Устройство для генерирования маски квазиортогонального кода в системе мобильной связи
Изобретение относится к устройству кодирования в системах мобильной связи, в частности к устройству для генерирования маски квазиортогонального кода. Технический результат - генерирование масок ортогонального кода, которые обладают минимальным взаимным влиянием с ортогональными кодами. Для этого генератор сигналов функции Бента генерирует с первого по восьмой сигналы счетчика х1-х8, представляющие собой функции Бента. Логическая схема - оператор принимает с первого по восьмой сигналы счетчика х1-х8 и выполняет операцию, например х1*х2+х1*х3+х1*х4+х1*х5+х1*х7+х1*х8+х2*х6+х2*х7+х3*х4+х3*х5+х3*х6+х4*х5+х4*х6+х4*х7+х4*х8+х5*х7+х7*х8+х1+х2+х5+х7, для генерирования сигнала маски. 4 с. и 14 з.п.ф-лы, 3 ил., 8 табл.
Область техники Изобретение относится к устройству кодирования в системах мобильной связи, в частности, к устройству для генерирования маски квазиортогонального кода.
Предшествующий уровень техники В системах связи CDMA (коллективный доступ с кодовым разделением каналов) ортогональная модуляция с использованием ортогональных кодов обеспечивает формирование каналов между кодовыми каналами как путь увеличения емкости. Стандарт IS-95/IS-95A применяет ортогональное формирование каналов на прямой линии, а обратная линия может применяться с синхронизацией по времени. Каналы на прямой линии в IS-95/IS-95A распознаются по различным ортогональным кодам, как показано на фиг.1. На фиг.1 буква "W" указывает ортогональный код, и каждый кодовый канал идентифицируется заранее присвоенным ортогональным кодом. Прямая линия использует код свертки со скоростью кода R= 1/2, BPSK (двухпозиционная фазовая манипуляция) модуляцией и шириной полосы 1,2288 МГц. Следовательно, ортогональные коды могут обеспечить формирование каналов между 64 прямыми каналами (=1,2288 МГц/9,6
Функции Бента, показанные в Таблице 1, получены на основе правила. А именно, для квазиортогональных последовательностей с длиной 64=26 в функции Бента х1 чередуются один 0 и одна 1(2o=1), в функции Бента х2 чередуются последовательно два 0 и две 1(21=2), в функции Бента х3 чередуются последовательно четыре 0 и четыре 1(22=4), в функции Бента х4 чередуются последовательно восемь 0 и восемь 1(23=8). в функции Бента х5 чередуются последовательно шестнадцать 0 и шестнадцать 1(24=16) и в функции Бента х6 чередуются последовательно тридцать два 0 и тридцать две 1(25=32). Каждая из вышеуказанных функций Бента с х1 по х6 повторяется до тех пор, пока не будет достигнута длина 64. В свете вышеизложенного, для создания квазиортогональных последовательностей с длиной 256=28 необходимо восемь функций Бента. Эти функции Бента могут быть образованы повторением каждой из шести функций Бента, показанных в Таблице 1, четыре раза для достижения требуемой длины 256 и добавлением функций Бента х7 и х8. Функция Бента х7 образуется чередованием последовательных 64 нулей и 64 единиц, а функция Бента х8 образуется чередованием последовательных 128 нулей и 128 единиц, при этом каждая последовательность повторяется до тех пор, пока не будет достигнута длина 256. Для квазиортогональных последовательностей с длиной 64 маски M1, M2 и М3 вычисляются путем применения формул Таблицы 2 к функциям Бента от х1 до х6 Таблицы 1. Результаты этих вычислений показаны в Таблице 3. Например, маска M1 получается введением функций Бента от х1 до х6, каждая из которых имеет 64 двоичных значения, в формулу создания M1 Таблицы 2. Следовательно, маски могут быть выражены как группы комбинаций по две функции Бента. Формулы создания масок, показанные в Таблице 4, получаются с использованием следующей процедуры. Предположим, что дана функция Бента f1(v1,..., vk) с k переменными, тогда существует только две булевы функции f1(v1,...,Vk-1) и f2(v1,...,Vk-1), где каждая имеет (k-1) переменных, которые удовлетворяют приведенному ниже уравнению. f1(v1,..., vk)=f1(v1,..., vk-1)+vk(f1(v1,..., vk-1)+f2(v1,..., vk-1))
Тогда, функция последовательности, имеющая период 2m, может быть выражена в элементах функции последовательности с периодом 2m-1, которая, в свою очередь, может быть выражена в элементах функции последовательности, имеющей период 2m-2. Выражение для функции последовательности с периодом 2m, может быть получено повторением этой процедуры m раз. Чтобы создать группу из комбинаций по две функции Бента для маски квазиортогонального кода с длиной 8, имеющей вид 00010111, 00 и 01 с длиной 2 в элементе первой половины (0001) могут быть выражены как 0 и х1, соответственно, в функции Бента первого порядка, и тогда элемент 0001 длины 4 становится 0+х2х(0+x1)=x1x2 в функции Бента второго порядка. 01 и 11 с длиной 2 в элементе второй половины (0111) могут быть выражены как х1 и 1, соответственно, в функции Бента первого порядка, и тогда элемент 0111 с длиной 4 становится х1+х2х(х1+1)=х1+х2+х1х2 в функции Бента второго порядка. Тогда функция для полной маски 00010111 определяется как х1х2+х3х(х1х2+х1+х2+х1х2)=х1х2+х3х(х1+х2)=х1х2+х1х3+х2х3. Схема выражения функции для маски как группы комбинаций по две функции Бента может быть реализована с использованием следующего алгоритма (для создания выражения на основе булевых функций):
(Уравнение 1)
1 N:=2m; flag:=0; period:=1;
2 WHILE period < N DO
3 count:=0
4 FOR i=1 TO N
5 IF flag=1 THEN DO
6 f[i]=f[i]+f[i-period]
7 count:=count+1
8 IF count=period THEN DO
9 flag=flag+1
10 period:=period

Комплексный квазиортогональный код может быть выражен с использованием знаковой и фазовой частей. Подобным же образом, знаковые компоненты маски комплексного квазиортогонального кода могут быть выражены как группа комбинаций по две функции. В Таблице 6 и Таблице 8 показаны группы комбинаций по две функции Бента для знаковых компонентов маски комплексного квазиортогонального кода с длиной 256 из Таблицы 5 и знаковых компонентов маски комплексного квазиортогонального кода с длиной 512 из Таблицы 7 соответственно. На фиг.2 изображена блок-схема устройства для генерирования масок квазиортогонального кода с использованием функций Бента, согласно одному из вариантов настоящего изобретения. Здесь, в качестве примера, маски квазиортогонального кода имеют длину 64. Как показано на фиг.2, двоичный счетчик 110 выводит шесть сигналов счетчика с х1 по х6, соответствующих функциям Бента. Формы сигналов счетчика показаны на фиг.3. Тактовый сигнал вводится в качестве опорного сигнала на тактовый вход CLK двоичного счетчика 110, и двоичным счетчиком 110 генерируются следующие выходные сигналы: первый сигнал счетчика х1 с длительностью импульса, равной двойной длительности импульса опорного тактового сигнала; второй сигнал счетчика х2 с длительностью импульса, равной двойной длительности импульса первого сигнала счетчика х1; третий сигнал счетчика х3 с длительностью импульса, равной двойной длительности импульса второго сигнала счетчика х2; четвертый сигнал счетчика х4 с длительностью импульса, равной двойной длительности импульса третьего сигнала счетчика х3; пятый сигнал счетчика х5 с длительностью импульса, равной двойной длительности импульса четвертого сигнала счетчика х4 и шестой сигнал счетчика х6 с длительностью импульса, равной двойной длительности импульса пятого сигнала счетчика х5. Логический элемент И 120 выводит сигнал Y12, являющийся результатом ввода первого и второго сигналов счетчика х1 и х2. Логический элемент И 121 выводит сигнал Y13, являющийся результатом ввода первого и третьего сигналов счетчика х1 и х3. Логический элемент И 122 выводит сигнал Y15, являющийся результатом ввода первого и пятого сигналов счетчика х1 и х5. Логический элемент И 123 выводит сигнал Y16, являющийся результатом ввода первого и шестого сигналов счетчика х1 и х6. Логический элемент И 124 выводит сигнал Y23, являющийся результатом ввода второго и третьего сигналов счетчика х2 и х3. Логический элемент И 125 выводит сигнал Y24, являющийся результатом ввода второго и четвертого сигналов счетчика х2 и х4. Логический элемент И 126 выводит сигнал Y25, являющийся результатом ввода второго и пятого сигналов счетчика х2 и х5. Логический элемент И 127 выводит сигнал Y26, являющийся результатом ввода второго и шестого сигналов счетчика х2 и х6. Логический элемент И 128 выводит сигнал Y34, являющийся результатом ввода третьего и четвертого сигналов счетчика x3 и х4. Логический элемент И 129 выводит сигнал Y35, являющийся результатом ввода третьего и пятого сигналов счетчика x3 и х5. Логический элемент И 130 выводит сигнал Y45, являющийся результатом ввода четвертого и пятого сигналов счетчика х4 и х5. Логический элемент И 131 выводит сигнал Y46, являющийся результатом ввода четвертого и шестого сигналов счетчика х4 и х6. Логический элемент И 132 выводит сигнал Y56, являющийся результатом ввода пятого и шестого сигналов счетчика х5 и х6. Логический элемент Исключающее ИЛИ 140 выводит последовательность для маски M1, получающуюся в результате применения операции Исключающее ИЛИ к сигналам Y12, Y13, Y23, Y34, Y15 и Y46. Логический элемент Исключающее ИЛИ 141 выводит последовательность для маски М2, получающуюся в результате применения операции Исключающее ИЛИ к сигналам Y12, Y13, Y34, Y25, Y35, Y26, Y46 и Y56. Логический элемент Исключающее ИЛИ 142 выводит последовательность для маски М3, получающуюся в результате применения операции Исключающее ИЛИ к сигналам Y12, Y24, Y34, Y15, Y45, Y16 и Y56. В процессе работы двоичный счетчик 110 генерирует шесть сигналов, представляющих собой функции Бента, показанные в Таблице 1. В качестве подходящего двоичного счетчика 110 может быть использована модель 74НС161, однако также могут быть использованы и другие пригодные двоичные счетчики. Как изложено ранее, используя ввод первого и второго сигналов счетчика х1 и х2, логический элемент И 120 создает сигнал Y12, который представляет собой последовательность х1х2, применяемую в масках M1, M2 и М3. Подобным же образом, используя ввод первого и третьего сигналов счетчика х1 и x3, логический элемент И 121 создает сигнал Y13, который представляет собой последовательность х1х3, применяемую в масках M1 и M2. Таким же образом работают логические элементы И с 120 по 132, создавая свои соответствующие сигналы, которые объединяются в соответствующие комбинации для генерирования последовательностей, для масок M1, M2 и М3 с использованием логических элементов Исключающее ИЛИ 140, 141 и 142 соответственно. Следовательно, при вводе Y12 (= х1х2), Y13 (=х1х3), Y23 (=х2х3), Y24 (=х2x4), Y15 (=х1х5) и Y46 (=х4х6) логический элемент Исключающее ИЛИ 140 генерирует последовательность для маски M1 в соответствии с формулой для маски M1 в Таблице 2. Подобным же образом, при вводе Y12 (=х1х2), Y13 (=x1x3), Y34 (=х3х4), Y25 (=х2х5), Y35 (= х3х5), Y26 (=х2х6), Y46 (=х4х6) и Y56 (=х5х6) логический элемент Исключающее ИЛИ 141 генерирует последовательность для маски M2, а при вводе Y12 (= х1х2), Y24 (=х2х4), Y34 (=х3х4), Y15 (=х1х5), Y45 (=х4х5), Y16 (=х1х6), и Y56 (= х5х6) логический элемент Исключающее ИЛИ 142 генерирует последовательность для маски М3. Квазиортогональные коды с длиной 128 генерируются тем же образом, что и квазиортогональные коды с длиной 64. Соответственно, устройство генерирования квазиортогональной маски с длиной 256 может быть создано при помощи управления двоичным счетчиком для того, чтобы создать тактовые сигналы необходимой длины, и конфигурирования логических элементов И согласно элементам, показанным в Таблице 4. Таблица 6 и 8 показывают, что последовательности (Таблица 5 и 7), соответствующие знаковому компоненту маски комплексного квазиортогонального кода, так же как и двоичные квазиортогональные последовательности (Таблица 3), могут быть выражены как группа из комбинаций по две функции. Следовательно, в случае квазиортогональных последовательностей с длиной 256, логические элементы - операторы организуются по формуле Таблицы 6, и таким образом реализуется устройство генерирования квазиортогональной маски. Также, в случае квазиортогональных последовательностей с длиной 512, логические элементы - операторы организуются по формуле Таблицы 8, и таким образом реализуется устройство генерирования квазиортогональной маски.
Формула изобретения
х1*х2+х1*х3+х1*х4+х1*х5+х1*х7+х1*х8+х2*х6+х2*х7+х3*х4+х3*х5+х3*х6+х4*х5+х4*х6+х4*х7+х4*х8+х5*х7+х7*х8+х1+х2+х5+х7. 2. Устройство для генерирования маски квазиортогонального кода в системе связи по п. 1, которое дополнительно содержит вторую логическую схему - оператор для приема с первого по восьмой сигналов х1-х8 и выполнения операции по генерированию второго сигнала квазиортогональной маски, в котором выполняемая операция является следующей:
х1*x2+х1*х4+х1*x6+х2*х8+х3*х4+х3*x5+х4*х6+х4*х7+х5*х8+х7+х8. 3. Устройство для генерирования маски квазиортогонального кода в системе связи по п. 1, которое дополнительно содержит третью логическую схему - оператор для приема с первого по восьмой сигналов х1-х8 и выполнения операции по генерированию третьего сигнала квазиортогональной маски, в котором выполняемая операция является следующей:
х1*х2+х1*х3+х1*х5+х1*х6+х1*х7+х2*х3+х2*х4+х2*х7+х3*х6+х3*х8+х4*х5+х5*х7+х5*х8+х6*х8+х7*х8+х5+х6+х7+х8. 4. Устройство для генерирования маски квазиортогонального кода в системе связи, которое содержит генератор сигналов функции Бента для генерирования восьми сигналов х1-х8, представляющих сигналы функции Бента и имеющих различные периоды, где период Х(n+1) в два раза больше периода Х(n), и первую логическую схему - оператор для приема с первого по девятый сигналов х1-х9 и выполнения операции по генерированию первого сигнала квазиортогональной маски, в котором выполняемая операция является следующей:
х1*х2+х1*х3+х1*х4+х1*х5+х1*х6+х1*х7+х1*х8+х2*х3+х2*х4+х2*х5+х2*х6+х2*х7+х2*х8+х3*х4+х3*х5+х3*х6+х3*х7+х3*х8+х4*х5+х4*х6+х4*х7+х4*х8+х5*х6+х5*х7+х5*х8+х6*х7+х6*х8+х7*х8+х1+х3+х4+х5. 5. Устройство для генерирования маски квазиортогонального кода в системе связи, по п. 4, которое дополнительно содержит вторую логическую схему - оператор для приема с первого по девятый сигналов х1-х9 и выполнения операции генерирования второго сигнала квазиортогональной маски, в котором выполняемая операция является следующей:
х1*х2+х1*х4+х1*х5+х1*х7+х1*х8+х2*х5+х2*х8+х3*х4+х3*х5х+х3*х6+х3*х8+х3*х9+х4*х7+х5*х8+х5*х9+х6*х7+х6*х8+х6*х9+х7*х8+х7*х9. 6. Устройство для генерирования маски квазиортогонального кода в системе связи, по п. 4, которое дополнительно содержит третью логическую схему - оператор для приема с первого по девятый сигналы х1-х9 и выполнения операции генерирования третьего сигнала квазиортогональной маски, в котором выполняемая операция является следующей:
х1*х2+х1*х4+х1*х5+х1*х6+х1*х7+х1*х8+х2*х3+х2*х4+х2*х7+х2*х9+х3*х6+х3*х7+х4*х5+х4*х8+х4*х9+х5*х7+х6*х7+х6*х8+х6*х9+х8*х9+х1+х2+х5+х7+х8. 7. Устройство для генерирования маски квазиортогонального кода в системе связи, которое содержит генератор сигналов функции Бента для генерирования восьми сигналов х1-х8, представляющих сигналы функции Бента и имеющих различные периоды, где период Х(n+1) в два раза больше периода Х(n), и первую логическую схему - оператор для приема с первого по шестой сигналов х1-х6 и выполнения операции по генерированию первого сигнала квазиортогональной маски, в котором выполняемая операция является следующей:
х1*х2+х1*х3+х2*х3+х2*х4+х1*х5+х4*х6. 8. Устройство по п. 7, в котором сигнал квазиортогональной маски, выходящий из логической схемы - оператора, повторяется дважды для генерирования маски с длиной 128. 9. Устройство для генерирования маски квазиортогонального кода в системе связи по п. 7, которое содержит вторую логическую схему - оператор для приема с первого по шестой сигналов х1-х6 и выполнения по генерированию второго сигнала квазиортогональной маски, в котором выполняемая операция является следующей:
х1*х2+х1*х3+х3*х4+х2*х5+х3*х5+х2*х6+х4*х6+х5*x6. 10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что сигнал квазиортогональной маски, выходящий из логической схемы - оператора, повторяется дважды для генерирования маски с длиной 128. 11. Устройство для генерирования маски квазиортогонального кода в системе связи по п. 7, которое дополнительно содержит третью логическую схему - оператор для приема с первого по шестой сигналов х1-х6 и выполнения операции по генерированию третьего сигнала квазиортогональной маски, в котором выполняемая операция является следующей:
х1*х2+х2*х4+х3*х4+х1*х5+х4*х5+х1*х6+х5*х6. 12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что сигнал квазиортогональной маски, выходящий из логической схемы - оператора, повторяется дважды для генерирования маски с длиной 128. 13. Устройство для генерирования маски квазиортогонального кода в системе связи, которое содержит генератор сигналов функции Бента для генерирования восьми сигналов х1-х8, представляющих сигналы функции Бента и имеющих различные периоды, где период Х(n+1) в два раза больше периода Х(n), и первую логическую схему - оператор для приема с первого по восьмой сигналов x1-х8 и выполнения операции по генерированию первого сигнала квазиортогональной маски, в котором выполняемая операция является следующей:
х1*х2+х1*х3+х2*х4+х1*х5+х4*х5+х2*х6+х3*х6+х4*х6+х1*х7+х4*х7+х5*х7+х3*х8+х4*х8. 14. Устройство для генерирования маски квазиортогонального кода в системе связи по п. 13, которое дополнительно содержит вторую логическую схему - оператор для приема с первого по восьмой сигналов х1-х8 и выполнения операции по генерированию второго сигнала квазиортогональной маски, в котором выполняемая операция является следующей:
х1*х2+х1*х3+х1*х4+х3*х4+х3*х5+х4*х5+х1*х6+х3*х6+х4*х6+х5*х6+х1*х7+х3*х7+х4*х7+х6*х7+х1*х8+х2*х8+х4*х8+х6*х8. 15. Устройство для генерирования маски квазиортогонального кода в системе связи по п. 13, которое дополнительно содержит третью логическую схему - оператор для приема с первого по восьмой сигналов х1-х8 и выполнения операции по генерированию третьего сигнала квазиортогональной маски, в котором выполняемая операция является следующей:
х1*х2+х2*х3+х2*х4+х3*х4+х2*х5+х4*х5+х1*х6+х5*х6+х3*х7+х4*х7+х5*х7+х1*х8+х3*х8+х4*х8+х5*х8+х7*х8. 16. Устройство для генерирования маски квазиортогонального кода в системе связи по п. 13, которое дополнительно содержит четвертую логическую схему - оператор для приема с первого по восьмой сигналов х1-х8 и выполнения операции по генерированию четвертого сигнала квазиортогональной маски, в котором выполняемая операция является следующей:
х1*х2+х2*х3+х1*х4+х1*х5+х2*5х+х3*х5+х4*х5+х2*х6+х4*х7+х6*х7+х2*х8+х4*х8+х5*х8+х6*х8+х7*х8. 17. Устройство для генерирования маски квазиортогонального кода в системе связи по п. 13, которое дополнительно содержит пятую логическую схему - оператор для приема с первого по восьмой сигналов х1-х8 и выполнения операции по генерированию пятого сигнала квазиортогональной маски, в котором выполняемая операция является следующей:
х1*х2+х2*х4+х3*х4+х2*х5+х3*х5+х4*х6+х3*х7+х4*х7+х6*х7+х5*х8+х7*х8. 18. Устройство для генерирования маски квазиортогонального кода в системе связи по п. 13, которое дополнительно содержит шестую логическую схему - оператор для приема с первого по восьмой сигналов х1-х8 и выполнения операции по генерированию шестого сигнала квазиортогональной маски, в котором выполняемая операция является следующей:
х1*х2+х1*х3+х2*х3+х2*х4+х1*х5+х3*х5+х1*х6+х2*х6+х3*х6+х5*х6+х1*х7+х4*х7+х6*х7+х1*х8.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10