專利名稱：用于格式化傳輸數(shù)據(jù)的方法和設備的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及用于傳輸數(shù)據(jù)的構(gòu)成，更為具體地講，本發(fā)明涉及一種新穎的、改進的為了傳輸而用于格式化聲碼數(shù)據(jù)、非聲碼數(shù)據(jù)和信令數(shù)據(jù)的方法和設備。
背景技術(shù)：
在數(shù)據(jù)通信領域中，已經(jīng)利用了各種各樣地數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O備。數(shù)據(jù)比特是按照公用的格式所構(gòu)成的，以便于通過傳輸媒介進行傳遞。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種數(shù)據(jù)格式，這種格式以一種結(jié)構(gòu)的形式傳遞，方便于各種類型的數(shù)據(jù)，和各種速率的數(shù)據(jù)進行通信。
本發(fā)明是一種用于通過傳輸媒介進行通信而格式化數(shù)字數(shù)據(jù)的新穎和改進的方法和系統(tǒng)。
在通信系統(tǒng)中，所利用的允許各用戶之間實現(xiàn)全面的數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)格式是十分重要的。在諸如碼分多址(CDMA)的通信系統(tǒng)中，要求各種類型的數(shù)據(jù)和以各種速率進行通信，所選擇的數(shù)據(jù)格式必須允許在一個預定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中允許最大的靈活性。另外，要求允許將要產(chǎn)生的各種不同的數(shù)據(jù)類型共同分享最大的資源。在這種情況下，必須以這樣一種方式構(gòu)成數(shù)據(jù)，即其中的數(shù)據(jù)可以按照數(shù)據(jù)的類型和速率被容易地提取。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在于提供數(shù)字通信系統(tǒng)中的一種利用超容量數(shù)據(jù)幀的方法，所述通信系統(tǒng)用以發(fā)送一個數(shù)據(jù)幀中的第一類數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)幀具有一個數(shù)據(jù)容量，其中，所述第一類數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)容量小于所述數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)容量，其特征在于所述方法包括以下步驟接收所述第一類數(shù)據(jù)，所述第一類數(shù)據(jù)是根據(jù)所述第一類數(shù)據(jù)的特征確定的；接收所述第二類數(shù)據(jù)；以及根據(jù)所述第一類數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)速率組合所述第一類數(shù)據(jù)與所述第二類數(shù)據(jù)，以提供所述數(shù)據(jù)幀。
按照本發(fā)明的方法和設備是將各種類型的數(shù)據(jù)和以各種速率的數(shù)據(jù)都安排到一種唯一構(gòu)成的格式中，以供傳輸。所提供的數(shù)據(jù)可以是聲碼數(shù)據(jù)或不同類型的非聲碼數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)被構(gòu)成為用于傳輸?shù)念A定時間期間的幀。該數(shù)據(jù)幀是取決于該數(shù)據(jù)、將以若干數(shù)據(jù)速率之一的速率而被構(gòu)成的。聲碼數(shù)據(jù)是以若干數(shù)據(jù)速率之一提供的和按照一種預定格式構(gòu)成的。各幀可以由共享的聲碼數(shù)據(jù)與將以最高幀數(shù)據(jù)速率的非聲碼數(shù)據(jù)構(gòu)成的。非聲碼數(shù)據(jù)可以被構(gòu)成，以便使其也工作在最高幀速率。在各數(shù)據(jù)幀中，可以提供附加控制數(shù)據(jù)，以支持發(fā)送和在接收時恢復的各個方面的要求。


本發(fā)明的特點、目的和優(yōu)點從結(jié)合各個附圖的下面的詳細描述中將變得更為清楚，附圖中相同的標號自始至終表示相同的部件，其中
圖1是一個收發(fā)信機的發(fā)信機的示例性說明的方框圖2a～2h是說明各種數(shù)據(jù)速率、類型和模式的幀數(shù)據(jù)格式的一系列圖3是表示圖1的CRC和尾比特(Tail Bit)發(fā)生器的電路實現(xiàn)的示例性圖4a～4e是構(gòu)成數(shù)據(jù)幀的流程圖5a～5d是說明數(shù)據(jù)傳輸速率分別為9.6、4.8、2.4和1.2kbps交插排列的碼符號的次序的系列圖6是說明相對于每個編碼器的符號組的沃爾什(Walsh)符號圖7是圖1的長碼發(fā)生器的方框圖8a～8C是說明對于各種信道類型的長碼掩碼(Mask)的系列圖；和
圖9是說明圖1的數(shù)字濾波器的頻率響應的圖。
具體實施例方式
現(xiàn)參照各附圖，圖1表示CDMA移動站收發(fā)信機或PCN手機的發(fā)送部分10的示范性實施例。在CDMA蜂窩通信系統(tǒng)中，利用一個正向CDMA信道將信息從網(wǎng)孔基站發(fā)送到移動站。相反，利用一個反向CDMA信道將信息從移動站發(fā)送到網(wǎng)孔基站。來自移動站信號的通信可以以接入信道或業(yè)務信道通信的形式來表征。按入信道用于短的信令信息，諸如呼叫發(fā)生、響應尋呼、和登記。業(yè)務信道用于以下形式的通信，(1)主要業(yè)務量，一般包括用戶的話音；或(2)次要業(yè)務量，一般包括用戶數(shù)據(jù)；或(3)信令業(yè)務量，諸如命令和控制信號；或(4)主要業(yè)務量與次要業(yè)務量的組合；或(5)主要業(yè)務量與信令業(yè)務量的組合。
發(fā)送部分10以9.6kbps、4.8kbps、2.4kbps或1.2kbps的數(shù)據(jù)速率在反向CDMA信道上啟動將要發(fā)送的數(shù)據(jù)。在傳輸進行時，在反向業(yè)務信道上傳輸可以以這些數(shù)據(jù)速率的任何一種速率進行傳輸，而接入信道是以4.8kbps數(shù)據(jù)速率進行的。在反向業(yè)務信道上傳輸?shù)墓ぷ髦芷谑请S傳輸數(shù)據(jù)速率改變的。具體來講，對于每種速率的傳輸工作周期提供在表1。由于工作周期對于傳輸來說，與數(shù)據(jù)速率成比例地變化，實際數(shù)據(jù)串的傳輸速率是固定在每秒28800編碼符號。因為，為了傳輸，六個編碼符號被作為64個沃爾什符號中的一個所調(diào)制，沃爾什符號傳輸速率將固定在每秒4800沃爾什符號，從而導致沃爾什時片的速率固定在307.2kcps。
在反向CDMA信道上傳輸?shù)乃袛?shù)據(jù)，在傳輸之前是經(jīng)卷積編碼、數(shù)據(jù)塊交插、由64矩陣調(diào)制方式所調(diào)制的、和直接序列PN擴頻的。表1還限定了對于在反向業(yè)務信道上的各種傳輸速率的數(shù)據(jù)速率與符號速率之間的關系。對于接入信號來說，除了傳輸速率固定在4.8kbps和工作周期是100％外，其它的數(shù)字(numerology)是相同的。如在下文所描述的那樣，在反向CDMA信道上傳輸?shù)拿恳粋€比特是利用1/3碼速率被卷積編碼的。因此，碼的符號速率總是三倍于數(shù)據(jù)速率。直接序列擴頻功能的速率將固定在1.2288MHz，以便每片沃爾什時片精確地由四片PN時片來擴頻。
表1
當功能模式為主要業(yè)務量時，發(fā)送部分10通過傳輸媒介傳送諸如話音和/或背景噪聲的有聲信號作為數(shù)字信號。為了便于有聲信號的數(shù)字通信，這些信號通過公知技術(shù)被取樣和數(shù)字化。例如，在圖1中，利用送話器12將聲音變換為數(shù)字符號。編碼器14一般來說利用標準的8比特/μ律格式，實現(xiàn)模擬向數(shù)字的變換處理。另一種方案，模擬信號可以利用均勻的脈沖編碼調(diào)制(PCM)格式直接變換為數(shù)字形式。在一個示范性實施例中，編碼器14利用8KHz取樣和提供一個以取樣速率的8比特樣值輸出，以便實現(xiàn)64kbps的數(shù)據(jù)速率。
8比特樣值從編碼器14輸出到聲碼器16，在那里執(zhí)行μ律/均勻碼變換處理。在聲碼器16中，各樣值被構(gòu)成為輸入數(shù)據(jù)的幀，其中每個幀由預定數(shù)目的樣值組成。在聲碼器16的一個優(yōu)選實施例中，每幀包含有160個樣值或以8KHz取樣速率的20ms話音。應當理解為，可以利用其它取樣速率和幀的長短。每個話音樣值的幀是通過聲碼器16利用格式化在一個相應的數(shù)據(jù)組中的合成參數(shù)數(shù)據(jù)進行編碼，而使速率可變的。聲碼器數(shù)據(jù)而后輸出到微處理器18和用于傳輸格式化的有關電路。一般來說，微處理器18包含有程序指令的程序指令存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、和適當?shù)慕涌诤同F(xiàn)有技術(shù)公知的有關電路。
聲碼器16的優(yōu)選實施例利用一種碼激勵線性預測(CELP)編碼技術(shù)(CodeExcited Linear Predictive)，以便提供一種在編碼話音數(shù)據(jù)中的可變速率。當樣值數(shù)值為恒定數(shù)時，執(zhí)行線性預測碼(LPC)分析；當樣值數(shù)為可變數(shù)時，取決于傳輸速率，執(zhí)行間距(pitch)和代碼簿搜索。這種類型的可變速率聲碼器在授讓給本發(fā)明的受讓人的1991年6月11日提交的美國專利共同未決申請NO.07/713661中予以更詳細的描述。聲碼器16可以以應用特殊集成電路(ASIC)或以數(shù)字信號處理器實現(xiàn)。
在剛剛描述的可變速率聲碼器中，話音分析幀在長度上是20ms，則意味著所提取的參數(shù)以每秒50次輸出到微處理器18。另外，數(shù)據(jù)輸出的速率粗略地從8kbps到4kbps到2kbps和到1kbps是可變的。
在全速率、也稱之為1速率情況下，聲碼器和微處理器之間的數(shù)據(jù)傳輸是在8.55kbps上進行的。對于全速率，每一幀的數(shù)據(jù)參數(shù)被編碼和由160比特代表。全速率的數(shù)據(jù)幀還包括11比特的奇偶校驗。因此，最終的全速率幀包括總數(shù)為171比特。在全速率幀中，聲碼器與微處理器之間的傳輸速率在缺少奇偶校驗比特情況下將是8kbps。
在半速率，也稱之為1/2速率情況下，聲碼器與微處理器之間的數(shù)據(jù)傳輸是每幀利用80比特的編碼參數(shù)以4kbps速率進行的。在四分之一速率，也稱之為1/4速率情況下，聲碼器與微處理器之間的數(shù)據(jù)傳輸是每幀利用40比特的編碼參數(shù)以2kbps速率進行的。在八分之一速率，也稱之為1/8速率的情況下，聲碼器與微處理器之間的數(shù)據(jù)傳輸是每幀利用16比特的編碼數(shù)據(jù)以略低于1kbps的速率進行的。
另外，在聲碼器與微處理器之間可以發(fā)送無信息的幀，這種類型的幀叫做空白幀，可以用于信令或其它非聲碼數(shù)據(jù)。
各聲碼器數(shù)據(jù)組而后輸出到微處理器18和CRC和尾比特發(fā)生器(Tail BitGenerator)，以便完成傳輸?shù)母袷交Ｎ⑻幚砥?8每20ms接收參數(shù)數(shù)據(jù)組的同時，接收編碼話音樣值幀的速率的速率指示。如果存在的話，微處理器18也接收次要業(yè)務量數(shù)據(jù)的輸入，以便輸出到發(fā)生器20。微處理器18還內(nèi)部產(chǎn)生信令數(shù)據(jù)，以便輸出到發(fā)生器20。無論是主要業(yè)務量、次要業(yè)務量或信令業(yè)務量數(shù)據(jù)，如果存在，則每20ms幀從微處理器18輸出到發(fā)生器20。
發(fā)生器20在全速率和半速率幀的未尾產(chǎn)生和附加上一組奇偶校驗比特或循環(huán)冗余校驗比特(CRC比特)，這些比特用作在接收機上的幀質(zhì)量指示符。對于全速率幀而言，無論該數(shù)據(jù)是全速率的主要、次要、或信令業(yè)務量，或者半速率的主要和次要業(yè)務量的組合，或者半速率的主要和信令業(yè)務量的組合，發(fā)生器優(yōu)選地按照一個第一多項式或產(chǎn)生一組CRC比特。對于半速率數(shù)據(jù)幀而言，發(fā)生器20優(yōu)選地按照一個第二多項式產(chǎn)生一組CRC比特。對于所有幀速率而言，如果數(shù)據(jù)存在或數(shù)據(jù)不存在發(fā)生器20還產(chǎn)生一組在幀的末端跟在CRC比特后面的編碼尾比特。微處理器18和發(fā)生器20操作的更詳細的描述由參照圖3和圖4的下文提供。
由發(fā)生器20以9.6kbps速率提供的反向業(yè)務信道幀在長度上是192比特和間距為20ms的幀。這些幀如圖2a～2e所示，包括一單個混合模式比特，如果存在的話一些輔助格式比特，各消息比特，12比特的幀質(zhì)量指示符(CRC)，和8個編碼器尾比特。其中消息比特僅是主要業(yè)務量信息的情況下在任何幀期間，混合模式比特將被置為“0”。當混合模式比特為“0”時，該幀將包括混合模式比特，171個主要業(yè)務量比特、12個CRC比特，和8個編碼器尾比特。
混合模式比特置“1”，對于各幀而言包含有次要或信令業(yè)務量。在這些情況下，跟在混合模式比特后面的第一個比特是脈沖串格式比特，該比特規(guī)定這一幀是“空白和脈沖串”(blank-and-burst)格式，還是“模糊—脈沖串”(dim-and-burst)格式。“空白—脈沖串”操作是整個幀被用于次要業(yè)務量或信令業(yè)務量的一種格式，而“模糊—脈沖串”操作是主要業(yè)務量與次要業(yè)務量或與信令業(yè)務量共享該幀的一種格式。如果脈沖串格式比特是“0”，則該幀是“模糊和脈沖串”格式，而如果是“1”，則該幀是“空白和脈沖串”格式。
混合模式比特之后的第二個比特是業(yè)務量類別比特。業(yè)務量類別比特用于規(guī)定該幀是含次要業(yè)務量，或是含信令業(yè)務量。如果業(yè)務量類別比特是“0”，則該幀含有信令業(yè)務量，和如果是“1”，則該幀含有次要業(yè)務量。圖2a～2e說明脈沖串格式比特和業(yè)務量類別比特。
當脈沖串格式比特是“0”，代表“模糊和脈沖串”操作時，業(yè)務量類型比特之后的兩個比特是業(yè)務量模式比特。這些比特表示在該幀中被用于主要業(yè)務量信息的比特數(shù)目和將被用于信令或次要業(yè)務量信息比特的數(shù)目。對于預量(default)模式來說，僅當所有其業(yè)務量模式對于其它比特類型和數(shù)都取反時，該業(yè)務量模式被確定為“00”。參照圖2b和2C，在該例子和優(yōu)選實施例中，80比特用于主要業(yè)務量(半速率聲碼數(shù)據(jù)組)，而86和87比特分別用于信令和次要業(yè)務量。
在信令業(yè)務量比特存在的各幀中，該幀的信令部分的第一個比特是起始消息(SOM)比特。如果反向業(yè)務信道消息(信令消息)在后面的一個比特開始，則SOM比特是1。一般來說，反向業(yè)務信道消息的第一比特根本沒有開始，否則在該幀中除了在SOM比特之后。然而，應當是該幀含有在SOM比特是“0”的前一幀開始的一個消息的一部分。如果SOM比特是“0”，則跟在后面的一個比特是消息的一部分，但它不是完整消息的第一個比特。
在優(yōu)選實施例中，僅僅在幀中的主要業(yè)務量是以4.8kbps、2.4kbps、和1.2kbps速率發(fā)送的。一般地，混合模式操作不能在除了9.6kbps速率之外而得到支持。雖然這種支持容易地得以實現(xiàn)。對于這些具體的速率的幀格式如圖2f-2h所示。對于4.8kbps速率而言，如下文所述，該幀在長度是96比特，其比特所占幀的時間期間是20ms。該4.8kbps速率幀含有80個主要業(yè)務量比特、8個幀質(zhì)量指示(CRC)比特，和8個編碼器尾比特。對于2.4kbps速率而言，也正如下文所描述，該幀在長度上是48比特長，其比特所占幀的時間期間是20ms。該2.4kbps幀含有40個主要業(yè)務量比特和8個編碼器尾比特。對于1.2kbps速率而言，也如下文所描述的，該幀為24比特長，其比特所占幀的時間期間為20ms。該1.2kbps速率幀含有16個主要業(yè)務量比特和8個編碼尾比特。
在一個優(yōu)選實施例中，接入信道數(shù)據(jù)是由微處理器18產(chǎn)生的，以便以4.8kbps速率傳輸。由于這樣的數(shù)據(jù)是以與4.8kbps幀格式數(shù)據(jù)相同的方式制備的，諸如編碼、交插、沃爾什編碼。在對于4.8kbps數(shù)據(jù)實現(xiàn)的編碼方案中，不管是反向業(yè)務信道數(shù)據(jù)，還是接入信道數(shù)據(jù)的冗余數(shù)據(jù)都被產(chǎn)生了。與冗余數(shù)據(jù)在傳輸時被取消的反向業(yè)務信道不同，在接入信道中包括冗余的所有數(shù)據(jù)都被傳送。接入信道數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)母鱾€方面的詳細情況在下文中提供。
圖3說明用來按照圖2a～2h格式化數(shù)據(jù)的各種部件的示例性實施方案。在圖3中數(shù)據(jù)是從微處理器18(圖1)向發(fā)生器20傳送的。發(fā)生器20包括數(shù)據(jù)緩沖器和控制邏輯60、CRC電路62和64、和尾比特電路66。與數(shù)據(jù)一起來自微處理器的速率命令可以有選擇地提供。數(shù)據(jù)是以每20ms一幀從微處理器向在其中暫存的邏輯電路轉(zhuǎn)移。對于每一幀來說，邏輯60可以對由微處理器傳送來的每幀的比特數(shù)計數(shù)，或者以另外一種方式，利用速率命令和對格式化數(shù)據(jù)幀中的時鐘周期計數(shù)。
業(yè)務信道的每一幀包括一個幀質(zhì)量指示符。對于9.6kbps和4.8kbps傳輸速率而言，幀質(zhì)量指示符是CRC。對于2.4kbps和1.2kbps傳輸速率而言，幀質(zhì)量指示符意味著沒有額外的幀質(zhì)量比特被傳輸。在接收機中幀質(zhì)量指示符支持兩種功能。第一種功能是確定該幀的傳輸速率，而第二種功能是確定是否該幀有差錯。在接收機中這些確定是通過解碼器信息和CRC校驗的組合進行的。
對于9.6kbps和4.8kbps速率而言，幀質(zhì)量指示符(CRC)要計算除幀質(zhì)量指示符(CRC)本身和編碼器尾比特外在幀中的全部比特。邏輯60分別向CRC電路62和64提供9.6kbps和4.8kbps速率的數(shù)據(jù)。典型地，電路62和64是由如圖所示的一些移位寄存器系列、模2加法器(典型地一些異或門)和開關構(gòu)成的。
9.6kbps傳輸速率的數(shù)據(jù)利用了12比特的幀質(zhì)量指示符(CRC)，這一指示符如參照圖2a～2e所描述的是在192比特長的幀中傳送的。如圖3所示的CRC電路62，對于9.6kbps速率的發(fā)生器多項式表示于下式
g(X)＝X12+X11+X10+X9+X8+X4+X+1 (1)
4.8kbps傳輸速率的數(shù)據(jù)利用了8比特的CRC，該CRC如參照圖2f所描述的那樣，是在96比特長的幀中傳送的。如圖3所示CRC電路，對于4.8kbps速率而言發(fā)生器多項式表示于下式
g(X)＝X8+X7+X4+X3+X+1 (2)
初始化時，電路62和64的所有移位寄存器通過來自邏輯60的一個初始化信號都置為邏輯1。另外邏輯60將電路62和64的開關置為上方位置。
對于9.6kbps速率的數(shù)據(jù)而言，電路62的各寄存器在主要業(yè)務量比特、次要業(yè)務量比特、或信令比特、或者前者的混合與相應作為電路62的輸入的模式/格式指示符的比特一起的172個比特序列中被同步172次。在通過電路62的172個比特同步以后，邏輯60即將電路62的各個開關置為向下位置，隨后電路62的各寄存器被附加同步12次。由于電路62的12次附加同步的結(jié)果，產(chǎn)生了12個附加的輸出比特，這12個附加比特就是CRC比特。為了計算起見，該CRC比特被附加到172比特的末尾，作為電路62的輸出。應當注意到，從邏輯60的172比特的輸出，這些輸出是通過電路62計算CRC比特原樣不變的輸出，和因此從電路62的輸出與它們的輸入在次序上和在量值上是相同的。
對于9.6kbps速率而言，數(shù)據(jù)比特以下述次序從邏輯60輸入到電路64。對于僅為主要業(yè)務量情況下，各比特按照一個混合模式(MM)比特接著171主要業(yè)務量比特的次序從邏輯60輸入到電路64。對于具有主要業(yè)務量和信令業(yè)務量的“模糊和脈沖串”情況下，各比特是按照一個MM比特，一個脈沖串格式(BF)比特、業(yè)務量類型(TT)、一對業(yè)務量模式(TM)比特、80個主要業(yè)務量比特、一個消息開始(MOS)比特、和86個信令業(yè)務比特的次序從邏輯60輸入到電路64。對于具有主要業(yè)務量和次要業(yè)務量的“模糊和脈沖串”情況下，各比特是按照一個MM比特、一個BF比特、TT比特、一對TM比特、80個主要業(yè)務量比特、和87個信令業(yè)務量比特的次序從邏輯60輸入到電路64的。對于僅有信令業(yè)務量的“空白和脈沖串”的數(shù)據(jù)格式的情況下，各比特是按照一個MM比特、一個BF比特、TT比特、和169個信令業(yè)務量比特的次序從邏輯60輸入到電路64中的。對于僅有次要業(yè)務量的“空白和脈沖串”數(shù)據(jù)格式情況下，各比特是按照一個MM比特、一個BF比特、TT比特、和169個信令業(yè)務量比特的次序從邏輯60輸入到電路64的。
對于4.8kbps速率的數(shù)據(jù)也類似，電路64的各寄存器對于主要業(yè)務量數(shù)據(jù)的80個比特，或?qū)τ诮尤胄诺罃?shù)據(jù)的80個比特，同步80次。在通過電路64同步80比特以后，邏輯60將電路64的各開關置于向下位置，同時電路64的各寄存器再被附加同步8次。由于電路62的12次附加同步結(jié)果，產(chǎn)生了作為CRC比特的12個附加輸出比特。為了計算，該CRC比特也附加到該80比特的末尾作為電路64的輸出。也應當注意到，從邏輯60輸出的80比特，通過電路64計算CRC比特是原樣不變的，并且這些比特從電路64的輸出與其輸入相比較，其次序和其量值都是相同的。
電路62和64任何一個輸出的比特都被提供到在邏輯60控制下的開關60。也輸入到開關66的是對于2.4kbps和1.2kbps數(shù)據(jù)幀的從邏輯60輸出的40和16比特主要業(yè)務量數(shù)據(jù)輸出。開關66從提供的輸入數(shù)據(jù)(上面位置)的輸出和提供的在邏輯0(“0”)值(下面位置)之間做出選擇。一般，開關66置于上面位置，允許來自邏輯60的數(shù)據(jù)，和如果存在的話允許來自電路62和64的數(shù)據(jù)，并將從發(fā)生器20輸出到編碼器22(圖1)。對于9.6kbps和4.8kbps幀的數(shù)據(jù)而言，通過開關66CRC的比特被校驗以后，邏輯60將該開關置于下面位置8個時鐘周期，以便產(chǎn)生8個全零尾比特。因此，對于9.6kbps和4.8kbps數(shù)據(jù)幀而言，作為該幀的輸出到編碼器的數(shù)據(jù)包括了CRC比特后面的8個附加的尾比特。對于2.4kbps和1.2kbps幀數(shù)據(jù)而言也類似，在通過開關66來自邏輯60的主要業(yè)務量比特被同步以后邏輯60置開關到下面位置8個時鐘周期，以便再產(chǎn)生8個全零尾比特。因此，對于2.4kbps和1.2kbps數(shù)據(jù)幀，作為該幀輸出到編碼器的數(shù)據(jù)包括在主要業(yè)務量比特后的8個附加的尾比特。
圖4a～4e表示將數(shù)據(jù)組合入所披露的幀格式的微處理器18和發(fā)生器20的操作的一系列流程圖。應當認為，對于給出為了傳輸?shù)母鞣N業(yè)務量類型和速率優(yōu)先權(quán)來說可以有各種各樣的實施方案。在一個示例性實施例中，當信令業(yè)務量消息將被發(fā)送，當存在著聲碼數(shù)據(jù)時，可以選擇“模糊和脈沖串”格式。微處理器18可以產(chǎn)生一個命令給聲碼器使該聲碼器以半速率編碼話音樣值幀，而不管在該速率下聲碼器將能正常編碼該樣值幀否。而后微處理器18將半速率聲碼器數(shù)據(jù)與信令業(yè)務量組成為如圖26所示的9.6kbps幀。在這一情況下，一個限制在于為了避免話音質(zhì)量變壞的以半速率編碼的話音幀的數(shù)目。在另外一種方案中，微處理器18可以等待，直至在組合該數(shù)據(jù)入“模糊和脈沖串”格式前接收到聲碼器數(shù)據(jù)的半速率幀。在這種情況下，為了保證信令信號的及時傳輸，最大的限制在于在以半速率將一個命令發(fā)給聲碼器進行編碼前可能被強加的非半速率的連續(xù)幀的數(shù)目。次要業(yè)務量可以以類似的方式用“模糊和脈沖串”格式(圖2C)來傳輸。
對于“空白和脈沖串”數(shù)據(jù)格式類似這種情況，如圖2d-2e所示。聲碼器可以被命令不對話音樣值進行編碼，或者聲碼器數(shù)據(jù)在構(gòu)成數(shù)據(jù)幀時由微處理器忽略。在多種速率的主要業(yè)務量所產(chǎn)生的幀結(jié)構(gòu)之間的優(yōu)先權(quán)，“模糊和脈沖串”業(yè)務量和“空白和脈沖串”業(yè)務量對于多種可能性都是敞開著的。
回到圖1，因此9.6kbps、4.8kbps、2.4kbps、1.2kbps數(shù)據(jù)的20ms幀從發(fā)生器20輸出到編碼器22。在示范性實施例中，編碼器22最好是一個常規(guī)的編碼器，編碼器的類型在現(xiàn)有技術(shù)是公知的。編碼器22最好利用1/3速率編碼數(shù)據(jù)，編為約束長度K＝9的卷積碼。作為一個例子，編碼器22利用g0＝557(八進制)、g1＝663(八進制)和g2＝711(八進制)的發(fā)生器功能構(gòu)成。如像現(xiàn)有技術(shù)中所知，卷積編碼包括一連續(xù)地時移延遲(time-shifted delayed)數(shù)據(jù)序列的選擇類型的模2加。數(shù)據(jù)序列延遲長度等于K-1，其中K是碼的約束長度。因為在優(yōu)選實施例中利用了1/3碼速率，對于每個數(shù)據(jù)比特產(chǎn)生三個碼符號，即碼符號(C0)，(C1)和(C2)，輸入到編碼器。該碼符號(C0)，(C1)，(C2)是由發(fā)生器功能g0，g1和g2分別產(chǎn)生的。碼符號從編碼器22輸出到數(shù)據(jù)塊交插電路24。輸出碼的碼符號是以碼符號(C0)在先，碼符號(C1)在其次和碼符號(C2)在最后的次序提供給數(shù)據(jù)塊交插電路24的。當初始化時，編碼器22的狀態(tài)是全零狀態(tài)。另外，在每幀的末尾利用的尾比特提供了編碼器22復位為全零狀態(tài)。
在微處理器18控制下，從編碼器22提供給數(shù)據(jù)交插電路24的符號輸出提供了一種碼符號的重復。利用常規(guī)的隨機存取存儲器(RAM)作為由微處理器18尋址的符號存儲，碼符號可以以實現(xiàn)隨數(shù)據(jù)信道變化的碼符號重復方式被存儲。
對于9.6kbps數(shù)據(jù)速率而言，碼符號不重復。以4.8kbps數(shù)據(jù)速率碼符號被重復一次，即每個符號出現(xiàn)兩次。以2.4kbps數(shù)據(jù)速率每個碼符號重復三次，即每個符號出現(xiàn)四次。以1.2kbps數(shù)據(jù)速率每個碼符號重復7次，即每個符號出現(xiàn)8次。對于所有數(shù)據(jù)速率而言(9.6、4.8、2.4和1.2kbps)碼的重復導致作為數(shù)據(jù)塊交插電路24的輸出數(shù)據(jù)的每秒28800碼符號的恒定碼符號率。在反向業(yè)務信道重復的碼符號并非全部都發(fā)送多次，而由于在下文詳述的可變傳送工作周期的緣故，在實際發(fā)送前，碼符號的重復就被刪掉。應當理解為，為了描述數(shù)據(jù)塊交插電路的操作，利用碼符號重復作為一種權(quán)宜之計的方法和一種數(shù)據(jù)脈沖串的隨機發(fā)生器將再次在下文詳述。應當理解為，區(qū)別于利用碼符號的重復方案的各種實施方案，也可以很容易地實現(xiàn)同一目的和仍然處于本發(fā)明的教導范圍之內(nèi)。
所有碼符號將在反向業(yè)務信道上被發(fā)送和在調(diào)制與傳送之前接入信道被交插。數(shù)據(jù)塊交插電路24以現(xiàn)有技術(shù)公知的方法構(gòu)成，在20ms時間段內(nèi)提供一個碼符號的輸出。一般，該交插的結(jié)構(gòu)是一個32行和18列，即576個單元的矩形矩陣。碼符號通過各個列利用9.6、4.8、2.4和1.2數(shù)據(jù)的重復寫入交插電路，以便完全填滿32×18矩陣。圖5a～5d表示分別對于9.6、4.8、2.4和1.2kbps數(shù)據(jù)速率的傳輸，寫入交插矩陣的重復的碼符號寫操作的次序。
反向業(yè)務信道碼符號是通過行從數(shù)據(jù)塊交插電路輸出的。微處理器18也控制交插存儲器的地址，以適當?shù)拇涡蜉敵龇?。交插電路的行最好以下列次序輸?br> 在9.6kbps下
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
29 30 31 32
在4.8kbps下
1 3 2 4 5 7 6 8 9 11 10 12 13 15 14
16 17 19 18 20 21 23 22 24 25 27 26 28
29 31 30 32
在2.4kbps下
1 5 26 3 7 4 8 9 13 10 14 11 15 12
16 17 21 18 22 19 23 20 24 25 29 26 30
27 31 28 32
在1.2kbps下
1 9 2 10 3 11 4 12 5 13 6 14 7 15 8
16 17 25 18 26 19 27 20 28 21 29 22 30
23 31 24 32
存儲信道碼符號也通過行從交插電路24輸出。微處理器18也控制交插存儲器以適當次序輸出符號的尋址。在4.8kbps速率下對于接入信道的碼符號交插電路的行以下述次序輸出
1 17 9 25 5 21 13 29 3 19 11 27 7 23
15 31 2 18 10 26 6 22 14 30 4 20 12
28 8 24 16 32。
應當注意到，在正向傳輸信道，利用其他編碼速率，諸如1/2速率的卷積碼，以及各種其它符號交插格式可以利用本發(fā)明的基本教導很容易地予以實現(xiàn)。
再次參照圖1，被交插的碼符號從交插電路24輸?shù)秸{(diào)制器26。在優(yōu)選的實施例中，對于僅向CDMA信道的調(diào)制利用了64矩陣正交信令。這就是，對于每6個碼符號發(fā)送64個可能的調(diào)制符號中的一個。64矩陣調(diào)制的符號最好是利用沃爾什函數(shù)產(chǎn)生的64正交波形中的一個。這些調(diào)制符號在圖6中給出和編號為從0到63。這些調(diào)制符號是根據(jù)以下公式選擇的
調(diào)制符號數(shù)＝C0+2C1+4C2+8C3+16C4+32C5 (3)
其中C5將代表最后或最近的和C0代表構(gòu)成一個調(diào)制符號的每組六個編符號的第一個或最老的一個碼符號的二進制值(“0”或“1”)。發(fā)送一個單個調(diào)制符號所要求的時間周期叫做一個“沃爾什符號”間隔和約等于208.333μs。與該調(diào)制符號的1/64有關的時間周期叫做“沃爾什時片”和約為3.2552083333……μs。
每個調(diào)制或沃爾什符號被從調(diào)制器26輸出到模2加法器、異或門28的一個輸入端。沃爾什符號被以相當于307.2kcps的沃爾什時片速率的4800sps速率從調(diào)制器輸出。到門28的其它輸入是從長碼發(fā)生器30提供的，發(fā)生器30與掩碼電路32聯(lián)合操作產(chǎn)生叫做長碼序列的被掩碼的偽噪聲(PN)碼。從發(fā)生器30提供的長碼序列到是四倍于調(diào)制器26的沃爾什時片速率的一種時片速率，即1.2288Mcpc的PN時片速率。門28組合兩種輸入信號提供一種1.2288Mcps時片速率的數(shù)據(jù)輸出。
長碼序列是一種長度為242-1的各個時片序列的時間位移和是由現(xiàn)有技術(shù)公知的利用下列多項式的線性發(fā)生器產(chǎn)生的
P(X)＝X42+X35+X33+X31+X27+X26+X25+X22+X21+X19+X18+X17+X16+X10+X7+X6+X5+X3+X2+X1+1 (4)
圖7更為詳細地描述發(fā)生器30。發(fā)生器30由發(fā)生器序列部分70和掩碼部分72組成。部分70由耦合在一起的移位寄存器和模2加法器一般為異或門序列組成，按照方程(4)產(chǎn)生42比特碼。而后，通過利用由掩碼電路32提供的42比特寬掩碼對來自部分70的42比特狀態(tài)的可變輸出進行掩碼產(chǎn)生長碼。
部分72包括有用于接收42比特寬的掩碼比特輸入端的一系列輸入與門741-7420。與門741-7442的各其它輸入端接收來自部分70中相應的移位寄位存器的輸出。與門741-7442的輸出被加法器76進行模2加法，對于部分70的各移位寄存器的每一次1.2288MHz時鐘同步形成一個單一比特的輸出。典型地，加法器76如在現(xiàn)有技術(shù)中所公知的那樣是由一些異或門級聯(lián)安排而構(gòu)成的。因此，實際的PN序列輸出是由如圖7所示模2加序列發(fā)生器70的所有被掩碼的輸出的比特構(gòu)成的。
對于PN擴頻所用的掩碼將隨著在其上移動站進行通信的信道類型而變化。參照圖1，一個初始化信息從微處理器18提供給發(fā)生器30和電路32。發(fā)生器30響應于該初始化信息而初始化該電路。掩碼電路32也響應于該初始化信息，該初始化信息表示將被提供的掩碼類型，輸出42比特的掩碼。這樣，掩碼電路可以由一個存儲器構(gòu)成，該存儲器含有對于各種通信信道類型的掩碼序列。圖8a～8C提供對于每種信道類型掩碼比特的示例性限定。
具體地講，當在接入信道上進行通信時，掩碼被如圖8a所表示的方式的限定。在接入信道中的掩碼，掩碼比特M24到M41設置為“1”，掩碼比特M19到M23設置為選擇該接入信道的號碼；掩碼比特M16到M18設置為對于相關的尋呼信道的編碼信道，即一般地說，范圍是從1到7，掩碼比特M0到M15設置為對于當前的基站的登記區(qū)，掩碼比特M0到M8設置為對于當前CDMA信道的導頻PN值。
當在反向業(yè)務信道上進行通信時，如圖8b所示的那樣對掩碼限定。移動站利用兩個長碼中唯一針對該移動站的一個，即針對該移動站的電子序號(ESN)的公共長碼；和一般是該移動站的電話號碼的針對各移動站的識別號碼(MIN)的專用長碼。在公共長碼中，掩碼比特M32到M41設置為“0”，和掩碼比特M6到M31設置為該移動站的ESN值。
可以進一步設想，專用碼可以按照圖8C實現(xiàn)。專用碼將提供附加的保密，該碼僅為基站和移動站知道。專用碼在傳輸媒介上將不透明傳輸。在專用碼中掩碼比特M40到M41分別設置為“0”和“1”；而掩碼比特M0到M39可以按照預定指定的方案設置。
返回到圖1，門28的輸出分別提供給一對模2加法器，即異或門34和36的每一個，作為一個輸入。門34和36的其它各輸入端分別是由I和Q信道PN發(fā)生器38和40產(chǎn)生的第二和第三I和Q信道“矩碼”的PN序列。反向接入信道和反向業(yè)務信道在實際發(fā)送前，對信號進行QPSK擴頻。在反向信道上這種失調(diào)正交擴頻利用相同的I和Q PN碼作為正向信道I和Q導頻PN碼。由發(fā)生器38和40產(chǎn)生I和QPN碼的長度為215和最好是相對于正向信道的零時間失調(diào)碼。為了進一步理解的目的，在正向信道為每個基站產(chǎn)生一個導頻信號。各基站的導頻信號如剛剛描述的那樣是通過I和Q PN碼擴頻的。基站的I和Q PN碼通過碼序列的移位而彼此失調(diào)，以便提供基站之間傳輸?shù)膮^(qū)別。對于I和Q短PN碼所產(chǎn)生的函數(shù)將表示如下
PI(X)＝X15+X13+X9+X8+X7+X5+1 (5)
PQ(X)＝X15+X12+X11+X10+X6+X5+X4+X3+1(6)
發(fā)生器38和40可以按照現(xiàn)有技術(shù)公知的方式構(gòu)成，以便按照方程(5)和(6)提供一個輸出序列。
I和Q的波形分別從門34和36被輸出，并分別提供作為有限脈沖響應(FIR)濾波器42和44的輸入。FIR濾波器42和44是數(shù)字濾波器，該濾波器對所產(chǎn)生的I和Q波形的頻帶限制。這些數(shù)字濾波器整形I和Q波形，以便使產(chǎn)生的頻譜含在給定頻譜掩碼之內(nèi)。該數(shù)字濾波器最好具有如下表II所示的脈沖響應
表2
濾波器42和44可以按照公知的數(shù)字濾波器技術(shù)構(gòu)成并最好提供如圖9所示的頻率響應。
由PN擴頻功能產(chǎn)生的輸入到數(shù)字濾波器42和44的二進制“0”和“1”被分別變換為+1和-1。數(shù)字濾波器的取樣頻率是4.9152MHz＝4×1.2288MHz。一個與I和Q數(shù)字波形相同步的附加的“0”和“1”輸入序列將被提供給每一個數(shù)字濾波器42和44。這一個叫做掩碼序列的特殊的序列是由數(shù)據(jù)脈沖串隨機發(fā)生器產(chǎn)生的輸出。掩碼序列乘以I和Q二進制波形產(chǎn)生一個三進制數(shù)(-1，0和+1)輸入到數(shù)字濾波器42和44。
如上所述，在反向業(yè)務信道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率是9.6、4.8、2.4或1.2kbps速率中的一種和根據(jù)一幀一幀地變化。因為對于接入信道和反業(yè)務信道幀是固定在20ms長度，所以對于分別為9.6、4.8、2.4或1.2kbps的數(shù)據(jù)速率傳輸每幀的信息比特數(shù)目將是192.96.48或24。如上所述，信息是利用1/3速率卷積編碼的，則碼符號對于9.6、4.8、2.4或1.2kbps速率數(shù)據(jù)將分別由因子1、2、4、8進行重復。因此，所產(chǎn)生的重復碼符號的速率被固定在每秒28800個符號(SPS)這個28800SPS碼流如上所述是數(shù)據(jù)塊交插的。
在傳輸之前，反向業(yè)務信道交插電路輸出碼流被一種時間濾波器選通，以允許傳輸出某些交插電路輸出的符號和刪除其它一些輸出符號。因此，該傳輸選通的工作周期是隨著傳輸數(shù)據(jù)的速率改變的。當傳輸速率為9.6kbps時，該傳輸選通允許所有交插電路的輸出符號將被傳送。當傳輸數(shù)據(jù)的速率是4.8kbps時，該傳輸選通允許交插電路輸出的符號的一半將被傳送等等。這種選通操作通過將20ms的幀分為16個相等的長度(即1.25v)，稱為功率控制組。某些功率控制組被控制為通(即發(fā)送)，而其它組被控制為斷(即不發(fā)送)。
控制通和控制斷的各組的安排叫做數(shù)據(jù)脈沖串的隨機發(fā)生器的功能?？刂仆ǖ墓β士刂平M在幀中是在其各個位置上的偽隨機發(fā)生的，以便在反向CDMA信道上加載的實際業(yè)務量是平均的，假設對于每個工作周期幀是隨機分布的?？刂仆ǖ母鞴δ芸刂平M被這樣安排，即進入到重復過程的每個碼符號將被沒有重復地發(fā)送一次。在控制斷期間，移動站不發(fā)送能量，因此，減少對工作在同一反向CDMA信道上其它移動站的干擾。這種選通發(fā)生在傳輸濾波之前。
當移動站在接入信道傳輸時，不利用傳輸選通過程。當在接入信道上傳輸時，在傳輸之前各碼符號被重復一次(每個符號發(fā)生兩次)。
在數(shù)據(jù)串隨機發(fā)生器的功能實現(xiàn)中，數(shù)據(jù)串隨機發(fā)生器邏輯46產(chǎn)生“0”和“1”的掩碼流，這一碼流隨機地掩碼出由碼重復產(chǎn)生的冗余數(shù)據(jù)。該掩碼流的圖形是由幀數(shù)據(jù)速率和由從發(fā)生器30產(chǎn)生的長碼序列中所取的14比特數(shù)據(jù)塊確定的。這些掩碼比特與數(shù)據(jù)流同步，并且該數(shù)據(jù)是通過數(shù)字濾波器42和44的操作由這些比特有選擇性地予以掩碼的。在邏輯46中，來自發(fā)生器30的1.2288MHz長碼序列輸出被輸入到以1.2288MHz速率進行移位的一個14比特移位寄存器中。這個移位寄存器的內(nèi)容被精確地裝入在每個反向業(yè)務信道幀邊界之前的一個功率控制組(1.25ms)的14比特鎖存器中。邏輯46利用這一數(shù)據(jù)與來自微處理器18的數(shù)據(jù)輸入一起，按照一種預定的算法，確定特定的一組功率控制組或多組功率控制組，在這些組中的數(shù)據(jù)將被允許通過濾波器42和46以便發(fā)送。因此，邏輯46取決于對整個功率控制組的數(shù)據(jù)是否將被濾除(“0”)或者被通過(“1”)，對每個功率控制組輸出一個“1”或“0”。在相應的接收機中，該接收機也利用相同的長碼序列和相應的由幀確定的速率，判決其中存在有數(shù)據(jù)的合適的一個功率控制組或多個功率控制組。
來自濾波器42的I信道數(shù)據(jù)輸出被直接提供一個數(shù)/模變換器和抗混淆濾波器電路50。然而，Q信道數(shù)據(jù)則被從濾波器44輸出到一個延遲部件48，該部件對Q信道數(shù)據(jù)被從延遲部件48輸出到數(shù)模變換器(D/A)和抗混淆濾波器電路52。電路50和52變換數(shù)字數(shù)據(jù)為模擬形式并濾出該模擬信號。從電路52和50輸出的信號被提供到失調(diào)正交相移鍵控(OQPSK)調(diào)制器54，在調(diào)制器54中被調(diào)制和輸出到R F發(fā)射機電路56。電路56放大、濾波和上變頻用于傳輸?shù)男盘?。來自電?6的信號輸出到天線58用于與基站通信。
應當理解為，本發(fā)明的示例性實施例所討論的對于調(diào)制和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式化相對于一個移動站的。應當理解為，對于網(wǎng)孔的基站而言，數(shù)據(jù)格式化是相同的，然而調(diào)制可能不同。
上文描述的各優(yōu)選實施例會使本技術(shù)領域的專業(yè)人員或利用本發(fā)明，對這些實施例的改進對于本技術(shù)領域的專業(yè)人員來說將是分明顯的，和由本發(fā)明限定的一般原理可以應用到未利用本發(fā)明技術(shù)的其它實施例。因此，本發(fā)明并非試圖被限制在說明書中表示的各個實施例中，而將按照包括說明書中所披露的原理和新穎的特點的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.在一個數(shù)字通信系統(tǒng)中，一種利用超容量數(shù)據(jù)幀的方法，所述通信系統(tǒng)用以發(fā)送一個數(shù)據(jù)幀中的第一類數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)幀具有一個數(shù)據(jù)容量，其中，所述第一類數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)容量小于所述數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)容量，其特征在于所述方法包括以下步驟
接收所述第一類數(shù)據(jù)，所述第一類數(shù)據(jù)是根據(jù)所述第一類數(shù)據(jù)的特征確定的；
接收所述第二類數(shù)據(jù)；以及
根據(jù)所述第一類數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)速率組合所述第一類數(shù)據(jù)與所述第二類數(shù)據(jù)，以提供所述數(shù)據(jù)幀。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述第一類數(shù)據(jù)包含編碼的語音數(shù)據(jù)，所述第二類數(shù)據(jù)包含信令數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述第一類數(shù)據(jù)包含編碼的語音數(shù)據(jù)，所述第二類數(shù)據(jù)包含第二業(yè)務量數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1至3任一所述的方法，其特征在于進一步包括按照一種擴頻調(diào)制格式發(fā)送所述數(shù)據(jù)幀的步驟。
全文摘要
用于將以各種速率和不同類型的數(shù)據(jù)安排到一種唯一結(jié)構(gòu)格式以便于傳輸?shù)姆椒ê驮O備。用于傳輸格式化的數(shù)據(jù)可以是聲碼器數(shù)據(jù)或者不同類型的非聲碼數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)被組成預定持續(xù)期的各幀的以便傳輸。取決于數(shù)據(jù)所組成的幀將是若干種數(shù)據(jù)速率中的一種。聲碼器數(shù)據(jù)以若干種數(shù)據(jù)速率中的一種速率提供并根據(jù)預定的格式構(gòu)成在該幀中。這些幀可以以聲碼器數(shù)據(jù)與將以一種最高幀速率的非聲碼器數(shù)據(jù)共享的方式格式化。也可以構(gòu)成不同類型的非聲碼數(shù)據(jù)，以便于也工作在最高的幀數(shù)據(jù)速率。附加的控制數(shù)據(jù)可以在數(shù)據(jù)幀中提供，以支持傳送和接收時恢復的各個方面。
文檔編號H04J13/00GK1874207SQ20061009243
公開日2006年12月6日 申請日期1993年1月16日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月16日
發(fā)明者羅伯托·帕多瓦尼, 愛德華·G·蒂德曼, 林賽·A·韋弗, 布賴恩·K·巴特勒 申請人:高通股份有限公司