專利名稱：固定無線環(huán)路同步cdma通信系統(tǒng)的波形和幀結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
籠統(tǒng)而言，本發(fā)明涉及無線本地環(huán)系統(tǒng)，具體而言，涉及在無線電基站單元和多個用戶臺之間提供語音和數(shù)據(jù)通信的固定無線環(huán)路系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
本地環(huán)的傳統(tǒng)定義是網(wǎng)絡(luò)里將用戶的家跟中心局交換機(jī)連接的那部分。然而，這是一個擴(kuò)展的定義，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)通過數(shù)字環(huán)路載波和數(shù)字交叉連接擴(kuò)展到本地環(huán)時，情況并非如此。在本發(fā)明中，本地環(huán)指的是從用戶住宅到網(wǎng)絡(luò)連接點的連接，而不管這種連接是用什么方式實現(xiàn)的。
直到最近，本地環(huán)主要采用銅線，對于遙遠(yuǎn)的區(qū)域或者崎嶇的地形，就用微波無線電鏈路來補(bǔ)充。最近十年里，光纖進(jìn)入了本地環(huán)(也叫做“接入”網(wǎng))領(lǐng)域，離用戶的家和建筑更近了?；趕onet的接入網(wǎng)把光纖拉到了路邊。這些光纖可以在商業(yè)用戶非常稠密的市區(qū)／大城市非?？煽?、非常經(jīng)濟(jì)地提供寬帶業(yè)務(wù)。事實上，美國的多數(shù)接入提供商都采用這種基于光纖的設(shè)備，為美國的商業(yè)用戶提供接入業(yè)務(wù)。
盡管銅線和光纖方案在許多場合里都非常經(jīng)濟(jì)，但它們?nèi)匀挥性S多缺點。
例如，在沒有現(xiàn)成網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的地區(qū)，建設(shè)新網(wǎng)絡(luò)非常耗時，成本也很高。成本主要在于勞動力、權(quán)利的獲得(獲得通行權(quán)或者地役權(quán))以及電子學(xué)(對于光纖接入)?？偟恼f來，這一過程非常緩慢，因為獲得通行權(quán)并完成必須的建設(shè)，包括空中和/或地下的，需要艱苦的努力。還有，在已經(jīng)擠滿了電纜的地方，提高容量是非常昂貴的，因為已經(jīng)布滿了管道和電纜，有時不對整個系統(tǒng)重新分類和升級，根本無法提高容量。另外，有線方式的成本跟距離很有關(guān)系，因此，在人煙稀少的地區(qū)，不適合使用。有線網(wǎng)還很難重新鋪設(shè)，當(dāng)需要(用戶)轉(zhuǎn)移時，會造成財產(chǎn)的損失。在緊急情況下，還無法迅速地鋪設(shè)有線網(wǎng)。
術(shù)語“固定無線環(huán)路”，也就是FWL，指的是基于無線方式的本地接入。但是，它經(jīng)常跟用更一般性的術(shù)語“無線電接入”表示的有有限移動性的解決方案混淆起來。跟采用哪種無線電技術(shù)無關(guān)，所有的固定無線或者無線電接入系統(tǒng)都使用無線方式為用戶提供網(wǎng)絡(luò)接入。一般而言，有三種固定無線方式。
固定蜂窩系統(tǒng)的主要基礎(chǔ)是現(xiàn)有的模擬蜂窩系統(tǒng)，例如AMPS(在北美)或者NMT(在北歐國家)。
固定無繩系統(tǒng)的主要基礎(chǔ)是采用數(shù)字TDMA時分雙工技術(shù)的歐洲D(zhuǎn)ECT標(biāo)準(zhǔn)。
定制系統(tǒng)(bespoke systems)是專門為固定無線應(yīng)用設(shè)計的。這種傳統(tǒng)的系統(tǒng)是模擬方式的點到多點系統(tǒng)。新近開發(fā)的系統(tǒng)采用更高的頻率和數(shù)字技術(shù)。這些系統(tǒng)可以用相似的蜂窩技術(shù)來導(dǎo)出，但不是基于任何現(xiàn)成的大家都認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)上的。
在這三種主要的固定無線系統(tǒng)里，沒有一種明顯比另一種更好。如果對系統(tǒng)操作員的主要要求是提供語音業(yè)務(wù)，其中的語音質(zhì)量不是一個限制因素，那么，固定蜂窩系統(tǒng)常常就很合適，甚至是必需的，因為它的設(shè)備成本相對較低。對于人口密集的市區(qū)，可能需要DECT方式，因為它的容量較大，并采用了皮蜂窩方式。對于人口稀疏的地區(qū)，微波是最佳方案。定制系統(tǒng)在許多情況下都很合適，總質(zhì)量最好，功能也完善，但它們很可能更貴，至少在最近的將來仍然是如此。
經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)的多數(shù)住宅用戶其主要興趣在于合適的語音業(yè)務(wù)。但多數(shù)商業(yè)用戶除了語音以外，還需要數(shù)據(jù)和傳真業(yè)務(wù)。隨著家用計算機(jī)和因特網(wǎng)接入的迅速普及，需要為住宅用戶提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。因而總的趨勢是，所有的用戶，包括住宅用戶和商業(yè)用戶，都希望獲得高質(zhì)量的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
傳統(tǒng)碼分多址通信系統(tǒng)的問題是系統(tǒng)的容量受限于有限的偽噪聲(Pn)擴(kuò)頻碼個數(shù)。在一個信道里采用兩個pn碼對同相(I)和正交(Q)碼元對擴(kuò)頻(和解擴(kuò))時，這一問題更加復(fù)雜。
傳統(tǒng)通信系統(tǒng)的另一個難題涉及發(fā)射控制消息。通常是將控制消息放進(jìn)一個隊列里以便盡早地發(fā)射出去，幀結(jié)構(gòu)一般都被設(shè)計成在幀頭或幀尾發(fā)射在一塊中的一個特定幀的所有控制消息。然而，為了在幀頭或者幀尾為一塊中的一個特定幀發(fā)射所有的控制消息，這一方法會帶來延遲。例如，如果有一個字節(jié)的消息在隊列的頂部，這時碰巧一幀剛剛結(jié)束，這一消息就必須等待整整一幀的時間，直到下一塊準(zhǔn)備好以后才能發(fā)射出去。在這種情況下，這一延遲相當(dāng)于整整一幀。
發(fā)明目的和優(yōu)點因此，本發(fā)明的第一個目的和優(yōu)點是提供一種改進(jìn)了的固定無線環(huán)路系統(tǒng)，它能滿足前面介紹過的需求以及其它的需求。
本發(fā)明的另一個目的和優(yōu)點是提供一種改進(jìn)了的固定無線環(huán)路系統(tǒng)，它改進(jìn)了pn碼的使用，還解決了控制消息的延遲難題。
發(fā)明簡述上述問題和其它問題，上述目的和優(yōu)點，是用本發(fā)明的實施方案里的方法和裝置來解決和實現(xiàn)的。
這里公開的是一種方法，用于在CDMA通信系統(tǒng)里發(fā)射信息，該方法包括(a)將數(shù)據(jù)和控制信息復(fù)用成一個數(shù)據(jù)流；(b)對數(shù)據(jù)流編碼，形成編碼I/Q碼元對構(gòu)成的流；(c)在這一編碼I/Q碼元對構(gòu)成的流里插入同步信息；以及(d)作為一幀發(fā)射之前，用同樣的偽噪聲(pn)擴(kuò)頻碼對編碼I/Q碼元對和插入的同步信息擴(kuò)頻。
多路復(fù)用步驟產(chǎn)生了有許多數(shù)據(jù)字段的一個數(shù)據(jù)流，這些數(shù)據(jù)字段包括多個數(shù)據(jù)字節(jié)，用控制消息字段分開，每一個字段都包括控制消息幀的一個字節(jié)。這一控制消息幀包括一個控制消息報頭字段、多個控制數(shù)據(jù)字段和多個數(shù)據(jù)完整性字段(data integrity fields)。
更具體地說，這一幀包括一個未編碼同步字段，后面緊跟多個數(shù)據(jù)字段，每一個字段都包括多個數(shù)據(jù)字節(jié)。這多個數(shù)據(jù)字段中的每一個都用一個控制消息字段分開。所有的控制消息字段都包括多字節(jié)控制消息幀的一個字節(jié)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案里，編碼步驟包括(a)對數(shù)據(jù)流進(jìn)行1/2速率卷積編碼，產(chǎn)生一個I信道和一個Q信道；和(b)對I和Q信道進(jìn)行4/5速率收縮(punctured)柵格編碼。
附圖簡述在以下說明中，通過參考附圖，本發(fā)明的上述特征和其它特征將更加顯而易見。在這些附圖中

圖1是本發(fā)明中同步DS-CDMA固定無線通信系統(tǒng)的一個簡化框圖，該系統(tǒng)有一個無線電基站單元(RBU)和多個收發(fā)信機(jī)或者用戶單元(SU)。RBU向SU發(fā)送邊信道(side channel)信號，并從這些SU接收基本上是異步發(fā)射的邊信道信號。
圖2是圖1所示系統(tǒng)的頻率分配圖實例。
圖3是更詳細(xì)地說明圖1所示RBU和SU的框圖。
圖4是當(dāng)前的優(yōu)選幀結(jié)構(gòu)，其中的數(shù)據(jù)字段用控制消息幀字段隔開。
圖5A和5B更詳細(xì)地分另說明RBU發(fā)射和接收電路。
發(fā)明詳述通過介紹，并參考圖1可以看出，本發(fā)明一個優(yōu)選實施方案中的固定無線系統(tǒng)(FWS)10是一種基于數(shù)字無線電技術(shù)的定制系統(tǒng)。具體而言，F(xiàn)WS 10通過空中鏈路采用基于直接序列擴(kuò)頻的CDMA技術(shù)，為用戶提供本地接入。它質(zhì)量很好，可靠性很高，成本又可以跟有線方式一爭高低。FWS 10頻譜效率很高，因此，可以用有限的帶寬提供很好的有線質(zhì)量的業(yè)務(wù)。FWS 10具有很大的動態(tài)范圍，使得它能夠用于皮、微或者迷你(mini)蜂窩體系結(jié)構(gòu)，滿足人口稠密的大城市、市區(qū)和市郊群體的需求，同時又非常經(jīng)濟(jì)。
FWS 10的一些重要特性包括以32 kbps速率傳輸?shù)挠芯€語音質(zhì)量；32 kbps速率的數(shù)據(jù)和傳真吞吐量；很高的業(yè)務(wù)可靠性和很好的抗干擾性能；安全的空中鏈路；并支持增強(qiáng)型業(yè)務(wù)，例如入站和出站優(yōu)先級/緊急呼叫。
FWS 10的容量比傳統(tǒng)異步CDMA技術(shù)高三到五倍，比當(dāng)前時分多址(TDMA)技術(shù)的容量高三到七倍，原因是它能夠?qū)崿F(xiàn)頻率復(fù)用。
FWS 10是一種同步CDMA(S-CDMA)通信系統(tǒng)，其中從無線電基站單元(RBU)12到多個收發(fā)信機(jī)單元，這里叫做用戶單元(SU)14，的正向鏈路(FL)上發(fā)射的是時間上對齊的碼元和碼片，其中的SU14用于接收FL信號，并實現(xiàn)同步。所有的SU 14還要在反向鏈路(RL)上發(fā)射信號給RBU 12，以便使它發(fā)射給RBU 12的信號實現(xiàn)時間同步，并一般性地實現(xiàn)雙向通信。FWS 10適合用于在RBU 12和SU 14之間實現(xiàn)傳遞語音和/或數(shù)據(jù)的電信系統(tǒng)。
SU 14構(gòu)成用戶住宅設(shè)備(CPE)的一部分。CPE還包括一個網(wǎng)絡(luò)終端單元(NTU)和一個不間斷電源(UPS)，圖1里沒有畫出。
RBU 12包括產(chǎn)生多個用戶信號(用戶1～用戶n)的電路，圖1里沒有畫出；還包括一個連續(xù)發(fā)射的同步邊信道(SIDE CHAN)信號。這些信號都分配了一個對應(yīng)的pn擴(kuò)頻碼，將它們傳送給有一付天線12b的發(fā)射機(jī)12a之前，要對它們進(jìn)行調(diào)制。在FL里發(fā)射時，采用的是相位正交調(diào)制，并假定SU 14都包括合適的相位解調(diào)器，以便從中獲得同相(I)和正交(Q)分量。RBU 12能夠在多個頻道里發(fā)射信號。例如，每一個頻道都包括多達(dá)128個碼信道(code channel)，其中心頻率的范圍是2～3GHz。
RBU 12還包括一個接收機(jī)12c，接收機(jī)12c的輸出跟邊信道接收機(jī)12d連接。這一邊信道接收機(jī)12d接收接收機(jī)12c的擴(kuò)頻信號、比例因子信號和邊信道接擴(kuò)pn碼作為輸入。這后兩個信號來自RBU處理器或者控制器12e。比例因子信號可以是固定的，或者可以是在反向信道里發(fā)射信號的SU 14的個數(shù)的函數(shù)。邊信道接收機(jī)12d輸出一個檢測到/未檢測到信號給RBU控制器12e，用來說明是否檢測到有一個SU 14正在發(fā)射信號，并輸出一個功率估計值x，如下文所示。讀/寫存儲器(MEM)12f跟RBU控制器12e有一個雙向連接，用于儲存系統(tǒng)參數(shù)和其它信息，例如SU定時相位信息和功率估計值。
網(wǎng)絡(luò)接口單元(NIU)13通過適合于本地公用網(wǎng)的模擬或者數(shù)字干線，將RBU 12跟公用網(wǎng)連接起來，例如公共交換電話網(wǎng)(PSTN)13a。RBU 12用E1干線跟NIU 13連接，用同軸電纜跟它的主天線12b連接。SU 14通過上述無線電接口跟RBU 12通信。
另外，F(xiàn)WS 10還有一個基本管理系統(tǒng)，也就是EMS(沒有畫出)，它為NIU 13和RBU 12提供操作、管理、維護(hù)和供應(yīng)(OAM&P)功能。EMS的功能對于理解本發(fā)明并不是至關(guān)重要的，因此不予詳細(xì)介紹。
NIU 13是系統(tǒng)10跟公用網(wǎng)的接口。它的主要用途是提供公用網(wǎng)所需要的專用協(xié)議和信令。這些協(xié)議可能隨著國家的不同而不同，也可能隨著用戶的不同而不同，甚至有可能隨著網(wǎng)絡(luò)內(nèi)連接點的不同而不同。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案里，NIU 13可以跟最多15個RBU12連接，每一個RBU 12用1到4個E1連接，人口稠密的地方RBU 12用4個E1連接。另外，每一個NIU 13都可以容納例如10000個用戶。所有E1干線的時隙16都用于在NIU 13和連接的RBU 12之間傳遞控制信息，以及跟控制EMS交換信息。這一協(xié)議是基于HDLC格式的，為強(qiáng)化RBU-NIU通信而進(jìn)行了優(yōu)化。
NIU 13提供的具體功能包括RBU 12的初始化；提供撥號音和DTMF信號給SU 14；建立和拆除語音和數(shù)據(jù)呼叫；維護(hù)呼叫詳情記錄(CDR)數(shù)據(jù)；HDLC協(xié)議(到RBU鏈路控制處理器的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議)；計費系統(tǒng)接口；用于振鈴和摘機(jī)/掛機(jī)檢測的公用信道信令(CCS)；在NIU、RBU和SU里檢測雙占用；呼叫優(yōu)先級管理；為進(jìn)行中的呼叫重新分配信道；檢測拍叉簧信號以支持普通老式電話業(yè)務(wù)(POTS)和增強(qiáng)型POTS呼叫功能；32/64 kbps速率變換的初始化；投幣式公用電話功能(12/16 kHz音頻信號檢測、線路反接；優(yōu)先級和緊急號碼呼叫；支持國家專用信令接口，例如E&M、R1、R2、R2變量和C7；以及系統(tǒng)模塊化線路側(cè)和干線側(cè)的模擬/數(shù)字選擇。
SU 14的正常工作模式是使用符合ITU-TG．721標(biāo)準(zhǔn)的ADPCM編碼方式的壓縮語音模式。這一長話質(zhì)量(toll quality)的32 kbps業(yè)務(wù)是RBU 12建立了非X．21信道的情況下使用的默認(rèn)業(yè)務(wù)(由EMS/NIU提供物資供應(yīng)時X．21信到被配置成優(yōu)先級較高。如果需要，這些32kbps的信道可以用于高達(dá)9600 b/s的語音頻帶數(shù)據(jù)。當(dāng)信道速率由于檢測到傳真/調(diào)制解調(diào)器開始音而變成64 kbps PCM編碼語音/數(shù)據(jù)速率時，有可能使用至少33．6 kbps的傳真和調(diào)制解調(diào)器速率。
這一SU-RBU空中鏈路為每一個方向的信道提供一個單獨的2．72MHz(包括保護(hù)頻帶共有3．5MHz)信道，其間用91 MHz或者119 MHz頻帶隔開。標(biāo)稱工作頻帶是2．1～2．3 GHz或者2．5～2．7 GHz。然而，只要發(fā)射和接收頻率之間的譜屏蔽和距離符合ITU 283．5規(guī)范，該系統(tǒng)的頻率就能從1．8變成5 GHz。對于ITU 283．5規(guī)范，總共有96個頻率對，如圖2所示。例如，RBU 12可以在頻帶3’里發(fā)射信號，在頻帶3里接收信號，SU 14在頻帶3發(fā)射信號，在頻帶3’里接收信號。
RBU 12可以用2．72 MHz的頻帶同時支持128個34 kbps的信道，使得它的譜效率達(dá)到1．6 b/Hz。在這一總?cè)萘恐校現(xiàn)WS 10使用了8個信道，每一個信道的另外2 kbps是系統(tǒng)開銷。這樣，有效的業(yè)務(wù)承載容量是120個32 kpbs的信道。
FWS 10的譜效率是普通CDMA系統(tǒng)的3到5倍，主要是因為FWS10采用了雙向同步CDMA?？梢韵啾鹊南到y(tǒng)，包括基于IS-95的那些，是異步的，或者只在一個方向上是同步的。雙向同步使得FWS 10能夠使用接近正交的擴(kuò)頻碼并獲得最大的數(shù)據(jù)容量。
在空中長距離傳輸?shù)倪^程中無線電信號會損耗能量。為了保證遠(yuǎn)距離用戶的信號不被近距離用戶的信號所湮沒，RBU 12控制SU 14的功率。在優(yōu)選實施方案里，RBU 12只控制反向信道(從SU 14到RBU 12)的功率。功率的控制主要是在SU 14的初始化過程中建立的。
以后，很少進(jìn)行功率調(diào)整，功率調(diào)整要根據(jù)瞬態(tài)環(huán)境條件進(jìn)行。這一閉環(huán)功率控制是通過跟所需功率電平比較，功率不夠的時候提高功率直到得到所需電平，來進(jìn)行的。
由于每一個SU 14都只接收一個電平的信號，因此正向信道功率控制是不需要的。RBU 12只需要保證最遠(yuǎn)處SU 14收到的信號的強(qiáng)度足夠就行。
擴(kuò)大范圍并不總是必需的。在人口稠密的市區(qū)甚至在郊區(qū)里，需要用蜂窩方式部署系統(tǒng)，如下文所示。在這種情況下，為了減小扇區(qū)和小區(qū)之間的干擾，要控制RBU的范圍和方向?？梢栽赗BU 12里使用定向主天線12b，以及控制總的RBU功率，來控制這一范圍。
當(dāng)一個SU 14檢測到摘機(jī)信號(用戶拿起電話)時，它就用劃分了時隙的ALOHA方式在6個反向同步邊信道中的一個上發(fā)射一個呼出請求。這一邊信道是隨機(jī)地選出來的。RBU 12處理這一請求，提供一個可用的活動信道，并發(fā)送一個包括這一活動信道碼(正向的和反向的)的呼出應(yīng)答給SU 14。與此同時，RBU 12開始在這一新激活的信道里發(fā)射正向邊信道數(shù)據(jù)，并在給定時間開始發(fā)射活動呼叫數(shù)據(jù)。正在收聽正向邊信道的SU 14收到這一活動信道分配指令，并在超幀邊界切換成活動碼。然后SU 14開始接收這些邊信道數(shù)據(jù)和活動呼叫數(shù)據(jù)。
當(dāng)NIU 13收到給本地環(huán)內(nèi)SU 14的呼入時，RBU 14通過E1鏈路獲得通知。RBU 12首先檢查SU 14是否正占線。如果不占線，RBU 14就在正向邊信道上發(fā)送一則消息給SU 14，這一消息包括活動信道碼。然后呼叫處理按照上述呼出處理相同的方式進(jìn)行下去。
如果所有信道都占線，而且NIU 13收到給沒有占線的SU 14的一個呼入，它就給主叫方發(fā)去一個用戶忙的信號音，除非被叫SU有入站接入的優(yōu)先權(quán)(例如醫(yī)院、消防隊或者警察)，在這種情況下，NIU13讓RBU 12斷開優(yōu)先級最低的呼叫，為被叫SU 14準(zhǔn)備好一個信道。類似地，如果SU 14發(fā)出一個業(yè)務(wù)請求而沒有空閑信道，那么RBU 12就在一個臨時業(yè)務(wù)信道上給出撥號音，并接收所撥號碼。如果所撥號碼是一個緊急號碼，RBU 12就斷開優(yōu)先級最低的呼叫，空出一個業(yè)務(wù)信道，跟SU 14連接起來。如果被接號碼不是緊急號碼，SU 14就給出一個特殊的忙音，說明“等待服務(wù)”狀態(tài)。
現(xiàn)在參考圖3更詳細(xì)地介紹RBU 12和SU 14。
來自PSTN 13a的呼入經(jīng)過NIU每信道13～64 kbps的E1干線13b，然后到達(dá)RBU內(nèi)的E1接口20。這一E1接口20有選擇地完成A律ADPCM算法，將64 kbps信道壓縮成32 kbps信道信號，放入PPCM干路21的時隙。如果繞過了A律ADPCM壓縮，這一64kbps信道就被分成兩個32 kbps信道，并放入PPCM干路21。在這一優(yōu)選實施方案里，RBU 12可以支持多達(dá)128個32 kbps的信道，每一個SU14都可以支持多達(dá)4個32 kbps的信道。這一PPCM干路21利用幀同步(FrameSync)信號20a進(jìn)行工作，該信號是每16 ms產(chǎn)生一次的定時脈沖。來自和去往RBU 12的所有呼叫都經(jīng)過PPCM干路21和E1接口20。如果是呼入，就將信號傳遞給一個基帶合并器(BBC)22，經(jīng)過一個D/A變換器24和一個射頻前端(RFFE)26，再傳遞給天線12b，發(fā)射給SU 14。在SU14里，天線14a收到呼入信號，傳遞給接收RFFE 34、A/D 36、解調(diào)器38和接收機(jī)40。SU 14包括一個用戶線接口電路(SLIC)42，它將一個脈碼調(diào)制(PCM)干路43跟網(wǎng)絡(luò)終端單元(NTU)52連接起來。在相反方向上，NTU 52發(fā)出呼叫，經(jīng)過SLIC 42和PCM干路43到達(dá)發(fā)射機(jī)44、調(diào)制器46、D/A變換器48和發(fā)射RFFE 50。這一信號到達(dá)SU天線14a，并被RBU天線12b收到。收到的信號傳遞給接收RFFE 28、A/D變換器30、解調(diào)器和同步單元32，然后經(jīng)過PPCM干路21和E1接口20，通過E1干路13b跟PSTN 13a和NIU 13連接。
RBU 12為整個FWS 10控制主時序。整個FWS 10的時序都以PPCM干路21產(chǎn)生的周期性定時脈沖為基準(zhǔn)，也就是以FrameSync信號20a為基準(zhǔn)。在FWS 10里，所有數(shù)據(jù)都分組構(gòu)成等尺寸叫做幀的數(shù)據(jù)包，然后將這些幀組成超幀，例如，用三幀組成一個超幀。
下面參考圖5A和5B說明當(dāng)前最好的S-CDMA波形發(fā)生電路。在RBU 12里，數(shù)據(jù)(32 kbps)和控制消息(1．5 kbps)被多路復(fù)用器(MUX)53復(fù)合成一個比特流(34 kbps)。在方框54里，對這一數(shù)據(jù)流進(jìn)行1/2速率卷積編碼，然后在方框56里收縮成4/5速率(4/5速率收縮柵格碼)，產(chǎn)生I和Q碼元對。然后SYNC插入MUX 58將未編碼SYNC字(312．5碼元/秒，ISYNC和QSYNC)插入每一幀的開頭。得到的I/Q碼元對(21．25千碼元/秒)分別在擴(kuò)頻器60A和60B里擴(kuò)頻，在本發(fā)明中，I和Q都使用相同的pn碼。然后將得到的碼片波形(2．72兆碼片/秒)交給D/A變換器24和發(fā)射RFFE26，在那里將波形上變頻到發(fā)射頻率。
正向(下行)和反向(上行)信道的波形都相同，但只有正向鏈路每三個同步字翻轉(zhuǎn)一次。翻轉(zhuǎn)過的同步字使得SU 14能夠找到超幀的邊界。在反向鏈路上的同步字不翻轉(zhuǎn)，因為RBU 12已經(jīng)知道超幀的邊界。但是，反向信道是用超幀同步的，這樣，邊信道就可以用劃分了時隙的ALOHA多址協(xié)議工作了。反向信道這邊信道的脈沖串總是開始和終止于超幀邊界。
圖5B的RF接收機(jī)將收到的信號下變頻到基帶。在解擴(kuò)器62A和62B里又一次用同樣的pn碼將基帶信號解擴(kuò)，并在累加器64A和64B里累加一個碼元周期，得到I和Q軟碼元判決。將I/Q軟判決結(jié)果提供給SYNC檢測和去除電路塊66。塊66的電路產(chǎn)生一個幀同步信號，由去收縮(depuncture)塊68和維特比譯碼器70用于幀同步。將I/Q軟判決提供給去收縮塊68，在那里，收縮數(shù)據(jù)被重新插入。去收縮塊68的I/Q輸出是維特比譯碼器70的輸入，維特比譯碼器70接收I/Q碼元并輸出收到的數(shù)據(jù)和控制信號。塊72利用幀同步信號產(chǎn)生一個控制幀同步信號。該信號被去復(fù)用器(DEMUX)74用于分離數(shù)據(jù)和控制消息。
通過在I和Q信道里使用同樣的pn碼，跟采用不同的I和Q pn碼的系統(tǒng)相比，F(xiàn)WS 10的容量提高了一倍。
參考圖4，數(shù)據(jù)和控制消息包含在16 ms的幀80里。每16 ms的幀80包括4個16字節(jié)的塊或者數(shù)據(jù)字段80A和3個1字節(jié)的控制(CTRL)塊或者字段80B。一個控制消息幀82有多個1字節(jié)字段，具體而言就是可以用于識別控制消息類型的一個控制消息報頭字段、兩個控制數(shù)據(jù)字段和兩個CRC(XOR加密)數(shù)據(jù)完整性字段。字段數(shù)可以不同?？刂葡?2需要發(fā)射一個以上的數(shù)據(jù)幀80。每一個數(shù)據(jù)幀80都開始于1字節(jié)的同步(SYNC)字80B。這一SYNC字80C是沒有編碼的。相反，它是在收縮以后以碼元速率插入SYNC插入MUX 58的，在去收縮和譯碼以前從SYNC檢測和去除塊66里去掉。SYNC字80C由RBU接收機(jī)用來獲得幀同步。SYNC字80C還被維特比譯碼器70用來去掉上變頻和下變頻帶來的I/Q相位模糊性。
如上所述，在傳統(tǒng)的方法里，控制消息被放進(jìn)一個隊列里以便盡早發(fā)射出去，幀結(jié)構(gòu)一般都被設(shè)計成在幀的開頭或者結(jié)尾在一個塊里發(fā)射某一幀的所有控制信息。但是，在幀頭或幀尾在一個單獨的塊里發(fā)射某一幀的所有控制信息會導(dǎo)致延遲，從而使接收機(jī)的消息和電話數(shù)據(jù)出現(xiàn)延遲。
根據(jù)圖4所示的幀結(jié)構(gòu)，控制消息不必延遲整整一幀。而是可以在3個1字節(jié)控制塊的第一個里發(fā)射，它們散布在幀數(shù)據(jù)字段80A里，從而顯著地縮短了延遲。這還能夠縮短電話數(shù)據(jù)的延遲。也就是說，通過在數(shù)據(jù)幀80里用“數(shù)據(jù)包”發(fā)送控制消息，電話數(shù)據(jù)的延遲更短。這一功能使得FWS 10能夠?qū)崿F(xiàn)更緊的控制環(huán)并減少建立和斷開信道所需要的時間。
雖然介紹本發(fā)明時涉及到了優(yōu)選實施方案，但對于本領(lǐng)域里的技術(shù)人員而言，顯然可以在形式和內(nèi)容上對這些實施方案進(jìn)行修改而不會偏離本發(fā)明的范圍和實質(zhì)。
權(quán)利要求
1．在碼分多址通信系統(tǒng)里發(fā)射信息的一種方法，包括以下步驟將數(shù)據(jù)和控制信息復(fù)用到一個數(shù)據(jù)流里；對這一數(shù)據(jù)流編碼，形成編碼I/Q碼元對組成的流；在上述編碼I/Q碼元對形成的流里插入同步信息；和在作為幀發(fā)射之前，用同樣的偽噪聲(pn)擴(kuò)頻碼對編碼I/Q碼元對和插入的同步信息擴(kuò)頻。
2．權(quán)利要求1的方法，其中的復(fù)合步驟產(chǎn)生了一個數(shù)據(jù)流，該數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)字段包括控制消息字段隔開的多個數(shù)據(jù)字節(jié)，每一個控制消息字段都包括一個字節(jié)的控制消息幀。
3．權(quán)利要求2的方法，其中的控制消息幀包括一個控制消息報頭字段、多個控制數(shù)據(jù)字段和多個數(shù)據(jù)完整性字段。
4．權(quán)利要求1的方法，其中的幀包括一個未編碼同步字段，其后是每一個都有多個數(shù)據(jù)字節(jié)的多個數(shù)據(jù)字段，這多個數(shù)據(jù)字段中的每一個數(shù)據(jù)字段都被控制消息字段隔開，每一個控制消息字段都是多字節(jié)控制消息幀的一個字節(jié)。
5．權(quán)利要求1的方法，其中的編碼步驟包括以下步驟對數(shù)據(jù)流進(jìn)行1/2速率卷積編碼，產(chǎn)生I信道和Q信道信號；和對I和Q信道進(jìn)行4/5速率收縮柵格編碼。
6．在碼分多址通信系統(tǒng)里發(fā)射信息的一種方法，包括以下步驟將數(shù)據(jù)和控制信息復(fù)用到一個數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)字段包括多個數(shù)據(jù)字節(jié)，這些數(shù)據(jù)字節(jié)被控制消息字段隔開，每一個控制消息字段都包括多字節(jié)控制消息幀的一個字節(jié)；對這一數(shù)據(jù)幀編碼；用一個未編碼同步字段插入這一數(shù)據(jù)幀；用擴(kuò)頻碼對數(shù)據(jù)幀擴(kuò)頻；和將擴(kuò)頻數(shù)據(jù)幀發(fā)射給接收機(jī)。
7．權(quán)利要求6的方法，還包括以下步驟接收發(fā)射的數(shù)據(jù)幀并解擴(kuò)；跟同步字段同步；對數(shù)據(jù)幀譯碼；和分離控制消息字段和數(shù)據(jù)字段。
8．權(quán)利要求7的方法，其中的控制消息幀包括一個控制消息報頭字段、多個控制數(shù)據(jù)字段和多個數(shù)據(jù)完整性字段。
9．權(quán)利要求6的方法，其中的編碼步驟包括以下步驟對這些數(shù)據(jù)幀進(jìn)行1/2速率卷積編碼，產(chǎn)生一個I信道和一個Q信道；和對I和Q信道進(jìn)行4/5速率收縮柵格編碼。
10．一種同步CDMA固定無線系統(tǒng)，包括一個無線電基站單元(RBU)，跟電信網(wǎng)和多個用戶單元(SU)相連，用CDMA無線電信道通信，該RBU包括第一個復(fù)用器，將給SU的數(shù)據(jù)和控制信息復(fù)用到一個數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)字段包括控制消息字段隔開的多個數(shù)據(jù)字節(jié)，每一個控制消息字段都包括多字節(jié)控制消息幀的一個字節(jié)；一個編碼器，對上述數(shù)據(jù)幀編碼，形成編碼I/Q碼元對；第二個復(fù)用器，將同步字段的未編碼I/Q碼元對插入編碼I/Q碼元對，形成復(fù)用I/Q碼元對流；一個擴(kuò)頻器，用一個pn擴(kuò)頻碼對上述復(fù)用I/Q碼元對流擴(kuò)頻；和一個發(fā)射機(jī)，將上述擴(kuò)頻復(fù)用I/Q碼元對流作為一幀發(fā)射給目標(biāo)SU。
11．權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中的編碼器包括一個1/2速率卷積編碼器；和一個4/5速率收縮柵格編碼器。
12．權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中發(fā)射的幀包括一個未編碼同步字段，其后是多個數(shù)據(jù)字段，每一個字段都包括多個數(shù)據(jù)字節(jié)，這多個數(shù)據(jù)字段中的每一個都被控制消息字段隔開，每一個控制消息字段都包括一個多字節(jié)控制消息幀的一個字節(jié)。
全文摘要
公開了一種方法,用于在CDMA通信系統(tǒng)里發(fā)射信息,包括(a)將數(shù)據(jù)和控制信息復(fù)合(53)成一個數(shù)據(jù)流;(b)對這一數(shù)據(jù)流編碼(54),形成編碼I/Q碼元對構(gòu)成的一個流(62A、62B);(c)將同步信息插入這一編碼I/Q碼元對形成的流;和(d)作為一幀發(fā)射之前,用同樣的偽噪聲(pn)擴(kuò)頻碼(14e)將這一編碼I/Q碼元對和插入的同步信息擴(kuò)頻。最佳幀結(jié)構(gòu)包括一個未編碼的同步字段,其后是多個多字節(jié)數(shù)據(jù)字段。這多個數(shù)據(jù)字段(80A)中的每一個都被控制消息字段(80B)隔開。控制消息字段中的每一個都包括多字節(jié)控制消息幀(82)中的一個字節(jié)。
文檔編號H04J3/00GK1281561SQ98812005
公開日2001年1月24日 申請日期1998年11月16日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月10日
發(fā)明者P·L·斯蒂芬森, T·R·吉爾洛倫茲, J·M·哈里斯, L·A·布特菲爾德, M·J·胡爾斯特, D·格里芬, R·湯普森 申請人:L-3通訊公司