專利名稱：在通信系統(tǒng)中對(duì)碼元擴(kuò)展的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)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(duì)碼元擴(kuò)展的方法和裝置。
利用當(dāng)前傳輸方案的一個(gè)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(shù)據(jù)重復(fù)導(dǎo)致被接收器錯(cuò)誤確定傳輸速率。特別地，由于每一碼元被重復(fù)多次，可能產(chǎn)生很長(zhǎng)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(cuò)率(SER)，從而導(dǎo)致幀被錯(cuò)誤地解碼為全速率幀。因此，存在對(duì)一種用于在通信系統(tǒng)中傳輸?shù)姆椒ê脱b置的需求，以減少通信系統(tǒng)中的錯(cuò)誤。
發(fā)明概述本發(fā)明包括一種用于擴(kuò)頻數(shù)據(jù)的方法。該方法包括步驟確定傳輸速率，確定擴(kuò)頻碼，其中擴(kuò)頻碼具有基于傳輸速率的長(zhǎng)度，并以所述的擴(kuò)頻碼對(duì)數(shù)據(jù)擴(kuò)頻。
此外，本發(fā)明包括一種用于對(duì)數(shù)據(jù)解擴(kuò)的方法。該方法包括步驟確定傳輸速率，確定擴(kuò)頻碼，其中擴(kuò)頻碼具有基于傳輸速率的長(zhǎng)度，并利用所述的擴(kuò)頻碼對(duì)數(shù)據(jù)解擴(kuò)。
此外，本發(fā)明還包括一種裝置，其包括輸出擴(kuò)頻碼的代碼發(fā)生器，其中所述的擴(kuò)頻碼具有基于傳輸速率的長(zhǎng)度，和具有擴(kuò)頻碼和作為輸入的數(shù)據(jù)并輸出擴(kuò)頻數(shù)據(jù)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(kuò)頻器，其具有作為輸入的數(shù)據(jù)并輸出與具有第一值和第一長(zhǎng)度的第一擴(kuò)頻碼進(jìn)行異或運(yùn)算的數(shù)據(jù)，一第二解擴(kuò)頻器，其具有作為輸入的數(shù)據(jù)并輸出與具有第二值和第二長(zhǎng)度的第二擴(kuò)頻碼進(jìn)行異或運(yùn)算的數(shù)據(jù)。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(kuò)頻碼進(jìn)行異或運(yùn)算的數(shù)據(jù)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(kuò)頻碼進(jìn)行異或運(yùn)算的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)并且輸出已卷積編碼的數(shù)據(jù)，和一種碼元擴(kuò)展器，其具有卷積編碼的數(shù)據(jù)和作為輸入的傳輸速率并且輸出擴(kuò)展碼元，其中擴(kuò)展碼元被利用基于傳輸速率的擴(kuò)頻碼來(lái)擴(kuò)頻。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1說(shuō)明了現(xiàn)有技術(shù)的碼元重復(fù)；圖2為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的基站發(fā)射機(jī)的方框圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的圖3的碼元擴(kuò)展器的方框圖4為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的解碼器的方框圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例圖示圖2的碼元擴(kuò)展器的工作的流程圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例說(shuō)明圖4的工作的流程圖；圖7為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例碼元擴(kuò)展器的方框圖。
附圖詳細(xì)說(shuō)明針對(duì)上述需要，在此提供一種用于擴(kuò)展碼元的方法和裝置。碼元擴(kuò)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(shí)施例中，代碼發(fā)生器生成一種碼，其長(zhǎng)度與值依賴于當(dāng)前傳輸速率。然后，這種碼與輸入的數(shù)據(jù)流進(jìn)行異或運(yùn)算以產(chǎn)生擴(kuò)頻數(shù)據(jù)。
由于每一碼元被n位碼字替代，與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的問題被大大地減少。特別地，現(xiàn)有技術(shù)碼元重復(fù)器生成的長(zhǎng)零串被大大地減少。結(jié)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(duì)幀正確解碼的可能性。
現(xiàn)在看附圖，其中相同的標(biāo)號(hào)指代相同的部件，圖2為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的基站發(fā)射機(jī)200的方框圖。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)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(lián)合會(huì)/電信工業(yè)聯(lián)合會(huì)的過渡標(biāo)準(zhǔn)95C(TIA/EIA/IS-95C)的“蜂窩系統(tǒng)遠(yuǎn)程單元基站兼容標(biāo)準(zhǔn)”中被描述。然而，在另外的實(shí)施例中，通信系統(tǒng)200可能利用其它數(shù)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(jié)構(gòu)，在cdma2000國(guó)際電信聯(lián)盟-無(wú)線通信(ITU-R)無(wú)線傳輸技術(shù)(RTT)候選提交文獻(xiàn)中描述的下一代CDMA結(jié)構(gòu)，或者在“用于1.8-2.0GHz的碼分多址(CDMA)個(gè)人通信系統(tǒng)的個(gè)人站-基站兼容要求”中描述的CDMA系統(tǒng)協(xié)議(美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)會(huì)(ANSI)J-STD-008)，或者歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)會(huì)(ETSI)寬帶CDMA(W-CDMA)協(xié)議，但不限于這些協(xié)議。本發(fā)明也應(yīng)用于直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)，其利用編碼選擇技術(shù)來(lái)輸送信息。例如，用戶信息可能經(jīng)來(lái)自較多的N個(gè)正交波形中的多個(gè)n個(gè)正交波形的特殊選擇而被傳輸。本發(fā)明應(yīng)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(fù)用器208以特定的位速率(例如，8.6kbit/秒)接收信號(hào)206(業(yè)務(wù)信道數(shù)據(jù)位)。輸入業(yè)務(wù)信道數(shù)據(jù)206典型地包括被聲碼器以特定傳輸速率轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)的語(yǔ)音，純數(shù)據(jù)，或這兩種類型數(shù)據(jù)的組合。信道多路復(fù)用器208多路復(fù)用次級(jí)業(yè)務(wù)(例如，數(shù)據(jù)，尾比特，等)，和/或業(yè)務(wù)信道數(shù)據(jù)206上的信令業(yè)務(wù)(例如控制或用戶消息)并以9.6kbit/秒將已多路復(fù)用的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)位210編碼為數(shù)據(jù)碼元，所述編碼算法(例如卷積或塊編碼算法)使將數(shù)據(jù)碼元的順序最大似然解碼為數(shù)據(jù)位更容易。例如，卷積編碼器212以固定的編碼速率對(duì)已輸入的數(shù)據(jù)位210(被以9.6kbit/秒的速率接收到)進(jìn)行編碼，所述固定編碼速率為一個(gè)數(shù)據(jù)位對(duì)兩個(gè)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)碼元214。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，現(xiàn)有技術(shù)的碼元重復(fù)器114已被一碼元擴(kuò)展操作所替代。數(shù)據(jù)碼元214離開編碼器212并被輸入到碼元重復(fù)器216，在這里每一個(gè)碼元依據(jù)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(kuò)頻。已擴(kuò)頻的碼元218離開重復(fù)器216并進(jìn)入交織器220。交織器220按碼元級(jí)交織輸入的碼元218。在交織器220中，數(shù)據(jù)碼元218被單獨(dú)地輸入到定義了一個(gè)已預(yù)定的數(shù)據(jù)碼元218的塊大小的矩陣。數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)碼元218被單獨(dú)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(shù)與列數(shù)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(shù)據(jù)碼元之間的輸出交織間距。交織數(shù)據(jù)碼元222被交織器220以與輸入相同的數(shù)據(jù)碼元速率(例如19.2k碼元/秒)輸出。被矩陣定義的數(shù)據(jù)碼元塊的預(yù)定的大小從數(shù)據(jù)碼元的最大個(gè)數(shù)得出，該數(shù)據(jù)碼元可以被以在預(yù)定長(zhǎng)度的傳輸塊內(nèi)的預(yù)定碼元速率傳輸。例如，如果預(yù)定的傳輸塊的長(zhǎng)度為20毫秒，則預(yù)定的傳輸塊的長(zhǎng)度為19.2k碼元/秒乘以20毫秒，等于定義了一個(gè)16×24的矩陣的384數(shù)據(jù)碼元。
交織數(shù)據(jù)碼元222被輸入到長(zhǎng)碼擾頻器224，在這里碼元222被長(zhǎng)碼加擾。已加擾碼元226進(jìn)入正交編碼器228。正交編碼器228對(duì)一正交碼(例如，一64元(64-ary)沃爾什碼)進(jìn)行模2運(yùn)算，并加到每一個(gè)交織和擾頻數(shù)據(jù)碼元226。例如，在64元正交編碼中，被交織和擾頻的數(shù)據(jù)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(lái)自64×64的哈達(dá)瑪矩陣的沃爾什碼一致，在哈達(dá)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(fù)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(shù)據(jù)碼元226一致。
為生成I信道和Q信道碼擴(kuò)頻序列，沃爾什碼序列230用一對(duì)短偽隨機(jī)碼232(也就是與長(zhǎng)碼相比的短碼)擾頻。I信道和Q信道碼擴(kuò)頻序列被用于通過驅(qū)動(dòng)一對(duì)正弦曲線的功率電平控制來(lái)對(duì)一對(duì)正交正弦曲線進(jìn)行二相調(diào)制。正弦曲線輸出信號(hào)被相加，經(jīng)帶通濾波，被轉(zhuǎn)變?yōu)镽F頻率，被放大，經(jīng)調(diào)制器234濾波并被天線236發(fā)射以完成信道數(shù)據(jù)位210的傳輸。
圖3為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的圖2的碼元重復(fù)器的方框圖。擴(kuò)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(shí)施例中，代碼發(fā)生器301生成具有依賴于當(dāng)前聲碼器傳輸速率的長(zhǎng)度和值的碼。然后，這種碼與輸入的數(shù)據(jù)流進(jìn)行異或運(yùn)算以產(chǎn)生擴(kuò)頻數(shù)據(jù)。
由于每一卷積編碼器位被n位碼字所替代，與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的問題被大大地減少。特別地，現(xiàn)有技術(shù)碼元重復(fù)器生成的長(zhǎng)零串被大大地減少。表1和表2說(shuō)明了這一點(diǎn)。
表1
表2
表1說(shuō)明，“0”被輸入到1/2速率卷積編碼器后，生成“00”的輸出結(jié)果。由于現(xiàn)有技術(shù)碼元重復(fù)器簡(jiǎn)單地重復(fù)來(lái)自卷積編碼器的輸出，在1/8速率傳輸期間，“00”被簡(jiǎn)單地重復(fù)8次。顯而易見，長(zhǎng)零串的這種結(jié)果會(huì)增加接收器的錯(cuò)誤率。與現(xiàn)有技術(shù)重復(fù)器生成的長(zhǎng)零串相比，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)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(gè)“0”與8位碼字10101010進(jìn)行異或運(yùn)算，導(dǎo)致“00”被串0101010101010101代替。
應(yīng)當(dāng)注意，將“1”或“0”與一碼字各自進(jìn)行異或運(yùn)算(模2加)結(jié)果為該碼字或其反序。例如，“1”與10101010進(jìn)行異或運(yùn)算結(jié)果為10101010，而將相同的碼字與“0”進(jìn)行異或運(yùn)算結(jié)果為01010101。
圖4為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的解碼器400的方框圖。由于事先不知道已傳輸信號(hào)的數(shù)據(jù)速率，所述解碼器利用幾個(gè)解碼器406-409來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)解碼，并確定合適的數(shù)據(jù)速率。特別地，發(fā)射機(jī)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(lái)自每一個(gè)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(cuò)誤位或其速率不能被確定，則該幀被認(rèn)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(duì)特定速率的循環(huán)冗余校驗(yàn)結(jié)果；SERx為對(duì)特定速率的碼元差錯(cuò)率；和SERxthreshold為一SERx比較閾值。
在用于各種聲碼器傳輸速率的數(shù)據(jù)解碼中，解碼器400首先必須在維特比解碼前完成對(duì)碼元的解擴(kuò)頻。因此，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，已解交織的數(shù)據(jù)被傳給三個(gè)解擴(kuò)頻器403-405。解擴(kuò)頻器403-405利用具有基于當(dāng)前傳輸速率的長(zhǎng)度N的一碼字進(jìn)行解擴(kuò)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(lǐng)域普通的技術(shù)人員所知，用于解擴(kuò)頻的碼字必須與用于擴(kuò)頻操作的碼字相同。通過將適當(dāng)?shù)拇a字與已接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行異或運(yùn)算，可獲得已傳輸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確的復(fù)制。
圖5為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例說(shuō)明圖3的碼元擴(kuò)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(jìn)入擴(kuò)頻器216。代碼發(fā)生器分析傳輸速率并確定一特定的擴(kuò)頻碼，對(duì)碼元進(jìn)行擴(kuò)頻(步驟503)。如上所述，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所述的特定擴(kuò)頻碼具有基于選擇的傳輸速率的長(zhǎng)度。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所述的碼字完全獨(dú)立。換句話說(shuō)，除每一碼字的長(zhǎng)度基于傳輸速率變化外，實(shí)際的1串和0串也變化。例如，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)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(kuò)頻碼進(jìn)行擴(kuò)頻。
如上所述，由于每一卷積編碼器位被n位碼字替代，與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的問題被大大地減少。特別地，現(xiàn)有技術(shù)碼元重復(fù)器生成的長(zhǎng)零串被大大地減少。結(jié)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(duì)幀正確解碼的可能性。
圖6為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例說(shuō)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(shù)據(jù)進(jìn)入多個(gè)解擴(kuò)頻器(例如，1/2速率，1/4速率，和1/8速率擴(kuò)頻器)。在步驟603中，解擴(kuò)頻器利用具有基于傳輸速率的長(zhǎng)度和值的擴(kuò)頻碼對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解擴(kuò)頻。最后，在步驟605中，解擴(kuò)頻數(shù)據(jù)被輸出到多個(gè)解碼器，進(jìn)行解碼。
盡管本發(fā)明已被參考一特定的實(shí)施例進(jìn)行了圖示和描述，本領(lǐng)域熟練的技術(shù)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(xì)節(jié)的改變。例如，在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，僅對(duì)一特定的傳輸速率(例如，1/8速率傳輸)進(jìn)行碼元擴(kuò)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(xiàn)有技術(shù)一樣進(jìn)行簡(jiǎn)單地重復(fù)。這樣一種擴(kuò)頻器如圖7所示。如圖所示，擴(kuò)頻器216包括一現(xiàn)有技術(shù)碼元重復(fù)器710和開關(guān)703。碼元擴(kuò)展如上所述完成，并且碼元重復(fù)如現(xiàn)有技術(shù)一樣完成。開關(guān)703依據(jù)當(dāng)前的傳輸速率，要么傳送現(xiàn)有技術(shù)的已重復(fù)的碼元要么傳送擴(kuò)展碼元。在另一實(shí)施例中，僅對(duì)1/8速率傳輸進(jìn)行擴(kuò)頻，所有其它速率僅如現(xiàn)有技術(shù)描述一樣進(jìn)行簡(jiǎn)單地重復(fù)。這意味著此類改變均落所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻的方法，該方法包括如下步驟確定傳輸速率；確定擴(kuò)頻碼，其中擴(kuò)頻碼具有基于傳輸速率的的長(zhǎng)度；和利用擴(kuò)頻碼對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中確定擴(kuò)頻碼的步驟包括確定擴(kuò)頻碼的步驟，所述擴(kuò)頻碼具有基于傳輸速率的長(zhǎng)度和值。
3.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求1的方法，其中利用擴(kuò)頻碼對(duì)數(shù)據(jù)擴(kuò)頻的步驟包括將數(shù)據(jù)與擴(kuò)頻碼進(jìn)行異或運(yùn)算的步驟。
5.根據(jù)權(quán)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(duì)數(shù)據(jù)解擴(kuò)頻的方法，該方法包括步驟確定傳輸速率；確定擴(kuò)頻碼，所述擴(kuò)頻碼具有基于傳輸速率的長(zhǎng)度；和利用擴(kuò)頻碼對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解擴(kuò)頻。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中確定擴(kuò)頻碼的步驟包括的確定擴(kuò)頻碼步驟，所述擴(kuò)頻碼具有基于傳輸速率的長(zhǎng)度與值。
8.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求6的方法，其中利用擴(kuò)頻碼對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解擴(kuò)頻的步驟包括將數(shù)據(jù)與擴(kuò)頻碼進(jìn)行異或運(yùn)算的步驟。
10.一種裝置，其包括輸出擴(kuò)頻碼的代碼發(fā)生器，所述擴(kuò)頻碼具有基于傳輸速率的長(zhǎng)度；和異或運(yùn)算電路，具有所述擴(kuò)頻碼和作為輸入的數(shù)據(jù)，并且輸出擴(kuò)頻數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種擴(kuò)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(shí)施例中,代碼發(fā)生器(301)產(chǎn)生具有基于當(dāng)前傳輸速率的長(zhǎng)度與值的碼。然后,這種碼與輸入的數(shù)據(jù)流進(jìn)行異或運(yùn)算以產(chǎn)生擴(kuò)頻數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)H04B1/707GK1371224SQ0210463
公開日2002年9月25日 申請(qǐng)日期2002年2月10日 優(yōu)先權(quán)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(qǐng)人:摩托羅拉公司