專利名稱：：多速率碼分多址通信系統(tǒng)的成幀技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及多速率的通信系統(tǒng)，比如CDMA(碼分多址)蜂窩式電話網(wǎng)絡(luò)，更具體地說，涉及用于提供能支持一些不同物理層數(shù)據(jù)速率的通信幀結(jié)構(gòu)的方法和裝置。在比如采用IS-95標準的CDMA通信系統(tǒng)等的現(xiàn)今多速率通信系統(tǒng)中，采用具有不同數(shù)據(jù)速率的物理層的幀結(jié)構(gòu)發(fā)射通信息或傳輸。根據(jù)IS-95通信標準，傳輸具有物理層幀尺寸F，幀周期T，和物理層數(shù)據(jù)速率R。在標有IS-95A，TSB74，和ANSIJ-STD-008的標準發(fā)行中可發(fā)現(xiàn)這種技術(shù)的許多分面的詳細情況，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說這些是熟悉的，在這里引用作為參考。改變數(shù)據(jù)速率的一種方法是保持同樣的幀的大小，及改變幀速率，比如，為了將數(shù)據(jù)速率從9.6kbps增加到38.4kbps，可以每隔5ms產(chǎn)生幀，而不是像通常那樣每隔20ms。然而，采用這種方法最小的空中界面數(shù)據(jù)速率是4.8kbps，而不是1.2kbps，這是不經(jīng)濟的，因為，比如它浪費了帶寬。此外，各種系統(tǒng)定時參數(shù)都是根據(jù)幀速率，于是幀速率的變化導(dǎo)致了不希望改變的其它系統(tǒng)定時參數(shù)的變化。而且，將數(shù)據(jù)幀插在單個幀上，因為對于好的糾錯希望保持20ms的插入深度，5ms的幀，是5ms的插入深度，將不能提供對于好的糾錯的適當插入。另一個方法是保持同樣的幀速率而限定不同的幀大小。然而，對于高數(shù)據(jù)速率這將導(dǎo)致改變很大的幀尺寸，從而引起較高的幀錯誤率(FER)。再有，必須實施大量的不同幀類型，以適應(yīng)在最低和最高數(shù)據(jù)速率之間的各種數(shù)據(jù)速率。于是，這兩種改變數(shù)據(jù)速率的方法都有在效率方面的局限性。因此在多速率通信系統(tǒng)中要解決的問題是需要能夠有效地支持一些在同物理層數(shù)據(jù)速率的幀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的一個目的是提供一種成幀技術(shù)，它能克服上述兩個現(xiàn)有技術(shù)方案的局限性。本發(fā)明的另一目的是提供一種幀結(jié)構(gòu)，它能有效地支持一些不同物理層數(shù)據(jù)速率。本發(fā)明的再一目的是提供一種成幀技術(shù)，只采用少量的不同幀類型就可支持大量的數(shù)據(jù)速率。本發(fā)明包括改進多速率高速數(shù)據(jù)CDMA系統(tǒng)，以適應(yīng)或支持將物理層數(shù)據(jù)速率增加到基本IS-95速率的n倍，而不按比例增加幀的尺寸，以避免大量幀的采用導(dǎo)致對于任何給定信道條件的較高TER。通過改變每個T秒周期里發(fā)射的幀數(shù)N來改變數(shù)據(jù)速率，周期T是插入深度。具有Rbps的物理層數(shù)據(jù)速率，F(xiàn)位物理層幀大小，和T秒的幀周期，則具有下面的關(guān)系R＝N×F/T。采用這個方法，用比較小的一套允許幀大小可使數(shù)據(jù)速率在F/Tbps和N×Tbps之間變化。這個方案還使中間數(shù)據(jù)速率可大范圍變化。對于較高的數(shù)據(jù)速率，可定義較大的幀尺寸，以減少物理層過頂?shù)陌俜直?，因為很大?shù)目的小幀將導(dǎo)致較高的過頂。而且，根據(jù)本發(fā)明通過采用固定數(shù)目的小幀結(jié)構(gòu)的組合來形成數(shù)據(jù)的主幀。這些小幀是全速率幀和全速率幀的簡單分數(shù)。即，1/2速率，1/4速率，和1/8速率幀。建立基本的數(shù)據(jù)速率，這是采用單個全速率幀的數(shù)據(jù)速率。為了計算產(chǎn)生主幀所需的小幀的量，將希望的數(shù)據(jù)速率除以基本數(shù)據(jù)速率以形成一個比率。這個比率的整數(shù)部分表示所需的全速率幀的數(shù)量，而該比率的分數(shù)部分確定使用的分數(shù)速率幀的大小。將計算出的全速率幀的數(shù)目與單個分數(shù)速率幀連接。以形成要發(fā)射的最終幀結(jié)構(gòu)。例如，如果基本數(shù)據(jù)速率是9600bps，則對于24000bps數(shù)據(jù)的幀的格式形成24000/9600＝2.5，故將兩個全速率幀與一個半速率幀連接，從而生成以24000bps發(fā)射的希望幀格式。圖1表示由IS-95通信標準定義的速率組1的反向業(yè)務(wù)信道幀結(jié)構(gòu)，即分別工作在數(shù)據(jù)速率9600bps，4800bps，2400bps，和1200bps全速率，1/2速率，1/4速率，和1/8速率的幀；圖2表示由IS-95定義的速率組2的反向業(yè)務(wù)信道幀結(jié)構(gòu)，即，分別工作在數(shù)據(jù)速率14400bps，7200bps，3600bps和1800bps的全速率，1/2速率，1/4速率，和1/8速率的幀；圖3表示根據(jù)本發(fā)明由幾個數(shù)據(jù)的小幀現(xiàn)成的數(shù)據(jù)的主幀的一例，其中希望的數(shù)據(jù)速率是24.0kbps，基本速率是9600bps，于是(24/9.6＝2.5)，將兩個全速率幀與一個半速率幀連接；圖4表示根據(jù)基于384位的附加多路復(fù)用選擇(MO3)的數(shù)據(jù)幀的一例，它對于高速數(shù)據(jù)服務(wù)提供了有效的幀格式。根據(jù)對于CDMA通信系統(tǒng)的IS-95通信標準中的規(guī)格，傳輸具有物理層幀大小，幀周期，和物理層數(shù)據(jù)速率。如果Rbps是該物理層數(shù)據(jù)速率，F(xiàn)位是該物理層幀的大小，T秒是該幀的周期，則在現(xiàn)在的IS-95CDMA系統(tǒng)中，R＝F/T。確定一組允許的幀大小，通過選擇不同的幀大小可改變數(shù)據(jù)速率。作為說明本發(fā)明應(yīng)用的一實施例，首先圖1表示對于由IS-95通信標準定義的速率組1，即分別工作在數(shù)據(jù)速率9600bps，4800bps，2400bps，和1200bps的全速率，1/2速率，1/4速率，和1/8速率幀的結(jié)構(gòu)。具體地說，是對于速率組1(ANSIJ-STD-008)的反向信道幀結(jié)構(gòu)。圖2表示對于由IS-95通信標準定義的速率組2、即分別在數(shù)據(jù)速率14400bps，7200bps，3600bps，和1800bps的同樣的幀結(jié)構(gòu)。在圖1中可看出，9600bps的幀是由192位組成的，即，172個信息位，12個CRC或幀質(zhì)量指示位(F)，和8個編器尾部位(T)。4800bps幀是由96位組成的，即，80個信息位，8個CRC或幀質(zhì)量指示位(F)，和8個編碼器尾部位(T)。2400和1200bps幀沒有CRC位，但它們的48和24位分別包括40和16個信息位，且每個有8個T位。如圖2中所示，速率組2幀結(jié)構(gòu)包括與尾隨的F和T位一起的標題(leading)刪除指示位(E)，同時在圖中指示了各個位的分配。對于本發(fā)明的多速率高速數(shù)據(jù)CDMA系統(tǒng)，將物理層數(shù)據(jù)速率增加到基本IS-95速率的幾倍，但幀的尺寸并不成比例地增加，因為，如上所述，對于任何給定的信道條件，較大的幀將導(dǎo)致較高的FER。而是通過改變在每T秒的周期里發(fā)射的幀的數(shù)目N來改變數(shù)據(jù)速率，其中周期T是插入深度。在這種情況下，具有關(guān)系R＝N×F/T。使用這種方法，采用同一組的允許幀大小可使數(shù)據(jù)速率R在F/Tbps和N×F/Tbps之間改變，并使中間數(shù)據(jù)速率可大范圍變化。例如，采用現(xiàn)有的對于多路復(fù)用選擇1和2，(MO1)和(MO2)所定義的幀結(jié)構(gòu)可取得數(shù)據(jù)速率38.4kbps(4×9.6)，57.6kbps(4×4.4)，76.8kbps(8×9.6)和115.2kbps(8×14.4)。再有，采用本發(fā)明，通過使用固定數(shù)目的小幀結(jié)構(gòu)的組合形成數(shù)據(jù)的主幀。該小幀是全速率幀和全速率幀的簡單分數(shù)，即，1/2速率，1/4速率，和1/8速率幀。建立基本數(shù)據(jù)速率，這是使用單個全速率幀的速率，比如，9600bps或14400bps。為計算產(chǎn)生主幀所需的小幀的量，將希望的數(shù)據(jù)速率除以基本數(shù)據(jù)速率以形成一個比率。該比率的整數(shù)部分表示所需的全速率幀的數(shù)目，該比例的分數(shù)部分確定所用的分數(shù)部分的量。將計算出的全速率幀的數(shù)目與單個分數(shù)速率幀連接，以產(chǎn)生要發(fā)射的最終幀結(jié)構(gòu)。例如，如果基本數(shù)據(jù)速率是9600bps，形成24000bps的數(shù)據(jù)的幀，比率2400/9600是2.5。因此，將兩個全速率幀與一個半速率幀連接，以產(chǎn)生的24000bps發(fā)射數(shù)據(jù)的希望的幀格式，如圖3中所示。下面的表I表示，根據(jù)本發(fā)明的成幀技術(shù)，如何采用現(xiàn)有的多路復(fù)用選擇支持本發(fā)明的高速數(shù)據(jù)速率組。</tables>這里，新的速率組3(RS3)采用多路復(fù)用選擇1(MO1)，速率組4(RS4)采用多路復(fù)用選擇2(MO2)。在這兩種情況參數(shù)T都是20ms。LM是多路復(fù)用層，L1是物理層1。速率組3和速率組4是加到圖1和2中所示的由IS-95通信標準定義的速率組1和2(RS1和RS2)上的速率組。速率組3可采用為速率組1定義的幀結(jié)構(gòu)，速率組4可采用為速率組2定義的幀結(jié)構(gòu)。結(jié)果，無須使用新的幀結(jié)構(gòu)。對于較高的數(shù)據(jù)速率，最小的數(shù)據(jù)速率也是較高的，如1.2kbps那樣的低數(shù)據(jù)速度就不需要了，可以定義較大的幀尺寸，以減少物理層過頂?shù)陌俜致?。如上指出，大量的小幀會引起較高的過頂。例如，對于307.2kbps(32×9.6)的數(shù)據(jù)速率選擇384位的全速率幀大小，因為對于過頂和FER它比短幀更有效。于是，采用連接全速率和分數(shù)速率幀的本發(fā)明的方法產(chǎn)生在各種數(shù)據(jù)速率上的數(shù)據(jù)幀。圖3表示由幾個小幀(110，120，130)組成的數(shù)據(jù)主幀(100)的一例。在這個實施例中，希望的是24.0kbps的物理數(shù)據(jù)速率，基本數(shù)據(jù)速率是9.6kbps。因此，24/9.6＝2.5，從而將192位的兩個全速率幀110和120與一個96位的半速率幀130連接，以產(chǎn)生主幀100。該IS-95空間界面具有從基地臺到移動臺的正向線路和從移動臺到基地臺的反向線路。在將本發(fā)明應(yīng)用到正向線路時，最好采用多個華爾氏信道并行發(fā)射數(shù)據(jù)的小幀。將不同的華爾氏碼用于擴展每個小幀，然后，以同樣的時率將擴展的信號通過空間發(fā)射到移動臺。在另一方面，在將本發(fā)明應(yīng)用到反向線路時，最好將數(shù)據(jù)的小幀連接及串行發(fā)射。應(yīng)知道，為了將用戶數(shù)據(jù)格式化成用于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的幀(這些數(shù)據(jù)幀將支持在能夠發(fā)送數(shù)據(jù)幀的可變速度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的一組物理層數(shù)據(jù)速率)將系統(tǒng)用于實行下列步驟。1)確定物理層數(shù)據(jù)速率。2)從與選擇的物理層數(shù)據(jù)速率相關(guān)的預(yù)定適合主幀結(jié)構(gòu)的數(shù)量中，選擇主幀結(jié)構(gòu)。該主幀結(jié)構(gòu)包括預(yù)定的一組小幀結(jié)構(gòu)，其中的每個具有用于插入用戶數(shù)據(jù)的一個預(yù)定大小的數(shù)據(jù)段，可由1/8速率，1/4速率，1/2速率和全速率幀組成該小幀結(jié)構(gòu)。該預(yù)定的適合主幀結(jié)構(gòu)的數(shù)目可構(gòu)成在上面表1中所表示的那些。3)然后將用戶數(shù)據(jù)分配到小幀中。4)將用戶數(shù)據(jù)的小幀插入到用于傳輸?shù)男Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)段中。再有，為了產(chǎn)生在可變速率通信系統(tǒng)中一特定數(shù)據(jù)速率的幀結(jié)構(gòu)(該通信系統(tǒng)具有的數(shù)據(jù)速率是基本數(shù)據(jù)速率的多倍，并具有預(yù)定的全和分數(shù)速率幀格式，每個具有預(yù)定的大小)，將系統(tǒng)用于執(zhí)行下面的步驟。1)通過將該特定的數(shù)據(jù)速率除以基本的數(shù)據(jù)速率來確定一個比率。2)將數(shù)目等于該比率的整數(shù)部分的全速率幀連接。3)將等于該比率的分數(shù)部分的單個分數(shù)速率幀連接到上述全速率幀的鏈接上，從而，使該幀結(jié)構(gòu)包括了全速率幀的最大數(shù)目。另一實施例包括通過制造QPSK調(diào)制器雙信道，而不是單個信道，提供了前速實施例的數(shù)據(jù)速率的雙倍，同時保持了在那些實施例中的所有變化。在這種情況下，對于正向信道，將直到4個華爾氏信道括定給單個高速數(shù)據(jù)用戶，于是，至少有一個華爾氏信道工作在同相和正交信道兩者。與通常的IS-95系統(tǒng)相比，發(fā)射路徑的I路徑和Q路徑具有獨立的數(shù)據(jù)，其中I和Q路徑載有同樣的數(shù)據(jù)，雖然具有不用長度的編碼。改變對比信道QPSK調(diào)制和加倍數(shù)據(jù)速率，其意是，對于速率組5的最低數(shù)據(jù)速率是2.4kbps，對于速率組6是3.6kbps。對于速率組5和速率組6的最大數(shù)據(jù)速率分別是76.8kbps和115.2kbps。下面是對于RS5和RS6的典型數(shù)據(jù)速率的表II。該表的速率是基于采用多路復(fù)用選擇1和2的速率組5和速率組6，并考慮則同的I和Q數(shù)據(jù)?？蓪⒘硗獾幕?84位的多路復(fù)用選擇(MO3)用于對高速數(shù)據(jù)服務(wù)提供有效的幀格式。對于采用多路復(fù)用選擇3的速率組5在BER(誤碼率)10-3時的數(shù)據(jù)速率示于下面的表III中。注意，在較高的速率可采用3/4速率幀，它與速率組2的全幀是相同的。這里幀格式包括較長的384位小幀，如圖4中所示。</tables>因此，可以看出，可將本發(fā)明的方案用于有效地改變數(shù)據(jù)速率，對現(xiàn)存系統(tǒng)的規(guī)格變化最少并改變了幀結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上面的描述很容易構(gòu)成和實施實現(xiàn)本發(fā)明方案的適用的通信系統(tǒng)。權(quán)利要求1.在能夠發(fā)送數(shù)據(jù)幀的可變速率數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中，在一組物理層數(shù)據(jù)速率上，將用戶數(shù)據(jù)格式化為數(shù)據(jù)的主幀的一種方法，包括下列步驟確定物理層數(shù)據(jù)速率；從預(yù)定數(shù)目的主幀結(jié)構(gòu)中選出與所述物理層數(shù)據(jù)速率相關(guān)的主幀結(jié)構(gòu)，所述的預(yù)定主幀結(jié)構(gòu)包括預(yù)定的小幀結(jié)構(gòu)組，每個所述小幀結(jié)構(gòu)具有用于插入用戶數(shù)據(jù)的預(yù)定大小的數(shù)據(jù)段；將用戶數(shù)據(jù)分配到用戶數(shù)據(jù)的小幀中；將用戶數(shù)據(jù)的所述小幀插入到所述選擇主幀結(jié)構(gòu)中的所述小幀結(jié)構(gòu)所述數(shù)據(jù)段。2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述的主幀結(jié)構(gòu)包括由1/2速率，1/4速率，1/8速率，和全速率幀量值組成的一組中選擇出的小幀。3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，與所述物理數(shù)據(jù)速率相關(guān)的所述預(yù)定數(shù)目的主幀結(jié)構(gòu)根據(jù)下面的表</tables>其中速率組3采用多路復(fù)用選擇1(MO1)；速率組4采用多路復(fù)用選擇2(MO2)；在兩種情況下T都是20ms；LM是多路復(fù)用層；L1是物理層1；和速率組3和速率組4是加到由IS-95通信標準定義的速率組1和2上的速率組。4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，與所述物理數(shù)據(jù)速率相關(guān)的預(yù)定主幀結(jié)構(gòu)的所述數(shù)目是根據(jù)IS-95通信標準。5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，通過根據(jù)公式R＝N×F/T選擇每個T秒周期中發(fā)射的幀的數(shù)目N，來確定數(shù)據(jù)速率，這里周期T是插入主深度，Rbps是所述物理層數(shù)據(jù)速率，F(xiàn)位是該物理層幀的大小，T秒是幀周期。6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，采用幀大小的同樣組，通過改變幀的數(shù)目N，使數(shù)據(jù)速率在F/Tbps和N×F/Tbps之間改變。7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，還包括串行地發(fā)射所述選擇主幀結(jié)構(gòu)的步驟。8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，還包括步驟將所述用戶數(shù)據(jù)的小幀插入所述小幀結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)段；及并行發(fā)射所述的小幀結(jié)構(gòu)。9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于，采用用于擴展每個所述小幀結(jié)構(gòu)的不同的華爾氏碼，并行地發(fā)射所述小幀結(jié)構(gòu)。10.在可變速率通信系統(tǒng)中對特定的數(shù)據(jù)速率產(chǎn)生幀結(jié)構(gòu)的一種方法，所述的可變速率通信系統(tǒng)具有是基本數(shù)據(jù)速率的倍數(shù)的數(shù)據(jù)速率，并具有預(yù)定的全和分數(shù)速率幀格式，每個具有預(yù)定的大小，其特征在于，該方法包括步驟將該特定的數(shù)據(jù)速率除以基本的數(shù)據(jù)速率以產(chǎn)生一個比率；將其數(shù)目等于所述比率的整數(shù)部分的一組全速率幀連接；將等于所述比率的分數(shù)部分的單個分數(shù)速率幀連接到所述全速幀的鏈接上；從而使該幀結(jié)構(gòu)包括了最大數(shù)目的全速率幀。11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其特征在于，通過根據(jù)公式R＝N×F/T選擇每個T秒周期中發(fā)射的幀的數(shù)目N，來確定特定的數(shù)據(jù)速率，這里周期T是插入深度，Rbps是所述物理層數(shù)據(jù)速率，F(xiàn)位是該物理層幀的大小，T秒是幀周期。12.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其特征在于，采用同樣一組幀結(jié)構(gòu)，通過改變幀的數(shù)目N，可使特定的數(shù)據(jù)速率在F/Tbps和N×F/Tbps之間改變。13.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其特征在于，所述的可變速率通信系統(tǒng)按照IS-95通信標準工作。14.在能夠發(fā)射數(shù)據(jù)幀的可變速度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中，在一組物理層數(shù)據(jù)速率上，將用戶數(shù)據(jù)格式化成用于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的主幀的裝置，其特征在于，該裝置包括用于確定物理層數(shù)據(jù)速率的裝置；用于從預(yù)定主幀結(jié)構(gòu)的數(shù)目中選擇與所述物理層數(shù)據(jù)速率相關(guān)的主幀結(jié)構(gòu)的裝置，所述的預(yù)定主幀結(jié)構(gòu)包括小幀結(jié)構(gòu)的一預(yù)定組，每個所述小幀結(jié)構(gòu)具一個用于插入用戶數(shù)據(jù)的預(yù)定大小的數(shù)據(jù)投；用于將用戶數(shù)據(jù)分配到用戶數(shù)據(jù)小幀的裝置；和用于將所述用戶數(shù)據(jù)的小幀插入到在所述選擇主幀結(jié)構(gòu)中的所述小幀結(jié)構(gòu)的所述數(shù)據(jù)段中的裝置。15.在可變速率通信系統(tǒng)中，對特定的數(shù)據(jù)速率產(chǎn)生幀結(jié)構(gòu)的裝置，所述的可變速率通信系統(tǒng)具有是基本數(shù)據(jù)速率的倍數(shù)的數(shù)據(jù)速率，并具有預(yù)定的全和分數(shù)速率幀格式，每個具有預(yù)定的大小，其特征在于，該裝置包括用于將特定的數(shù)據(jù)速率除以基本數(shù)據(jù)速率以產(chǎn)生一比率的裝置；用于連接其數(shù)目等于所述比率的整數(shù)部分的一組全速率幀的裝置；和用于將等于所述比率的分數(shù)部分的單個分數(shù)速率幀連接到全速率幀的所述鏈接的裝置；從而使幀結(jié)構(gòu)包括了全速率幀的最大數(shù)目。全文摘要一種改善多速率高速數(shù)據(jù)CDMA系統(tǒng)的方法和裝置,通過將物理層數(shù)據(jù)速率增加到基本IS－95速率的n倍,而不成比例地增加幀的大小以避免較大幀的使用,采用R=N×F/T關(guān)的式,通過變化每T秒周期中發(fā)射的幀數(shù)目N來改變數(shù)據(jù)速率。這里Rbps是物理層數(shù)據(jù)速率,F位是該物理層幀的大小,T秒是幀周期和插入深度。采用這種方法,使用同樣組的允許幀尺寸,可使數(shù)據(jù)速率在F/T與N×F/T之間改變。另外,采用固定數(shù)量的小幀組合形成數(shù)據(jù)的主幀。文檔編號H04J3/16GK1182989SQ9711853公開日1998年5月27日申請日期1997年9月10日優(yōu)先權(quán)日1996年9月11日發(fā)明者Z·－C·宏卡沙羅,J·諾內(nèi)曼,S·卡帕迪爾申請人:諾基亞流動電話有限公司