加置換矩陣P以形成積CP，并得到如wb,2＇的行矢量集合那樣的相同矢量。
現(xiàn)在參考圖4，在圖中示出二元準(zhǔn)正交掩碼產(chǎn)生算法120?？梢允褂枚獪?zhǔn)正交掩碼產(chǎn)生算法120來建立用于形成長度2r的準(zhǔn)正交矢量的兩相掩碼。如在塊122中所示，在掩碼產(chǎn)生算法120中提供次數(shù)r的二元本原多項式c(x)。使用本原多項式c(x)作為它的特征多項式，如在塊126中所示，建立m序列的周期。
如在塊128中所示，建立具有尺寸(2r-1)×(2r-1)的矩陣M＇。矩陣M＇的每個行包括塊126的m序列的周期和m序列的所有循環(huán)移位。然后，擴展矩陣M＇以形成矩陣M，如在塊132中所示。通過把一個全零列和一個全零行添加到矩陣M＇來執(zhí)行矩陣M＇的擴展。因此矩陣M＇的尺寸是2r×2r。在較佳實施例中，矩陣M的第一列可以是全零列。如在塊136中所示，尋找置換P，列置換矩陣M，以包含與在wb,2′中包含的行矢量相同的行矢量，而且可以作所需置換操作的記錄。
可以使用上面解說的置換矩陣方法，或熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員已知的任何其它方法來執(zhí)行塊136的操作。然后形成碼矩陣CG或碼矩陣CK，如在二元準(zhǔn)正交掩碼產(chǎn)生算法120的塊142中所示。當(dāng)本原多項式的次數(shù)r是奇數(shù)時，形成碼矩陣CG，而當(dāng)r是偶數(shù)時，形成碼矩陣CK。
現(xiàn)在參考圖5，圖中更詳細(xì)地示出在r是奇數(shù)的情況中的塊142的表示。如在塊160中所示，得到與m序列ml形成較佳配對的序列m2。m序列的較佳配對是一對具有周期2m-1的m序列。當(dāng)m是奇數(shù)時，較佳配對具有較佳的3值交叉相關(guān)函數(shù){-1+2(m+1)/2,-1}。例如，D.Sarwate和M.Pursley的“偽隨機和相關(guān)序列的交叉相關(guān)特性”(IEEE會刊，593-620頁，1980年5月)中解說的m序列的較佳配對的構(gòu)成。序列m2具有2r-1的周期。
然后從序列m2形成碼矩陣CG，如在塊168中所示。它是一個具有每個m序列m2和所有它的有區(qū)別的循環(huán)移位的一個周期的矩陣。在矩陣C＇G中，行數(shù)是2r-1，而列數(shù)是2r-1。如在塊172中所示，通過擴展矩陣C＇G而從碼矩陣C＇G形成碼矩陣CG。可以通過把零位增添到矩陣C＇G中的每個碼字的相同位位置處來執(zhí)行矩陣C＇G的擴展。在較佳實施例中，用于增添零的位位置可以是第一位位置。在矩陣CG中，行數(shù)是2r-1，而列數(shù)是2r。
現(xiàn)在參考圖6，圖中示出本原多項式的次數(shù)r是偶數(shù)的情況中的二元準(zhǔn)正交掩碼產(chǎn)生算法120的塊142的更詳細(xì)的表示。在圖6的塊180中，如上所述得到碼矩陣C。然后通過1+2r/2的因子對碼矩陣C十中抽一。序列m3是通過1+2r/2的因子對序列m1十中抽一而從m序列m1得到的序列。序列m3具有2r/2-1的周期。
在塊184的十中抽一過程中，如下選擇C的預(yù)定列而不選擇其余的列。讓C0為C的全零列。如果Ci是碼矩陣C的第i個列，而CK,i是通過對碼矩陣C十中抽一而形成的碼矩陣C的第i個列，則Ck1=C1CK,2=C1+2r/2]]>CK,3=C2(1+2r/2)]]>CK,i=C(i-1)(1+2r/2)]]>CK,2r/21=C(2r/2-2)(1+2r/2)+1]]>這個十中抽一操作是技術(shù)領(lǐng)域中眾知的操作CK,2r/2-1。
如在塊188中所示，形成碼矩陣CK＇。通過插入長度2r/2-1的m3序列的一個周期和其所有有差別的循環(huán)移位而開始碼矩陣CK＇形成。這形成碼矩陣CK＇的最初2r/2-1個列。然后，如在塊192中所示，使最初2r/2-1個列重復(fù)2r/2+1次。然后，如在塊200中所示，在矩陣CK＇內(nèi)的較佳實施例中，通過在每個碼字的第一位置處增添零位而得到碼矩陣CK。碼矩陣CK的大小可以是2r/2-1，其中，該大小可以理解為表示行矢量數(shù)。
因此，使用本發(fā)明的方法，有可能對在k=1的二元情況中所有的2的冪建立準(zhǔn)正交函數(shù)。此外，本發(fā)明的方法提供比現(xiàn)有技術(shù)中可得到的掩碼函數(shù)更多的掩碼函數(shù)。在表Ⅲ中示出對于長度n的某些示例值使用二元準(zhǔn)正交掩碼產(chǎn)生算法120得到的掩碼函數(shù)的數(shù)目，以及示出與沃爾什碼和相關(guān)頻譜的最大絕對相關(guān)。 表Ⅲ現(xiàn)在參考圖4，二元掩碼產(chǎn)生算法120從塊142開始執(zhí)行，在圖5和6中對其進行更詳細(xì)的描述。在掩碼產(chǎn)生算法120的塊148中，選擇碼矩陣CG或碼矩陣CK的行矢量f。然后把這里確定的置換P施加到行矢量f，如在塊140中所示。如在塊154中所示，以及如上面所述，可以根據(jù)置換提供掩碼?？梢园蜒诖a施加到正交矢量以提供準(zhǔn)正交矢量。
如上所述，已知在準(zhǔn)正交函數(shù)集合和沃爾什碼集合之間的最小相關(guān)的下界。此外，還如上所述，對于所有碼長度(為2的冪)已經(jīng)得到最小相關(guān)。此外，4相碼元、星座字母的構(gòu)成已知在集合{+1,-1,+j,-j}中。然而，對于某些特殊的情況(諸如某些數(shù)據(jù)率較高的情況)，不需要使所得到的掩碼函數(shù)優(yōu)化。例如，在所謂的粗管道(fat-pipe)環(huán)境中，其中通過給用戶長度為n/2的兩個沃爾什碼而不是長度為n的原始沃爾什碼，某些掩碼函數(shù)不是最優(yōu)化的。在這種情況中，某些準(zhǔn)正交函數(shù)的子塊與相應(yīng)的較短長度的沃爾什碼的相關(guān)可以是次優(yōu)化的。因此，示出可以施加到如上得到的掩碼函數(shù)的進一步的置換步驟。用合適的置換，在給用戶兩個n/2碼的情況中，可以得到最優(yōu)化的新掩碼函數(shù)。
讓n為沃爾什碼中的任何碼矢量的長度，其中n是2的整數(shù)冪。矢量v=(v1,…,vn)是單位矢量，如果1nΣi=1nvi2=1]]>最大絕對相關(guān)滿足以下下界max{|(v‾,wi‾)|:wi‾∈Wn}≥1n]]>其中，Wn是長度為n的沃爾什碼，而矢量v具有1的復(fù)數(shù)根的碼元。已經(jīng)得到滿足具有等式的上述邊界的4相掩碼，因此證明上述邊界的銳度。
對于任何兩個非負(fù)整數(shù)i,k,0≤i＜k≤n，讓vi,k=[vi,vi+1,…,vk]。此外，讓n1≤n，是2的整數(shù)冪，并讓j為正整數(shù)，致使j-n1≤n。目標(biāo)是得到長度n的掩碼v，致使對于每個這種整數(shù)n1,j，滿足下式max{|(v‾(j-1)n1+1:jn1,wi‾)|:wi‾∈Wn1}=1n1]]>現(xiàn)在參考圖7，圖中示出掩碼產(chǎn)生算法220，可以進一步置換如上得到的掩碼函數(shù)，以保存它們與相同長度的沃爾什碼的最優(yōu)化相關(guān)。例如，可以把在相同長度的第一級Reed-Muller碼的自同構(gòu)群中的任何置換施加到掩碼函數(shù)(所述掩碼函數(shù)保持與相同長度的沃爾什碼的相關(guān)不變)。在后面一個等式的意義上，還可以系統(tǒng)性地施加這些置換，以得到對于粗管道發(fā)送最優(yōu)化的置換掩碼函數(shù)。
如在塊224中所示，考慮關(guān)于具有長度L碼片的塊b部分。長度L是2的整數(shù)冪。如在塊228中所示，得到塊b的反射塊bR。塊b的第一碼片在碼片位置k處。塊bR是塊b對于整數(shù)點的反射，其中，L≤x＜n，如果塊bR具有長度L碼片，而且bR的第一碼片在碼片位置x+k處。當(dāng)熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員可以使用任何種類已知的置換時，一種極有用的置換是保持與相同長度的沃爾什碼的相關(guān)性不變。通過對長度L碼片的子塊進行交換而得到這個置換，其中L是2的整數(shù)冪，通過它們相對于中心點的反射，如在塊232中所示?？梢岳斫?，也可以使用對于其它點的反射。
在本發(fā)明的一個實施例中，使用這里所解說的方法建立所需長度的復(fù)數(shù)準(zhǔn)正交函數(shù)掩碼。對于在較短沃爾什碼情況中的最優(yōu)化，可以使長度2的子塊最優(yōu)化。執(zhí)行這種最優(yōu)化的過程包括如上所述的交換碼元。交換如上得到的長度2的子塊，以提供長度4的子塊。得到長度4的子塊，以提供與相應(yīng)長度4的沃爾什碼的最優(yōu)化相關(guān)。遞歸地繼續(xù)進行該過程，以致于在步驟k+1，得到與長度2k的沃爾什碼具有最優(yōu)化相關(guān)的長度2k的子塊。為了得到粗管道最優(yōu)化準(zhǔn)正交函數(shù)，可能需要多達log2n的步驟。
使用這些步驟，因此有可能得到粗管道最優(yōu)化準(zhǔn)正交函數(shù)。對兩個例子執(zhí)行這些步驟，以提供長度128的掩碼函數(shù)。下面是兩個粗管道最優(yōu)化的準(zhǔn)正交函數(shù)結(jié)果。在這個改進中，準(zhǔn)正交函數(shù)的每個子塊與相應(yīng)的較短長度的沃爾什碼的相關(guān)性是最優(yōu)化的。在表Ⅳ中提供兩個長度128的最優(yōu)化掩碼函數(shù)的例子。在表Ⅴ中示出對于n的數(shù)個值的相關(guān)結(jié)果。
表Ⅳ
表Ⅴ提供較佳實施例的上述描述，以使熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員可以制造或使用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員將不費力地明了這些實施例的各種修改，可以把這里所定義的一般原理應(yīng)用到其它的實施例而不需要用發(fā)明創(chuàng)造。因此，不打算把本發(fā)明限于這里所示出的實施例，而是和這里所揭示的原理和新潁特征符合的最寬廣的范圍相一致。此外，可以理解，這里所示的置換方法不限于在形成兩相和四相準(zhǔn)正交矢量中使用。而是，可以使用它作為任何方法或裝置的一部分，用于形成供在通信系統(tǒng)內(nèi)發(fā)射任何種類信號的任何種類編碼消息信號。
權(quán)利要求
1．在具有正交矢量和準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)的通信系統(tǒng)中的一種發(fā)送方法，準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)用于從正交矢量得到準(zhǔn)正交矢量并根據(jù)準(zhǔn)正交矢量發(fā)射消息信號，其特征在于所述方法包括下列步驟(a)接收準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)；(b)置換所述準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)以提供又一個準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)；(c)把所述又一個準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)施加到所述正交矢量以提供又一個準(zhǔn)正交矢量；以及(d)把所述又一個準(zhǔn)正交矢量施加到所述消息信號以提供已編碼消息信號，用于在通信系統(tǒng)中發(fā)射該已編碼消息信號。
2．如權(quán)利要求1所述的發(fā)送方法，其特征在于，步驟(b)包括反射準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)。
3．如權(quán)利要求2所述的發(fā)送方法，其特征在于，所述方法包括確定在準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)中的第一個塊的步驟。
4．如權(quán)利要求3所述的發(fā)送方法，其特征在于，第一個塊具有等于2的整數(shù)冪的長度。
5．如權(quán)利要求3所述的發(fā)送方法，其特征在于，所述方法包括確定在準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)中的第二個塊的步驟。
6．如權(quán)利要求5所述的發(fā)送方法，其特征在于，所述方法包括改變第一和第二個塊中至少一個塊在準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)內(nèi)的位置的步驟。
7．如權(quán)利要求6所述的發(fā)送方法，其特征在于，所述方法包括交換第一和第二個塊在準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)內(nèi)的位置的步驟。
8．如權(quán)利要求7所述的發(fā)送方法，其特征在于，第一和第二個塊具有一初始尺寸，所述方法包括下列步驟(a)確定所得到的準(zhǔn)正交矢量的正交矢量與又一個準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)的相關(guān)性；(b)根據(jù)該相關(guān)性，確定長度大于初始長度的又一些塊；以及(c)交換又一些塊在準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)內(nèi)的位置。
9．如權(quán)利要求8所述的發(fā)送方法，其特征在于，所述方法包括遞歸地交換較大的塊以使相關(guān)性最優(yōu)化的步驟。
10．如權(quán)利要求8所述的發(fā)送方法，其特征在于，所述方法包括根據(jù)第一和第二個塊相對于在準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)內(nèi)的預(yù)定點的位置確定第一和第二個塊的步驟。
11．如權(quán)利要求10所述的發(fā)送方法，其特征在于，準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)的長度是n，而預(yù)定點位于n/2處。
12．如權(quán)利要求1所述的發(fā)送方法，其特征在于，準(zhǔn)正交矢量和又一個準(zhǔn)正交具有相同的與正交矢量的相關(guān)性。
13．如權(quán)利要求1所述的發(fā)送方法，其特征在于，所述方法包括下列步驟(a)確定具有長度L的部分；(b)確定在位置k處具有第一碼片的一個塊；(c)形成使用塊b的反射的塊bR，所述塊b在位置x+k處具有第一碼片，其中，L≤x＜n。
14．如權(quán)利要求7所述的發(fā)送方法，其特征在于，所述方法包括使用具有特征多項式的序列的第一系列循環(huán)移位形成第一矢量矩陣的步驟，其中，所述序列的特征多項式是本原多項式。
15．如權(quán)利要求14所述的發(fā)送方法，其特征在于，所述方法包括使用第二系列循環(huán)移位形成第二矢量矩陣的步驟。
16．如權(quán)利要求15所述的發(fā)送方法，其特征在于，所述方法包括下列步驟(a)置換第一矢量矩陣以提供正交矢量；(b)確定置換操作；以及(c)把所確定的置換操作施加到第二矩陣以提供又一個準(zhǔn)正交碼矢量。
17．如權(quán)利要求14所述的發(fā)送方法，其特征在于，本原多項式具有奇數(shù)次數(shù)r，而序列是m序列，所述方法包括得到較佳m序列ml的步驟。
18．如權(quán)利要求17所述的發(fā)送方法，其特征在于，得到矩陣CG，并且十中抽一以形成序列m2。
19．如權(quán)利要求18所述的發(fā)送方法，其特征在于，所述十中抽一具有1+2r/2的十中抽一系數(shù)。
20．如權(quán)利要求18所述的發(fā)送方法，其特征在于，所述序列m2具有2r-1的周期。
21．如權(quán)利要求14所述的發(fā)送方法，其特征在于，r是偶數(shù)，所述方法包括形成包括序列m2的矩陣C＇K的步驟。
22．如權(quán)利要求21所述的發(fā)送方法，其特征在于，所述方法包括在矩陣C＇K內(nèi)包含序列m2的多個重復(fù)以及擴展矩陣C＇K以形成第二矢量矩陣的步驟。
23．如權(quán)利要求7所述的發(fā)送方法，其特征在于，準(zhǔn)正交矢量是二元矢量。
24．如權(quán)利要求7所述的發(fā)送方法，其特征在于，準(zhǔn)正交矢量是四相矢量。
25．如權(quán)利要求24所述的發(fā)送方法，其特征在于，所述方法包括確定置換矩陣P致使MP=W的步驟。
26．如權(quán)利要求25所述的發(fā)送方法，其特征在于，r是奇數(shù)，而序列是m序列，所述方法包括得到較佳m序列m1的步驟。
27．如權(quán)利要求26所述的發(fā)送方法，其特征在于，所述方法包括得到序列m2的步驟，通過擴展序列m1，所述序列m2與m序列m1形成較佳配對。
28．如權(quán)利要求27所述的發(fā)送方法，其特征在于，所述方法包括形成包括序列m2的多個重復(fù)的矩陣C＇K的步驟。
29．如權(quán)利要求14所述的發(fā)送方法，其特征在于，(a)特征多項式是二元多項式；以及(b)所述方法進一步包括把二元多項式提升到四元多項式的步驟。
30．如權(quán)利要求29所述的發(fā)送方法，其特征在于，所述方法包括形成具有四元多項式作為其特征多項式的序列，從而如此形成的序列是族A序列的步驟。
31．如權(quán)利要求30所述的發(fā)送方法，其特征在于，所述方法包括根據(jù)族A序列形成第二矩陣的步驟。
32．一種具有正交矢量和準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)的通信系統(tǒng)，用于從正交矢量得到準(zhǔn)正交矢量，并根據(jù)準(zhǔn)正交矢量發(fā)射消息信號，所述系統(tǒng)包括(a)通過置換準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)提供的又一個準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)；(b)通過把又一個準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)施加到正交矢量而提供的又一個準(zhǔn)正交矢量；以及(c)通過把又一個準(zhǔn)正交矢量施加到消息信號而提供的已編碼消息信號，用于在系統(tǒng)中發(fā)射已編碼消息信號。
33．一種具有正交矢量和準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)的通信系統(tǒng)，用于從正交矢量得到準(zhǔn)正交矢量，并根據(jù)準(zhǔn)正交矢量發(fā)射消息信號，包括下列步驟(a)用于接收準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)的裝置；(b)用于置換準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)以提供又一個準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)的裝置；(c)用于把又一個準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)施加到正交矢量以提供又一個準(zhǔn)正交矢量的裝置；以及(d)把又一個準(zhǔn)正交矢量施加到消息信號，以提供已編碼消息信號，用于在通信系統(tǒng)中發(fā)射已編碼消息信號。
全文摘要
通信系統(tǒng)中的一種發(fā)送方法，具有正交矢量和準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)(104)，用于從正交矢量得到準(zhǔn)正交矢量。根據(jù)準(zhǔn)正交矢量發(fā)射消息信號。所述方法包括接收準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)(104)以及置換準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)(104)，以提供又一個準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)(104)。把又一個準(zhǔn)正交掩碼函數(shù)施加到正交矢量，以提供又一個準(zhǔn)正交矢量。把又一個準(zhǔn)正交矢量施加到消息信號，提供已編碼消息信號，在通信系統(tǒng)內(nèi)發(fā)射已編碼消息信號。
文檔編號H04J13/00GK1317183SQ99810614
公開日2001年10月10日 申請日期1999年9月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月4日
發(fā)明者A·G·尚巴格 申請人:夸爾柯姆股份有限公司