专利名称：一种改进的移动通信复扰码方法
技术领域：
本发明涉及一种移动通信的复扰码方法，尤其是一种复扰码方法的改进，属于移动通信技术领域。
背景技术：
据申请人了解，现有的两个3G的主流标准WCDMA和cdma2000标准均在发信机的正交移相键控(QPSK)调制器之前插入复扰码电路。此处的复扰码除了具有扰码的常规作用外，在下行链路中还用于构成两个2PSK正交发送分集(OTD)信号，以克服电波传播衰落。在上行链路中除了构成正交发送分集(OTD)信号外，还用于形成满足QPSK要求的星座图，即保证送到2个正交2PSK调制器的信号幅度相等。
本专利申请人经过理论分析和实践验证得出的一个重要结论是在上下行链路中使用复扰码电路后，会在下行链路中引入异步地址码干扰，使下行链路的单载波小区容量降为无复扰码时的一半；在上行链路中也会在子信道地址码间引入异步地址码干扰，从而产生与上行链路类似的结果。
第二代CDMA IS-95移动通信系统在小区下行链路中使用同步地址码，它是保证下行链路容量略大于上行链路容量的基本措施。据本发明申请人的计算表明使用复扰码的3G cdma2000 1x系统的小区下行容量小于IS-95系统。而CDMA系统的小区容量是系统性价比的一个重要指标，它由小区内和相邻小区间CDMA系统产生的自干扰决定，很难改变。
发明内容
本发明的目的在于，针对以上现有技术存在的问题-即WCDMA和cdma2000标准原复扰码方法会在下行链路本小区产生的自干扰中引入异步地址码干扰以及在上行链路中会引入用户子信道间异步地址码干扰的技术缺陷，提出一种可以避免引入异步地址码干扰，从而大幅度提升小区容量、降低系统建设费用的改进移动通信复扰码方法。
为了达到以上目的，本发明改进的移动通信复扰码方法包括单地址码-扰码方案和双地址码-复扰码方案。其中单地址码-扰码方案包括以下步骤1)纠错编码后的基带信号输入串并变换电路；2)串并变换电路将输入的基带信号分解为两个子信道输出；3)由地址码电路给两子信号分配同一个沃尔什地址码；4)分配同一地址码后的两子信道信号分别进行增益调整；5)增益调整后的两子信道信号分别送到两个扰码器；6)两扰码器将信号扰码并引入小区地址码后输出到调制器形成QPSK发信号。
双地址码-复扰码方案包括以下步骤1)纠错编码后的信号输入串并变换电路；2)串并变换电路将输入的基带信号分解为两个子信道输出；3)由地址码电路给两子信号分配不同的沃尔什地址码；4)分配不同地址码后的两子信道信号相加后进行增益调整；5)增益幅度调整后的两子信道合路信号同时送到两个扰码器；6)两扰码器将信号扰码并引入小区地址码后输出到调制器形成QPSK发信号。
以上本发明改进方案的基本理论如下在图1的cdma2000 1x基站发信机复扰码部分框图中，串并变换的输入s1为某用户已经过纠错编码，长度为242-1的长扰码等处理后的基带信号。图中的M1和M2用于Walsh地址码编码和扩频，G1用于该信道的增益调整，为简化表达式取G1＝Gk＝1。信号IT为N个用户信号的迭加。
根据复扰码的定义，可以给出复扰码的输入、输出关系式如下Im=IT·PNI+QT·PNQ=(Σk=1NIk·Wk)PNI+(Σk=1NQk·Wk)PNQ---(1)]]>QM＝QT·PNI+IT·PNQ引入复扰码后，会在下行链路两子信道IT和QT的解扰过程中引入异步地址码干扰，即类似于上行链路的地址码干扰，进而在II、Q1的地址码解码过程中引入异步地址码干扰。在收信机进行QPSK相干解调后，得到收端的Im和Qm。在Im和Qm的基础上再进行解扰码和正交接收分集处理，此时有ITR＝Im·PNIL+Qm·PNQL＝(IT·PNI+QT·PNQ)·PNIL+(QT·PNI+IT·PNQ)·PNQL(2)＝2IT+QT·PNQ·PNIL+QT·PNI·PNQL在式(2)中假定本地产生的扰码序列PNIL和PNQL与收信号中的PNI和PNQ同步。在正交接收分集的作用下，收信号中IT的幅度增加1倍。但也增加了2项异步地址码干扰。由图1，假定要从ITR中经Walsh正交地址码译码解出I1的收信号时，有I1R=ITR·W1]]>=2IT·W1+(QT·PNQ·PNIL+QT·PNI·PNQL)·W1...(3)]]>=2I1+2Σk≠1Ik·Wk·W1+(QT·PNQ·PNIL+QT·PNI·PNQL)·W1]]>显然等式(3)右边的首项为所需信号，第2项为同步地址码干扰，第3项是由复扰码引入的异步地址码干扰，其干扰影响将远远大于第2项。可以证明没有复扰码的CDMA IS-95系统下行链路中只存在同步地址码干扰。第3项可称为某用户两子信道间和小区多个用户子信道间的异步地址码干扰。双地址码一复扰码方案将第3项改变为同步地址码干扰，单地址码一扰码方案将消除第3项。可以利用下式计算系统容量NmaxNmax≈m[W/(Rb·d)+1α+β+γ...(4)]]>Nmax表示在单载波CDMA小区中可以同时通话的用户数，它给出小区容量的基本定义。其中m表示业务信道占总发射功率的份额；m取值一般为0.71-0.76，此处取为0.76，α表示CDMA IS-95系统下行链路使用同步地址码时引入自干扰，此时取α＝0.5。其中β表示相邻小区信号引入的干扰，IS-95系统无本小区异步地址码干扰，取β＝0.5。γ对应于复扰码产生的异步地址码干扰，IS-95系统不含复扰码，取γ＝0。表1中给出Nmax表达式中各项参数的取值和利用这些参数计算得到的Nmax值。cdma2000 1x一栏中Rb的取值为5.2kbps，这是因为考虑了串并变换的作用；由于使用复扰码时存在Im和Qm信道间的异步地址码干扰，所以取γ＝1；若IS-95系统β＝0.5时，则据后面的公式推导，有复扰码时，应取β＝1，此处取为0.8。从计算得到的Nmax值可以看出，虽然cdma2000 1x使用了QPSK调制，但由于存在复扰码引入的异步地址码干扰，它的容量与IS-95系统相比将下降。
表1Nmax表达式中各项参数取值和Nmax计算值
理论和实践证明，以上改进方案采用双地址码-复扰码(DAC)方案或单地址码-扰码(SAC)方案取代WCDMA和cdma2000标准中使用的复扰码之后，双地址码-复扰码方案可以将用户子信道和小区多个用户子信道间的异步地址码变换为同步地址码干扰并保留原复扰码的全部有用功能，使cdma2000 1x系统的容量提升约30％(此方案也可用于上行链路)。供下行链路使用的单地址码-扰码方案保留2个主流标准只给每个用户分配一个沃尔什地址码的做法，但将使用两子信道信号分别扰码，可以消除用户两子信道间和小区内多个用户子信道间的干扰，使系统容量上升一倍。总之，本发明的方案均可消除异步地址码干扰和两个并行子信道间的同步地址码干扰，使系统容量显著可增加，从而克服现有技术复扰码中存在的技术缺陷。
下面结合附图和典型实施例对本发明做进一步说明。
图1为现有技术cdma2000 1x基站端的发信机复扰码部分电路框图。
图2为本发明实施例一发信端双地址码-复扰码电路框图。
图3为本发明实施例二发信端单地址码-扰码电路框图。
具体实施例方式
实施例一本实施例可使用图2的双地址码-复扰码(DAC)方案替代图1中的复扰码方案。其具体步骤如下1)纠错编码后的信号Sk输入串并变换电路；2)串并变换电路将输入的基带信号分解为两个子信道Ik、Qk输出；3)由地址码电路给两子信号分配不同的沃尔什地址码Wk、Wk+1；4)分配不同地址码后的两子信道信号相加后进行Gk增益调整；
5)增益幅度调整后的两子信道的和信号同时送到两个扰码器M5、M6；6)两扰码器将信号扰码并引入小区地址码PNI、PNQ后输出到调制器形成QPSK发信号S0。
以上步骤4)中的增益调整系数Gk由发信速率和距离决定，可以利用乘法器M4完成上述增益调整过程。
步骤5)的两扰码器由两个乘法器M5和M6实现，两乘法器的一路输入为对应的增益调整乘法器的输出信号，另外一路输入分别为标准规定的扰码序列PNI和PNQ。扰码序列PNI和PNQ可分别由两个扰码序列发生器提供。
理论和实践证明，引入双地址码对系统的影响不大，因为3G标准一般都允许多个地址码的捆绑使用方案。第k个用户的数据经两路数据串并变换后分别使用两个不同的地址码Wk和Wk+1。此时若取增益调整系数Gk＝1，则有Im＝(Ik·Wk+Qk·Wk+1)PNI(5)Qm＝(Ik·Wk+Qk·Wk+1)PNQ由式(5)可以导出多路双地址码系统的Im和Qm表达式如下Im=Σk=1N(Ik·Wk+Qk·Wk+1)PNI...(6)]]>Qm=Σk=1N(Ik·Wk+Qk·Wk+1)PNQ]]>在收端，收信号经QPSK相干解调后得Imr和Qmr，它们的表达式应与式(6)雷同。其中某一用户的一个子信道信号I1经地址码译码得到收信号I1r的过程可用下式表示I1r=(Imr·PNIL+Qmr·PNQL)W1L]]>=2I1+2Σk≠1Ik·Wk·W1L+2Σk=1NQkWk+1·W1L...(7)]]>
上式与式(3)的主要不同是在I1r中不存在异步地址码干扰，在利用式(4)计算Nmax时，可取γ＝0.5，β＝0.8。在表1的第四行中给出计算结果，有Nmax＝36，容量比复扰码方案约提高30％。
实施例二本实施例可使用图3中的单地址码-扰码方案替代图1中的复扰码技术。
1)纠错编码后的基带信号Sk输入串并变换电路；2)串并变换电路将输入的基带信号分解为两个子信道Ik、Qk输出；3)由地址码电路给两子信号分配同一个沃尔什地址码Wk；4)分配同一地址码后的两子信道信号分别进行增益调整Gk；5)增益调整后的两子信道信号分别送到两个扰码器M5、M6；6)两扰码器将信号扰码并引入小区地址码PNI、PNQ后输出到调制器形成QPSK发信号S0。
以上步骤4)增益调整的增益调整系数Gk由发信速率和距离决定，可以利用乘法器M3和M4完成上述增益调整过程。
步骤5)中的一个扰码器可以用乘法器M5实现，它的两路输入分别为子信道信号和标准所规定的一路扰码序列PN1，扰码序列PN1由扰码序列发生器提供。另一个扰码器可以用上述类似方法组成。
采用与式(5)和式(6)类似的推导方法可以导得I1rr=I1+Σk≠1Ik·Wk·W1L...(8)]]>从式中可以看到在Ilrr的表达式将不再含有用户子信道间的地址码干扰。所以在利用式(4)计算Nmax时，可取β＝0.5，γ＝0。在表1的最后一行中给出计算结果，有Nmax＝64，比原复扰码方案提高1倍，可以大幅度提高小区容量和系统性价比。小区容量的大幅上升意味着大幅度提高了频谱资源利用率。考虑到频谱资源的价值，这是一个值得重视的结果。
在此方案中未引入正交发送分集，可能会对提供的业务性能产生一定的影响。但可以在射频发信机处增加一根发天线，就可以达到正交发送分集的作用，也有可能比利用复扰码生成的单天线正交发送分集取得更好的效果。但此时收信机端要做相应的处理，使系统的复杂性上升，但对提高系统容量、频谱利用率而言，有较大的应用价值。
在现有技术基础上，根据以上的说明表述及结合框图，本领域技术人员不难通过对现有移动通信复扰码的改进，实现本发明。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
权利要求
1.一种改进的移动通信复扰码方法，包括以下步骤1)纠错编码后的基带信号输入串并变换电路；2)串并变换电路将输入的基带信号分解为两个子信道输出；3)由地址码电路给两子信号分配同一个沃尔什地址码；4)分配向一地址码后的两子信道信号分别进行增益调整；5)增益调整后的两子信道信号分别送到两个扰码器；6)两扰码器将信号扰码并引入小区地址码后输出到调制器形成QPSK发信号。
2.根据权利要求1所述的改进的移动通信复扰码方法，其特征在于所述步骤4)中的增益调整系数由发信速率和距离决定，利用对应乘法器完成增益调整过程。
3.根据权利要求2所述的改进的移动通信复扰码方法，其特征在于所述步骤5)中的扰码器用乘法器实现，所述乘法器的两路输入分别为子信道信号和标准所规定的一路扰码序列，所述扰码序列由对应的扰码序列发生器提供。
4.一种改进的移动通信复扰码方法，包括以下步骤1)纠错编码后的信号输入串并变换电路；2)串并变换电路将输入的基带信号分解为两个子信道输出；3)由地址码电路给两子信号分配不同的沃尔什地址码；4)分配不同地址码后的两子信道信号相加后进行增益调整；5)增益幅度调整后的两子信道信号分别送到两个扰码器；6)两扰码器将信号扰码并引入小区地址码后输出到调制器形成QPSK发信号。
5.根据权利要求4所述的改进的移动通信复扰码方法，其特征在于所述步骤4)中的增益调整系数由发信速率和距离决定，利用同一乘法器完成增益调整过程。
6.根据权利要求5所述的改进的移动通信复扰码方法，其特征在于所述步骤5)中的扰码器用乘法器实现，所述乘法器的两路输入分别为增益调整乘法器的输出信号和标准所规定的一路扰码序列，所述扰码序列由对应的扰码序列发生器提供。
全文摘要
本发明涉及一种移动通信复扰码方法的改进，属于移动通信技术领域。该方法包括将纠错编码后的基带信号输入串并变换电路、由串并变换电路输出两个子信道、给两子信号分配同一个沃尔什地址码(单地址—扰码)或分配不同的沃尔什地址码(双地址—复扰码)、进行增益调整、分别送到两个扰码器、输出到调制器形成QPSK发信号等步骤。理论和实践证明，采用本发明可消除异步地址码干扰和两个并行子信道间的同步地址码干扰，使系统容量可显著增加，从而克服现有技术复扰码中存在的技术缺陷。
文档编号H04L27/18GK1808952SQ200610038248
公开日2006年7月26日 申请日期2006年2月13日 优先权日2006年2月13日
发明者傅海阳, 金卓琳, 张四五, 储云飞 申请人:傅海阳