用於產生具有寬範圍的擴頻因子的一對正交集的方法和設備的製作方法
2023-04-22 20:40:16
用於產生具有寬範圍的擴頻因子的一對正交集的方法和設備的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種在過載擴展頻譜系統中構造集間相關值低的一對正交碼集的方法和設備。所產生的集的擴頻因子可採取存在周期N-1的兩級自相關序列的任何值N。因此，所述方法促使提高所述系統的處理增益的選擇的靈活性。所產生的集不包含具有單個極性的碼字。
【專利說明】用於產生具有寬範圍的擴頻因子的一對正交集的方法和設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及正交碼產生領域，更具體地講，涉及產生用於應用於基於過載直接序列擴頻的通信系統的、具有低集間相關性的一對正交碼集。
【背景技術】
[0002]正交碼已經變為任何用於通過無線信道進行通信的基於直接序列擴頻的通信系統的組成部分。通常，產生一個或多個碼集，並將這些碼集提供給基於擴頻的通信系統以用於分配給用戶。這裡，每個集包含本質上正交的碼。碼的正交性質確保不同用戶可通過同一信道以最小多址幹擾(MAI)進行通信。這使得在基於擴頻的通信系統中可根據用戶要求將集合中的單個或多個正交碼分配給用戶。然而，部署在擴頻中的集中的正交碼的總數受到基於擴頻的通信系統的處理增益或擴頻因子的限制。
[0003]典型的基於擴頻的多用戶通信系統中所支持的用戶數量通常小於處理增益/擴頻因子，並且所述系統被說成是欠載的。下一代通信系統要求比可通過常規的欠載系統實現的用戶容量更高的用戶容量。實現這一目標的一種有效方式是通過用附加碼使系統過載以使得碼的總數超過擴頻因子。這樣的系統被稱為過載或過飽和系統，信道被稱為過載信道。對於要求高容量的下一代應用，過載被認為是有吸引力的候選。設計過載系統中的關鍵挑戰是識別可以以最小幹擾通過擴頻信道進行通信的碼。
[0004]過載的一個重要的應用是支持比系統的擴頻因子更多數量的用戶。這個特徵被包括在CDMA標準中，由此以誤碼率(BER)的優雅降級來支持額外的用戶。過載的另一方面可以是通過如在多碼CDMA中所實現的那樣將多個擴頻碼分配給用戶來給予數據速率中的可伸縮性和靈活性。這個特徵也可廣泛地用在可伸縮的子帶超寬帶系統和OFDM SUMB系統中。
[0005]這些系統呈現了使用用於無線個人區域通信的子帶技術來發送超寬帶(UWB)信號的高能效裝置。這樣的系統中的顯著節能來自基於正交碼的子帶選擇，其消除了單個的下變頻和濾波的需要。在S-SUWB系統中通過在上行鏈路和下行鏈路通信中均在服務質量(QoS)、多用戶支持和數據速率的可伸縮性上臨時提供來解決用於多用戶支持的資源分配的增強靈活性。這個提供在收發器中需要多個正交碼。
[0006]目前用於產生用於過載的一對正交碼集的常見方法利用加擾操作。現有的正交集被選擇為由N個碼構成的集-1碼。與集-2相應的另外的M個碼通過用隨機加擾序列對正交集進行加擾而獲得。加擾策略幾乎總是產生具有彼此或多或少類似的互相關值的碼，從而對所有碼都呈現出一致的表現。僅當系統過載為100%時，這個方面才是有利的，在實際系統中系統過載通常不為100%。而且，大多數現有技術設法解決形式N= 2n的擴頻因子。
[0007]由於以上提及的原因，顯然，因為可用正交碼的總數限於擴頻因子，所以現有系統沒有在使用過載系統中的正交碼的同步擴頻系統中提供零幹擾傳輸。需要一種利用不同擴頻因子碼以使得相互幹擾儘可能低的方法。
【發明內容】
[0008]技術問題
[0009]本文中的實施例的主要目的是提供一種構造不同擴頻因子的集間相關值低的一對正交碼集的方法。
[0010]本發明的另一目的是提供一種與從兩級自相關序列獲得的兩個序列結合使用具有兩級自相關性質的單個二進位序列的方法。
[0011]解決方案
[0012]因此，本發明提供一種產生用於基於直接序列擴頻的通信系統的擴頻因子N的一對正交集的方法，其中，所述方法包括:選擇周期N-1的兩級自相關序列，其中，所述兩級自相關序列包括具有值I和O的元素；使用所述兩級自相關序列來獲得用於產生所述正交集的具有所述元素的兩個二進位序列；並且使用所述兩級自相關序列和所述二進位序列來獲得兩個不同的準正交集。
[0013]因此，本發明提供一種產生在基於直接序列擴頻的通信系統中的擴頻因子N的一對正交集的設備，其中，所述設備包括:集成電路，進一步包括至少一個處理器；所述電路內的至少一個存儲器，具有電腦程式代碼；所述至少一個存儲器和所述電腦程式代碼與所述至少一個處理器促使所述設備進行以下處理:選擇周期N-1的兩級自相關序列，其中，所述兩級自相關序列包括具有值I和O的元素；使用所述自相關序列來獲得用於產生所述正交集的具有所述元素的兩個二進位序列；並且使用所述兩級自相關序列和所述二進位序列來獲得兩個不同的準正交集。
[0014]本文中的實施例的這些和其他方面在與以下描述和附圖結合考慮時將被更好地領會和理解。然而，應當理解，以下描述儘管指示了其優選實施例和許多特定細節，但是是以例示說明、而非限制的方式給出的。在不脫離本文中的實施例的精神的情況下，可以在這些實施例的範圍內進行許多改變和修改，並且本文中的實施例包括所有這樣的修改。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]在附圖中示出了本發明，其中，在整個附圖中，相同的附圖字母在各個圖中指示相應部分。從參照附圖的以下描述，本文中的實施例將被更好地理解，其中:
[0016]圖1示出說明根據如本文中公開的實施例的正交碼產生處理的流程圖；
[0017]圖2示出說明根據如本文中公開的實施例的碼選擇處理的流程圖；和
[0018]圖3示出實現根據如本文中公開的實施例的用於產生兩個正交碼集的方法的計算環境。
【具體實施方式】
[0019]參照在附圖中示出並且在以下描述中詳述的非限制性實施例，更充分地說明本文中的實施例及其各個特徵和有利細節。省略公知組件和處理技術的描述，以便不會不必要地模糊本文中的實施例。本文中使用的示例僅意圖促使理解可實施本文中的實施例的方式以及進一步使得本領域的技術人員能夠實施本文中的實施例。因此，示例不應被解釋為限制本文中的實施例的範圍。
[0020]本文中的實施例實現構造不同擴頻因子的一對正交碼集的方法和設備。所述方法利用黃金集(Gold-set)構造方法來產生所述碼集中的每個碼集中的碼。所述方法生成兩個正交碼集，其中，每個集包括擴頻因子N的從周期P = N-1的單個兩級自相關序列開始的N個碼。所提出的方法橫跨對於其存在周期N-1的兩級自相關序列的所有可能的擴頻因子或周期。所述方法與從兩級自相關序列獲得的兩個序列結合使用具有兩級自相關性質的單個二進位序列。
[0021]所提出的方法以良好的處理增益選擇的靈活性產生兩個正交碼集。擴頻因子橫跨存在相應的兩級自相關序列的所有值。在設計系統的處理增益的靈活性上，這給予了很大的優點。碼之間的互相關值的分布是不均勻的。因此，一些碼字與集合中的其他碼字相比將表現得更好。只要M〈N，這個特徵就給予我們用最好的可用碼來使系統過載的選項，其中，M是使系統過載的超過擴頻因子N的附加用戶。兩個正交集都不包含具有單個極性的碼字。正交碼(諸如沃爾什-哈達瑪(Walsh-Hadamard)和使用兩級自相關序列的循環移位而產生的集)包括對於對數據信號進行擴頻無用的全一/全零的這個碼字。這使得能夠將給定的正交集的所有碼都用於部署在擴頻系統中。
[0022]現在參照附圖，更具體地講，參照圖1至圖3，示出優選實施例，在圖1至圖3中，類似的附圖字符在整個附圖中始終一致地表示相應的特徵。
[0023]以下段落對在描述中頻繁使用的一些基本術語進行說明。
[0024]互相關
[0025]互相關是兩個不同信號之間的相似性的指示。互相關函數具有周期性類型和非周期性類型。在數學上，在延遲為τ時具有集合{1-1}中的元素的兩個二進位序列Ck與Cj之間的周期性互相關被定義為:
【權利要求】
1.一種產生用於基於直接序列擴頻的通信系統的擴頻因子N的一對正交集的方法，其中，所述方法包括: 選擇周期N-1的兩級自相關序列，其中，所述兩級自相關序列包括具有值I和O的兀素； 使用所述兩級自相關序列來獲得用於產生所述正交集的具有所述元素的兩個二進位序列；和 使用所述兩級自相關序列和所述二進位序列來獲得兩個不同的準正交集。
2.如權利要求1所述的方法，其中，所述方法還包括將所述二進位序列中的第一二進位序列選為具有與所述兩級自相關序列的周期相同的周期的全零序列。
3.如權利要求1所述的方法，其中，所述方法還包括選擇所述二進位序列中的第二二進位序列，所述第二二進位序列給予與所述兩級自相關序列的N-2和序列的以及與全I序列的峰值互相關的最小值。
4.如權利要求1所述的方法，其中，所述和序列是所述兩級自相關序列與N-2循環移位版的逐位XOR的和。
5.如權利要求1所述的方法，其中，所述獲得兩個不同的準正交集的步驟包括: 獲得所述兩個不同的準正交集中的第一集，其中，所述第一集為N-1行和N-1列的矩陣，每一行是所述第一二進位序列與所述兩級自相關序列的所有N-1循環移位版的逐位XOR的和，並且用-1取代每個所得的XOR的和中的零；和 獲得所述兩個不同的準正交集中的第二集，其中，所述第二集為N-1行和N-1列的矩陣，每一行是所述第二二進位序列與所述兩級自相關序列的所有所述N-1循環移位版的逐位XOR的和，並且用-1取代每個所得的XOR的和中的零。
6.如權利要求1所述的方法，還包括獲得所述正交集，其中，所述正交集中的每個中的碼的數量為N個，其中，所述N是指所述擴頻因子。
7.如權利要求5所述的方法，其中，所述方法還包括: 將全I的列附加到所述兩個不同的準正交集中的所有碼字，得到包括所述擴頻因子N的N-1個碼的兩個正 交集。
8.如權利要求7所述的方法，其中，所述方法還包括: 如果所述第二二進位序列與所述兩級自相關序列的所述N-2和序列的峰值互相關的符號為正，則對所述正交集中的第二正交集的第一列進行翻轉；和 產生所述第一集和第二集中的第N個碼字，其中，使用所述集合中的各個位置上的其他碼字中的所有的所述N-1個元素的逐元素乘法來獲得所產生的碼字的所述元素中的每個。
9.如權利要求1所述的方法，其中，所述方法還包括: 在所述兩個正交集中的2N個碼中選出K個碼。
10.如權利要求9所述的方法，其中，當所述K小於或等於所述N時，所述方法通過從所述兩個不同的準正交集中的任何一個中選擇所述K個碼來選擇所述K個碼。
11.如權利要求9所述的方法，其中，如果所述K大於所述N，則所述方法通過獲得最小相關集來選擇所述K個編碼，其中，通過從所述第一集選擇所有N個碼並且從所述第二集選擇M個碼以使得總平方相關最小來獲得所述最小相關集。
12.—種產生在基於直接序列擴頻的通信系統中的擴頻因子N的一對正交集的設備，其中，所述設備包括: 集成電路，進一步包括至少一個處理器； 所述電路內的至少一個存儲器，具有電腦程式代碼； 所述至少一個存儲器和所述電腦程式代碼與所述至少一個處理器促使所述設備進行以下處理: 選擇周期N-1的兩級自相關序列，其中，所述兩級自相關序列包括具有值I和O的兀素； 使用所述自相關序列來獲得用於產生所述正交集的具有所述元素的兩個二進位序列；和 使用所述兩級自相關序列和所述二進位序列來獲得兩個不同的準正交集。
13.如權利要求12所述的設備，其中，所述設備被構造為將所述二進位序列中的第一二進位序列選為具有與所述兩級自相關序列的周期相同的周期的全零序列。
14.如權利要求12所述的設備，其中，所述設備被構造為選擇所述二進位序列中的第二二進位序列，其中，所述第二二進位序列給予與所述兩級自相關序列的N-2和序列的以及與全I序列的峰值互相關的最小值。
15.如權利要求12所述的設備，其中，所述設備被構造為: 獲得所述兩個不同的準正交集中的第一集，其中，所述第一集為N-1行和N-1列的矩陣，每一行是所述第一二進位序列與所述兩級自相關序列的所有的N-1循環移位版的逐位XOR的和，並且用-1取代每個所得的XOR的和中的零；和 獲得所述兩個不同的準正交集中的第二集，其中，所述第二集為N-1行和N-1列的矩陣，每一行是所述第二二進位序列與所述兩級自相關序列的所有的所述N-1循環移位版的逐位XOR的和，並且用-1取代每個所得的XOR的和中的零。
16.如權利要求12所述的設備，其中，所述設備被構造為獲得所述正交集，並且所述正交集中的每個中的碼的數量為N個，其中，所述N是指所述擴頻因子。
17.如權利要求12所述的設備，其中，所述設備被構造為將全I的列附加到所述兩個不同的準正交集中的所有碼字，得到包括所述擴頻因子N的N-1個碼的兩個正交集。
18.如權利要求17所述的設備，其中，所述設備被構造為: 如果所述第二二進位序列與所述兩級自相關序列的所述N-2和序列的峰值互相關的符號為正，則對所述正交集中的第二正交集的第一列進行翻轉；和 產生所述第一集和第二集中的第N個碼字，其中，通過使用所述集中的各個位置上的其他碼字中的所有所述N-1個元素的逐元素乘法來獲得所產生的碼字的所述元素中的每個。
19.如權利要求12所述的設備，其中，所述設備被構造為在所述兩個不同的正交集中的2N個碼中選出K個碼。
20.如權利要求19所述的設備，其中，所述設備被構造為:當所述K小於或等於所述N時，通過從所述兩個不同的準正交集中的任何一個中選擇所述K個碼來選擇所述K個碼。
21.如權利要求19所述的設備，其中，所述設備被構造為:如果所述K大於所述N，則通過獲得最小相關集來選擇所述K個碼，其中，通過從所述第一集選擇所有的N個碼並且從所述第二集選擇M個碼以使 得總平方相關最小來獲得所述最小相關集。
【文檔編號】H04J13/12GK103988457SQ201280059678
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2012年12月5日 優先權日:2011年12月5日
【發明者】蘇吉特·卓斯, 吉內斯·P·內爾 申請人:三星電子株式會社