專利名稱：采用多級碼分多址擴頻通信實現信息高效傳送的方法
技術領域：
本發明涉及一種碼分多址的通信技術，確切地說，涉及一種采用二級或多級碼分多址擴頻通信實現信息高效傳送的方法，屬于擴頻通信技術領域。
在一個多用戶通信系統中所有用戶是共享通信信道的，因此必須有一種機制來區分不同的用戶。目前主要有三種區分方法頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)。在FDMA情況下，是把整個系統的帶寬分成頻率信道安排給每個用戶應用；在TDMA情況下，是把信道分成時隙，每個用戶則安排在各自的一個時隙中；在CDMA情況下，是通過給每個用戶安排一個不同的擴頻碼，利用擴頻碼之間的正交性或準正交性來分辨不同用戶。
CDMA系統的擴頻碼組應具有良好的相關性質。因擴頻碼組中擴頻碼的長度都一樣，所以擴頻碼的自相關均為常數，即碼長。如果任何兩個不同的擴頻碼之間的互相關為“0”，則稱為正交碼組，如Walsh碼等。如果不同擴頻碼的互相關不為“0”，但是相對于擴頻碼長度來說很小，那么稱為準正交碼，如偽隨機碼、Gold碼等。使用正交碼組擴頻，各用戶之間無干擾；使用準正交碼組擴頻，各用戶之間存在相互干擾，但很小，仍然能夠分辨出來。互相關較大的碼組不能用作CDMA擴頻碼。
多用戶通信系統中，不同用戶、不同業務對信息速率(即帶寬)的需求往往是不同的。FDMA通信系統中為不同的速度需求是分配帶寬不等的頻帶，即高速需求分配較寬的頻帶。TDMA系統中為不同的速度需求是分配不同數量的時隙，即高速需求分配較多數量的時隙。在CDMA系統中也可以采用為不同的速度需求分配不同數量的擴頻碼的方法，即對高速需求分配數量較多的擴頻碼。但是，這種方法在不同用戶或業務的速率需求相差很大時就不適用了。比如在某一CDMA擴頻通信系統中，只存在兩種速率需求，其中高速需求的速率是v，低速需求的速率是v/100。按照上述方案，對每個低速需求分配1個擴頻碼，對每個高速需求分配100個擴頻碼，這就造成擴頻碼的長度非常長，將是只有高速需求情況下的100倍，從而造成接收解擴的復雜化。因為高速需求要同時對100個長度極長的擴頻碼解擴，無論在時間和空間上都要占用百倍的資源，甚至根本不能實現。
還有一種簡單的方法就是對高速和低速的兩種需求都按高速需求分配同樣速率的擴頻碼，這樣擴頻碼長度與只存在高速需求時擴頻碼的長度相當或增加很少，能夠解決上一種方法時間和空間的極度膨脹問題。但是為低速需求分配一個高速碼道，同樣造成帶寬的浪費。上述兩種方法中，前者是高效利用了系統的帶寬，但造成設備復雜化，甚至不可能實現；后者是實現簡單，但浪費了系統的帶寬資源。例如，在很多CDMA(碼分多址)系統的應用中，用戶的上行信息分為高速的數據信息和低速的維護信息兩部分，其中維護信息的內容是用戶當前信道的狀況等。而從局端到用戶端的下行過程中，除高速的數據信息外，也要傳送低速的控制信息，以與用戶端完成互動。
首先考慮上行的方向。每個用戶發送的兩種信息(數據信息和維護信息)是混合在一起，必須運用某種方法把它們分辨出來。TDMA(時分多址)技術是依靠預先定義的不同時隙來確定收到的信息是數據信息還是維護信息，FDMA(頻分多址)技術則是對不同的信息分配給不同的頻率范圍，以此來分辨用戶的數據信息和維護信息。而CDMA技術只能依靠不同的擴頻碼字來分辨上述兩種信息，這樣每個用戶就需要分配兩個碼字，即兩條信息通道。在CDMA系統中，每個碼字代表的信息通道都有相同的帶寬。但是維護信息只需要相對極低的碼率(約為數據信息碼率的1～5％)，如果占用與數據信息通道同樣帶寬的話，勢必造成極大的浪費。而且，CDMA系統是一個自干擾系統，為了上傳維護信息，碼字增加了一倍，勢必對數據信息的傳送造成較大的影響，使得接收機成本增加。而在下行方向上，局端同樣需要有兩條信息通道傳送數據信息和控制信息，而且控制信息的碼率也遠遠低于數據信息的碼率，它也會遇到與上行方向同樣的問題。
有一種解決的方法是把維護控制信息按照某種格式嵌入到數據信息中去，這樣就必須對數據信息重新進行編碼，從而影響各種業務傳遞的透明性。
本發明的目的是提供一種采用多級碼分多址擴頻通信實現信息高效傳送的方法，該方法能夠使低速信息實現高效傳送，提高通信效率；且可高效利用系統帶寬，并保持設備實現的簡易性。
本發明的目的是這樣實現的一種采用多級碼分多址擴頻通信實現信息高效傳送的方法，其特征在于在系統中的用戶或業務的速度需求分為高速和低速兩種時，需要分配2級擴頻碼；包括有下列步驟1、首先，為有高速需求的用戶或業務分配一套擴頻碼組{C1,C2,C3,……}，并逐一將該擴頻碼分配給每個高速需求的用戶或業務，但要留下至少一個擴頻碼(記為Cg)分配給低速需求的用戶或業務應用；2、使所有有低速需求的用戶或業務共享經第1步分配后留下的上述一個擴頻碼Cg，完成第一級CDMA擴頻碼的分配；3、再為低速用戶或業務分配一套二級CDMA擴頻碼組{B1,B2,B3,……}，使上述每個低速用戶或業務得到一個不同的二級擴頻碼，從而解決這些低速用戶或業務公用一個擴頻碼(Cg)而造成相互之間的干擾；4、發送時，將上述高速應用直接以一級擴頻碼{C1,C2,C3,……}進行擴頻發送；而對低速應用則先以二級擴頻碼{B1,B2,B3,……}分別進行一次CDMA二級擴頻，使擴頻后的低速信息達到高速信息通道的碼速率，再用一級擴頻碼Cg對其進行二次擴頻，然后發送出去；5、接收時，首先直接對一級擴頻碼{C1,C2,C3,……}解擴，得到所要的高速用戶或業務發出的信息；而對低速用戶或業務的信息，則先用一級擴頻碼Cg解擴，得到所有混疊在一起的低速用戶或業務信息；然后，進行第二步解擴，使用第二級擴頻碼Bk(k=1,2,3,…)對Cg通道上混疊在一起的低速用戶或業務信息解擴，就能得到每個低速用戶或業務發送的信息，完成對低速信息的接收。
上述方法適用于正交碼的情況，也適用于偽隨機碼、Gold碼類準正交碼的情況。這時正交性變差，可以通過適當增加碼的長度，將擴頻碼不完全正交帶來的各通道互相干擾的情況控制在可以容忍的范圍內。
上述方法在異步實現時，如果擴頻碼組之間的互相關性，即碼道之間的互相干擾太大時，以至于給檢測判決帶來困難，在上行方向需要與多用戶檢測(MUD)技術結合起來使用，以消除掉擴頻碼字之間的互干擾。
上述方法在下行方向，發送點是完全同步的，可以選擇完全正交的擴頻碼。
上述方法的上下行通道既可以是對稱的，也可以是不對稱的，即其上下行可以分別采用不同的擴頻碼組。
上述方法可以與TDMA、FDMA技術結合起來使用，如下行采用TDMA，上行采用本發明的方法；或下行采用本方法，上行使用其他方法。
上述方法可以用在無線、同軸電纜類的雙極性信道，也同樣適用于光纖類的正極性信道。
上述方法用于光纖類的單極性信道時，在向單極性信道發送時采用{0,1}單極性碼，而在接收解擴時可以采用對應的{-1,1}的雙極性碼。
上述多級擴頻通信系統中，高檔次擴頻碼組為下一檔次應用預留的擴頻碼的數目是根據其與下一檔次用戶或業務的信息的兩種速率之比和下一檔次的應用需求而確定的；在下一檔次的應用數目較多的情況下，可以預留2個或2個以上高檔次擴頻碼給下一檔次的應用共享。
上述多級擴頻通信的應用中，最佳需求檔次之間的速率比在幾十倍至數百倍之間，此時，劃分為高、低兩種速率。
上述多級擴頻通信的應用中，當檔次之間的速率比在十倍之內的應用是劃歸為同一個檔次，同檔次之間的速率需求不同是以分配不同數量的同檔次擴頻碼來解決的。
上述不同檔次的應用是用多級擴頻封裝來解決相互間的干擾。
當第二級擴頻倍數與第一級擴頻碼的長度相等時，上述同一用戶的1級擴頻碼和2級擴頻碼可以是相同的，以節省擴頻碼信息的存儲空間。
本發明的目的也可以是這樣實現的一種采用多級碼分多址擴頻通信實現信息高效傳送的方法，其特征在于在系統中的用戶或業務的速度需求分為3個檔次高速需求、中速需求和低速需求時，那么需要分配3級擴頻碼；包括有下列步驟1、首先，為有高速需求的用戶或業務分配一套擴頻碼組{C1,C2,C3,……}，并逐一將該擴頻碼分配給每個高速需求的用戶或業務，但要留下至少一個擴頻碼(記為Cg)分配給中速需求的用戶或業務應用；2、使所有有中速需求的用戶或業務共享經第1步分配后留下的上述一個擴頻碼Cg，完成第一級CDMA擴頻碼的分配；3、再為中速用戶或業務分配一套二級CDMA擴頻碼組{B1,B2,B3,……}，使上述每個中速用戶或業務得到一個不同的二級擴頻碼，以解決這些中速用戶或業務公用一個擴頻碼(Cg)而造成相互之間的干擾；但是必須要留下至少一個二級擴頻碼(記為Bg)分配給低速需求的用戶或業務應用；4、再為低速用戶或業務分配一套三級CDMA擴頻碼組{A1,A2,A3,……}，使上述每個低速用戶或業務得到一個不同的三級擴頻碼，以解決這些低速用戶或業務公用一個擴頻碼(Bg)而造成相互之間的干擾；5、發送時，首先對上述第1檔次的高速應用直接以分配給其的擴頻碼，即為集合{C1,C2,C3,……}其中之一進行擴頻發送；而對第2檔次的中速應用，則先以其二級擴頻碼{B1,B2,B3,……}進行一次CDMA二級擴頻，使擴頻后的中速信息達到上述高速信息通道的碼速率，再用一級擴頻碼Cg對其進行二次擴頻，以完成對二級擴頻碼的“封裝”，然后發送出去；而對第3檔次的低速應用則先用分配給自己的三級擴頻碼，即為集合{A1,A2,A3,……}其中之一擴頻，使擴頻后的低速信息達到上述中速信息通道的碼速率，再用二級擴頻碼Bg進行二次擴頻，以完成二級擴頻碼對三級擴頻碼的封裝，最后用一級擴頻碼Cg擴頻，完成一級擴頻碼對二級擴頻碼的封裝后，才發送出去。
6、接收時，首先對上述第1檔次的高速應用直接以分配給其的一級擴頻碼，即為集合{C1,C2,C3,……}其中之一進行解擴，得到所需要的高速用戶或業務發出的信息；對第2檔次的中速應用是先用一級擴頻碼Cg解擴，解出所有混疊在一起的第2檔次的中速應用信息，再用分配給它的二級擴頻碼Bk進行第二步解擴，得到其需要的中速用戶或業務發送的信息；而對第3檔次的低速應用是先用一級擴頻碼Cg解擴，解出混疊在一起的第2檔次中速應用信息，再用二級擴頻碼Bg繼續解擴，解出混疊在一起的第3檔次的低速應用信息，最后用分配給其的三級擴頻碼解擴，就能得到每個低速用戶或業務發送的信息，完成對低速信息的接收。
本發明的目的還可以是這樣實現的一種采用多級碼分多址擴頻通信實現信息高效傳送的方法，其特征在于如果該CDMA系統可分為n個不同速率檔次的應用，則該系統分配有n級擴頻碼，從第1級到第n-1級擴頻碼組中都要預留一個或一個以上的擴頻碼(假設為每級1個，分別是G1,G2,……,Gn-1)，分別用作為較其下一速率檔次的信息傳送所共享；且該系統再對該下一速率檔次的應用分配下一級擴頻碼，使其與該下一速率檔次的信息通道逐一對應；在發送第m(m∈{1,2,…,n})速率檔次的應用時，先用分配給其本身的第m級擴頻碼擴頻發送，再逐一用Gm-1,Gm-2,…,直到G1進行擴頻，然后發送；在接收第m檔次的信息時，則逐一用G1,G2,…,Gm-1進行解擴，最后用分配給其本身的第m級擴頻碼解擴，即可得到所需信息。
本發明是一種二級或多級CDMA擴頻的方法，其特點是在每個擴頻碼所代表的信息通道內再劃分低速的子通道。其劃分方法是利用二級或多級CDMA擴頻碼，將速率較低的一級信息通道用上一級通道的擴頻碼封裝到一起。每一級信息通道都可以劃分為多個速率更低的子通道，而每個子通道之間都是用低一級的擴頻碼來分辨。
本發明方法的實際應用是相當廣泛的，例如可在CDMA通信中，用戶與局端上下行存在的維護控制信息的傳輸中，提供一種高效的多級CDMA解決方案。例如可在光纖同步接入網的小區接入中應用，當要為100個以上的用戶提供1M到8M的數據信息帶寬時，其維護控制信息的帶寬則只有8K，都可以利用多級CDMA擴頻技術將混疊在一起的100個用戶的維護控制信息都用Cg擴頻的維護控制信息進行解擴，使之與各用戶一一對應，使低速信息實現高效傳輸，提高通信效率；且能夠高效利用系統帶寬，并保持設備實現的簡易性。
下面結合附圖詳細介紹本發明的實現方法、特點和功效
圖1是使用本發明的方法，在多級CDMA擴頻通信系統中發送第m級應用信息的示意框圖。
圖2是使用本發明的方法，在多級CDMA擴頻通信系統中接收第m級應用信息的示意框圖。
圖3是使用本發明的方法單個用戶接收局端發來的數據信息和控制信息的示意框圖。
圖4是使用本發明的方法單個用戶向局端發送數據信息和維護信息的示意框圖。
圖5是使用本發明的方法多用戶同時向局端發送數據信息和維護信息的示意框圖。
圖6是使用本發明的方法局端分離各用戶信息的示意框圖。
本發明是一種采用多級碼分多址擴頻通信實現信息高效傳送的方法，當在系統中的用戶或業務的速度需求分為高速和低速兩種時，需要分配2級擴頻碼；包括有下列步驟1、首先，為有高速需求的用戶或業務分配一套擴頻碼組{C1,C2,C3,……}，并逐一將該擴頻碼分配給每個高速需求的用戶或業務，但要留下至少一個擴頻碼(記為Cg)分配給低速需求的用戶或業務應用；2、使所有有低速需求的用戶或業務共享經第1步分配后留下的上述一個擴頻碼Cg，完成第一級CDMA擴頻碼的分配；3、再為低速用戶或業務分配一套二級CDMA擴頻碼組{B1,B2,B3,……}，使上述每個低速用戶或業務得到一個不同的二級擴頻碼，從而解決這些低速用戶或業務公用一個擴頻碼(Cg)而造成相互之間的干擾；4、發送時，將上述高速應用直接以{C1,C2,C3,……}進行擴頻發送；而對低速應用則先以二級擴頻碼{B1,B2,B3,……}進行一次CDMA二級擴頻，使擴頻后的低速信息達到高速信息通道的碼速率，再用一級擴頻碼Cg對其進行二次擴頻，實際上就是用一級擴頻碼Cg完成對二級擴頻碼組{B1,B2,B3,……}的“封裝”，使其不干擾其他一級擴頻碼{C1,C2,C3,……}，然后發送出去；5、接收時，首先直接對一級碼{C1,C2,C3,……}解擴，得到所要的高速用戶或業務發出的信息；而對低速用戶或業務的信息，則先用一級碼Cg解擴，得到所有混疊在一起的低速用戶或業務信息；然后，進行第二步解擴，使用第二級擴頻碼Bk對Cg通道上混疊在一起的低速用戶或業務信息解擴，就能得到每個低速用戶或業務發送的信息，完成對低速信息的接收。
本發明的方法可以擴充到多級碼分多址的擴頻通信，以實現信息的高效傳送如果該CDMA系統可分為n個不同速率檔次的應用，則該系統分配有n級擴頻碼，從第1級到第n-1級擴頻碼組中都要預留一個或一個以上的擴頻碼(假設為每級1個，則分別是G1,G2,……,Gn-1)，分別用作為較其下一速率檔次的信息傳送所共享；且該系統再對該下一速率檔次的應用分配下一級擴頻碼，使其與該下一速率檔次的信息通道逐一對應；在發送第m(m∈{1,2,…,n})速率檔次的應用時，先用分配給其本身的第m級擴頻碼擴頻發送，再逐一用Gm-1,Gm-2…,直到G1進行擴頻，然后發送；在接收第m檔次的信息時，則逐一用G1,G2,…,Gm-1進行解擴，最后用分配給其本身的第m級擴頻碼解擴，即可得到所需信息。
圖1和圖2分別展示了使用本發明的方法，在多級CDMA擴頻通信系統中第m級應用信息的發送示意框圖和對第m級應用信息的接收示意框圖。而圖3和圖4則分別展示了使用本發明的方法，單個用戶接收局端發來的數據信息和控制信息的示意框圖，以及單個用戶向局端發送數據信息和維護信息的示意框圖。
上述多級擴頻通信的應用中，最適合需求的兩種檔次之間的速率比是在幾十倍至數百倍之間，此時，可劃分為高、低兩種速率。不同檔次的應用是用多級擴頻封裝來解決相互間的干擾。上述多級擴頻通信的應用中，當檔次之間的速率比在十倍之內的應用是劃歸為同一個檔次，同檔次之間的速率需求不同是以分配不同數量的同檔次擴頻碼來解決的。
參見圖5所示的本發明的一個實施例，其為N個不同用戶的數據信息(D1D2…DN)各分配了一個一級擴頻碼(C1C2…CN)，使各用戶的數據信息互不干擾。同時，為各用戶的維護信息(M1M2…MN)分配一個公共的一級擴頻碼C0和不同的二級擴頻碼(B1B2…BN)。這樣，維護信息(M1M2…MN)先以各自的二級擴頻碼(B1B2…BN)擴頻，接著再用一級擴頻碼C0擴頻，這樣就完成了對二級維護信息的“封裝”。然后，每個用戶將其維護信息和數據信息分別進行疊加，這樣就得到疊加后的N個用戶的維護信息與數據信息S，其中的兩種信息互不干擾。
參見圖6所示的本發明的又一個實施例，局端分別用一級擴頻碼(C1C2…CN)和C0與接收到的信號做相關運算，可以直接解出各用戶的數據信息(D1D2…DN)和公共維護通道的混疊信息。再對該公共維護通道的混疊信息分別用二級擴頻碼(B1B2…BN)作相關運算，即可將混疊的維護信息分離，解得屬于各用戶自己的維護信息(M1M2…MN)。
上述維護控制通道是雙向的，從用戶到局端的上行方向是由用戶提供當前狀態信息，而從局端到用戶的下行方向則是把控制信息傳給用戶。所以，局端到用戶的方向也可以使用圖5的結構，不同的是，發送給N個用戶信息的疊加不是發生在信道中，而是發生在局端。用戶接收局端傳來的控制信息時采用圖3的結構。
本發明給各用戶維護控制信息分配的2級擴頻碼可以有其他形式，但在特殊的應用場合，如第二級擴頻倍數正好等于第一級擴頻碼的長度時，上述實施例中的2級擴頻碼可以采用與1級擴頻碼相同的形式，即同一用戶的1級擴頻碼和2級擴頻碼是相同的，這樣可以節省擴頻碼信息的存儲空間。所以第k個用戶的1級和2級擴頻碼都是Ck。這樣，某一用戶k向局端發送信息時，其數據信息直接用Ck擴頻，而其維護信息是先用Ck擴頻，再用Cg1擴頻，完成1級公用擴頻碼Cg1對2級自身擴頻碼Ck的“封裝”，疊加后發送出去。用戶k從局端接收信息時，直接用Ck解擴，可以得到局端傳來的數據信息；在用Cg1解擴后再用Ck解擴，就得到局端送出來的控制信息。在本實施例中，有Bk=Ck,C0=Cg1。
局端的情況類似，接收所有用戶發送的混疊信息，經一級解擴得到數據信息，經二級解擴得到與數據信息對應的維護信息。發送時，數據信息經一級擴頻，控制信息經二級擴頻，所有用戶的數據信息和控制信息疊加在一起發送。
上述對本發明的分析都是基于正交碼的情況，但在偽隨機碼、Gold碼等準正交碼的情況下同樣適用，只是正交性變差后會給其他通道帶來干擾，只要適當增加碼的長度，就能將擴頻碼不完全正交帶來的各通道互相干擾的問題控制在可以容忍的范圍內。
本發明在同步的情況下可以直接實現，在異步情況時，如果擴頻碼組之間的互相關性可以接受(即碼道之間的互相干擾可以容忍)，那么不成為問題。如果互干擾太大，以至于給檢測判決帶來困難，上行需要與多用戶檢測(MUD)技術結合起來使用，以消除掉擴頻碼字之間的互干擾。
在下行方向，即局端到用戶端方向不存在異步和碼字不正交問題，發送點是完全同步的，本發明可以選擇完全正交的擴頻碼。
本發明的上下行通道既可以是對稱的，也可以是不對稱的。所以在上行速率較低，下行速率較高的網絡結構中也同樣適用，此時，上下行可以分別采用不同的擴頻碼組，其最高信息速率受限于數模和模數變換的速率。
本發明提供了雙向CDMA的解決方法，但是，也可以與其他技術結合起來使用，如下行采用TDMA，上行采用本發明的方法；或下行采用本發明方法，上行使用其他方法。本發明的上下行數據信息的速率是可調的。如果有高速需求，則應分配多個CDMA擴頻碼。
本發明的方法可以用在無線、同軸電纜Cable等存在正負極性的信道，也同樣適用于光纖這樣的單極性的信道。例如可用于光纖同步接入網的小區接入中。此時，如有100個以上的用戶要提供1M到8M的數據信息帶寬，其維護控制信息的帶寬為8K。其中提供給用戶數據信息的基本帶寬是1M，但并不是所有用戶都同時在網上。如果有用戶空閑，可以將分配給它的擴頻碼收回而提供給其他有高速需求的用戶使用。這樣，一個用戶最多可以同時擁有8個擴頻碼，相當于8M的數據信息帶寬。在用戶數不足125而有一些空閑的擴頻碼時，也可用上述方法進行同樣的處理，即將之分配給有高速需求的用戶。可以為公共維護控制通道分配兩個1級擴頻碼，但通常情況使用一個即可；在維護控制信息量增加時，可以同時使用兩個公共擴頻碼，使得維護控制信息帶寬增加到16K。
本發明的方法用于光纖類的單極性信道時，在向單極性信道發送時采用{0,1}單極性碼，而在接收解擴時則可以采用對應的{-1,1}的雙極性碼。
根據后面有關單極性信道的理論分析，多級CDMA擴頻通信系統可以同步應用于光纖這樣的單極性信道，所以可以選擇完全正交的Walsh碼組。根據其特性，選擇128階的Walsh碼。根據理論分析，N階Walsh碼中N-1個都滿足“0”、“1”各半的條件，能夠應用于單極性多級CDMA擴頻通信領域。舍去1個全“0”碼不用，再預留2個(記為Cg1,Cg2)給維護控制信道共享，其余的125個碼(記為C1,C2,…,C125)可以最多分配給125個用戶的數據信息使用，如此完成1級擴頻碼的分配。
給各用戶維護控制信息分配的2級擴頻碼可以有其他形式，但為簡單起見，本實施例中的2級擴頻碼采用與1級擴頻碼相同的形式，即同一用戶的1級擴頻碼和2級擴頻碼是相同的，這樣可以節省擴頻碼信息的存儲空間。所以第k個用戶的1級和2級擴頻碼都是Ck。
某一用戶k向局端發送信息時，數據信息直接用Ck擴頻，維護信息先用Ck擴頻，再用Cg1擴頻，完成1級公用擴頻碼Cg1對2級自身擴頻碼Ck的“封裝”，疊加后發送出去。用戶k從局端接收信息時，直接用Ck解擴，可以得到局端傳來的數據信息；用Cg1解擴后再用Ck解擴，就得到局端出來的控制信息。局端情況類似，接收所有用戶發送的混疊信息，經一級解擴得到數據信息，經二級解擴得到與數據信息對應的維護信息。發送時，數據信息經一級擴頻，控制信息經二級擴頻，所有用戶的數據信息和控制信息疊加在一起發送。
以上過程參見圖3-圖6。在本實施例中，有Bk=Ck,C0=Cg1。
下面簡要說明本發明在光纖等正極性(單極性)信道的理論分析，相當于正負極性信道的擴頻碼元Di(k)∈{-1,1}，相應正極性信道的碼元為Si(k)∈{0,1}，變換關系為Si(k)=[Di(k)+1)]/2所以，以Si來擴頻和發送，以Di來解擴，則有如下形式(SiDi)=Σk=1LSi(k)•Di(k)]]>=Σk=1L[(Di(k)+1)/2]•Di(k)]]>=12Σk=1LDi2(k)+12Σk=1LDi(k)]]>=L2+12Σk=1LDi(k)]]>式中L是擴頻碼長度。結果由兩項組成，第一項為常數，對應正負極性碼的情況，只差一個無關緊要的系數1/2；第二項為擴頻碼Di的各碼元之和，是干擾項。正交碼以Walsh碼為例，N階Walsh碼中的N-1個都滿足正負1各半的情況，即上式的第二項為0，各碼道之間無互相干擾。準正交碼多數正負1個數只差1，如果碼字足夠長的話，互干擾也是很小的。常用的準正交碼中偽隨機碼都滿足上述條件，Gold碼中的75％滿足上述條件。所以只要按上面的規則選取擴頻碼，CDMA方法在單極性如光纖信道中是同樣適用，多級CDMA方法的分析也同樣適用。
本發明已在計算機上進行多次仿真模擬試驗，基本實現了發明目的。
權利要求
1.一種采用多級碼分多址擴頻通信實現信息高效傳送的方法，其特征在于在系統中的用戶或業務的速度需求分為高速和低速兩種時，需要分配2級擴頻碼；包括有下列步驟(1)首先，為有高速需求的用戶或業務分配一套擴頻碼組{C1,C2,C3,……}，并逐一將該擴頻碼分配給每個高速需求的用戶或業務，但要留下至少一個擴頻碼(記為Cg)分配給低速需求的用戶或業務應用；(2)使所有有低速需求的用戶或業務共享經第1步分配后留下的上述一個擴頻碼Cg，完成第一級CDMA擴頻碼的分配；(3)再為低速用戶或業務分配一套二級CDMA擴頻碼組{B1,B2,B3,……}，使上述每個低速用戶或業務得到一個不同的二級擴頻碼，從而解決這些低速用戶或業務公用一個擴頻碼(Cg)而造成相互之間的干擾；(4)發送時，將上述高速應用直接以{C1,C2,C3,……}進行擴頻發送；而對低速應用則先以二級擴頻碼{B1,B2,B3,……}進行一次CDMA二級擴頻，使擴頻后的低速信息達到高速信息通道的碼速率，再用一級擴頻碼Cg對其進行二次擴頻，然后發送出去；(5)接收時，首先直接對一級碼{C1,C2,C3,……}解擴，得到所要的高速用戶或業務發出的信息；而對低速用戶或業務的信息，則先用一級碼Cg解擴，得到所有混疊在一起的低速用戶或業務信息；然后，進行第二步解擴，分別使用第二級擴頻碼Bk(k=1,2,3…)對Cg通道上混疊在一起的低速用戶或業務信息解擴，就能得到每個低速用戶或業務發送的信息，完成對低速信息的接收。
2.如權利要求1所述的采用多級碼分多址擴頻通信實現信息高效傳送的方法，其特征在于上述方法適用于正交碼的情況，也適用于偽隨機碼、Gold碼類準正交碼的情況。
3.如權利要求2所述的采用多級碼分多址擴頻通信實現信息高效傳送的方法，其特征在于上述方法在正交性變差后，可以通過適當增加碼的長度，將擴頻碼不完全正交帶來的各通道互相干擾的情況控制在可以容忍的范圍內。
4.如權利要求1所述的采用多級碼分多址擴頻通信實現信息高效傳送的方法，其特征在于上述方法在異步實現時，如果擴頻碼組之間的互相關性，即碼道之間的互相干擾太大時，以至于給檢測判決帶來困難，在上行方向需要與多用戶檢測(MUD)技術結合起來使用，以消除掉擴頻碼字之間的互干擾。
5.如權利要求1所述的采用多級碼分多址擴頻通信實現信息高效傳送的方法，其特征在于上述方法在下行方向，發送點是完全同步的，可以選擇完全正交的擴頻碼。
6.如權利要求1所述的采用多級碼分多址擴頻通信實現信息高效傳送的方法，其特征在于上述方法的上下行通道既可以是對稱的，也可以是不對稱的，即其上下行可以分別采用不同的擴頻碼組。
7.如權利要求1所述的采用多級碼分多址擴頻通信實現信息高效傳送的方法，其特征在于上述方法可以與TDMA、FDMA技術結合起來使用。
8.如權利要求1所述的采用多級碼分多址擴頻通信實現信息高效傳送的方法，其特征在于上述方法可以用在無線、同軸電纜類的雙極性信道，也同樣適用于光纖類的正極性信道。
9.如權利要求8所述的采用多級碼分多址擴頻通信實現信息高效傳送的方法，其特征在于上述方法用于光纖類的單極性信道時，在向單極性信道發送時采用{0,1}單極性碼，而在接收解擴時可以采用對應的{-1,1}的雙極性碼。
10.如權利要求1所述的采用多級碼分多址擴頻通信實現信息高效傳送的方法，其特征在于上述多級擴頻通信系統中，高檔次擴頻碼組為下一檔次應用預留的擴頻碼的數目是根據其與下一檔次用戶或業務的信息的兩種速率之比和下一檔次的應用需求而確定的；在下一檔次的應用數目較多的情況下，可以預留2個或2個以上高檔次擴頻碼給下一檔次的應用共享。
11.如權利要求1或10所述的采用多級碼分多址擴頻通信實現信息高效傳送的方法，其特征在于上述多級擴頻通信的應用中，最佳需求檔次之間的速率比在幾十倍至數百倍之間，此時，劃分為高、低兩種速率。
12.如權利要求1或10所述的采用多級碼分多址擴頻通信實現信息高效傳送的方法，其特征在于上述多級擴頻通信的應用中，當檔次之間的速率比在十倍之內的應用是劃歸為同一個檔次，同檔次之間的速率需求不同是以分配不同數量的同檔次擴頻碼來解決的。
13.如權利要求1所述的采用多級碼分多址擴頻通信實現信息高效傳送的方法，其特征在于上述不同檔次的應用是用多級擴頻封裝來解決相互間的干擾。
14.如權利要求1所述的采用多級碼分多址擴頻通信實現信息高效傳送的方法，其特征在于當第二級擴頻倍數與第一級擴頻碼的長度相等時，上述同一用戶的1級擴頻碼和2級擴頻碼可以是相同的，以節省擴頻碼信息的存儲空間。
15.一種采用多級碼分多址擴頻通信實現信息高效傳送的方法，其特征在于在系統中的用戶或業務的速度需求分為3個檔次高速需求、中速需求和低速需求時，那么需要分配3級擴頻碼；包括有下列步驟(1)首先，為有高速需求的用戶或業務分配一套擴頻碼組{C1,C2,C3,……}，并逐一將該擴頻碼分配給每個高速需求的用戶或業務，但要留下至少一個擴頻碼(記為Cg)分配給中速需求的用戶或業務應用；(2)使所有有中速需求的用戶或業務共享經第1步分配后留下的上述一個擴頻碼Cg，完成第一級CDMA擴頻碼的分配；(3)再為中速用戶或業務分配一套二級CDMA擴頻碼組{B1,B2,B3,……}，使上述每個中速用戶或業務得到一個不同的二級擴頻碼，以解決這些中速用戶或業務公用一個擴頻碼(Cg)而造成相互之間的干擾；但是必須要留下至少一個二級擴頻碼(記為Bg)分配給低速需求的用戶或業務應用；(4)再為低速用戶或業務分配一套三級CDMA擴頻碼組{A1,A2,A3,……}，使上述每個低速用戶或業務得到一個不同的三級擴頻碼，以解決這些低速用戶或業務公用一個擴頻碼(Bg)而造成相互之間的干擾；(5)發送時，首先對上述第1檔次的高速應用直接以分配給其的擴頻碼，即為集合{C1,C2,C3,……}其中之一進行擴頻發送；而對第2檔次的中速應用，則先以其二級擴頻碼{B1,B2,B3,……}進行一次CDMA二級擴頻，使擴頻后的中速信息達到上述高速信息通道的碼速率，再用一級擴頻碼Cg對其進行二次擴頻，以完成對二級擴頻碼的封裝，然后發送出去；而對第3檔次的低速應用則先用分配給自己的三級擴頻碼，即為集合{A1,A2,A3,……}其中之一擴頻，使擴頻后的低速信息達到上述中速信息通道的碼速率，再用二級擴頻碼Bg進行二次擴頻，以完成二級擴頻碼對三級擴頻碼的封裝，最后用一級擴頻碼Cg擴頻，完成一級擴頻碼對二級擴頻碼的封裝后，才發送出去。(6)接收時，首先對上述第1檔次的高速應用直接以分配給其的一級擴頻碼，即為集合{C1,C2,C3,……}其中之一進行解擴，得到所需要的高速用戶或業務發出的信息；對第2檔次的中速應用是先用一級擴頻碼Cg解擴，解出所有混疊在一起的第2檔次的中速應用信息，再用分配給它的二級擴頻碼Bk進行第二步解擴，得到其需要的中速用戶或業務發送的信息；而對第3檔次的低速應用是先用一級擴頻碼Cg解擴，解出混疊在一起的第2檔次中速應用信息，再用二級擴頻碼Bg繼續解擴，解出混疊在一起的第3檔次的低速應用信息，最后用分配給其的三級擴頻碼解擴，就能得到每個低速用戶或業務發送的信息，完成對低速信息的接收。
16.一種采用多級碼分多址擴頻通信實現信息高效傳送的方法，其特征在于如果該CDMA系統可分為n個不同速率檔次的應用，則該系統分配有n級擴頻碼，從第1級到第n-1級擴頻碼組中都要預留一個或一個以上的擴頻碼(假設為每級1個，分別是G1,G2,……,Gn-1)，分別用作為較其下一速率檔次的信息傳送所共享；且該系統再對該下一速率檔次的應用分配下一級擴頻碼，使其與該下一速率檔次的信息通道逐一對應；在發送第m(m∈{1,2,…,n})速率檔次的應用時，先用分配給其本身的第m級擴頻碼擴頻發送，再逐一用Gm-1,Gm-2,…,直到G1進行擴頻，然后發送；在接收第m檔次的信息時，則逐一用G1,G2,…,Gm-1進行解擴，最后用分配給其本身的第m級擴頻碼解擴，即可得到所需信息。
全文摘要
一種采用多級碼分多址擴頻通信實現信息高效傳送的方法,是在每個擴頻碼所代表的信息通道內再劃分低速的子通道。其劃分方法是利用二級或多級CDMA擴頻碼,將速率較低的一級信息通道用上一級通道的擴頻碼封裝到一起。每一級信息通道都可以劃分為多個速率更低的子通道,而每個子通道之間都是用低一級的擴頻碼來分辨。該方法能夠使低速信息實現高效傳送,提高通信效率;且可高效利用系統帶寬,并保持設備實現的簡易性。
文檔編號H04J13/02GK1312626SQ0111557
公開日2001年9月12日 申請日期2001年4月29日 優先權日2001年4月29日
發明者肖濤 申請人:北京潤光泰力科技發展有限公司