Cdma信号的生成和处理的制作方法

Cdma信号的生成和处理的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于生成包括N个分量的CDMA信号s(t)的方法，其中所述方法包括下述行为：向N个分量中的每个分量分配一个唯一扩展序列an，所述一个唯一扩展序列an选自M个扩展序列的集合，并且在所分配的唯一扩展序列an上调制每个分量的符号dn(S10)，并且将N个所述符号dn组合成CDMA信号s(t)，所述N个符号dn中的每个符号均被其自己的唯一扩展序列an扩展(S12)，其中所分配的扩展序列an被选择为使得在N个扩展序列的集合中的所有被选择的对是正交的或非常接近于正交，从而所有扩展序列an之间的互相关分量是零或接近于零，其中，所有调制的分量具有相同的符号持续时间。
【专利说明】CDMA信号的生成和处理
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于生成CDMA (码分多址)信号的方法，一种用于处理CDMA信号的方法，CDMA信号生成器，以及CDMA信号处理器。
【背景技术】
[0002]CDMA(码分多址)是一种用于传输信道接入的技术，其允许在相同的频带内同时传输几个信号。CDMA用在移动通信和卫星传输中，例如在相同频率范围内从诸如NAVSTAR-GPS或计划中的被称为GALILEO的欧洲GNSS的全球导航卫星系统(GNSS)的卫星向用户传输不同有效载荷数据流。CDMA还用于地面电信网络，例如用在第三代移动通信网络中。
[0003]本文所用的术语CDMA信号指的是码调制的信号，即其符号(symbol)由扩展序列或扩展码调制的信号，该信号从例如GNSS卫星的发送机被传输到例如GNSS定位系统的接收机。例如，在(NAVSTAR-)GPS中，每个卫星被分配一个唯一的C / A (粗接入)码和一个唯一的P (精密)码，作为用于生成和传输CDMA信号的扩展码。当在相同载波上传输多个码调制的信号时，对应的聚合信号被称为复用或互复用(interplexecOCDMA信号。每个构建复用CDMA信号的基本CDMA信号被称为一个分量(component)。
[0004]复用CDMA信号的获取、跟踪和数据解调需要复杂的信号处理算法，其能够在没有信息损失的情况下提取包含在接收的CDMA信号中的数据。在CDMA系统中的一个关键因素是热噪声，其是性能劣化的主要原因之一。热噪声通常是由传输信道和接收机前端的有源元件引起的。

【发明内容】

[0005]本发明的目的是改善CDMA信号的获取、跟踪或数据解调的性能。
[0006]这个目的通过独立权利要求的主题内容来实现。进一步的实施例由从属权利要求示出。
[0007]本发明的基本思想是约束用于CDMA信号的不同分量的符号的选择，以便改善对该信号的获取、跟踪或数据解调的性能。
[0008]符号属于分量，而CDMA信号可以包括几个分量。N表示分量的数目。分量可与借助于该分量的符号携带其自身信息的信道相比拟。在每个时刻，对每个CDMA信号的分量分配了一个唯一的扩展序列，其用于调制相应分量的符号。该序列对于每个分量是不同的，这使得能够将该分量从其他的N-1个分量中区分或隔离出来。根据本发明的实施例，用于编码给定分量的符号的扩展序列可以随着时间改变，只要其与用于调制其他分量的符号的其他序列不同、并且接收机知道扩展序列的改变计划，以便始终能接入期望的符号即可。在这种情况下，Μ个序列的池，其中MS N，可用于随着时间调制N个分量的符号。几个分量可以通过相同的CDMA信号传输不同的信息。例如，根据本发明的生成和传送CDMA信号的GNSS卫星可以使用不同的分量来传输涉及不同GNSS服务的信息到GNSS接收机。然后，GNSS接收机可以通过使用相应的扩展序列或码来获取、跟踪和解调利用接收到的CDMA信号的不同分量传输的信息。
[0009]通过引入对传送的符号的约束，本发明使得能够通过减少作为性能劣化的主要原因之一的热噪声的影响来改善CDMA信号的获取、跟踪或数据解调的性能。为了实现这一目标，不同扩展序列之间的正交性和加性热噪声的随机特性被用来减小检测器(用于获取)和鉴别器(用于跟踪和解调)输出处的对应影响。信号的结构和有关的算法可以根据驱动性能和应用的类型(例如，应用需要快速地获取及低误比特率，或需要大的数据速率与低误比特率)而被调节。例如，本发明允许利用用于接收机设计的当前技术水平来创建如室内的服务，而不增加这些接收机的复杂性和成本。此外，CDMA信号可以具有恒定的包络(例如，使用多相移键控调制，即M-PSK)或没有(例如，使用正交幅度调制，即QAM)。
[0010]对传输符号的约束定义了分量的符号被选择以满足预定义的条件，例如，假设所有的调制分量具有相同的符号持续时间，则在一定时间段内每个时刻的所有符号的乘积是恒定值。例如，如果使用具有值+1或-1的二进制符号，则该约束可以定义每个时刻的所有符号的乘积按惯例在一定时间段内是+1或-1。
[0011]本发明的一个实施例涉及一种用于生成包括N个分量的CDMA信号s(t)的方法，其中该方法包括以下行为:
[0012]向N个分量中的每个分量分配一个唯一的扩展序列a?，其选自Μ个扩展序列的集合，其中Μ > Ν，例如PRN(伪随机噪声)序列，并且
[0013]在所分配的唯一扩展序列an上调制每个分量的符号dn，以及
[0014]将每个均用其自己的唯一扩展序列an扩展的N个符号dn组合为CDMA信号s (t)，
[0015]其中所分配的扩展序列an被选择为使得在N个扩展序列的集合中的所有选定对是正交的或非常接近于正交，从而所有扩展序列an之间的互相关分量是零或接近于零:
【权利要求】
1.一种用于生成包括N个分量的CDMA信号s(t)的方法，其中所述方法包括下述行为:向所述N个分量中的每个分量分配一个唯一扩展序列an，所述一个唯一扩展序列&11选自Μ个扩展序列的集合，其中Μ > Ν，并且在所分配的唯一扩展序列an上调制每个分量的符号<(510)，以及将N个所述符号dn组合成CDMA信号s (t) (S12)，所述N个符号中的每个符号都被其自己的唯一扩展序列an扩展，其中所分配的扩展序列3?被选择为使得在N个扩展序列的集合内的所有被选择的对是正交的或非常接近于正交，从而所有扩展序列an之间的互相关分量是零或接近于零:^,α? (Δτ) = 0，其中用于所述互相关的表达式为
2.根据权利要求1所述的方法，其中i= j2 = j，并且所述分量的N个符号dn(j)可以被选择为使得所述条件变为
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中提供了偶数N个扩展序列an，其中N/(2XK)个符号dn(j)必须被传输，并且每个符号总是在(2XK)个不同的扩展序列上被调制以使得
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中提供了数目N个扩展序列an，并且在相同的时期j期间所取的N个符号dn(j)中的一个符号以下述方式传输“虚拟”符号dq(j),所述方式为:其值与N-1个其他符号的乘积成比例:
5.根据权利要求1所述的方法，其中提供了偶数N个扩展序列a?，并且在时期j中所取的N个符号中的一半与在下一个时期(j+Ι)中所取的所述N个符号的另一半的乘积是常数:
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，进一步包括下述行为:将所述CDMA信号s(t)从基带上变频到传输频带。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中在特定时间段之后，新的唯一扩展序列an被从Μ个扩展序列的集合中选出，新选择的所述唯一扩展序列an被分配到所述Ν个分量，并且每个分量的所述符号dn在所分配的新的唯一扩展序列an上被调制。
8.一种用于处理CDMA信号r (t)的方法，所述CDMA信号r (t)是利用前述权利要求中的任一项所述的方法生成的，并且其中用于处理的所述方法包括以下步骤:在等于J+Q个扩展码周期的持续时间内接收CDMA信号r (t) (S20)，所述持续时间对应于J+Q个扩展码时期，对于索引为的扩展码时期，将所述CDMA信号r(t)与所述&个扩展序列中的每一个相关，并且针对K个复相关中的每一个复相关获得同相分量Ak,Ina)和正交分量Ak,Quada)(S22)，对于索引为j2的扩展码时期，其中j2 = i+Q，将所述CDMA信号r(t)与所述N2个扩展序列中的每一个相关，并且针对N2个复相关中的每一个复相关获得同相分量Ak,In(j2)和正交分量 Ak,Quad(j2) (S22)，将所述Ν = ^+Ν2个同相分量Ak, Jj)和Ak, In(j2)相乘，以获得所述N个同相分量Ak,In(ji)和 Ak,In(j2)的输出(S24)，将所述N = K+N2个正交分量Ak, — α)和Ak, tod(j2)相乘，以获得所述N个正交分量Ak—α)和 Ak,Quad(j2)的输出(S26)，并且将N个相乘的同相分量Ak, In(ji)和Ak, In(j2)的乘积与N个相乘的正交分量Ak,和Ak,Quad(j2)的乘积相加，以获得对应于所述扩展码时期J2的检测器输出Dn (j2) (S28)，以及重复前述步骤，以确定对应于J个连续的j2索引值的J个连续的检测器输出Dn (j2)，将对应于接收信号的J个连续的相关的J个连续的检测器输出Dn (j2)相加(S30)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中对CDMA信号r(t)的所述接收包括将接收信号下变频到基带以获得所述CDMA信号r (t)的基带表示。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中在对应于第j个扩展码时期的时间段内，所述CDMA信号r (t)与具有索引k的所述扩展序列ak中的每一个扩展序列的相关根据下面的等式来执行:
11.一种实现权利要求1到7或8到10中的任一项所述的方法的计算机程序。
12.—种存储根据权利要求11所述的计算机程序的记录载体。
13.一种CDMA信号生成器(10),包括分配和调制装置(16)，用于向N个分量(14)中的每一个分量分配唯一扩展序列an(12)，所述唯一扩展序列an选自Μ个扩展序列的集合，其中Μ > Ν，并且用于在所分配的唯一扩展序列an上调制每个分量的符号dn，以及组合装置(16)，用于将N个符号dn组合成CDMA信号s (t)，其中所述N个符号中的每个符号被其自己的唯一扩展序列a?扩展，其中，所述分配和调制装置(16)被配置为，选择所分配的扩展序列an以使得，在N个扩展序列的集合内的所有被选择的对是正交的或非常接近于正交，从而所有扩展序列an之间的互相关分量是零或接近于零(AO = 0，其中用于所述互相关的表达式为
14.根据权利要求13所述的生成器，进一步包括存储实现权利要求1到7中的任一项所述的方法的、权利要求11中的计算机程序的存储器，以及被所存储的计算机程序配置以生成CDMA信号s(t)的处理器。
15.一种CDMA信号处理器(20)，包括接收机(22)，用于在等于J+Q个扩展码周期的持续时间内接收CDMA信号r (t)，所述持续时间对应于J+Q个扩展码时期，至少一个相关器(24，26)，用于在索引为」\的扩展码时期中，将所述CDMA信号r(t)与Ni个扩展序列中的每一个扩展序列相关，并且针对K个复相关中的每一个复相关获得同相分量Ak,Ina)和正交分量Ak,toda)，以及用于在索引为戈的扩展码时期中，其中j2 = j1+Q，将所述CDMA信号r (t)与N2个扩展序列中的每一个扩展序列相关，并且针对N2个复相关中的每一个复相关获得同相分量Ak,In(j2)和正交分量Ak,tod(j2)，第一乘法器(28)，用于将N = Ni+N2f所述同相分量Ak,Ina)和Ak,In(j2)相乘，以获得N个相乘的同相分量Ak,md)和Ak,In(j2)的输出，弟~乘法器(28)，用于将N = Ni+N2个所述正父分星Ak.Q^d(j]和相乘，以犾得N个相乘的正交分量Ak.wU)和Ak,Quad(j2)的输出，以及加法器(28)，用于将所述N个相乘的同相分量Ak,Ina)和Ak,In(j2)的乘积与所述N个相乘的正交分量Ak.yGg和Ak,Quad(j2)的乘积相加，以获得对应于所述扩展码时期j2的检测器输出Dn (j2),其中，所述处理器被配置为确定对应于J个连续的j2索引值的J个连续的检测器输出Dn (j2)，以及第二加法器(30)，用于将对应于接收信号的J个连续的相关的J个连续的检测器输出Dn (j2)相加。
16.根据权利要求15所述的CDMA信号处理器，进一步包括存储实现权利要求8到10中的任一项所述的方法的、权利要求11所述的计算机程序的存储器，以及被所存储的计算机程序配置以处理CDMA信号r (t)的处理器。
【文档编号】H04L1/00GK103634065SQ201310385787
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年8月23日 优先权日:2012年8月24日
【发明者】F·苏阿利, J-J·弗洛克, P·G·马托斯 申请人:意法半导体(R&D)有限公司