Четырехфазные расширяющие коды в системе связи множественного доступа с кодовым разделением каналов

 

Изобретение относится к широкополосной связи. Оптимальные кодовые последовательности формируют для использования в функциях расширения и сжатия в системе связи множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР). В частности, используют семейство четырехфазных расширяющих кодов, которое обеспечивает максимальное количество расширяющих кодов, чтобы достичь высокой емкости в системе связи МДКР, в то же время при минимальной пиковой взаимной корреляции между любыми двумя расширяющими кодами в этом семействе, чтобы гарантировать, что взаимная корреляция помех поддерживается на приемлемом уровне или ниже приемлемых уровней. Таким оптимальным семейством четырехфазных расширяющих кодов является семейство S(2) четырехфазных кодовых последовательностей длиной L=2^m-1, где m - целое число, большее или равное 5. Размер семейства S(2) четверичных расширяющих кодов равен (L+2)(L+1)², и максимальная взаимная корреляция равна Расширяющие коды предпочтительно назначают базовым станциям с использованием определенных кодовых поднаборов семейства S(2), имеющих одинаковые свойства взаимной корреляции S(0) и/или S(1) семейств кодов. Расширяющие коды с выгодой удлиняют на один или более кодовых символов по мере необходимости или по иным причинам. Например, чтобы поддерживать услуги с переменной скоростью передачи, желательно использовать расширяющие коды, длина которых может быть выражена как целое кратное каждого коэффициента расширения в мобильной системе связи. Так как отдельные расширяющие коды имеют длину 2^m-1, один кодовый символ добавляют к сформированному расширяющему коду. Технический результат заключается в создании устройства и способа, позволяющих оптимизировать взаимную корреляцию между удлиненными расширяющими кодами. 6 с. и 40 з.п. ф-лы, 10 ил., 1 табл.

Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть).

Формула изобретения

1. Радиостанция в мобильной системе связи с расширенным спектром с прямой модуляцией последовательностью (РС-ПМП), в которой множество мобильных радиостанций осуществляют связь по радиоканалу с одной или более базовыми радиостанциями, расположенными в соответствующих географических областях, причем каждый радиоканал соответствует одному из набора расширяющих кодов, причем упомянутая радиостанция содержит формирователь расширяющего кода, выдающий четверичные расширяющие коды из семейства четверичных последовательностей длиной L=2^m-1, где m - целое число большее или равное 5, имеющих элементы кода из алфавита {0, 1, 2, 3}, сформированные суммированием по модулю 4 трех компонентных последовательностей, включающих в себя первую четверичную компонентную последовательность а, вторую компонентную двоичную последовательность b и третью компонентную двоичную последовательность с, где компонентные двоичные последовательности b и с умножают на 2 перед суммированием по модулю 4, блок расширения, расширяющий информационный сигнал, который должен быть передан мобильной радиостанцией с использованием одного из четверичных расширяющих кодов для получения расширенного сигнала, и блок сжатия, сжимающий принятый сигнал с использованием одного из четверичных расширяющих кодов.

2. Радиостанция по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит модулятор, модулирующий расширенным сигналом несущую радиочастоту, и демодулятор, демодулирующий принятый радиосигнал и подающий демодулированный сигнал в блок сжатия.

3. Радиостанция по п.1, отличающаяся тем, что семейство четверичных расширяющих кодов обеспечивает максимальное количество расширяющих кодов определенной длины, которые имеют минимальную взаимную корреляцию.

4. Радиостанция по п.3, отличающаяся тем, что размер семейства четверичных расширяющих кодов равен (L+2)(L+1)², а максимальное абсолютное значение взаимной корреляции для семейства четверичных расширяющих кодов равно .

5. Радиостанция по п.1, отличающаяся тем, что первая компонентная четверичная последовательность определяется выражением

a_r(n)=h₁a(n-1)-h₂a(n-2)-...-h_ma(n-m) (mod 4), n≥m,

где h - первый полином,

вторая компонентная четверичная последовательность определяется выражением:

b_s(n)=g₁b(n-1)+g₂b(n-2)+...+b(n-e) (mod 2), n≤e,

где g - второй полином,

третья компонентная четверичная последовательность определяется выражением:

где f - третий полином.

6. Радиостанция по п.5, отличающаяся тем, что формирователь расширяющего кода включает в себя первый, второй и третий регистры сдвига с обратной связью, которые формируют первую, вторую и третью компонентные четверичные последовательности соответственно, и в которой соответствующие начальные состояния первого, второго и третьего регистров сдвига определяют повторным определением для каждого из расширяющих кодов в семействе четверичных расширяющих кодов.

7. Радиостанция по п.1, отличающаяся тем, что радиостанция является мобильной радиостанцией, при этом одна из базовых станций назначает мобильной радиостанции один из расширяющих кодов в ответ на запрос связи с участием мобильной радиостанции.

8. Радиостанция по п.1, отличающаяся тем, что формирователь расширяющего кода отображает четверичный расширяющий код в четырехфазный расширяющий код.

9. Радиостанция по п.1, отличающаяся тем, что формирователь расширяющего кода увеличивает длину сформированных четверичных расширяющих кодов.

10. Радиостанция по п.9, отличающаяся тем, что сформированные четверичные расширяющие коды удлиняют на один четверичный символ так, чтобы длина четверичного расширяющего кода была степенью 2.

11. Радиостанция в мобильной системе связи множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР), в которой множество мобильных радиостанций осуществляет связь по радиоканалу с одной или более базовыми радиостанциями, расположенными в соответствующих географических областях, причем каждый радиоканал соответствует одному из набора расширяющих кодов, причем упомянутая радиостанция содержит формирователь кода, выборочно выдающий четырехфазные расширяющие коды, определенные из набора S(2) четверичных расширяющих кодов, имеющего максимальное количество четверичных расширяющих кодов с минимальной взаимной корреляцией, и увеличивающий длину S(2) четверичных расширяющих кодов, чтобы поддерживать связь с множеством скоростей передачи данных в мобильной системе связи МДКР, блок расширения, расширяющий информационный сигнал, предназначенный для передачи радиостанцией с использованием одного из четырехфазных расширяющих кодов, назначенных радиостанции, для получения расширенного сигнала, и модулятор, модулирующий расширенным сигналом несущую радиочастоту.

12. Радиостанция по п.11, отличающаяся тем, что дополнительно содержит демодулятор, демодулирующий принятый сигнал МДКР несущей радиочастоты, и блок сжатия, сжимающий принятый сигнал МДКР с использованием одного четырехфазного расширяющего кода для получения принятого информационного сигнала.

13. Радиостанция по п.11, отличающаяся тем, что информационные сигналы, предназначенные для передачи, распределяют на поток вещественных данных и поток мнимых данных, причем радиостанция дополнительно содержит блок расширения вещественного канала, расширяющий поток вещественных данных с использованием кода формирования вещественного канала, блок расширения мнимого канала, расширяющий поток мнимых данных с использованием кода формирования мнимого канала, и объединитель, объединяющий выходные сигналы расширителей вещественного и мнимого каналов для формирования комплексного сигнала, причем расширитель расширяет комплексный сигнал с использованием одного четырехфазного расширяющего кода, назначенного мобильной радиостанции.

14. Радиостанция по п.13, отличающаяся тем, что модулятор является модулятором с квадратурной фазовой манипуляцией (КФМ), причем комплексный сигнал разделяют на вещественную и мнимую составляющие, которые затем подают на входы вещественных и мнимых данных модулятора КФМ.

15. Радиостанция по п.14, отличающаяся тем, что формирователь кода отображает четверичный расширяющий код на четырехфазный расширяющий код.

16. Радиостанция по п.11, отличающаяся тем, что формирователь кода периодически увеличивает длину S(2) четверичных расширяющих кодов.

17. Радиостанция по п.11, отличающаяся тем, что S(2) четверичные расширяющие коды удлиняются на один четверичный символ так, чтобы длина S(2) расширяющего кода была кратной каждому из множества коэффициентов расширения, используемых в мобильной системе связи МДКР.

18. Способ связи в системе связи множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР), в которой множество устройств связи осуществляет связь с использованием назначенных каналов связи и каждый канал соответствует одному из набора расширяющих кодов МДКР, причем упомянутый способ включает этапы, при которых формируют семейство первоначальных S(2) четверичных расширяющих кодов, причем каждый первоначальный S(2) четверичный расширяющий код имеет предварительно определенную длину, и увеличивают длину первоначальных S(2) четверичных расширяющих кодов из семейства первоначальных S(2) четверичных расширяющих кодов на кодовый символ для формирования семейства расширяющих кодов МДКР.

19. Способ по п.18, отличающийся тем, что этап увеличения длины дополнительно включает определение конца одного из первоначальных S(2) четверичных расширяющих кодов и добавление кодового символа к концу одного из первоначальных S(2) четверичных расширяющих кодов.

20. Способ по п.18, отличающийся тем, что добавленный кодовый символ является одинаковым для всех первоначальных S(2) четверичных расширяющих кодов в семействе.

21. Способ по п.18, отличающийся тем, что добавленный кодовый символ к одному первоначальному S(2) четверичному расширяющему коду является таким же, как первый кодовый символ в упомянутом одном первоначальном коде.

22. Способ по п.18, отличающийся тем, что добавленный кодовый символ периодически добавляют к концу одного из первоначальных S(2) четверичных расширяющих кодов.

23. Способ по п.18, отличающийся тем, что семейство первоначальных S(2) четверичных расширяющих кодов является четырехфазными кодами и каждый добавленный кодовый символ, используемый для удлинения первоначального S(2) четверичного расширяющего кода, имеет четыре возможных значения.

24. Способ по п.18, отличающийся тем, что добавленный кодовый символ выбирают так, чтобы минимизировать взаимную корреляцию между расширяющими кодами МДКР.

25. Формирователь кода МДКР, предназначенный для выработки расширяющих кодов МДКР, содержащий один или более регистров сдвига с обратной связью, имеющих m каскадов, где m - целое число, причем выходной сигнал последнего каскада подается назад на вход первого каскада, выходной сигнал одного или более регистров сдвига с обратной связью соответствует одному из семейства S(2) четверичных расширяющих кодов длиной L=2^m-1, и электронную схему для добавления дополнительного кодового символа к одному S(2) четверичному расширяющему коду для получения удлиненного S(2) четверичного расширяющего кода, соответствующего одному из расширяющих кодов МДКР.

26. Формирователь кода МДКР по п.25, отличающийся тем, что дополнительно содержит компаратор, обнаруживающий конец упомянутого одного кода и подающий сигнал электронной схеме для добавления дополнительного кодового символа к концу упомянутого одного кода.

27. Формирователь кода МДКР по п.25, отличающийся тем, что дополнительно содержит счетчик, формирующий выходной сигнал счетчика в конце периода удлиненного кода, который устанавливает регистры сдвига в соответствующие начальные состояния.

28. Формирователь кода МДКР по п.25, отличающийся тем, что добавленный кодовый символ является одинаковым для всех кодов в семействе.

29. Формирователь кода МДКР по п.25, отличающийся тем, что кодовый символ, добавленный к упомянутому одному первоначальному коду, является таким же, как первый кодовый символ в упомянутом одном первоначальном коде.

30. Формирователь кода МДКР по п.25, отличающийся тем, что значение дополнительного кодового символа выбирается так, чтобы уменьшить взаимную корреляцию между расширяющими кодами МДКР.

31. Формирователь кода МДКР по п.25, отличающийся тем, что семейство кодов соответствует семейству четверичных последовательностей длиной L=2^m-1, где m - целое число, большее или равное 5, имеющих элементы кода из алфавита {0, 1, 2, 3}, сформированные суммированием по модулю 4 трех компонентных последовательностей, включающих в себя первую компонентную четверичную последовательность а, вторую компонентную двоичную последовательность b и третью компонентную двоичную последовательность с, при этом один или более регистров сдвига с обратной связью включают в себя первый, второй и третий регистры сдвига с обратной связью, которые формируют первую, вторую и третью четверичные компонентные последовательности соответственно, причем выходные сигналы второго и третьего регистров сдвига умножаются на 2 перед суммированием по модулю 4 первой, второй и третьей четверичных компонентных последовательностей.

32. Формирователь кода МДКР по п.31, отличающийся тем, что формирователь кода отображает удлиненную четверичную последовательность в комплексные четырехфазные расширяющие коды МДКР.

33. Способ связи в мобильной системе связи, включающей в себя множество базовых станций для связи с мобильными станциями и использующей расширяющие коды из определенного семейства расширяющих кодов для радиосвязи между мобильными станциями и базовыми станциями, причем упомянутый способ включает этапы, при которых назначают первый поднабор определенного семейства расширяющих кодов первой базовой станции и назначают второй поднабор определенного семейства расширяющих кодов второй базовой станции, при этом расширяющие коды в первом и втором поднаборах имеют более низкую взаимную корреляцию, чем расширяющие коды в определенном семействе расширяющих кодов.

34. Способ по п.33, отличающийся тем, что определенное семейство расширяющих кодов соответствует семейству S(2) кодов, причем первый и второй поднаборы связаны с одним или обоими из S(0) и S(1) семейств кодов.

35. Способ по п.34, отличающийся тем, что каждый из первого и второго поднаборов расширяющих кодов определяют тремя компонентными последовательностями так, что первая компонентная последовательность включает в себя r=0, 1, 2,...,L+1, где L - длина расширяющего кода, и один или более индексов для второй и третьей компонентных последовательностей различны для первой и второй базовых станций.

36. Способ по п.33, отличающийся тем, что дополнительно включает этапы, при которых для конкретного вызова назначают мобильной станции, связанной с первой базовой станцией, назначенный код из первого поднабора расширяющих кодов, связывают флаг с назначенным кодом, устанавливают флаг равным первому значению, когда мобильная станция участвует в вызове, устанавливают флаг равным второму значению после истечения заданного времени и запрещают назначать назначенный код другой мобильной станции до истечения заданного времени.

37. Способ по п.36, отличающийся тем, что дополнительно включает этапы, при которых устанавливают флаг равным первому значению в начале вызова и измеряют заданное время с начала вызова.

38. Способ по п.36, отличающийся тем, что мобильная станция использует назначенный код в течение вызова, даже если осуществляют передачу обслуживания вызова ко второй базовой станции.

39. Способ по п.38, отличающийся тем, что дополнительно включает этапы, при которых устанавливают флаг равным первому значению, когда мобильная станция участвует в вызове, измеряют заданное время с момента времени, связанного с передачей обслуживания, и, если мобильная станция не находится в режиме передачи обслуживания во время вызова, флаг устанавливают равным второму значению в конце вызова.

40. Способ связи в мобильной системе связи, включающей в себя базовую станцию, имеющую множество секторов для связи с мобильными станциями, и использующей расширяющие коды из определенного семейства расширяющих кодов для радиосвязи между мобильными станциями и базовой станцией, причем упомянутый способ включает этапы, при которых назначают первый поднабор определенного семейства расширяющих кодов первому сектору базовой станции и назначают второй поднабор определенного семейства расширяющих кодов второму сектору базовой станции, при этом расширяющие коды в первом и втором поднаборах имеют более низкое значение взаимной корреляции, чем расширяющие коды в определенном семействе расширяющих кодов.

41. Способ по п.40, отличающийся тем, что определенное семейство расширяющих кодов соответствует семейству S(2) кодов и первый и второй поднаборы связаны с одним или обоими семействами S(0) и S(1) кодов.

42. Способ по п.41, отличающийся тем, что каждый из первого и второго поднаборов расширяющих кодов определяют тремя компонентными последовательностями так, что первая компонентная последовательность включает в себя индекс r=0, 1, 2,...L+1, где L - длина расширяющего кода, и один или более индексов для второй и третьей компонентных последовательностей различны для первого и второго секторов базовой станции.

43. Способ по п.40, отличающийся тем, что дополнительно содержит этапы, при которых для конкретного вызова назначают мобильной станции, связанной с первым сектором базовой станции, назначенный код из первого поднабора расширяющих кодов, связывают флаг с назначенным кодом, устанавливают флаг равным первому значению, когда мобильная станция участвует в вызове, устанавливают флаг равным второму значению после истечения заданного времени и запрещают назначать назначенный код другой мобильной станции до истечения заданного времени.

44. Способ по п.43, отличающийся тем, что дополнительно включает этапы, при которых устанавливают флаг равным первому значению в начале вызова и измеряют заданное время с начала вызова.

45. Способ по п.43, отличающийся тем, что мобильная станция использует назначенный код в течение вызова, даже если осуществляют передачу обслуживания вызова к второму сектору базовой станции.

46. Способ по п.45, отличающийся тем, что дополнительно включает этапы, при которых устанавливают флаг равным первому значению, когда мобильная станция участвует в вызове, измеряют заданное время с момента времени, связанного с передачей обслуживания, и, если мобильная станция не находится в режиме передачи обслуживания во время вызова, флаг устанавливают равным второму значению в конце вызова.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29, Рисунок 30, Рисунок 31, Рисунок 32, Рисунок 33, Рисунок 34, Рисунок 35, Рисунок 36, Рисунок 37, Рисунок 38, Рисунок 39, Рисунок 40, Рисунок 41, Рисунок 42, Рисунок 43, Рисунок 44, Рисунок 45, Рисунок 46, Рисунок 47, Рисунок 48, Рисунок 49