[发明专利]部分去相关码分多址接收机接收和解码信号的方法和设备

说明书

本发明涉及通信系统领域，具体涉及直接序列码分多址(DS-CDMA)通信系统。

码分多址(CDMA)通信系统广泛地用于军事和商业卫星通信中。这些系统也称作CDMA扩频谱通信系统，因为通信信息在一个很宽的被指配频谱上扩展开，而这段频谱可以重复利用很多次。

由于CDMA调制技术固有地易受通常在陆地上的和地面的移动环境中出现的衰落情况的影响，它们的应用一直限于卫星通信。然而，随着数字处理能力的最近进展，CDMA通信系统在陆地移动环境中逐渐变得流行起来。例如，最新进展已经允许把(CDMA系统用于峰窝电话环境中。

总的说来，现有两种类型CDMA通信系统。一种称为跳频CDMA系统，它把一个较宽的被指配的频谱划分成很多窄的频带，其中信息信号按照一个预定码在这些频带上切换或称作“跳越”。另一种CDMA系统称为直接序列CDMA通信系统(DS-CDMA)，其中的二进制比特格式的用户信息信号与称作伪随机噪声(PN)码的扩展码合并并在分配的频谱上扩展。扩展码含有一个预定序列的二进制状态。按照常规，CDMA发射机通过把用户信息比特序列乘以具体的接收机相同的扩展片序列，来产生直接序列扩展(DS-SS)的通信信号。在典型的CDMA通信系统中，接收机事先知道指向它们的扩展片序列，根据这已知的扩展片序列解码DS-SS通信信号。

CDMA接收机除了接收需要的DS-SS信号以外，还接收多址的DS-SS干扰信号。当干扰信号和所需要的信号之间存在大功率差异时，在扩展序列之间的非零交叉相关产生所谓的“远-近”问题的现象。在“远-近”情况下，高功率的干扰信大大淹没了低功率的所需信号，这就劣化了接收机的接收质量。改善远-近问题的一种常规的方案是使用功率控制技术，使接收机的功率反馈来控制干扰发射机的功率，来消除功率差异。另一个解决方案是，把PN码构造成为相互正交的。在所需的和干扰的片序列之间，在一个预定的时间间隔内，正交码产生零交叉相关。这样，具有正交片序列的干扰信号在接收机的解调处理中被抑制。

一种较新的方案提出一种自适应“去扩展”或解调方法。在一个自适应CDMA系统中，接收机采用自适应均衡方法抑制多址联接。上述的均衡方法使用最小均方误差(MMSE)准则。将用扩展片序列编码的发送训练比特序列用一个未编码的基准序列进行均衡。在这样的系统中，CDMA发射机发送一个训练比特序列，而接收机根据这个训练序列，通过收敛或者说使接收的训练比特序列与基准比特序列之间的误差最小化来自适应地确定“去扩展”码。“去扩展”片序列的自适应确定和多址联接的抑制允许许多用户在一个扩展信道上相互通信，无需预先知道系统参数或功率控制机制。

对于基于MMSE准则的干扰抑制的适当实施，可以使用最小均方(LMS)算法或递归最小平均(RLS)算法。这些算法采用数字计算和矩阵运算使接收的训练序列与基准比特序列之间的误差最小化。但是，当干扰信号显著地强于所需信号时，LMS算法被认为具有较慢的收敛速率。另一方面，递归最小平方(RLS)算法比LMS算法有更快的收敛速率，前者算法的收敛速率不取决于干扰信号对所需信号的比值。但当发射机数目少于片数且噪声功率与信号功率相比为较小时，RLS算法不能用于DS-CDMA的情况。这些条件产生一个带有近零或零本征值的接收输入相关矩阵。一个输入相关矩阵定义为由输入矢量和它自己的转移矢量的乘积产生的矩阵的加数和。这些零或近零本征值在用RLS算法的误差最小化过程中产生一个最终的散度。

在移动通信环境中，要求快速跟踪变化的信道特性，并提供快速的通信链路。如上所述，常规的LMS方法在收敛和使基准信号和接收信号误差最小化时耗费时间。据此，现在需要加速自适应均衡处理，使误差最小化可以用比常规使用LMS算法短得多的时间周期来实现。

简要地讲，按照本发明，一种CDMA接收机将包含了一种用以通过使接收的DS-SS信号和基准信号之间的误差最小化来自适应地解码直接序列扩频谱(DS-SS)通信信号的方法和设备。接收信号包括一个所需信号，它含有用扩展片序列编码的二进制比特。将接收到信号按片速率取样，以产生互相关的接收样值。通过采用正交变换算法将接收到的样值部分地去相关，以产生具有去相关的第一子空间和具有相关的第二子空间。使用LMS或RLS算法，分别地对“去相关”和相关进行个别地或集体地均衡，使误差最小化。

图1示出CDMA通信系统图。

图2示出根据本发明的DS-SS通信信号的定时图。

图3示出在图1通信系统中使用的CDMA发射机的方框图。