碼產生的製作方法

2023-10-09 14:47:54 2

專利名稱：碼產生的製作方法
技術領域：
本發明涉及擴頻碼的產生和擴頻碼在通訊技術中的使用。擴頻碼是一種碼字，能夠被用來擴展CDMA通訊中的其他信號。在某些實施例中，本發明涉及正交可變擴頻因子(OVSF)碼和Hadamard碼，這兩種碼字都可以被用來擴展信號。
背景技術：
在傳統的FDMA(頻分多址)系統中，不同的信道在不同的頻段上發射。在TDMA(時分多址)系統中，不同的信道按照經過協議同意的方式，在不同的時隙中發射。
任何CDMA(碼分多址)系統的核心是擴頻碼的使用。在這種系統中，在單一頻率上連續發射的信號包括多個同時存在的信道。使用高速率「擴頻碼」對在每一個信道中的每一個符號進行調製。這些碼字的數學特徵讓在同一個無線頻段中使用不同的擴頻碼，同時發射許多不同的符號流(或者信道)成為可能；如果知道擴頻碼，也能夠成功接收和區分這些信道。
在IS-95(目前最廣泛使用的商用CDMA系統)中，這些碼字是Walsh碼。Walsh碼都是同樣長度(64元素)，因此被稱作「固定擴頻因子碼」。
在UMTS中，使用的碼字類型有一點不同——這些碼字是可變長度的，有非常理想的特徵，因為小心分配的這些碼字允許一個系統在同一頻段上無幹擾的發射不同速度的多個信道。特別的，2次冪的任何長度作為有效長度被支持。這些碼字被稱作正交可變擴頻因子(OVSF)碼。
在UMTS協議中給出了這些OVSF碼的定義，下面作為資料重複這些定義。該定義在軟體中可以被容易的實現，但是需要相當數量的內存和運行所需的處理功率，因為它包含可能巨大(多達512×512元素)的矩陣計算。
OVSF碼Cn，x可以用OVSF矩陣Cn的第x行(這裡x從0開始計數)來表示。Cn在下面遞歸的被表示
C1=0]]>C2=0001]]>C4=0000001101010110]]>C8=0000000000001111001100110011110001010101010110100110011001101001]]>C2n+1=C2n+1,0C2n+1,1C2n+1,2C2n+1,3...C2n+1,2n+1-2C2n+1,2n+1-1=C2n,0C2n,0C2n,0C2n,0C2n,1C2n,1C2n,1C2n,1......C2n,2n-1C2n,2n-1C2n,2n-1C2n,2n-1,n>0]]>(注意C2，C4和C8作為參考給出。技術上講，只需要給出C1的定義和遞歸C2n+1定義。)對於一個給定的OVSF矩陣，擴頻碼比特可以由一對坐標規定，一個識別提供比特(也就是x)的碼字，另外一個識別碼字中所指定的比特的位置。
上面算法對於任何給定碼字Cn，x，需要產生整個矩陣Cn，然後第x行被從這個矩陣中取出，從而提供碼字。這意味著從C1到Cn-1需要據此產生。
例如，為了產生C512，1，先從矩陣C1開始，從那起，產生C2，然後C4，C8，C16，C32，C64，C128，C256，最後產生C512。所需碼字(C512，1)是這個矩陣的第2行(行從0到n-1計數)。
可以看到，這是一種計算操作。另外，為了得到所需得OVSF碼，需要大量的內存來存儲所有的中間矩陣。
一旦被產生，任何所需的OVSF碼被送到硬體單元中，在這裡它們被存儲和被用來提供實時的擴頻信號，該擴頻信號被用來產生在空中發射的全速率序列。
在UMTS中，通過基站廣播一個同步信道，從而提供容易檢測和解碼的定時，頻率和移動臺(MS)的識別信息。它由兩個單獨的信道組成，碼字復用到一起。第一同步信道(PSCH)被用來提供時隙同步和用於自動頻率校準的相位信息。第二同步信道(SSCH)與PSCH正交(也就是，它不互相干擾)，提供幀定時和小區識別信息。
雖然Hadamard碼可以被用來擴展其他信號，在UMTS中，Hadamard碼在SSCH中使用，提供上一個段落中提到的小區識別信息。在UMTS協議中給出了這些碼字的定義，下面作為資料重複這些定義。該定義在軟體中可以被容易的實現，但是需要相當數量的內存和運行所需的處理功率，因為它包含可能巨大(多達512×512元素)的矩陣計算。
Hadamard碼Hn，x可以用Hadamard碼矩陣Hn的第x行(這裡x從0開始計數)來表示。Hn在下面遞歸的被表示H0=0]]>H1=0001]]>H2=0000010100110110]]>H3=0000000001010101001100110110011000001111010110100011110001101001]]>Hn+1=HnHnHnHn,n0]]>
(注意H1，H2和H3作為參考給出。技術上講，只需要給出H0的定義和遞歸Hn+1定義。)對於一個給定的Hadamard碼矩陣，擴頻碼可以由一對坐標規定，一個識別提供比特(也就是x)的碼字，另外一個識別碼字中所指定的比特的位置。
上面算法對於任何給定碼字Hn，x，需要產生整個矩陣Hn，然後第x行被從這個矩陣中取出，從而提供碼字。這意味著從H2到Hn-1需要根據此產生。
例如，為了產生H8，2，先從矩陣H0開始，從那起，產生H1，然後H2，H3，H4，H5，H6，H7，最後產生H8。所需的碼字(H8，2)是這個矩陣的第3行(行從0到n-1計數)。
可以看到，這是一種計算操作。另外，為了得到所需得Hadamard碼，需要大量的內存來存儲所有的中間矩陣。
一旦被產生，任何所需的Hadamard碼被送到硬體單元中，在這裡它們被存儲和被用來提供實時的擴頻信號，該擴頻信號被用來產生在空中發射的全速率序列，或者輸入序列與它們相關。

發明內容
本發明嘗試提供一種用於擴頻碼比特產生的改進技術。
一方面，本發明提供一種擴頻碼比特產生裝置，由下列裝置組成屏蔽裝置，使用第二個坐標字屏蔽掉第一個坐標字，該第二坐標字與第一坐標字有相反的比特有效位約定，第一和第二坐標字規定了擴頻碼比特；和奇偶產生裝置，用於確定屏蔽後的第一個坐標字的奇偶，以獲得所指定的比特。
本發明也提供一種擴頻碼比特產生方法，包括提供兩個坐標字，它們規定了擴頻碼的比特並且具有相反的比特有效位約定；使用第二個坐標字屏蔽第一個坐標字並且確定屏蔽後的第一個坐標字的奇偶以獲得所指定的比特。
通過這個方式產生的擴頻碼比特，不需要執行產生一個或多個擴頻碼矩陣的中間步驟，從這些矩陣中取出擴頻碼比特。這樣可以節省內存空間，處理時間，節約功耗。
在一個實施例中，第二坐標字識別包含所指定的比特的擴頻碼的位置，該比特在包含擴頻碼字的矩陣中，並且將第二坐標字比特反轉來獲得相反比特有效位約定。
在一個實施例中，最好還包括對用於屏蔽操作的可選擇的數目n個坐標字的最低有效位的重疊，此方法還包括選擇n來確定從OVSF矩陣C2n中產生的擴頻碼。
在一個實施例中，有一個附加的操作模式，在此模式下，屏蔽裝置使用有相同比特有效位約定的坐標字，執行屏蔽操作，這樣產生的擴頻碼是Hadamard碼。
第二方面，本發明提供一種擴頻碼比特產生的裝置，由下列裝置組成屏蔽裝置，使用第二個坐標字屏蔽掉第一個坐標字，該第一坐標字和第二坐標字規定了擴頻碼比特；和奇偶產生裝置，用於確定屏蔽後的第一個坐標字的奇偶，以獲得所指定的比特。
本發明也存在於擴頻碼比特產生方法中，包括提供規定擴頻碼比特的二個坐標字；使用第二個坐標字屏蔽掉第一個坐標字；並確定屏蔽後的第一個坐標字的奇偶，以獲得所指定的比特。
通過這個方式產生的擴頻碼比特，不需要執行產生一個或多個擴頻碼矩陣的中間步驟，從這些矩陣中取出擴頻碼比特。這樣可以節省內存空間，處理時間，節約功耗。
本發明也擴展了處理信號的方法和裝置，包括通過使用根據本發明的方法和裝置所產生的擴頻碼比特，對信號進行擴頻和解擴操作中的至少一個。
本發明也可以由電腦程式實現，如果需要的話，可以在數據載波信號上提供該程序。


通過實例的方法，本發明的一些實施例將參考

，其中圖1到圖3，每一幅圖是一個OVSF碼產生器的方框圖；和圖4是在Hadamard碼產生模式下，OVSF碼產生器的方框圖。
具體實施例方式
圖1是產生OVSF碼Cn，x的碼產生器20的方框圖。碼產生器20由二進位計數器22和屏蔽寄存器24組成，它們提供輸入到屏蔽單元26中。屏蔽單元26的輸出被提供給奇偶產生器28。對應計數器22的每一個增加，奇偶產生器28輸出一個OVSF碼比特。
為了產生OVSF碼Cn，x，屏蔽寄存器24載入x，它按照與計數器值相反端(opposite endianism)(比特有效位約定(bit significance convension))的方式寫入。至於計數器的端，寄存器24有效的載入x的比特反轉形式。比如，十進位數3在比特有效位約定中，是4比特二進位數0011，這裡最右邊比特是最低有效位比特，最左邊是最高有效位比特，然而，十進位數3在相反比特有效位約定中是1100。
屏蔽單元26從屏蔽寄存器24中接收值x，從計數器22中接收計數值。記住這些值有相反的比特有效位約定，屏蔽單元26在執行屏蔽(mask)操作之前，需要排列這些值。屏蔽單元26排列這些值，這樣它們log2(n)個(一般是一個整數，因為n一般是2次冪)最低有效位比特重疊。然後通過對排列的值進行按位與的方法，執行屏蔽。下面的例子說明了屏蔽單元的操作，這裡，C8，5被產生，計數器值當前是7。
在最左邊比特是最低有效位的約定中，7用4比特字表示是1110。在最右邊比特是最低有效位的約定中，5用4比特表示是0101。屏蔽單元26按照下面所示，排列這些字(因為n＝8＝2n)的3個最低有效位比特 對排列值執行按位與，產生字101。
這樣，對於計數器22中的每一個值，奇偶產生器28從屏蔽單元26接收一個字。對於它接收的每一個字，奇偶產生器28輸出單一的比特，它指示從屏蔽單元26中接收字的奇偶。將會看到，在n個連續周期的每一組中，奇偶比特拼出Cn，x。如果所需最長的OVSF碼屬於矩陣Cq，那麼計數器能夠至少經過q個值計數，也就是，計數器必須有至少log2(q)個比特。典型的，計數器連續運轉，產生所需速率的OVSF碼比特，從而提供連續的數據流用於一個CDMA收發器的調製或者解調系統。
比如，讓我們試著產生C8，3。從上面的OVSF矩陣中，我們知道這個序列是0，0，1，1，1，1，0，0。下面的表格顯示了在產生器20中，不同的單元如何根據計數器的前幾個步驟動作。注意對於C8，3，n＝8，x＝3，log2(n)＝3。

可以看到，奇偶產生器28產生一個連續流，其中C8，3被反覆的重複。
圖2顯示了改進了的OVSF碼產生器30的方框圖。產生器30與產生器20相同，因為它也由屏蔽寄存器24，屏蔽單元26和奇偶產生器28組成。然而，在圖2中，圖1中的計數器22被反向進位加法器32和另一個寄存器34替代。在這個實施例中，屏蔽寄存器24包含所寫入的x的二進位形式如下，x的最右邊比特是最低有效位，而反向進位加法器32和寄存器34被用來實現一個本質上是計數器的功能，該計數器有相反比特有效位約定。寄存器34載入按照與x相反端形式寫入十進位數1的二進位形式。比如，這裡n是64，寄存器34載入值100000。
反向進位加法器是一個普通的硬體單元，通常在實現快速傅立葉變換(FFT)中使用。它作為一個標準二進位加法器，按照同樣的方法操作，除了加法的進位按照與傳統的加法器相反方式移動。下面的表格給出了一些例子。

在產生器30中，輸入到反向進位加法器的是它的輸出(它被反饋回去)和寄存器34的內容。
反向進位加法器32和屏蔽寄存器24的輸出被屏蔽單元26和奇偶產生器28所使用，以按照產生器20中同樣的方式，產生OVSF碼Cn，x。將會看到，在n個連續周期的每一組中，奇偶比特拼出Cn，x。如果所需最長的OVSF碼屬於矩陣Cq，那麼加法器能夠至少經過q個值計數，也就是，計數器必須能夠輸出log2(q)個比特長的結果。
比如，讓我們試著產生C8，3，它是0，0，1，1，1，1，0，0。下面的表格顯示了在產生器30中，不同的單元如何根據對應C8，3的計數器的前幾個步驟動作，其中n＝8，x＝3，log2(n)＝3。


奇偶產生器28的輸出是C8，3。
圖3是另外一個OVSF碼產生器40的方框圖。產生器40與產生器20和30相同，因為它也由屏蔽寄存器24，屏蔽單元26和奇偶產生器28組成。碼產生器40也包含計數器44，它的輸出與在屏蔽寄存器中的值有相同的比特有效位約定。然而，比特反轉器對計數器44的輸出進行操作，以便讓計數器值與屏蔽寄存器的值有相反的比特有效位約定。比特反轉器的輸出被提供給屏蔽單元26的輸入。下面的表格說明了計數器44和比特反轉器42的4比特字的操作。


從上面的表格中，很明顯的看出比特反轉器42與圖2中反向進位加法器32的輸出相同。圖3給出的屏蔽寄存器24，屏蔽單元26和奇偶產生器28與碼字產生器30中的對應部分操作類似，熟練的人可以很容易的理解產生器40如何產生OVSF碼。
在圖1，2，3中描述的OVSF碼產生器，可以提供第二個操作模式，在此模式下，通過執行屏蔽操作可以產生Hadamard碼，該操作讓屏蔽單元的輸入有相同比特有效位約定。
在圖1的實施例中，比特有效位約定的一致性可以通過重新載入與計數器22有關，沒有比特反轉的X形式到寄存器24中而獲得。在圖2的實施例中，通過在點BR提供比特反轉器而獲得一致性。在圖3的實施例中，在Hadamard碼產生模式下，通過讓比特反轉器42失效而獲得一致性。
圖1，2，3實施例在Hadamard碼產生模式下的操作，實際產生了一個系統，其操作如圖4中所示的方案。
圖4顯示了產生Hadamard碼Hn，x的碼產生器10的方框圖。碼產生器10由二進位計數器12和屏蔽寄存器14組成，它們提供了屏蔽單元16的輸入。屏蔽單元16的輸出提供給奇偶產生器18。對應計數器12的每一個增加，奇偶產生器18輸出一個Hadamard碼比特。計數器12自動返回碼字的開始。
為了產生Hadamard碼Hn，x，屏蔽寄存器14載入x。屏蔽單元16對計數器12的輸出和來自寄存器14的值x，執行按位與操作。這樣，對應計數器12的每一個值，奇偶產生器18從屏蔽單元16中接收字。對於它接收的每一個字，奇偶產生器18輸出單一比特，它指示從屏蔽單元16中接收的字的奇偶。在2n個連續周期的每一組中，奇偶比特拼出Hn，x。如果所需最長的Hadamard碼屬於Hadamard矩陣Hp，那麼計數器12在返回之前必能夠經過至少2p個值計數，也就是，計數器14須有至少p個比特。典型的，計數器連續運轉，產生所需速率的Hadamard碼比特，從而提供連續的數據流用於CDMA收發器的調製或者解調系統。
比如，讓我們試著產生H3，3。從上面的Hadamard碼矩陣中，我們知道這個序列是0，1，1，0，0，1，1，0。下面的表格顯示了在產生器10中，不同的單元如何根據計數器的前幾個步驟動作，其中n＝3，x＝3。

可以看到，奇偶產生器18產生連續流，其中H3，3被反覆的重複。
雖然Hadamard碼可以被作為擴頻碼使用，在UMTS中，它們通常被用來作為信號中的識別標籤。
權利要求
1.一種擴頻碼比特產生裝置，由下列裝置組成屏蔽裝置，使用第二個坐標字屏蔽掉第一個坐標字，該第二坐標字與第一坐標字有相反的比特有效位約定，第一和第二坐標字規定了擴頻碼比特；和奇偶產生裝置，用於確定屏蔽後的第一個坐標字的奇偶，以獲得所指定的比特。
2.如權利要求1中所述的裝置，其中，屏蔽裝置為了屏蔽操作，被安排以重疊可選擇的數目n個坐標字的最低有效位，這樣產生的擴頻碼屬於OVSF矩陣C2n。
3.如權利要求1或2中所述的裝置，其中，該裝置有附加的操作模式，在此模式下，屏蔽裝置使用有相同比特有效位約定的坐標字，執行屏蔽操作，這樣產生的擴頻碼是Hadamard碼。
4.如權利要求1，2或3中所述的裝置，其中，第二坐標字識別包含所指定的比特的擴頻碼的位置，該比特在包含擴頻碼字的矩陣中，並且第二坐標字經比特反轉來獲得相反的比特有效位約定。
5.如權利要求1，2或3中所述的裝置，更進一步包括將第一坐標字進行比特反轉獲得相反的比特有效位約定的反轉裝置。
6.如權利要求1，2或3中所述的裝置，更進一步包括為了獲得相反的比特有效位約定，產生第一坐標字的反向進位加法器。
7.如任何前面權利要求所述的裝置，更進一步包括提供計數器值的計數器裝置，其中，第一坐標字是計數器值，並且計數器的增加引起奇偶產生裝置產生擴頻碼。
8.如引用權利要求3的權利要求7中所述的裝置，其中，在附加的操作模式中指定m個連續的奇偶值，來形成擴頻碼，這樣碼字是Hadamard矩陣Hm中的Hadamard碼。
9.如權利要求8中所述的裝置，其中，m是可以調整的，從而選擇通過奇偶產生裝置產生的Hadamard碼。
10.如任何前面權利要求所述的裝置，其中，第二坐標字是可以調整的，從而控制哪一個擴頻碼提供所指定的比特。
11.如任何前面權利要求所述的裝置，其中，第一坐標字是可以調整的，從而控制由奇偶產生裝置所提供擴頻碼的那個比特。
12.一種處理通信信號的裝置，包括任何前面權利要求的產生擴頻碼比特的裝置和應用擴頻碼比特到通信信號中所述的裝置。
13.一種擴頻碼比特產生方法，包括提供兩個坐標字，它們規定了擴頻碼的比特並且具有相反的比特有效位約定；使用第二個坐標字屏蔽第一個坐標字並且確定屏蔽後的第一個坐標字的奇偶以獲得所指定的比特。
14.如權利要求13中的方法，還包括對用於屏蔽操作的可選擇的數目n個坐標字的最低有效位的重疊，此方法還包括選擇n來確定從OVSF矩陣C2n中產生的擴頻碼。
15.如權利要求13或14中的方法，其中，第二坐標字識別包含所指定的比特的擴頻碼的位置，該比特在包含擴頻碼字的矩陣中，並且將第二坐標字比特反轉來獲得相反比特有效位約定。
16.如權利要求13，14或15中的方法，其中，第一坐標值是計數器值，並且計數器值的增加引起連續的奇偶確定，以形成擴頻碼。
17.如權利要求13到16中的任何一個方法，其中，第二坐標字是可以調整的，從而控制哪一個擴頻碼提供所指定的比特。
18.如權利要求13到17中的任何一個方法，其中，第一坐標字是可以調整的，從而控制通過奇偶確定所提供擴頻碼的那個比特。
19.一種處理通信信號的方法，包括通過使用由權利要求13到18任何一個方法所產生擴頻碼比特，對信號進行擴頻和解擴操作中的至少一個。
20.一種用於實現權利要求13至19中任何一個方法的程序。
全文摘要
使用奇偶產生器(18)對屏蔽後的計數器(12)的輸出進行操作，從而產生OVSF碼，計數器與屏蔽字有相反的比特有效位約定。隨著計數器(12)增加，奇偶產生器輸出OVSF碼。可以調整計數器與屏蔽的重疊部分，從而產生其他OVSF碼。通過給屏蔽字和計數器相同的比特有效位約定，可以產生Hadamard碼。
文檔編號H04J11/00GK1555623SQ02818153
公開日2004年12月15日 申請日期2002年8月2日 優先權日2001年8月2日
發明者喬納森·盧卡斯, 喬納森 盧卡斯 申請人:尤比尼蒂克斯有限公司