CN100466500C - 在移动通信系统中生成正交扩频码的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及CDMA移动通信系统中的正交扩频码，更具体地涉及通过根据一定规则将原始矩阵扩展来产生LS代码的方法。本发明的方法用2×2原始矩阵产生扩展的第一和第二方阵，充分地排列第一和第二方阵，以得到第三方阵，然后从第三方阵中取出行或列，以产生一代码序列，从而同时增加正交代码的元素数目和IFW的长度。

Description

在移动通信系统中生成正交扩频码的方法

技术领域

本发明涉及CDMA移动通信系统的正交扩频码，更具体地说，本发明涉及根据特定的规则通过扩展原始矩阵而生成LS代码的方法。

背景技术

通常，码分多址(CDMA)移动通信系统采用扩频通信方法，这种方法使用具有传输带宽的扩频码，其传输带宽远远宽于要传输的信息信号的带宽。扩频通信方法使用宽的频率带宽，从而可以在解扩之后再生原始信号，解扩提高了信号功率，并把噪音功率保持在低水平。根据扩频通信方法的基本原理，当发送部件对乘以了扩频码的数据进行调制以扩宽频率带宽，然后把信号发送出去时，接收部件把信号乘以发送部件中使用的相同扩频码以减小频率带宽，然后对信号进行解调，以检测原始信号。通常，通过接收部件的天线接收到的信号除了原始信号外还包括几种混入的噪音。但是，使用扩频通信方法，通过解扩处理可以把几种噪音转换为非常弱的电功率，因为原始信号转换成了窄带宽，而几种噪音开始被乘以了扩频码以增大带宽，并在接收部件为解扩而乘以扩频码时显著地减小了噪音的干扰。

在这些扩频和解扩的过程中使用的扩频码可以用于扩频、同步和基站识别。也就是说，可以进行自相关和互相关处理以进行扩频、同步和基站识别。为了检测所要求的信号，要求自相关特性在没有时间偏移时具有最大值，而时间偏移值不为零时具有小一些的值。另外，要求互相关特性在所有的时间偏移上都具有小的值，以识别用户使用的扩频码。

为了满足上述的自相关和互相关特性，普通的CDMA方法使用伪噪声(PN)码和Walsh码作为扩频码。PN码满足所要求的自相关特性，而Walsh码满足所要求的互相关特性。

根据所要求的上述的互相关特性，在分配给具有一个信道路径的多个用户的扩频码之间不存在相互干扰，但在具有多个信道路径的扩频码之间存在干扰。更具体地讲，存在以下的干扰：

对于一个信道路径，扩频码之间相互干扰的量只由没有时间偏移的互相关的值确定。相反，对于多个信道路径，扩频码之间互相关的量不仅受没有时间偏移的互相关值的影响，也受在各信道路径间存在路径延时，即时间偏移的互相关值的影响。

因此，在具有多个信道路径的多路径信道环境中(可以是实信道环境)，扩频码之间的互相关特性不具有时间偏移，并且其它时间偏移中的互相关值也变得重要。

因此，理想地，要求扩频码的互相关值在所有的时间偏移上都为0。但是，至今还不知道有什么扩频码可以同时满足互相关特性和自相关特性。也就是说，关于在普通CDMA方法中使用的PN和Walsh码，PN码满足所要求的自相关特性，但不满足所要求的互相关特性。另外，Walsh码不满足所要求的自相关特性，但部分满足所要求的互相关特性。因此，关于Walsh码的互相关特性，当不存在时间偏移时互相关值为0，但是当时间偏移不为0时则互相关值不为0。

为了克服这些缺点，提出了一种正交码。这种码称为大同步(LS)码。LS代码在一定的时间偏移间隔内很好地满足了自相关特性和互相关特性。能很好地满足自相关特性和互相关特性的时间偏移间隔被定义为无干扰窗口(IFW)。

关于IFW中的自相关特性，当不存在时间偏移的地方自相关值最大，而在IFW中时间偏移不为0的任何时间偏移处自相关值为0。另外，根据LS代码的互相关特性，在IFW中的任何时间偏移处互相关值为0。

因此，在多路径信道环境中，如果在IFW中的信道路径之间存在路径延时时间偏移，则可以消除分配给用户的扩频码之间的干扰。因此，满足上述自相关和互相关特性的时间偏移间隔被称为无干扰窗口，或IFW。

关于IFW中的自相关特性，当不存在时间偏移的地方自相关值最大，而在IFW中时间偏移不为0的任何时间偏移处自相关值为0。也就是说，当时间偏移限制在IFW间隔时，在时间偏移为0的时候自相关值最大，在时间偏移不为0的时候自相关值为0。

但是，LS代码只作为其结果而为人所知(参考图1A至1F)，但至今还不知道生成这个结果的方法。

同时，LS代码在IFW间隔内的任何时间偏移处满足自相关和互相关特性。

但是，LS代码在IFW内具有很好的自相关和互相关特性，但也有缺点，即可用的码的数量较少，从而限制了信道容量的提高。

通常把满足自相关和互相关特性的LS代码组称为正交码组，IFW间隔长度和正交码组的数量是成反比关系的。因此，在LS代码中，IFW间隔增大，则正交码组的元素数量减少，相反，正交码组的元素数量增加，则IFW间隔减小。因此，需要有一种新颖的正交扩频码的生成方法，以克服LS代码的缺点，从而使IFW间隔和正交码组的元素数量同时增加。为方便起见，在下文中，把一种新颖的正交扩频码叫作准LS(QLS)码。

发明内容

因此，本发明旨在解决上述的问题，并且本发明的一个目的是提供一种使用原始矩阵生成LS代码的方法。目前人们只知道LS代码的结果代码。

本发明的另一个目的是提供一种新颖的正交扩频码生成方法，以克服LS代码的缺点，即正交码组的元素和IFW间隔成反比关系。

根据本发明的一个方面，为了达到上述的目的，提供了一种在移动通信系统中提供正交扩频码的方法，包括如下步骤：选择一2×2的原始方阵，其中至少一个元素为负值；通过如下方式产生具有2的乘方大小的第一方阵：设置所述原始方阵的第一行元素作为第一方阵的第一和第二行的左半部分的元素以及第三和第四行的右半部分的元素，其中第一方阵第四行的右半部分的所有元素被加上相反的符号，设置所述原始方阵的第二行元素作为第一方阵的第一和第二行的右半部分的元素以及第三和第四行的左半部分的元素，其中第一方阵第二行的右半部分的所有元素被加上相反的符号；运算该第一方阵，以产生与该第一方阵相同大小的第二方阵，其中所述第二方阵是通过将第一方阵的上半部分的行与下半部分的行相互交换而产生的；通过如下方式构成第三方阵：将第一方阵设置为第三方阵的左上部分第二四分之一矩阵和左下部分的第三四分之一矩阵，将第二方阵设置为第三方阵的右上部分的第一四分之一矩阵，以及将第二方阵的所有元素乘以-1作为第三方阵的右下部分的第四四分之一矩阵；在第三方阵的列或行之间插入零向量而形成变形矩阵；和从变形矩阵的行或列提供正交扩频码，用于信道识别。

附图说明

图1A至1F显示的是根据本发明的代码生成方法生成的长度为16，32，64和128的LS代码；

图2显示的是使用原始矩阵生成LS和QLS代码的过程的示意图；

图3显示的是根据本发明的BPSK扩频过程；

图4显示的是根据本发明的QPSK扩频过程；

图5显示的是根据本发明的复合扩频过程；以及

图6显示的是为扩大有效IFW间隔和有效正交码组元素数量的QLS代码生成方法的流程图。

具体实施方式

以下将参照附图描述本发明的正交扩频码生成方法。

图1A至1F显示了根据本发明的码生成方法生成的长度分别为16，32，64和128的LS代码。如上所述，至今还不知道生成LS代码的通用方法，只知道分别对应于码长16，32，64和128的作为结果的LS代码。

在生成的LS代码中，左边的数字表示相应的码号，符号“+”和“-”分别表示+1和-1。另外，用“，”或逗号将LS代码分为C和S分量，其中逗号左边部分表示C分量，右边部分表示S分量。此外，C分量分为上部的第一C分量和下部的第二C分量。这种情况下，可以看出，第一C分量和第二C分量是相同的。另外，S分量分为上部的第一S分量和下部的第二S分量。这种情况下，可以看出，第一S分量的符号和第二S分量是相反的。

以下说明根据本发明实施例的一种生成LS代码的方法。

码长为N(＝2^m)的LS代码一共存在N个数，下面的等式1表示了构建在矩阵中的时候LS代码的这N个数。这种情况下，m表示等于或大于2的自然数，因为根据LS代码的特性，码长N应该等于或大于4。

${\mathrm{LS}}^N=\left[\begin{array}{cc}{C}^N& S^N\\ C^N& -S^N\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{LS}}_0^N\\ \·\\ \·\\ \·\\ {\mathrm{LS}}_k^N\\ \·\\ \·\\ \·\\ {\mathrm{LS}}_{N-1}^N\end{array}\right]$                 …等式1

其中，LS^N是大小为N×N的矩阵，C^N和S^N是大小为

的子阵。另外，

(k是0～N-1的整数)是表示第k个LS代码的大小为1×N的行向量。

因此，LS代码矩阵是由C^N和S^N计算而来的，其中，可以通过

(参见图2)递归地得到C^N，这会在下文中详细地说明。

同时，可以在C^N和S^N的前面或后面插入值为0的保护分量。也就是说，可以用以下的等式2表示码长为N(＝2^m)+2×L_GUARD的LS代码，其中，m是一个大于2的自然数，L_GUARD是一个自然数。

${\mathrm{LS}}^{N+2\×L_{\mathrm{GUARD}}}=\left[\begin{array}{cccc}{0}^{L_{\mathrm{GUARD}}}& C^N& 0^{L_{\mathrm{GUARD}}}& S^N\\ 0^{L_{\mathrm{GUARD}}}& C^N& 0^{L_{\mathrm{GUARD}}}& -S^N\end{array}\right]$ 或者

$\left[\begin{array}{cccc}{C}^N& 0^{L_{\mathrm{GUARD}}}& S^N& 0^{L_{\mathrm{GUARD}}}\\ C^N& 0^{L_{\mathrm{GUARD}}}& -S^N& 0^{L_{\mathrm{GUARD}}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{LS}}_0^{N+2\×l_{\mathrm{GUARD}}}\\ \·\\ \·\\ \·\\ {\mathrm{LS}}_k^{N+2\×l_{\mathrm{GUARD}}}\\ \·\\ \·\\ \·\\ {\mathrm{LS}}_{N-1}^{N+2\×l_{\mathrm{GUARD}}}\end{array}\right]$     等式2

其中，L_GUARD表示在C^N的右边或左边，以及S^N的右边或左边的由0构成的、用以产生IFW的矩阵。另外，

(k是0～N-1的整数)是大小为1×(N+2×L_GUARD)的行向量，表示第k个LS代码，

是大小为

由0构成的零矩阵。C^N和S^N分别表示大小为

的子阵。

图2示意地显示了利用原始矩阵生成LS和QLS代码的过程。参照图2，可以利用原始矩阵C⁴生成LS^N和QLS^N。

首先，说明利用原始矩阵C⁴生成LS^N的方法。

如上所述，为了生成LS代码，码长N应该大于等于4。从而，因为N是大于等于4的自然数，所以C⁴是原始矩阵，它可以定义为下面的等式3那样：

$C^4=\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}\right]$          …等式3

由上面的等式3可见，在原始矩阵C⁴中，除了第二行第二列中的元素外，矩阵的所有元素都为1。如图2所示，可以由原始矩阵C⁴生成

由生成C^N。

首先，

定义为下面的等式4那样：

$C^{\frac{N}{2}}=\left[\begin{array}{c}{C}_1^{\frac{N}{2}}\\ C_2^{\frac{N}{2}}\\ \·\\ \·\\ \·\\ C_i^{\frac{N}{2}}\\ \·\\ \·\\ \·\\ C_{\frac{N}{4}}^{\frac{N}{2}}\end{array}\right]$       …等式4

其中，是第i个行向量，其大小为i是一个从1到

的自然数。

因而，循环地对上面的

进行运算，从而生成C^N，C^N中的行向量可以由下面的等式5表示：

$C_i^N=\left(\begin{array}{c}\left[\begin{array}{cc}{C}_{2k+1}^{\frac{N}{2}}& C_{2k+2}^{\frac{N}{2}}\end{array}\right],i=4k+1\\ \left[\begin{array}{cc}{C}_{2k+1}^{\frac{N}{2}}& -C_{2k+2}^{\frac{N}{2}}\end{array}\right],i=4k+2\\ \left[\begin{array}{cc}{C}_{2k+2}^{\frac{N}{2}}& C_{2k+1}^{\frac{N}{2}}\end{array}\right],i=4k+3\\ \left[\begin{array}{cc}{C}_{2k+2}^{\frac{N}{2}}& -C_{2k+1}^{\frac{N}{2}}\end{array}\right],i=4k+4\end{array}\right)$                 等式5

其中，k是从0到

的整数，i是从1到

的自然数。由上面的公式5可见，是由前面的等式4生成的。也就是说，k为0，而

和这些行向量按照上面的等式5分别变成

和这说明等式5是分别利用等式4中的行向量生成的。因为上面的等式5是矩阵C^N的行向量，这样所有剩下的行向量都可以由上面的等式5生成。

这样，把矩阵C^N中所有由上面的等式5生成的行向量组合起来，可以用下面的等式6表示：

$C^N=\left[\begin{array}{c}{C}_1^N\\ C_2^N\\ C_3^N\\ C_4^N\\ C_5^N\\ C_6^N\\ C_7^N\\ C_8^N\\ \·\\ \·\\ \·\\ C_{\frac{N}{2}-3}^N\\ C_{\frac{N}{2}-2}^N\\ C_{\frac{N}{2}-1}^N\\ C_{\frac{N}{2}}^N\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\begin{array}{cc}{C}_1^{\frac{N}{2}}& C_2^{\frac{N}{2}}\\ C_1^{\frac{N}{2}}& -C_2^{\frac{N}{2}}\\ C_2^{\frac{N}{2}}& C_1^{\frac{N}{2}}\\ C_2^{\frac{N}{2}}& -C_1^{\frac{N}{2}}\\ C_3^{\frac{N}{2}}& C_4^{\frac{N}{2}}\\ C_3^{\frac{N}{2}}& -C_4^{\frac{N}{2}}\\ C_4^{\frac{N}{2}}& C_3^{\frac{N}{2}}\\ C_4^{\frac{N}{2}}& -C_3^{\frac{N}{2}}\end{array}\\ \·\\ \·\\ \·\\ \begin{array}{cc}{C}_{\frac{N}{4}-1}^{\frac{N}{2}}& C_{\frac{N}{4}}^{\frac{N}{2}}\\ C_{\frac{N}{4}-1}^{\frac{N}{2}}& -C_{\frac{N}{4}}^{\frac{N}{2}}\\ C_{\frac{N}{4}}^{\frac{N}{2}}& C_{\frac{N}{4}-1}^{\frac{N}{2}}\\ C_{\frac{N}{4}}^{\frac{N}{2}}& -C_{\frac{N}{4}-1}^{\frac{N}{2}}\end{array}\end{array}\right]$ …等式6

由等式6可见，C^N是由个行向量构成的，它是通过递归地利用上面的等式5生成的。

再参照图2，可以由C^N生成S^N。更详细地讲，C^N和S^N具有下面的等式7和8所示的关系：

$C^N=\left[\begin{array}{c}{C}_1^N\\ C_2^N\\ \·\\ \·\\ \·\\ C_{\frac{N}{4}-1}^N\\ C_{\frac{N}{4}}^N\\ C_{\frac{N}{4+1}}^N\\ C_{\frac{N}{4}+2}^N\\ \·\\ \·\\ \·\\ C_{\frac{N}{2}-1}^N\\ C_{\frac{N}{2}}^N\end{array}\right]$           等式7

$S^N=\left[\begin{array}{c}{C}_{\frac{N}{4}+1}^N\\ C_{\frac{N}{4}+2}^N\\ \·\\ \·\\ \·\\ C_{\frac{N}{2}-1}^N\\ C_{\frac{N}{2}}^N\\ C_2^N\\ C_1^N\\ \·\\ \·\\ \·\\ C_{\frac{N}{4}-1}^N\\ C_{\frac{N}{4}}^N\end{array}\right]$         等式8

由以上的等式7和8可见，S^N是由C^N生成的。在行向量的基础上，S^N和C^N是相互对称的。也就是说，可以通过循环地把C^N平移矩阵S^N的一半而生成S^N。

下面说明一个示例，以助于更好地理解上面的等式。

假设码长N为8，要生成LS⁸矩阵就需要由原始矩阵C⁴生成C⁸。

是由等式4得到的C⁴，C^N是由等式6得到的C⁸。C⁴是原始矩阵，因而变成 $\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}\right].$ 利用等式4，

变为[1 1]，并被定义为第一行。另外，

变为[1 -1]，并被定义为第二行。因此，C⁸由等式6变为

$\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& -1\\ 1& 1& -1& 1\\ 1& -1& 1& 1\\ 1& -1& -1& -1\end{array}\right].$

其中，把[1 1 1 -1]、[1 1 -1 1]、[1 -1 1 1]和[1 -1 -1 -1]定义为C⁸的第一至第四行。

然后，把C⁴的第一行安排在左边，把它的第二行安排在右边，从而生成C⁸的第一行。把C⁴的第一行安排在左边，把它的第二行乘以-1后安排在右边，从而生成C⁸的第二行。把C⁴的第一行安排在右边，把它的第二行安排在左边，从而生成C⁸的第三行。另外，把C⁸的第一行乘以-1后安排在右边，把它的第二行安排在左边，从而生成C⁸的第四行。

同时，可以利用等式8生成S⁸，其矩阵为： $\left[\begin{array}{cccc}1& -1& 1& 1\\ 1& -1& -1& -1\\ 1& 1& 1& -1\\ 1& 1& -1& 1\end{array}\right].$

也就是说，S⁸是由C⁸的四行构成，并通过递归地在行的基础上平移C⁸而生成的。

因此，LS代码矩阵LS⁸可以在C⁸和S⁸的基础上利用等式1如下所述生成：

${\mathrm{LS}}^8=\left[\begin{array}{cc}{C}^8& S^8\\ C^8& -S^8\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccccccc}1& 1& 1& -1& 1& -1& 1& 1\\ 1& 1& -1& 1& 1& -1& -1& -1\\ 1& -1& 1& 1& 1& 1& 1& -1\\ 1& -1& -1& -1& 1& 1& -1& 1\\ 1& 1& 1& -1& -1& 1& -1& -1\\ 1& 1& -1& 1& -1& 1& 1& 1\\ 1& -1& 1& 1& -1& -1& -1& 1\\ 1& -1& -1& -1& -1& -1& 1& -1\end{array}\right]$

注意，可以在上面的LS⁸中插入保护分量以生成IFW。

当然，C⁸可以不受限制地扩展。也就是说，C⁸可以扩展为C¹⁶、C³²、C⁶⁴、C¹²⁸等等。另外，S¹⁶、S³²、S⁶⁴、S¹²⁸等的生分量别对应于C¹⁶、C³²、C⁶⁴、C¹²⁸等，接着可以生成LS¹⁶、LS³²、LS⁶⁴和LS¹²⁸。

关于如上生成的LS代码，它们具有以下的特性。

首先，码长为N(＝2^m)+2×L_GUARD的LS代码的数量一共有N个。当N个码都不具有时间偏移，即时间偏移为0时，相互正交的LS代码的数量是N，其中，m是大于等于2的自然数，L_GUARD是大于等于0的整数。

第二，在不存在时间偏移的时候，具有上述长度的LS代码的自相关值为N，但当时间偏移[-L_GUARD，L_GUARD]中存在时间偏移，即时间偏移不为0时，自相关值为0。

第三，把在其间隔内具有上述码长的LS代码具有为0的互相关值的时间偏移间隔定义为IFW。

这种情况下，在作为IFW间隔的时间偏移＝[-L_IFCW，L_IFW]的间隔内，相互正交的LS代码的数量为2^m-g，其中，L_IFW存在于2^g-1≤L_IFW≤2^g的范围内，g是一个自然数，L_IFW是一个从0到L_GUARD的整数。

例如，当码长为2^m+2×L_GUARD时，IFW具有最大的尺寸，时间偏移＝[-L_GUARD，L_GUARD]，相互正交的码的数量为2^m-g。也就是说，当码长为2⁷+2×4时，IFW的最大尺寸为[-4，4]，相互正交的码的数量为16(即2^7-3＝2⁴)，其中，因为2^g-1(＝2^3-1)≤L_IFW≤2^g(＝2³)，所以L_IFW＝4时g等于3。

在参照图2，可以由

生成C^*N和

可以利用

生成S^*N，还可以由每个所得到的C^*N和S^*N生成QLS^N矩阵。

下面说明利用等式生成QLS^N矩阵的方法。

一共存在N种码长为N(＝2^m)的QLS代码，当由矩阵构成这N个QLS代码时，可以用下面的等式9表示它们，其中，m是一个大于等于3的自然数，因为根据QLS代码的特性，码长N应该大于等于8。

${\mathrm{QLS}}^N=\left[\begin{array}{cc}{C}^{*N}& S^{*N}\\ C^{*N}& -S^{*N}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{QLS}}_0^N\\ {\mathrm{QLS}}_1^N\\ \·\\ \·\\ \·\\ {\mathrm{QLS}}_k^N\\ \·\\ \·\\ \·\\ {\mathrm{QLS}}_{N-2}^N\\ {\mathrm{QLS}}_{N-1}^N\end{array}\right]$        等式9

其中，QLS^N是大小为N×N的矩阵，是大小为1×N的行向量，表示第k个QLS代码(其中，k是一个从0到N-1的整数)，C^*N和S^*N是大小为的子阵。可以理解，QLS代码是由C^*N和S^*N的分量构成的。

如图2所示，C^*N和是利用

生成的，S^*N是利用

生成的。然后，可以利用C^*N和S^*N由上面的等式9生成QLS^N。

同时，可以在C^*N和S^*N的左边和右边加入值为0的保护分量，从而在每个QLS代码中生成IFW。也就是说，可以用下面的等式10表示添加了上述保护分量的码长为N(＝2^m)+2×L_GUARD的QLS代码，其中m是一个大于等于3的自然数，L_GUARD是一个大于等于0的整数。

${\mathrm{QLS}}^{N+2\×L_{\mathrm{GUARD}}}=\left[\begin{array}{cccc}{0}^{L_{\mathrm{GUARD}}}& C^{*N}& 0^{L_{\mathrm{GUARD}}}& S^{*N}\\ 0^{L_{\mathrm{GUARD}}}& C^{*N}& 0^{L_{\mathrm{GUARD}}}& -S^{*N}\end{array}\right]$ 或

$\left[\begin{array}{cccc}{C}^{*N}& 0^{L_{\mathrm{GUARD}}}& S^{*N}& 0^{L_{\mathrm{GUARD}}}\\ C^{*N}& 0^{L_{\mathrm{GUARD}}}& -S^{*N}& 0^{L_{\mathrm{GUARD}}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{QLS}}_0^{N+2\×L_{\mathrm{GUARD}}}\\ {\mathrm{QLS}}_1^{N+2\×L_{\mathrm{GUARD}}}\\ \·\\ \·\\ \·\\ {\mathrm{QLS}}_k^{N+2\×L_{\mathrm{GUARD}}}\\ \·\\ \·\\ \·\\ {\mathrm{QLS}}_{N-2}^{N+2\×L_{\mathrm{GUARD}}}\\ {\mathrm{QLS}}_{N-1}^{N+2\×L_{\mathrm{GUARD}}}\end{array}\right]$      等式10

这种情况下，通过在C^*N和S^*N的左或右边插入由0构成的矩阵而得到值L_GUARD，从而生成IFW。另外，

是大小为1×(N+2×L_GUARD)的行向量，表示第k个QLS代码，其中，k是一个从0到N-1的整数，

是由0构成的零矩阵，其大小为

C^*N和S^*N是大小为

的子阵。

下面说明C^*N和S^*N的生成方法。首先，说明C^*N矩阵的生成方法，在下面的说明中，码长N大于等于8。

可以利用原始矩阵用下面的等式11表示

     等式11

其中，

表示矩阵

的第i行，第j列的元素。

在上面的等式11的基础上，可以用下面的等式12表示C^*N：

        等式12

其中，C_j，k表示第j行，第k列的元素。

然后，可以利用上述的等式7和8生成

用以下的等式13表示

       等式13

接下来，可以由上面的等式13得到S^*N，如下面的等式14所示：

      等式14

因此，QLS^N可以从前面的等式9根据前面的等式13和14产生。当然，使用等式13和14，C*^N和S*^N可通过相乘来递归地扩展。这已经在说明LS代码产生方法时提及，因而将不再对其详细说明。

关于如上所述产生的代码，它们具有如下的特征。

下面将说明关于由C*^N和S*^N的相关表达式产生的QLS代码的特性。

首先，有总共N个QLS代码，码长度为N(＝2^m)+2×L_GUARD。当在N个QLS代码中没有时间偏移时，相互正交的QLS代码数量为N，m是等于和大于3的自然数，而L_GUARD是等于和大于0的整数。

第二，具有前述代码长度的QLS代码的自相关值在没有时间偏移时为N，而当时间偏移为+1或-1时自相关值为

和

另外，在时间偏移间隔[-L_GUARD，L_GUARD]内，自相关值在时间偏移不是0、+1或-1时为0。

第三，在具有前述代码长度的QLS代码的自相关值为0情况下的时间偏移间隔被定义为IFW。在这种情况下，相互正交的QLS代码的数量在时间偏移＝[-L_IFW，L_IFW]作为IFW间隔时是2^m-g-1。在这种情况下，L_IFW应当在2^g-1≤L_IFW≤2^g的范围内，此处g是自然数，而L_IFW是在L_GUARD≥L_IFW≥0范围内的整数。

同时，在作为IFW间隔的时间偏移＝[-L_IFW，L_IFW]间隔内，当时间偏移为+1或-1时仅在一对代码中互相关值不是0、并且在IFW间隔[-L_IFW，L_IFW]中除了+1和-1之外的剩余时间偏移期间满足正交性时，则将一组满足前述特征的正交代码定义为有效的正交代码组，而将满足前述特征的IFW定义为有效IFW(EIFW)。然后，在时间偏移＝[-L_IFW，L_IFW]间隔作为有效IFW间隔时，有效地相互正交的QLS代码的数量是2^m-g。在这种情况下，应当满足 $2^{g-1}\&le;\frac{L_{\mathrm{EIFW}}}{2}<2^g,$ 这里g是自然数，而L_EIFW是在L_GUARD≥L_EIFW≥0范围内的整数。另外，[X]表示不超过[X]的最大整数。因此，对于有效的IFW，QLS代码与LS代码相比增加了有效正交代码组的元素数量。

设QLS代码的有效正交代码组为Q，该有效代码组可以表示为如下的等式15：

$Q=\{{\mathrm{QLS}}_0,{\mathrm{QLS}}_1,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,{\mathrm{QLS}}_{2^{m-g}-2},{\mathrm{QLS}}_{2^{m-g}-1}\}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;$ 　　等式15，

这里，g是满足 $2^{g-1}\&le;\frac{L_{\mathrm{IFW}}}{2}<2^g$ 的自然数，而Q的元素数目是2^m-g。

然后，如前所述，所有有效正交代码组Q的代码在时间偏移＝[-L_EIFW，L_EIFW]间隔分别具有互相关值0。在这种情况下，已经说明过当时间偏移为+1或-1时仅在一对代码中互相关值不是0。

换句话说，当时间偏移为+1或-1时，除了在QLS_2×k和QLS_2×k+1之间外，在所有代码中互相关值为0，这里k是从0到2^m-g-2的整数。

另外，在QLS_2×k，QLS₀，QLS₁，...QLS_2×k-1，QLS_2×k+2，...，

中，互相关值可以为0。同样，在QLS_2×k-1，QLS₀，QLS₁，...，QLS_2×k-1，QLS_2×k+2，...，中互相关值也可以为0。

如上所述，当代码长度是N(＝2^m)+2×L_GUARD，具有互相关值0的QLS代码的数目在作为IFW间隔的时间偏移＝[-L_IFW，L_IFW]间隔中是2^m-g-1。换句话说，如果在QLS代码中IFW间隔的是[-L_IFW，L_IFW]，则正交代码组的元素数目在2^g-1≤L_IFW≤2^g中为2^m-g-1。此外，如果有效IFW是[-L_EIFW，L_EIFW]，则有效正交代码组的元素数目在 $2^{g-1}\&le;\left|\frac{L_{\mathrm{EIFW}}}{2}\right|<2^g$ 中为2^m-g。

相反，如果在LS代码中IFW是[-L_IFW，L_IFW]，则正交代码组的元素数目在2^g-1≤L_IFW≤2^g中为2^m-g。

用一个例子来解释上述说明，当代码长度为2⁷+2×4时，最大可用IFW是时间偏移＝[-4，4]，而QLS代码的正交代码数是8(＝2³＝2^7-3-1)，因为g相对于IFW间隔为3。另外，可以理解有效正交代码数目是32(＝2⁵＝2^7-2)，g相对于IFW间隔为2。相反，在LS代码中g是2，而正交代码数是16(＝2⁴＝2^7-3)。如上所述，使用QLS代码可以增加有效IFW间隔和有效正交代码数目。

根据本发明产生的LS代码和QLS代码是可用于CDMA移动通信系统中的正交扩频码。

一般而言，所使用的扩频方法包括三种类型，如BPSK扩频(参考图3)、QPSK扩频(参考图4)和复合扩频(参考图5)。BPSK扩频将相同的扩频码分配给同相(I)分支和相位正交(Q)分支，QPSK扩频和复合扩频将不同的扩频码分配给I分支和Q分支。在这种情况下，QPSK与复合扩频在复用扩频码的方法上不同，这在本领域中是公知的技术，因此不再详细说明。

图6是说明用于增加有效IFW间隔和有效正交代码组元素数目的产生QLS代码的方法流程图。

首先，在步骤61中选择想要的不为0的代码长度。在这种情况下，代码长度N的值为2^m，这里，m是等于和大于3的自然数。最好代码长度是预选的。

在步骤62中产生2×2的原始矩阵C⁴，在步骤63用该原始矩阵产生2×2的子矩阵S⁴，在此情况下，可以通过对称地安排原始矩阵C⁴的各行来产生S⁴矩阵。

在步骤64确认原始矩阵C⁴的大小是否是

在步骤66用乘法将原始矩阵扩展，直到原始矩阵C⁴变为

在这种情况下，可以通过使用前面的等式11将原始矩阵放大。

如果从原始矩阵C⁴扩展的矩阵大小为

则在步骤68通过使用与

相同大小的矩阵来产生子矩阵C*^N，其中与相同大小的矩阵可以是矩阵。

同时，在步骤65确认2×2的子矩阵S⁴的大小是否是

在步骤67通过乘法将原始矩阵扩展，直到2×2的子矩阵S⁴变为在这种情况下，可以通过使用前面的等式13将子矩阵S⁴扩展。

如果从子矩阵S⁴扩展的矩阵大小为

则在步骤69通过使用与相同大小的矩阵来产生子矩阵S*^N，在这种情况下，与

相同大小的矩阵可以是

矩阵。

在步骤70，根据从步骤68和步骤69产生的C*^N和S*^N矩阵产生QLS代码矩阵，其中QLS代码矩阵可以通过使用等式9来产生。

如果在步骤71选择了保护分量的长度L_GUARD，则在步骤70产生的QLS代码矩阵采用零矩阵

，它的长度与在步骤71中所选择的保护分量的长度相同。当保护分量的零矩阵

如步骤71中那样使用时，IFW间隔可以得到IFW间隔。

如上所述，本发明产生能够增加系统容量的QLS代码，同时增加有效IFW间隔和有效正效代码组元素数量，并且免受干扰造成的性能下降的影响。

另外，象这样产生的QLS代码可以用于BPSK扩频、QPSK扩频和复合扩频。

根据如上所述的本发明，可以更清楚和广泛地理解关于产生LS代码的方法，而目前还只能知到它们的结果代码。

根据本发明，产生QLS代码作为新的正交扩频码，以解决正交码组的元素数量和IFW间隔长度之间的反比关系，而这种反比关系正是LS代码的弱点，从而有效的IFW间隔和有效的正交代码组的元素数量可以增加。

根据本发明，QLS代码可以用于现有技术的BPSK扩频、QPSK扩频和复合扩频，从而避免信道预测错误并且减少功率的不平衡。

尽管本发明的优选实施例已经在这里作了说明，可以理解有多种的变化、修改和替代而不脱离本发明的原理。显然，本发明可以通过充分地修改实施例来等同地应用。因此，前面的说明不对由所附权利要求限定的本发明的范围构成限制。

Claims (9)

1.一种在移动通信系统中提供正交扩频码的方法，包括如下步骤：

选择一2×2的原始方阵，其中至少一个元素为负值；

通过如下方式产生具有2的乘方大小的第一方阵：设置所述原始方阵的第一行元素作为第一方阵的第一和第二行的左半部分的元素以及第三和第四行的右半部分的元素，其中第一方阵第四行的右半部分的所有元素被加上相反的符号，设置所述原始方阵的第二行元素作为第一方阵的第一和第二行的右半部分的元素以及第三和第四行的左半部分的元素，其中第一方阵第二行的右半部分的所有元素被加上相反的符号；

运算该第一方阵，以产生与该第一方阵相同大小的第二方阵，其中所述第二方阵是通过将第一方阵的上半部分的行与下半部分的行相互交换而产生的；

通过如下方式构成第三方阵：将第一方阵设置为第三方阵的左上部分第二四分之一矩阵和左下部分的第三四分之一矩阵，将第二方阵设置为第三方阵的右上部分的第一四分之一矩阵，以及将第二方阵的所有元素乘以-1作为第三方阵的右下部分的第四四分之一矩阵；

在第三方阵的列或行之间插入零向量而形成变形矩阵；和

从变形矩阵的行或列提供正交扩频码，用于信道识别。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一方阵是利用相同处理方式通过重复增加第一方阵的尺寸至预定尺寸而形成的。

3.根据权利要求1所述的方法，

其中所述形成变形矩阵的步骤包括如下步骤：在所述第三方阵的各四分之一矩阵之前或之后插入一定的零向量列；和通过取变形矩阵的各行作为各个正交扩频码，来产生正交扩频码。

4.根据权利要求1所述的方法，

其中所述形成变形矩阵的步骤包括如下步骤：在所述第三方阵的各四分之一矩阵之上或之下插入一定的零向量行；和通过取变形矩阵的各列作为各个正交扩频码，来产生正交扩频码。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述原始方阵是 $\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}\right].$

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一方阵为

$C^N=\left[\begin{array}{c}{C}_1^N\\ C_2^N\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ C_{\frac{N}{4}-1}^N\\ C_{\frac{N}{4}}^N\\ C_{\frac{N}{4+1}}^N\\ C_{\frac{N}{4}+2}^N\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ C_{\frac{N}{2}-1}^N\\ C_{\frac{N}{2}}^N\end{array}\right]$

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二方阵为

$S^N=\left[\begin{array}{c}{C}_{\frac{N}{4}+1}^N\\ C_{\frac{N}{4}+2}^N\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ C_{\frac{N}{2}-1}^N\\ C_{\frac{N}{2}}^N\\ C_2^N\\ C_1^N\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ C_{\frac{N}{4}-1}^N\\ C_{\frac{N}{4}}^N\end{array}\right]$

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第三方阵为

${\mathrm{LS}}^N=\left[\begin{array}{cc}{C}^N& S^N\\ C^N& {-S}^N\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{LS}}_0^N\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ {\mathrm{LS}}_k^N\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ {\mathrm{LS}}_{N-1}^N\end{array}\right]$

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一方阵具有两倍于所述原始方阵大小的尺寸。

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