專利名稱：在通信系統(tǒng)中對碼元擴展的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種通信系統(tǒng)，尤其是涉及用于在通信系統(tǒng)中對碼元擴展的方法和裝置。
利用當前傳輸方案的一個基本問題是用于子速率傳輸(特別的情況為1/8速率幀)的數據重復導致被接收器錯誤確定傳輸速率。特別地，由于每一碼元被重復多次，可能產生很長的零串。這些零串容易被全速率解碼器解碼，并且已觀察到引起極低的碼元差錯率(SER)，從而導致幀被錯誤地解碼為全速率幀。因此，存在對一種用于在通信系統(tǒng)中傳輸的方法和裝置的需求，以減少通信系統(tǒng)中的錯誤。
發(fā)明概述本發(fā)明包括一種用于擴頻數據的方法。該方法包括步驟確定傳輸速率，確定擴頻碼，其中擴頻碼具有基于傳輸速率的長度，并以所述的擴頻碼對數據擴頻。
此外，本發(fā)明包括一種用于對數據解擴的方法。該方法包括步驟確定傳輸速率，確定擴頻碼，其中擴頻碼具有基于傳輸速率的長度，并利用所述的擴頻碼對數據解擴。
此外，本發(fā)明還包括一種裝置，其包括輸出擴頻碼的代碼發(fā)生器，其中所述的擴頻碼具有基于傳輸速率的長度，和具有擴頻碼和作為輸入的數據并輸出擴頻數據的異或電路。
此外，本發(fā)明還包括一種裝置，其包括一第一解擴頻器，其具有作為輸入的數據并輸出與具有第一值和第一長度的第一擴頻碼進行異或運算的數據，一第二解擴頻器，其具有作為輸入的數據并輸出與具有第二值和第二長度的第二擴頻碼進行異或運算的數據。提供了一種第一維特比解碼器，其具有作為輸入的與第一擴頻碼進行異或運算的數據并且將解碼度量輸出到速率確定器，并提供了一種第二維特比解碼器，其具有作為輸入的與第二擴頻碼進行異或運算的數據并且將解碼度量輸出到速率確定器。
此外，本發(fā)明包括一種裝置，其包括一種卷積編碼器，所述編碼器具有作為輸入的數據并且輸出已卷積編碼的數據，和一種碼元擴展器，其具有卷積編碼的數據和作為輸入的傳輸速率并且輸出擴展碼元，其中擴展碼元被利用基于傳輸速率的擴頻碼來擴頻。
附圖簡要說明

圖1說明了現有技術的碼元重復；圖2為根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例的基站發(fā)射機的方框圖；圖3為根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例的圖3的碼元擴展器的方框圖4為根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例的解碼器的方框圖；圖5為根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例圖示圖2的碼元擴展器的工作的流程圖；圖6為根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例說明圖4的工作的流程圖；圖7為說明根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例碼元擴展器的方框圖。
附圖詳細說明針對上述需要，在此提供一種用于擴展碼元的方法和裝置。碼元擴展器包括代碼發(fā)生器和異或電路。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，代碼發(fā)生器生成一種碼，其長度與值依賴于當前傳輸速率。然后，這種碼與輸入的數據流進行異或運算以產生擴頻數據。
由于每一碼元被n位碼字替代，與現有技術相關的問題被大大地減少。特別地，現有技術碼元重復器生成的長零串被大大地減少。結果，在用于一種傳輸速率的有效已編碼序列和用于另一種傳輸速率的有效已編碼序列間的漢明距離顯著地增加。這種漢明距離的增加提高了對幀正確解碼的可能性。
現在看附圖，其中相同的標號指代相同的部件，圖2為根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例的基站發(fā)射機200的方框圖。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，通信系統(tǒng)200利用直接序列碼分多址(CDMA)系統(tǒng)協(xié)議，其在電子工業(yè)聯合會/電信工業(yè)聯合會的過渡標準95C(TIA/EIA/IS-95C)的“蜂窩系統(tǒng)遠程單元基站兼容標準”中被描述。然而，在另外的實施例中，通信系統(tǒng)200可能利用其它數字蜂窩通信系統(tǒng)協(xié)議，例如在UMTS寬帶CDMA SMG2 UMTS物理層專家組Tdoc SMG2 UMTS-L1222/98(UMTS 222/98)中描述的下一代CDMA結構，在cdma2000國際電信聯盟-無線通信(ITU-R)無線傳輸技術(RTT)候選提交文獻中描述的下一代CDMA結構，或者在“用于1.8-2.0GHz的碼分多址(CDMA)個人通信系統(tǒng)的個人站-基站兼容要求”中描述的CDMA系統(tǒng)協(xié)議(美國國家標準化學會(ANSI)J-STD-008)，或者歐洲電信標準化學會(ETSI)寬帶CDMA(W-CDMA)協(xié)議，但不限于這些協(xié)議。本發(fā)明也應用于直接序列擴頻系統(tǒng)，其利用編碼選擇技術來輸送信息。例如，用戶信息可能經來自較多的N個正交波形中的多個n個正交波形的特殊選擇而被傳輸。本發(fā)明應用于這些通信系統(tǒng)的正向和反向傳輸通路。
在工作期間，信道多路復用器208以特定的位速率(例如，8.6kbit/秒)接收信號206(業(yè)務信道數據位)。輸入業(yè)務信道數據206典型地包括被聲碼器以特定傳輸速率轉換為數據的語音，純數據，或這兩種類型數據的組合。信道多路復用器208多路復用次級業(yè)務(例如，數據，尾比特，等)，和/或業(yè)務信道數據206上的信令業(yè)務(例如控制或用戶消息)并以9.6kbit/秒將已多路復用的數據210輸出到卷積編碼器212。卷積編碼器212利用編碼算法以固定的編碼速率將已輸入的數據位210編碼為數據碼元，所述編碼算法(例如卷積或塊編碼算法)使將數據碼元的順序最大似然解碼為數據位更容易。例如，卷積編碼器212以固定的編碼速率對已輸入的數據位210(被以9.6kbit/秒的速率接收到)進行編碼，所述固定編碼速率為一個數據位對兩個數據碼元(也就是1/2速率)以使卷積編碼器212以19.2k碼元/秒的速率輸出數據碼元214。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，現有技術的碼元重復器114已被一碼元擴展操作所替代。數據碼元214離開編碼器212并被輸入到碼元重復器216，在這里每一個碼元依據它們的聲碼器傳輸速率(例如全速，1/2，1/4，或1/8速率)被擴頻。已擴頻的碼元218離開重復器216并進入交織器220。交織器220按碼元級交織輸入的碼元218。在交織器220中，數據碼元218被單獨地輸入到定義了一個已預定的數據碼元218的塊大小的矩陣。數據碼元218被輸入到矩陣的位置中，以使矩陣被以逐列的方式填充。數據碼元218被單獨地從矩陣的位置中輸出，以使矩陣被以逐行的方式清空。典型地，矩陣為具有行數與列數相等的方陣；然而，可以選擇其它的矩陣形式，以增加在連續(xù)地輸入的非交織數據碼元之間的輸出交織間距。交織數據碼元222被交織器220以與輸入相同的數據碼元速率(例如19.2k碼元/秒)輸出。被矩陣定義的數據碼元塊的預定的大小從數據碼元的最大個數得出，該數據碼元可以被以在預定長度的傳輸塊內的預定碼元速率傳輸。例如，如果預定的傳輸塊的長度為20毫秒，則預定的傳輸塊的長度為19.2k碼元/秒乘以20毫秒，等于定義了一個16×24的矩陣的384數據碼元。
交織數據碼元222被輸入到長碼擾頻器224，在這里碼元222被長碼加擾。已加擾碼元226進入正交編碼器228。正交編碼器228對一正交碼(例如，一64元(64-ary)沃爾什碼)進行模2運算，并加到每一個交織和擾頻數據碼元226。例如，在64元正交編碼中，被交織和擾頻的數據碼元226被一64碼元正交碼或其反序逐一替代。這些64正交碼最好是與來自64×64的哈達瑪矩陣的沃爾什碼一致，在哈達瑪矩陣中，沃爾什碼為單行或單列的矩陣。正交編碼器228重復地輸出沃爾什碼或其反序，其與以固定碼元速率(例如，19.2k碼元/秒)輸入的數據碼元226一致。
為生成I信道和Q信道碼擴頻序列，沃爾什碼序列230用一對短偽隨機碼232(也就是與長碼相比的短碼)擾頻。I信道和Q信道碼擴頻序列被用于通過驅動一對正弦曲線的功率電平控制來對一對正交正弦曲線進行二相調制。正弦曲線輸出信號被相加，經帶通濾波，被轉變?yōu)镽F頻率，被放大，經調制器234濾波并被天線236發(fā)射以完成信道數據位210的傳輸。
圖3為根據本發(fā)明優(yōu)選實施例的圖2的碼元重復器的方框圖。擴頻器216包括代碼發(fā)生器301和異或電路303。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，代碼發(fā)生器301生成具有依賴于當前聲碼器傳輸速率的長度和值的碼。然后，這種碼與輸入的數據流進行異或運算以產生擴頻數據。
由于每一卷積編碼器位被n位碼字所替代，與現有技術相關的問題被大大地減少。特別地，現有技術碼元重復器生成的長零串被大大地減少。表1和表2說明了這一點。
表1
表2
表1說明，“0”被輸入到1/2速率卷積編碼器后，生成“00”的輸出結果。由于現有技術碼元重復器簡單地重復來自卷積編碼器的輸出，在1/8速率傳輸期間，“00”被簡單地重復8次。顯而易見，長零串的這種結果會增加接收器的錯誤率。與現有技術重復器生成的長零串相比，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，卷積編碼器的輸出具有被N位碼字或其反序(這里，N＝8代表1/8速率，N＝4代表1/4速率，N＝2代表1/2速率，N＝1代表全速率)代替的每一位。在此例中，自卷積編碼器的每一個“0”與8位碼字10101010進行異或運算，導致“00”被串0101010101010101代替。
應當注意，將“1”或“0”與一碼字各自進行異或運算(模2加)結果為該碼字或其反序。例如，“1”與10101010進行異或運算結果為10101010，而將相同的碼字與“0”進行異或運算結果為01010101。
圖4為根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例的解碼器400的方框圖。由于事先不知道已傳輸信號的數據速率，所述解碼器利用幾個解碼器406-409來對數據解碼，并確定合適的數據速率。特別地，發(fā)射機采用何種速率的決定典型地由接收器速率確定器410利用一種速率確定算法(RDA)完成。解碼器406-409將度量、或解碼特征傳遞到解碼器410，并且解碼器410利用來自每一個解碼器406-409的解碼特征以確定已接收到的幀被以何種速率傳輸和/或幀是否有用。如果幀包含太多的錯誤位或其速率不能被確定，則該幀被認為是一擦除幀。RDA典型地具有一系列的規(guī)則，遵循RDA以確定速率。例如，一些這類的規(guī)則可能如下IF CRCfull＝＝TRUE AND SERfull＜＝SERfullthresholdTHEN FRAME_RATE＝FULLIF CRCfull＝＝FALSE AND SERfull＞SERfullthresholdAND CRChalf＝＝FALSE AND SERhalf＞SERhalfthresholdAND SEReighth＜SEReigththresholdTHEN FRAME RATE＝EIGTH這里，CRCx為對特定速率的循環(huán)冗余校驗結果；SERx為對特定速率的碼元差錯率；和SERxthreshold為一SERx比較閾值。
在用于各種聲碼器傳輸速率的數據解碼中，解碼器400首先必須在維特比解碼前完成對碼元的解擴頻。因此，根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例，已解交織的數據被傳給三個解擴頻器403-405。解擴頻器403-405利用具有基于當前傳輸速率的長度N的一碼字進行解擴頻。如上所述，N＝8代表1/8速率，N＝4代表1/4速率，N＝2代表1/2速率，N＝1代表全速率。正如本領域普通的技術人員所知，用于解擴頻的碼字必須與用于擴頻操作的碼字相同。通過將適當的碼字與已接收的數據進行異或運算，可獲得已傳輸數據的準確的復制。
圖5為根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例說明圖3的碼元擴展器的工作的流程圖。邏輯流程始于步驟501，其中傳輸速率，和碼元進入擴頻器216。代碼發(fā)生器分析傳輸速率并確定一特定的擴頻碼，對碼元進行擴頻(步驟503)。如上所述，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述的特定擴頻碼具有基于選擇的傳輸速率的長度。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述的碼字完全獨立。換句話說，除每一碼字的長度基于傳輸速率變化外，實際的1串和0串也變化。例如，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，1/2速率碼字為01而1/4速率碼字和1/8速率碼字分別為1010和11001100。最后，在步驟505中，自卷積編碼器輸出的每一位被用擴頻碼進行擴頻。
如上所述，由于每一卷積編碼器位被n位碼字替代，與現有技術相關的問題被大大地減少。特別地，現有技術碼元重復器生成的長零串被大大地減少。結果，在用于一種傳輸速率的有效已編碼序列和用于另一種傳輸速率的有效已編碼序列間的漢明距離顯著的增加。這種漢明距離的增加提高了對幀正確解碼的可能性。
圖6為根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例說明圖4的解碼器的工作流程圖。邏輯流程始于步驟601，其中已解交織數據進入多個解擴頻器(例如，1/2速率，1/4速率，和1/8速率擴頻器)。在步驟603中，解擴頻器利用具有基于傳輸速率的長度和值的擴頻碼對數據進行解擴頻。最后，在步驟605中，解擴頻數據被輸出到多個解碼器，進行解碼。
盡管本發(fā)明已被參考一特定的實施例進行了圖示和描述，本領域熟練的技術人員將理解到，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍，可以做各種形式和細節(jié)的改變。例如，在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，僅對一特定的傳輸速率(例如，1/8速率傳輸)進行碼元擴展。在這種情況下，用于所有其它傳輸速率(例如全速率，1/2，1/4速率)的碼元離開編碼器后，將如現有技術一樣進行簡單地重復。這樣一種擴頻器如圖7所示。如圖所示，擴頻器216包括一現有技術碼元重復器710和開關703。碼元擴展如上所述完成，并且碼元重復如現有技術一樣完成。開關703依據當前的傳輸速率，要么傳送現有技術的已重復的碼元要么傳送擴展碼元。在另一實施例中，僅對1/8速率傳輸進行擴頻，所有其它速率僅如現有技術描述一樣進行簡單地重復。這意味著此類改變均落所附權利要求的范圍內。
權利要求
1.一種用于對數據進行擴頻的方法，該方法包括如下步驟確定傳輸速率；確定擴頻碼，其中擴頻碼具有基于傳輸速率的的長度；和利用擴頻碼對數據進行擴頻。
2.根據權利要求1的方法，其中確定擴頻碼的步驟包括確定擴頻碼的步驟，所述擴頻碼具有基于傳輸速率的長度和值。
3.根據權利要求1的方法，其中確定傳輸速率的步驟包括確定傳輸速率的步驟，所述傳輸速率采用1/8，1/2和全速率傳輸中之一。
4.根據權利要求1的方法，其中利用擴頻碼對數據擴頻的步驟包括將數據與擴頻碼進行異或運算的步驟。
5.根據權利要求1的方法，其中確定傳輸速率的步驟包括確定話音編碼器(聲碼器)傳輸速率的步驟。
6.一種用于對數據解擴頻的方法，該方法包括步驟確定傳輸速率；確定擴頻碼，所述擴頻碼具有基于傳輸速率的長度；和利用擴頻碼對數據進行解擴頻。
7.根據權利要求6的方法，其中確定擴頻碼的步驟包括的確定擴頻碼步驟，所述擴頻碼具有基于傳輸速率的長度與值。
8.根據權利要求6的方法，其中確定傳輸速率的步驟包括步驟確定傳輸速率，所述傳輸速率采用1/8，1/2和全速率傳輸中之一。
9.根據權利要求6的方法，其中利用擴頻碼對數據進行解擴頻的步驟包括將數據與擴頻碼進行異或運算的步驟。
10.一種裝置，其包括輸出擴頻碼的代碼發(fā)生器，所述擴頻碼具有基于傳輸速率的長度；和異或運算電路，具有所述擴頻碼和作為輸入的數據，并且輸出擴頻數據。
全文摘要
一種擴頻器(216),包括代碼發(fā)生器(301)和異或電路(303)。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中,代碼發(fā)生器(301)產生具有基于當前傳輸速率的長度與值的碼。然后,這種碼與輸入的數據流進行異或運算以產生擴頻數據。
文檔編號H04B1/707GK1371224SQ0210463
公開日2002年9月25日 申請日期2002年2月10日 優(yōu)先權日2001年2月14日
發(fā)明者李·普羅克特, 威廉K·摩根, 馬克·赫瑟林頓, 莫迺森 申請人:摩托羅拉公司