DE69938421T2

DE69938421T2 - Gerät und verfahren zur generierung eines komplexen quaternären quasi-orthogonalen kodes und zur spreizung eines übertragungssignals mit einem quasi-orthogonalen kode in einem cdma-kommunikationssystem

Info

Publication number: DE69938421T2
Application number: DE1999638421
Authority: DE
Inventors: Kyeong-Cheol c/o Samsung Electro. CoLtd. ng-Gu Sungnam-shi YANG; Kim; Kunpo-Shi; Hee-Won c/o Samsung Electron. Co. Ltd. ng-Gu Sungnam-Shi Syunggi-Do KANG; Young-Ky Kim
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1998-09-08
Filing date: 1999-09-08
Publication date: 2009-04-09
Anticipated expiration: 2019-09-09
Also published as: RU2193282C2; AU734251B2; EP1050129A2; IL135837A; JP2002524986A; AU5534099A; WO2000014975A2; US6674712B1; CN100385840C; CA2308411C; IL135837A0; WO2000014975A3; DE69938421D1; CN1287733A; JP3519053B2; BR9906940A; PL344083A1; EP1050129B1; CA2308411A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine Codiervorrichtung und ein Codierverfahren für ein mobiles Kommunikationssystem und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen quaternärer, komplexer, quasi-orthogonaler Codes und anschließenden Verwenden dieser erzeugten quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Codes für die Erzeugung von Spreizkanalsignalen.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Im allgemeinen führt ein CDMA-Mobilkommunikationssystem (CDMA – Codemehrfachzugriff) eine Kanaltrennung mit Hilfe orthogonaler Codes durch, um die Kanalkapazität zu erhöhen. Beispielsweise trennt ein Forward-Link, der durch den IS-95/IS-95A-Standard definiert ist, die Kanäle mit Hilfe orthogonaler Codes. Das Kanaltrennungsverfahren kann zudem auch auf einen Reverse-Link durch Zeitzuordnung angewendet werden.
1 zeigt den IS-95/IS-95A-Forward-Link, bei dem die Kanäle durch orthogonale Codes getrennt sind. Unter Bezugnahme auf 1 werden Kanäle jeweils durch zugeordnete orthogonale Codes Wi (wobei i = 0 bis 63 ist) getrennt, die normalerweise Walsh-Codes sind. Der IS-95/IS-95A-Forward-Link verwendet Faltungscodes, die eine Coderate R = 1/2 haben, setzt die BPSK-Modulation (BPSK – Binäre Phasenumtastung) ein und hat eine Bandbreite von 1.2288 MHz. Demzufolge ist die Zahl verfügbarer Kanäle 1.2288 MHz/(9,6 kHz·2) = 64. Das heißt, der IS-95/IS-95A-Forward-Link kann Kanäle mit Hilfe von 64-Walsh-Codes trennen.
Wie es oben beschrieben wurde, hängt die Zahl verfügbarer orthogonaler Codes vom eingesetzten Modulationsverfahren und der minimalen Datenrate ab. Bei zukünftigen CDMA-Mobilkommunikationssystemen werden jedoch die Kanäle, die den Benutzern zugeordnet sind, in der Zahl zunehmen, um das Leistungsverhalten zu verbessern. Zu diesem Zweck muss bei zukünftigen CDMA-Mobilkommunikationssystemen die Kanalkapazität der Verkehrskanäle, der Pilotkanäle und der Steuerkanäle zunehmen.
Es gibt jedoch eine begrenzte Zahl verfügbarer orthogonaler Codes, die das verbesserte System verwenden kann. Somit ist eine beliebige Zunahme der Kanalkapazität infolge der Begrenzung der Zahl verfügbarer orthogonaler Codes beschränkt. Um dieses Problem zu lösen, ist es erwünscht, quasi-orthogonale Codes zu erzeugen, die die geringste Interferenz mit den orthogonalen Codes und eine variable Datenrate haben.
Übersicht über die Erfindung
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen quasi-orthogonaler Codemasken zum Erzeugen quaternärer, komplexer, quasi-orthogonaler Codes anzugeben, die die geringste Interferenz mit orthogonalen Codes haben, die in einem CDMA-Kommunikationssystem verwendet werden.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen quasi-orthogonaler Codes für die Kanaltrennung mit Hilfe quasi-orthogonaler Codemasken und Walsh-Orthogonalcodes in einem QPSK-CDMA-Kommunikationssystem (QPSK – Quaternäre Phasenumtastung) anzugeben.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Spreizen von Kanälen mit Hilfe quaternärer, komplexer, quasi-orthogonaler Codes in einem CDMA-Kommunikationssystem anzugeben.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen quasi-orthogonaler Codemasken zum Erzeugen quaternärer, komplexer, quasi-orthogonaler Codes zum Wählen einer der quasi-orthogonalen Codemasken zum Erzeugen quasi-orthogonaler Codes und zum Spreizen von Kanalsignalen anzugeben, die mit Hilfe der erzeugten quasi-orthogonalen Codes gesendet werden sollen.
Diese Ziele werden mit einem Verfahren mit den Eigenschaften von Anspruch 1 bzw. mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 8 erreicht.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die oben genannten Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlich.
1 ist ein Diagramm, das die Kanaltrennung mit Hilfe orthogonaler Codes in einem CDMA-Kommunikationssystem darstellt;
2 ist eine Diagramm, dass eine Teilkorrelation zwischen einem Walsh-Code und einem quasi-orthogonalen Code zeigt;
3 ist ein Diagramm, das eine Matrix Q für quasi-orthogonale Code-Kandidatenmasken zeigt, die bei der Erzeugung quaternärer, komplexer, quasi-orthogonaler Codes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
4 ist ein Diagramm, das eine Matrix Q' für quaternäre, komplexe quasi-orthogonale Code-Kandidaten zeigt, die durch operierende Kandidatenmasken für quasi-orthogonale Codes und Walsh-Orthogonalcodes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugt wird;
5 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorgang zum Erzeugen quaternärer, komplexer, quasi-orthogonaler Codemasken gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist ein Diagramm, das eine Kanaltrennung mit Hilfe von Walsh-Orthogonalcodes und quasi-orthogonalen Codes in einem CDMA-Kommunikationssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ist ein Blockschaltbild, das eine Kanalspreizvorrichtung darstellt, die quaternäre, komplexe, quasi-orthogonale Codes in einem CDMA-Kommunikationssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet;
8 ist ein Blockschaltbild, das einen Spreiz- und PN-Maskierungsteil (719) von 7 für quaternäre, komplexe, quasi-orthogonale Codes darstellt;
9 ist eine Diagramm, das den komplexen Ausdruck für quaternäre Zahlen und den komplexen Ausdruck für die Signalsendung in einem System auf einer komplexen Ebene vergleicht;
10 ist ein Blockschaltbild, das einen quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Code-Generator (715) von 7 zeigt, der quasi-orthogonale Codemasken in quaternären Zahlen erzeugt, wie es in Tabelle 9 gezeigt ist; und
11 ist ein Blockschaltbild, das einen quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Code-Generator (715) von 7 darstellt, der quasi-orthogonale Codemasken in I- und Q-Werten erzeugt, wie es in Tabelle 43 gezeigt ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hier im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden hinreichend bekannte Funktionen oder Konstruktionen nicht im Detail beschrieben, das sie die Erfindung mit unnötigen Details unverständlich machen würden.
Die Erfindung zielt darauf ab, quasi-orthogonale Codes zu erzeugen, die die geringste Interferenz mit orthogonalen Codes aufweisen, um die Kanalkapazität zu erhöhen oder die Kapazität einer einzelnen Zelle in einem CDMA-Kommunikationssystem durch Erhöhen des Kanalisierungscodes zu maximieren.
Quasi-orthogonale Sequenzen können aus Kasami-Sequenzen, Gold-Sequenzen und Kerdock-Sequenzen erzeugt werden. Diese Sequenzen haben ein gemeinsames Merkmal dahingehend, dass eine Sequenz als die Summe von Sequenzen ausgedrückt werden kann, die eine gute (oder hohe) Korrelationseigenschaft zwischen PN-Sequenzen und den Sequenzen aufweisen. Aus diesem Grund können die obigen Sequenzen bei der Erzeugung quasi-orthogonaler Codes verwendet werden. Man kann Walsh-Codes beziehen, indem man eine Spaltenpermutation für PN-Sequenzen ausführt. Wenn eine Sequenz, die aus der Summe einer bestimmten Sequenz und PN-Sequenzen besteht, einer Spaltenpermutation in derselben Art wie der Spaltenpermutation für die speziellen Sequenzen unterzogen wird, wird die spaltenpermutierte Sequenz eine gute Korrelationseigenschaft mit dem Walshcode beibehalten. Das heißt, da die beiden Sequenzen, die die gute Korrelationseigenschaft aufweisen, in gleicher Weise der Spaltenpermutation unterzogen wurden, kann die gute Korrelationseigenschaft hinsichtlich der gesamten Länge der Sequenzen unverändert bleiben. Eine Sequenz, die nach dem Ausschluss der PN-Sequenz aus den beiden Sequenzen übrig bleibt, kann als Kandidatenmaskenfamilie für einen quasi-orthogonalen Code gegeben sein, die im folgenden beschrieben wird. Wenn diese Sequenz als Kandidatenmaskenfamilie für einen quasi-orthogonalen Code gegeben ist, ist eine volle Korrelationseigenschaft grundlegend erfüllt.
Das folgende ist eine detaillierte Beschreibung eines Vorgangs zum Erzeugen komplexer, quasi-orthogonaler Codes mit Hilfe der Kerdock-Sequenzen (d. h. Familie-A-Sequenzen) aus den Sequenzen, die das obige Merkmal haben.
Komplexe, quasi-orthogonale Codes sollten die folgenden Bedingungen erfüllen, die durch die Gleichungen (1) bis (3) ausgedrückt sind.
Darüber hinaus ist es vorzuziehen, dass die komplexen orthogonalen Codes teilweise die folgende Bedingung erfüllen, die mit Gleichung (4) ausgedrückt ist.
wobei i = 0, 1, 2,..., M – 1 und j = √–1 ist.
In den Gleichungen (1) bis (4) kennzeichnet W_k(t) die k-te Sequenz eines Walsh-Orthogonalcodes mit der Länge N (1 ≤ k ≤ N) und S_i(t) einen i-ten komplexen, quasi-orthogonalen Code mit der Länge N (1 ≤ i ≤ X), wobei X die Zahl quasi-orthogonaler Codes kennzeichnet, die die Bedingungen 1 bis 3 und teilweise die Bedingung 4 erfüllen. Bedingung 1, die durch die Gleichung (1) ausgedrückt wird, bedeutet, dass die volle Korrelation zwischen dem k-ten Orthogonalcode W_k(t) (1 ≤ k ≤ N, 1 ≤ t ≤ N) und der i-te quasi-orthogonale Code S_i(t) (1 ≤ i ≤ N, 1 ≤ t ≤ N) θ_min(N) nicht überschreiten sollten. Die Bedingung 2, die durch die Gleichung (2) ausgedrückt wird, bedeutet, dass die volle Korrelation zwischen einer i-ten Zeile und einer i'-ten Zeile eines quasi-orthogonalen Codes θ_min(N) nicht überschreiten sollte. Bedingung (3), die durch die Gleichung (3) ausgedrückt wird, bedeutet, dass eine Teilkorrelation
nicht überschreiten sollte, wenn die Teilkorrelation für entsprechende Teile N/M verwendet wird, die man durch Teilen der Länge N einer k-ten Zeile ei nes orthogonalen Codes und einer i-ten Zeile eines quasi-orthogonalen Codes durch M erhält, wobei M = 2^m, M = (), 1,..., log₂N ist.
Hier repräsentiert die Bedingung 1 der Gleichung (1) die Eigenschaft einer vollen Korrelation eines Walsh-Orthognalcodes und eines quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Codes und bezeichnet den minimalen Korrelationswert, den ein quaternärer, komplexer, quasi-orthogonaler Code theoretisch als einen absoluten Korrelationswert mit einem Walsh-Orthogonalcode haben kann, wobei θ_min(N) = √N und N eine Länge des Codes ist. Die Bedingung 2 von Gleichung (2) repräsentiert eine Bedingung für eine Eigenschaft einer vollen Korrelation zwischen quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Codes. Die Bedingung 3 von Gleichung (3) repräsentiert eine Eigenschaft einer Teilkorrelation zwischen einem Walsh-Orthogonalcode und einem quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Code. Die Bedingung 4 von Gleichung (4) repräsentiert die Eigenschaft einer Teilkorrelation zwischen quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Codes.
2 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Verfahrens für die Verwendung einer Teilkorrelation zwischen einem quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Code und einem Walsh-Orthogonalcode, wobei M = 2^a (0 ≤ a ≤ log₂N). Während eines Datendienstes werden, wenn die Datenrate zunimmt, die N/M-Teile des Orthogonalcodes gesendet. Die Teilkorrelation erfüllt eine Korrelationseigenschaft in diesem Moment. Wenn beispielsweise N = 256, so sind
in Tabelle 1 gezeigt. Die Bedingung 4 repräsentiert eine Teilkorrelation zwischen quasi-orthogonalen Codes, wobei Korrelationseigenschaftswerte
mit jenen bei Bedingung 3 identisch sind. Tabelle 1
Die Ergebnisse von Tabelle 1 können im allgemeinen erweitert werden. Wenn beispielsweise N = 1024 und M = 2, dann wird die Teilkorrelation zwischen einem orthogonalen Code und einem quasi-orthogonalen Code bei einer Hälfte der vollen Länge, wie etwa der Länge 512 berechnet, wobei eine Teilkorrelationsbegrenzung davon gleich einer Vollkorrelationsbegrenzung θ_min(N) der Länge 512 ist. Tabelle 2 zeigt die Beziehung zwischen der Länge N und dem minimalen Korrelationswert θ_min(N). Tabelle 2
Sequenzen, die die Bedingungen 1 und 2 erfüllen, beinhalten Kasami-Sequenzen, Gold-Sequenzen und Kerdock-Sequenzen. Das heißt, sämtliche dieser Sequenz-Familien haben eine gute Kreuzkorrelationseigenschaft. Eine Eigenschaft der vollen Korrelation für die oben beschriebenen Sequenz-Familien ist hinreichend bekannt.
Es wurden jedoch keine Untersuchungen ausgeführt, um eine Sequenz bereitzustellen, die Bedingung 3 erfüllt. Es ist jedoch für den IS-95B-Standard oder das zukünftige CDMA-System, das die variable Datenrate unterstützt, die Bedingung 3 zu erfüllen.
Die volle Korrelation der obigen Sequenzen ist 2^m ⁺¹ (> √L) für die Länge L = 2^2m+1 (d. h. die Länge des ungeradzahligen Exponenten von 2). Daher haben die Sequenzen nicht die beste Korrelation für die Länge L = 2^2m ⁺¹. Hier kennzeichnet L die Länge der Sequenzen.
Die vorliegende Erfindung gibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen von Sequenzen an, die in quaternären, komplexen Zahlen ausgedrückt sind, so dass die Korrelation zu √L für die Länge L = 2^2m ⁺¹ wird und die obigen Bedingungen erfüllt sind. Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Kerdock-Sequenzen verwendet, um quaternäre, komplexe, quasi-orthogonale Codes zu erzeugen.
5 zeigt eine Prozedur zum Erzeugen quaternärer, komplexer, quasi-orthogonaler Codes für die Verwendung in einer Spreizvorrichtung für ein CDMA-Kommunikationssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Hier kann ein Walsh-Code von einer M-Sequenz induziert werden. Das heißt es wird ein Walsh-Orthogonalcode durch Spaltenpermutation der M-Sequenz erzeugt.
Unter Bezugnahme auf 5 werden bei Schritt 511 eine M-Sequenz und eine spezifische Sequenz, die eine Eigenschaft einer guten, vollen Korrelation aufweist, erzeugt, um einen quasi-orthogonalen Code zu erzeugen. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird Familie A, die einen eingestellten Kerdock-Code repräsentiert, der aus Kerdock-Codes erzeugt wird, die in quartären Zahlen ausgedrückt sind, verwendet, um komplexe Sequenzen für die obigen Sequenzen zu erzeugen. An diesem Punkt existiert ein Homomorphismus H: n → jⁿ, (j = √–1), der einem komplexen Zahlensatz für die Multiplikation in einem quaternären Zahlensatz für eine Moduln-4-Operation entspricht (im folgenden zur Abkürzung "mod 4" genannt). Das heißt quaternäre Zahlen {0, 1, 2, 3} können als {1, j, –1, –j} in komplexen Zahlen ausgedrückt werden. Daher werden nach der Erzeugung quaternärer Sequenzen die erzeugten quaternären Sequenzen einer Umwandlung in Übereinstimmung mit Homomorphismus unterzogen.
Mit Hilfe dieser Trace-Funktion kann eine Binärsequenz S(t) ausgedrückt werden als: S(t) = tr(Aα') (5)wobei
eine primitives Polynom von GF(2^m) und α ein primitives Element ist, das eine Wurzel von f(x) ist. (Siehe "Introduction to Finite Fields and Their Applications", Rudolf Lidl & Harald Niederreiter).
Funktionswerte der obigen binären Formel sind 0 und 1, wobei es möglich ist, eine quaternäre Sequenz mit Hilfe der Trace-Funktion in ähnlicher Weise zu erzeugen.
Zunächst wird bei Schritt 511 von 5 eins binäres, primitives Polynom f(x) des m-ten Grades gewählt, um eine quasi-orthogonale Codesequenz der Länge 2^m zu erhalten. Ein Charakteristikpolynom g(x), das quaternäre Koeffizienten hat, wird durch Anwenden von Hensel-Lift auf das binäre primitive Polynom f(x) erzeugt, wie es in (6) gezeigt ist. (Siehe "Finite Rings with Identity" B. R. MacDonald) g(x2) = (–1)mf(x)f(–x) mod 4 (6)
Es besteht die Möglichkeit, einen Galois-Ring GR(4^m) mit Hilfe des Charakteristikpolynoms g(x) aufzubauen. Wenn weiterhin β eine Wurzel von g(x) ist, dann ist β = α mod 2. Es sei
dann kann ein Element α eines Galois-Rings GR(4^m) als α = γ + 2δ, γ, δ ∊ 1, ausgedrückt werden. Eine Trace-Funktion im Galois-Ring, die eine lineare Funktion ist, wird als
ausgedrückt. (Siehe "Sequences with Low Correlation", T. Helleseth and P. V. Kumar).
Um eine quaternäre Sequenz S(t) der Länge N = 2^m – 1 zu erhalten, wird die obige Formel als folgende Gleichung (7), die eine allgemeine Formel des Kerdock-Codes ist, mit Hilfe von β und dem Trace-Ausdruck ausgedrückt.
wobei 2T(δβ') gleich einem Wert ist, den man durch Verdoppeln einer binären M-Sequenz und anschließendes Anwenden einer Mod-4-Operation auf diese erhält. Bei einer Ausführungsform wird dieser Sequenzabschnitt als quaternäre M-Sequenz bezeichnet. Eine quaternäre M-Sequenz kann berechnet werden, indem 0 oder
für δ eingesetzt werden und eine 0 in eine erste Spalte eingefügt wird. Daher waren in Schritt 511 die Sequenzen
der Länge 2^m – 1 t = 0, 1, ..., 2^m – 2, und werden die quaternären M-Sequenzen 2T(δβ'), die verdoppelte binäre M-Sequenzen sind, für jedes
erzeugt. Dies ist ein Vorgang zum Erzeugen von Kerdock-Codes.
Anschließend wird in Schritt 513 die Spaltenpermutationsfunktion σ erzeugt, die die M-Sequenz in einen Walsh-Code umwandelt. Die Spaltenpermutationsfunktion für die M-Sequenz wird auf eine spezifische Sequenz angewendet, um eine Maske zum Erzeugen eines quasi-orthogonalen Codes zu erzeugen. Das heißt, wenn in Schritt 513 α = βα mod 2 und δ = β^r sind, so ist m(t) = tr(a^(t+r)) und ist eine Spaltenpermutationsfunktion σ wie folgt definiert (Definition der Spaltenpermutation für
des Kerdock-Codes):
Es besteht die Möglichkeit (2^m – 1) quaternäre, komplexe Sequenzen der Länge 2^m zu erzeugen, die gleichzeitig die Bedingungen 1 und 2 erfüllen, indem "0" am Kopf der Sequenz T(γβ') der Länge 2^m – 1 in Gleichung (7) eingefügt und
für γ eingesetzt wird. Somit wird, wenn γ = β' ist, eine Sequenz für T(γβ') als S_i(t) unten in Gleichung (8) ausgedrückt. Hier wird S(t) zu einer Funktion einer speziellen Sequenz und kann ausgedrückt werden als:
wobei t = *, 0, 1, 2,...,2^m – 2, und S_i(*) = 0 ist.
Anschließend wird in Schritt 525 eine Matrix Q, die in 3 gezeigt ist, erzeugt, indem Sequenzen des komplettierten Satzes K der Gleichung (8) verwendet werden. Die Matrix hat (2^m – 1)*2^m Reihen und 2^m Spalten. Das heißt, in Schritt 515 ist durch Verwendung von (2^m – 1) Sequenzen
die in Schritt 511 erzeugt wurden, eine Definition gegeben ("0" wird am Kopf der Sequenz S_i(t) eingefügt):
Hier besteht die Möglichkeit, (2^m – 1) Sequenzen der Länge 2^m zu erhalten, die die Bedingung 1 und 2 erfüllen, indem eine Spaltenpermutation auf die Matrix Q in derselben Weise angewendet wird, wie sie bei der Spaltenpermutation der M-Sequenz verwendet wird, um den Walsh-Code zu erhalten. Daher wird in Schritt 517 S_i(t) der Gleichung (7) einer Spaltenpermutation im selben Verfahren unterzogen wie es bei Schritt 513 verwendet wird. Das heißt, in Schritt 517 werden die Sequenzen, die in Schritt 515 erzeugt wurden, gemäß der Spaltenpermutationsfunktion, die in Schritt 513 berechnet wurde, einer Spaltenpermutation unterzogen. Anschließend werden in Schritt 517 neue Sequenzen in der folgenden Art und Weise erzeugt (Spaltenpermutationsvorgang):
Die Sequenz e_i(t), die in Schritt 517 erzeugt wird, wird als quasi-orthogonale Kandidatenmasken-Sequenz bezeichnet.
Anschließend wird in Schritt 519 eine weitere quasi-orthogonale Kandidatenmasken-Sequenz, die die Bedingungen 1 und 2 erfüllt, durch Moduln 4 der oben erwähnten quasi-orthogonalen Kandidatenmasken-Sequenz und eines Walsh-Codes erzeugt, wie er in 4 gezeigt ist. Das heißt in Schritt 519 werden quaternäre, quasi-orthogonale Code-Repräsentative mit Hilfe der Sequenzen, die in Schritt 517 erzeugt wurden, wie folgt erzeugt (Erzeugung quasi-orthogonaler Code-Kandidaten):
Es wird hier davon ausgegangen, dass [W_j(t)|t = 1, 2,...,2^m, j = 0, 1,...2^m – 1] eine Walsh-Sequenz bezeichnet, die ein orthogonaler Code ist und in Symbolen von "0" und "1" dargestellt ist. In der obigen Formel ist e_i(t) T(γβ') von Gleichung (7) und wird gemäß der Spaltenpermutationsfunktion, die in Schritt 513 definiert ist, einer Spaltenpermutation unterzogen. Somit besteht die Möglichkeit (2^m – 1)*2^m quasi-orthogonale Code-Kandidaten durch Ausführen des Schrittes 519 zu erhalten.
Anschließend werden in Schritt 521 die Sequenzen, die die Bedingung 3 erfüllen, aus den (2^m – 1)*2^m quasi-orthogonalen Code-Kandidaten gewählt, worauf eine benutzte Kandidatenmaske für den quasi-orthogonalen Code als eine Maske für den quasi-orthogonalen Code verwendet wird. Das heißt, nach dem Vorgang von Schritt 519 werden jene, die Bedingung 3 erfüllen, aus den schließlich berechneten quasi-orthogonalen Code-Repräsentativen S_ij(t) gewählt. Zur Auswahl der Sequenzen werden sämtliche Teilkorrelationen für jeden Walsh-Code und die Länge berechnet, um zu bestimmen, ob die Bedingung 3 erfüllt ist, wobei die Kandidatenmaske als Maske gewählt wird, wenn eine Teilkorrelation für jeden Walsh-Code erfüllt ist.
Wenn beispielsweise die Länge eine orthogonalen Codes 128 ist, wird zunächst eine Teilkorrelation zwischen orthogonalen Codes und einem quasi-orthogonalen Code-Kandidaten für jeden Walsh-Code berechnet, der eine Teillänge von 64 hat, worauf untersucht wird, ob die Teilkorrelation 8 überschreitet. Überschreitet die Teilkorrelation 8 nicht, wird die verwendete Kandidatenmaske, die verwendet wird, um den quasi-orthogonalen Code-Kandidaten zu erzeugen, nicht als Maske verwendet. Ist die Bedingung erfüllt, wird andernfalls eine Teilkorrelation für die Teillänge 32 im Bezug auf diesen quasi-orthogonalen Code-Kandidaten erneut berechnet. Anschließend wird bestimmt, ob die Teilkorrelation 442 überschreitet. Überschreitet die Teilkorrelation nicht 442, wird die Kandidatenmaske nicht als Maske verwendet. Ist die Bedingung erfüllt, wird andernfalls derselbe Vorgang für die nächste Länge ausgeführt. Nach dem Ausführen des oben beschriebenen Vorgangs für die Teillängen von bis zu 4, werden die Kandidatenmasken, die die oben beschriebenen Bedingungen durchlaufen haben, als quasi-orthogonale Code-Kandidatenmasken gewählt, die die Bedingungen 1 bis 3 erfüllen.
Eine Beispielbeschreibung für ein umfassenderes Verständnis erfolgt nun im Bezug auf den Vorgang zum Erzeugen quaternärer, quasi-orthogonaler Code-Kandidatensequenzen beispielhaft unter Bezugnahme auf 5.
Hier wird davon ausgegangen, dass f(x) = x³ + x + 1 für das binäre primitive Polynom verwendet wird. Wenn das binäre primitive Polynom f(x) = x³ + x + 1 einem Hensel-Lift gemäß der Gleichung (6) unterzogen wird, wird ein Charakteristik-Polynom, das quaternäre Koeffizienten hat zu g(x²) = (–1³)(x³ + x + 1)(–x³ – x + 1)(mod 4). Dies kann neugeschrieben werden als: g(x) = x³ + 2x³ + x + 3.
Demzufolge sei in Schritt 511 die Wurzel von g(x) (3, um spezielle Sequenzen zu bestimmen. Das heißt, β² + 2β² + β + 3 = 0. Zweckmäßigerweise werden β, β², β³, β⁴, β⁵, β⁶ und β⁷ zunächst wie folgt bestimmt. β = β β2 = β2 β3 = 2β2 + 3β + 1 β4 = 2β3 + 3β2+ β = 2(2β2 + 3β + 1) + 3β2+ β = 3β2 + 3β + 2 β5 = 3β3 + 3β2 + 2β = 3(2β2 + 3β + 1) + 3β2+ 2β = β2 + 3β+ 3 β6 = β3 + 3β2 + 3β = (2β2 + 3β + 1) + 3β2 + 3β = β2 + 2β + 1 β7 = β3 + 2β2 + β = (2β2 + 3β + 1) + 2β2 + β = 1
Wobei γ = β⁰ = 1, T(γβ') = T(β') wie folgt bestimmt wird.
Wenn γ = β' = β, dann wird darüber hinaus T(γβ') = T(β') wie folgt bestimmt. Dann ist T(β) = T(1) für t = 0, T(β²) = T(1) für t = 1, T(β³) = T(1) für t = 2, T(β⁴) = T(1) für t = 3, T(β⁵) = T(1) für t = 4, T(β⁶) = T(1) für t = 5 und T(β⁷) = T(1) für t = 6, was äquivalent einer Verschiebung ist, sobald die Sequenzen ermittelt sind, wenn γ = β⁰ = 1.
Auf diese Weise können eine quaternäre Sequenz 3221211 und deren verschobene Sequenz bestimmt werden. Eine Sequenz, die i-mal verschoben wird, wird als S_i bezeichnet. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, 1001011 als eine zugehörige M-Sequenz zu bestimmen.
In Schritt 513 besteht die Möglichkeit, eine Spaltenpermutationsfunktion zum Umwandeln einer M-Sequenz in einen Walsh-Code gemäß einer Formel
unter Verwendung der M-Sequenz 1001011 zu berechnen.
Hier ist die Formel σ(t) äquivalent zum Gruppieren der M-Sequenz durch drei (3) aufeinanderfolgende Terme und Umwandeln derselben in Dezimalzahlen. Das heißt, die ersten drei Terme sind 100, die in die Dezimalzahl 4 umgewandelt werden können; die zweiten drei Terme sind 001, die in die Dezimalzahl 1 umgewandelt werden können; die dritten drei Terme sind 010, die in die Dezimalzahl 2 um gewandelt werden können; die vierten drei Terme sind 101, die in die Dezimalzahl 5 umgewandelt werden können; die fünften drei Terme sind 011, die in die Dezimalzahl 3 umgewandelt werden können, die sechsten drei Terme sind 111, die in die Dezimalzahl 7 umgewandelt werden können, und die siebten drei Terme sind 110, die in die Dezimalzahl 6 umgewandelt werden können. Die folgenden Ergebnisse können unter Verwendung der Formel
ermittelt werden.
Die berechnete Spaltenpermutationsfunktionen sind in Tabelle 3A gezeigt. Tabelle 3A

T Three Consecutive Terms σ(t)

0 100 4

1 001 1

2 010 2

3 101 5

4 011 3

5 111 7

6 110 6

In Schritt 515 wird "0" am Kopf jeder quaternären Sequenz hinzugefügt, die in Schritt 511 bestimmt wurde. Im Bezug auf den Ausdruck d_i(t) gemäß S_i(t) ist, wenn i = 0, d₀(t) die quaternäre Sequenz S₀(t), an deren Kopf "0" hinzugefügt wird, bestimmt in Schritt 511 für γ = β⁰ = 1. Das heißt, wenn S₀(0) = 3, S₀(1) = 2, S₀(3) = 1, S₀(4) = 2, S₀(5) = 1 und S₀(6) = 1, wie es in Schritt 511 bestimmt wurde, wird d₀(t) derart bestimmt, dass d₀(0), das das vorderste Bit repräsentiert, immer "0" ist, wobei d₀(1) bis d₀(7) so beschaffen sind, wie es in Tabelle 3B gezeigt ist. Tabelle 3B

d₀(1) = S₀(1-1) = S₀(0) = 3

d₀(2) = S₀(2-1) = S₀(1) = 2

d₀(3) = S₀(3-1) = S₀(2) = 2

d₀(4) = S₀(4-1) = S₀(3) = 1

d₀(5) = S₀(5-1) = S₀(4) = 2

d₀(6) = S₀(6-1) = S₀(5) = 1

d₀(7) = S₀(7-1) = S₀(6) = 1

Wenn darüber hinaus i = 1 ist, ist d₁(t) die quaternäre Sequenz S₁(t), an deren Kopf "0" hinzugefügt ist, bestimmt in Schritt 511 für γ = β' = β. Das heißt, wenn S₁(0) = 2, S₁(1) = 2, S₁(2) = 1, S₁(3) = 2, S₁(4) = 1, S₁(5) = 1 und S₁(6) = 3, wie es in Schritt 511 ermittelt wurde, wird d₁(t) so bestimmt, dass d₁(0), das das vorderste Bit repräsentiert, immer "0" ist, wobei d₁(1) bis d₁(7) so beschaffen sind, wie es in Tabelle 3C gezeigt ist. Tabelle 3C

d₁(1) = S₁(1-1) = S₁(0) = 2

d₁(2) = S₁(2-1) = S₁(1) = 2

d₁(3) = S₁(3-1) = S₁(2) = 1

d₁(4) = S₁(4-1) = S₁(3) = 2

d₁(5) = S₁(5-1) = S₁(4) = 1

d₁(6) = S₁(6-1) = S₁(5) = 1

d₁(7) = S₁(7-1) = S₁(6) = 3

In Schritt 517 werden die spaltenverschobenen quaternären Sequenzen einer Spaltenpermutation mit den obigen Spaltenpermutationsfunktionen unterzogen.
Zunächst sind die spaltenverschobenen quaternären Sequenzen in Tabelle 3D gezeigt. Tabelle 3D

C₁ C₂ C₃ C₄ C₅ C₆ C₇

3 2 2 1 2 1 1

1 3 2 2 1 2 1

1 1 3 2 2 1 2

2 1 1 3 2 2 1

1 2 1 1 3 2 2

2 1 2 1 1 3 2

2 2 1 2 1 1 3
In Tabelle 3D kennzeichnet c_i eine i-te Spalte. Beispielsweise kennzeichnet c₁ eine erste Spalte und c₂ eine zweite Spalte. Wenn sie mit den Spaltenpermutationsfunktionen, die in Schritt 513 bestimmt wurden, einer Spaltenpermutation unterzogen werden, sind die quaternären Sequenzen aus Tabelle 3D wie folgt beschaffen. Tabelle 3E

C₄ C₁ C₂ C₅ C₃ C₇ C₆

1 3 2 2 2 1 1

2 1 3 1 2 1 2

2 1 1 2 3 2 1

3 2 1 2 1 1 2

I 1 2 3 1 2 2

1 2 1 1 2 2 3

2 2 2 1 1 3 1
Somit werden Sequenzen der Länge 8, die in Tabelle 3F gezeigt sind, erzeugt, indem "0" am Kopf jeder Sequenz hinzugefügt wird, die durch Spaltenpermutation der spaltenverschobenen quaternären Sequenzen mit den Spaltenpermutationsfunktionen bestimmt wird. Die erzeugten Sequenzen werden zu quasi-orthogonalen Code-Maskenkandidaten der Länge 8. Tabelle 3F

0 1 3 2 2 2 1 1

0 2 1 3 1 2 1 2

0 2 1 1 2 3 2 1

0 3 2 1 2 1 1 2

0 1 1 2 3 1 2 2

0 1 2 1 1 2 2 3

0 2 2 2 1 1 3 1
Die quaternären quasi-orthogonalen Code-Sequenzen, die beim Vorgang von 5 erzeugt werden, werden durch die Maskenfunktion e_i(t) bestimmt. Das heißt, wenn die quasi-orthogonalen Codes, die aus der Maskenfunktion e_i(t) erzeugt werden, die Bedingungen 1 bis 3 erfüllen, ist es möglich, (2^m – 1) quaternäre, komplexe, orthogonale Codes zu erhalten. Existieren k Masken, die die Bedingungen 1 bis 3 erfüllen, ist es somit möglich, k × 2^m quaternäre, komplexe, quasi-orthogonale Codes zu erhalten. Tabelle 4 zeigt die Zahl der quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Codes gemäß den M-Sequenzen. Tabelle 5 zeigt die Maskenfunktion e_i(t) für die quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Codes, die für m = 6 bestimmt werden. Die Tabellen 6 bis 8 zeigen die Maskenfunktion e_i(t) für die quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Codes, die für m = 7, m = 8 bzw. m = 9 bestimmt werden. Hier kennzeichnet 0 1, 1 kennzeichnet j, 2 kennzeichnet –1 und 3 kennzeichnet –j. Tabelle 4

M Charakteristik-Polynom # der quasi-orthogonalen Sequenzen

6 1002031 4*64

7 10020013 4*128

8 102231321 4*256

Tabelle 5
Tabelle 6
Tabelle 7
Tabelle 8
Wie es oben beschrieben wurde, ist es, sofern im System ein Mangel an orthogonalen Codes besteht, möglich, die Kanalkapazität mit Hilfe quasi-orthogonaler Codes zu erhöhen, die gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt werden. In diesem Fall tritt eine minimale Interferenz mit den Walsh-Orthogonalcodes auf, vorausgesetzt es gibt einen unveränderlichen Korrelationswert. Beispielsweise ist für N = 64 der Korrelationswert zwischen einem quasi-orthogonalen Code und einem Walsh-Orthogonalcode entweder 8 oder –8. Darüber hinaus ist für N0256 ein Teilkorrelationswert ebenfalls entweder 8 oder –8 (während der Länge N = 64). Dies bedeutet, dass die Möglichkeit besteht, präzise die Interferenz vorauszusagen, vorausgesetzt, dass exzellente Eigenschaften gegeben sind.
Wie es aus dem zuvor beschriebenen Vorgang erkannt werden kann, wird, um einen komplexen quasi-orthogonalen Code der Länge 2^m zu erhalten, somit ein Charakteristik-Polynom f(X) des m-ten Grades zu Beginn gewählt. Um einen komplexen, quasi-orthogonalen Code der Länge 128 = 2⁷ zu erhalten, wird somit zunächst eine Charakteristikpolynom des siebten Grades gewählt. Um eine Sequenz der Länge 128 zu erhalten, sollte an diesem Punkt das Charakteristik-Polynom ein primitives Polynom (vergleiche "Shift Register Sequence", Solomon W. Golomb) sein, wobei es insgesamt 18 primitive Polynorne des siebten Grades gibt. Tabelle 9 bis 26 zeigen Maskenfunktionen für jede komplexe, quasi-orthogonale Sequenz der Länge 128, die jeweils die Bedingungen 1 bis 3 für die 18 primitiven Polgnome des siebten Grades erfüllen. Weiterhin sind in den Tabellen 4 bis 26 die Ergebnisse für die Bedingung 4 zusammen dargestellt. Hier bezieht sich "e1 + e2" auf die Teilkorrelation zwischen einer ersten Maske und einer zweiten Maske, wobei die Zahlen auf der rechten Seite davon die Längen der Abschnitte repräsentieren, wo die erste Maske und die zweite Maske die Bedingung 4 erfüllen. Beispielsweise bedeutet in Tabelle 9 "e1 + e2": 64, 128", dass eine Teilkorrelation zwischen quasi-orthogonalen Codes, die jeweils mit e1- und e2-Masken erzeugt werden, die Bedingung 4 lediglich für die Teillängen 64 und 128 erfüllt. In ähnlicher Weise bedeutet "e1 + e2: 32, 64, 128", dass eine Teilkorrelation zwischen quasi-orthogonalen Codes, die jeweils mit e1- und e3-Masken erzeugt werden, die Bedingung 4 lediglich für die Teillängen 32, 64 und 128 erfüllt. Somit versteht es sich, dass die Eigenschaft der Telkorrelation besser wird, wenn die Zahlen und die Arten der Teillängen, die die Bedingung der Teilkorrelation erfüllen, in der Zahl zunehmen. Weiterhin kann den folgenden Tabellen entnommen werden, dass die Teilkorrelation zwischen den quasi-orthogonalen Sequenzen von den Charakteristik-Polynomen abhängt. Daher ist es vorzuziehen, die Charakteristik-Polgnome zu verwenden, die quasi-orthogonale Codes erzeugen, die eine gute Teilkorrelation zwischen den quasi-orthogonalen Sequenzen haben. Tabelle 9
Tabelle 10
Tabelle 11
Tabelle 12
Tabelle 13
Tabelle 14
Tabelle 15

Tabelle 16
Tabelle 17
Tabelle 18
Tabelle 19
Tabelle 20

Tabelle 21
Tabelle 22
Tabelle 23

Tabelle 24
Tabelle 25

Tabelle 26
Bei der Verwendung von Maskenfunktionen für komplexe quasi-orthogonale Sequenzen der Länge 128 ist es, wie in den Tabellen 9 bis 26 gezeigt, ebenfalls möglich, e_i + W_k als komplexe, quasi-orthogonale Sequenzmasken anstelle der oben beschriebenen Maskenfunktionen e_i zu verwenden. Die komplexen, quasi-orthogonalen Sequenzen, die mit e_i + W_k erzeugt werden, sind gleich den komplexen, quasi-orthogonalen Sequenzen, die mit e_i erzeugt werden. Daher ist die Zahl der Masken, die tatsächlich verwendet werden können, 128 × 128 × 128 × 128 × 128⁴ für die jeweiligen Charakteristik-Polgnome.
Bei diesem Verfahren existieren 16 primitive Polgnome des achten Grades; die Tabellen 27 bis 42 zeigen Maskenfunktionen für jede komplexe, quasi-orthogonale Sequenz der Länge 256, die jeweils die drei Bedingungen für die 16 primitiven Polgnome des achten Grades erfüllt. Weiterhin ist es bei der Verwendung der Maskenfunktionen für komplexe, quasi-orthogonale Sequenzen der Länge 256 ebenfalls möglich, e_i + W_k als komplexe, quasi-orthogonale Sequenzmasken anstelle der obigen Maskenfunktionen e_i zu verwenden. An diesem Punkt sind die komplexen, quasi-orthogonalen Sequenzen, die durch e_i + W_k erzeugt werden, gleich den komplexen, quasi-orthogonalen Sequenzen, die durch e_i erzeugt werden. Daher ist die Zahl der Masken, die tatsächlich verwendet werden können, 256 × 256 × 256 × 256 = 256⁴ für die entsprechenden Charakteristik-Polgnome. Tabelle 27
Tabelle 28

Tabelle 29
Tabelle 30

Tabelle 31
Tabelle 32

Tabelle 33
Tabelle 34

Tabelle 35
Tabelle 36
Tabelle 37
Tabelle 38
Tabelle 39
Tabelle 40
Tabelle 41

Tabelle 42
Die Maskenwerte in Tabelle 27 bis 42 sind in quaternärer Zahl ausgedrückt. Weiterhin können die quaternären Maskenwerte in Tabelle 27 bis 42 als komplexe Zahlen ausgedrückt werden, wobei "0" "1" repräsentiert, "1" "j" repräsentiert, "2" "–1" repräsentiert und "3" "–j" repräsentiert. Somit wird darauf hingewiesen, dass die komplexen Zahlen mit 1, j, –1 und –j ausgedrückt werden können. In einem I5-95-CDMA-Kommunikationssystem werden komplexe Zahlen jedoch tatsächlich mit "1 + j" "–1 + 1" "–1 – j" und "1 – j" ausgedrückt.
9 vergleicht den komplexen Ausdruck für die quaternären Zahlen auf der linken Seite und den komplexen Ausdruck für die Signalsendung in einem tatsächlichen System auf der rechten Seite auf einer komplexen Ebene. Um Maskenwerte in die komplexen Ausdrücke umzuwandeln, die im tatsächlichen System verwendet werden, wird "1 + j" für "0", "–1 + j" für "1", "–1 – j" für "2" und "1 – j" für "3" gesendet. Diese Beziehung ist äquivalent zur Drehung des quaternären, komplexen Ausdrucks von 1, j, –1 und –j um 45° und kann erhalten werden, indem der quaternäre, komplexe Ausdruck mit "1 + j" multipliziert wird. Mit Hilfe der obigen Beziehung können die quaternären Maskenwerte in den komplexen Ausdruck von "1 + j", "–1 + 1", "–1 – j" und "1 – j" umgewandelt werden, wobei sie in einen echten Teil I und einen imaginären Teil Q unterteilt werden können. Die Tabellen 43 und 44 drücken die Maskenwerte der Tabellen 38 und 23 in hexadezimalen Werten aus, die in einen reellen Teil I und einen imaginären Teil Q unterteilt sind. Insbesondere zeigen die Tabellen 38 und 23 die Eigenschaft der guten Teilkorrelation von Bedingung 4 für die vollen Längen 256 bzw. 128. Tabelle 43
Tabelle 44
Die obigen quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Codes können für jede Verbindung im CDMA-System verwendet werden, das die Walsh-Orthogonalcodes verwendet. Wenn die quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Code zusammen mit orthogonalen Codes verwendet werden, können die folgenden drei Optionen in Erwägung gezogen werden.
Option 1
In einem System, das die Walsh-Orthogonalcodes verwendet und einen Dienst mit einer variablen Datenrate bereitstellt, ist es möglich, die quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Codes ohne Beschränkung der Länge zu verwenden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, jede quaternäre, komplexe, quasi-orthogonale Sequenz bei voller Länge zu verwenden.
Option 2
Es wird ein Code aus der Gruppe von Walsh-Orthogonalcodes und aus der Gruppe eines quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Codes gewählt, um zwei orthogonale Sätze herzustellen, wobei die beiden Gruppen beide einen Dienst mit variabler Datenrate bereitstellen können.
Option 3
Es besteht die Möglichkeit, die Gruppe der Walsh-Orthogonalcodes und jede Gruppe der quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Codes zu verwenden, um es jeder Code-Gruppe zu gestatten, die variable Datenrate zu unterstützen. In diesem Fall kann eine Zufallscode-Charakteristik zwischen den quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Code-Gruppen auftreten.
Es ist vorzuziehen, die quaternären, quasi-orthogonalen Codes gemäß den Typen der Anwendung zu verwenden, wobei die obigen drei Optionen berücksichtigt werden.
Wenn lediglich die Walsh-Codes verwendet werden, tauscht im allgemeinen die modulierende Seite eine vorbestimmte Orthogonal-Codenummer mit der demodulierenden Seite aus. Wenn die orthogonalen Codes und die quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Codes verwendet werden, ist es somit notwendig, eine vorbestimmte Orthogonal-Codenummer und eine Gruppennummer (d. h. einen Index i der Q'-Matrix e_i(t), die in 4 gezeigt ist) auszutauschen. In diesem Fall ist die Orthogonal-Codegruppe als eine Gruppe 0 definiert, wobei im Anschluss daran die Gruppennummern bis zu 2^m – 1 neu definiert werden.
Es folgt nun eine Beschreibung, die ein Verfahren betrifft, mit dem die Gruppe quaternärer, komplexer, quasi-orthogonaler Codes auf ein System angewendet wird, das die variable Datenrate unterstützt, wie etwa die Orthogonal-Codegruppe. Ein Element aus der Gruppe der quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Codes besteht aus einer Walsh-Nummer entsprechend der orthogonalen Codenummer und einer quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Codemaske entsprechend der Gruppennummer. Die Gruppennummer kennzeichnet, welches e_i(t) in 4 gewählt wird. Um der variablen Datenrate gerecht zu werden, die die Gruppe quaternärer, komplexer, quasi-orthogonaler Codes verwendet, wird eine zuvor zugeordnete Codenummer als Walsh-Orthogonalcode-Nummer verwendet, worauf das zugeordnete e_i(t) zu dieser bei jeder Länge N addiert wird. Wenn an diesem Punkt Signale mit "0" und "1" ausgedrückt werden, wird eine Addition ausgeführt; wenn Signale mit "1" und "–1" ausgedrückt werden, wird eine Multiplikation ausgeführt.
6 zeigt ein Kanaltrennungsverfahren mit Hilfe der Walsh-Orthogonalcodes und der quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Codes in einem IS-95/IS-95A-Forward-Link, um die Kanalkapazität zu erweitern, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 6 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform, bei der die Kanäle, die den Walsh-Orthogonalcodes zugeordnet sein können, beim selben Verfahren verwendet werden, wie beim IS-95-System, wobei die quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Codes verwendet werden, um die Kanalkapazität zu erweitern. Es besteht jedoch ebenfalls die Möglichkeit, die Walsh-Orthogonalcodes gemeinsamen Kanälen zuzuordnen und die verbleibenden Walsh-Orthogonalcodes sowie die quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Codes Verkehrskanälen zuzuordnen. Wenngleich 6 eine Ausführungsform darstellt, die quaternäre, komplexe, quasi-orthogonale Codes der Länge 256 verwendet, können die quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Codes trotzdem in der Länge variiert werden, sofern dies erforderlich ist.
In 6 werden Walsh-Orthogonalcodes, die durch Wi (wobei i = 0, 1,...63 ist) dargestellt sind, sowie entsprechende Kanäle durch zuvor zugeordnete eindeutige Orthogonalcodes getrennt. Weiterhin werden in 6 quaternäre, komplexe, quasi-orthogonale Codes durch Si (wobei j = 0, 1,...,255 ist) dargestellt und den Verkehrskanälen zugeordnet. Wie gezeigt kann ein IS-95/IS-95A-Forward-Link 64 Kanäle mit Hilfe der Walsh-Orthogonalcodes und 256 Kanäle, das das Vierfache der Zahl der Walsh-Orthogonalcodes ist, mit Hilfe der quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Codes trennen. Somit ist es möglich, die Kanäle um das Fünffache zu erweitern, indem die Walsh-Orthogonalcodes und die quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Codes verwendet werden.
7 zeigt einen Sender für ein mobiles Kommunikationssystem, der eine Spreizeinrichtung enthält, die einen Walsh-Orthogonalcode und quaternäre, komplexe, quasi-orthogonale Codes verwendet, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im Gegensatz zum IS-95-System enthält das mobile Kommunikationssystem von 7 einen Kanalsender, der die quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Codes für die Kanalspreizcodes verwendet.
Unter Bezugnahme auf 7 wandelt ein Komplexsignalwandler 710 einen Eingangsdatenbitstrom in komplexe Signale um und teilt die komplexen Signale in ein reelles Signal Xi und ein imaginäres Signal Xq. Ein erster und ein zweiter Signalwandler (oder Signal-Abbildungseinrichtung) 711 und 713 wandeln die komplexen Datenbitströme Xi und Xq um, die jeweils vom Komplexsignalwandler 710 ausgegeben werden. Insbesondere wandelt der erste Signalwandler 711 den Eingangsdatenstrom Xi durch Umwandeln eines Bits "0" zu "+1" und eines Bits "1" zu "–1" um und demultiplexiert das umgewandelte Signal zu einem Orthogonalcode-Spreiz- und PN-Maskierungs-Teil 719 um. Der zweite Signalwandler 713 wandelt den Eingangsdatenstrom Xq durch Umwandeln eines Bits "0" zu "+1" und eines Bits "1" zu "–1" um und demultiplexiert das umgewandelte Signal zum Orthogonalcode-Spreiz- und PN-Maskierungs-Teil 719.
Ein quaternärer, komplexer, quasi-orthogonaler Codegenerator 715 empfängt komplexe, quasi-orthogonale Code-Indizes und Walsh-Orthogonalcode-Indizes und erzeugt komplexe quasi-orthogonale Codes QOFi und QOFq. Der quaternäre, komplexe, quasi-orthogonale Code-Generator 715 speichert darin quasi-orthogonale Codemasken, die beim Vorgang von 5 erzeugt und gewählt werden und wählt eine Maske gemäß dem quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Codeindex. Weiterhin enthält der quaternäre, komplexe, quasi-orthogonale Code-Generator 715 einen Walsh-Orthogonalcode-Generator, um einen Walsh-Orthogonalcode gemäß dem Walsh-Orthogonalcode-Index zu erzeugen. Anschließend verwendet der quaternäre, komplexe, quasi-orthogonale Code-Generator 715 die gewählte quasi-orthogonale Codemaske und den Walsh-Orthogonalcode, um komplexe, quasi-orthogonale Codes QOFi und QOFq zu erzeugen.
Ein PN-Codegenerator 717 erzeugt einen reellen PN-Code PNi und einen imaginären PN-Code PNq und wendet die erzeugten PN-Codes auf den Orthogonalcode-Spreiz- und PN-Maskierungs-Teil 719 an. Der Orthogonalcode-Spreiz- und PN-Maskierungs-Teil 719 spreizt die Signale, die vom ersten und vom zweiten Wandler 711 und 713 ausgegeben werden durch Multiplizieren der Ausgangssignale mit den quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Codes QOFi und QOFq und führt daraufhin eine PN-Maskierung an den gespreizten Signalen aus, indem er die Spreizsignale mit dem reellen und dem imaginären PN-Code PNi und PNq multipliziert, wodurch die Ausgangssignale Yi und Yq erzeugt werden. Ein Basisbandfilter 721 führt eine Basisbandfilterung der gespreizten Signale Yi und Yq aus, die aus dem Orthogonalcode-Spreiz- und PN-Maskierungs-Teil 719 ausgegeben werden. Eine Frequenzverschiebeeinrichtung 723 wandelt die Signale, die aus dem Basisbandfilter 721 ausgegeben werden, in ein HF-(Hochfrequenz-)Signal um.
8 zeigt den Kanalspreizungs- und PN-Maskierungs-Teil 719 von 7, der die Kanalspreizung mit Hilfe der quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Codes QOFi und QOFq ausführt und die PN-Maskierung mit Hilfe der komplexen PN-Codes PNi und PNq ausführt.
Unter Bezugnahme auf 8 multipliziert eine Spreizeinrichtung 811 die komplexen Kanalsignale Xi und Xq mit den quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Codes QOFi bzw. QOFq, um die Kanalspreizsignale di und dq auszugeben. Die Signale di + dq, die von der Spreizeinrichtung 811 ausgegeben werden und mit den quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Codes gespreizt wurden, werden zu (Xi + jXq)·(QOFi + QOFq). Eine Komplexmultipliziereinrichtung 813 multipliziert die gespreizten Signale di und dq, die von der Spreizeinrichtung 811 ausgegeben werden mit den PN-Codes PNi und PNq, um PN-maskierte Signale Yi und Yq auszugeben. Die Ausgangssignale der Komplexmultipliziereinrichtung 813 werden zu Yi + jYq = (di + jdq)·(PNi + jPNq). Die Komplexmultipliziereinrichtung 813 führt eine komplexe PN-Maskierung aus.
10 und 11 zeigen den quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Codegenerator 715 von 7 gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Der quaternäre, komplexe, quasi-orthogonale Code-Generator 715 kann in unterschiedlicher Art und Weise gemäß dem Aufbau der Maske aufgebaut sein. Das heißt, der quaternäre, komplexe, quasi-orthogonale Code-Generator 715 kann in Übereinstimmung damit unterschiedlich aufgebaut sein, ob die Ausgangsmaske mit quaternären Werten, mit I- und Q-Komponenten oder mit Vorzeichen- und Richtungskomponenten erzeugt wird. 10 zeigt den quaternären komplexen, quasi-orthogonalen Code-Generator 715, der quasi- orthogonale Codemasken in quaternären Werten, wie in Tabelle 9 gezeigt, erzeugt, und 11 zeigt einen quaternären komplexen, quasi-orthogonalen Code-Generator 715, der quasi-orthogonale Code-Masken in I- und Q-Werten erzeugt, wie es in Tabelle 43 gezeigt ist.
Unter Bezugnahme auf 10 erzeugt bei Empfang eines quaternären, quasi-orthogonalen Code-Index' der quaternäre, quasi-orthogonale Maskengenerator 1000 eine quaternäre, quasi-orthogonale Maske gemäß dem quaternären, quasi-orthogonalen Code-Index. Zudem kann der quaternäre, quasi-orthogonale Maskengenerator 1000 direkt eine Maske unter Verwendung des quaternären, quasi-orthogonalen Code-Index' erzeugen. Weiterhin kann der quaternäre, quasi-orthogonale Maskengenerator 1000 quaternäre, quasi-orthogonale Code-Masken speichern und gibt wahlweise eine Maske entsprechend dem empfangenen quaternären, quasi-orthogonalen Code-Index aus. Bei Empfang eines Walsh-Orthogonalcode-Index erzeugt ein Walsh-Orthogonalcode-Generator 1010 einen Walsh-Orthogonalcode entsprechend dem Walsh-Orthogonalcode-Index. An diesem Punkt wird der Walsh-Orthogonalcode mit den Werten "0" und "1" ausgegeben. Eine Multiplikationseinrichtung 1031 multipliziert anschließend den Walsh-Orthogonalcode, der aus dem Walsh-Orthogonalcode-Generator 1010 ausgegeben wird, mit "2", um den Walsh-Orthogonalcode in einer quaternären Zahl auszudrücken, und führt seine Ausgabe einer Addiereinrichtung 1033 zu. Die Addiereinrichtung 1033 addiert anschließend die quaternäre, quasi-orthogonale Code-Maske, die aus dem quaternären, quasi-orthogonalen Maskengenerator 1000 ausgegeben wird, und den Walsh-Orthogonalcode, der aus der Multipliziereinrichtung 1031 ausgegeben wird. In diesem Moment führt die Addiereinrichtung 1033 einer quaternäre Addition für die beiden Eingangssignale aus, da die zwei Eingangssignale beide quaternäre Signale sind. Ein Signalwandler 1020, der die Signale empfängt, die aus der Addiereinrichtung 1033 ausgegeben werden, wandelt den quaternären, quasi-orthogonalen Code in einen quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Code um, indem er "0" zu "1 + j", "1" zu "–1 + j", "2" zu "–1 – j" und "3" zu "1 – j" umwandelt und anschließend einen reellen Teil als ein I-Signal QOFi und einen imaginären Teil als ein O-Signal QOFq ausgibt.
Unter Bezugnahme auf 11 erzeugen bei Empfang eines quaternären, quasi-orthogonalen Code-Index' ein I-Komponenten-Maskengenerator 1100 und ein Q-Komponenten-Maskengenerator 1105 I- und Q-Komponentenmasken, die mit "0" und "1" ausgedrückt werden, jeweils entsprechend dem quaternären, quasi-orthogonalen Code-Index. Die I- und Q-Komponentenmasken, die aus den Maskengeneratoren 1100 und 1105 ausgegeben werden, werden Addiereinrichtungen 1133 bzw. 1135 zugeführt. Weiterhin erzeugt bei Empfang eines Walsh-Orthogonalcode-Index' ein Walsh-Orthogonalcode-Generator 1110 einen Walsh-Orthogonalcode entsprechend dem Walsh-Orthogonalcode-Index und führt den erzeugten Walsh-Orthogonalcode den Addiereinrichtungen 1133 und 1135 zu. Infolgedessen addiert die Addiereinrichtung 1133 die I-Komponentenmaske und den Walsh-Orthogonalcode, um einen I-Komponenten-Quasi-Orthogonalcode zu erzeugen, und die Addiereinrichtung 1135 addiert die Q-Komponentenmaske und den Walsh-Orthogonalcode, um einen Q-Komponenten-Quasi-Orthogonalcode zu erzeugen.
Wie es oben erläutert wurde, kann die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung quaternäre, komplexe, quasi-orthogonale Codes erzeugen, die die geringste Interferenz mit den orthogonalen Codes haben. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, die Kanalkapazität ohne Einschränkung der Zahl der orthogonalen Codes zu erweitern, indem die quaternären, komplexen, quasi-orthogonalen Codes in einem mobilen Kommunikationssystem verwendet werden, das eine Kanaltrennung mit Hilfe der orthogonalen Codes ausführt.
Wenngleich die Erfindung unter Bezugnahme auf eine bestimmte bevorzugte Ausführungsform derselben dargestellt und beschrieben wurde, wird der Fachmann verstehen, dass unterschiedliche Änderungen in Form und Details an dieser vorgenommen werden können, ohne vom Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims

Verfahren zur Erzeugung eines quaternären quasi-orthogonalen Codes in einem Codemultiplex, CDMA-Kommunikationssystem, welches folgende Schritte aufweist: Erzeugen (511) einer M-Sequenz und Erzeugen spezifischer Sequenzen mit einer Quadratwurzel der Gesamtlänge als Vollkorrelation begrenzt von der M-Sequenz; Erzeugen (513–517) quaternärer quasi-orthogonaler Kandidatenmasken durch Spaltenpermutation (517) in gleicher Weise wie eine Spaltenpermutation (513), die die M-Sequenz in einen Walsh-Code konvertiert, bei einer Matrix definiert auf der Grundlage der spezifischen Sequenzen; Erzeugen (519) quaternärer quasi-orthogonaler Coderepräsentanten durch Anwenden der quatemären quasi-orthogonalen Kandidatenmasken und Walsh-Codes mit gleicher Länge, wie die der quaternären quasi-orthogonalen Kandidatenmasken, und Berechnen einer Teilkorrelation zwischen den erzeugten quatemären quasi-orthogonalen Coderepräsentanten und jedem Walsh-Code, Auswählen (521) eines quatemären quasi-orthogonalen Codes aus den erzeugten quatemären quasi-orthogonalen Coderepräsentanten, von denen die Teilkorrelation einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet, und Auswählen einer in Verbindung mit der Erzeugung des ausgewählten quaternären quasi-orthogonalen Codes stehenden Maske
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die spezifische Sequenz eine Kerdock-Sequenz zur Erzeugung einer quaternären quasi-orthogonalen Codemaske ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt zur Erzeugung der Kandidatenmasken die folgenden Schritte aufweist: Verschieben von Sequenzen der Matrix zur Erzeugung wenigstens zweier verschobener Sequenzen, und Spaltenpermutierung der Sequenzen der Matrix und der verschobenen Sequenzen mit der Spaltenpermutierungsfunktion zur Erzeugung der Kandidatenmasken.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Sequenzverschiebeschritt den folgenden Schritt aufweist: Einsetzen von 0 am Kopf der zwei verschobenen Sequenzen.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Spaltenpermutationsfunktion σ: {0, 1, 2,..., 2^m – 2} → {1, 2, 3,..., 2^m – 1} mit
Verfahren nach Anspruch 2, wobei im Maskenauswahlschritt eine Maske zur Erzeugung des quaternären quasi-orthogonalen Codekandidaten als die quaternäre quasi-orthogonale Codemaske ausgewählt wird, wenn ein Korrelationswert für entsprechenden Teile mit einer Länge N/M, wobei N die Gesamtlänge des quaternären quasi-orthogonalen Codekandidaten und des orthogonalen Walsh-Codes ist,
nicht überschreitet, wobei M = 2^m mit m = 0, 1,..., log₂N ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Maskenauswahlschritt weiterhin den folgenden Schritt aufweist: Speichern der Maske zur Erzeugung des quatemären quasi-orthogonalen Codekandidaten als quaternäre quasi-orthogonale Codemaske, wenn ein Korrelationswert für entsprechende Teile einer Länge N/M mit N als Gesamtlänge eines quaternären quasi-orthogonalen Codekandidaten erzeugt mit dem Masken-ausgewählten quaternären quasi-orthogonalen Code
nicht überschreitet, wobei M = 2^m mit m = 0, 1, log₂N ist.
Vorrichtung zur Erzeugung eines quaternären quasi-orthogonalen Codes für eine Kanalübertragungseinrichtung in einem CDMA-Kommunikationssystem, wobei die Vorrichtung geeignet ist zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und aufweist: einen ersten Generator (1000; 1100; 1105) zur Erzeugung einer quaternären quasi-orthogonalen Codemaske entsprechend zu einem designierten Codeindex einen zweiten Generator (1010; 1110) zur Erzeugung eines orthogonalen Walsh-Codes entsprechend zu einem designierten Index des orthogonalen Walsh-Codes und einen Addierer (1033; 1133, 1135) zur Erzeugung eines quaternären quasi-orthogonalen Codes durch Verwendung der quaternären quasi-orthogonalen Codemaske und des orthogonalen Walsh-Codes.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die quaternäre quasi-orthogonale Codemaske so ausgestaltet ist, dass ein Vollkorrelationswert zwischen einem Walsh-Code und dem quaternären quasi-orthogonalen Code mit Gesamtlänge N den Wert √N nicht überschreitet, ein Vollkorrelationswert zwischen dem quaternären quasi-orthogonalen Code und einem weiteren quaternären quasi-orthogonalen Code √N nicht überschreitet, ein Korrelationswert für entsprechende Teile einer Länge N/M, mit N als Gesamtlänge des quaternären quasi-orthogonalen Codekandidatens und des orthogonalen Walsh-Codes, den Wert
nicht überschreitet, wobei M = 2^m, mit m = 0, 1,..., log₂N ist, und ein Korrelationswert für entsprechende Teile mit einer Länge N/M, wobei N die Gesamtlänge des quaternären quasi-orthogonalen Codes und eines anderen quaternären quasi-orthogonalen Codes ist, den Wert
nicht überschreitet.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei diese weiterhin aufweist: einen Signalwandler (1020; 1137, 1139) zur Wandlung des quatemären quasi-orthogonalen Codes in einen quaternären komplexen quasi-orthogonalen Code.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der zweite Generator einen Operator zur Umwandlung des orthogonalen Walsh-Codes in eine quaternäre Zahl aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der erste Generator folgende Tabelle für quaternäre quasi-orthogonale Codemasken aufweist:
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der erste Generator eine quaternäre quasi-orthogonale Codemaske entsprechend zum Codeindex in der entsprechenden folgenden Maskentabelle ausgibt:
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Signalwandler ein Signal „0" in „1 + j", ein Signal „1" in „–1 + j", ein Signal „2" in „–1 – j" und Signal „3" in „1 – j" wandelt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der erste Generator (1100, 1105) geeignet ist zur Erzeugung von I- und Q-Komponenten quaternärer quasi-orthogonaler Codemasken entsprechend zu einem designierten Index; der zweite Generator (1110) geeignet ist zur Erzeugung eines orthogonalen Walsh-Codes entsprechend zu einem designierten Orthogonalwalshcode-Index; der Addierer (1133, 1135) geeignet ist zur Erzeugung von I- und Q-Komponenten quaternärer quasi-orthogonaler Codes, durch Verwenden der I- und Q-Komponenten quaternärer quasi-orthogonaler Codemasken und des orthogonalen Walsh-Codes, und der Signalwandler (1137, 1139) geeignet ist zur Wandlung der I- und Q-Komponenten quaternärer quasi-orthogonaler Codes in I- und Q-Komponenten quaternärer komplexer quasi-orthogonaler Codes.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei der erste Generator der I- und Q-Komponenten quaternärer quasi-orthogonaler Codemasken aufweist, die in folgender Tabelle angegeben sind, entsprechend zu dem Codeindex und I- und Q-Komponenten quaternärer quasi-orthogonaler Codemasken entsprechend zu dem designierten Codeindex auswählt.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei der erste Generator I- und Q-Komponenten quaternärer quasi-orthogonaler Codemasken aufweist, die in folgender Tabelle angegeben sind, entsprechend zum Codeindex und I- und Q-Komponenten quaternärer quasi-orthogonaler Codemasken entsprechend zum designierten Codeindex auswählt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, welche weiterhin aufweist: einen Komplettsignalwandler (710) zur Wandlung eines kanalcodierten Signals in ein Komplexsignal; einen Kanalspreizer (719; 811) zur Erzeugung eines kanalgespreizten Komplexsignals durch Multiplizieren des Komplexsignals mit dem quaternären komplexen quasi-orthogonalen Code und ein PN, Pseudorauschen, Maskenteil (719; 813) zur Erzeugung eines PN-maskierten Kanalsignals durch Multiplizieren der kanalgespreizten Komplexsignale mit komplexen PN-Sequenzen.
Verfahren zum Generieren eines quaternären quasi-orthogonalen Codes für eine Kanalübertragungseinrichtung in einem CDMA-Kommunikationssystem, welches die Erzeugung eines quaternären quasi-orthogonalen Codes nach dem Verfahren des Anspruchs 1 aufweist, mit den folgenden Schritten: Erzeugen (513–517) einer Maske eines quaternären quasi-orthogonalen Codes entsprechend zu einem designierten Codeindex; Erzeugen eines Walsh-Codes entsprechend zu einem designierten Index des Walsh-Orthogonalcodes und Erzeugen (519–521) eines quaternären quasi-orthogonalen Codes durch Verwenden der quatemären quasi-orthogonalen Codemaske und des Walsh-Codes.
Verfahren nach Anspruch 19, welches weiterhin folgende Schritte aufweist: Umwandeln eines kanalcodierten Signals in ein Komplexsignal; Umwandeln des quatemären quasi-orthogonalen Codes in einen quaternären komplexen quasi-orthogonalen Code; Erzeugen eines kanalgespreizten Komplexsignals durch Multiplizieren des Komplexsignals mit dem quaternären komplexen quasi-orthogonalen Code und Erzeugen eines PN, zufallsrauschen, -maskierten Kanalsignals durch Multiplizieren des kanalgespreizten Komplexsignals mit komplexen PN-Sequenzen.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Schritt des Erzeugens einer quatemären quasi-orthogonalen Codemaske das Erzeugen von I- und Q-Komponenten quaternärer quasi-orthogonaler Codemasken aufweist, und der Schritt des Erzeugens eines quaternären quasi-urthogonalen Codes das Erzeugen von I- und Q-Komponenten quaternärer quasi-orthogonaler Codes aufweist.