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
技術領域：
本發(fā)明涉及在直序擴頻通信(direct sequence spread spectrum)通信(DSSS)系統(tǒng)中改善時分多址(TDMA)同步。
背景技術：
本節(jié)旨在向讀者介紹可能涉及以下描述和/或要求保護的本發(fā)明的各方面的技術的各個方面。此討論被認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，應當理解要按照此角度而不是作為對現(xiàn)有技術的承認來閱讀這些說明。
在TDMA通信系統(tǒng)中，基單元(base unit)促進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(handset)?；鶈卧鸵苿咏K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)信號與寬帶擴頻碼相乘來擴展原始數(shù)據(jù)信號。擴頻將具有相對高功率譜密度的窄帶信號轉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。
在接收機端基于對擴頻碼進行相關的相關增益，DSSS接收機能夠處理該信號。因為它們的低功率譜密度，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結構的典型方法是解碼包含在與多個時隙相關的數(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結構中的參考點。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、解碼并且另外處理該分組，以便提取相關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?shù)膫卧肼?PN)序列求相關以便確定相關峰值位置。當獲知相關峰值位置時，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)技術來解碼凈荷數(shù)據(jù)之前相關峰值的檢測不提供關于TDMA結構的信息。期望一種裝置和方法，其允許在相關域(correlation domain)中可靠地確定數(shù)據(jù)信號的TDMA結構，而無需解碼FEC編碼的凈荷數(shù)據(jù)，從而加速TDMA捕獲并且提高其準確性。

發(fā)明內(nèi)容
所公開的實施例涉及一種通信系統(tǒng)，其包括被適配為發(fā)射被分成多個時隙的數(shù)據(jù)信號的發(fā)射機。該發(fā)射機被適配為將通信數(shù)據(jù)插入到多個時隙的子集中并且產(chǎn)生表示關于該通信系統(tǒng)的信息的無效(null)數(shù)據(jù)。該零數(shù)據(jù)被插入到未被通信數(shù)據(jù)占用的多個時隙的子集中。
其它公開的實施例涉及一種通信系統(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。該接收機被適配為在對應于該多個時隙的子集的數(shù)據(jù)信號中識別相關峰值，多個時隙的子集包括表示關于該通信系統(tǒng)的信息的零數(shù)據(jù)。該接收機可以將邏輯值與相關峰值相關聯(lián)，并且解碼該邏輯值以便獲得關于該通信系統(tǒng)的TDMA結構的信息。


在附圖中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的示例性TDMA結構的圖解。
圖2是示出對應于圖1中示出的TDMA結構的相關域數(shù)據(jù)的曲線圖。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的可選擇的示例性TDMA數(shù)據(jù)結構的圖解。
圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于接收和解釋無效分組的設備的方框圖。
具體實施例方式
以下將描述本發(fā)明的一個或多個特定實施例。在努力提供對這些實施例的簡明描述中，在說明書中沒有描述實際實現(xiàn)的全部特征。應當理解在任何這樣的實際實現(xiàn)的開發(fā)中，正如在任何工程或設計項目中那樣，可能作出無數(shù)實現(xiàn)具體的決定以便達到開發(fā)者的特定目標，例如符合系統(tǒng)相關的和商業(yè)相關的約束，其可能從一個實現(xiàn)到另一實現(xiàn)而變化。而且，應當理解這樣的開發(fā)工作可能是復雜和耗時的，但是對于擁有此公開的權利的那些普通技術人員來講將不過是日常進行的設計、加工和制造。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的示例性TDMA結構的圖解。TDMA結構(其圖示TDMA基站的視圖)通常由附圖標記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每個對應于各個奇數(shù)和偶數(shù)發(fā)送時隙。RS1、RS2、RS3和RS4每個對應于各個奇數(shù)和偶數(shù)接收時隙(timeslot)。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。因為沒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。這里所使用的術語“零數(shù)據(jù)(null data)”意思是預先定義的特征分組，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“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定標識模式(identity pattern)，不同的是所述預定標識模式被插入未使用的時隙中?？梢酝ㄟ^在由接收機解碼數(shù)據(jù)分組自身之前檢查相關峰值來確定數(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行相關，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域中的所關聯(lián)的時隙的標識的信息。這意味著相關雙態(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’的手機可以通過匹配所接收的相關模式并且相應地調整定時和載波偏移來快速重新同步。
圖2是示出對應于圖1中示出的TDMA結構的相關域數(shù)據(jù)的曲線圖。圖2中示出的曲線圖通常由附圖標記20來表示。曲線圖10的x軸示出相關雙態(tài)索引值(correlation bin index value)的范圍，y軸示出所接收的TDMA信號的幅度。
多個正相關峰值22對應于在圖1中示出的發(fā)送間隙(TS)中發(fā)送的各種碼元。類似地，多個負相關峰值24也對應于在圖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中用附圖標記22來專門標識三個正相關峰值并且用附圖標記24來標識三個負相關峰值。本領域的那些普通技術人員將理解在圖2中圖示了具有近似與相關峰值22相同的正幅度和與相關峰值24相同的負幅度的其它相關峰值。
在圖2中示出的相關峰值模式可以體現(xiàn)足夠允許任何移動單元或手機接收機來確定TDMA系統(tǒng)參數(shù)的有用信息?？梢员痪幋a進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、強或弱前向糾錯(FEC)等。在圖1中示出的TDMA結構和在圖2中示出的相應的相關峰值數(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)相關峰值的模式。
可以給圖2中示出的相關峰值分配邏輯值，例如邏輯值“0”或“1”。負峰值雙態(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0，反之亦然。相關峰值模式可以以這樣的方式來設計，即每個模式具有離相關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，那么在相關峰值數(shù)據(jù)組A＝(1010)和相關峰值數(shù)據(jù)組B＝(0100)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)生的相關雙態(tài)可以與特征相關雙態(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)隨機化并且很少發(fā)生在長時段內(nèi)0或1的串的重復。在特征模式中，可以產(chǎn)生0或1的重復以便消除使凈荷數(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)次的相關模式，其被預先定義的數(shù)目的分組分開。重復地匹配所分配的特征模式之一的凈荷模式的概率應當極低。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的可選擇的示例性TDMA數(shù)據(jù)結構的視圖。TDMA結構(其圖示TDMA基站的視圖)通常由附圖標記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_D1和被占用的數(shù)據(jù)發(fā)送間隙BT_A1和BT_A4。在偶數(shù)行中還包括被占用的數(shù)據(jù)接收間隙BR_A1和BR_A4?？盏呐紨?shù)數(shù)據(jù)接收間隙(以陰影線示出)被標識為BR_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_D1和被占用的數(shù)據(jù)發(fā)送間隙BT_A1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_A1和BR_A4?？盏呐紨?shù)數(shù)據(jù)接收間隙(以陰影線示出)被標識為BR_S2和BR_S3。最后，空的奇數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送間隙(以陰影線示出)被標識為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)明的實施例的用于接收和解釋無效分組的設備的方框圖。方框圖通常由附圖標記40來表示。
天線42被適配為從諸如在DSSS通信系統(tǒng)中的TDMA基站那樣的接收機接收數(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)信號可以受到解擴器48的解擴(相關)。解擴器48的輸出被傳送給相關峰值雙態(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，其將所相關的峰雙態(tài)轉換成邏輯0和1。相關后的峰值比特的邏輯轉換導致對應于特征數(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)射機插入在如果是空的時隙中。相關峰值雙態(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塊碼可以被應用于被相關峰值映射的0和1以便糾正映射錯誤。此外，可以運用奇偶校驗位或其它形式的錯誤檢驗和糾正來檢驗所映射的比特的完整性。
控制模塊60可以從驗證器和解碼器58接收特征數(shù)據(jù)并且使用該數(shù)據(jù)來設置或加載同步參數(shù)以便應用于包含通信數(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描述特定實施例。然而，應該理解本發(fā)明沒有意欲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。
權利要求
1.一種包括被適配為發(fā)射數(shù)據(jù)信號的發(fā)射機的通信系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)信號被分成多個時隙，該發(fā)射機被適配為將通信數(shù)據(jù)插入到多個時隙的子集中；產(chǎn)生表示關于該通信系統(tǒng)的信息的零數(shù)據(jù)；并且將該零數(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。
2.根據(jù)權利要求1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)。
3.根據(jù)權利要求1所述的通信系統(tǒng)，其中所述通信系統(tǒng)是直序擴頻(DSSS)通信系統(tǒng)。
4.根據(jù)權利要求1所述的通信系統(tǒng)，其中使用前向糾錯(FEC)碼來編碼通信數(shù)據(jù)而不使用FEC碼來編碼零數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權利要求1所述的通信系統(tǒng)，其中使用前向糾錯(FEC)碼來編碼零數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權利要求1所述的通信系統(tǒng)，其中未被通信數(shù)據(jù)占用的多個時隙的子集包括未被通信數(shù)據(jù)占用的所有時隙。
7.根據(jù)權利要求1所述的通信系統(tǒng)，其中關于通信系統(tǒng)的信息包括與其中插入了零數(shù)據(jù)的時隙相關聯(lián)的標識符。
8.根據(jù)權利要求1所述的通信系統(tǒng)，其中關于通信系統(tǒng)的信息包括發(fā)射機正在發(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(40)的通信系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)信號被分成多個時隙，該接收機被適配為在對應于多個時隙的子集的數(shù)據(jù)信號中識別(50)相關峰值(22、24)，多個時隙的子集包括表示關于該通信系統(tǒng)的信息的零數(shù)據(jù)；將邏輯值與相關峰值(22、24)相關聯(lián)(56)；并且解碼(62)該邏輯值以便獲得關于該通信系統(tǒng)的信息。
10.根據(jù)權利要求9所述的通信系統(tǒng)，其中多個時隙的子集不包含通信數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權利要求9所述的通信系統(tǒng)，其中接收機被適配為運用關于通信系統(tǒng)的信息來設置(60)在解碼包含通信數(shù)據(jù)的分組中所使用的同步參數(shù)。
12.根據(jù)權利要求9所述的通信系統(tǒng)，其中接收機被適配為使用關于通信系統(tǒng)的信息來解碼包含通信數(shù)據(jù)的分組。
13.根據(jù)權利要求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)是直序擴頻(DSSS)通信系統(tǒng)。
15.根據(jù)權利要求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)權利要求9所述的通信系統(tǒng)，其中關于通信系統(tǒng)的信息包括與其中插入了零數(shù)據(jù)的時隙相關聯(lián)的標識符。
18.根據(jù)權利要求9所述的通信系統(tǒng)，其中關于通信系統(tǒng)的信息包括發(fā)射機正在發(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，多個時隙的子集包括表示關于通信系統(tǒng)的信息的零數(shù)據(jù)，該方法包括在數(shù)據(jù)信號中識別(50)相關峰值，所述相關峰值對應于多個時隙的子集；將邏輯值與相關峰值相關聯(lián)(56)；并且解碼(62)該邏輯值以便獲得關于該通信系統(tǒng)的信息。
20.根據(jù)權利要求19所述的方法，包括使用關于該通信系統(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
所公開的實施例涉及一種通信系統(tǒng)，其包括被適配為發(fā)射被分成多個時隙的數(shù)據(jù)信號的發(fā)射機。該發(fā)射機被適配為將通信數(shù)據(jù)插入到多個時隙的子集中并且產(chǎn)生表示關于該通信系統(tǒng)的信息的零數(shù)據(jù)。該零數(shù)據(jù)被插入到未被通信數(shù)據(jù)占用的多個時隙的子集中。其它公開的實施例涉及一種通信系統(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(40)。該接收機(40)被適配為在對應于該多個時隙的子集的數(shù)據(jù)信號中識別相關峰值(22、24)，多個時隙的子集包括表示關于該通信系統(tǒng)的信息的零數(shù)據(jù)。該接收機(40)可以將邏輯值與相關峰值(22、24)相關聯(lián)(56)，并且解碼(62)該邏輯值以便獲得關于該通信系統(tǒng)的信息。
文檔編號H03M13/03GK1860689SQ200480018947
公開日2006年11月8日 申請日期2004年6月30日 優(yōu)先權日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