專利名稱：多層載波離散多音通信技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及到無線電通信，尤其是涉及到在伴隨有動態(tài)環(huán)境變化的困難和敵對環(huán)境中的多址聯(lián)接通信技術(shù)。
在1940年代的二次世界大戰(zhàn)期間發(fā)展起來的通信技術(shù)包括用來支持高頻(HF)帶業(yè)務(wù)的“頻率分集通信”或“多層載波通信”。J.Proakis在Digital Communications,McGraw-Hill,1989,7.4-7.7段中提出了頻率分集通信技術(shù)。Proakis是基于在大大衰減的信道例如是深度衰落的信道中接收時會產(chǎn)生誤差而提出分集技術(shù)的。通過彼此獨立衰落的信道為接收機提供原始信號的若干副本有可能連續(xù)通信，除非是在所有重復(fù)信道都同時發(fā)生衰落的不太可能的情況下?？梢耘懦@種概率。
頻率分集是許多分集方案當(dāng)中的一種。由名義上被各個獨立信道的相干帶寬隔開的若干個載波信道執(zhí)行同樣的調(diào)制。按照時間分集，在不同的時隙中發(fā)送相同的信息。在一種分集方案中可以采用多單元天線?？梢杂萌舾山邮仗炀€接收從單個發(fā)射天線發(fā)送的信號。為了獲得最佳效果，接收天線被分開足夠遠，以改變一組當(dāng)中不同的多徑干擾。往往需要名義上獨立的十個波長來觀測獨立的信號衰落。
在一種更加成熟的分集方案中采用的信號帶寬可以遠遠大于信道的相干帶寬。這種信號的帶寬W能夠分解多徑分量并且為接收機提供若干個獨立衰落的信號路徑。
其他現(xiàn)有技術(shù)的分集方案包括入射角或是空間分集和極化分集。
當(dāng)帶寬W遠遠大于用戶可以利用的各個獨立信道的相干帶寬時，可以將信道進一步細分成許多頻分復(fù)用子信道，每個獨立信道的相干帶寬都具有至少一個相互分離的中心頻率。這樣就能通過頻分復(fù)用的子信道發(fā)送相同的信號，按照頻率分集工作。采用覆蓋帶寬W的寬帶二進制信號也可以獲得同樣的結(jié)果。
G.K.Kaleh在IEEE Transactions on Communications,Spet.1994.上發(fā)表的一篇文章“Frequency-Diversity Spread-Spectrum CommunicationSystem to Counter Band-limited Gaussian Interference,”中描述了這種技術(shù)。這篇文章概括地描述了一種能夠蓄意為敵的信號環(huán)境中工作的可靠的裝置。
J.Proakis在“Spread Spectrum Signals for DigitalCommunication,”supra的第八章中描述了一種頻率分集擴展頻譜和多址聯(lián)接的概念。詳細描述了一種與跳頻擴展頻譜相結(jié)合的分集傳輸方式，用來防止多徑衰落和局部頻帶干擾。
早在1959年就有人提出了適合多元天線陣列的反向天線陣，用來在發(fā)送和接收期間提供相同的空間增益模式。有關(guān)這種技術(shù)的論述可參見R.Monzingo,T.Miller,Introduction to Adaptive Arrays,Wiley IntersciencePublications,1980；L.Van Atta的1959年的美國專利2,908,002“Electromagnetic Reflection”；和B.Glance,P.Henryd 1983年5月10日的美國專利US4,383,332“High Capacity Mobile Radio System”。TDD系統(tǒng)為實現(xiàn)反向天線陣列提供了一種有效的手段，能夠減少技術(shù)和發(fā)送路徑之間的信道變化。
本發(fā)明的一個目的是提供一種無線電通信系統(tǒng)，用于通過信道畸變截然不同的大范圍分散的頻帶傳播數(shù)據(jù)，象直接序列擴展頻譜所需的那樣，在干涉頻率之間實際上沒有發(fā)散信號。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種在強窄帶干擾條件下通信的無線電通信系統(tǒng)，例如是普通的蜂窩信號波形，在接收機的解擴展器處關(guān)閉受影響的頻道。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種具有簡單均衡的線性信道多徑畸變的無線電通信系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種無線電通信系統(tǒng)，它能夠與離散多音和正交頻分復(fù)用式信道技術(shù)兼容。為了頻率信道化和反信道化，還能夠與時間分組多音和正交頻分復(fù)用式調(diào)制/解調(diào)技術(shù)兼容。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種能夠與時分雙工系統(tǒng)兼容的無線電通信系統(tǒng)，其中的多層載波擴展頻譜調(diào)制格式是分組的，例如，如果多層載波擴展頻譜信號是用離散多音和/或基于頻率信道化和反信道化的正交頻分復(fù)用產(chǎn)生的。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種具有頻分多址聯(lián)接式多址聯(lián)接能力的無線電通信系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種采取多層載波多址聯(lián)接布局的具有碼分多址聯(lián)接式多址聯(lián)接能力的無線電通信系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種能夠與高階數(shù)字調(diào)制兼容的無線電通信系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于靈活請求式帶寬數(shù)據(jù)速率連接的無線電通信系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種在代碼零位應(yīng)用中具有空分多址聯(lián)接式多址聯(lián)接，干擾排除和信道均衡能力的無線電通信系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種配合自適應(yīng)天線陣列使用的無線電通信系統(tǒng)，采用空間延伸的擴展碼利用每個空間信道或是天線束上獨立的合成增益來擴展數(shù)據(jù)，從而控制信道帶寬陣列擴散。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種能夠與高級陣列適配技術(shù)兼容的無線電通信系統(tǒng)，例如是無盲點定向?qū)Ш?，盲點定向數(shù)據(jù)和其他技術(shù)，它利用了基帶數(shù)據(jù)，信道結(jié)構(gòu)或多層載波擴展格式的基本特性的優(yōu)點。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種能夠與反向通信技術(shù)兼容的無線電通信系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種能夠與常規(guī)的碼分多址聯(lián)接，數(shù)據(jù)觸發(fā)系統(tǒng)反向兼容的無線電通信系統(tǒng)。
簡而言之，本發(fā)明的實施例包括一種“多層載波”擴展頻譜通信系統(tǒng)，其中的擴展是在頻域中通過將時域形式的基帶信號與一組重疊或是多層的復(fù)合正弦載波波形相乘而完成的。實際的擴展是通過直接激勵一個大型快速Fourier(FFT)變換庫(bins)來完成的。這樣就能明顯降低計算的復(fù)雜性，緩和對輸出FFT容量的要求?？梢杂靡粋€β=9的Kaiser-Bessel窗口來填滿單音之間的空間，不讓這些單音與相鄰的單音發(fā)生單音之間的干擾。特別是高值的β會在相鄰的單音之間產(chǎn)生干擾，而相隔更遠的單音之間的干擾很小。這種基本技術(shù)可以結(jié)合時分雙工，碼分多址聯(lián)接，空分多址聯(lián)接，頻分多址聯(lián)接，自適應(yīng)天線陣列和干擾消除技術(shù)。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是提供了一種無線電通信方法，在用于頻譜分集的廣泛分散的頻帶上擴展數(shù)據(jù)。這樣就能提供一種能夠吸取頻率分集優(yōu)點的有效方式，特別是在頻帶廣泛分散的應(yīng)用中。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是提供了一種無線電通信方法，即使是在強烈的窄帶干擾下也能通信。這樣就能在出現(xiàn)強烈的窄帶頻分多址聯(lián)接(FDMA)和象蜂窩覆蓋應(yīng)用中那樣的時分多址聯(lián)接(TDMA)蜂窩無線電信號時維持一種多層載波擴展頻譜(SCSS)鏈路。還可以在由于來自帶外信號的諧波而出現(xiàn)偽造干擾時維持通信鏈路。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是提供了一種無線電通信方法，它能夠直接均衡線性信道畸變，并且能夠使穩(wěn)態(tài)或是準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)線性信道畸變接近于發(fā)射擴展碼上的乘法作用。還可以進一步將信道均衡操作溶入解擴展或擴展操作，除了消除分組內(nèi)Doppler擴展之外不需要額外的濾波操作。其基本原理是配合著基帶，預(yù)擴展，電文信號的帶寬來均衡多徑傳播。如果電文信號的帶寬很窄，這種多徑均衡操作會極為簡單。如果預(yù)擴展電文信號的帶寬足夠窄，例如預(yù)擴展電文信號的相關(guān)帶寬或是反向帶寬是傳輸信道中的最大多徑延遲的大乘積，這種均衡操作就能減少到能夠自動溶入自適應(yīng)解擴展操作的綜合乘法操作。它與常規(guī)的CDMA系統(tǒng)的差異在于后者需要額外的均衡操作，除非擴展信號的相關(guān)寬度是傳輸信道中的最大多徑延遲的大乘積。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是提供了一種無線電通信方法，它能夠兼容離散多音和正交頻分復(fù)用式頻道復(fù)用技術(shù)。這樣就能用發(fā)射擴展碼上的乘法效果精確地模擬穩(wěn)態(tài)和線性信道畸變。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是提供了一種能夠兼容時分雙工系統(tǒng)的無線電通信方法。例如，如果多層載波擴展頻譜信號是用離散多音和/或正交頻分復(fù)用式頻道復(fù)用器和反向頻道復(fù)用器產(chǎn)生的，就能采用時分雙工通信格式將多層載波擴展頻譜調(diào)制格式編組。在通信鏈路的任何一端都能對發(fā)射信道進行“本地”評估，大大簡化了信道預(yù)加重，發(fā)射信道均衡拓撲邏輯和反向傳輸技術(shù)的實施。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是提供了一種具有碼分多址聯(lián)接式多址聯(lián)接功能的無線電通信方法，例如是多層載波多址聯(lián)接技術(shù)。點-對-多點通信鏈路采用擴展增益的線性內(nèi)部相關(guān)(正交或非正交)集在頻道的相同子集上發(fā)射信號，以便由解擴展器分離這些信號。因為擴展碼可以是非正交的，在結(jié)合著空碼技術(shù)使用時，本發(fā)明的首要優(yōu)點是能夠使用非正交擴展碼。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是提供了一種能夠兼容“按需帶寬”靈活數(shù)據(jù)速率技術(shù)的無線電通信方法。通過多個時間，頻率，或多層載波信道向單個用戶發(fā)送原始數(shù)據(jù)，在給定鏈路上的數(shù)據(jù)速率可以小幅地增、減。如果用多個多層載波信道來提高數(shù)據(jù)速率，就能在不增加帶寬的情況下調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)速率。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是提供了一種能夠兼容高級數(shù)字調(diào)制的無線電通信方法。它能夠兼容任意的Mary數(shù)字基帶調(diào)制格式，并且能夠通過在每個頻道上傳輸更多的位/符號而提高容量。通過改變每個原始數(shù)據(jù)中每個符號的位數(shù)還可以在多元通信網(wǎng)絡(luò)中提高重新利用率和“負載平衡”。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是提供了一種具有空分多址聯(lián)接，干擾消除及信道均衡能力的無線電通信方法，例如是空碼技術(shù)。這種空分多址聯(lián)接式空碼技術(shù)是理想或是接近理想的線性干擾消除和信號提取技術(shù)，這對于根據(jù)頻率分集或頻譜分集的信號在解擴展器上分離多層載波擴展頻譜信號是有用的。這樣就能消除多層載波擴展頻譜信號的信元內(nèi)部的干擾，并且能消除信元外部的干擾，例如是提高重新利用能力。這樣就能更加有效地使用在各種擴展格式中普遍采用的空碼。特別是能夠為用于符號調(diào)制直接序列擴展頻譜格式的空碼技術(shù)提供一種二倍容量的改進，其中的擴展增益在每一個電文符號的基礎(chǔ)上重復(fù)一次。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是提供了一種能夠配合自適應(yīng)天線陣列使用的無線電通信方法。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是提供了一種能夠兼容前置陣列自適應(yīng)技術(shù)的無線電通信方法，用來按照空間分集，頻譜分集，極化分集以及空間/頻譜/極化分集的組合來分離信號。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是提供了一種能夠兼容反向通信技術(shù)的無線電通信方法。能夠把反向通信技術(shù)直接擴展到包括單一天線或天線陣列的多層載波擴展頻譜系統(tǒng)。并且能夠?qū)⒆顝?fù)雜的操作集中在點-對-多點通信鏈路中的基站上，大大降低了整個系統(tǒng)的成本。
本發(fā)明進一步的優(yōu)點是提供了一種能夠向后兼容常規(guī)的碼分多址聯(lián)接數(shù)據(jù)激活技術(shù)的無線電通信方法。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員在參照附圖閱讀了對最佳實施例的具體說明之后就能充分地理解本發(fā)明的上述及其他目的和優(yōu)點。
在附圖中

圖1是本發(fā)明實施例的一種通信系統(tǒng)的方框圖，圖中有若干個遠程移動單元分布在一或多個中央基站的空間內(nèi)；圖2A表示本發(fā)明一個實施例的方框圖，圖中有一個多層載波擴展頻譜發(fā)射機組被連接到一個天線陣列上作為點-對點發(fā)射機，另一個天線陣列被連接到用于點-對-點接收機的一個多層載波擴展頻譜接收機組5；圖2B表示本發(fā)明另一實施例的方框圖，圖中有一個多層載波多址聯(lián)接發(fā)射機組被連接到一個天線陣列上作為網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機，另一個天線陣列被連接到用于網(wǎng)絡(luò)接收機的一個多層載波多址聯(lián)接接收機組；圖3A表示本發(fā)明另一個實施例的方框圖，圖中有一個多層載波擴展頻譜發(fā)射機破連接到一個時分雙工器上作為點-對點發(fā)射機，另一個時分雙工器被連接到用于點-對-點接收機的多層載波擴展頻譜接收機；圖3B表示本發(fā)明另一個實施例的方框圖，圖中有一個多層載波多址聯(lián)接發(fā)射機被連接到一個時分雙工器上作為網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機，另一個時分雙工器被連接到用于網(wǎng)絡(luò)接收機的多層載波多址聯(lián)接接收機；圖4A表示本發(fā)明另一個實施例的方框圖，圖中有一個多層載波擴展頻譜發(fā)射機被連接到一個空碼器(code nuller)上作為點-對點發(fā)射機，另一個空碼器被連接到用于點-對-點接收機的多層載波擴展頻譜接收機；圖4B表示本發(fā)明另一個實施例的方框圖，圖中有一個多層載波多址聯(lián)接發(fā)射機被連接到一個空碼器上作為網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機，另一個空碼器被連接到用于網(wǎng)絡(luò)接收機的多層載波多址聯(lián)接接收機；
圖5A表示本發(fā)明另一個實施例的方框圖，圖中有一個多層載波擴展頻譜發(fā)射機被連接到一個廣泛分散的頻道復(fù)用器(frequency channelizer)上作為點-對點發(fā)射機，另一個廣泛分散的頻道復(fù)用器被連接到用于點-對-點接收機的多層載波擴展頻譜接收機；圖5B表示本發(fā)明另一個實施例的方框圖，圖中有一個多層載波多址聯(lián)接發(fā)射機被連接到一個廣泛分散的頻道復(fù)用器上作為網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機，另一個廣泛分散的頻道復(fù)用器被連接到用于網(wǎng)絡(luò)接收機的多層載波多址聯(lián)接接收機；圖6A表示本發(fā)明另一個實施例的方框圖，圖中有一個多層載波擴展頻譜發(fā)射機組被連接到一個同步時分雙工器組，后者又在用于點-對-點收發(fā)信機系統(tǒng)的多層載波擴展頻譜發(fā)射機組的控制下通過一個反適配器連接到一個天線陣列和一個多層載波擴展頻譜接收機組；圖6B表示本發(fā)明另一個實施例的方框圖，圖中有一個多層載波多址聯(lián)接發(fā)射機組被連接到一個同步時分雙工器組，后者又在用于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的多層載波多址聯(lián)接發(fā)射機組的控制下通過一個反適配器連接到一個天線陣列和一個多層載波多址聯(lián)接接收機組；圖7A是一種類似于圖2A,3A,4A,5A和6A中所包括的那種多層載波擴展頻譜發(fā)射機的功能性框圖；圖7B是一種類似于圖2A,3A,4A,5A和6A中所包括的那種多層載波擴展頻譜接收機的功能性框圖；圖8是圖1所示系統(tǒng)中包括的基站的一個框圖，并且表示了這樣一種可能性，天線陣列能夠在空間上鑒別通信系統(tǒng)中的成員。所表示的各個功能性發(fā)射機和接收機線路包括許多信道，能夠支持基本的多層載波擴展頻譜通信媒介；圖9是圖1所示系統(tǒng)中包括的一個典型的遠程單元框圖，并且表示了能夠支持基本的多層載波擴展頻譜通信媒介的自適應(yīng)信道均衡和預(yù)加重功能；圖10是一個多元T/R模塊的框圖，它包括各自具有一個天線的多個獨立的T/R模塊。可以隨著天線數(shù)量而增、減系統(tǒng)的組成規(guī)模。空間處理發(fā)生在接收過程中的模-數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)處理之后和發(fā)送過程中的數(shù)-模轉(zhuǎn)換(DAC)操作之前。所有的空間以及頻譜擴展操作都是對數(shù)字的數(shù)據(jù)執(zhí)行的。系統(tǒng)中的所有關(guān)鍵頻率和參考時鐘都是從一個公共時鐘例如是GPS時鐘獲得的。在圖中表示了一種模塊校準(zhǔn)的機制，它對于TDD系統(tǒng)中的精確反向是必要的。
圖11是一種多層載波擴展頻譜調(diào)制器的框圖，在被一個獨立的定標(biāo)器復(fù)用的Kspread個獨立擴展單元當(dāng)中復(fù)制基帶數(shù)據(jù)，由定標(biāo)器提供給一種時分復(fù)用器組合成一個復(fù)合數(shù)據(jù)矢量；圖12是一個全數(shù)字完全自適應(yīng)方式的多層載波擴展頻譜解擴展器的框圖。這種解擴展器包括若干個信道，用來處理多層載波擴展頻譜載波媒介中的各個單音；圖13表示了一例BPSK多音，它的數(shù)據(jù)長度為6，擴展系數(shù)Kspread是4，而各組之間的間隔是2。每一組單元g1-g4被表示成具有獨立的幅值，可以通過信道均衡和預(yù)加重來控制，以便對抗干擾和其它問題；圖14表示用來恢復(fù)從一個天線陣列接收的信號x(t)的一個“SCORE”處理器。這一處理器的控制包括控制濾波器h(t)，頻移值α和共軛控制(*)；圖15是一個數(shù)據(jù)流程圖，表示一種在兩個單元子集當(dāng)中選通的代碼選通SCORE解擴展操作流程；圖16是一個數(shù)據(jù)流程圖，表示一種在兩個單元子集當(dāng)中選通的代碼選通SCORE擴展操作流程，它和圖15是對稱的；圖17是用于本發(fā)明實施例的時分雙工通信系統(tǒng)的一種時間-頻率格式；圖18是一種基本DMT調(diào)制解調(diào)器的有效單音格式；圖19是用來說明發(fā)射機/接收機校準(zhǔn)方法的一個數(shù)據(jù)流程圖；圖20是一種集成的單一天線T/R和離散多音(DMT)調(diào)制解調(diào)器的示意圖，可用來實現(xiàn)本發(fā)明實施例的一種DMT式多層載波多址聯(lián)接(SCMA)系統(tǒng)；圖21籠統(tǒng)地表示了本發(fā)明實施例的一種單線代碼選通交叉-SCORE擴展器；
圖22是一個數(shù)據(jù)流程圖，用來表示具有Kspread個單元子集的單線代碼選通交叉-SCORE解擴展操作；圖23是一個數(shù)據(jù)流程圖，用來表示具有Nframe個分組/適配幀的一種單線交叉-SCORE算法；圖24是一個數(shù)據(jù)流程圖，用來表示一種單一適配幀自相關(guān)統(tǒng)計運算；圖25是一個數(shù)據(jù)流程圖，用來表示具有Kspread個單元子集的一種交叉-SCORE本征函數(shù)；圖26是一個數(shù)據(jù)流程圖，用來表示具有Kpart<Kspread個單元子集的一種代碼鍵發(fā)生器；圖27是一個數(shù)據(jù)流程圖，用來表示具有Kpart<Kspread個單元子集的一種等效的代碼鍵發(fā)生器；圖28是一個數(shù)據(jù)流程圖，用來表示具有Kpart個子集的一種交叉-SCORE本征函數(shù)；圖29是一個數(shù)據(jù)流程圖，用來表示具有兩個單元子集的一種交叉-SCORE本征函數(shù)；圖30是一個數(shù)據(jù)流程圖，用來表示本發(fā)明實施例的一種多線代碼選通交叉-SCORE擴展器；圖31是一個數(shù)據(jù)流程圖，用來表示在本發(fā)明的一個實施例中采用頻率選通和兩個單元子集的一種單線代碼選通自動-SCORE擴展操作；圖32是一個數(shù)據(jù)流程圖，用來表示采用頻率選通和兩個單元子集的一種單線代碼選通自動-SCORE解擴展操作；圖33是一個數(shù)據(jù)流程圖，用來表示采用頻率選通和兩個單元子集的一種自動-SCORE本征函數(shù)；圖34是一個數(shù)據(jù)流程圖，用來表示采用時間選通和半速率冗余選通的一種單線代碼選通自動-SCORE擴展；圖35是一個數(shù)據(jù)流程圖，用來表示采用時間選通和半速率冗余選通的一種單線代碼選通自動-SCORE解擴展。
圖1中用總的標(biāo)號10表示本發(fā)明實施例的一種通信系統(tǒng)，系統(tǒng)10包括一個具有多個遠端單元12-17雙向無線電通信的基站11。如圖1所示，基站11周圍的遠端單元12-17的位置代表三維空間中的各種不同位置，還可以假設(shè)所有或是一或多個遠端處在各個時間點上?；?1有一個多元天線18。每個遠端12-17有一的對應(yīng)的天線19-24，這其中有些也是多元天線，例如21,23和24。天線18-24代表的各種形式有連接到一個收發(fā)信機的單一物理天線，隔離的發(fā)送和接收天線，以及各自代表差分空間信號靈敏度的天線陣列。另外，有些或是所有天線18-24都可以采用極化分集。也就是說，有些天線18-24可以是正測向極化(例如天線20)，有些則可以是負測向極化(例如天線22)?！罢?負”極化測向可以采取“水平/垂直”線性極化，“順時針/逆時針”圓形極化，“傾斜45/135”極化等等。實際噪聲從四面八方侵入系統(tǒng)10，干擾源往往是由來自特定方向的信號所決定的?；?1和遠端單元12-17之間的多徑信號代表著一種可能造成信道衰落和其它問題的干擾。
系統(tǒng)10還可以包括由裝備有多元天線26的第二基站25來體現(xiàn)的多點-對-多點和點-對-點的網(wǎng)絡(luò)拓撲邏輯。多點-對-多點網(wǎng)絡(luò)是圖1所示系統(tǒng)的一種升級，可以在相鄰的呼叫接口需要控制的單元系統(tǒng)中使用。網(wǎng)絡(luò)中的每個基站或遠端收發(fā)信機都可以具有任意不同數(shù)量的天線元和擴展系數(shù)，例如可以擴展到不同數(shù)量的頻率單元?？臻g定位的干擾可能會來自其它多層載波網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的單元以及來自其它干擾源，例如是干擾臺或者被覆蓋的網(wǎng)絡(luò)的FDMA信號。實際噪聲可能從四面八方平衡或不平衡地侵入系統(tǒng)，在這里“平衡”的意思是各向同性噪聲。
系統(tǒng)10的無線電通信基本原理是本文所述的“多層載波擴展頻譜”(SCSS)，由基站11和各個遠端單元12-17同時相互發(fā)送本質(zhì)上具有頻率分集的離散的多個單音(DMT)。在來自一個單元11-17的每一組離散多音傳輸信號上對一個基帶數(shù)據(jù)符號進行擴展頻譜調(diào)制。指定的接收機甚至可以通過深度衰落或是受到強烈干擾的離散單音上的個別信道載波信息實現(xiàn)精確的數(shù)據(jù)恢復(fù)。
還可以進一步用各種方式來體現(xiàn)本發(fā)明，例如圖2A-6B中所示的各種組合實施例。圖2A-6B中采用的各個要素會進一步參照圖7-16來描述。各個陣列中的天線可以采取任意的空間位置，這種陣列不需要有特殊的天線幾何形狀就能有效地工作。另外，這種天線在極化和空間上都可以移動。
圖2A表示由連接到一個多元天線陣列(AA)34上的多層載波擴展頻譜(SCSS)發(fā)射機組32構(gòu)成的一個點-對-點發(fā)射機30。點-對-點接收機36包括連接到多層載波擴展頻譜(SCSS)接收機組40上的一個多元天線陣列(AA)38。每個天線陣列包括用來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的多個空間上隔離的天線。在圖2A或是采用多層載波擴展和解擴展的圖2B,6A或6B中沒有加進例如是自適應(yīng)線性組合和/或通過多個空間上分離的天線來傳輸?shù)淖赃m應(yīng)天線陣列處理。這種陣列自適應(yīng)處理被歸入了多層載波擴展和解擴展操作。
圖2B表示由連接到一個多元天線陣列(AA)46上的多層載波多址聯(lián)接(SCMA)發(fā)射機組44構(gòu)成的一個網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機42。網(wǎng)絡(luò)接收機組48包括連接到多層載波多址聯(lián)接(SCMA)接收機組52上的一個多元天線陣列(AA)50。
圖3A表示由連接到一個時分雙工器(TDD)58上的多層載波擴展頻譜(SCSS)發(fā)射機56構(gòu)成的點-對-點發(fā)射機54。點-對-點接收機60包括連接到多層載波擴展頻譜(SCSS)接收機64上的一個時分雙工器62。
圖3B表示的網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機66包括一個連接到時分雙工器(TDD)70上的多層載波多址聯(lián)接(SCMA)發(fā)射機68。網(wǎng)絡(luò)接收機72包括連接到多層載波多址聯(lián)接(SCMA)收機76上的一個時分雙工器74。
圖4A表示由連接到一個空碼器82上的多層載波擴展頻譜(SCSS)發(fā)射機80構(gòu)成的點-對-點發(fā)射機78。點-對-點接收機84包括連接到多層載波擴展頻譜(SCSS)接收機88上的一個空碼器86。
圖4B表示由連接到一個空碼器94上的多層載波多址聯(lián)接(SCMA)發(fā)射機92構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機90。網(wǎng)絡(luò)接收機96包括連接到多層載波多址聯(lián)接(SCMA)接收機100上的一個空碼器98。
圖5A表示一個點-對-點發(fā)射機102，它包括連接到一個廣泛分散的頻道復(fù)用器106上的多層載波擴展頻譜(SCSS)發(fā)射機104。點-對-點接收機108包括連接到多層載波擴展頻譜(SCSS)接收機112上的一個廣泛分散的頻道復(fù)用器110。
圖5B表示一個網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機114，它包括連接到一個廣泛分散的頻道復(fù)用器118上的多層載波多址聯(lián)接(SCMA)發(fā)射機116。網(wǎng)絡(luò)接收機120包括連接到多層載波多址聯(lián)接(SCMA)接收機124上的一個廣泛分散的頻道復(fù)用器122。
圖6A表示一種點-對-點收發(fā)信機系統(tǒng)126，其中的多層載波擴展頻譜(SCSS)發(fā)射機組128被連接到一個同步時分雙工器(TDD)組130，后者又在多層載波擴展頻譜(SCSS)發(fā)射機組128的控制下通過一個反適配器136連接到一個多元天線陣列(AA)132和一個多層載波擴展頻譜(SCSS)接收機組134。
圖6B表示一種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)138，它包括連接到同步時分雙工器(TDD)142上的一個多層載波多址聯(lián)接(SCMA)發(fā)射機140，時分雙工器又在多層載波多址聯(lián)接(SCMA)發(fā)射機組140的控制下通過一個反適配器148連接到一個多元天線陣列(AA)144和一個多層載波多址聯(lián)接(SCMA)接收機組146。
圖7A表示一種類似于圖2A,3A,4A,5A和6A中所包括的那種多層載波擴展頻譜(SCSS)發(fā)射機150。SCSS發(fā)射機150包括一個數(shù)-模轉(zhuǎn)換器(DAC)152，用來將輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成用于傳輸?shù)哪M信號。用于傳輸?shù)哪M信息可以不通過DAC152直接輸入。對應(yīng)著上變換處理中的射頻載波的每一次調(diào)制包括兩個或更多信道(例如1,…,k)。例如，每個上變換信道包括一個同相(I)混頻器154和連接到90°移相器158和本地振蕩器(LO)160的一個正交(Q)混頻器156。這樣就能用調(diào)制信息來控制同相位和正交相位的AM載波射頻的幅值。一對增益控制放大器162和164能夠在被加法器166重組之前獨立地調(diào)節(jié)各個同相位和正交相位的幅值。用一個帶通濾波器(BPF)168剝離可能會干擾相鄰信道的帶外信號。由一個總加法器170組合來自所有信道的信號，并且產(chǎn)生發(fā)射機輸出，然后提供給一個天線。擴展增益發(fā)生器172周期性地發(fā)出平行的輸出，用來控制一組中每一個信道的所有增益控制放大器162和164。提供給各個增益控制放大器162和164的各個控制信號中包括用于開/關(guān)控制的一位信號數(shù)字線，用于離散灰色色度設(shè)定的多位平行數(shù)字控制線，或者是用于連續(xù)改變增益設(shè)定的一條模擬控制線。
對圖7A和7B所示的用于發(fā)射機150和接收機180的模擬電路的一種顯而易見的變更是采用全數(shù)字復(fù)用轉(zhuǎn)換器(“transmux”)設(shè)計，例如是采用離散的數(shù)字邏輯或數(shù)字信號處理器。
對例如圖7A和7B所示的直接或復(fù)用轉(zhuǎn)換器擴展和解擴展方案的一種最佳變更方式是本發(fā)明的正交頻分復(fù)用(OFDM)的離散多音(DMT)方法。
參見圖7A，在發(fā)射機150工作時，擴展增益發(fā)生器172產(chǎn)生的某些擴展增益輸出要比用不同的擴展增益獲得的輸出更容易被指定的接收機接收到。發(fā)射機和接收機之間的介入無線電通信環(huán)境對某些相位和頻率的衰減或是干擾通常要比對其它相位和頻率的衰減或干擾大。無線電通信環(huán)境中包含同波道干擾，網(wǎng)間和網(wǎng)內(nèi)加性干擾，以及更容易超過擴展碼并且在接收機上難以消除的人為干擾/覆蓋信號。擴展增益輸出有能力補償介入無線電通信環(huán)境中的信道畸變和同波道干擾的影響。在任何一個時刻應(yīng)該產(chǎn)生的最佳擴展增益輸出可以按照時間或空間用模仿的序列來確定，或者是按照對例如反向信道數(shù)據(jù)等通信質(zhì)量的某種測量所獲得的結(jié)果來調(diào)節(jié)。這種擴展碼能夠補償同波道干擾源以及信道畸變。
圖7B表示一種類似于圖2A,3A,4A,5A和6A中所包括的那種多層載波擴展頻譜(SCSS)接收機180，并且能夠與圖7A所示的發(fā)射機150互補。SCSS接收機180用一個平行驅(qū)動若干個獨立頻道的分離器181接收模擬信號。一個典型的信道包括帶通濾波器182，分離器183，同相增益控制放大器184，正交相位增益控制放大器185，由移相器188和本地振蕩器189驅(qū)動的一對相位檢測器186和187，以及用來將所有接收機信道重新組合成數(shù)字信號的一個模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)190。每個下變換信道中包括同相(I)混頻器186和連接到90°移相器188和本地振蕩器(LO)189的正交(Q)混頻器187。再連接一個解擴展加權(quán)發(fā)生器191，用來控制各個信道中獨立的同相和正交放大器184和185。
圖8表示一個基站230。在最佳實施例中，對于“空碼(code nulling)”，采用解擴展加權(quán)最大限度地增大信號-干擾比和信-噪比；并且根據(jù)從適應(yīng)本地的擴展加權(quán)導(dǎo)出的擴展增益在最佳實施例中引入了方向性和反方向性?；?30類似于圖1的基站11，它包括采用波束成形與遠端單元進行定向無線電通信的天線陣列232，發(fā)射/接收(T/R)前端234，一組頻道236，數(shù)據(jù)元變換器238，加權(quán)適配算法發(fā)生器240，多天線多線路解擴展器242，延遲和Doppler估算器243，延遲和Doppler均衡器組244，和一個符號解碼器組246，例如是輸出若干個恢復(fù)的基帶數(shù)據(jù)信道的一種Trellis解碼器。天線陣列232中可以沒有，有些，或者全部都是極化分集的(例如天線233)。
有些輸出基帶數(shù)據(jù)信道被連接到一個符號編碼器組248，例如是Trellis編碼器。從此開始的傳輸線路包括延遲和Doppler預(yù)加重組250，多天線多線路擴展器252，天線和頻道變換器254，連接到發(fā)射/接收補償算法發(fā)生器256的發(fā)射/接收補償組255，以及連接到T/R前端234的一個反向頻道復(fù)用器組257。一個發(fā)射/接收分組觸發(fā)器258接收GPS時間轉(zhuǎn)移信息并且控制T/R前端234中獨立的發(fā)射和接收時間的交錯和持續(xù)時間。這種基站的天線陣列還可以只有一個天線元。在一個最佳實施例中，基站采用分組的時分雙工DMT或OFDM調(diào)制器和解調(diào)器來執(zhí)行反向頻道復(fù)用器和頻道復(fù)用器的工作。
關(guān)于使用Trellis編碼調(diào)制的更多信息可以參見Boulle等人在IEEEPIMRC｀94,pp.105-109上發(fā)表的“An Overview of Trellis CodedModulation Research in COST 231”。
圖9中表示一個實施例的遠端單元260。遠端單元260類似于圖1的遠端單元12-17，它包括采用組合的空間和頻譜分集與基站進行無線電通信的天線陣列262，發(fā)射/接收(T/R)前端264，一組頻道266，數(shù)據(jù)元變換器268，加權(quán)適配算法發(fā)生器270，多天線解擴展器272，延遲和Doppler估算器273，延遲和Doppler均衡器組274，和一個符號解碼器276，例如是輸出一個恢復(fù)的基帶數(shù)據(jù)信道的一種數(shù)據(jù)解碼器。天線陣列262中可以沒有，有些，或者全部都是極化分集的(例如天線263)。
輸出基帶數(shù)據(jù)信道被連接到一個符號編碼器278，例如是一個數(shù)據(jù)編碼器。從此開始的傳輸線路包括延遲和Doppler預(yù)加重單元280，多天線擴展器282，天線和頻道變換器284，連接到發(fā)射/接收補償算法發(fā)生器286的發(fā)射/接收補償組285，以及連接到T/R前端264的一個反向頻道復(fù)用器組287。一個發(fā)射/接收分組觸發(fā)器288接收GPS時間轉(zhuǎn)移信息并且控制T/R前端264中獨立的發(fā)射和接收時間的交錯和持續(xù)時間。
這種基站的天線陣列可以只有一個天線元。各個遠端單元的天線數(shù)量可以是不同的。這樣就能根據(jù)一個具體單元的重要性或是數(shù)據(jù)速率來更改遠端單元的費用。遠端單元可以采用不同的擴展速率。它們能夠在基站收發(fā)信機所使用的頻道中不同的子集上擴展自己的數(shù)據(jù)。在一個最佳實施例中，遠端單元采用分組的時分雙工DMT或OFDM調(diào)制器和解調(diào)器執(zhí)行反向頻道復(fù)用器和頻道復(fù)用器的工作。基站和遠端單元之間的區(qū)別在于基站是從多個節(jié)點上收發(fā)信號，也就是多址聯(lián)接。每個遠端單元僅僅是收發(fā)自己需要的一個數(shù)據(jù)流。信道均衡技術(shù)和空碼對于適應(yīng)擴展和解擴展加權(quán)來說都是有限的方法。
圖10表示一種多天線發(fā)射/接收模塊290。模塊290包括一個多元天線陣列291，每個信元連接到對應(yīng)的一個單信道T/R模塊292，例如是四個。每個T/R模塊292被連接到一個分組觸發(fā)器293，接收機校準(zhǔn)發(fā)生器294，本地振蕩器295和一個系統(tǒng)時鐘296。它們都是由GPS時鐘和Doppler校正信號來驅(qū)動的。每個T/R模塊292包括一個T/R開關(guān)297，中頻(IF)下變換器298，模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)299，數(shù)-模轉(zhuǎn)換器(DAC)300，IF上變換器301和一個功率放大器(PA)302。在接收過程中學(xué)習(xí)接收加權(quán)信息，并且在發(fā)射過程中用于設(shè)定提供給每個天線元的有關(guān)發(fā)射功率，以補償信道衰落或是干擾。需要注意的是，如果基站采用極化分集，發(fā)射/接收模塊的極化都必須是單獨激勵的。
接收和發(fā)射時隙是在特定的時間觸發(fā)的，可以根據(jù)United StatesDepartment of Defense使用的全球定位系統(tǒng)(GPS)提供的精確通用時間獨立來源按照偽隨機方式來確定。這種GPS時間是由駐留在通信平臺的電路板上的導(dǎo)航系統(tǒng)獲得的，讓每個T/R模塊292的接收機側(cè)都知道一個分組所對應(yīng)的時隙。GPS時間還用來獲取系統(tǒng)中使用的本地振蕩器和ACD/DAC時鐘。接收機側(cè)不需要與遠端發(fā)射源同步。特別是接收機系統(tǒng)在接收第一個數(shù)據(jù)分組之前不需要知道通信裝置之間的傳播延遲和Doppler頻移的范圍。然而，在某些應(yīng)用中可能需要在一定精度上知道通信裝置之間的范圍，速度，延遲和Doppler頻移。在接收第一個數(shù)據(jù)分組之前不需要知道通信裝置之間的范圍，傳播延遲和Doppler頻移的范圍。
校準(zhǔn)模式僅僅是根據(jù)需要選擇使用。例如是在一次傳輸?shù)拈_頭，或者是在內(nèi)部診斷指示出需要校準(zhǔn)時執(zhí)行。
在圖12中，鏡像地模擬如圖11所示的編碼，擴展和調(diào)制操作來執(zhí)行解調(diào)，解擴展和解碼操作。圖11中的數(shù)據(jù)流可以反映出圖12中的數(shù)據(jù)流，圖11和12的數(shù)據(jù)流是相同的，一個圖中的相加在另一個圖中就換成了輸出。這種對稱性例如有DMT調(diào)制器和解調(diào)器，頻率變換和反變換操作，擴展和解擴展操作，以及編碼選通擴展和解擴展操作。擴展器的構(gòu)造鏡像解擴展器的構(gòu)造。現(xiàn)有技術(shù)的CDMA收發(fā)信機不具有這樣的對稱性。對稱性在本發(fā)明的實施例中是一個重要特征。
圖11表示在實施例300中用于頻道復(fù)用的一種離散多音多層載波擴展頻譜(SCSS)調(diào)制器。來自導(dǎo)航和編碼系統(tǒng)302的幀生成指令使一個信號調(diào)制器304將天文歷，位置，速度，加速度和其它信息編碼成一種Kcell符號數(shù)據(jù)矢量。然后用這些符號調(diào)制一組基帶單音或快速Fourier變換(FFT)bins。在擴展器306中為Kspread個獨立擴展單元復(fù)制這一Kcell基帶單音，乘以一個獨立的擴展增益用于天線“1”和頻率單元“h”合成，例如將復(fù)合常數(shù)對等地乘以信元中的每一個符號，并且提供給一個時間復(fù)用器將信元組合成合成數(shù)據(jù)的一個Kactive-長矢量，其中的Kactive≥Kcell*Kspread。將這一合成數(shù)據(jù)矢量提供給一個零衰減反向-FFT算子308將數(shù)據(jù)矢量直接轉(zhuǎn)換成KFFT≥(1+SF)*Kactive實時-IF時間采樣，其中的“SF”代表這一系統(tǒng)中從阻帶到通帶的“形態(tài)系數(shù)”或是比例。然后將這一時間序列中的第一個Eroll*KFFT采樣復(fù)制310成一個Kpacket=(1+Erollx)*KFFT-長數(shù)據(jù)序列。乘法器312用來自一個Kaiser-Bessel窗口314的Kpacket-長數(shù)據(jù)乘以這一序列，產(chǎn)生最終的采樣信號。然后將采樣信號提供給數(shù)-模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生一個Tpacket*Kpacket/fs-長數(shù)據(jù)短脈沖串提供給上變頻器和通信信道，其中的fs是DPC/DNC模塊的復(fù)合采樣速率。用來減少發(fā)射信號特征的所有參數(shù)都和GPS時間一致，使通信網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點同時發(fā)射。系統(tǒng)中的每一個天線都重復(fù)這一過程。
在基線系統(tǒng)300中包括按照基帶單音編碼的符號。每個Kcell數(shù)據(jù)位調(diào)制信號基帶中的一個獨立單音，如果用來調(diào)制單音的數(shù)據(jù)位等于0或是1，就分別用0或180°對單音進行相位調(diào)制。這種單音調(diào)制在可允許的發(fā)射功率下是非常有效的。它可以彌補無線電輻射檢測技術(shù)的脆弱性，能夠以低達3dB的Eb/NO可靠地解調(diào)發(fā)射的位序列。在單音相序的共軛自相于的基礎(chǔ)上，BPSK格式能夠采用有效和完善的方法從解擴展數(shù)據(jù)中消除定時和載波偏移。
這種運算是用于單一天線的，例如對收發(fā)信機采用的每一個頻率單元k和天線1使用不同的合成擴展增益gk1。這一通路在數(shù)-模轉(zhuǎn)換操作之前使用分組擴展系數(shù)eroll和分組采樣長度Kpacket=(1+eroll)KFFT采樣(在DAC操作之后Tpacket=(1+eroll)TFFT持續(xù)時間)?？梢愿鶕?jù)擴展加權(quán)Wk1按照電碼本，隨機，偽隨機或是自適應(yīng)等方式通過平均數(shù)量來確定擴展增益gk1。
每個數(shù)據(jù)符號的信息位數(shù)是Kbit。BPSK是一種簡單的編碼策略，其中的編碼被忽略，而Kbit=1。平臺天文歷，位置，速度，和加速度信息是在某些應(yīng)用中可以發(fā)送的數(shù)據(jù)的一些例子。BPSK對于數(shù)據(jù)速率不是系統(tǒng)主要問題的那些應(yīng)用是最佳的調(diào)制方式。
在其它實施例中有選擇地包括了延遲和Doppler預(yù)加重操作。在最初編組之后采取這種方式以便在指定的接收機上消除從DMT調(diào)制器發(fā)射的信號的延遲和Doppler頻移的影響。這種操作在網(wǎng)絡(luò)中可以簡化收發(fā)信機的設(shè)計，將延遲和Doppler消除操作集中在基站中完成。
隨著對多址聯(lián)接收發(fā)信機的擴展概念的產(chǎn)生，可以在多用戶收發(fā)信機中用一組獨立的擴展增益(gk1(m))來擴展提供給用戶m的數(shù)據(jù)符號。
圖12表示一種全數(shù)字完全自適應(yīng)的解擴展和波束成形接收機320。這種技術(shù)的背景可以參見Tsoulos等人1994年3月在IEEE#1-7803-1927,pp.615-619上發(fā)表的“Application of Adaptive Antenna Technologyto Third Generation Mixed Cell Radio Architectures”。來自一個接收機導(dǎo)航和編碼系統(tǒng)322的幀接收指令使得信號解調(diào)器324從Karray個陣列天線326上收集一串Tgate-長發(fā)射幀并且執(zhí)行模-數(shù)轉(zhuǎn)換，Tgate是Kgate個采樣占用的持續(xù)時間。這其中包括一個Tguard-長時隙，用來解決發(fā)射和接收鏈路之間未知的傳播延遲(Tgate=Tpacket+Tguard)，其中的Tpacket是分組的時間跨度，Tguard是Kguard個采樣占用的時間間隔。從每一個ADC輸出一個Kgate-長數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)幀，然后提供給一個窗口式零衰落稀疏FFT328，用每個被FFT庫的整數(shù)分開的單音將分組轉(zhuǎn)換到頻域。
FFT庫被提供給一個多路分解器330，從接收的數(shù)據(jù)組中消除無用的FFT庫，并且將剩下的庫編組成Kcell×(Kspread*Karray)數(shù)據(jù)矩陣，這其中包含從各個發(fā)射的擴展單元接收到的單音，其中的Kspread是頻率擴展稀疏，Kcell是每個預(yù)擴展數(shù)據(jù)單元的符號數(shù)，而Karray是天線的數(shù)目。各個擴展數(shù)據(jù)單元通過一組線性合成器332消除覆蓋各個單元的同波道干擾，并且對來自接收的數(shù)據(jù)組的原始基帶符號單音解擴展。利用代碼選通自相干恢復(fù)方法來適配合成器的加權(quán)，同時對接收的數(shù)據(jù)信號解擴展，并且執(zhí)行按照頻率的多天線接收和有用的擴展信號的空間濾波。
合成器加權(quán)被用來構(gòu)筑一組可用于后續(xù)的反向傳輸?shù)陌l(fā)射加權(quán)。然后將這種單音提供給一個延遲和Doppler均衡單元334來評估和消除來自接收數(shù)據(jù)組的Doppler頻移(非整數(shù)FFT庫-頻移)和線性傳播延遲(相位超前)。由一個符號解調(diào)器336來評估發(fā)射的信息符號。
接著，接收到的由各個用戶發(fā)射的數(shù)據(jù)分組被解擴展，并且從接收的干擾環(huán)境中提取出來。一直到按照高信號-干擾比和信-噪比對基帶信號解擴展之后，即使是在有強烈噪聲和同波道干擾的情況下，處理器都不需要與發(fā)射機具有精確的定時/載波同步，在接收機上從信道中提取由用戶m發(fā)射的Kcell符號，用相同的合成擴展加權(quán)Wk1(m)為頻率單元k和天線1上接收到的Kcell個單音逐個加權(quán)，然后逐個單音地將這些單元加在一起，讓接收到的每個頻率單元中的單音q成為系統(tǒng)中使用的所有Kspread*Karray個頻率單元和天線的總和。
每個多元收發(fā)信機最好最小數(shù)量的合成空間和頻譜自由度Karray*Kspread，以便使侵入各個頻率單元的非層疊載波干擾源不起作用。剩下的自由度被用來改善解擴展基帶信號的SINR或是用來分離層疊的多層載波信號。然后調(diào)節(jié)單元解擴展器的加權(quán)，使解擴展基帶信號的功率達到最大。這樣就形成了一種空碼解決方案，明顯地比常規(guī)解擴展方法更加有力。理想的解擴展器調(diào)節(jié)解擴展加權(quán)，使非層疊載波干擾源下降到每個頻率單元上的噪聲水平而不起作用，同時提高解擴展信號的SINR。多元解擴展器還能夠明顯地減弱零位，在給定的頻率單元內(nèi)抵御弱無線電信號的干擾源?？梢杂密浛沾a對準(zhǔn)在給定頻率單元中用微弱功率接收的干擾源。例如，如果干擾源頻譜在一些特定頻率上具有微弱的值，就可以用較弱的空碼對準(zhǔn)干擾源通頻帶的外沿。
一般來說，包括自適應(yīng)天線陣列的解擴展加權(quán)能夠明顯改善信號傳輸和接收操作的質(zhì)量和容量。對于系統(tǒng)的接收機一側(cè)，可以采用摸索或是非校準(zhǔn)方法對準(zhǔn)有用信號中接近理想的波束，同時用空碼對準(zhǔn)干擾信號。
一般來說是這樣來調(diào)節(jié)解擴展加權(quán)的，使解擴展基帶信號例如是估算的數(shù)據(jù)符號的信號-干擾比和信噪比(SINR)最大。這樣所產(chǎn)生的一組空碼解擴展加權(quán)與原先在鏈路的另一端用來擴展基帶信號的擴展增益有明顯的不同。特別是這樣產(chǎn)生的解擴展加權(quán)能夠同時消除信道畸變，例如多徑傳輸造成的選擇增益和衰落。解擴展能夠在需要最大信號-干擾比來消除收發(fā)信機接收到的干擾和解擴展器需要最大的信噪比(SNR)這二者之間實現(xiàn)一種最佳的折衷。在常規(guī)的DSSS和CDMA系統(tǒng)中，解擴展碼被設(shè)置成等于鏈路另外一端的擴展碼，并且僅僅使解擴展基帶信號的SNR最大。
這種操作在本發(fā)明的實施例中是摸索著進行的，在解擴展器上不知道發(fā)射擴展增益和信道畸變。這樣能簡化網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部使用的協(xié)議，允許在網(wǎng)絡(luò)中的收發(fā)信機上使用未知的擴展增益。還允許采用適應(yīng)性確定的擴展增益不斷優(yōu)化地減輕收發(fā)信機在傳輸過程中遇到的噪聲，干擾和信道畸變。
這種方案能夠改進采用天線陣列的多元SCMA或SCSS收發(fā)信機，不需要對擴展，解擴展，或是增益/加權(quán)自適應(yīng)算法進行任何實質(zhì)性的修改。不同之處在于多元收發(fā)信機的多元擴展和解擴展操作的維數(shù)。然而，因為自由度比較大，多元收發(fā)信機具有更大的容量能夠用來分離SCSS信號?？梢蕴岣弑惠椛錅y量檢測裝置截聽的范圍和/或抗擾性，因為它能夠由網(wǎng)絡(luò)中的其他發(fā)報機控制空間波束。由于具備了從空間上使干擾信號無效的能力，即使干擾是來自廣泛的頻率范圍，對來自非SCSS信號的干擾的抗擾性也能得到改善。
對單個數(shù)據(jù)分組起作用的快速收斂方法也能夠與頻道復(fù)用的有用信號或處理器結(jié)構(gòu)相互組合，對干擾源信號采取頻率選擇的消除方法，不需要陣列校準(zhǔn)數(shù)據(jù)或是知道或者估算出定向的有用信號或干擾源信號。系統(tǒng)10(圖1)能夠在分組之間的信道幾何結(jié)構(gòu)明顯變化的高動態(tài)環(huán)境下檢測和解調(diào)數(shù)據(jù)分組。這樣，處理器就能夠在典型的過負荷環(huán)境下操作，此時的干擾數(shù)量不少于接收機天線陣列中的天線數(shù)量。
在系統(tǒng)的發(fā)射機一側(cè)可以采用定向或反向自適應(yīng)方法，用最大功率和/或最小發(fā)射無線電信號(定向模式)向發(fā)射源定向返回有用信號，或者是連帶著在干擾源的方向上用最小的輻射向發(fā)射源定向返回有用信號(反向模式)。
在那些對非SCSS干擾的兼容不是主要問題的發(fā)報機的應(yīng)用中，或者是干擾的發(fā)射和接收平臺并不處在同一位置的情況下，定向模式是有用的。這種模式還可以用于通信平臺遭受嚴(yán)重非SCSS干擾的場合，例如是在必須向通信鏈路的另一端傳送最大功率的情況下。
可以用處理器精確地測量接收的有用信號控制矢量，即使是在干擾源完全覆蓋了有用信號通頻帶和分組間隔的情況下，也能夠?qū)⒆畲蟛ㄊㄏ蚍祷赝ㄐ沛溌返牧硪欢?，不需要知道接收的有用信號來自何方。系統(tǒng)10(圖1)能夠向通信鏈路的另一端傳送Karaay系數(shù)大功率，為系統(tǒng)提供對任何干擾的抗擾性。即使通信鏈路的另一端是采用單一天線來發(fā)射和接收也能夠?qū)崿F(xiàn)。反之，系統(tǒng)10(圖1)也能用Karaay系數(shù)小功率維持通信鏈路。這樣就能按照系數(shù)Karaay來縮小系統(tǒng)能夠被敵方檢測到的地理范圍。
在圖6A和6B中由反向-適配器136和148體現(xiàn)的反向模式對于竊聽器的位置與干擾源處在同一位置的情況是有用的，例如可用來評估人為干擾策略的有效性。這種策略在欠負荷環(huán)境下最有用，可以用寬帶空信號指向干擾源。
圖13表示一種單幀數(shù)字多音(DMT)調(diào)制和擴展格式340。格式340例如可用于Kcell=6和Kspread=4的環(huán)境，每個擴展單元被兩個FFT庫隔開，也就是Kspace=2。首先將需要發(fā)送的六個數(shù)據(jù)位變換成一組±數(shù)據(jù)符號。在四個擴展單元的FFT庫上按照每個單元特有的合成加權(quán)gk反復(fù)用符號激勵六個基帶FFT庫。這種合成加權(quán)就是擴展增益，它對每一個數(shù)據(jù)分組是按照隨機或偽隨機方式來設(shè)置的。在頻域中執(zhí)行這種擴展，用一組重疊或是層疊的合成正弦波載波波形乘以時域中的基帶信號。實際的擴展是通過直接激勵一個大型FFT庫而完成的，顯著降低了計算的復(fù)雜性，使輸出FFT具有適度的容量。在本發(fā)明中采用β=9的Kaiser-Bessel窗口來“填滿”單音之間的空間，不讓這些單音與相鄰的單音發(fā)生單音之間的干擾。特別是高值的β會在相鄰的單音之間產(chǎn)生干擾，而相隔更遠的單音之間的干擾很小。
非摸索或校準(zhǔn)技術(shù)使用基帶數(shù)據(jù)序列或信道畸變的知識和擴展增益根據(jù)優(yōu)化的信號評估方法來產(chǎn)生理想的加權(quán)；例如是采用最小二乘方技術(shù)。摸索或非校準(zhǔn)技術(shù)利用基帶信號中更一般的特性來適配解擴展加權(quán)。也可以采用這些技術(shù)的混合用基帶信號和/或傳輸信道的已知和未知成分來構(gòu)筑一種有效的方案。特別有效的摸索技術(shù)的例子包括恒定-模數(shù)，復(fù)合-模數(shù)以及方向確定技術(shù)。例如是使用電文符號星群的特性來適配解擴展加權(quán)。在解調(diào)器(圖12)中有許多方法可以用來適配多元解擴展加權(quán)。首先有一種占優(yōu)模式預(yù)測(DMP)方法，它吸取了已知分組到達時間或是離散多音多層載波信號的已知擴展參數(shù)的優(yōu)點。其次還有代碼選通自相干恢復(fù)(SCORE)方法，它吸取了離散多音多層載波信號中的已知的自相干或是頻譜擴展的信號成分之間的非零關(guān)系的優(yōu)點。
在這兩類基本方法中，自相干恢復(fù)技術(shù)對于單一分組探測和離散多音多層載波信號的檢測具有最高的利用價值。
常規(guī)的頻譜和其他類型的自相干恢復(fù)吸取了已知頻譜和/或共軛自相干特性的優(yōu)點。這是一種給定的通信信號的頻移和/或共軛成分之間的非零關(guān)系。摸索方法不需要預(yù)先知道有用信號的內(nèi)容或者是信號的來源。因而不需要用特定的接收機校準(zhǔn)信息來訓(xùn)練接收機的天線陣列。摸索方法是采用了自身對有用信號相互關(guān)聯(lián)的特定頻移的知識。參見B.Agee,S.Schell,W.Gardner,“Self-Coherence Restoral:A New Approachto Blind Adaptation of Antenna Arrays,”in Proceedings of the Twenty-First Asilomar Conference on Signals,Systems and Computers,1987。還可以參見B.Agee,S.Schell,W.Gardner,“Self-Coherence Restoral:A NewApproach to Blind Adaptative Signal Extraction Using AntennaArrays,”IEEE Proceedings,Vol.78,No.4,pp.753-767,April 1990。還可以參見B.Agee,“The Property Restoral Approach to Blind AdaptativeSignal Extraction,”Ph.D.Dissertation,University ofCalifornia,Davis,CA,1989。
在一種雙側(cè)頻帶調(diào)幅信號中，由于雙側(cè)頻帶調(diào)幅信號的格式，也由于真實-IF表現(xiàn)，任何這種信號處理的真實-IF表現(xiàn)都與其載波頻率和DC共軛對稱。這些對稱是彼此偏移的，致使信號的正、負頻率成分彼此相等。通過計算雙側(cè)頻帶調(diào)幅的有用信號和被頻移了二倍載波的自身復(fù)制品之間的相關(guān)系數(shù)可以觀測到這種完美的頻譜自相干性。頻移算子將負頻率成分與正頻率成分占據(jù)的頻帶相混合，使相關(guān)系數(shù)擁有非零的值。僅僅是在這一頻移值被用于復(fù)制品時才會出現(xiàn)這種非零值。相關(guān)系數(shù)小于本例中的整數(shù)。通過在原始和頻移的雙側(cè)頻帶調(diào)幅信號中濾除無關(guān)的非層疊有用信號無線電信號就可以獲得一個整數(shù)相關(guān)系數(shù)。
在圖14中采用一種交叉自相干恢復(fù)(SCORE)處理器350來執(zhí)行對一個多天線接收的數(shù)據(jù)信號x(t)的恢復(fù)。處理器350首先通過一系列濾波，頻移和共軛算子來處理接收的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生一個僅僅和處理器瞄準(zhǔn)的信號有關(guān)的信號u(t)。然后令原始和經(jīng)過處理的信號x(t)=u(t)通過一對能夠使合成器輸出信號y(t)=w”x(t)和r(t)=c”u(t)之間的相關(guān)系數(shù)最大的波束和空碼調(diào)整器(線性元件合成器)352和354。用來瞄準(zhǔn)處理器的控制參數(shù)有通常被設(shè)置成一個延遲算子的濾波器算子，頻移值α和共軛標(biāo)志(*)。這些處理器參數(shù)被設(shè)置在沒有干擾時能夠產(chǎn)生強大的相關(guān)系數(shù)的值，例如是在向處理器發(fā)送有用信號的情況下。
圖15和16表示在一般的代碼選通SCORE操作中采用的代碼選通操作。某些代碼選通構(gòu)造需要明顯地修改擴展器和解擴展器數(shù)據(jù)流及其結(jié)構(gòu)。本文中描述了可用于代碼選通SCORE解擴展器自適應(yīng)算法的一種方法。也存在能夠在分組之間或是頻率單元內(nèi)部而不是頻率單元之間執(zhí)行代碼選通的其他方法。例如是跨著偶數(shù)分組的Kcell個基帶符號用選通代碼重復(fù)數(shù)據(jù)符號，而不會影響到通過擴展器和解擴展器的數(shù)據(jù)流。
代碼選通自相干恢復(fù)吸取了通信系統(tǒng)已經(jīng)具備了自相干信息的優(yōu)點，為自適應(yīng)擴展器帶來便利，但是只有取得通信系統(tǒng)中的選通信息才能知道這種信息。本發(fā)明包括了兩種代碼選通SCORE方法。
最適合用于多址聯(lián)接通信的一種自相干恢復(fù)方法包括在擴展操作之前對基帶電文信號采取唯一代碼選通操作，它對通信系統(tǒng)中的每一個鏈路都是唯一地確定的。例如，如果將頻率單元的各單元分割成偶數(shù)和奇數(shù)兩個子集，而僅僅對奇數(shù)子集采用代碼鍵，如圖15和16所示。在偶數(shù)子集上采用圖11及有關(guān)說明所示的方法擴展數(shù)據(jù)符號。
對奇數(shù)子集也跨越采用類似的擴展方法。然而，首先對用這些單元發(fā)送的數(shù)據(jù)符號執(zhí)行代碼選通操作，將這些單元乘以對網(wǎng)絡(luò)中每一個用戶m都不同的一個恒定模數(shù)代碼鍵c(m)=[c4(m)]。這種操作在多址聯(lián)接解擴展器上是相反的。在解擴展操作之后但又在對偶數(shù)和奇數(shù)頻率單元上采用的解擴展器的輸出加以組合之前用奇數(shù)頻率單元乘以共軛的代碼鍵c*(m)。在一個單用戶(SCSS)收發(fā)信機上，僅僅對這一SCSS收發(fā)信機采用的單個代碼鍵執(zhí)行代碼選通操作。在獲取單一分組的過程中，在線性組合操作之前將解擴展的(共軛)代碼鍵提供給每個收發(fā)信機天線上接收的每個奇數(shù)頻率單元。
代碼選通操作的效果是讓用這種代碼鍵發(fā)送的信號在奇數(shù)頻率單元乘以解擴展代碼鍵之后在偶數(shù)和奇數(shù)頻率單元之間具有統(tǒng)一的相關(guān)系數(shù)。反之，同樣的代碼選通操作會使采用不同的代碼鍵發(fā)送的所有其他信號在偶數(shù)和奇數(shù)頻率單元之間具有很小的相關(guān)系數(shù)。除非在接收信號上出現(xiàn)(假設(shè)未知的)延遲和Doppler頻移，都會保持這種狀態(tài)。然后跨越將所得的信號直接輸入到圖14所示的交叉-SCORE算法，在其中用偶數(shù)(沒有選通的)頻率單元代替x(t)，而用奇數(shù)(選通的)頻率單元代替u(t)，其中的t代表符號索引q=1,…,Kcell而不是時間索引。解擴展加權(quán)能夠使施加于偶數(shù)和奇數(shù)頻率單元的解擴展信息合成器的輸出之間的相關(guān)系數(shù)最大。
這種方法僅僅根據(jù)一個鏈路上已知的代碼鍵就能夠明確地檢測和解擴展網(wǎng)絡(luò)中的任何鏈路。在單用戶SCSS收發(fā)信機中，收發(fā)信機僅僅對與其通信的鏈路解擴展，不需要額外的操作來獲得這一鏈路以及識別它傳送的信號準(zhǔn)確與否。如果由于在長途傳輸中出現(xiàn)“端口混洗”等不利信道條件而暫時丟失，還能夠自動恢復(fù)鏈路。在多用戶SCMA收發(fā)信機上，這種方法僅僅根據(jù)用節(jié)點鏈接到收發(fā)信機時使用的已知代碼鍵就能夠明確地檢測，解擴展以及識別收發(fā)信機所支持的每一條鏈路，不會隨著信道條件的變化出現(xiàn)端口調(diào)動或混洗。這種代碼鍵可以通過包括代碼選通操作在內(nèi)的擾頻而實現(xiàn)保密。
還可以用多種方式來概括基本的代碼選通SCORE方法。特別是可以對偶數(shù)和奇數(shù)頻率采用代碼鍵，這樣就能提高安全性和去除頻率單元之間的相關(guān)性。代碼選通還可以應(yīng)用于時間而不是頻率，采用偶數(shù)分組期間被忽略并且在奇數(shù)分組期間在所有頻率單元上執(zhí)行的代碼選通在后續(xù)的分組上發(fā)送數(shù)據(jù)符號。如果將擴展碼在這些成對的分組上保持不變，這種方案就能夠使用更加有效的自動-SCORE方法來適應(yīng)解擴展加權(quán)。
還可以在系統(tǒng)中使用大量的頻率或分組子集，每一個子集采用一組獨立的代碼鍵。在這種情況下，解擴展器采用從交叉-SCORE本征方程的超級矢量解釋中獲得的一種廣義的交叉SCORE方法。參見B.Agee,“TheProperty-Restoral Approach to Blind Adaptive Signal Extraction,”inProc.1989 CSI-ARO Workshop on Advanced Topics inCommunications,May 1989,Ruidoso,NM；和B.Agee,“The PropertyRestoral Approach to Blind Adaptive Signal Extraction,”Ph.D.Dissertation,University of California,Davis,CA,June 1989。收發(fā)信機所能支持的多址聯(lián)接通信的數(shù)量隨著頻率子集數(shù)量的增多而下降，但是加權(quán)計算的穩(wěn)定性有所改善，噪聲下降，并且這種算法的非多層載波排除能力保持不變。頻率子集數(shù)量的限制等于擴展系數(shù)Kspread。
代碼選通自相干恢復(fù)方法采用多單元自相干恢復(fù)本征方程的占優(yōu)模式直接從信道化數(shù)據(jù)超級矢量中提取有用的基帶信號。該方法同時執(zhí)行頻率相關(guān)的空間濾波，在擴展的有用信號上的每一個單元內(nèi)部組合天線元，并且對結(jié)果的數(shù)據(jù)信號解擴展，組合成頻率單元。
只要接收的數(shù)據(jù)分組可達到的最大解擴展和波束成形SINR是正的，代碼選通自相干恢復(fù)方法就能在正或負接收SINR上有效地操作。該方法可作為一種固有的解擴展，線性組合算子來適應(yīng)天線陣列。對任意數(shù)量的天線，包括Karray=1的單一天線系統(tǒng)可以采用相同的方法。代碼選通自相干恢復(fù)方法在其任何執(zhí)行點上不需要預(yù)先知道擴展增益或是基礎(chǔ)的電文序列。這種方法不需要對解擴展的電文序列搜索時間或Doppler頻移。
代碼選通自相干恢復(fù)本征方程的占優(yōu)本征值用來在首次開通通信鏈路時檢測新的信號分組。接收機根據(jù)需要工作，在通信信道中發(fā)送一個分組時向另一端返回脈沖。
也可以采用其他方法在代碼選通自相干恢復(fù)之后提高或有效地檢測離散多音多層載波數(shù)據(jù)分組。特別是用代碼選通自相干恢復(fù)本征方程的少數(shù)占優(yōu)本征值來預(yù)測最大代碼選通自相干恢復(fù)本征值的平均和標(biāo)準(zhǔn)偏差，從而大大提高了檢測可靠性。然后用預(yù)測的平均值減少真實的最大本征值，并且按照預(yù)測的標(biāo)準(zhǔn)偏差定標(biāo)，大大加強了正確檢測的統(tǒng)計趨勢。
其他方法是在代碼選通自相干恢復(fù)期間采用下游解擴展和解調(diào)算子確保分組檢測。
在獲取第一數(shù)據(jù)分組期間的初始Doppler恢復(fù)采用頻域模擬的空間分級均衡器，在全重建的接收地點FFT提取第一數(shù)據(jù)分組，并且用一種線性內(nèi)插法對下變換到發(fā)射地點頻率重建的結(jié)果輸出信號執(zhí)行副采樣。采用適當(dāng)?shù)淖赃m應(yīng)方法對單音中心的數(shù)據(jù)執(zhí)行線性組合加權(quán)再采樣。采用最小二乘方特性恢復(fù)算法例如是恒定模數(shù)法盡量減少解擴展數(shù)據(jù)符號的模數(shù)變化。最小二乘方恒定模數(shù)法吸取了采用BPSK調(diào)制格式產(chǎn)生的發(fā)射數(shù)據(jù)單音的特性具有恒定模數(shù)的優(yōu)點，但是，如果發(fā)射的信號經(jīng)歷的Doppler頻移是單音間隔的非整數(shù)倍數(shù)，這一特性就被破壞了。最小二乘方恒定模數(shù)法為解擴展器輸出信號恢復(fù)這一特性。所有這些操作都是在明顯的Doppler頻移和路徑延遲環(huán)境下執(zhí)行的。參見B.Agee,“TheLeast-Squares CMA:A New Approach to Rapid Correction of ConstantModulus Signals,”in Proc.1986,International Conference onAcoustics,Speech and Signal Processing,Vol.2,pg.19.2.1,April1986,Tokyo,Japen。
有兩種方法可以用來為數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生天線陣列加權(quán)。反向傳輸與共軛接收加權(quán)成比例地設(shè)置發(fā)射加權(quán)，而定向模式與共軛分組控制矢量成比例地設(shè)置發(fā)射加權(quán)。反向模式最適合民用電信和軍用射程內(nèi)部通信應(yīng)用，干擾信號可能是一個多點通信網(wǎng)絡(luò)中的其他成員。
定向模式最適合用于發(fā)報機主要關(guān)心隱蔽性而人為干擾和截聽平臺并不處在同一位置的應(yīng)用場合。這種模式在通信平臺遭受強烈干擾的應(yīng)用中是有用的，為了在存在干擾無線電輻射的情況下通信，必須向通信鏈路的另一端傳送最大的功率。然而，這種方法對合作通信系統(tǒng)中來自其他干擾的定向能量不具有吸引性質(zhì)。
定向模式還提供了一種乘法器適應(yīng)策略，如果空間鏈路采用很大的匹配擴展系數(shù)，就能夠大大簡化解擴展器的復(fù)雜性。
本文中描述了反向傳輸模式。反向模式是將發(fā)射機天線陣列加權(quán)設(shè)置在等于信號接收期間算出的共軛陣列加權(quán)。如果發(fā)射和接收算子落在同一個頻帶上，并且發(fā)射和接收路徑之間的任何內(nèi)在差別是均衡的，發(fā)射機天線陣列就采用與接收機天線陣列相同的增益圖形。發(fā)射機天線陣列在信號接收期間可能出現(xiàn)干擾的方向上評估無效的方向。各個方向上采用的無效深度是根據(jù)接收到的干擾強度來確定的。
在本文中，gk是一個Karray×1矢量，并且代表在通過頻率單元“K”發(fā)射時采用的多元擴展矢量，接收機通過頻率單元“K”接收時采用的多元解擴展矢量用wk代表，它也是一個Karray×1矢量。
本發(fā)明的實施例為頻率選擇發(fā)射加權(quán)提供了一種最佳結(jié)構(gòu)，在每個擴展單元上采用不同的一組Karray×1個擴展(gk)加權(quán)對發(fā)射分組進行擴展。設(shè)置一種頻率選擇反向發(fā)射加權(quán)，與信號接收期間在每個頻率單元上采用的Karray×1個線性合成器解擴展加權(quán)wk成比例地設(shè)置(多元)擴展增益gk，使gk=λwk。這種模式對于受寬帶干擾源支配的環(huán)境特別有效，因為產(chǎn)生的無效深度會受到在每個頻率單元上采用的天線陣列分散的限制。在這種情況下，處理器能夠使干擾源在頻率和空間上無效。發(fā)射機天線陣列僅僅使干擾源所占據(jù)的那些頻率單元上的各個干擾源無效。這樣有利于接收有用信號分組，但是，如果將目標(biāo)對準(zhǔn)在整個分組通頻帶上遠離干擾源位置的分組無線電信號，并不影響發(fā)射一個分組。如果局部頻帶干擾源的數(shù)量超過了天線陣列中的天線元數(shù)量，任何手段都不能達到這一目的。
定向傳輸模式將發(fā)射機天線陣列加權(quán)設(shè)置在等于(共軛的)Karray×1分組控制矢量。如果發(fā)射和接收算子落在同一個頻帶上，通過適當(dāng)?shù)鼐庖酝l(fā)射/接收切換過程中在發(fā)射和接收路徑之間的任何差別而獲得的天線陣列就能將最大無線電功率指向通信鏈路的另一端，或者是用最小發(fā)射無線電能量關(guān)閉這一鏈路。定向天線會忽略干擾源的位置，例如，它僅僅是假設(shè)截聽機是處在通信鏈路范圍內(nèi)的任何位置。
本發(fā)明能夠在頻率選擇的基礎(chǔ)上實現(xiàn)定向方法。它可以提供一些好處，但是寬帶通信；鏈路例外，因為分組控制矢量在分組通頻帶上變化的范圍很大，有大量的Kspread值，或者是通信信道高度分散。然而這并不重要，因為最大功率模式不會受到分組控制矢量中的次要誤差的嚴(yán)重損害。
如果通信鏈路受到強烈的人為干擾，或者是必須在短通信間隔例如是單個分組內(nèi)評估分組控制矢量，評估的誤差可能會很大。特別是過于簡單的方法會造成定向發(fā)射機天線陣列指向環(huán)境干擾源發(fā)射能量的強大波束。定向傳輸方法或是分組控制矢量評估器應(yīng)該簡單到足以用廉價手段來實現(xiàn)，但是又要完善到足以在人為干擾和傳輸環(huán)境的預(yù)期范圍內(nèi)可靠地工作。
有三種控制矢量評估方法可供選擇。第一是相關(guān)方法，利用接收和評估的分組數(shù)據(jù)之間的關(guān)系來評估分組控制矢量。第二是多元ML-類比方法，采用按照適當(dāng)?shù)暮喕瘲l件和存在頻道復(fù)用(多元)數(shù)據(jù)的情況下獲得的最大似然性(ML)評估器來評估分組控制矢量。第三是參變量方法，采用適當(dāng)?shù)膮⒆兞磕Ｐ蛠砑s束分組控制矢量，從而進一步優(yōu)化多元評估器。
相關(guān)方法是用來評估分組控制矢量的三種方法當(dāng)中最簡單的方法。這種方法的弱點是，考慮到存在單一干擾源的條件下獲得的評估，這種評估縮小到按照接收的干擾源和分組信號之間的交叉關(guān)聯(lián)定標(biāo)的分組控制矢量加上干擾源控制矢量。為了將這一交叉關(guān)聯(lián)減少到零所需的時間．帶寬產(chǎn)物(采樣)遠遠大于干擾源信號的1/S,例如，如果干擾源比分組信號強五十dB,就需要1,000,000個采樣。因此，這種方法通常是不可取的。
其它兩種方法利用優(yōu)化的最大似然性(ML)評估程序評估分組控制矢量來克服這種限制。產(chǎn)生的評估結(jié)果能夠利用簡單(非參變量)或是參變量控制矢量模型在存在寬帶或是局部頻帶干擾源的條件下提供精確的控制矢量評估值。另外還可以用常規(guī)的Cramer-Rao邊界分析來預(yù)測這些評估值的性能。
為多元環(huán)境中獲得的任何非參變量控制矢量評估推導(dǎo)出有用的性能邊界。將接收的數(shù)據(jù)分割成Kspread個獨立頻率單元，每個單元中包含一個按照未知的復(fù)合控制矢量定標(biāo)并且受到額外的復(fù)合Gaussian干擾影響的已知(或是估算的)分組基帶。用ak=gk來模擬Pe單元中的控制矢量，其中的“a”是(頻率獨立的)分組控制矢量，而gk是在第Kth個擴展單元上獲得的無矢量接收到的單一天線分組擴展增益。假設(shè)復(fù)合Gaussian干擾對各個單元是獨立的，并且在第Kth個單元中暫時寫入平均值零和未知的自相關(guān)矩陣
假設(shè)分組控制矢量a是Karray維的Karray維矢量的一種任意復(fù)合體，例如，a不僅局限于任何參變量模型組(例如以方位角和仰角為參變量的矩陣集合)。采用這種模型建立起來的控制矢量評估例如有非參變量技術(shù)。參見H.Van Trees,Detection,Estimation,and Modulation Theory,PartI,New York:Wiley,1968。采用Cramer-Rao邊界理論，就能夠獲得任何無偏差的評估值，它具有由給定的Cramer-Rao邊界所界定的評估精度(均方根誤差)。矩陣R被翻譯成干擾自相關(guān)矩陣{Rikik}的廣義的“平均”，它等于平均的逆自相關(guān)矩陣的倒數(shù)。
在最佳實施例中，空間控制矢量和頻譜擴展增益(gk)是采用以下公式來計算的R=(Σk=1Kspread|gk|2RHkHk-1)-1]]>a=R(Σk=1Kspreadgkwk)]]>并且gk=wkHaaHRHkHk-1a]]>其中的RHKHK是在頻譜單元K的一個適配塊上測量的數(shù)據(jù)自相關(guān)矩陣，而wk是頻譜單元K上采用的解擴展加權(quán)的空間分量?？刂剖噶亢徒鈹U展增益還可以用來計算改進的解擴展加權(quán)wk，然后可以在多級解擴展程序中用來執(zhí)行空間處理(每個頻率單元的線性組合)以及頻譜處理(所有頻率單元的線性組合)。
圖1-14所示的多層載波擴展頻譜無線電通信設(shè)備結(jié)合了本發(fā)明其它實施例提供的空碼技術(shù)?？沾a干擾消除技術(shù)能夠與多層載波擴展頻譜技術(shù)有效地組合。關(guān)于空碼技術(shù)的詳情可參見Brian Agee“Solving theNear-Far Problem:Exploitation of Spatial and Spectral Diversity inWireless Personal Communication Networks,”Wireless PersonalCommunications,edited by Theodore S.Rappaport等人，KluwerAcademic Publishers,1994,Ch.7。以及參見Sourour等人的“Two StageCo-channel Inference Cancellation in Orthogonal Multi-Carrier CDMAin a Frequency Selective Fading Channel,”IEEE PIMRC｀94,pp.189-193。還可以參見Kondo等人的“Multi Carrier CDMA System with Co-channel Inference Cancellation,”March 1994,IEEE,#0-7803-1927,pp.1640-1644。
圖1-14所示的基本多層載波擴展頻譜無線電通信設(shè)備可以組合在本發(fā)明的多址聯(lián)接實施例中，同時按照空間，頻率和/或代碼來分隔獨立的信道，例如是空分多址聯(lián)接(SDMA)，頻分多址聯(lián)接(FDMA)和碼分多址聯(lián)接(CDMA)。
在SDMA實施例中采用的天線陣列可以在空間上有選擇地定向，例如是建立兩個最小區(qū)域。每一個區(qū)域中的發(fā)射和接收機對將其對應(yīng)的天線陣列調(diào)諧到僅僅接受其所屬的發(fā)射機-接收機對中的另一方，排除出現(xiàn)在其它多址聯(lián)接信道的其它區(qū)域中的其它對。本發(fā)明的實施例通過將SDMA技術(shù)與多層載波擴展頻譜技術(shù)加以組合來進行自身識別。關(guān)于SDMA的進一步細節(jié)可參見Forssen等人的“Adaptive Antenna Arrays forGSM900/DSC1800,”March 1994,IEEE#0-7803-1927,pp.605-609。還可以參見Talwar等人的“Reception of Multiple C0-Channel Digital Signalsusing Antenna Arrays with Applications to PCS,”1994,IEEE#0-7803-1825,pp.790-794。還可以參見Weis等人的“A Novel Algorithm ForFlexible Beam Forming for Adaptive Space Division Multiple AccessSystems,”IEEE PIMRC｀94,pp.729a-729e。CDMA與天線陣列的組合可參見Naguib等人的“Performance of CDMA Cellular Network WithBase-Station Antenna Arrays:The Downlink”1994 IEEE,#0-7803-1825,pp.795-799。以及Xu等人的“Experimental Studies of Space-Division-Multiple-Access Schemes for Spectral Efficient WirelessCommunications,”1994 IEEE,#0-7803-1825,pp.800-804。還可以參見M.Tangemann的“Influence of the User Mobility on the Spatial MultiplexGain of an Adaptive SDMA System,”IEEE PIMRC｀94,pp.745-749。
在FDMA實施例中，對每個信道采用多個載波的子集，例如是最小的兩個子集，各自具有最小的兩個頻率分集載波用來建立最小的兩個信道。每一個區(qū)域中的發(fā)射和接收機對將其對應(yīng)的載波子集調(diào)諧到排除出現(xiàn)在其它多址聯(lián)接信道的其它載波子集。本發(fā)明的實施例通過將FDMA技術(shù)與多層載波擴展頻譜技術(shù)加以組合來進行自身識別。
在CDMA實施例中采用了多個擴展和解擴展加權(quán)，每一組用于各自的信道。在全球定位系統(tǒng)(GPS)中的導(dǎo)航接收機就是采用了這種多址聯(lián)接方式。本發(fā)明的實施例將CDMA技術(shù)與圖1-14的多層載波擴展頻譜技術(shù)加以組合而超越了現(xiàn)有技術(shù)。關(guān)于CDMA在多載波環(huán)境中的應(yīng)用可以參見Fettweis等人的“On Multi-Carrier Code Division Multiple Access(MC-CDMA)Modem Design,”1994 IEEE #0-7803-1927,pp.1670-1674。還可以參見DaSilva等人的“MultiCarrier Orthogonal CDMA Signals forQuasi-Synchronous Communication Systems,”IEEE Journal on SelectedAreas in Communication,Vol.12,No.5,June 1994。還可以參見Reiners等人的“MultiCarrier Transmission Technique in Cellular MobileCommunication Systems,”March 1994,IEEE #0-7803-1927,pp.1645-1649。進一步參見Yee等人的“Multi-Carrier CDMA in Indoor WirelessRadio Networks,”IEEE Trans.Comm.,Vol.E77-B,No.7,July 1994,pp.900-904。在信道衰落環(huán)境下使用CDMA可以參見Stefan Kaiser的“On thePerformance of Different Detection Techniques for OFDM-CDMA inFading Channels,”Institute for Communication Technology,GermanAerospace Research Establishment(DLR),Oberpfaffenhofen,Germany,1994。以及參見Chandler等人的“An ATM-CDMA Air Interface ForMobile Personal Communications,”IEEE PIMRC｀94,pp.110-113。關(guān)于這種技術(shù)的進一步描述還可以參見Chouly等人的“Orthogonalmulticarrier techniques applied to direct sequence spread spectrumCDMA systems,”1993 IEEE,#0-7803-0917,pp.1723-1728。
Bar-Ness等人在“Synchronous Multi-User Multi-Carrier CDMACommunication System With Decorrelating Interference Canceller,”IEEE,PIMRC｀94,pp.184-188中描述了多載波CDMA和解關(guān)聯(lián)干擾消除技術(shù)的結(jié)合。
用于多層載波擴展頻譜無線電通信的多址聯(lián)接方法包括根據(jù)多個離散頻率信道各自的合成正弦波的合成的幅值和相位增益構(gòu)成發(fā)射的多層載波擴展增益。然后在發(fā)射機上用一個矢量乘法器和一個反向頻道復(fù)用器來擴展一個任意的窄帶基帶數(shù)據(jù)。下一步就是在按照多層載波擴展增益擴展到多個離散頻率信道上之后從發(fā)射機同時發(fā)送。接收機利用矢量內(nèi)部產(chǎn)物線性合成器和頻率復(fù)用器對多個離散頻率信道解擴展，恢復(fù)出任意的窄帶基帶的擴展前信號，免除信道干擾。頻道可以是不連續(xù)的并且分布在多個頻帶內(nèi)?；蛘呤窃诎l(fā)射中采用重疊的頻道，并且包括正交頻分復(fù)用式調(diào)制格式?；蛘呤前l(fā)射分組的數(shù)據(jù)，對基帶數(shù)據(jù)進行擴展，發(fā)送，并且按照正交頻分復(fù)用式的頻道復(fù)用器結(jié)構(gòu)對離散的分組解擴展。
分組在時間上可以是重疊，連續(xù)，或者是不連續(xù)的。在最佳實施例中，在從鏈路的另一端順序接收完一或多個分組之后按順序發(fā)送一或多個分組。按順序發(fā)送和接收多個分組能夠?qū)崿F(xiàn)不對稱的通信，例如是在一個方向上傳送比另一個方向上更多的分組，并且能夠增加發(fā)送和接收之間的防護時間，例如可以用來在蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)中解決基站對基站的干擾問題。
離散多音正交頻分復(fù)用與具有離散多音多層載波和天線陣列處理技術(shù)的天線陣列處理技術(shù)的組合吸取了離散多音和離散多音多層載波沒有擴散的優(yōu)點。在任何應(yīng)用中對自適應(yīng)天線陣列性能的明顯改善都需要能夠消除空間干擾，在自適應(yīng)接收機前面不需要調(diào)節(jié)靜止或準(zhǔn)靜止的線性擴散(例如是由于前端接收機有缺陷，非零陣列孔徑，以及固定的多徑散射和反射)。這一點在蜂窩式點-對-多點通信網(wǎng)絡(luò)中特別有用，在這種網(wǎng)絡(luò)中包括用于在同一組頻道上供多個用戶之間通信的空分多址聯(lián)接(SDMA)拓撲邏輯，因為每個空間處理器必須在對這一網(wǎng)孔內(nèi)的用戶有干擾的方向上形成深度的無效。
碼分多址聯(lián)接(CDMA)采用線性獨立(通常是正交)的各組擴展增益在同一組頻道上發(fā)送多個信號。在解擴展器上采用適當(dāng)?shù)慕M合加權(quán)來分離這些信號。
直接序列擴頻系統(tǒng)的優(yōu)點在于空分多址聯(lián)接式的多址聯(lián)接，排除干擾，并且具有信道均衡能力(空碼技術(shù))?？沾a技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于符號調(diào)制直接序列擴頻(MOS-DSSS)或脈沖調(diào)制直接序列擴頻(MOP-DSSS)格式，擴展增益的周期精確地等于電文符號的一個整數(shù)(往往是一個符號間隔)?？沾a技術(shù)和多層載波調(diào)制格式的組合是有用的，例如可以在HF/VHF跳頻截聽系統(tǒng)中用來消除頻譜冗余干擾。在現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)配合著模仿對流層散射通信鏈路的多層載波信號采用了包括空碼干擾消除的一般跳頻截聽技術(shù)。但是本發(fā)明則將這種技術(shù)擴展到了點-對點和點-對-多點的通信，這其中的發(fā)報機和干擾源包括多層載波擴展頻譜調(diào)制格式。例如進一步包括了定向數(shù)據(jù)摸索適應(yīng)方法，可用于在通信系統(tǒng)發(fā)送的業(yè)務(wù)和導(dǎo)頻數(shù)據(jù)的已知特性的基礎(chǔ)上優(yōu)化解擴展。
本發(fā)明是將多層載波擴頻式通信和基于干擾消除的空碼技術(shù)組合在一起，提高通信系統(tǒng)的容量提高對信道畸變的容限，并且更少地依賴擴展增益之間的關(guān)系。不需要正交近似性，并且本發(fā)明的實施例對窄帶干擾或是其它系統(tǒng)成員的多層載波擴展頻譜信號不太敏感。如果將用來消除干擾的空碼技術(shù)和多層載波擴展頻譜通信網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，這種效果最好。特別是，如果給定相同的擴展增益和空碼器(線性合成器)組合，包括用來消除干擾的空碼技術(shù)的多層載波擴展頻譜通信鏈路能夠支持的鏈路數(shù)量可以達到符號調(diào)制直接序列擴展頻譜系統(tǒng)的二倍。
本發(fā)明在網(wǎng)絡(luò)中組合了用于消除干擾的模塊技術(shù)和用來適配解擴展器的數(shù)據(jù)定向方法。這種組合而成的系統(tǒng)比用于點-對-點和點-對多點(多址聯(lián)接)通信的競爭方法具有明顯的優(yōu)越性。這種系統(tǒng)能夠吸取通信系統(tǒng)中全帶寬時間量的優(yōu)點，從而縮短系統(tǒng)中的解擴展器的探測和跟蹤時間。這種系統(tǒng)還能在解擴展器上解擴展和解調(diào)有用信號的指定的多層載波擴展頻譜信號，不需要知道信號發(fā)射機所包括的擴展增益(摸索解擴展特性)，從而簡化或是省掉在網(wǎng)絡(luò)中使用代碼選通策略，并且能夠采用反向技術(shù)來優(yōu)化用于通信信道和網(wǎng)絡(luò)的擴展增益。由解擴展器接收(單元內(nèi)或是單元外)沒有干擾的多層載波擴展頻譜信號，不需要知道擴展增益或是干擾信號的程度，這樣就能比(典型的非線性)序列方法簡單得多，后者需要在接收機上解調(diào)和重新調(diào)制干擾和有用信號。可以為靜態(tài)線性信道擴散提供自動補償，包括在系統(tǒng)前端的內(nèi)部減少擴散效應(yīng)，不需要知道或是實際估算信道擴散，這樣就能降低解擴展方法以及系統(tǒng)硬件的復(fù)雜性。
空碼技術(shù)可以擴展到空間處理技術(shù)便于使用反向傳輸方法，大大提高整體系統(tǒng)的性能價格比。
將空碼和空間處理技術(shù)與用于波束控制的自適應(yīng)天線陣列加以組合能夠改善普通的天線收發(fā)信機無法達到的范圍。這種組合還能夠通過降低相鄰單元產(chǎn)生的干擾來提高多元網(wǎng)絡(luò)的容量。用于消除干擾的無效控制能夠用更加緊密的編組來提高通信網(wǎng)絡(luò)的容量。更加緊密的編組能夠在單元內(nèi)部分離吻合的頻率，這樣就能采用空分多址聯(lián)接拓撲邏輯。可以采用直通式方法將天線陣列和空碼技術(shù)加以組合，增加空碼器的維數(shù)，例如用來在MOS-DSSS系統(tǒng)中組合空間信道和時間信道，或者是通過增加空碼器維數(shù)在多層載波擴展頻譜系統(tǒng)中組合空間信道和頻率信道。
多層載波擴頻調(diào)制格式允許解擴展器隨著空間信道數(shù)量的增加而降低多層載波擴展頻譜擴展增益，以便保持作為天線元數(shù)量的函數(shù)的空碼器常數(shù)的復(fù)雜性。這樣就能提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)定向接收機自適時間。線性復(fù)雜性隨著通信網(wǎng)絡(luò)中天線和用戶數(shù)量的增加而增長。而用戶的空間分布隨著通信波束的增加而減少。
空碼數(shù)據(jù)自適應(yīng)定向反向傳輸技術(shù)與多層載波擴頻調(diào)制的組合提供了一種優(yōu)越的通信方式?？梢蕴岣唿c-對-點和點-對-多點通信鏈路的用戶容量，范圍，功率，和/或成本效率，這些性能都優(yōu)于全信道預(yù)加重方法。
多層載波擴展頻譜和自適應(yīng)天線陣列的組合有助于消除空間相干干擾，例如是在蜂窩多層載波擴展頻譜網(wǎng)絡(luò)中，干擾源可以來自網(wǎng)絡(luò)中其它成員的信號，并且多元天線陣列主要是在網(wǎng)絡(luò)中的基站上使用。
圖17表示時分雙工通信系統(tǒng)的一種時間-頻率格式。
圖18表示一種基本DMT調(diào)制解調(diào)器的有效單音格式。
圖19表示一種發(fā)射機/接收機校準(zhǔn)方法。系統(tǒng)的校準(zhǔn)和補償有兩種獨立的模式。SCSS cal信號從cal開關(guān)注入接收機，測量接收路徑擴散。SCSScal信號途經(jīng)發(fā)射調(diào)制器到輸出接收機，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)測量合成的發(fā)射和接收路徑擴散。發(fā)射路徑是根據(jù)合成的接收和發(fā)射cal數(shù)據(jù)來推導(dǎo)的。在DSP后端中通過發(fā)射和處理SCSS cal波形來執(zhí)行補償。
圖20是一種集成的單一天線T/R和DMT調(diào)制解調(diào)器(基于SCMA的DMT)的示意圖。
圖21籠統(tǒng)地表示了一種單線代碼選通交叉-SCORE擴展操作的示意圖。它對于單線處理是最佳的模式?？梢园凑兆羁焓諗繒r間(最低TBP)使用交叉-SCORE算法。不會受到定時和Doppler頻移的影響。它能夠可靠地消除各個單元內(nèi)部的Karray個干擾。它可以分離Karray個SCSS信號。它的不足在于不能可靠地分離＞Karray個SCSS信號(不執(zhí)行空碼)，并且在頻率變化很大的環(huán)境中不能相對調(diào)節(jié)到最大SINR。
圖22表示一例具有Kspread個單元子集的單線代碼選通交叉-SCORE解擴展操作。
圖23表示一例具有Nframe個分組/適配幀的一種單線交叉-SCORE算法。解擴展加權(quán)是根據(jù)多級交叉SCORE本征方程的主模式來計算的。
圖24表示一種單一適配幀自相關(guān)統(tǒng)計運算。
圖25表示具有Kspread個單元子集的一種交叉-SCORE本征方程。解擴展加權(quán)是根據(jù)多級交叉SCORE本征方程的主模式來計算的。
圖26表示具有Kpart＜Kspread個單元子集的一種代碼鍵發(fā)生器。
圖27表示具有Kpart＜Kspread個單元子集的一種等效的代碼鍵發(fā)生器。
圖28表示具有Kpart個子集的一種交叉-SCORE本征方程。解擴展加權(quán)是根據(jù)多級交叉SCORE本征方程的主模式來計算的。
圖29表示具有兩個單元子集的一種交叉-SCORE本征方程。解擴展加權(quán)是根據(jù)多級交叉SCORE本征方程的主模式來計算的。
圖30表示一種多鏈路代碼選通交叉-SCORE擴展器。它是多鏈路處理的一種改進模式。它允許針對SCSS干擾條件修改交叉SCORE收斂時間。它不會受到定時和Doppler頻移的影響。它能夠可靠地消除各個單元內(nèi)部的Karray個干擾。它可以分離Karray*Kscore個SCSS信號。它的不足在于不能可靠地分離＞Karray*Kscore個SCSS信號(不完全空碼)，并且在頻率變化很大的環(huán)境中不能相對調(diào)節(jié)到最大STAR。
圖31表示采用頻率選通和兩個單元子集的一種單線代碼選通自動-SCORE擴展操作。它是高度移動性系統(tǒng)的一種最佳模式。它可以分離Karray*Kscore個SCSS鏈路。它能夠消除各個單元內(nèi)部的Karray個非SCSS干擾。它不會受到定時和Doppler頻移的影響。它的不足在于不能分離＞Kscore個SCSS鏈路(不完全空碼)，并且作為解擴展算法的一部分需要(簡單的)定時跟蹤。
圖32是采用頻率選通和兩個單元子集的一種單線代碼選通自動-SCORE解擴展操作。
圖33表示采用頻率選通和兩個單元子集的一種自動-SCORE本征方程。
圖34表示采用時間選通和半速率冗余選通的一種單線代碼選通自動-SCORE擴展。它是低移動性系統(tǒng)的一種最佳模式。它可以分離Karray*Kspread個SCSS鏈路。它能夠消除各個單元內(nèi)部的Karray個非SCSS干擾。它不會受到定時和Doppler頻移的影響。在解擴展器上提供3dB SNR增益。它的不足在于容量減少一半，并且作為解擴展算法的一部分需要(簡單的)Doppler跟蹤。
圖35表示采用時間選通和半速率冗余選通的一種單線代碼選通自動-SCORE解擴展。
總之，自適應(yīng)天線陣列可以用來增加網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)容量，采用波束控制，無效控制，或者是波束和無效控制的組合。這種無效控制或者是波束和無效控制技術(shù)的組合在本發(fā)明中與作為SCSS擴展器/解擴展器使用的信道化的DMT/OFDM頻道復(fù)用器組合在一起。
盡管本發(fā)明是參照了具體實施例來描述的，應(yīng)該認(rèn)識到這一切并不對本發(fā)明構(gòu)成限制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀了說明書之后完全有能力作出各種各樣的修改和變更。因此，權(quán)利要求書的用意是要覆蓋屬于本發(fā)明的原理和范圍內(nèi)的所有修改和變更。
權(quán)利要求
1．一種多址聯(lián)接通信系統(tǒng)包括發(fā)射多個射頻(RF)載波的至少一個發(fā)射機；至少一個接收機，用來接收至少兩個上述多個射頻載波中的至少一個子集；連接到各個發(fā)射機上的至少一個擴展器，采用第一數(shù)字?jǐn)U展增益和第一數(shù)據(jù)獨立和冗余地調(diào)制至少兩個上述(RF)載波的幅值和相位；連接到各個接收機上的至少一個解擴展器，采用上述第一數(shù)字?jǐn)U展增益獨立地解調(diào)至少兩個上述(RF)載波的幅值和相位，恢復(fù)上述第一數(shù)據(jù)；以及連接著發(fā)射機，接收機，擴展器和解擴展器的多址聯(lián)接裝置，用至少一種空分多址聯(lián)接(SDMA)，頻分多址聯(lián)接(FDMA)和碼分多址聯(lián)接(CDMA)提供獨立的通信信道。
2．按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征是上述SDMA進一步包括連接到上述發(fā)射機和接收機的天線陣列，并且在一對發(fā)射機和接收機之間按照其相對空間位置提供選擇的數(shù)據(jù)信道發(fā)送和接收。
3．按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征是上述FDMA進一步包括最小數(shù)量的射頻載波，按照上述射頻載波的匹配子集在一對發(fā)射機和接收機之間為通信附加數(shù)據(jù)信道提供載波的至少兩個子集。
4．按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征是上述CDMA進一步包括至少一個第二數(shù)字?jǐn)U展增益和第二數(shù)據(jù)，按照上述數(shù)字?jǐn)U展增益的匹配子集在一對發(fā)射機和接收機之間至少提供上述第一和第二數(shù)據(jù)的通信。
5．具有空間和頻率上分散的一種無線電發(fā)射機系統(tǒng)包括具有空間上成組分布的正整數(shù)“n”個獨立天線的天線系統(tǒng)，用來提供正整數(shù)“n”個空間分布的通信信道；具有連接到天線系統(tǒng)中對應(yīng)的天線上的獨立放大器的一個射頻放大器組，每個放大器都具有可調(diào)的增益，用于控制調(diào)整波束，并且使射頻信號傳輸對上述放射狀分布的空間通信信道無效；連接到放大器組上的離散多音多層載波擴展頻譜發(fā)射調(diào)制器，并且用于頻率分散的多個通信信道；具有連接到調(diào)制器上的各個輸出和一個數(shù)據(jù)輸入的擴展器，用于同時在所有上述頻率分散的多個通信信道上擴展數(shù)據(jù)；以及連接到上述射頻放大器組的調(diào)整裝置，用來選擇上述正整數(shù)“n”個放射狀分布的空間通信信道當(dāng)中的一個。
6．按照權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其特征是上述系統(tǒng)進一步提供極化傳播，其中的上述獨立天線進一步采用極化分布。
7．具有空間和頻率上分散的一種無線電接收機系統(tǒng)包括具有空間上成組分布的正整數(shù)“n”個獨立天線的天線系統(tǒng)，用來提供正整數(shù)“n”個放射狀分布的空間通信信道；具有連接到天線系統(tǒng)中對應(yīng)的天線上的獨立放大器的一個射頻放大器組，每個放大器都具有可調(diào)的增益，用于控制調(diào)整波束，并且使射頻信號傳輸對上述放射狀分布的空間通信信道無效；連接到放大器組上的離散多音多層載波擴展頻譜解調(diào)器，并且用于頻率分散的多個通信信道；具有連接到解調(diào)器上的各個輸入和一個數(shù)據(jù)輸出的解擴展器，用于同時對所有上述頻率分散的多個通信信道上包括的數(shù)據(jù)解擴展；以及連接到上述射頻放大器組的調(diào)整裝置，用來選擇上述正整數(shù)“n”個放射狀分布的空間通信信道當(dāng)中的一個。
8．按照權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其特征是進一步包括用來確定一個目標(biāo)接收機的放射狀分布的空間通信信道地址的計算裝置。
9．多層載波擴展頻譜無線電通信的一種多址聯(lián)接方法包括以下步驟在發(fā)射機上按照多個離散頻率通信信道各自的一個合成正弦波的合成幅值和相位增益構(gòu)筑一個多層載波擴展增益；在上述發(fā)射機上用一個矢量乘法器和一個反向通信頻道復(fù)用器擴展一種任意的窄帶基帶前置擴展數(shù)據(jù)；在采用上述多層載波擴展增益在上述多個離散頻率通信信道上擴展之后，同時從上述發(fā)射機發(fā)射上述數(shù)據(jù)；以及在接收機上用一個矢量內(nèi)部產(chǎn)生線性合成器和通信頻道復(fù)用器對上述多個離散頻率通信信道解擴展，利用對通信信道干擾的相對免除性來恢復(fù)上述任意的窄帶基帶前置擴展數(shù)據(jù)。
10．按照權(quán)利要求9的方法，其特征是在上述構(gòu)筑步驟中，上述頻率通信信道是不相鄰的，并且分布在多個頻帶內(nèi)。
11．按照權(quán)利要求10的方法，其特征是在上述同時發(fā)射步驟中使上述頻率通信信道重疊，并且包括正交頻分多址聯(lián)接式調(diào)制格式。
12．按照權(quán)利要求11的方法，其特征是在上述同時發(fā)射步驟中將上述數(shù)據(jù)編組，采用正交頻分多址聯(lián)接式的通信頻道復(fù)用器結(jié)構(gòu)按照離散分組來擴展，發(fā)射，和解擴展基帶數(shù)據(jù)，上述分組在時間上重疊，相鄰，或者是不相鄰。
13．用于多層載波擴展頻譜無線電通信的一種干擾消除方法包括以下步驟在發(fā)射機上按照多個離散頻率通信信道各自的一個合成正弦波的合成幅值和相位增益構(gòu)筑一個多層載波擴展增益；在上述發(fā)射機上用一個矢量乘法器和一個反向通信頻道復(fù)用器擴展一種任意的窄帶基帶前置擴展數(shù)據(jù)；在采用上述多層載波擴展增益在上述多個離散頻率通信信道上擴展之后，同時從上述發(fā)射機發(fā)射上述數(shù)據(jù)；在接收機上用一個矢量內(nèi)部產(chǎn)生線性合成器和通信頻道復(fù)用器對上述多個離散頻率通信信道解擴展，利用對通信信道干擾的相對免除性來恢復(fù)上述任意的窄帶基帶前置擴展數(shù)據(jù)；以及按照從解擴展步驟獲得的信息利用干擾消除裝置實現(xiàn)空碼。
14．用于多層載波擴展頻譜無線電通信的一種自適應(yīng)天線布陣方法包括以下步驟在發(fā)射機上按照多個離散頻率通信信道各自的一個合成正弦波的合成幅值和相位增益構(gòu)筑一個多層載波擴展增益；在上述發(fā)射機上用一個矢量乘法器和一個反向通信頻道復(fù)用器擴展一種任意的窄帶基帶前置擴展數(shù)據(jù)；在采用上述多層載波擴展增益在上述多個離散頻率通信信道上擴展之后，同時從上述發(fā)射機發(fā)射上述數(shù)據(jù)；在接收機上用一個矢量內(nèi)部產(chǎn)生線性合成器和通信頻道復(fù)用器對上述多個離散頻率通信信道解擴展，利用對通信信道干擾的相對免除性來恢復(fù)上述任意的窄帶基帶前置擴展數(shù)據(jù)；以及按照上述解擴展基帶數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)連接到一個天線陣列和上述發(fā)射機的若干個放大器的增益。
15．多層載波擴展頻譜無線電通信的一種時分雙工方法包括以下步驟將時間分割成時隙，用作向一個遠端接收機發(fā)射第一組離散頻率通信信道和從一個遠端發(fā)射機接收第二組離散頻率通信信道；在一個近端發(fā)射機上按照上述第一和第二組離散頻率通信信道中至少一個信道的合成正弦波的合成幅值和相位增益構(gòu)筑一個多層載波擴展增益；在上述近端發(fā)射機上用一個矢量乘法器和一個反向通信頻道復(fù)用器擴展一種任意的窄帶基帶前置擴展數(shù)據(jù)；在采用上述多層載波擴展增益在上述第一組離散頻率通信信道上擴展之后，同時從上述近端發(fā)射機發(fā)射上述數(shù)據(jù)；在近端接收機上用一個矢量內(nèi)部產(chǎn)生線性合成器和通信頻道復(fù)用器對上述第二組離散頻率通信信道解擴展，利用對通信信道干擾的相對免除性來恢復(fù)上述任意的窄帶基帶前置擴展數(shù)據(jù)；以及控制步驟，按照從上述遠端和近端發(fā)射機和上述遠端和近端接收機都具備的一個定時信號源獲得的精確時間信息來分割時間。
16．按照權(quán)利要求15的方法，其特征是控制步驟中包括從在軌導(dǎo)航衛(wèi)星上接收系統(tǒng)時間信息。
17．一種無線電發(fā)射機系統(tǒng)包括多音發(fā)射機陣列，按照用來在第一組獨立遠端接收機之間進行識別的計算機計算出的頻譜加權(quán)執(zhí)行多頻譜載波信號傳輸；以及連接到發(fā)射機陣列上的天線陣列，按照用來在第二組獨立遠端接收機之間進行識別的計算機計算出的空間加權(quán)對上述多頻譜載波信號傳輸?shù)陌l(fā)射功率進行空間調(diào)節(jié)。
18．一種無線電接收機系統(tǒng)包括多音接收機陣列，按照用來在第一組獨立遠端發(fā)射機之間進行識別的計算機計算出的頻譜加權(quán)執(zhí)行多頻譜載波信號接收；以及連接到接收機陣列上的天線陣列，按照用來在第二組獨立遠端發(fā)射機之間進行識別的計算機計算出的空間加權(quán)對上述多頻譜載波信號接收的接收功率進行空間調(diào)節(jié)。
19．一種無線電通信系統(tǒng)包括多音發(fā)射機陣列，按照用來在第一組獨立遠端接收機之間進行識別的計算機計算出的頻譜加權(quán)執(zhí)行多頻譜載波信號傳輸；連接到發(fā)射機陣列上的第一天線陣列，按照用來在第二組獨立遠端接收機之間進行識別的計算機計算出的空間加權(quán)對上述多頻譜載波信號傳輸?shù)陌l(fā)射功率進行空間調(diào)節(jié)；多音接收機陣列，按照用來在第一組獨立遠端發(fā)射機之間進行識別的計算機計算出的頻譜加權(quán)執(zhí)行多頻譜載波信號接收；以及連接到接收機陣列上的第二天線陣列，按照用來在第二組獨立遠端發(fā)射機之間進行識別的計算機計算出的空間加權(quán)對上述多頻譜載波信號接收的接收功率進行空間調(diào)節(jié)。
20．按照權(quán)利要求19的系統(tǒng)，其特征是進一步包括連接到發(fā)射機陣列和第一天線陣列上的計算機，用于頻譜加權(quán)和空間加權(quán)的單一綜合計算。
21．按照權(quán)利要求19的系統(tǒng)，其特征是進一步包括連接到接收機陣列和第二天線陣列上的計算機，用于頻譜加權(quán)和空間加權(quán)的單一綜合計算。
22．按照權(quán)利要求19的系統(tǒng)，其特征是進一步包括連接到發(fā)射機陣列接收機陣列，第一天線陣列，和第二天線陣列上的計算機，用于頻譜加權(quán)和空間加權(quán)的單一綜合計算，供接收機陣列和第二天線陣列復(fù)制發(fā)射機陣列和第一天線陣列所使用的頻譜加權(quán)和空間加權(quán)；使用上述第一和第二組獨立遠端發(fā)射機的特定的空間和頻譜特性來優(yōu)化上述第一和第二組獨立遠端接收機的反向傳輸。
23．用多個多層載波信號各自特有的一個擴展增益擴展和調(diào)制到上述多個多層載波信號上，通過無線手段發(fā)射，又在接收機上作為多個接收的多層載波信號被接收的一種數(shù)字通信信號的恢復(fù)方法包括以下步驟將每個上述接收的多層載波信號信道化，從每個上述接收的多層載波信號中識別一個基帶信號，上述接收的多層載波信號具有能夠與其他上述多個接收的多層載波信號的上述信道帶寬分離的信道帶寬；對每個上述接收的基帶信號采用與上述擴展增益不同的解擴展加權(quán)執(zhí)行解擴展，并且將上述接收的基帶信號加以組合而獲得一個基帶信號，從而對干擾進行補償并且使信噪比和信號-干擾比最大化；以及消除出現(xiàn)在上述基帶信號中的至少一種時間畸變和頻率畸變，獲得對應(yīng)著上述數(shù)字通信信號的一種恢復(fù)的數(shù)字通信信號。
24．按照權(quán)利要求23的方法，其特征是上述解擴展步驟摸索地解擴展上述多個接收的多層載波信號。
25．按照權(quán)利要求24的方法，其特征是上述摸索式解擴展采用一種占優(yōu)模式的廣義本征方程。
26．按照權(quán)利要求25的方法，其特征是上述摸索式解擴展采用一種占優(yōu)模式的廣義本征方程。
27．按照權(quán)利要求26的方法，其特征是上述本征方程是一種代碼選通自相干恢復(fù)本征方程。
28．按照權(quán)利要求25的方法，其特征是在上述摸索式解擴展過程中按照一個預(yù)定的平均值縮減上述廣義本征方程的最大代碼選通自我恢復(fù)本征值，并且用一個預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差來定標(biāo)。
29．按照權(quán)利要求23的方法，其特征是對順序的多個接收的多層載波信號逐個重復(fù)執(zhí)行上述的信道化，解擴展和消除步驟，從中恢復(fù)順序的多個有關(guān)的數(shù)字通信信號。
30．按照權(quán)利要求29的方法，其特征是上述順序的多個接收的多層載波信號是異步的。
31．按照權(quán)利要求29的方法，其特征是上述順序的多個接收的多層載波信號是在相應(yīng)的時分雙工間隔期間接收的，并且用一個網(wǎng)絡(luò)時鐘來確定上述時分雙工間隔。
32．按照權(quán)利要求29的方法，其特征是接收時間雙工間隔相對于發(fā)射時間雙工間隔是不對稱的。
33．按照權(quán)利要求31的方法，其特征是接收時間雙工間隔相對于發(fā)射時間雙工間隔是對稱的。
34．按照權(quán)利要求31的方法，其特征是上述順序的多個接收的多層載波信號是在單個時分雙工間隔期間按照多個分組來接收的。
35．按照權(quán)利要求31的方法，其特征是上述順序的多個接收的多層載波信號是在單個時分雙工間隔期間按照單個分組來接收的。
36．按照權(quán)利要求31的方法，其特征是上述網(wǎng)絡(luò)時鐘是從通用時間獲取的。
37．按照權(quán)利要求31的方法，其特征是上述網(wǎng)絡(luò)時鐘是從上述數(shù)字通信信號內(nèi)部的數(shù)據(jù)獲取的。
38．按照權(quán)利要求23的方法，其特征是，作為第二組多層載波信號從上述接收機發(fā)射的第二數(shù)據(jù)通信信號的第二擴展增益是根據(jù)上述解擴展加權(quán)而適當(dāng)確定的從而使指向干擾頻率的輻射最小。
39．按照權(quán)利要求38的方法，其特征是與共軛的解擴展加權(quán)成比例地設(shè)置上述第二擴展增益，從而使上述第二組多層載波信號的增益圖形與上述多個多層載波信號的增益圖形基本相同。
40．按照權(quán)利要求23的方法，其特征是從多個接收的多層載波信號中同時恢復(fù)多個恢復(fù)的數(shù)字通信信號，上述多個數(shù)字通信信號各自具有一個相應(yīng)的特殊代碼鍵，在上述解擴展步驟中用于識別上述多個接收的多層載波信號。
41．按照權(quán)利要求40的方法，其特征是每個上述特殊代碼鍵僅僅被用來調(diào)制某些上述多個接收的多層載波信號。
42．按照權(quán)利要求41的方法，其特征是每個上述特殊代碼鍵被用來調(diào)制上述多個接收的多層載波信號當(dāng)中的一個偶數(shù)和奇數(shù)的接收的多層載波信號。
43．按照權(quán)利要求23的方法，其特征是上述數(shù)字通信信號是多個符號，按照不同的離散單音將每個上述符號調(diào)制到每一個上述多個多層載波信號上。
44．按照權(quán)利要求23的方法，其特征是上述數(shù)字通信信號是多個比特，按照不同的離散單音將每個上述比特調(diào)制到每一個上述多個多層載波信號上。
45．按照權(quán)利要求23的方法，其特征是上述時間畸變是由于多普勒頻率偏移造成的。
46．按照權(quán)利要求23的方法，其特征是上述頻率畸變是由于時間漂移造成的。
47．按照權(quán)利要求23的方法，其特征是上述頻率畸變是一種傳播延遲。
48．按照權(quán)利要求23的方法，其特征是用上述消除步驟消除時間畸變和頻率畸變。
49．按照權(quán)利要求48的方法，其特征是上述時間畸變是由于多普勒頻率偏移造成的。
50．按照權(quán)利要求48的方法，其特征是上述頻率畸變是由于時間漂移造成的。
51．按照權(quán)利要求48的方法，其特征是上述頻率畸變是一種傳播延遲。
52．按照權(quán)利要求48的方法，其特征是上述頻率畸變是一種傳播延遲。
53．按照權(quán)利要求23的方法，其特征是上述接收的多層載波信號中包含一個防護時間間隔，用來補償未知的傳播延遲，并且上述方法在上述解擴展步驟完成之前不需要同步上述接收的多層載波信號。
54．按照權(quán)利要求23的方法，其特征是上述接收的多層載波信號中包含一個防護頻帶，用來補償未知的多普勒頻率偏移，并且上述方法在上述解擴展步驟完成之前不需要同步上述接收的多層載波信號。
55．在接收機上作為接收信號被發(fā)射和接收時采用了擴展增益被擴展后的一種數(shù)字通信信號的恢復(fù)方法包括以下步驟對上述接收的信號解擴展獲得解擴展信號；以及從上述解擴展信號中消除Doppler時間延遲，獲得一種對應(yīng)著上述發(fā)射的數(shù)字通信信號的恢復(fù)的數(shù)字通信信號。
56．用來恢復(fù)采用特殊擴展增益來擴展的多個發(fā)射符號的一種方法，在接收機上按照具有實質(zhì)頻率分集的多個離散多音來接收上述符號，上述恢復(fù)方法包括以下步驟對每個上述多個離散多音解擴展，獲得多個解擴展的多音，上述多個解擴展的多音各自對應(yīng)著上述多個符號當(dāng)中的一個；以及從上述解擴展的多音中消除多普勒時間延遲，對應(yīng)著上述發(fā)射的多個符號獲得多個恢復(fù)的符號。
57．按照權(quán)利要求56的方法，其特征是采用每個上述多個多層載波信號特有的擴展增益將上述發(fā)射的符號擴展并且調(diào)制到每一個多層載波信號上，每一個上述多層載波信號具有能夠與其他上述多個多層載波信號的上述信道帶寬分離的信道帶寬。
58．按照權(quán)利要求57的方法，其特征是上述解擴展步驟摸索地解擴展上述多個接收的多層載波信號。
59．按照權(quán)利要求58的方法，其特征是上述摸索式解擴展采用一種占優(yōu)模式的廣義本征方程。
60．按照權(quán)利要求58的方法，其特征是上述摸索式解擴展采用一種占優(yōu)模式的廣義本征方程。
61．按照權(quán)利要求60的方法，其特征是上述本征方程是一種代碼選通自相干恢復(fù)本征方程。
62．按照權(quán)利要求59的方法，其特征是在上述摸索式解擴展過程中按照一個預(yù)定的平均值縮減上述廣義本征方程的最大代碼選通自我恢復(fù)本征值，并且用一個預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差來定標(biāo)。
63．對數(shù)字通信信號解擴展的一種方法包括以下步驟將上述數(shù)字通信信號的頻譜擴展到多個多層載波信號上，獲得多個頻譜擴展數(shù)字通信信號，上述多個多層載波信號各自具有能夠與其他上述多個多層載波信號的上述信道帶寬分離的信道帶寬；對每個上述多個頻譜擴展數(shù)字通信信號執(zhí)行空間擴展，獲得多個空間和頻譜擴展數(shù)字通信信號；以及從各自對應(yīng)著上述多個空間和頻譜擴展數(shù)字通信信號之一的一個多元天線陣列的每一個天線元通過無線手段向一個接收機發(fā)射。
64．一種數(shù)字通信方法包括以下步驟在一個移動發(fā)射機中擴展已經(jīng)用特殊的擴展增益分別擴展到多個多層載波信號上的數(shù)字信息，上述多個多層載波信號各自具有能夠與其他上述多個多層載波信號的上述信道帶寬分離的信道帶寬；從上述移動發(fā)射機通過無線手段分別向一個接收機發(fā)射上述多層載波信號；在上述接收機上接收上述發(fā)射的多個多層載波信號，將其作為接收的多層載波信號；將每個上述接收的多層載波信號信道化，從每個上述接收的多層載波信號中識別出基帶信號；對每個上述接收的基帶信號采用與上述擴展增益不同的解擴展加權(quán)執(zhí)行解擴展，并且將上述接收的基帶信號加以組合而獲得一個基帶信號，從而對干擾進行補償并且使信噪比和信號-干擾比最大化；以及處理上述基帶信號，獲得對應(yīng)著上述發(fā)射的數(shù)字信息的恢復(fù)的數(shù)字信息。
65．按照權(quán)利要求64的方法，其特征是上述處理步驟從上述基帶信號中消除Doppler時間延遲。
66．按照權(quán)利要求64的方法，其特征是多個移動發(fā)射機各自執(zhí)行上述擴展步驟并且發(fā)射上述數(shù)字信息，每個移動發(fā)射機用一種隨機且特殊的非正交擴展增益將上述數(shù)字信息擴展到各個上述多層載波信號上；在接收上述發(fā)射的多個多層載波信號的上述步驟中，在接收機上從每個上述發(fā)射機接收上述發(fā)射的多層載波信號；在上述信道化步驟中將每個上述接收的多層載波信號信道化；在上述解擴展步驟中組合上述信道獨立的每一個接收的多層載波信號，為上述多個發(fā)射機各自獲得一個基帶信號，它對應(yīng)著上述多個發(fā)射機之一發(fā)射的上述數(shù)字信息；以及在上述處理步驟中處理每一個上述基帶信號，為每一個上述移動發(fā)射機獲得對應(yīng)著上述發(fā)射的數(shù)字通信信號的上述恢復(fù)的數(shù)字通信信號。
67．按照權(quán)利要求66的方法，其特征是上述處理步驟消除出現(xiàn)在每個上述基帶信號中的Doppler時間延遲。
68．按照權(quán)利要求67的方法，其特征是上述多個移動發(fā)射機在地理上分離，并且對上述接收機各自具有特殊的傳輸路徑。
69．按照權(quán)利要求67的方法，其特征是在上述接收機上采用一種多元天線陣列，不同的上述天線元被用于不同的區(qū)域，并且采用空分多址聯(lián)接來區(qū)分不同的上述發(fā)射機。
70．按照權(quán)利要求65的方法，其特征是采用頻分多址聯(lián)接來區(qū)分不同的上述發(fā)射機。
71．按照權(quán)利要求67的方法，其特征是采用碼分多址聯(lián)接來區(qū)分不同的上述發(fā)射機。
72．按照權(quán)利要求71的方法，其特征是進一步包括一個調(diào)制步驟，將一個特殊代碼鍵調(diào)制到與每個上述發(fā)射機相聯(lián)系的某些上述多層載波信號上。
73．一種數(shù)字通信方法包括以下步驟在具有一個多元天線陣列的第一電臺中采用特殊擴展增益將數(shù)字信息分別擴展到多個多層載波信號上，上述多個多層載波信號各自具有能夠與其他上述多個多層載波信號的上述信道帶寬分離的信道帶寬，并且每個上述天線元被用來發(fā)射不同的上述多層載波信號；從上述第一電臺通過無線手段分別向第二電臺發(fā)射上述多層載波信號；在上述第二電臺上用第二多元天線陣列接收上述發(fā)射的多個多層載波信號，將其作為接收的多層載波信號，每個上述第二天線元被用來接收不同的上述接收的多層載波信號；將每個上述接收的多層載波信號信道化，從每個上述接收的多層載波信號中識別出基帶信號；以及對每個上述接收的基帶信號采用與上述擴展增益不同的解擴展加權(quán)執(zhí)行解擴展，并且將上述接收的基帶信號加以組合而獲得一個基帶信號，從而對干擾進行補償并且使信噪比和信號-干擾比最大化。
74．按照權(quán)利要求73的方法，其特征是作為第二組多層載波信號從上述第二電臺的上述多元天線陣列發(fā)射的第二數(shù)據(jù)通信信號的第二擴展增益是根據(jù)上述解擴展加權(quán)而適當(dāng)確定的，從而使指向干擾頻率的輻射最小。
75．按照權(quán)利要求74的方法，其特征是與共軛的解擴展加權(quán)成比例地設(shè)置上述第二擴展增益，從而使上述第二組多層載波信號的增益圖形與上述多個多層載波信號的增益圖形基本相同。
76．按照權(quán)利要求73的方法，其特征是從上述第二電臺的上述多元天線陣列發(fā)射的第二數(shù)據(jù)通信信號的第二擴展增益是適當(dāng)確定的，從而使指向干擾頻率的輻射最小。
77．按照權(quán)利要求76的方法，其特征在于上述第二擴展增益是采用組合的空間和頻譜控制矢量來適當(dāng)確定的。
78．按照權(quán)利要求73的方法，其特征是分別聯(lián)系著上述多個多層載波信號的每個上述特殊擴展增益是線性獨立和非正交的。
79．一種數(shù)字通信方法包括以下步驟在第一電臺中采用每個多層載波信號的特殊擴展增益將數(shù)字信息分別擴展到多個多層載波信號上，上述多個多層載波信號各自具有能夠與其他上述多個多層載波信號的上述信道帶寬分離的信道帶寬；從上述第一電臺通過無線手段分別向第二電臺發(fā)射上述多層載波信號；在上述第二電臺上用一個多元天線陣列接收上述發(fā)射的多個多層載波信號，將其作為接收的多層載波信號；在上述陣列的每個天線元上將每個上述接收的多層載波信號信道化，從每個上述接收的多層載波信號中識別出基帶信號；以及對每個上述接收的基帶信號采用與上述擴展增益不同的解擴展加權(quán)執(zhí)行解擴展，并且將上述接收的基帶信號加以組合而獲得一個基帶信號，從而對干擾進行補償并且使信噪比和信號-干擾比最大化，上述解擴展步驟采用的線性合成器維數(shù)是由頻譜維數(shù)和空間維數(shù)組成的。
80．按照權(quán)利要求79的方法，其特征是作為第二組多層載波信號從上述第二電臺的上述多元天線陣列發(fā)射的第二數(shù)據(jù)通信信號的第二擴展增益是根據(jù)上述解擴展加權(quán)而適當(dāng)確定的，從而使指向干擾頻率的輻射最小。
81．按照權(quán)利要求80的方法，其特征是與共軛的解擴展加權(quán)成比例地設(shè)置上述第二擴展增益，從而使上述第二組多層載波信號的增益圖形與上述多個多層載波信號的增益圖形基本相同。
82．按照權(quán)利要求79的方法，其特征是從上述第二電臺的上述多元天線陣列發(fā)射的第二數(shù)據(jù)通信信號的第二擴展增益是適當(dāng)確定的，從而使指向干擾頻率的輻射最小。
83．按照權(quán)利要求82的方法，其特征在于上述第二擴展增益是采用組合的空間和頻譜控制矢量來適當(dāng)確定的。
84．按照權(quán)利要求82的方法，其特征在于上述空間和頻譜維數(shù)對于多個不同的上述第一電臺是可以改變的。
85．按照權(quán)利要求79的方法，其特征是分別聯(lián)系著上述多個多層載波信號的每個上述特殊擴展增益是線性獨立和非正交的。
86．對接收機上通過無線手段接收到的一種數(shù)字通信信號解擴展的一種方法包括以下步驟在一個多元天線陣列的每個天線元上接收多個多層載波信號，上述多個多層載波信號各自具有能夠與其他上述多個多層載波信號的上述信道帶寬分離的信道帶寬；對上述多個多層載波信號執(zhí)行空間解擴展，獲得空間解擴展的數(shù)字通信信號；以及對上述多個空間解擴展的數(shù)字通信信號分別執(zhí)行頻譜解擴展，獲得一種空間和頻譜解擴展的數(shù)字通信信號。
全文摘要
一種基于頻域擴展的“多層載波”擴展頻譜通信系統(tǒng)(10),通過將時域形式的基帶信號與一組重疊或是多層的復(fù)合正弦載波波形相乘而完成擴展。在一個實施例(10)中,擴展是通過直接激勵一個大型快速Fourier(FFT)變換庫來完成的。這樣就能明顯降低計算的復(fù)雜性,緩和對輸出FFT容量的要求。采用一種點－對－多點和多點－對－多點(無節(jié)點)網(wǎng)絡(luò)拓撲布局。包括一種空碼方法,采用各個來源(11)的頻譜分集來消除干擾和改善信號分離。可以將基本系統(tǒng)(10)擴展到包括多元天線陣列(26/18),空碼方法還可以采用空間分離來消除干擾和改善信號分離。這種方法可以適應(yīng)定向和反向傳輸系統(tǒng)或者是適應(yīng)無線電環(huán)境。這種系統(tǒng)能夠兼容按需帶寬和高級調(diào)制格式,并且采用前置(最大－SINR)解擴展器自適應(yīng)算法。
文檔編號H04B1/69GK1310894SQ98814242
公開日2001年8月29日 申請日期1998年8月18日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月18日
發(fā)明者布萊恩·G·阿格伊 申請人:束達網(wǎng)絡(luò)公司