[發明專利]在無線通信系統中對數據進行解擴的方法和設備

有效

• 申請號: 200680003555.5
• 申請日: 2006-01-19
• 公開（公告）號: CN101142755A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發明（設計）人: 朱霞;李焱
• 申請（專利權）人: NXP股份有限公司
• 主分類號: H04B1/707
• 分類號: H04B1/707
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 朱進桂

技術領域

本發明涉及無線通信領域，更具體地，涉及用于在TD-SCDMA(時分-同步碼分多址)和/或WCDMA(寬帶碼分多址)系統中對擴頻信號進行解擴的方法和設備。

背景技術

擴展頻譜技術或擴頻技術是近年來發展得非常快速的技術，其不僅在軍事通信中發揮了有益作用，還廣泛用于各種通信領域，例如，衛星通信、移動通信、微波通信、無線定位系統、無線局域網(LAN)和全球個人通信。

擴頻通信可以簡單地表述如下：一種用于傳輸信息的方式，其中信號占用了比傳輸信息所必需的最窄帶寬寬得多的帶寬；帶寬是通過編碼和調制方法而擴展的，并且與所傳輸的信息數據無關；在接收機處由相同的擴頻碼對所傳輸的信息數據進行解擴和恢復。以如下形式使用擴頻技術：直接序列擴展頻譜(簡稱為直接擴頻(DS))、跳頻(FH)、跳時(TH)和線性頻率調制(Chirp)以及它們的組合，例如FH/DS、TH/DS和FH/TH，其中DS、FH和FH/DS在通信中使用最為頻繁。

擴頻通信技術的特征如下：

1.強有力的抗擾頻能力

因為信號擴頻到較寬波段，所以在接收機處通過壓縮擴頻信號的帶寬來恢復窄帶信號。因為與擴頻偽隨機碼無關的擾頻信號擴頻到較寬頻帶，所以顯著降低了進入有用信號的通信帶寬中的擾頻功率，從而提高了相關器的信號-干擾比。因此，擴頻通信技術具有較強的抗擾頻能力。該能力與頻帶的擴頻次數成正比：頻譜擴展得越寬，抗擾頻能力越強。

2.多址通信

擴頻通信本質上是一種多址通信方式，稱為SSMA(擴展頻譜多址)。它本質上是一種用不同擴頻碼形成不同網絡的CDMA(碼分多址)的形式。雖然占用較寬頻帶，但是因為不同網絡可以同時共享相同頻率，所以擴頻系統的頻譜利用率高于單信道單載波系統的頻譜利用率。CDMA是針對未來全球個人通信的多址通信的主要形式。

3.安全和機密

因為擴頻系統將所傳輸的信息擴展至較寬頻帶，所以功率密度隨著頻譜的擴展而降低，信號甚至可能被噪聲淹沒。因此，擴頻信號具有較強的安全性，很難截獲、竊聽和檢測。除非使用與發射機所使用的擴頻碼相同的擴頻碼，并且在與之同步之后再執行相關檢測，否則無法對擴頻信號進行任何處理。因為擴頻信號具有較低的功率譜密度，所以只要功率譜密度滿足一些要求，就可以在美國、日本和歐洲國家等許多國家中不經許可地使用諸如ISM波段等特定波段。

4.多路徑干擾抑制

在一些通信情況下，例如存在嚴重的多路徑干擾的移動通信和室內通信的情況下，系統必須具有較強的抗干擾能力，以確保無阻礙的通信。通過利用擴頻所用的擴頻碼的相關特性，擴頻技術具有較強的多路徑干擾抑制能力，甚至可以利用多路徑能力來改善系統性能。

采用擴頻技術的CDMA系統與傳統的TDMA和FDMA通信系統的操作顯著不同。例如，在直接序列CDMA(DS-CDMA)發射機中，將針對給定專用或共用信道并在基本符號速率上的數字符號流擴展至碼片(chip)速率。這種擴頻操作包括在添加帶寬冗余時，將信道獨有擴頻碼(有時稱作特征序列)應用于增加信號增益的符號流。

典型地，在擴頻期間，將數字符號流與信道碼相乘，以導出包括數據信息的信道化中間信號。然后將該中間信號與使用不同信道碼的其他中間信號相加。然后，將求和的中間信號與小區擾頻碼相乘，以得到一組擴頻信號。因為所有信道碼彼此正交，所以不同用戶可以通過不同的信道碼在特定時隙上共享發送帶寬。通過在接收機處應用適當的處理技術，可以將中間信號彼此區分開來。

在TD-SCDMA系統中，通過在接收機處應用(即，相乘或匹配)適當的擾頻碼和信道碼，對擴頻信號進行解擴，來恢復原始數據。但是，當將該擴頻碼應用于其他所發送和接收中間信號時，只產生噪聲。因此，解擴操作有效地包括相關過程，該相關過程將所接收的信號與適當的數字碼相比較，以從信道中恢復所需信息。

在TD-SCDMA系統中，擴頻應用于物理信道的數據部分，并包括兩個操作。第一個操作是信道化操作，將每個數據符號變換成多個碼片，從而增加信號帶寬。每個數據符號的多個碼片稱作擴頻因子(SF)。第二個操作是加擾操作，其中將擾頻碼應用于擴頻信號。這兩個操作通常一并稱作擴頻操作，其中信道碼和擾頻碼一并稱作擴頻碼。在TD-SCDMA系統標準中，要求下行鏈路物理信道應該使用SF＝16。可以使用多個并行物理信道來支持較高的數據速率。應該使用不同的信道化碼來傳輸這些并行物理信道。

信號的擴頻和解擴可以由如下公式表示：