CN1992541A - 一种利用cck码产生具有低干扰窗扩频码的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用CCK码产生其有低干扰窗扩频码的方法，具有低干扰窗扩频码的非循环自相关和非循环互相关序列在零偏移附近的相关值小于一个预定值，包括以下步骤：1)根据需要的扩频增益，选择CCK码；2)根据代价函数为最小值或者小于预定值，确定使相关值最小或小于预定值的CCK分量码。该低干扰窗扩频码可以用于时域扩频通信***中，比较好地克服无线信道的多径干扰，同时能够减小多用户干扰；也可用于OFDM通信***中，在OFDM的频域进行频域扩频调制，可以减小由于频偏或多普勒扩展引起的ICI干扰。
Description
技术领域
本发明涉及一种构造具有低干扰窗扩频码的方法，属于移动通信技术领域。
背景技术
无线通信的难点主要源于无线信道的频率选择性衰落和时间选择性衰落。目前在无线信道条件下性能比较好的调制方式主要***分多址(CDMA)扩频调制和正交频分复用(OFDM)调制方式。
对于CDMA扩频调制方式，利用扩频码的良好相关特性，可以比较好地克服无线信道的多径引起的衰落和干扰，同时由于在实际的通信***中，信道带宽比较宽，扩频增益不是很大，一个信息比特符号占用的时间比较短，远小于信道的相干时间，信道的时间选择性衰落引起的干扰很小，可以忽略不计。但是由于目前普遍采用的扩频码为M序列(最大移位寄存器序列)，而M序列的互相关性质不是很好，导致了严重的多用户干扰，限制了***的性能。对于LAS扩频码(Large Area Synchronous Code)，虽然其互相关和自相关在一定的窗口内为零，但是需要***足够的保护间隔，从而降低了频谱效率。
对于OFDM调制方式，利用循环前缀，可以完全克服无线信道的多径干扰，较好地克服频率选择性衰落。但是对频偏或多普勒扩展引起的ICI(子载波间干扰)却是比较敏感，成为限制其性能的主要因素。
目前广泛使用的扩频码主要是M序列，另一种性能比较好的扩频码是LAS码。
M序列的非零自相关值比较小，但互相关值比较大，用于无线扩频通信时，为了减小多用户干扰，需要采用复杂的功率控制和多用户检测。LAS码的自相关和互相关序列在零偏移附近的相关值为零，但是需要在L码和S码以及码字之间***保护间隔。
本发明利用具有低干扰窗特性的扩频码，可以较好地克服上述缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用CCK码产生具有低干扰窗扩频码的方法。该方法用于减小频偏或多普勒扩展引起的ICI干扰，以及多径干扰和多用户干扰，提高频谱效率。
为实现上述的发明目的，本发明采用以下方案：
一种利用CCK码产生具有低干扰窗扩频码的方法，所述具有低干扰窗扩频码的非循环自相关和非循环互相关序列在零偏移附近的相关值小于一个预定值，其特征在于，包括以下步骤：
1)根据需要的扩频增益，选择CCK码。
2)根据代价函数为最小值或者小于预定值，确定使相关值最小或小于预定值的CCK分量码，得到扩频码字。
其中，步骤2)具体包括以下步骤：
第一步：取所述CCK码的分量码个数列的一个排列，并得到所述排列对应的扩频码序列。
第二步：计算所述排列对应的扩频码序列的非循环互相关值。
第三步：计算所述排列对应的代价函数值。
第四步：重复所述第一步、第二步和第三步，得到所述分量码个数列的各个排列对应的代价函数。
第五步：选取所述代价函数为最小值或者小于预定值时对应的排列。
第六步：根据第五步选取的所述排列，获得对应的扩频码字。
上述第二步中所述扩频码序列的非循环互相关值是指不同的扩频码字的偏移为n的非循环互相关值，其中n是小于所述扩频码增益的整数。
第三步中所述代价函数值中的加权函数为w(n)＝1/n，w(0)＝0。
第五步中选取得排列可以是一个或者多个。
通过以上方案，本低干扰窗扩频码可以用于时域扩频通信***中，比较好地克服无线信道的多径干扰，同时能够减小多用户干扰。
本低干扰窗扩频码用于OFDM通信***中，在OFDM的频域进行频域扩频调制，可以减小由于频偏或多普勒扩展引起的ICI干扰。
与LAS码相比，本发明低干扰窗扩频码不需要***保护间隔，从而提高了频谱效率。
具体实施方式
低干扰窗扩频码的特点是其非循环自相关和非循环互相关序列在零偏移附近的相关值比较小，接近于零。换言之，令码字序列为Cn＝(c1 n，c2 n，...cN n)，n＝1，2，...，M，N为码字长度，M为码字个数，定义码字序列的非循环相关序列为
Rij(n)＝c1 ic1+n j+c2 ic2+n j+...+cN-n icN j n＝-N+1，-N+2，...，N-1
对于具有低干扰窗特性的扩频码，当-W＜＝n＜＝W时，n越接近零，Maxij{|Rij(n)|}越接近于零(Rii(0)＝N，因此在考虑低干扰窗特性时不考虑Rii(0))。
下面利用CCK(Complementary Code Keying)码构造具有低干扰窗扩频码的方法分两个步骤：
一，选择具有扩频增益为KM的CCK码：
B＝(B11，B12，...，B1N；B21，B22，...，B2N；BM1，BM2，...，BMN；)，Bij＝(B1 ij，B2 ij，...，BK ij)，N为码字个数，M为每个分量码的个数，K为每个分量码的长度；
二，利用代价函数确定使相关值最小的CCK分量码：
定义Cn(j1，j2，...，jM)＝(c1 n，c2 n，...，cKM n)＝(Bj1n，Bj2n...，BjMn)＝(B1 j1n，...，BK j1n，B1 j2n，...，BK j2n，...，B1 jMn，...，BK jMn)，n＝1，2，...，N；(BK jMn为CCK码B中第jM行第n列的分量码BjMn的第K个码片)
其中(j1，j2，...，jM)为(1，2...，M)的一个排列。在所有的扩频码字Cn(j1，j2，...，jM)中，有些分量码在分量码长度范围[-K+1，K-1]内的相关值小一些，并且越接近零偏移的相关值越小。因此，需要从CCK分量码中选择出使相关值小于预定值的码。定义加权函数为w(n)＝1/n，w(0)＝0。根据下式确定(j1，j2，...jM)的值：
(j1，j2，...，jM)＝argmin(i1，i2，...，iM){F(i1，i2，...，iM)}(公式1)
F(i1，i2，...，iM)＝∑n，i，j(w(n)Rij(i1，i2，...，iM)(n))2，(公式2)
其中，-KM＜n＜KM，0＜i，j＜M+1
Rij(i1，i2，...，iM)(n)是以排列(i1，i2，...，iM)构造的Ci(i1，i2，...，iM)和Cj(i1，i2，...，iM)的偏移为n的非循环互相关值。
根据公式1和2，使扩频码字Ci(i1，i2，...，iM)和Cj(i1，i2，...，iM)的偏移为n的非循环互相关值取最小值，确定的(j1，j2，...，jM)排列可能不只一个，如果不只一个，任意一个都可以。
另外，确定(j1，j2，...，jM)的值除了如上述使用代价函数F最小的方法，还可以使代价函数F小于一个预先确定的值，从而确定一组(j1，j2，...，jM)或其他方法。
下面以M＝N＝K＝4的情况为例，具体介绍如何利用正交互补集合码构造低干扰窗扩频码，步骤如下：
一：选择具有扩频增益为KM＝4*4＝16的CCK码，其中分量码码字长度K为4，分量码个数M为4：
B＝(B11，B12，B13，B14；B21，B22，B23，B24；B31，B32，B33，B34；B41，B42 B43，B44)，
B11＝(1，1，1，1)，B21＝(1，1，-1，-1)，B31＝(-1，1，-1，1)，B41＝(-1，1，1，-1)，
B12＝(-1，-1，1，1)，B22＝(-1，-1，-1，-1)，B32＝(1，-1，-1，1)，B42＝(1，-1，1，-1)，
B13＝(-1，1，-1，1)，B23＝(-1，1，1，-1)，B33＝(1，1，1，1)，B43＝(1，1，-1，-1)，
B14＝(1，-1，-1，1)，B24＝(1，-1，1，-1)，B34＝(-1，-1，1，1)，B44＝(-1，-1，-1，-1)。
二：利用代价函数确定使相关值最小或小于预定值的CCK分量码：
第一步：取分量码个数列的一个排列(1，2，3，4)，对于这个排列，可以得到如下的对应此排列的扩频码序列：
C1(1，2，3，4)＝(B11，B21，B31，B41)＝(1，1，1，1，1，1，-1，-1，-1，1，-1，1，-1，1，1，-1)，
C2(1，2，3，4)＝(B12，B22，B32，B42)＝(-1，-1，1，1，-1，-1，-1，-1，1，-1，-1，1，1，-1，1，-1)，
C3(1，2，3，4)＝(B13，B23，B33，B43)＝(-1，1，-1，1，-1，1，1，-1，1，1，1，1，1，1，-1，-1)，
C4(1，2，3，4)＝(B14，B24，B34，B44)＝(1，-1，-1，1，1，-1，1，-1，-1，-1，1，1，-1，-1，-1，-1)。
第二步：计算前述排列对应的扩频码序列的非循环互相关值。
例如，扩频码序列C1(1，2，3，4)与C2(1，2，3，4)的非循环互相关值为：
R12(1，2，3，4)(0)＝∑i C1(1，2，3，4)(i)*C2(1，2，3，4)(i)＝0
R12(1，2，3，4)(-1)＝∑i C1(1，2，3，4)(i)*C2(1，2，3，4)(i+1)＝-1
R12(1，2，3，4)(1)＝∑i C1(1，2，3，4)(i)*C2(1，2，3，4)(i-1)＝1
R12(1，2，3，4)(-2)＝∑i C1(1，2，3，4)(i)*C2(1，2，3，4)(i+2)＝-4
R12(1，2，3，4)(2)＝∑i C1(1，2，3，4)(i)*C2(1，2，3，4)(i-2)＝4
R12(1，2，3，4)(-3)＝∑i C1(1，2，3，4)(i)*C2(1，2，3，4)(i+3)＝3
R12(1，2，3，4)(3)＝∑i C1(1，2，3，4)(i)*C2(1，2，3，4)(i-3)＝1
......
第三步：根据公式1和2，计算前述排列对应的代价函数值。排列(1，2，3，4)对应得到的代价函数值为：
F(1，2，3，4)＝∑n，i，j(w(n)Rij(1，2，3，4)(n))2＝196.1877，-16＜n＜16，0＜＝i，j＜＝4；
第四步：重复前述第一步、第二步和第三步，同理可以得到分量码个数列各个排列对应的代价函数：
排列(1，2，4，3)对应的代价函数F(1，2，4，3)＝386.3011；
排列(1，3，2，4)对应的代价函数F(1，3，2，4)＝165.0472
排列(1，3，4，2)对应的代价函数F(1，3，4，2)＝387.5872
排列(1，4，2，3)对应的代价函数F(1，4，2，3)＝165.7464
排列(1，4，3，2)对应的代价函数F(1，4，3，2)＝198.1731
第五步：选取代价函数为最小值或者小于预定值的排列：
从步骤四的计算，可以得到，最小的代价函数F值为165.047，对应的排列为
(1，3，2，4)，(2，4，1，3)，(3，1，4，2)，(4，2，3，1)。
第六步：根据选取的排列，获得对应的扩频码字。
如果选择排列(1，3，2，4)，则对应的扩频码字为：
C1(1，3，2，4)＝(B11，B31，B21，B41)＝(1，1，1，1，-1，1，-1，1，1，1，-1，-1，-1，1，1，-1)，
C2(1，3，2，4)＝(B12，B32，B22，B42)＝(-1，-1，1，1，1，-1，-1，1，-1，-1，-1，-1，1，-1，1，-1)，
C3(1，3，2，4)＝(B13，B33，B23，B43)＝(-1，1，-1，1，1，1，1，1，-1，1，1，-1，1，1，-1，-1)，
C4(1，3，2，4)＝(B14，B34，B24，B44)＝(1，-1，-1，1，-1，-1，1，1，1，-1，1，-1，-1，-1，-1，-1)。
如果选择排列(2，4，1，3)，则对应的扩频码字为：
C1(2，4，1，3)＝(B21，B41，B11，B31)＝(1，1，-1，-1，-1，1，1，-1，1，1，1，1，-1，1，-1，1)，
C2(2，4，1，3)＝(B22，B42，B12，B32)＝(-1，-1，-1，-1，1，-1，1，-1，-1，-1，1，1，1，-1，-1，1，)，
C3(2，4，1，3)＝(B23，B43，B13，B33)＝(-1，1，1，-1，1，1，-1，-1，-1，1，-1，1，1，1，1，1，)，
C4(2，4，1，3)＝(B24，B44，B14，B34)＝(1，-1，1，-1，-1，-1，-1，-1，1，-1，-1，1，-1，-1，1，1)。
如果选择排列(3，1，4，2)，则对应的扩频码字为：
C1(3，1，4，2)＝(B31，B11，B41，B21)＝(-1，1，-1，1，1，1，1，1，-1，1，1，-1，1，1，-1，-1)，
C2(3，1，4，2)＝(B32，B12，B42，B22)＝(1，-1，-1，1，-1，-1，1，1，1，-1，1，-1，-1，-1，-1，-1)，
C3(3，1，4，2)＝(B33+，B13，B43，B23)＝(1，1，1，1，-1，1，-1，1，1，1，-1，-1，-1，1，1，-1)，
C4(3，1，4，2)＝(B34，B14，B44，B24)＝(-1，-1，1，1，1，-1，-1，1，-1，-1，-1，-1，1，-1，1，-1)。
如果选择排列(4，2，3，1)，则对应的扩频码字为：
C1(3，1，4，2)＝(B31，B11，B41，B21)＝(-1，1，1，-1，1，1，-1，-1，-1，1，-1，1，1，1，1，1)，
C2(3，1，4，2)＝(B32，B12，B42，B22)＝(1，-1，1，-1，-1，-1，-1，-1，1，-1，-1，1，-1，-1，1，1)，
C3(3，1，4，2)＝(B33，B13，B43，B23)＝(1，1，-1，-1，-1，1，1，-1，1，1，1，1，-1，1，-1，1)，
C4(3，1，4，2)＝(B34，B14，B44，B24)＝(-1，-1，-1，-1，1，-1，1，-1，-1，-1，1，1，1，-1，-1，1)。
低干扰窗扩频码可以用于时域扩频通信***中。采用低干扰窗扩频码进行扩频调制，可以比较好地克服无线信道的多径干扰，同时能够减小多用户干扰。
也可以用于OFDM通信***中。采用低窗扩频码在OFDM的频域进行频域扩频调制，可以减小由于频偏或多普勒扩展引起的ICI干扰。
如前述，M序列的非零自相关值比较小，但互相关值比较大，用于无线扩频通信时，为了减小多用户干扰，需要采用复杂的功率控制和多用户检测。低干扰窗扩频码的自相关和互相关序列在零偏移附近的相关值都比较小，多径干扰和多用户干扰都比较小，用于无线扩频通信时，实现更简单。
LAS码的自相关和互相关序列在零偏移附近的相关值为零，但是需要在L码和S码以及码字之间***保护间隔。低干扰窗扩频码不需要***保护间隔，从而提高了频谱效率。
Claims (5)
1.一种利用CCK码产生具有低干扰窗扩频码的方法，所述具有低干扰窗扩频码的非循环自相关和非循环互相关序列在零偏移附近的相关值小于一个预定值，其特征在于，包括以下步骤：
1)根据需要的扩频增益，选择CCK码；
2)根据代价函数为最小值或者小于预定值，确定使相关值最小或小于预定值的CCK分量码，得到扩频码字。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述步骤2)具体包括以下步骤：
第一步：取所述CCK码的分量码个数列的一个排列，并得到所述排列对应的扩频码序列；
第二步：计算所述排列对应的扩频码序列的非循环互相关值；
第三步：计算所述排列对应的代价函数值；
第四步：重复所述第一步、第二步和第三步，得到所述分量码个数列的各个排列对应的代价函数；
第五步：选取所述代价函数为最小值或者小于预定值时对应的排列；
第六步：根据第五步选取的所述排列，获得对应的扩频码字。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：
第二步中所述扩频码序列的非循环互相关值是指不同的扩频码字的偏移为n的非循环互相关值，其中n是小于所述扩频码增益的整数。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于：
第三步中所述代价函数值中的加权函数为w(n)＝l/n，w(0)＝0。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于：
第五步中选取得排列可以是一个或者多个。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: BEIJING FOUNDER BROADBAND NETWORK TECHNOLOGY CO., Free format text: FORMER OWNER: FANGZHENG COMMUNICATION TECHNOLOGY CO., LTD. Effective date: 20100907 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 100086 10/F, TOWER A, SILVER NETWORK CENTER, NO.113, ZHICHUN ROAD, HAIDIAN DISTRICT, BEIJING TO: 100871 5/F, FANGZHENG BUILDING, ZHONGGUANCUN, NO.298, CHENGFU ROAD, HAIDIAN DISTRICT, BEIJING |
|
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20100907 Address after: 100871 Beijing, Haidian District Road, building No. 298, founder of the building, Zhongguancun, layer 5 Applicant after: Beijing PKU Founder Broadband Network Technology Co., Ltd. Address before: 100086, Beijing, Zhichun Road, Haidian District No. 113 silver net center, block A, 10 Applicant before: Fangzheng Communication Technology Co., Ltd. |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: FOUNDER BROADBAND NETWORK SERVICE CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: BEIJING PKU FOUNDER BROADBAND NETWORK TECHNOLOGY CO., LTD. |
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| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: North Building 100088 Beijing city Haidian District Institute of Road No. 15 5 floor Patentee after: Founder Broadband Network Service Co., Ltd. Address before: 100871 Beijing, Haidian District Road, building No. 298, founder of the building, Zhongguancun, layer 5 Patentee before: Beijing PKU Founder Broadband Network Technology Co., Ltd. |
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| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: North Building 100088 Beijing city Haidian District Institute of Road No. 15 5 floor Patentee after: FOUNDER BROADBAND NETWORK SERVICE CO., LTD. Address before: North Building 100088 Beijing city Haidian District Institute of Road No. 15 5 floor Patentee before: Founder Broadband Network Service Co., Ltd. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110914 Termination date: 20191231 |