СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ МНОЖЕСТВА БИТОВ ПСЕВДОШУМОВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ПРИ КАЖДОМ ТАКТОВОМ ИМПУЛЬСЕ С ПОМОЩЬЮ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВЫЧИСЛЕНИЯ БИТОВ Российский патент 2006 года по МПК G06F7/58 

Представленное изобретение относится к генераторам псевдошумовой (ПШ) последовательности. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу и устройству для генерации ПШ последовательности при каждом тактовом импульсе с помощью параллельного вычисления ее битов.

Ассоциация промышленности средств связи стандартизировала способ для средств связи множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКРК) в международном стандарте 95 (IS-95) семейства промежуточных стандартов, озаглавленном "Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System". Кроме того, ассоциация промышленности средств связи в ее представлении международному союзу электросвязи, озаглавленному "The cdma2000 ITU-R RTT Candidate Submission", описывает предложенную систему МДКРК, которая способна поддерживать более высокие скорости передачи данных и более высокую пропускную способность. И в международном стандарте 95, и в предложениях МДКРК 2000 передаваемый сигнал модулируется в соответствии с псевдошумовой расширенной последовательностью.

Использование псевдошумовой последовательности с соответствующими характеристиками автокорреляции необходимо для работы МДКРК системы, в которой присутствуют многолучевые компоненты. Генерация и использование псевдошумовых последовательностей подробно описаны в патенте США №4901307, озаглавленном "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS", правопреемником которого является заявитель настоящего изобретения, и включенном в описание в качестве ссылки. Использование методов МДКРК в системе связи с множественным доступом дополнительно раскрыто в патенте США №5103459, озаглавленном «SYSTEM AND METHOD FOR GENERATTNG SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM», правопреемником которого является заявитель настоящего изобретения, и включенном в описание в качестве ссылки.

Вышеупомянутые патенты США №4901307 и 5103459 описывают использование пилот-сигнала, используемого для захвата. Использование пилот-сигнала позволяет удаленному пользователю осуществить захват локальной базовой станции системы связи во времени. Удаленный пользователь получает информацию синхронизации и информацию об относительной мощности сигнала из полученного пилот-сигнала. Патенты США №5644591 и 5805648, оба озаглавленные "METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING SEARCH ACQUISITION IN A CDMA COMMUNICATION SYSTEM", описывают новый и улучшенный способ и устройство, которые уменьшают время захвата для удаленного пользователя прямой линии связи.

Правопреемником обоих патентов является заявитель настоящего изобретения, и они включены в описание в качестве ссылки.

Разнесение в пространстве или по маршрутам получают с помощью обеспечения множественных маршрутов передачи сигналов от удаленного пользователя по параллельным линиям связи через два или большее количество ячеек-узлов. Кроме того, разнесение по маршрутам может быть получено, используя среду передачи с многолучевым распространением с помощью широкополосной обработки, что позволяет получать и обрабатывать отдельно сигналы, прибывающие с различными задержками распространения. Примеры разнесения маршрутов показаны в патенте США №5101501, озаглавленном «SOFT HANDOFF IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM» и патенте США №5109390, озаглавленном "DIVERSITY RECEIVER IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM",правопреемником которых является заявитель настоящего изобретения и которые включены в описание в качестве ссылки.

В системах связи МДКРК передается пилот-сигнал, что позволяет приемнику когерентно демодулировать принимаемый сигнал. В демодуляторе таких приемников находится генератор оценки канала, который оценивает характеристики канала, основываясь на пилот-сигнале, передаваемом со значениями, известными и передатчику, и приемнику. Пилот-сигнал демодулируется, и фазовая неоднозначность в принятом сигнале устраняется с помощью выполнения скалярного умножения принимаемого сигнала и пилот-сигнала оцениваемого канала. Пример варианта осуществления схемы для выполнения операции скалярного умножения раскрыт в патенте США №5506865, озаглавленном "PILOT CARRIER DOT PRODUCT CIRCUIT", правопреемником которого является заявитель настоящего изобретения и который включен в описание в качестве ссылки.

Предлагаемое изобретение раскрывает новый способ и устройство для вырабатывания ПШ последовательностей с произвольным количеством битов, причем передача этого количества битов обеспечивается параллельно при каждом тактовом импульсе. Это позволяет при необходимости генерировать последовательности с высокой скоростью и позволяет осуществлять параллельную обработку в процессах захвата и демодуляции. Изобретение подробно описывает генерацию ПШ последовательностей, как стандартизировано для систем связи международного стандарта IE-95. Как предложено в IS-95 стандарте, псевдошумовые расширенные последовательности - это последовательности максимальной длины, которые могут быть сгенерированы с использованием линейных регистров сдвига с обратной связью (ЛРСОС). При использовании линейного регистра сдвига с обратной связью один бит ПШ последовательности вычисляется при каждом тактовом импульсе.

В настоящем изобретении начальные состояния ПШ загружаются в регистры параллельного ПШ генератора, который немедленно генерирует следующие n бит ПШ последовательности, где n - произвольное число, зависящее от требуемой производительности. Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает способ определения состояний регистра параллельного ПШ генератора через произвольное количество циклов. Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением берется текущее состояние регистров ПШ генератора и выводится n следующих битов генератора. Кроме того, ПШ генератор в соответствии с настоящим изобретением принимает текущее состояние ПШ генератора и выводит n битов состояния ПШ генератора в будущем. Таким образом, вся ПШ последовательность может непрерывно генерироваться.

Специалисту понятно, что хотя настоящее изобретение направлено на генерацию псевдошумовых последовательностей, соответствующих системам, стандартизированным ассоциацией промышленности средств связи, оно может также быть одинаково применимо к генерации других псевдошумовых последовательностей, таких как ортогональные последовательности Золотого кода, предложенные для использования в широкополосном МДКРК, предложениях международной ассоциации промышленности средств связи, предложениях европейского института стандартизации в области связи (ЕИСС) и ассоциации радио промышленности и бизнеса (ARIB).

Особенности, задачи и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из подробного описания, представленного ниже, рассмотренного вместе с чертежами, в которых позиции обозначены соответственно и в которых:

Фиг.1 показывает вариант осуществления генератора псевдошума (ПШ) предшествующего уровня техники, который использует линейные регистры сдвига с обратной связью;

Фиг.2 изображает псевдошумовые генераторы предшествующего уровня техники, используемые для генерации параллельных групп ПШ последовательности;

Фиг.3 - структурная схема, иллюстрирующая обобщенную работу устройства в соответствии с настоящим изобретением для генерации ПШ последовательностей;

Фиг.4 показывает один из вариантов осуществления настоящего изобретения;

Фиг.5 - пример упрощенной структурной схемы приемника, использующего ПШ генераторы в соответствии с настоящим изобретением; и

Фиг.6 - пример структурной схемы блока демодуляции, использующего ПШ генераторы в соответствии с предлагаемым изобретением.

Фиг.1а показывает традиционное устройство, использующее линейный регистр сдвига с обратной связью для генерации псевдошумовых последовательностей. Обобщенный регистр 100 сдвига, показанный на фиг.1а, содержит элементы 102а, 102b,..., 102n памяти, хранящие значения S₀(n), S₁(n),..., S_N(n) состояний. Последнее значение S_N состояния является выходом регистра сдвига, а также обратной связью к сумматорам 104а,..., 104m по модулю 2. Прежде, чем значение S_N состояния передается к определенному сумматору 104а,..., 104m, оно умножается на соответствующий коэффициент g₀, g₁,..., g_N.

Коэффициент будет принимать значение «1», если обратная связь нужна, и значение «0», если не нужна.

Псевдошумовые последовательности короткого кода используются для модуляции и демодуляции синфазной (I) и сдвинутой по фазе на 90 градусов (Q) компонент сигнала МДКРК. Компоненты I и Q ПШ последовательности с коротким кодом являются периодическими с периодом 2¹⁵ - 1 с заполнением битов в начальной части последовательности для того, чтобы сделать последовательность периодической с коэффициентом четности 2.

ПШ_I последовательность короткого кода удовлетворяет требованию линейной рекурсии, определенной следующим многочленом генератора (P_I):

Фиг.1b изображает реализацию на регистрах сдвига для генерации ПШI последовательности. Необходимо обратить внимание, что в соответствии с фиг.1a, «1» значения присутствуют только для коэффициентов g₁₅, g₁₃, g₉, g₈, g₇, g₅, g₀.

ПШ_Q последовательность короткого кода удовлетворяет требованию линейной рекурсии, определенной следующим многочленом генератора (P_Q):

Фиг.1с изображает реализацию на регистрах сдвига для генерации ПШ_Q последовательности.

Фиг.1с показывает реализацию на регистрах сдвига генератора ПШ длинного кода с маской. Длинный код является периодическим, с периодом 2⁴² - 1 и удовлетворяет требованию линейной рекурсии, определенной следующим характеристическим многочленом (Р):

Маска, используемая для длинного кода, зависит от типа канала, и может быть найдена наряду с дальнейшими подробностями относительно реализации ПШ генераторов в документе, озаглавленном "Physical Layer Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems."

Иногда желательно получить выход регистра сдвига как параллельную комбинацию выходных значений S_N(n), S_N(n+1),..., S_N(n+K) состояний. Фиг.2 показывает структурную схему параллельного ПШ генератора 200 согласно предшествующему уровню техники. ПШ генератор содержит регистр 100 сдвига в соответствии с описанием для фиг.1а., сопровождаемый параллельно-последовательным преобразователем 202. ПШ генератор выводит К значений S_N(n) для моментов n, n+1,..., n+К сдвига. Однако для генерации набора из К выходных значений требуется К тактов. Из предшествующего уровня техники известно, что для того, чтобы генерировать параллельный выход ПШ генератора, выходы линейных регистров сдвига с обратной связью, показанные на фиг.1а и 1b, передаются в параллельно-последовательный преобразователь.

Фиг.3 показывает структурную схему устройства в соответствии с настоящим изобретением. В общем случае соотношение между значениями регистра сдвига в состоянии (n) и в следующем состоянии (n+1) может быть выражено как система уравнений:

S_N(n+1)=g₁₁·S_N(n)+...+g_1N-1·S₂(n)+g_1N·S₁(n) (4a)

...

S₂(n+1)=g_N-11·S_N(n)+...+g_N-1N-1·S₂(n)+g_2N·S₁(n) (4n-1)

S₁(n+1)=g_N1·S_N(n)+...+g_NN-1·S_2N-1(n)+g_NN·S₁(n) (4n)

Такая система уравнений может быть переписана в матричной форме как:

где:

S(n+1) - матрица-столбец, содержащая значения состояний в состоянии после сдвига,

G - матрица коэффициентов, содержащая значения g, показанные в уравнениях 4a-4n, и

S(n) - вектор-столбец текущих состояний.

Если состояние после сдвига определено, следующее состояние может быть рассчитано, используя уравнение (5):

Подставляя уравнение (5) в уравнение (6), можно прийти к уравнению:

Дальнейшее обобщение уравнения (7) приводит к уравнению:

где k - число, выражающее состояние, в котором выход должен быть вычислен.

Применяя эти принципы к фиг.1, становится очевидно, что значение определенного регистра в следующем состоянии S_I(n+1) является функцией значения предшествующего регистра в текущем состоянии S_I-1(n), и -, если обратная связь существует, -значения выходного регистра в текущем состоянии S_N(n). Следовательно, система уравнений (4) будет иметь самое большее два ненулевых коэффициента в каждом из уравнений от (4а) до (4n).

Как пример, G матрица для ПШ_I регистра сдвига в соответствии с фиг.1b будет разработана следующим образом:

Обратив внимание, что существует связь между ячейками S₁₅ и S₁₄ и нет обратной связи из ячейки S₁₅, получаем, что значение следующего состояния S₁₅ равно значению предыдущего состояния S₁₄. Таким образом, уравнение (4а) будет иметь форму:

Следовательно, первая строка матрицы G будет содержать ненулевой элемент только в позиции g₁₂:

Такое же соотношение будет сохраняться для всех ячеек, вход которых является выходом другой ячейки.

Переходя к следующей ячейке S₁₄, можно увидеть, что значение ее следующего состояния равно значению предыдущего состояния ячейки S₁₃, суммированному со значением предыдущего состояния ячейки S₁₅. Таким образом, уравнение (4b) будет иметь форму:

Следовательно, вторая строка матрицы G будет содержать ненулевой элемент (единицы) в позициях g₂₁ и g₂₃:

Такое же соотношение будет сохраняться между всеми ячейками, вход которых является суммой выходов двух ячеек.

Ссылка назад к фиг.3 позволит подробно остановиться на этих концепциях. Память 212 состояний устанавливается в начальные состояния (начальный набор состояний) S₁(n), S₂(n),..., S_N(n). Эти состояния затем передаются на выходной генератор 214 и генератор 216 следующего состояния. Генератор 216 следующего состояния содержит матрицу коэффициентов G_NS, сформированную в соответствии с принципами, сформулированными в описании уравнений (4) и (5). В примерном варианте осуществления многочлен генератора имеет относительно немного сигналов обратной связи и, следовательно, результирующая матрица G разрежена. Эта разреженность позволяет осуществить относительно простое выполнение матричной операции, используя фиксированные булевы операции, запрограммированные в программируемую пользователем матрицу логических элементов или спроектированные в специализированной интегральной схеме (СИС).

Генератор 216 следующего состояния принимает набор состояний S₁(n), S₂(n),..., S_N(n) из памяти 212, чтобы вычислить набор новых состояний S₁(n+K), S₂(n+К),..., S_N(n+К) в соответствии с уравнением (12), и передает набор новых состояний назад в память 212 состояний.

Выходной генератор 214 выполняет матричную операцию на текущих состояниях в соответствии с матрицей G_OS, сформированной следующим образом. Как объяснено в описании фиг.1а, выход регистра сдвига - состояние S_N(n). Из уравнения (8) следует что:

где G⁰ является матрицей, имеющей ненулевые элементы только в главной диагонали. Рассматривая систему уравнений (4), становится очевидно, что значение S_N(n) может быть рассчитано, используя уравнение (4а). Это уравнение эквивалентно формированию строки матрицы G_R с помощью умножения первой строки матрицы G^O _NS на матрицу-столбец состояний S, сформированную из значений S₁(n), S₂(n),..., S_N(n). Таким образом, первая строка матрицы G_NS становится последней строкой матрицы G_OS. Точно так же из уравнения (8) значение S_N(n+1) может быть рассчитано с помощью формирования строки матрицы G_R с помощью умножения первой строки матрицы G² _NS на матрицу-столбец состояний S. Таким образом, последняя строка матрицы G_NS становится последней и единственной строкой матрицы G_OS. Этот процесс формирования матрицы G_OS продолжается, пока все К строк не заполнены. В математических терминах:

где G^K _NSL - последняя строка матрицы G^K _NS.

Как только матрица G_OS сформирована, выходной генератор 214 вычисляет значения S_N(n+1), S_N(n+2),..., S_N(n+К), умножая матрицу G_OS на матрицу-столбец состояний S:

Выходной генератор 214 длинного кода отличается от структуры выходного генератора короткого кода. Причина в том, что генератор длинного кода содержит маску, которая может быть различной для каждого генератора длинного кода, см. "The cdma2000 ITU-R RTT Candidate Submission" и фиг.Id. Выходной бит ПШ длинного кода является результатом сложения по модулю 2 значений регистров сдвига, умноженных на маску. Выходной бит может быть выражен в матричном виде следующим образом:

где:

pn_OUT(n) - выходной бит в состоянии n, и

М - матрица-столбец маски. Подстановка уравнения (8) в уравнение (16) приводит к:

Из уравнения (10) следует, что желаемый выход К+1

параллельных битов может быть достигнут с помощью формирования матрицы G_OSL

как только матрица G_OSL сформирована, выходной генератор 214 вычисляет значения pn(n), pn(n+1),..., pn(n+K), умножая матрицу G_OSL на матрицу-столбец состояний S:

В этот момент процесса набор состояний S₁(n+K), S₂(n+K),..., S_N(n+К) передается на выходной генератор 214 и генератор 216 следующего состояния, и весь цикл повторяется.

В частности, рассматривается G матрица для ПШ_I регистра сдвига, которая является основной матрицей G_NSI генератора следующего состояния:

Матрица G⁰ _NSI имеет следующий вид;

Беря первую строки матрицы G⁰ _NSI и последнюю строку матрицы G_NSI, матрица G_NSI2 формируется следующим образом:

Специалисту понятно, что матрица G_OS может изменяться в соответствии с необходимым выходом ПШ генератора без отхода от объема изобретения. Например, если нужен параллельный вывод S_N(n), S_N(n+2), S_N(n+4) и S_N(n+6), то матрица G_OS будет содержать в соответствии с уравнением (14) первую строку G⁶ _NS в первой строке, первую строку G⁴ _NS - во второй строке, первую строку G² _NS - в третьей строке и первую строку G⁰ _NS - в четвертой строке.

Фиг.4 изображает структурную схему предпочтительного варианта осуществления параллельного ПШ генератора. В дополнение к памяти 212 состояний, выходному генератору 214 и генератору 216 следующего состояния, он содержит генератор 218 перехода и управляющий процессор 220. Функция генератора 218 перехода - перевести в состояние, которое должно быть через предварительно определенное число сдвигов. Такая функция желательна, например, для захвата при прямом соединении, как описано в вышеупомянутых патентах США №5644591 и 5805648. В описываемом варианте осуществления, ПШ генератор используется в приемнике в соответствии с IS-95 стандартом. Системы, разработанные в соответствии с IS-95 стандартом, содержат базовые станции, использующие обычный ПШ генератор со смещением фазы с приращением 64 тактов для определенного пилот-сигнала. Следовательно, генератор 218 перехода - функциональный эквивалент генератора 216 следующего состояния, в том, что он содержит матрицу коэффициентов G_JS, сформированную в соответствии с принципами, изложенными в описании фиг.1а, и приведенный к степени 64.

Генератор 216 следующего состояния принимает набор состояний S₁(n), S₂(n),..., S_N(n) из памяти 212 и генерирует набор новых состояний S₁(n+64), S₂(n+64),..., S_N(n+64) в соответствии с уравнением (8), и передает набор новых состояний обратно в память 212. Причиной использования отдельных генератора 216 следующего состояния и генератора 218 перехода является то, что в общем случае К≠L и, следовательно, матрицы G_OS и G_JS отличаются. Как описано выше, настоящее изобретение предпочтительно осуществляется в оборудовании, адаптированном к определенной операции и предназначенном для выполнения определенной задачи.

Функция управляющего процессора 220 - координировать взаимодействие между различными подсистемами и управлять подстановкой битов. Как описано, ПШ последовательности короткого кода имеет период порождающих многочленов 2¹⁵, и полученные из них матрицы генерируют только последовательности с периодом 2¹⁵ - 1. Управляющий процессор 200 отслеживает выход генератора 216 следующего состояния на равенство состоянию, предшествующего состоянию, соответствующему периоду 2¹⁵ - 1, для которого вычисление следующего состояния согласно уравнению (8) превысило бы состояние, соответствующее периоду 2¹⁵ - 1. Как только управляющий процессор 200 обнаружит такое состояние, он выполняет две операции. Он заставляет выходной генератор 214 вычислить выходные значения состояния и перезаписывает значения последнего выходного состояния "0".

Затем он запрещает запись выхода генератора 216 следующего состояния в память 212 состояний и инициализирует память 212 состояний к начальному набору состояний S₁(n), S₂(n),..., S_N(n).

Фиг.5 изображает упрощенную функциональную схему приемника, использующего ПШ генератор в соответствии с предлагаемым изобретением. Сигнал радиочастоты, достигающий антенны 400, передается на приемник (ПРМН) 402, который преобразовывает с понижением частоты принятый сигнал к частоте основного диапазона, производя I и Q компоненты сигнала. Эти компоненты одновременно передаются к блоку 404 поиска и демодуляторам 406а,..., 406с. Задача блока 404 поиска состоит в том, чтобы выполнить поиск в кодовом пространстве, чтобы идентифицировать подходящие сигналы, которые будут добавлены к активному набору удаленной станции, с целью максимизировать качество принятого сигнала. Для выполнения этого задания блок 404 поиска будет управлять параметрами генераторов ПШ последовательностей, разработанных в соответствии с принципами, изложенными в настоящем изобретении. Примерный способ для выполнения захвата и поиска в системе связи МДКРК подробно описан в вышеупомянутых патентах США №5644591 и 5805648.

С целью эффективности приемник должен быть способным работать в среде передачи с многолучевым распространением и адаптироваться к изменениям в физическом расположении. В вышеупомянутых патентах США №5101501 и 5109390 описан способ для использования приема множественных вариантов сигнала. Демодуляторы 406а, 406b и 406с демодулируют избыточные варианты того же самого сигнала. Эти избыточные варианты соответствуют многолучевому распространению сигнала или из одиночного источника, или от множественных передач той же самой информации от множественных базовых станций при условии мягкой передачи обслуживания.

Демодулированные сигналы от демодуляторов 406а,..., 406с передаются на блок 410 объединения, который объединяет сигналы и передает их для дополнительной обработки к обращенному перемежителю 412 и декодеру 414.

Фиг.6 показывает пример варианта осуществления схемы приемника в соответствии с настоящим изобретением. Сигнал принимается антенной 400 и передается на приемник (ПРМН) 402. Приемник 402 преобразовывает с понижением частоты, усиливает, фильтрует и дискретизирует принятый сигнал, и передает цифровые выборки в буфер 402. В ответ на сигналы от управляющего процессора 403 набор выборок из буфера 404 передается к блоку 408 сжатия. Кроме того, в ответ на сигнал от управляющего процессора 403 ПШ генератор 406 передает часть ПШ последовательности к блоку 408 сжатия.

Блок 408 сжатия сжимает сигнал в соответствии с частью ПШ последовательности, переданной ПШ генератором 406, который работает в соответствии с настоящим изобретением. В блоке 408 сжатия ПШ последовательность передается к блоку 412 сжатия пилот-сигнала, который сжимает принятый сигнал в соответствии с частью короткой ПШ последовательности, переданной ПШ генератором 406, и кодирующей последовательностью Уолша для пилот-сигнала. В примерном варианте осуществления пилот-сигнал кодируется нулевой последовательностью Уолша, и таким образом она не влияет на операцию сжатия, выполняемую блоком 412 сжатия пилот-сигнала. Кроме того, часть короткой ПШ последовательности передается на блок 414 сжатия графика, который сжимает сигнал в соответствии с короткой ПШ последовательностью и кодирующей последовательностью Уолша для трафика WT.

Результат операции сжатия, выполненной блоком 412 сжатия пилот-сигнала, и результат операции сжатия, выполненной блоком 414 сжатия трафика, передаются к блоку 414 скалярного умножения. Пилот-сигнал содержит известные символы и может использоваться для того, чтобы удалить неоднозначность фазы, вносимую маршрутом распространения, как описано в вышеупомянутом патенте США №5506865. Результат операции скалярного умножения передается на блок 410 объединения. Блок 410 объединения объединяет избыточные сжатые варианты тех же самых символов, которые переданы различными базовыми станциями в среде передачи с мягкой передачей обслуживания или той же самой базовой станцией, просматривающей различные маршруты распространения в среде передачи с многолучевым распространением.

Из примера варианта осуществления схемы демодуляции и предыдущего обсуждения следует, что первый набор матриц требуется для ПШ генератора 516 короткого кода для I компоненты, второй набор - для ПШ генератора 518 короткого кода для Q компоненты и третий набор - для ПШ генератора 504 длинного кода.

1. Режим захвата.

В описываемом варианте осуществления приемник способен быстро определить переход на 64 такта вперед в ПШ последовательности, чтобы выполнить процесс корреляции для определения энергии корреляции между принятым сигналом и частью ПШ последовательности.

При генерации короткой ПШ_I последовательности память 212 состояний передает текущее состояние ПШ последовательности S(n) генератору 216 следующего состояния. Генератор 216 следующего состояния генерирует состояние ПШ последовательности S(n+2) на два цикла вперед с помощью умножения слева ПШ последовательности S(n) на матрицу G_NSI2:

При генерации короткой ПШ_I последовательности память 212 состояний передает текущее состояние ПШ последовательности S(n) генератору 218 перехода. Генератор 218 перехода генерирует состояние ПШ последовательности S(n+2) на шестьдесят четыре (64) цикла вперед с помощью умножения слева ПШ последовательности S(n) на матрицу G_JSI64:

При генерации короткой ПШ_I последовательности генератор 216 следующего состояния или генератор 218 перехода передают текущее состояние ПШ последовательности S(n) выходному генератору 214. Выходной генератор 214 вычисляет значения S_N(n+1), S_N(n+2),..., S_N(n+К) с помощью умножения слева матрицы-столбца состояний S (n) на матрицу G_OSI2;

ПШ генератор 518 короткого кода для компоненты Q идентичный алгоритму для режима захвата. Следовательно, набор матриц идентичен так же, как и их использование.

При генерации ПШ последовательности длинного кода память 212 состояний передает текущее состояние ПШ последовательности S(n) генератору 216 следующего состояния.

Генератор следующего состояния 216 генерирует состояние ПШ последовательности S(n+2) на два цикла вперед с помощью умножения слева ПШ последовательности S(n) на матрицу G_NSL2:

При генерации ПШ последовательности длинного кода память 212 состояний передает текущее состояние ПШ последовательности S(n) генератору 218 перехода. Генератор 218 перехода генерирует состояние ПШ последовательности S(n+64) на шестьдесят четыре (64) цикла вперед с помощью умножения слева ПШ последовательности S(n) на матрицу G_JSL64:

При генерации ПШ последовательности длинного кода генератор 216 следующего состояния или генератор 218 перехода передают текущее состояние ПШ последовательности S(n) выходному генератору 214. Выходной генератор 214 сначала вычисляет матрицу выходного состояния G_OSL с помощью умножения слева матрицы М на матрицу G_NSLO:

и на матрицу G_NSL1:

и затем вычисляет выходные биты pn_OUT (n+k), умножая результирующую матрицу G_OSL на матрицу-столбец состояний S.

2. Режим демодуляции:

Режим демодуляции использует алгоритм для генерации ПШ последовательности, идентичный алгоритму для режима захвата. Следовательно, набор матриц идентичен так же, как и их применение.

ПШ генератор 516 короткого кода для I компоненты содержит следующие матрицы:

ПШ генератор 518 короткого кода для Q компоненты содержит

следующие матрицы:

ПШ генератор 518 длинного кода содержит следующие матрицы:

Предыдущее описание предпочтительных вариантов осуществления представлено для того, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области производить или использовать настоящее изобретение. Различные модификации этих вариантов осуществления будут очевидны специалисту, и общие принципы, определенные здесь, могут применяться к другим вариантам осуществления. Таким образом настоящее изобретение не ограничивается вариантами осуществления, описанными здесь, но предназначено предоставлять самый широкий объем, совместимый с принципами и новыми особенностями, раскрытыми выше.

Изобретение относится к генераторам псевдошумовой последовательности с произвольным количеством битов, причем это количество битов передается параллельно при каждом тактовом импульсе. Техническим результатом является повышение скорости и осуществление параллельной обработки в процессах захвата и демодуляции. В изобретении начальные значения состояний загружаются в регистры параллельного ПШ генератора, который немедленно генерирует следующие n битов ПШ последовательности, где n - произвольное число, зависящее от требуемой производительности. Затем первая подчасть ПШ генератора в соответствии с настоящим изобретением принимает текущее состояние ПШ генератора и выводит состояние ПШ генератора n битов в будущем. 3 н. и 38 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Устройство для генерации множества битов псевдошумовой (ПШ) последовательности с помощью параллельного вычисления битов, содержащее

a) память состояний;

b) генератор следующего состояния, соединенный с возможностью обмена с указанной памятью состояний; и

c) выходной генератор, соединенный с возможностью обмена с указанной памятью состояний.

a) набор начальных значений состояния и

b) набор значений состояний, сгенерированных указанным генератором следующего состояния или генератором перехода.

а) коэффициенты порождающего многочлена.

P_I(x)=x¹⁵+x¹³+x⁹+x⁸+x⁷+x⁵+1.

P_Q(x)=x¹⁵+x¹²+x¹¹+x¹⁰+x⁶+x⁵+x⁴+x³+1.

Р(х)=x⁴²+x³⁵+x³³+x³¹+x²⁷+x²⁶+x²⁵+x²²+x²¹+x¹⁹+x¹⁸+x¹⁷+x¹⁶+x¹⁰+x⁷+x⁶+x⁵+x³+x²+x+1.

a) принимать один набор значений состояний;

b) генерировать другой набор значений состояний первого предварительно определенного количества состояний, не считая текущего состояния, умножая указанные принятые значения на матрицу следующего этапа; и

c) передавать указанный другой набор значений состояний в указанную память.

а) приема одного набора значений состояний и

b) генерации множества выходных битов параллельно с помощью умножения указанных принятых значений на матрицу выходных состояний.

a) принимать один набор значений состояний;

b) генерировать значения состояний второго предварительно определенного количества состояний, не считая текущего состояния, с помощью умножения указанных принятых значений на матрицу состояний перехода и

c) передавать указанные значения состояний в указанную память.

a) перезаписывают соответствующие значения выходного бита значением «0»;

b) запрещают запись значений состояний, сгенерированных указанным генератором следующего состояния, в указанную память состояний и

c) дают команду указанной памяти состояний передать набор начальных значений состояний указанному генератору следующего состояния.

а) память состояний для хранения, по меньшей мере, одного состояния многочлена ПШ генератора;

b) генератор следующего состояния для приема указанного по меньшей мере одного состояния указанного многочлена ПШ генератора и для генерации второго состояния указанного многочлена ПШ генератора с помощью выполнения матричной операции над указанным, по меньшей мере, одним состоянием указанного многочлена ПШ генератора и

c) выходной генератор для приема указанного, по меньшей мере, одного состояния указанного многочлена ПШ генератора и для генерации, по меньшей мере, одной ПШ выходной последовательности с помощью выполнения матричной операции над указанным, по меньшей мере, одним состоянием указанного многочлена ПШ генератора.

P_I(x)=х¹⁵+х¹³+х⁹+х⁸+х⁷+х⁵+1.

P_Q(x)=x¹⁵+x¹²+x¹¹+x¹⁰+x⁶+x⁵+x⁴+x³+1.

Р(х)=х⁴²+х³⁵+х³³+х³¹+х²⁷+х²⁶+х²⁵+х²²+х²¹+х¹⁹+х¹⁸+х¹⁷+x¹⁶+x¹⁰+x⁷+x⁶+x⁵+x³+x²+x+1.

a) сохраняют, по меньшей мере, один набор значений состояний в памяти состояний;

b) генерируют второй набор значений состояний с помощью генератора следующего состояния и

c) генерируют набор выходных битов параллельно с помощью выходного генератора, указанный набор выходных битов получают из указанного, по меньшей мере, одного набора значений состояний.

a) сохраняют набор начальных значений состояний и

b) сохраняют другой набор значений состояний от указанного генератора следующего состояния или от генератора перехода.

а) умножают указанный, по меньшей мере, один набор значений состояний на матрицу следующего этапа.

а) умножают указанный, по меньшей мере, один набор значений состояний на матрицу выходного состояния.

a) перезаписывают значение соответствующего выходного бита значением "0";

b) запрещают запись указанного второго набора значений состояний, сгенерированных указанным генератором следующего состояния, в указанную память состояний и

c) дают команду указанной памяти состояний передать набор начальных значений состояний указанному генератору следующего состояния.

а) умножают указанный, по меньшей мере, один набор значений состояний перехода на матрицу состояний перехода.