Cdma信號的生成和處理的制作方法

Cdma信號的生成和處理的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于生成包括N個分量的CDMA信號s(t)的方法，其中所述方法包括下述行為：向N個分量中的每個分量分配一個唯一擴展序列an，所述一個唯一擴展序列an選自M個擴展序列的集合，并且在所分配的唯一擴展序列an上調制每個分量的符號dn(S10)，并且將N個所述符號dn組合成CDMA信號s(t)，所述N個符號dn中的每個符號均被其自己的唯一擴展序列an擴展(S12)，其中所分配的擴展序列an被選擇為使得在N個擴展序列的集合中的所有被選擇的對是正交的或非常接近于正交，從而所有擴展序列an之間的互相關分量是零或接近于零，其中，所有調制的分量具有相同的符號持續時間。
【專利說明】CDMA信號的生成和處理
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于生成CDMA (碼分多址)信號的方法，一種用于處理CDMA信號的方法，CDMA信號生成器，以及CDMA信號處理器。
【背景技術】
[0002]CDMA(碼分多址)是一種用于傳輸信道接入的技術，其允許在相同的頻帶內同時傳輸幾個信號。CDMA用在移動通信和衛星傳輸中，例如在相同頻率范圍內從諸如NAVSTAR-GPS或計劃中的被稱為GALILEO的歐洲GNSS的全球導航衛星系統(GNSS)的衛星向用戶傳輸不同有效載荷數據流。CDMA還用于地面電信網絡，例如用在第三代移動通信網絡中。
[0003]本文所用的術語CDMA信號指的是碼調制的信號，即其符號(symbol)由擴展序列或擴展碼調制的信號，該信號從例如GNSS衛星的發送機被傳輸到例如GNSS定位系統的接收機。例如，在(NAVSTAR-)GPS中，每個衛星被分配一個唯一的C / A (粗接入)碼和一個唯一的P (精密)碼，作為用于生成和傳輸CDMA信號的擴展碼。當在相同載波上傳輸多個碼調制的信號時，對應的聚合信號被稱為復用或互復用(interplexecOCDMA信號。每個構建復用CDMA信號的基本CDMA信號被稱為一個分量(component)。
[0004]復用CDMA信號的獲取、跟蹤和數據解調需要復雜的信號處理算法，其能夠在沒有信息損失的情況下提取包含在接收的CDMA信號中的數據。在CDMA系統中的一個關鍵因素是熱噪聲，其是性能劣化的主要原因之一。熱噪聲通常是由傳輸信道和接收機前端的有源元件引起的。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是改善CDMA信號的獲取、跟蹤或數據解調的性能。
[0006]這個目的通過獨立權利要求的主題內容來實現。進一步的實施例由從屬權利要求示出。
[0007]本發明的基本思想是約束用于CDMA信號的不同分量的符號的選擇，以便改善對該信號的獲取、跟蹤或數據解調的性能。
[0008]符號屬于分量，而CDMA信號可以包括幾個分量。N表示分量的數目。分量可與借助于該分量的符號攜帶其自身信息的信道相比擬。在每個時刻，對每個CDMA信號的分量分配了一個唯一的擴展序列，其用于調制相應分量的符號。該序列對于每個分量是不同的，這使得能夠將該分量從其他的N-1個分量中區分或隔離出來。根據本發明的實施例，用于編碼給定分量的符號的擴展序列可以隨著時間改變，只要其與用于調制其他分量的符號的其他序列不同、并且接收機知道擴展序列的改變計劃，以便始終能接入期望的符號即可。在這種情況下，Μ個序列的池，其中MS N，可用于隨著時間調制N個分量的符號。幾個分量可以通過相同的CDMA信號傳輸不同的信息。例如，根據本發明的生成和傳送CDMA信號的GNSS衛星可以使用不同的分量來傳輸涉及不同GNSS服務的信息到GNSS接收機。然后，GNSS接收機可以通過使用相應的擴展序列或碼來獲取、跟蹤和解調利用接收到的CDMA信號的不同分量傳輸的信息。
[0009]通過引入對傳送的符號的約束，本發明使得能夠通過減少作為性能劣化的主要原因之一的熱噪聲的影響來改善CDMA信號的獲取、跟蹤或數據解調的性能。為了實現這一目標，不同擴展序列之間的正交性和加性熱噪聲的隨機特性被用來減小檢測器(用于獲取)和鑒別器(用于跟蹤和解調)輸出處的對應影響。信號的結構和有關的算法可以根據驅動性能和應用的類型(例如，應用需要快速地獲取及低誤比特率，或需要大的數據速率與低誤比特率)而被調節。例如，本發明允許利用用于接收機設計的當前技術水平來創建如室內的服務，而不增加這些接收機的復雜性和成本。此外，CDMA信號可以具有恒定的包絡(例如，使用多相移鍵控調制，即M-PSK)或沒有(例如，使用正交幅度調制，即QAM)。
[0010]對傳輸符號的約束定義了分量的符號被選擇以滿足預定義的條件，例如，假設所有的調制分量具有相同的符號持續時間，則在一定時間段內每個時刻的所有符號的乘積是恒定值。例如，如果使用具有值+1或-1的二進制符號，則該約束可以定義每個時刻的所有符號的乘積按慣例在一定時間段內是+1或-1。
[0011]本發明的一個實施例涉及一種用于生成包括N個分量的CDMA信號s(t)的方法，其中該方法包括以下行為:
[0012]向N個分量中的每個分量分配一個唯一的擴展序列a?，其選自Μ個擴展序列的集合，其中Μ > Ν，例如PRN(偽隨機噪聲)序列，并且
[0013]在所分配的唯一擴展序列an上調制每個分量的符號dn，以及
[0014]將每個均用其自己的唯一擴展序列an擴展的N個符號dn組合為CDMA信號s (t)，
[0015]其中所分配的擴展序列an被選擇為使得在N個擴展序列的集合中的所有選定對是正交的或非常接近于正交，從而所有擴展序列an之間的互相關分量是零或接近于零:
【權利要求】
1.一種用于生成包括N個分量的CDMA信號s(t)的方法，其中所述方法包括下述行為:向所述N個分量中的每個分量分配一個唯一擴展序列an，所述一個唯一擴展序列&11選自Μ個擴展序列的集合，其中Μ > Ν，并且在所分配的唯一擴展序列an上調制每個分量的符號<(510)，以及將N個所述符號dn組合成CDMA信號s (t) (S12)，所述N個符號中的每個符號都被其自己的唯一擴展序列an擴展，其中所分配的擴展序列3?被選擇為使得在N個擴展序列的集合內的所有被選擇的對是正交的或非常接近于正交，從而所有擴展序列an之間的互相關分量是零或接近于零:^,α? (Δτ) = 0，其中用于所述互相關的表達式為
2.根據權利要求1所述的方法，其中i= j2 = j，并且所述分量的N個符號dn(j)可以被選擇為使得所述條件變為
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中提供了偶數N個擴展序列an，其中N/(2XK)個符號dn(j)必須被傳輸，并且每個符號總是在(2XK)個不同的擴展序列上被調制以使得
4.根據權利要求1或2所述的方法，其中提供了數目N個擴展序列an，并且在相同的時期j期間所取的N個符號dn(j)中的一個符號以下述方式傳輸“虛擬”符號dq(j),所述方式為:其值與N-1個其他符號的乘積成比例:
5.根據權利要求1所述的方法，其中提供了偶數N個擴展序列a?，并且在時期j中所取的N個符號中的一半與在下一個時期(j+Ι)中所取的所述N個符號的另一半的乘積是常數:
6.根據前述權利要求中的任一項所述的方法，進一步包括下述行為:將所述CDMA信號s(t)從基帶上變頻到傳輸頻帶。
7.根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其中在特定時間段之后，新的唯一擴展序列an被從Μ個擴展序列的集合中選出，新選擇的所述唯一擴展序列an被分配到所述Ν個分量，并且每個分量的所述符號dn在所分配的新的唯一擴展序列an上被調制。
8.一種用于處理CDMA信號r (t)的方法，所述CDMA信號r (t)是利用前述權利要求中的任一項所述的方法生成的，并且其中用于處理的所述方法包括以下步驟:在等于J+Q個擴展碼周期的持續時間內接收CDMA信號r (t) (S20)，所述持續時間對應于J+Q個擴展碼時期，對于索引為的擴展碼時期，將所述CDMA信號r(t)與所述&個擴展序列中的每一個相關，并且針對K個復相關中的每一個復相關獲得同相分量Ak,Ina)和正交分量Ak,Quada)(S22)，對于索引為j2的擴展碼時期，其中j2 = i+Q，將所述CDMA信號r(t)與所述N2個擴展序列中的每一個相關，并且針對N2個復相關中的每一個復相關獲得同相分量Ak,In(j2)和正交分量 Ak,Quad(j2) (S22)，將所述Ν = ^+Ν2個同相分量Ak, Jj)和Ak, In(j2)相乘，以獲得所述N個同相分量Ak,In(ji)和 Ak,In(j2)的輸出(S24)，將所述N = K+N2個正交分量Ak, — α)和Ak, tod(j2)相乘，以獲得所述N個正交分量Ak—α)和 Ak,Quad(j2)的輸出(S26)，并且將N個相乘的同相分量Ak, In(ji)和Ak, In(j2)的乘積與N個相乘的正交分量Ak,和Ak,Quad(j2)的乘積相加，以獲得對應于所述擴展碼時期J2的檢測器輸出Dn (j2) (S28)，以及重復前述步驟，以確定對應于J個連續的j2索引值的J個連續的檢測器輸出Dn (j2)，將對應于接收信號的J個連續的相關的J個連續的檢測器輸出Dn (j2)相加(S30)。
9.根據權利要求8所述的方法，其中對CDMA信號r(t)的所述接收包括將接收信號下變頻到基帶以獲得所述CDMA信號r (t)的基帶表示。
10.根據權利要求8或9所述的方法，其中在對應于第j個擴展碼時期的時間段內，所述CDMA信號r (t)與具有索引k的所述擴展序列ak中的每一個擴展序列的相關根據下面的等式來執行:
11.一種實現權利要求1到7或8到10中的任一項所述的方法的計算機程序。
12.—種存儲根據權利要求11所述的計算機程序的記錄載體。
13.一種CDMA信號生成器(10),包括分配和調制裝置(16)，用于向N個分量(14)中的每一個分量分配唯一擴展序列an(12)，所述唯一擴展序列an選自Μ個擴展序列的集合，其中Μ > Ν，并且用于在所分配的唯一擴展序列an上調制每個分量的符號dn，以及組合裝置(16)，用于將N個符號dn組合成CDMA信號s (t)，其中所述N個符號中的每個符號被其自己的唯一擴展序列a?擴展，其中，所述分配和調制裝置(16)被配置為，選擇所分配的擴展序列an以使得，在N個擴展序列的集合內的所有被選擇的對是正交的或非常接近于正交，從而所有擴展序列an之間的互相關分量是零或接近于零(AO = 0，其中用于所述互相關的表達式為
14.根據權利要求13所述的生成器，進一步包括存儲實現權利要求1到7中的任一項所述的方法的、權利要求11中的計算機程序的存儲器，以及被所存儲的計算機程序配置以生成CDMA信號s(t)的處理器。
15.一種CDMA信號處理器(20)，包括接收機(22)，用于在等于J+Q個擴展碼周期的持續時間內接收CDMA信號r (t)，所述持續時間對應于J+Q個擴展碼時期，至少一個相關器(24，26)，用于在索引為」\的擴展碼時期中，將所述CDMA信號r(t)與Ni個擴展序列中的每一個擴展序列相關，并且針對K個復相關中的每一個復相關獲得同相分量Ak,Ina)和正交分量Ak,toda)，以及用于在索引為戈的擴展碼時期中，其中j2 = j1+Q，將所述CDMA信號r (t)與N2個擴展序列中的每一個擴展序列相關，并且針對N2個復相關中的每一個復相關獲得同相分量Ak,In(j2)和正交分量Ak,tod(j2)，第一乘法器(28)，用于將N = Ni+N2f所述同相分量Ak,Ina)和Ak,In(j2)相乘，以獲得N個相乘的同相分量Ak,md)和Ak,In(j2)的輸出，弟~乘法器(28)，用于將N = Ni+N2個所述正父分星Ak.Q^d(j]和相乘，以犾得N個相乘的正交分量Ak.wU)和Ak,Quad(j2)的輸出，以及加法器(28)，用于將所述N個相乘的同相分量Ak,Ina)和Ak,In(j2)的乘積與所述N個相乘的正交分量Ak.yGg和Ak,Quad(j2)的乘積相加，以獲得對應于所述擴展碼時期j2的檢測器輸出Dn (j2),其中，所述處理器被配置為確定對應于J個連續的j2索引值的J個連續的檢測器輸出Dn (j2)，以及第二加法器(30)，用于將對應于接收信號的J個連續的相關的J個連續的檢測器輸出Dn (j2)相加。
16.根據權利要求15所述的CDMA信號處理器，進一步包括存儲實現權利要求8到10中的任一項所述的方法的、權利要求11所述的計算機程序的存儲器，以及被所存儲的計算機程序配置以處理CDMA信號r (t)的處理器。
【文檔編號】H04L1/00GK103634065SQ201310385787
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月23日 優先權日:2012年8月24日
【發明者】F·蘇阿利, J-J·弗洛克, P·G·馬托斯 申請人:意法半導體(R&D)有限公司