[发明专利]无线通信中的可靠的正交扩展码

说明书

发送无线通信的技术涉及产生用于任何数量的用户装置的正交扩展码，所述正交扩展码是与扩展带宽内的频率匹配的正弦谐波的线性组合。按照这些原则，在发送信号之前，处理电路可以产生形成具有小的互相关性的等角紧框架的初始码矢量集合。从这些行中的每行，处理电路使用代码图来生成新的扩展码矢量，所述代码图是离散傅里叶变换的广义化。代码图和离散傅里叶变换之间的不同之处在于，正弦谐波的频率被选择为与扩展带宽内的特定频率匹配，并且与中心频率相差原始的未扩展带宽的倍数。不同的发送器然后可以对用不同的扩展码矢量产生的相应信号进行调制。

关于联邦政府利益的声明

美国政府持有发明中的非独家的、不可撤销的、免特许权使用费的许可证，有权出于所有的美国政府目的授予许可证。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年11月14日提交的、标题为“RELIABLE ORTHOGONAL SPREADINGCODES IN WIRELESS COMMUNICATIONS”的美国非临时专利申请No.15/351,428的优先权，并且是该申请的继续申请，该申请的公开内容整个地通过引用并入本文。

技术领域

本说明书涉及用于发送用于电子通信的无线信号的系统和方法，特别地涉及用于无线通信的可靠的扩展码。

背景技术

在多址通信中，多个用户装置通过单个通信信道将信号发送到接收器。这些信号被叠加，形成通过该信道传播的组合信号。接收器然后对组合信号执行分离操作以从组合信号恢复一个或多个单独的信号。例如，每个用户装置可以是属于不同用户的蜂窝电话，接收器可以是蜂窝塔。通过分离不同的用户装置发送的信号，不同的用户装置可以没有干扰地共享同一通信信道。

发送器可以通过改变载波或子载波的状态(诸如通过改变载波的振幅、相位和/或频率)来发送不同的符号。每个符号可以表示一个或多个位。这些符号每个都可以被映射到复平面中的离散值，从而生成正交振幅调制，或者通过将每个符号分配给离散的频率，生成频移键控。符号然后被以奈奎斯特率采样，奈奎斯特率是符号发送速率的至少两倍。所得信号通过数模转换器被转换为模拟的，然后被向上转化到载波频率以用于发送。当不同的用户装置同时通过通信信道发送符号时，这些符号所表示的正弦波被叠加以形成在接收器处接收的组合信号。

生成多址信号的常规方法涉及使用直接序列扩频(DSSS)。在DSSS中，每个用户被提供具有0或1所表示的习惯表示的代码序列。该代码序列随后被转化为值1和-1所表示的两极序列。早先提到的复数符号然后被乘以该两极序列，随后被以奈奎斯特率采样，被转换为模拟的，并且被转化为载波频率以用于发送。接收器将把所述信号转化到复基带，并且以奈奎斯特率采样。接收器还被提供代码序列，并且乘以两极序列。在这种情况下，PN码是从接收器可以再现的确定性地生成的伪随机序列产生的。PN码的位被称为码片，并且是以通常是基带信号的符号速率的倍数的码片速率提供的，以便以扩展到码片速率的带宽的频率扩展原始信号。对于上述简单的情况，用户装置通过以下操作来用PN码对每个信号进行调制：要么在每个码片处对该信号应用相移(即，将该信号乘以-1)，要么不对该信号应用相移(即，将该信号乘以+1)。接收器接收的组合信号是每个用户装置同时发送的扩展信号的叠加。

在DSSS中，接收器可以对它接收的组合信号进行解扩，并且通过计算来自扩展信号的符号序列和特定的用户装置的PN码之间的互相关来恢复该特定的用户装置发送的信号。互相关的结果要么是(i)指示所述特定的用户装置在某个时间发送的原始符号的大的正数或负数，要么是(ii)不指示该用户装置那时发送的符号的小的正数或负数。

发明内容

在许多情况下，具有非零互相关使来自任何特定的用户装置的符号的恢复复杂化。因此，可能有利的是使PN码不是由伪随机序列形成、而是改为形成正交基集合。当PN码形成这样的正交基集合时，某个时间的互相关的结果在特定的用户装置在那时没有发送符号时总是小的。通过使用正交码，接收器可以更容易地恢复符号。形成正交基集合的代码的例子是Walsh(沃尔什)码。