Вхождение в синхронизм по кодовой комбинации в системе связи сдма (многостанционный доступ с кодовым разделением) посредством каналов многостанционного доступа уолша

Вхождение в синхронизм по кодовой комбинации в системе связи сдма (многостанционный доступ с кодовым разделением) посредством каналов многостанционного доступа уолша

Реферат

 

Представлена техника использования энергии, принятой пользовательскими блоками по ортогональным каналам многостанционного доступа в системе связи с расширенным спектром для установки синхронизации с сигналом путем управления интервалами интегрирования амплитуд сигнала, используемых во время установки такой синхронизации. Принятые сигналы свертываются, а соответствующие амплитуды когерентно интегрируются в течение периодов, которые можно разделить на умноженные на коэффициенты, кратные двум, длины функций Уолша, которые используются для создания каналов ортогональных сигналов. Затем формируются некогерентные объединения результатов таких интегрирований в течение периодов, которые начинаются и заканчиваются на границах функции Уолша и используются для определения, когда был выбран когерентный сдвиг по времени для свертывания сигналов. Дополнительные преимущества реализованы путем предписания сигналов, которые постоянно имеют более высокое энергетическое содержание, таких как сигналы пэйджинга, сигналы синхронизации и каналов наиболее часто назначаемых трафиков конкретным ортогональным каналам в системе связи. Технический результат заключается в том, что в результате во время процесса интегрирования становится доступна дополнительная энергия для использования во время определения правильности выбора сдвигов синхронизации для установки синхронизации с сигналом без использования дополнительного аппаратного обеспечения. 2 с. и 21 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

Настоящее изобретение относится к системам связи с многостанционным доступом, таким, как системы беспроводной передачи данных или системы телефонной связи, а также к системам спутниковой связи ретрансляционного типа с расширенным спектром. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу и устройству для обнаружения и отслеживания цифровых сигналов, передаваемых системой связи, использующей энергию от закодированных функцией Уолша каналов многостанционного доступа. Настоящее изобретение кроме того относится к способу установления синхронизации с пилот сигналами в системах связи с многостанционным доступом с кодовым разделением типа систем с расширенным спектром.

Предшествующий уровень техники Для передачи информации большому количеству пользователей системы ранее были разработаны различные системы многостанционного доступа. Два известных способа, используемых в таких системах связи с многостанционным доступом, включают многостанционный доступ с временным разделением (TDMA) и многостанционный доступ с частотным разделением (FDMA), основы которых хорошо известны в технике. Однако, техника модуляции с расширенным спектром, например техника многостанционного доступа с кодовым разделением (CDMA) с расширенным спектром, предоставляет существенные преимущества по сравнению с другими схемами модуляции, в особенности в случае предоставления услуг широкому кругу пользователей системы связи. Использование CDMA техники в системах связи с многостанционным доступом рассмотрено в патенте США N 4,901,307, поданном 13 февраля 1990 года под заголовком "Система связи с многостанционным доступом с расширенным спектром, использующая спутниковые или наземные ретрансляторы", а также в заявке на патент США с серийным номером N 08/368,570, поданной под заголовком "Способ и устройство для использования передаваемой в полном спектре мощности в системе связи с расширенным спектром для отслеживания во времени фазы и энергии каждого принимающего", обе эти заявки принадлежат автору настоящей заявки и приведены здесь в качестве ссылки.

В этих патентах описываются системы многостанционного доступа, в которых имеется большое количество подвижных или удаленных пользователей системы или абонентов, каждый из которых использует по меньшей мере один приемопередатчик для связи с другими пользователями системы или с желаемыми получателями сигнала, посредством, например, телефонной сети общего пользования. Эти приемопередатчики осуществляют связь через международные узлы связи и спутниковые ретрансляторы, или через наземные базовые станции (которые иногда называют пунктами связи ячейки или ячейками), используя сигналы многостанционного доступа (CDMA) типа расширенного спектра. Базовые станции покрывают ячейки, которые определяются как области уверенного "приема" их сигналов, а спутники формируют лучи, которые покрывают "пятно", образуемое путем проектирования сигналов связи спутников на поверхность Земли. Кроме этого, ячейки подразделяются на различные географические области, называемые секторами, а лучи спутников на различных частотах называются иногда сигналами FDMA, лучи или части лучей, могут покрывать общую географическую область. Обслуживаемые географические области имеют схожую природу, различаясь по физическим характеристикам используемых в местах их расположения типов платформ ретрансляторов. Хотя определенные характеристики направлений передач и ограничения на частоту и повторное использование каналов тоже могут отличаться для этих платформ.

В системах связи CDMA используется набор или пара заранее выбранных последовательностей кодов псевдослучайных шумов (PN) для модуляции или "расширения" информационных сигналов пользователя до модуляции несущей для передачи в качестве сигналов связи. В линиях связи с базовыми станциями или в линиях связи международных узлов связи с абонентами используются PN коды расширения или двоичные последовательности для разделения сигналов, передаваемых различными базовыми станциями или по различным лучам от международных узлов связи, а также для разделения многолучевых сигналов. Эти коды обычно совместно используются всеми сигналами связи в ячейке или в луче. Коды каналообразования используются для разделения различных пользователей в ячейке или для разделения пользовательских сигналов, передаваемых в луче спутника по каналу прохождения сигнала. То есть, каждый пользовательский блок имеет свой собственный ортогональный канал, предоставляемый в канале прохождения сигнала путем использования уникального ортогонального кода "покрытия". Функции Уолша вообще используются для введения кодов каналообразования, обычная длина которых имеет порядок 64 элементарных посылок кода для наземных систем и 128 элементарных посылок кода для спутниковых систем. В таких конструкциях каждая функция Уолша из 64 или 128 элементарных посылок обычно называется символом Уолша.

Кроме этого в качестве одного из подходов используется некоторое разнесение сигналов для уменьшения мешающего воздействия замирания и дополнительных проблем, связанных с родственным пользователем, или со спутниковым ретранслятором, с передвижением в пределах системы связи. Вообще в системе связи с расширенным спектром используется три типа разнесения, таковыми являются разнесение по времени, по частоте и по пространству. Разнесение по времени можно получить, используя повтор и перемежение во времени компонентов сигнала. Некоторая форма разнесения по частоте возникает при рассеянии энергии сигнала в некоторой широкой полосе спектра. Поэтому замирание, зависящее от частоты, влияет только на малую часть спектра CDMA сигналов. Разнесение по пространству обеспечивается путем использования нескольких путей распространения сигналов, обычно посредством разных антенн или лучей передачи сигналов.

Для обычных CDMA систем связи с расширенным спектром, таких, как те, которые описаны в патенте США N 4,901,307, рассматривается возможность использования когерентной модуляции и демодуляции для осуществления связи посредством пользовательского блока по каналу распространения сигнала. В системах связи с таким подходом используется сигнал "пилот" несущей в качестве опорной когерентной фазы для линий связи международного узла связи или спутника с пользователем и для линий связи пользователь-базовая станция. То есть, пилот сигнал, который обычно не содержит модуляции данных, передается базовой станцией или международным узлом связи через область покрытия. Одиночный пилот сигнал обычно передается каждым международным узлом связи или базовой станцией на каждой используемой частоте. Этот пилот сигнал совместно используется всеми пользователями, принимающими сигналы от этого источника. В общем случае каждый из секторов имеет свой собственный определенный пилот сигнал, а спутниковые системы передают пилот сигнал на каждой из частот луча или части луча спутника, которая используется для связи с международными узлами связи посредством спутников.

Так как в пилот сигналах обычно не используется модуляция данных, то они в сущности состоят из PN кодов расширения, которые модулируют несущую частоту. В пилот сигналах используются одни и те же PN коды расширения или наборы кодов для всей системы связи, но с разными относительными сдвигами синхронизации кодов для каждого луча, ячейки или сектора. Таким образом получаются сигналы, которые могут легко отделяться друг от друга, кроме этого, могут отделяться друг от друга лучи и ячейки, упрощая обнаружение и отслеживание. Другие сигналы используются для передачи промодулированной информации с расширенным спектром, такой как информация идентификации международного узла связи или базовой станции, информация синхронизации системы, пейджинговая информация пользователя, а также различные другие сигналы управления.

Пилот сигналы используются пользовательскими блоками для получения начальной синхронизации системы и для отслеживания передаваемых сигналов по времени, по частоте и по фазе. Информация о фазе, полученная путем отслеживания несущей пилот сигнала, используется в качестве опорной фазы несущей для когерентной демодуляции информационных сигналов другой системы или пользователя. Эта техника позволяет совместно использовать общий пилот сигнал в качестве опорной фазы для многих несущих сигнал пользователя, предоставляя более дешевый и более эффективный механизм отслеживания.

Как часть процесса установки линии связи, приемопередатчик пользовательского блока использует приемник, называемый "поисковым приемником" или просто "поисковым устройством", для отслеживания частоты пилот сигнала и для установки синхронизации с тактовой частотой пилот сигнала. Ранее использовались различные способы и устройства для обеспечения этих функций поискового устройства. Один из таких способов описан в патенте США N 5,109,390, озаглавленном "Радиоприемное устройство системы с разнесением в CDMA сотовой телефонной системе", поданном 28 апреля 1992 года, того же автора, что и настоящая заявка, и приведенном здесь в качестве ссылки.

Для фактической установки синхронизации с пилот сигналом, поисковый приемник свертывает пилот сигналы, используя коррелятор для PN кодов системы, генерируемых в пользовательском блоке путем использования локальной опорной частоты. После такого свертывания, в течение заранее выбранного интервала времени измеряются и накапливаются амплитуды сигналов принятых элементарных посылок сигнала. Таким образом получается когерентная сумма амплитуд элементарных посылок. Некоторое количество таких накопленных величин возводится в квадрат и затем вновь суммируется (как I, так и Q) для получения некогерентной суммы, которая сравнивается с одним или более заранее определенных пороговых уровней. Превышающие необходимые пороговые значения некогерентные суммы вообще указывают, что была выбрана соответствующая синхронизация пилот сигнала.

Одна из проблем, которая возникает во время процесса накапливания, связана с тем, что определенные функции Уолша, пригодные для генерации определенных ортогональных каналов связи для пользовательских блоков, в определенных условиях имеют тенденцию влиять друг на друга как положительно, так и отрицательно. Например, во время использования набора из 128 функций Уолша, длины 128, функции 0 и 64 имеют тенденцию вызывать положительное или отрицательное воздействие, когда амплитуды сигнала накапливаются в течение интервалов, которые меньше или равны половине длины функции Уолша. Такое влияние, связанное с коротким накапливанием, стремится увеличить вероятность ложных сигналов тревоги (предполагая, что гипотеза текущей синхронизации верна, когда на самом деле она неверна) и пропусков (предполагая, что текущая гипотеза синхронизации неверна, в то время как на самом деле она верна).

Такое взаимное влияние проявляется при увеличении количества функций Уолша или каналов связи и уменьшении интервала накапливания, например, для интервала, равного половине длины функции по сравнению с интервалом длиной в четверть длины функции и по сравнению с интервалом длиной в одну восьмую длины функции. Однако нельзя для компенсации просто увеличить продолжительность интегрирования. Это обстоятельство усложняется тем фактом, что будущие системы связи могут использовать многократные PN коды и другие свойства или изменения параметров сигнала, для которых тоже потребуется поисковое пространство. То есть, поисковому устройству может понадобиться выполнять поиск и среди других параметров, не включающих частоту Доплера и PN синхронизацию, а каждый параметр увеличивает длину поиска на коэффициент, равный двум или более. Поэтому, время имеет важное значение для каждого поискового коэффициента или параметра.

Поэтому, желательно иметь способ и устройство для установления синхронизации с сигналом, которые обеспечили бы более быструю и более надежную установку синхронизации с сигналом во время использования окон интегрирования или накапливания, которые меньше или равны половине длины функции, формирующей канал. Кроме этого желательно более эффективно использовать энергию сигнала или соответствующим образом распределять чаще используемые или мощные сигналы среди различных ортогональных каналов в системе связи для обеспечения лучшего захвата энергии и установки синхронизации с сигналом.

Раскрытие изобретения Учитывая упомянутые выше и другие возникшие в технике проблемы, связанные с установкой синхронизации с сигналом пилот канала и с демодуляцией сигнала в системе многостанционного доступа, в основу настоящего изобретения поставлена задача разработки усовершенствованного способа установки синхронизации с сигналом с точки зрения скорости и более эффективного сравнения пороговых значений, позволяющего эффективнее использовать энергию для получения правильных гипотез синхронизации сигнала, короткие периоды накапливания сигналов и энергию, доступную в сигналах, не являющихся пилот сигналами для установления лучшей синхронизации с сигналом, а также позволяющего, благодаря определенной относительной кодовой синхронизации, обеспечить прозрачность для поисковых функций как модуляции данных, так и PN модуляции, называемых внешней PN модуляцией.

Поставленная задача решается способом и устройством для установки синхронизации с сигналами канала Уолша в системе связи с расширенным спектром, в которой абонентами системы принимается и демодулируется один или более сигналов связи. Для генерации этих сигналов связи вначале сигналы пользовательских данных кодируются путем использования заранее выбранного множества функций Уолша для каждого канала связи. Затем канализированные сигналы расширяются посредством использования общих последовательностей кодов PN в качестве пары для I и Q каналов, которые затем используются с одной из совокупностей сдвигов синхронизации. Расширенные сигналы затем модулируют общую несущую частоту. Принятые абонентскими блоками сигналы связи преобразуются в цифровую форму и затем свертываются посредством использования последовательности кодов PN с заранее выбранным сдвигом синхронизации, который выбирается локально каждым пользовательским блоком.

Амплитуды полученных символов канала интегрируются в течение заранее определенного интервала времени, эквивалентного длине L функции Уолша, деленной на коэффициент 2ⁿ. Данная операция обычно выполняется путем использования устройства накапливания для накапливания и суммирования последовательностей амплитуд символов. Полученные суммы возводятся в квадрат посредством устройств возведения в квадрат или устройств умножения для получения когерентных сумм и затем накапливаются в течение интервала, начинающегося и заканчивающегося на границах кода Уолша для получения некогерентного объединения сумм. Окончательная сумма относится к полной энергии, получаемой в скоррелированных или свернутых сигналах связи, и ее значение существенно изменяется в зависимости от того, соответствует ли выбранный для пользовательского блока сдвиг по времени кода PN сдвигу для сигнала, синхронизацию с которым необходимо установить.

Окончательная сумма некогерентных объединений сравнивается с пороговым значением из совокупности одного или более пороговых значений, используемых для получения энергии минимального уровня для установки правильной синхронизации или корреляции сигнала. Когда окончательная сумма превысит искомое пороговое значение, то используемый для свертывания сдвиг синхронизации выбирается в качестве необходимой величины, используемой в процессе отслеживания синхронизации и демодуляции сигнала ортогонального канала. Если окончательная сумма не превышает искомое пороговое значение, то выбирается новый сдвиг синхронизации и вновь начинается процесс накапливания и сравнения порогового значения.

Благодаря этой технике абонентам предоставляется больший объем энергии для использования во время установления синхронизации с пилот сигналом или с другими полезными сигналами. В частности, эта энергия полезна, когда мощность принятого пилот сигнала меньше оптимального значения для конкретного пользовательского блока, пытающегося установить синхронизацию с пилот сигналом. То есть, передаваемая пилот сигналом мощность меньше, чем мощность, необходимая для установки синхронизации с передаваемым на высокой скорости сигналом, или ухудшение сигнала вызвало уменьшение принимаемой мощности.

Этот процесс установки синхронизации с сигналом был дополнительно усовершенствован благодаря установке когерентного периода накапливания или интегрирования равным значению L/2ⁿ с последующим приписыванием пилот сигнала первому каналу, а сигналов трафика, с минимальным объемом энергии, предпочтительно каналам, которые отделялись от первого канала на шаг sL/2ⁿ, где n - положительное целое число, а s принимает значения от 1 до 2ⁿ-1 (1, 3, 7, ...). В случае 128 каналов, это приводит к использованию каналов 32, 64 и 96 для трафика, когда пилот сигнал приписывается каналу 0, и к использованию каналов 33, 65 и 97, когда пилот сигнал приписывается каналу 1. В случае необходимости в данной системе связи для пилот сигнала легко могут использоваться другие каналы или функции Уолша, а эта взаимосвязь распространяется на любой такой пилот канал в пределах общей длины используемых функций. В качестве альтернативы, каждый из этих каналов приписывается для использования в качестве каналов пэйджинга и синхронизации, что гарантирует существенно более высокий объем энергии для использования во время установки синхронизации с сигналом.

Краткое описание чертежей В дальнейшем изобретение поясняется описанием вариантов его осуществления со ссылками на сопровождающие чертежи, в числе которых: фиг. 1 иллюстрирует пример устройства демодуляции пользовательского блока для беспроводной системы связи; фиг. 2 иллюстрирует пример детектора сигнала поискового устройства для установки синхронизации с сигналами, который используется в устройстве фиг. 1; фиг. 3 иллюстрирует графическое представление вероятностных кривых для нахождения верных гипотез путем использования детектора фиг. 2 без привлечения настоящего изобретения; фиг. 4 иллюстрирует использование нескольких пороговых значений в устройстве по фиг. 2; фиг. 5 иллюстрирует графическое представление вероятностных кривых для нахождения верных гипотез путем использования настоящего изобретения; фиг. 6 иллюстрирует пример синхронизации относительного символа в устройстве фиг. 2 во время работы в соответствии с принципами настоящего изобретения; а фиг. 7 иллюстрирует пример исполнения для осуществления выбора гипотез для устройства по фиг. 2.

Лучший вариант осуществления изобретения Настоящее изобретение предоставляет способ использования энергии, принятой пользовательскими блоками по ортогональным каналам многостанционного доступа в системе связи с расширенным спектром для установки CDMA синхронизации. Частично это выполняется путем ограничения интервалов накапливания амплитуд сигнала, которые используются во время определения синхронизации сигнала. Принятые сигналы свертываются, а их соответствующие амплитуды накапливаются в течение периодов, которые одновременно являются целыми степенями двух, и делителями L - длины ортогональных кодов, используемых для генерации ортогональных каналов передачи сигналов в системе. Затем последовательно формируются некогерентные объединения результатов этого интегрирования в течение периодов, которые начинаются и заканчиваются на границах функции Уолша. Эти объединения затем используются для определения, когда был выбран правильный сдвиг по времени для кодов PN, используемых в сигналах свертывания. Дополнительные преимущества реализованы путем приписывания конкретным ортогональным каналам системы связи сигналов, постоянно имеющих высокую энергетическую содержимость, каковыми являются пэйджинговые сигналы, сигналы синхронизации, а также наиболее часто приписываемые каналы трафика.

Например, использование функций Уолша длины 128 в системе связи в качестве кодов каналообразования и пилот сигналов, приписанных каналу 0, соответствующие сигналы трафика, пэйджинговые сигналы или сигналы канала синхронизации назначаются каналу 64, когда периоды интегрирования по длине равны 64 элементарным посылкам. В той же конфигурации, сигналы трафика, пэйджинговые сигналы или сигналы синхронизации назначаются каналам 32, 64 и 96, когда периоды по длине равны 32 элементарным посылкам. Количество каналов, которые вносят энергетический вклад в процесс установки синхронизации, увеличивается по мере уменьшения длин периодов накапливания и могут приписываться нечетным или четным каналам в зависимости от того, куда приписаны пилот каналы. Это позволяет использовать дополнительную энергию во время определения, когда пользовательским блоком для данного сигнала связи была выбрана верная гипотеза сдвига по времени.

В типичной CDMA системе связи с расширенным спектром, такой как система беспроводной передачи данных или система телефонной связи, каждая из базовых станций из заранее определенных географических областей или ячеек использует блок модуляции-демодуляции или модем с расширенным спектром для обработки сигналов связи для пользователей системы. Каждый модем с расширенным спектром вообще использует цифровой модулятор передачи с расширенным спектром, по крайней мере один цифровой приемник данных с расширенным спектром и по меньшей мере один поисковый приемник. Во время обычной работы, модем базовой станции приписывается каждому из удаленных или подвижных пользовательских или абонентских блоков в соответствии с необходимостью согласования сигналов передачи или сигналов связи с приписанным абонентом. Может использоваться несколько приемников или модемов для согласования работы по разнесению. В системах связи, использующих спутниковые ретрансляторы, эти модемы вообще размещаются в базовых станциях, которые называются международными узлами связи или концентраторами, которые связываются с пользователями путем передачи сигналов через спутники. Могут быть и другие приписанные центры управления, которые поддерживают связь со спутниками или международными узлами связи для выполнения управления трафиком всей системы и для синхронизации сигнала.

В образцовых системах связи типа систем с расширенным спектром и в системах, описанных в указанных выше патентах (4, 901, 307 и 08/368, 570), используется форма волны, основанная на псевдошумовой несущей с расширенным спектром последовательности для непосредственной модуляции несущей. То есть для достижения необходимого эффекта расширения, несущая группового спектра модулируется псевдошумовой (PN) двоичной последовательностью или парой последовательностей. Коды PN используются для расширения спектра всех сигналов связи, передаваемых по линиям связи базовой станции с абонентом или по линиям связи международного узла связи с абонентом для разделения передаваемых от различных базовых станций сигналов и многолучевых сигналов. Такие PN последовательности иногда называются кодами "расширения".

Каждая PN последовательность состоит из последовательностей "элементарных посылок", передаваемых в течение заранее выбранного периода кода PN на частоте, которая гораздо выше, чем частота расширяемого сигнала связи группового спектра. Образцовая частота передачи элементарных посылок для спутниковых систем примерно равна 1,2288 мГц, при этом длина последовательности кодов PN или период равен 1024 элементарным посылкам. Однако, настоящее изобретение будет полезно и в случае других частот следования элементарных посылок и для других длин кодов, что очевидно для специалистов в данной области техники. Например, в некоторых сотовых наземных системах используются коды расширения, содержащие 2¹⁵ или 32,678 элементарных посылок. В каждом проекте системы связи учитывается тип и распределение кодов расширения в системе связи в соответствии с известными в технике условиями. Образец схемы генерации для этих последовательностей описан в патенте США N 5,228,054, озаглавленном "Питание генератора двумерной псевдошумовой последовательности с быстрой настройкой "смещения", поданном 13 июля 1993 года, того же автора, что и данная заявка, и приведенном здесь в качестве ссылки.

В системе связи для функции расширения вообще используется одна последовательность PN кодов или пара последовательностей. Сигналы для различных ячеек или лучей вообще разделяются за счет различных сдвигов по времени базовой последовательности кодов PN для каждой ячейки или луча по отношению к их соседям. То есть абонентские блоки, работающие в области обслуживания данного луча или ячейки, совместно используют единственное смещение по времени кода расширения PN, в то время как другие лучи, ячейки или сектора используют другие сдвиги того же самого кода PN. Для пользователей, обслуживаемых на данной частоте, устанавливается одна и та же синхронизация базового сигнала для каждого международного узла связи или базовой станции.

Передаваемые пользователям информационные сигналы вначале соответствующим образом преобразуются в цифровую форму, кодируются и соответствующим образом перемежаются для создания базового цифрового сигнала связи. Сигналы, адресуемые определенным пользователям, тоже модулируются дополнительной определенной ортогональной функцией расширения или последовательностью кодов, приписанных данной пользовательской линии передачи сигналов. То есть для отделения сигналов различных пользователей или абонентов в пределах ячейки или луча используется уникальная покрывающая последовательность ортогональных кодов. В результате такого кодирования в линии передачи сигналов на данной несущей частоте получаются сигналы пользователя, тоже называемые каналами. Такие ортогональные последовательности или функции, называемые иногда кодами каналообразования, используются до рассмотренных ранее окончательных кодов расширения PN.

Полученные ортогонально закодированные выходные сигналы с PN расширением затем обычно фильтруются полосовым фильтром и модулируют ВЧ несущую обычно посредством двухпозиционной фазовой манипуляции пары синусоид, сдвинутых по фазе на 90^o, которые затем суммируются в один сигнал связи. Полученные сигналы могут дополнительно усиливаться и фильтроваться до их суммирования с другими сигналами линии передачи сигналов с их последующим излучением антенной в сторону международного узла связи. Процессы фильтрации, усиления и модуляции хорошо известны в технике. Дополнительные сведения относительно работы передающей аппаратуры этого типа могут быть найдены в патенте США N 5,103,459, поданном 7 апреля 1992 года, озаглавленном "Система и способ генерации форм волны сигналов в CDMA сотовой телефонной связи" того же автора.

Один класс ортогональных двоичных последовательностей, пригодных в качестве ортогональных кодов каналообразования, которые тоже относительно легко генерируются, называется классом функций Уолша. Функции Уолша получаются из функциональных матриц Уолша, которые известны также под названием матриц Адамара. Матрица Адамара порядка n над полем действительных чисел может быть определена рекурсивно как: где обозначает адитивную инверсию H, а H₁ = 1 (Т.е. = -1).

Поэтому, первые две матрицы Адамара порядка 2 и 4 могут быть представлены следующим образом: Функция Уолша просто является одной из строчек матрицы Уолша (матрицы Адамара), а функциональная матрица Уолша порядка "L" является квадратной матрицей, содержащей L функций или последовательностей, каждая из которых по длине равна L элементарным посылкам (битам).

Функция Уолша порядка n (как и другие ортогональные функции) имеет то свойство, что в интервале из L элементарных посылок (кодовый символ длиной L), некоторой строки элементарных посылок, перекрестная корреляция между всеми различными функциями из множества функций длины L равна нулю, при наличии временной упорядоченности. Это не зависит от модуляции данных (+ - 1) или от функции. Легко видеть, что ровно половина элементарных посылок или битов каждой из функций отличается от таких же элементарных посылок других функций. Это свойство делает такие функции крайне полезными в качестве кодов расширения или кодов каналообразования для создания ортогональных каналов связи на общей несущей частоте.

Для создания ортогональных каналов размер функции Уолша или длина кодовой последовательности L устанавливается равной необходимому числу ортогональных каналов, которые настраиваются на каждую из общих несущих частот в системе связи. Пример размера функции Уолша, пригодного для использования в усовершенствованных системах связи с ретрансляторами на спутниковой основе, является размер, равный ста двадцати восьми (L = 128) для линий связи международного узла связи с абонентом, когда на данной частоте создается до ста двадцати восьми различных сигналов связи или каналов (включая пилот канал, пэйджинговый канал и канал синхронизации) в пределах области покрытия каждого спутникового луча. Обычно такая система формируется как заранее определенное множество или таблица последовательностей, содержащих 128 функций Уолша, каждая из которых по длине равна 128 элементарным посылкам.

Как отмечалось ранее, характеристики демодуляции и декодирования сигналов для пользовательских блоков улучшаются благодаря присутствию пилот сигнала. Для формы волны пилот сигнала, обычно используются функции Уолша, состоящие только из единиц, они выбираются из всех множеств (действительных) функций Уолша, обозначаемых как W₀. Использование для всех пилот сигналов функций Уолша, состоящих только из единиц, в огромной степени облегчает поиск формы волны пилот сигнала, так как в результате этого процесса к PN последовательности расширения в сущности добавляется постоянная. После достижения синхронизации с внешним кодом PN, не требуется много времени или анализа сложных функций Уолша. Синхронизация функции Уолша жестко связана с периодом последовательности кодов PN, так как длина функции Уолша является делителем длины PN последовательности. Поэтому, так как сдвиги PN кода для базовой станции или международного узла связи являются кратными одному символу Уолша или ста двадцати восьми (128) элементарным посылкам (или длине выбранного конкретного символа Уолша), то синхронизация функции Уолша известна просто из периода синхронизации PN кода расширения.

Общий вид пользовательского блока или принимающей части для приема, свертывания и декодирования сигналов связи, где используется техника расширения спектра, описанная выше, показан на фиг. 1. Этот пользовательский блок может находиться, например, в устройстве беспроводной связи, таком как подвижный сотовый телефон, но этим его использование не ограничивается. В то же время, хотя считается, что пользовательские блоки вообще являются переносными или подвижными, но понятно, что предложения настоящего изобретения применимы также и к фиксированным блокам, когда необходимо обеспечить дистанционное беспроводное обслуживание. Это последняя услуга, в частности, относится к использованию спутниковых ретрансляторов для установки линий связи во многих удаленных областях всего мира, которые в противном случае выпали бы из инфраструктуры связи.

Пользовательские блоки в некоторых системах связи иногда называются пользовательскими терминалами или просто "пользователями". Кроме этого, в системах, основанных на спутниковой связи, используется некоторое количество спутников и огромное количество пользовательских блоков, которые не будут здесь рассматриваться детально. Например, может использоваться несколько спутников, перемещаемых в нескольких орбитальных плоскостях, вообще на низких околоземных орбитах (LEO). Однако, для специалиста в данной области техники представляется очевидным, как использовать настоящее изобретение для различных пользовательских блоков, конфигураций спутниковых систем или международных узлов связи и базовых станций.

В приведенном на фиг. 1 образце приемника пользовательского блока или части демодулятора, используется по меньшей мере одна антенна 10, посредством которой принимаются и передаются сигналы связи на аналоговый приемник или на систему приемников 14. Передача сигналов может осуществляться посредством устройства антенного переключателя 12, так как одна и та же антенна может быть использована как для выполнения функций передачи, так и для выполнения функций приема, а каждая функциональная часть (ввода и вывода) должна быть изолирована от других в любой данный момент времени для предотвращения обратной связи и порчи. Однако, представляется очевидным, что в некоторых системах могут использоваться отдельные антенны для осуществления функций передачи и приема, выполняемых на разных частотах. Конфигурация антенны не оказывает непосредственного влияния на использование настоящего изобретения.

Аналоговый приемник 14 принимает аналоговые сигналы связи и передает цифровые сигналы связи по меньшей мере одному приемнику цифровых данных 16 и по меньшей мере одному поисковому приемнику 18. Дополнительные приемники данных 16_B-16_N используются для получения разнесения сигнала, они необязательны для конструкций некоторых систем. Для специалиста в данной области несложно сформировать критерии выбора количества используемых цифровых приемников: такими критериями являются стандартный уровень разнесения, сложность, надежность производства, стоимость и т.д. Как правило используется только один поисковый приемник, хотя это тоже зависит от сложности системы связи, количества искомых каналов, от необходимой скорости установки синхронизации с сигналом, от ограничений на синхронизацию и т.д., что хорошо известно в технике.

Кроме того пользовательский блок имеет по меньшей мере один процессор управления 20, связанный с приемниками данных 16a-16n совместно с поисковым приемником 18. Процессор управления 20 обеспечивает обработку основного сигнала, управления или согласование синхронизации, подачи электропитания и передачи управления, регулирует функции разнесения и сложения разнесенных сигналов. Другие основные функции управления, часто выполняемые процессором управления как часть работы по приему сигнала 20, связаны с выб