專利名稱：移動無線電系統(tǒng)中傳輸?shù)念l譜擴(kuò)展或解擴(kuò)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及擴(kuò)展頻譜的通信系統(tǒng)，也就是在這些系統(tǒng)中，在發(fā)送時，使用一個擴(kuò)展碼對被發(fā)送的一個數(shù)據(jù)序列進(jìn)行頻譜擴(kuò)展，反之，在接收時進(jìn)行解擴(kuò)，以求出原來的序列。
用一個表示為cQ＝(c1，c2，…，cQ)，長度(或擴(kuò)展系數(shù))為Q的擴(kuò)展碼來擴(kuò)展一個表示為(d1，d2，…，dN)的N個符號的輸入數(shù)據(jù)序列，產(chǎn)生一個長度為Q·N的序列，這個序列可以表示如下(d1·c1，d1·c2，…，d1·cQ，d2·c1，d2·c2，…，dN，cQ)其中d1·c1表示d1乘以c1的乘積。
這個長度為Q·N的擴(kuò)展序列的另一種表示是(d1·cQ，d2·cQ，…，dN·cQ)，其中d1·cQ表示符號d1乘以擴(kuò)展碼cQ的乘積。
一個更一般的進(jìn)行擴(kuò)展的辦法是輸入序列的每一個符號都有一個不同的擴(kuò)展碼，在這種情況得到的擴(kuò)展序列可以表示為(d1·cQ(1)，d2·cQ(2)，…，dN·cQ(N))，其中cQ(1)為和符號d1相關(guān)聯(lián)的擴(kuò)展碼。所有的擴(kuò)展碼最好有同一個長度Q，使結(jié)果得到的擴(kuò)展序列有長度Q·N。
圖1概括地表示擴(kuò)展的原理，TS標(biāo)志一個非擴(kuò)展序列的基本周期(或符號周期)，TC標(biāo)志一個擴(kuò)展序列的基本周期(或“碼片”周期)。TS和TC之間有關(guān)系式TS＝Q·TC。圖中dn和dn+1對應(yīng)于一個非擴(kuò)展的輸入序列的兩個連續(xù)的符號，而d′l和d′l+1對應(yīng)于該輸入序列的同一個擴(kuò)展符號的兩個連續(xù)的基本符號(或“碼片”)。
上述各系統(tǒng)的一個好處是可以給不同的用戶分配不同的碼，使得許多用戶能夠共用同一個頻帶。
一種重要的應(yīng)用是碼分多址(CDMA)蜂窩式移動無線電系統(tǒng)。
由于各種各樣的原因，包括特別是改進(jìn)抗干擾，或者為了保證被發(fā)送信息的保密，在這些系統(tǒng)中，通常在發(fā)送前用一個擾頻碼(或序列)將一個擴(kuò)展序列進(jìn)行擾頻。
用一個表示為(v1，v2，…，vL)的長度為L的擾頻序列，把一個表示為(d′1，d′2，…，d′L)的L個基本符號或“碼片”的輸入序列進(jìn)行擾頻，產(chǎn)生一個長度L的序列，該序列可表示如下(d′1·v1，d′2·v2，…，d′L·vL)這個擾頻序列可以是一個很長的典型的偽隨機(jī)序列。這類的序列至少在上述擾頻序列期間可以使之變?yōu)殡S機(jī)序列，從而防止干擾信號。
這個擾頻序列也可以是一個短的序列，典型的長度L等于擴(kuò)展碼的長度Q(或Q的整倍數(shù))，如圖2中所示，這里使用和圖1同樣型式的表示，其中d″l和d″l+1標(biāo)志該輸入序列的同一個擴(kuò)展的和擾頻的符號的兩個連續(xù)的基本符號(或“碼片”)。把不同的擾頻序列分配給重復(fù)使用這些相同的擴(kuò)展碼的小區(qū)，就特別能減低小區(qū)間的干擾。這些短序列的一個好處是能產(chǎn)生具有循環(huán)穩(wěn)定性的發(fā)送信號，其周期正比于L，使得能有效使用如下所述的某些等級的算法。例如，在IEEE Signal Processing Magzine，April 1991，pp.14-36的“Expoitation of Spectral Redundancy in CyclostationarySignals”一文中可以看到對循環(huán)穩(wěn)定信號的敘述。
在接收機(jī)處使用一種能識別出干擾信號并把它進(jìn)行排除的解碼算法，特別是根據(jù)接收到的信號和對各個用戶的代碼的了解，能減少同一小區(qū)中用戶間的干擾。這種解碼算法的例子有所謂的減法檢測算法或聯(lián)合檢測算法。如果所有循環(huán)穩(wěn)定的信號都有同樣的短周期，就特別有可能采用利用其循環(huán)穩(wěn)定的特性的算法。例如，在IEEESignal Processing Magzine，May 1977，pp.37-62的“InterferenceRejection in Digital Wireless Communications”一文中描述了這樣的算法。
在這些蜂窩式移動無線電系統(tǒng)中，特別是當(dāng)用戶的比特率本身變化時(例如在發(fā)送多媒體類的數(shù)據(jù)的情況下)，或者因為無線電信號的傳播情況，必須在被發(fā)送數(shù)據(jù)中加入較高的或較低的冗余度，以達(dá)到較高或較低程度地防止發(fā)送誤差，這時就需要能夠在變動的比特率下發(fā)送數(shù)據(jù)。
為了提高一個用戶在同一被分配的頻帶上(也就是在同一Tc時間內(nèi))發(fā)送數(shù)據(jù)的比特率，如果長度為Qm的單個代碼的容量被超過了，可以給該用戶分配長度為Qm的許多代碼，這是原本已經(jīng)知道的技術(shù)。
上述這類的技術(shù)的特別不利之處是導(dǎo)致實施起來相當(dāng)復(fù)雜。
原本已經(jīng)知道的另一種技術(shù)能避免上述缺點(diǎn)，就是減小分配給用戶的代碼的長度，使該用戶只能用一個碼繼續(xù)發(fā)送，以提高該用戶在同一被分配的頻帶(也就是在同一期間Tc內(nèi))發(fā)送數(shù)據(jù)的比特率。圖3概括地表示了這類技術(shù)的原理，這里使用和圖1、圖2中同樣型式的表示，但是對兩種不同的輸入序列的比特率，分別用下標(biāo)1和2標(biāo)記，在這種情況下，輸入序列的三個連續(xù)的符號dn，dn+1，和dn+2中，相應(yīng)于符號dn的符號周期為Ts1，而相應(yīng)于符號dn+1和dn+2的符號周期為Ts2，相應(yīng)于符號dn的碼長度為Q1，而相應(yīng)于符號dn+1和dn+2碼長度為Q2。
由于事實上蜂窩式移動無線電系統(tǒng)可能需要同時管理多個用戶，他們的瞬時比特率，從而他們的擴(kuò)展碼是不相同的，并可能隨時間分別取不同值。由此產(chǎn)生一個問題。這個問題在于某些算法，尤其是解碼算法，特別是上面涉及的解碼算法，不能夠不加改動地接收不同用戶的不同長度的代碼(不論同時或不同時地)。
在給同一用戶分配許多長度不同的代碼的情況下，也會產(chǎn)生同樣一類的問題。
在給一個用戶分配可變長度的代碼的情況下，也會產(chǎn)生同樣一類的問題。
本發(fā)明的一個特定目標(biāo)是對這一問題提出一個解決辦法，避免改動這些算法的必要，而使它們能夠接收不同長度的碼。
因此，本發(fā)明的一個方面在于一種頻譜擴(kuò)展或解擴(kuò)裝置，特別是在一個碼分多址蜂窩式移動無線電系統(tǒng)中傳送信息所用的裝置，該裝置本質(zhì)上的特征在于，為了用一個長度為Q的擴(kuò)展碼來擴(kuò)展或解擴(kuò)一個輸入序列，它包含-把輸入序列的數(shù)據(jù)符號分配到不同的子序列中的裝置，和-用一個長度為Q0的擴(kuò)展碼把這些子序列的每一個進(jìn)行擴(kuò)展或解擴(kuò)的裝置，這里Q0是長度Q的倍數(shù)。
確定上述子序列和將上述長度為Q0的擴(kuò)展碼施加于這些子序列，使得用這個方法得到的擴(kuò)展或解擴(kuò)的諸子序列疊加起來而得到的序列，和用長度為Q的代碼把輸入序列擴(kuò)展或解擴(kuò)而得到的序列一樣。
本發(fā)明的另一方面在于一個分別用K個各自長度為Qk的擴(kuò)展碼(其中1≤k≤K)解擴(kuò)一個輸入序列的裝置，其特性在于，為了用每個長度為Qk的擴(kuò)展碼(其中1≤k≤K)解擴(kuò)這個輸入序列，該裝置包含-把輸入序列的數(shù)據(jù)符號分配到不同的子序列中的裝置，和-用長度為Q0的一個擴(kuò)展碼把這些子序列的每一個進(jìn)行解擴(kuò)的裝置，這里Q0是代碼的長度Qk的倍數(shù)。
確定上述子序列和將長度為Q0的上述擴(kuò)展碼施加于這些子序列，使得用這個方法得到的解擴(kuò)的諸子序列疊加起來而得到的序列，和用長度為Qk的代碼把輸入序列解擴(kuò)而得到的序列一樣，而且上述長度Q0對于K個代碼是共同的。
本發(fā)明的另一方面在于一個分別用K個各自長度為Qk的擴(kuò)展碼(其中1≤k≤K)擴(kuò)展K個輸入序列的裝置，其特性在于，為了用每個長度為Qk的擴(kuò)展碼(其中1≤k≤K)擴(kuò)展第k個輸入序列，該裝置包含-把輸入序列的數(shù)據(jù)符號分配到不同的子序列中的裝置，和-用長度為Q0的一個擴(kuò)展碼把這些子序列的每一個進(jìn)行擴(kuò)展的裝置，這里Q0是代碼的長度Q的倍數(shù)。
確定上述子序列和將長度為Q0的上述擴(kuò)展碼施加于這些子序列，使得用這個方法得到的不同的擴(kuò)展的諸子序列疊加起來而得到的序列，和用長度為Qk的代碼把輸入序列擴(kuò)展而得到的序列一樣，而且上述長度Q0對于K個代碼是共同的。
根據(jù)另一個特點(diǎn)，上述K個擴(kuò)展碼具有的長度小于或等于一個預(yù)定的最大長度Qmax，上述長度Q0小于或等于Qmax。
根據(jù)另一個特點(diǎn)，該裝置還包含接收對K個代碼得到的擴(kuò)展或解擴(kuò)的子序列的處理器裝置。
根據(jù)另一個特點(diǎn)，上述處理解擴(kuò)的子序列的裝置包含實施一個聯(lián)合檢測算法的裝置，解擴(kuò)的子序列是用這種方法對K個代碼得到的。
本發(fā)明也以一個移動臺(或移動終端)和一個實體，特別是包含有一個上述類型的擴(kuò)展或解擴(kuò)裝置，用于蜂窩式移動無線電通信系統(tǒng)的收發(fā)信基站。
閱讀下面的一個參照


的實施例之后，本發(fā)明的其他目的和特點(diǎn)將會更加明顯，附圖中-圖1是一個表示一個輸入序列的頻譜擴(kuò)展的簡圖，-圖2是一個表示一個輸入序列的頻譜擴(kuò)展和擾頻的簡圖。
-圖3是一個表示一個在變長度擴(kuò)展碼情況下的頻譜擴(kuò)展的簡圖。
-圖4是一個方框圖，說明可以應(yīng)用本發(fā)明的在一個碼分多址蜂窩式移動無線電系統(tǒng)中使用的發(fā)射機(jī)的一個例子。
-圖5是一個方框圖，說明可以應(yīng)用本發(fā)明的在一個碼分多址蜂窩式移動無線電系統(tǒng)中使用的接收機(jī)的一個例子。
-圖6是一個根據(jù)本發(fā)明的一個裝置的例子的方框圖。
-圖7是一個表示一個上述這類裝置操作的簡圖。
-圖8是一個根據(jù)本發(fā)明的一個裝置的例子的方框圖，這個裝置特別是在一個碼分多址蜂窩式移動無線電系統(tǒng)中用作發(fā)射的。
-圖9是一個根據(jù)本發(fā)明的一個裝置的例子的方框圖，這個裝置特別是在一個碼分多址蜂窩式移動無線電系統(tǒng)中用作接收的。
圖4中表示的發(fā)射機(jī)包含-裝置2，該裝置分別用K個擴(kuò)展碼CQ1(1)到CQk(k)把K個輸入數(shù)據(jù)序列ST1擴(kuò)展到STK。
-裝置3，該裝置用擾頻碼CE把從裝置2送來的K個數(shù)據(jù)序列ST′1到ST′K進(jìn)行擾頻。
-調(diào)制器裝置4，該裝置從裝置3接收各個不同的序列ST″1到ST″K。
-發(fā)射機(jī)裝置5，該裝置從裝置4接收這個已調(diào)制的信號并提供對應(yīng)的無線電信號。
圖5中表示的接收機(jī)包含-接收裝置6。
-解調(diào)裝置7。
-裝置8，該裝置用上述的擾頻碼CE把從裝置7送來的一個數(shù)據(jù)序列SR″進(jìn)行解擾。
-裝置9，該裝置分別用K個擴(kuò)展碼CQ1(1)到CQk(k)把從裝置8送來的一個數(shù)據(jù)序列SR′進(jìn)行解擴(kuò)。并且把K個已解擴(kuò)的序列SR1到SRK送到處理器裝置10中被使用，在處理器裝置10中用上述提到的那一類解碼算法處理以提供一個被接收的數(shù)據(jù)序列SR。
表示在圖6的根據(jù)本發(fā)明的裝置為了用一個長度為Q的擴(kuò)展碼C把一個輸入序列S進(jìn)行擴(kuò)展或解擴(kuò)包含-裝置20，該裝置把輸入序列的數(shù)據(jù)符號劃分為子序列S1到Sp，和-裝置21(211到21p)，該裝置用一個長度為Q0的擴(kuò)展碼把這些子序列的每一個進(jìn)行擴(kuò)展或解擴(kuò)，Q0是長度Q的倍數(shù)(Q0/Q等于p)，施加于各個子序列的各個長度為Q0的碼分別標(biāo)志為C1到Cp。
確定上述子序列S1到Sp和代碼C1到Cp時，要求做到用這個方法得到的擴(kuò)展或解擴(kuò)的子序列疊加起來得到的序列和用長度為Q的代碼C把輸入序列擴(kuò)展或解擴(kuò)得到的序列一樣。
圖7是表示一個上述這類裝置操作的一個例子有關(guān)的輸入序列S是由以下的符號組成d1，…，dp，…d2p，…等等在圖7的示例中序列S1是由以下的符號組成d1，dp+1，d2p+1，…等等序列S2是由以下的符號組成d2，dp+2，d2p+2，…等等…序列Sp是由以下的符號組成dp，d2p，d3p，…等等有關(guān)的代碼C是C＝(c1，c2 …cQ)在圖7的示例中代碼C1，…，Cp是C1＝(c1，c2 …cQ，0，………………………………………， 0)C2＝(0，……………， 0，c1，c2 …cQ，0，………………，0)………Cp＝(0，…………………………………，0，c1，c2 …cQ)為了清楚起見，圖7中各個代碼C1，…，Cp對著它們向之施加的各個子序列S1，…，Sp表示出。
本例子解釋了用這個方法得到的擴(kuò)展或解擴(kuò)的子序列疊加起來得到的序列和用長度為Q的代碼C把輸入序列擴(kuò)展或解擴(kuò)得到的序列一樣。
當(dāng)然也可以有其它的例子，顯然在這里不可能全部列舉說明。
根據(jù)本發(fā)明的裝置特別是用在圖5的解擴(kuò)裝置9中。在這種情況，根據(jù)本發(fā)明的裝置可以用在一個收發(fā)信基站或一個移動終端中來解擴(kuò)一個輸入序列，不僅可以采用分配給一個指定給用戶的擴(kuò)展碼(或者如果分配給該用戶的不僅是代碼，就用其中一個分配給該用戶的代碼)，而且可以采用分配給其他用戶的擴(kuò)展碼(和分配給有關(guān)用戶其他可能的代碼)，以便使用在上面提出那樣的一種解碼算法。
在一個上述類型的應(yīng)用中，一個分別用K個各自長度為Qk的擴(kuò)展碼(其中1≤k≤K)解擴(kuò)一個輸入序列的裝置，如圖8所示，為了用K個擴(kuò)展碼中的每一個碼來解擴(kuò)這個輸入序列，該裝置包含-諸如裝置201到20K的裝置，該裝置把輸入序列的數(shù)據(jù)符號分配到各個子序列中，和-諸如裝置211(2111到21P1)到21K的裝置，該裝置用長度為Q0的一個擴(kuò)展碼把這些子序列的每一個進(jìn)行解擴(kuò)，這里Q0是相應(yīng)的代碼的長度(例如Q1到QK)的倍數(shù)。
對于每個k值(1≤k≤K)，確定上述子序列和施加于子序列的上述擴(kuò)展碼時，要求做到用這個方法得到的解擴(kuò)的諸子序列疊加起來而得到的序列，和用長度為Qk的代碼把輸入序列解擴(kuò)而得到的序列一樣，而且上述長度Q0對于K個代碼是共同的。
正如在上面所指出的，這樣就免得改變裝置22所用的解碼算法，裝置22從諸如裝置211到21K接收子序列，使它接受不同長度的代碼。
根據(jù)本發(fā)明的裝置用在發(fā)送方面，特別是在一個碼分多址蜂窩式移動無線電系統(tǒng)中的發(fā)送，可以用在圖4的擴(kuò)展裝置2中。在這種情況，根據(jù)本發(fā)明的裝置可以用在一個收發(fā)信基站來擴(kuò)展不同的輸入數(shù)據(jù)序列，這些輸入數(shù)據(jù)序列對應(yīng)于該收發(fā)信基站所服務(wù)的不同的用戶；把不同的擴(kuò)展碼分配到該用戶那里，它也就可以用在一個移動終端中。
在一個上述類型的應(yīng)用中，一個用K個各自長度為Qk的擴(kuò)展碼(其中1≤k≤K)擴(kuò)展如S1到SK那樣的K個輸入序列的裝置包含，如圖9所示-諸如裝置2001到200K的裝置，該裝置用以把諸如S1到SK那樣的輸入序列的數(shù)據(jù)符號和施加于這些序列的擴(kuò)展碼分配到各個子序列中，和-諸如裝置2101(21011到210P1)到210K的裝置，該裝置用長度為Q0的一個擴(kuò)展碼把這些子序列的每一個進(jìn)行擴(kuò)展，這里Q0是長度Qk的倍數(shù)。
對于每個k值(1≤k≤K)，確定上述子序列和施加于子序列的上述擴(kuò)展碼時，要求做到用這個方法得到的擴(kuò)展的諸子序列疊加起來而得到的序列，和用長度為Qk的代碼把輸入序列擴(kuò)展而得到的序列一樣，而且上述長度Q0對于K個代碼是共同的。
這樣就也免得改變裝置220所用的編碼算法，裝置220從諸如裝置2101到210K接收子序列，使它接受不同長度的代碼。
對于業(yè)界人士，實施構(gòu)成圖6，8和9的方框圖的各種裝置是不成任何特殊問題的，所以對這些裝置，除了關(guān)于它們的功能之外，就不在這里更詳細(xì)說明了。
應(yīng)注意到，這些框圖只是理論的框圖，但是顯然在實際上可以有不同的結(jié)構(gòu)，特別是框圖中的各種部件可以按照一般信號處理器的裝置成群集中起來。
還應(yīng)注意到，已經(jīng)說明的東西可能以不同的方式改變，特別是為了改進(jìn)效率，擴(kuò)展碼可以按照要被它施加的一個數(shù)據(jù)序列的不同的符號而改變。
權(quán)利要求
1.頻譜擴(kuò)展或解擴(kuò)裝置，特別是在一個碼分多址蜂窩式移動無線電系統(tǒng)中傳輸所用的裝置，其特征在于，為了用一個長度為Q的擴(kuò)展碼來擴(kuò)展或解擴(kuò)一個輸入序列，該裝置包含-裝置(20)，該裝置把輸入序列的數(shù)據(jù)符號分配到不同的子序列中，和-裝置(21)，該裝置用一個長度為Q0的擴(kuò)展碼把這些子序列的每一個進(jìn)行擴(kuò)展或解擴(kuò)，這里Q0是長度Q的倍數(shù)。確定上述子序列和施加于子序列的上述擴(kuò)展碼時，要求做到用這個方法得到的擴(kuò)展或解擴(kuò)的諸子序列疊加起來而得到的序列，和用長度為Q的代碼把輸入序列擴(kuò)展或解擴(kuò)而得到的序列一樣。
2.用K個各自長度為Qk的擴(kuò)展碼(其中1≤k≤K)解擴(kuò)一個輸入序列的裝置，其特征在于，為了用每個長度為Qk的擴(kuò)展碼(其中1≤k≤K)解擴(kuò)一個輸入序列，該裝置包含-裝置(201到20K)，該裝置把輸入序列的數(shù)據(jù)符號分配到各個子序列中，和-裝置(211到21K)，該裝置用長度為Q0的一個擴(kuò)展碼把這些子序列的每一個進(jìn)行解擴(kuò)，這里Q0是Qk的倍數(shù)。確定上述子序列和施加于子序列的上述長度為Q0的擴(kuò)展碼時，要求做到用這個方法得到的解擴(kuò)的諸子序列疊加起來而得到的序列，和用長度為Qk的代碼把輸入序列解擴(kuò)而得到的序列一樣，而且上述長度Q0對于K個代碼是共同的。
3.用K個各自長度為Qk的擴(kuò)展碼(其中1≤k≤K)擴(kuò)展K個輸入序列的裝置，其特征在于，為了用每個長度為Qk的擴(kuò)展碼(其中1≤k≤K)擴(kuò)展第k個輸入序列，該裝置包含-裝置(2001到200K)，該裝置把輸入序列的數(shù)據(jù)符號分配到不同的子序列中，和-裝置(2101到210K)，該裝置用長度為Q0的一個擴(kuò)展碼把這些子序列的每一個進(jìn)行擴(kuò)展，這里Q0是代碼長度Q的倍數(shù)。確定上述子序列和施加于這些子序列的上述長度為Q0的擴(kuò)展碼時，要求做到用這個方法得到的各不同的擴(kuò)展的諸子序列疊加起來而得到的序列，和用長度為Qk的代碼把輸入序列擴(kuò)展而得到的序列一樣，而且上述長度Q0對于K個代碼是共同的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任一項的裝置，其特征在于，上述K個擴(kuò)展碼的長度小于或等于一個預(yù)定的最大長度Qmax，上述長度Q0小于或等于Qmax。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任一個要求的裝置，其特征在于它還包含接收對K個代碼得到的擴(kuò)展或解擴(kuò)的子序列的處理器裝置(22，220)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的裝置，其特征在于處理解擴(kuò)的子序列的裝置包含實施一個聯(lián)合檢測算法的裝置，解擴(kuò)的子序列是用這種方法對K個代碼得到的。
7.一個蜂窩式移動無線通信系統(tǒng)用的移動站，該移動站包含一個根據(jù)權(quán)利要求1到6中的任一項的裝置。
8.一個蜂窩式移動無線通信系統(tǒng)用的實體，特別是收發(fā)信基站，該實體包含一個根據(jù)權(quán)利要求1到6中的任一項的裝置。
全文摘要
頻譜擴(kuò)展或解擴(kuò)裝置,包括:—把輸入序列的數(shù)據(jù)符號分配到各個子序列中的裝置,和－用一個長度為Q0的擴(kuò)展碼把這些子序列的每一個進(jìn)行擴(kuò)展或解擴(kuò)的裝置,這里Q0是長度Q的倍數(shù)。確定上述子序列和施加于子序列的上述擴(kuò)展碼時,要求用這個方法得到的擴(kuò)展或解擴(kuò)的子序列疊加起來而得到的序列和用長度為Q的代碼把輸入序列擴(kuò)展或解擴(kuò)而得到的序列一樣。
文檔編號H04J13/00GK1258176SQ9911771
公開日2000年6月28日 申請日期1999年8月12日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月12日
發(fā)明者帕斯卡·阿吉 申請人:阿爾卡塔爾公司