專利名稱：用于被編碼的無效分組輔助同步的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在直序擴(kuò)頻通信(direct sequence spread spectrum)通信(DSSS) 系統(tǒng)中改善時分多址(TDMA)同步。
背景技術(shù)：
本節(jié)旨在向讀者介紹可能涉及以下描述和/或要求保護(hù)的本發(fā)明的各方 面的技術(shù)的各個方面。此討論被認(rèn)為是有助于為讀者提供背景信息以方便更 好地理解本發(fā)明的各個方面。因此，應(yīng)當(dāng)理解要按照此角度而不是作為對現(xiàn) 有技術(shù)的承認(rèn)來閱讀這些說明。
在TDMA通信系統(tǒng)中，基單元(base unit)促進(jìn)在其它基單元和多個本 地移動終端(MT)之間的通信，本地移動終端也可以被稱為手機(jī)(handset)?；?單元和移動終端一般能夠以特定頻率或頻率組來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)信號。數(shù)據(jù) 信號被分成一些被稱為時隙的較小的增量，其可以在數(shù)據(jù)信號的每個周期中 重現(xiàn)。使用TDMA，多個數(shù)據(jù)傳送通話可以同時發(fā)生。在給定的通信通話期 間，可以給移動終端分配特定時隙。在通信通話的持續(xù)時間內(nèi)來自那個移動 終端的數(shù)據(jù)可以在所分配的時隙中傳送。對于給定的基站環(huán)境而言， 一般在 給定時間至少 一些TDMA時隙未使用。
TDMA可以用于擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中，例如DSSS系統(tǒng)。在DSSS系統(tǒng)中，
通過將原始數(shù)據(jù)信號與寬帶擴(kuò)頻碼相乘來擴(kuò)展原始數(shù)據(jù)信號。擴(kuò)頻將具有相 對高功率譜密度的窄帶信號轉(zhuǎn)換成具有低功率譜密度的寬帶信號。就是說，
信號的能量分布在寬頻率范圍上。DSSS信號往往低于噪聲層。
在接收機(jī)端基于對擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)的相關(guān)增益，DSSS接收機(jī)能夠處理該 信號。因?yàn)樗鼈兊牡凸β首V密度，所以往往很難檢測DSSS信號并且對在那個頻段中的其它信號造成極小的干擾。
同步正被接收的TDMA結(jié)構(gòu)的典型方法是解碼包含在與多個時隙相關(guān)的 數(shù)據(jù)分組中的凈荷數(shù)據(jù)，以便確定所解碼的分組的TDMA結(jié)構(gòu)中的參考點(diǎn)。 該方案通常要求接收系統(tǒng)首先可靠地檢測分組邊界，然后能夠解調(diào)、解碼并 且另外處理該分組，以便提取相關(guān)TDMA信息。這樣的初始分組邊界檢測可 能很難執(zhí)行，尤其是在信噪比(SNR)SNR低的情況下。
典型方法的示例是對所接收的數(shù)據(jù)信號和適當(dāng)?shù)膫卧肼?PN)序列求相關(guān) 以便確定相關(guān)峰值位置。當(dāng)獲知相關(guān)峰值位置時，分組邊界可以被鎖定到上 面，并且根據(jù)相對于所識別的分組邊界的數(shù)據(jù)的位置來解碼凈荷數(shù)據(jù)。在這 樣的方案中，在使用前向糾錯(FEC)技術(shù)來解碼凈荷數(shù)據(jù)之前相關(guān)峰值的檢測 不提供關(guān)于TDMA結(jié)構(gòu)的信息。期望一種裝置和方法，其允許在相關(guān)域 (correlation domain)中可靠地確定數(shù)據(jù)信號的TDMA結(jié)構(gòu)，而無需解碼FEC 編碼的凈荷數(shù)據(jù)，從而加速TDMA捕獲并且提高其準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容
所公開的實(shí)施例涉及一種在通信系統(tǒng)中發(fā)送被分成多個時隙的數(shù)據(jù)信號 的方法。該方法包括以下步驟將通信數(shù)據(jù)插入到多個時隙的子集中；產(chǎn)生 表示關(guān)于該通信系統(tǒng)的信息的固定特征(signature)數(shù)據(jù)；并且將該固定數(shù)據(jù)插 入到未被通信數(shù)據(jù)占用的多個時隙的子集中。
所公開的實(shí)施例還涉及一種通信系統(tǒng)，其包括被適配為接收被分成多個 時隙的數(shù)據(jù)信號的接收機(jī)。該接收機(jī)包括用于在對應(yīng)于多個時隙的子集的 數(shù)據(jù)信號中檢測相關(guān)峰值的部件，多個時隙的子集包括表示關(guān)于該通信系統(tǒng) 的信息的固定特征數(shù)據(jù)；用于將邏輯值與相關(guān)峰值進(jìn)行映射的部件；以及用 于解碼該邏輯值以便獲得關(guān)于該通信系統(tǒng)的信息的部件。
所公開的實(shí)施例還涉及一種解釋被分成多個時隙的數(shù)據(jù)信號的方法，多 個時隙的子集包括表示關(guān)于通信系統(tǒng)的信息的固定特征數(shù)據(jù)。該方法包括 在數(shù)據(jù)信號中識別相關(guān)峰值，所述相關(guān)峰值對應(yīng)于多個時隙的子集；將邏輯 值與相關(guān)峰值相關(guān)聯(lián)；并且解碼該邏輯值以便獲得關(guān)于該通信系統(tǒng)的信息。


在附圖中
5圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性TDMA結(jié)構(gòu)的圖解。 圖2是示出對應(yīng)于圖1中示出的TDMA結(jié)構(gòu)的相關(guān)域數(shù)據(jù)的曲線圖。
解。 框圖。
具體實(shí)施例方式
以下將描述本發(fā)明的一個或多個特定實(shí)施例。在努力提供對這些實(shí)施例 的簡明描述中，在說明書中沒有描述實(shí)際實(shí)現(xiàn)的全部特征。應(yīng)當(dāng)理解在任何 這樣的實(shí)際實(shí)現(xiàn)的開發(fā)中，正如在任何工程或設(shè)計項(xiàng)目中那樣，可能作出無 數(shù)實(shí)現(xiàn)具體的決定以便達(dá)到開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如符合系統(tǒng)相關(guān)的和商業(yè) 相關(guān)的約束，其可能從一個實(shí)現(xiàn)到另一實(shí)現(xiàn)而變化。而且，應(yīng)當(dāng)理解這樣的 開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗時的，但是對于擁有此公開的權(quán)利的那些普通技術(shù) 人員來講將不過是日常進(jìn)行的設(shè)計、加工和制造。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性TDMA結(jié)構(gòu)的圖解。TDMA結(jié) 構(gòu)(其圖示TDMA基站的視圖)通常由附圖標(biāo)記10來表示。TD1表示命令數(shù)據(jù) 發(fā)送間隙。RD1表示命令數(shù)據(jù)接收間隙(slot)。以TD1和RD1開始的行共 同包括第一水平間隙。TS1、 TS2、 TS3和TS4每個對應(yīng)于各個奇數(shù)和偶數(shù)發(fā) 送時隙。RS1、 RS2、 RS3和RS4每個對應(yīng)于各個奇數(shù)和偶數(shù)接收時隙(time slot)。第n水平間隙由兩行來表示，所述兩行分別以命令數(shù)據(jù)發(fā)送間隙TDn 和命令數(shù)據(jù)接收間隙RDn開始。
在任何給定時間， 一個或多個發(fā)送間隙TSn可以不用于發(fā)送通信數(shù)據(jù)的 目的。因?yàn)闆]有移動終端正忙于需要使用用于通信數(shù)據(jù)的時隙的通信通話， 所以發(fā)送間隙可以不被使用?；究梢砸粤銛?shù)據(jù)分組的形式將固定特征 (signature)數(shù)據(jù)插入所有未使用的時隙。這里所使用的術(shù)語"零數(shù)據(jù)(null data)" 意思是預(yù)先定義的特征分組，其與包含在已經(jīng)占用的TDMA間隙上發(fā)送的數(shù) 據(jù)的信息承載凈荷分組不同。表達(dá)"無效"沒有意欲暗指全零分組。
可以給予每個時隙其自身的預(yù)定標(biāo)識模式(identity pattern),不同的是所 述預(yù)定標(biāo)識模式被插入未使用的時隙中?？梢酝ㄟ^在由接收機(jī)解碼數(shù)據(jù)分組 自身之前檢查相關(guān)峰值來確定數(shù)據(jù)。期望與基站建立初始同步的移動終端可以對所接收的信號進(jìn)行相關(guān)，并且立即確定正在接收何種分組和/或確定哪個 時隙可用于發(fā)送。
基站所發(fā)出的無效分組可以攜帶指示相關(guān)域中的所關(guān)聯(lián)的時隙的標(biāo)識的
信息。這意味著相關(guān)雙態(tài)模式(correlation bin pattern)自身體現(xiàn)基站所發(fā)出的信 息。因此，期望建立通信鏈接的移動單元或手機(jī)可以立即找到可用的時隙而 無需穿過協(xié)議層并且解碼凈荷數(shù)據(jù)。任何從睡眠方式'醒來，的手機(jī)可以通過匹 配所接收的相關(guān)^^莫式并且相應(yīng)地調(diào)整定時和載波偏移來快速重新同步。
圖2是示出對應(yīng)于圖1中示出的TDMA結(jié)構(gòu)的相關(guān)域凄t據(jù)的曲線圖。圖 2中示出的曲線圖通常由附圖標(biāo)記20來表示。曲線圖10的x軸示出相關(guān)雙 態(tài)索引值(correlation bin index value)的范圍，y軸示出所才妾收的TDMA信號的 幅度。
多個正相關(guān)峰值22對應(yīng)于在圖1中示出的發(fā)送間隙(TS)中發(fā)送的各種碼 元。類似地，多個負(fù)相關(guān)峰值24也對應(yīng)于在圖1中示出的發(fā)送間隙(TS)中發(fā) 送的各種碼元。為了說明的目的，在圖2中用附圖標(biāo)記22來專門標(biāo)識三個正 相關(guān)峰值并且用附圖標(biāo)記24來標(biāo)識三個負(fù)相關(guān)峰值。本領(lǐng)域的那些普通技術(shù) 人員將理解在圖2中圖示了具有近似與相關(guān)峰值22相同的正幅度和與相關(guān) 峰值24相同的負(fù)幅度的其它相關(guān)峰值。
在圖2中示出的相關(guān)峰值模式可以體現(xiàn)足夠允許任何移動單元或手機(jī)接 收機(jī)來確定TDMA系統(tǒng)參數(shù)的有用信息?？梢詢羝ぞ幋a進(jìn)無效分組以便傳送此 信息的數(shù)據(jù)的示例包括該分組是由基站發(fā)出的還是由移動單元發(fā)出的、在其 中接收分組的間隙的標(biāo)識(包括垂直間隙號、水平間隙號和該間隙是奇數(shù)的還 是偶數(shù)的)、發(fā)送功率電平、強(qiáng)或弱前向糾錯(FEC)等。在圖1中示出的TDMA 結(jié)構(gòu)和在圖2中示出的相應(yīng)的相關(guān)峰值數(shù)據(jù)中，八個(8)音頻和一個(1)命令數(shù) 據(jù)間隙需要至少九個(9)相關(guān)峰值的模式。
可以給圖2中示出的相關(guān)峰值分配邏輯值，例如邏輯值"0"或"1"。負(fù)峰 值雙態(tài)(bin)可以被映射到邏輯1并且正峰值雙態(tài)可以被映射到邏輯O，反之亦 然。相關(guān)峰值模式可以以這樣的方式來設(shè)計，即每個模式具有離相關(guān)域中的 其它模式最大的距離。例如，如果距離被定義為數(shù)據(jù)元素不同的位置的數(shù)目， 那么在相關(guān)峰值數(shù)據(jù)組A=( 1010)和相關(guān)峰值數(shù)據(jù)組B==(01 OO)之間的距離為三 (3)。無效分組中的最大距離將帶來更好的模式匹配性能。
如果在每個數(shù)據(jù)分組中包含51個碼元，那么根據(jù)凈荷數(shù)據(jù)產(chǎn)生的相關(guān)雙態(tài)可以與特征相關(guān)雙態(tài)(signature correlation bin)相同。然而，可能的解決方案 可以使用特征模式(signature pattern)中的冗余。 一般將凈荷數(shù)據(jù)隨機(jī)化并且很 少發(fā)生在長時段內(nèi)0或1的串的重復(fù)。在特征模式中，可以產(chǎn)生0或1的重 復(fù)以便消除使凈荷數(shù)據(jù)產(chǎn)生模式和特征模式相同的可能性。實(shí)現(xiàn)明確的檢測 的可選擇的方式可以是尋找出現(xiàn)多(2或更多)次的相關(guān)模式，其被預(yù)先定義的 數(shù)目的分組分開。重復(fù)地匹配所分配的特征模式之一的凈荷模式的概率應(yīng)當(dāng) 極低。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的可選擇的示例性TDMA數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的視 圖。TDMA結(jié)構(gòu)(其圖示TDMA基站的視圖)通常由附圖標(biāo)記30來表示。第 一水平間隙包括奇數(shù)和偶數(shù)行。偶數(shù)行包括命令數(shù)據(jù)發(fā)送間隙BT一D1和被占 用的數(shù)據(jù)發(fā)送間隙BT一A1和BT一A4。在偶數(shù)行中還包括被占用的數(shù)據(jù)接收 間隙BI^A1和BR—A4。空的偶數(shù)數(shù)據(jù)接收間隙(以陰影線示出)被標(biāo)識為 BR一S2和BR—S3。最后，空的偶數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送間隙(以陰影線示出)被標(biāo)識為 BT—S2和BT—S3。如以上參照圖1和圖2所述，空的偶數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送間隙BT—S2 和BT—S3可以用TDMA特征數(shù)據(jù)來填充。
第一水平間隙的奇數(shù)行包括命令數(shù)據(jù)接收間隙BR—Dl和被占用的數(shù)據(jù) 發(fā)送間隙BT—Al和BT—A4。在奇數(shù)行中還包括被占用的數(shù)據(jù)接收間隙BR—Al 和BR—A4?？盏呐紨?shù)數(shù)據(jù)接收間隙(以陰影線示出)被標(biāo)識為BR一S2和BR一S3。 最后，空的奇凄史數(shù)據(jù)發(fā)送間隙(以陰影線示出W皮標(biāo)識為BT—S2和BT—S3。如 以上參照圖1和圖2所述，空的奇數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送間隙BT_S2和BT—S3可以用 TDMA特征數(shù)據(jù)來填充。
在圖3中還示出了第n水平間隙。第n水平時隙的時隙對應(yīng)于在第一水 平間隙中相似命名的時隙。
圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于接收和解釋無效分組的設(shè)備的方 框圖。方框圖通常由附圖標(biāo)記40來表示。
天線42 >^皮適配為從諸如在DSSS通信系統(tǒng)中的TDMA基站那樣的接收 機(jī)接收數(shù)據(jù)發(fā)送。所接收的數(shù)據(jù)信號可以受到前端處理模塊44的前端處理和 濾波器模塊46的濾波。濾波后的數(shù)據(jù)信號可以受到解擴(kuò)器48的解擴(kuò)(相關(guān))。 解擴(kuò)器48的輸出被傳送給相關(guān)峰值雙態(tài)檢測器50，其可以接收門限輸入52 以便幫助確定包括以上參照圖1和圖2描述的無效分組的數(shù)據(jù)的門限電平。
相關(guān)峰值雙態(tài)檢測器的輸出被傳送到峰值比特映射器56，其將所相關(guān)的峰雙態(tài)轉(zhuǎn)換成邏輯0和1。相關(guān)后的峰值比特的邏輯轉(zhuǎn)換導(dǎo)致對應(yīng)于特征數(shù) 據(jù)的數(shù)據(jù)，所述特征數(shù)據(jù)被產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號的發(fā)射機(jī)插入在如果是空的時隙中。
相關(guān)峰值雙態(tài)檢測器50的輸出可以可選地被傳送至傳統(tǒng)的解碼器54以用于 FEC解碼等。
來自映射器56的特征數(shù)據(jù)被傳送至驗(yàn)證器(validater)和解碼器58,其解 釋被插入在無效分組中的特征數(shù)據(jù)。驗(yàn)證器和解碼器58也可以包括糾錯能 力。例如，包含在無效分組中的信息可以用FEC塊碼來編碼。由于非常低的 SNR環(huán)境而使得FEC塊碼可以被應(yīng)用于被相關(guān)峰值映射的0和1以便糾正映 射錯誤。此外，可以運(yùn)用奇偶校驗(yàn)位或其它形式的錯誤檢驗(yàn)和糾正來檢驗(yàn)所 映射的比特的完整性。
設(shè)置或加載同步參數(shù)以便應(yīng)用于包含通信數(shù)據(jù)而不是特征數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分組。 如果正確地解釋從其它空時隙解碼的特征數(shù)據(jù)，那么可以由解碼器62來解碼 來自包含實(shí)際數(shù)據(jù)的間隙的凈荷數(shù)據(jù)。
盡管本發(fā)明可以容許各種修改和替換形式，但是已經(jīng)借助于附圖中的示 例示出并將在這里詳細(xì)描述特定實(shí)施例。然而，應(yīng)該理解本發(fā)明沒有意^:限 制于所公開的特定形式。而且，本發(fā)明將覆蓋所有落在后面的所附權(quán)利要求 所限定的本發(fā)明的精神和范圍中的所有修改、等同物和替換。
權(quán)利要求
1.一種在通信系統(tǒng)中發(fā)送數(shù)據(jù)信號的方法，所述數(shù)據(jù)信號被分成多個時隙，該方法包括以下步驟將通信數(shù)據(jù)插入到所述多個時隙的一子集中；創(chuàng)建表示關(guān)于該通信系統(tǒng)的信息的固定特征數(shù)據(jù)；并且將該固定特征數(shù)據(jù)插入到所述多個時隙的未被通信數(shù)據(jù)占用的子集中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述通信系統(tǒng)是時分多址(TDMA) 通4言系統(tǒng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述通信系統(tǒng)是直序擴(kuò)頻(DSSS)通信系統(tǒng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使用前向糾錯(FEC)碼來編碼通信 數(shù)據(jù)，并且不使用FEC碼來編碼固定特征數(shù)據(jù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使用前向糾錯(FEC)碼來編碼固定特征數(shù)據(jù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述多個時隙的未被通信數(shù)據(jù)占用 的子集包括未被通信數(shù)據(jù)占用的所有時隙。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中關(guān)于通信系統(tǒng)的信息包括與其中插 入了固定特征數(shù)據(jù)的時隙相關(guān)聯(lián)的標(biāo)識符。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中關(guān)于通信系統(tǒng)的信息包括發(fā)射機(jī)正 在發(fā)射數(shù)據(jù)信號所采用的功率電平。
9. 一種包括被適配為接收數(shù)據(jù)信號的接收機(jī)(40)的通信系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù) 信號^皮分成多個時隙，該接收沖幾包括用于在與所述多個時隙的一子集相對應(yīng)的數(shù)據(jù)信號中檢測相關(guān)峰值(22、 24)的部件(50),所述多個時隙的該子集包括表示關(guān)于該通信系統(tǒng)的信息的固 定特征數(shù)據(jù)；用于將邏輯值與相關(guān)峰值進(jìn)行映射的部件(56);以及 用于解碼該邏輯值以便獲得關(guān)于該通信系統(tǒng)的信息的部件(62)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的通信系統(tǒng)，其中所述多個時隙的該子集不包 含通信數(shù)據(jù)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的通信系統(tǒng)，其中接收機(jī)還包括用于運(yùn)用關(guān)于通信系統(tǒng)的信息來設(shè)置在解碼包含通信數(shù)據(jù)的分組中所使用的同步參數(shù)的部件(60 )。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的通信系統(tǒng)，其中接收機(jī)還包括用于使用關(guān)于 通信系統(tǒng)的信息來解碼包含通信數(shù)據(jù)的分組的部件。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的通信系統(tǒng)，其中所述通信系統(tǒng)是時分多址 (TDMA)通信系統(tǒng)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的通信系統(tǒng)，其中所述通信系統(tǒng)是直序擴(kuò)頻 (DSSS)通信系統(tǒng)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的通信系統(tǒng)，其中不使用前向糾錯(FEC)碼來解碼邏輯值。
16. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的通信系統(tǒng)，其中使用前向糾錯(FEC)碼來解碼邏輯值。
17. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的通信系統(tǒng)，其中關(guān)于通信系統(tǒng)的信息包括與 其中插入了固定特征數(shù)據(jù)的時隙相關(guān)聯(lián)的標(biāo)識符。
18. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的通信系統(tǒng)，其中關(guān)于通信系統(tǒng)的信息包括發(fā) 射機(jī)正在發(fā)射數(shù)據(jù)信號所采用的功率電平。
19. 一種解釋數(shù)據(jù)信號的方法，所述數(shù)據(jù)信號被分成多個時隙，所述多 個時隙的 一子集包括表示關(guān)于通信系統(tǒng)的信息的固定特征數(shù)據(jù)，該方法包括在數(shù)據(jù)信號中識別相關(guān)峰值，所述相關(guān)峰值對應(yīng)于所述多個時隙的該子集；將邏輯值與相關(guān)峰值相關(guān)聯(lián)；并且解碼該邏輯值以便獲得關(guān)于該通信系統(tǒng)的信息。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，包括使用關(guān)于該通信系統(tǒng)的信息來解 碼包含通信數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分組。
全文摘要
一種在通信系統(tǒng)中發(fā)送被分成多個時隙的數(shù)據(jù)信號的方法。該方法包括以下步驟將通信數(shù)據(jù)插入到多個時隙的子集中；產(chǎn)生表示關(guān)于該通信系統(tǒng)的信息的固定特征數(shù)據(jù)；并且將該固定數(shù)據(jù)插入到未被通信數(shù)據(jù)占用的多個時隙的子集中。所公開的實(shí)施例還涉及一種通信系統(tǒng)，其包括被適配為接收被分成多個時隙的數(shù)據(jù)信號的接收機(jī)。該接收機(jī)包括用于在對應(yīng)于多個時隙的子集的數(shù)據(jù)信號中檢測相關(guān)峰值的部件，多個時隙的子集包括表示關(guān)于該通信系統(tǒng)的信息的固定特征數(shù)據(jù)；用于將邏輯值與相關(guān)峰值進(jìn)行映射的部件；以及用于解碼該邏輯值以便獲得關(guān)于該通信系統(tǒng)的信息的部件。
文檔編號G11B20/20GK101494514SQ20091011856
公開日2009年7月29日 申請日期2004年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月1日
發(fā)明者薛東昌, 馬克西姆·B·貝洛特瑟科夫斯基 申請人:湯姆森特許公司