移動電信系統中擴頻碼的後處理的製作方法
2023-06-01 04:24:46 1
專利名稱：移動電信系統中擴頻碼的後處理的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種在移動電信系統中、在未知擴頻因子情況下對聯合檢測算法的結果進行後處理的方法。特別是，所述後處理方法不需要不止一次地應用聯合檢測算法就可工作。
如第三代合作項目(3GPP)所規定的第三代移動無線電電信系統UMTS具有兩種定義模式頻分雙工(FDD)和時分雙工(TDD)。正如本領域的技術人員所理解的，UMTS是通用移動電信系統的縮寫詞。
UMTS地面無線電接入時分雙工(UTRA TDD)模式基於碼分多址(CDMA)和混合時分多址(TDMA)的結合。通過將通信分到時隙和代碼的序列中，把UTRA TDD模式的電信系統的給定用戶的通信與其它用戶的通信分離。通過將來自各個用戶的信號與稱作擴頻碼的相應的二進位序列相乘，給定用戶在任何時隙中發送的通信可以疊加在來自其它用戶的通信上。適合用作擴頻碼的二進位序列具有高於通信信號的數據率，是相互獨立的並且最終可分離。擴頻碼的較高數據率比特稱作碼片。
在接收給定時隙內的傳輸的過程中，給定時隙內發送的擴頻編碼用戶通信是一起檢測的。同時或聯合檢測是有利的，因為與每次一個代碼地檢測擴頻編碼通信相比，它提供更佳的誤碼率性能。給定時隙中發送的通信包含由多個擴頻碼編碼後的信息。在一種稱作去擴頻的過程中，從聯合檢測的擴頻編碼通信中重構原始用戶通信。適合於去擴頻的算法包括聯合檢測算法(JD)。
JD算法要求所有擴頻碼都具有相同的擴頻因子SF。擴頻因子可以看作是以碼片為單位的擴頻碼長度的量度。然而，TDD的3GPP規範對信道化擴頻碼採用真正的正交可變擴頻因子(OVSF)代碼。2、4、8或16的擴頻因子可以從擴頻碼樹中選擇。
只有從給定擴頻碼至樹的根部(較低擴頻因子)的路徑上或者在特定碼以下的子樹中沒有其它擴頻碼用於某個時隙(較高擴頻因子)，則可以在該時隙中使用給定的擴頻碼。
在上行鏈路中，基站(BS)會知道每個時隙中接收的各用戶設備(UE)的擴頻碼分配。但是，如果需要降低的數據率，則UE可以選擇使用較大的SF。因此，BS可能不知道所有接收的擴頻碼的SF。此外，在下行鏈路中，分配到給定UE的擴頻碼的SF對於給定UE是已知的，但卻不知道分配給其它用戶的擴頻碼的SF。
當擴頻因子未知時，可以在假定所有接收的擴頻碼具有相同的擴頻因子的前提下應用JD算法，然後再對逐步降低擴頻因子的擴頻碼重複該算法，直到對任何擴頻因子的每個原始用戶通信都去擴頻，從而對原始用戶通信去擴頻。JD算法的重複應用在計算上是密集的，既費時又麻煩。
本發明的目的是消除或者至少減輕上述問題。
根據本發明，提供一種採用未知擴頻因子的多個擴頻碼對編碼傳輸去擴頻的方法，該方法包括以下步驟選擇初始擴頻因子，並將該初始擴頻因子運用於聯合檢測算法，以便產生第一數據符號矢量；該方法的特徵在於還包括以下步驟對第一數據符號矢量進行至少一次後處理，以便確定多個擴頻碼中每一個的正確擴頻因子；以及根據所確定的擴頻因子對編碼傳輸進行去擴頻。
最好是，在後處理步驟中，把當前的擴頻因子設置為初始擴頻因子，把當前的數據符號矢量設置為第一數據符號矢量，並且選擇第一閾值和第二閾值，後處理步驟還包括以下步驟i)針對第一閾值測試當前的數據符號矢量的各元素的大小；ii)對於每個擴頻碼，對大小低於第一閾值的第一數據符號矢量的元素的數目進行計數；iii)創建直方圖，其中，每個類別對應於給定的擴頻碼，並且每個類別中的值對應於給定擴頻碼的計數；
iv)針對第二閾值測試直方圖的各類別的值，從而在給定擴頻碼的計數低於第二閾值時，確定當前的擴頻因子是給定擴頻碼的正確擴頻因子；以及v)如果至少一個計數大於第二閾值，則採取以下附加步驟將當前的擴頻因子改為後續的擴頻因子；從第一數據符號矢量生成當前的數據符號矢量，這種生成取決於後續的擴頻因子；以及重複步驟iii)至v)，直到確定所有的擴頻因子。
由於重複的後處理步驟採用初始擴頻因子對JD算法的輸出進行操作，因此不需要重複運用在計算上密集的JD算法。
後續的擴頻因子最好是低於初始擴頻因子。而且初始擴頻因子最好是十六。
後處理步驟c)最好還包括檢查多個擴頻碼中的每對擴頻碼是否具有相同的擴頻因子，如果為給定的一對擴頻碼指示了不同的擴頻因子，則假定只發送較低的擴頻因子。
該方法最好是作為軟體存儲在計算機存儲設備中。
在本發明的另一方面，提供一種採用多個未知擴頻因子的擴頻碼對編碼傳輸去擴頻的設備，該設備包括聯合檢測裝置，其中在假定初始擴頻因子的前提下把聯合檢測算法運用於編碼傳輸，該聯合檢測裝置生成第一數據符號矢量；後處理裝置，其中對第一數據符號矢量進行後處理，以便確定多個擴頻碼中每一個的正確擴頻因子；以及解碼裝置，其中根據所確定的擴頻因子對編碼傳輸去擴頻。
後處理裝置最好包括初始化裝置，它將當前擴頻因子設置為假定的初始擴頻因子，將當前數據符號矢量設置為第一數據符號矢量，以及為第一閾值和第二閾值設置值；用於針對第一閾值、測試當前數據符號矢量的元素的大小的裝置；對於每個擴頻碼、計算大小低於第一閾值的第一數據符號矢量的元素的數目的裝置；創建直方圖的裝置，其中每個類別對應於給定的擴頻碼，並且每個類別中的值對應於給定擴頻碼的計數；用於針對第二閾值測試直方圖的每個類別的值的裝置，從而在給定擴頻碼的計數低於第二閾值時，測試裝置確定當前的擴頻因子是給定擴頻碼的正確擴頻因子，並且在給定的計數大於第二閾值時，測試裝置確定當前的擴頻因子不是對應於給定計數的擴頻碼的正確擴頻因子。
後處理裝置最好還包括將當前擴頻因子改為後續擴頻因子的裝置；以及從第一數據符號矢量生成當前數據符號矢量的裝置，這種生成取決於後續擴頻因子。
後續擴頻因子最好低於初始擴頻因子。而且初始擴頻因子最好為十六。
後處理裝置最好還包括檢查多個擴頻碼中的每對擴頻碼是否具有相同擴頻因子的裝置，如果對給定的一對擴頻碼指示不同的擴頻因子，則假定只發送較低的擴頻因子。
有利的是，後處理裝置以存儲在傳統存儲設備中以供傳統的處理設備使用的軟體來實現。聯合檢測裝置最好以存儲在傳統的存儲設備中以供傳統的處理設備使用的軟體來實現。
為了更好地理解本發明，下面將通過舉例並參照附圖來說明，圖中
圖1說明OVSF碼樹；圖2說明本發明的後處理方法的流程圖；圖3說明SF為8的軟數據符號矢量生成的流程圖；以及圖4說明SF為4的軟數據符號矢量生成的流程圖。
圖1中，在OVSF碼樹的環境中表示擴頻碼aSF，i。從左至右，碼樹逐步上升到較高的SF 102。每個擴頻碼分支在右側產生另外兩個擴頻碼分支，這另外兩個分支可看作一對104。擴頻碼對104、即aSF，{偶數}和aSF，{偶數+1}具有共享相同上半部分(等於父擴頻碼分支aSF/2，i)和具有分別為上半部分的重複和上半部分的反數的下半部分的特性。
在本發明的第一實施例中，採用了將信息比特作為波形來傳送的正交相移鍵控(QPSK)方案。QPSK允許提供兩個信息比特的四種可能波形(或構像點)。每個QPSK波形均為表示比特複合對的數據符號。
JD算法的輸出是關於每個擴頻碼的QPSK數據符號的軟估計值。在沒有噪聲或失真的情況下，數據符號是QPSK構像點。對軟估計數據符號進行後處理，從而確定所傳送的擴頻碼的SF。
首先，標準JD算法在假定所有擴頻碼的擴頻因子都是十六的前提下進行運算。JD算法產生軟估計數據符號的一維陣列或矢量dSF16。JD算法輸出矢量具有以下形式[符號0代碼0，代碼1，代碼2，...；符號1代碼0，代碼1，...；等等]，其中，每個擴頻碼、即代碼i對應於OVSF樹中SF＝16的擴頻碼a16，i。
其次，針對預定閾值thresh1測試軟數據符號矢量元素的大小，如圖2所示。在塊202，將具有長度K的計數器矢量histk初始化。這種測試發生在條件循環的嵌套集中-for(i＝0；i＝i+1；i＝N)，塊204，218和220以及for(k＝0；k＝k+1；k＝K)，塊206，214和216。這樣，對於N個數據符號中的每一個以及對於K個可用擴頻碼中的每一個，計算QPSK數據符號的各軟估計值的大小dSF16(塊208)，並且每當該大小小於預定閾值thresh1時(塊210)，計數器矢量的相應元素增加1(histk＝histk+1)(塊212)。計數器矢量的元素表示每個擴頻碼的各估計值的大小低於預定閾值thresh1的次數。計數器矢量產生每個擴頻碼低於閾值大小的出現情況的直方圖histogram(塊222)。
第三，針對第二閾值thresh2(比如N/4)，測試計數器陣列的元素。因此，如果各擴頻碼的計數大於第二閾值，則可以假定SF小於初始假定。
第四，測試擴頻碼對。如果一對給定擴頻碼中的第一代碼具有大量的小的符號大小，而該對中的第二代碼沒有，則可以推斷，沒有採用第一擴頻碼進行傳輸。僅傳送了該對的第二代碼。
以histogram＝(0，0，0，0，27，21，24，24)的情況為例，其中K＝8且N＝60，因此thresh2＝N/4＝15。histogram的第五、第六、第七及第八元素表示相應代碼(代碼4、代碼5、代碼6以及代碼7)具有大量的小量值符號，因此假定相應代碼的SF必定小於16。histogram的元素是成對的，這意味著傳送了每對中的兩個代碼。
第五，對於指示了較小SF的那些代碼，假定SF為8。應當指出，SF＝16的一個數據符號的持續時間與SF＝8的兩個數據符號的持續時間相同。通過結合經過聯合檢測的兩個SF＝16代碼的軟數據符號，可以獲得SF＝8代碼中的數據符號。因此，例如，可以假定軟符號0為代碼0+代碼1，以及軟符號1為代碼0-代碼1。由於OVSF樹中SF＝16的擴頻碼對(比如a16，4和a16，5)具有共享相同上半部分(等於SF＝8擴頻碼a8，2)並具有分別為上半部分的重複(a8，2)和上半部分的反數(a8，2-1)的下半部分的特性，所以加法和減法起作用。對於相鄰碼對計算片碼形式的加法時，上半部分的和為兩倍，下半部分則為零。另一方面，對於相鄰碼對計算片碼形式的減法時，上半部分的和為零，下半部分則為兩倍。在表1中可以看到這種結果，其中舉例說明代碼4(a16，4)與代碼5(a16，5)的碼片形式加法以及從代碼4(a16，4)中減去代碼5(a16，5)的碼片形式減法。
表1 加和減軟符號本身具有相同的結果這裡，首先已經將各代碼中的碼片相加。無論是通過碼片形式加法和減法，還是通過加和減軟符號本身，均獲得SF＝8的軟數據符號。
確定SF＝8的數據符號的過程採用了上述加法和減法的結果。
將SF＝8的新數據符號矢量dSF8初始化為與SF＝16的JD算法所生成的數據符號矢量dSF16相同。圖3說明了在直方圖的第五、第六、第七以及第八元素表示相應代碼具有大量小幅度符號的情況下，如何從dSF16中生成新矢量dSF8。
新矢量dSF8的元素的定義發生在嵌套的條件循環中-for(KSF8＝4；KSF8＝KSF8+2；KSF8＝6)，塊302，314和316，以及for(i＝0；i＝i+1；i＝N)，塊304，310和312。對於指示了較低SF的每個擴頻碼對，以及對於每個軟數據符號，dSF8的偶數下標的元素被定義為屬於該擴頻碼對的每個擴頻碼的dSF16的元素之和(塊306)，dSF8的奇數元素被定義為屬於該擴頻碼對的每個擴頻碼的dSF16的元素之差(塊308)。
為新的軟符號矢量創建新的直方圖。正如在SF＝16階段所作的，對新的直方圖進行處理，以便找出使用具有低於閾值的幅度的各代碼的符號數量。
如果新直方圖的所有元素均低於第二閾值，該過程則可以終止，因為SF＝8的假定是正確的。相反，如果新直方圖的元素高於該閾值，則必須假定SF仍然較低。
再來看這個實例，如果新直方圖具有形式(0，0，0，0，31，30，30，31)，則需要進一步迭代。正如假定SF＝8時將兩個代碼作為一個代碼進行聯合檢測一樣，對於SF＝4的處理提供四個代碼，它們被作為一個代碼受到聯合檢測。為了分離出各個數據符號，必須執行以下一系列組合軟符號0＝代碼0+代碼1+代碼2+代碼3軟符號1＝代碼0+代碼1-代碼2-代碼3軟符號2＝代碼0-代碼1+代碼2-代碼3軟符號3＝代碼0-代碼1-代碼2+代碼3
對於dSF8的元素的直方圖具有形式(0，0，0，0，31，30，30，31)的情況，上述代碼組合中的每一個均被反映在另一個(SF＝4)軟數據符號陣列dSF4的定義中，如圖4所示。大於thresh2的SF＝8的直方圖的第一元素對應於第五代碼，因此，把KSF4設置為4(塊402)。在四個元素的循環中，這些代碼如上所述進行組合，根據SF＝16的JD算法的輸出dSF16來提供dSF4的元素，塊406、408、410以及412。dSF4的元素定義的循環發生在條件循環內-for(i＝0；i＝i+1；i＝N)，塊404、414和416。
dSF4的數據符號被這樣安排，以便按順序收集每個數據符號的代碼。在本例中，數據符號被如下安排[符號0代碼0SF16，代碼1SF16，代碼2SF16，代碼3SF16，代碼4SF4；符號1代碼4SF4；符號2代碼4SF4；符號3代碼4SF4；...等等]，其中代碼4SF4為SF4擴頻碼。
然後，可以重排數據符號，使得關於給定代碼的所有符號被集合在一起，然後按照常規方式進行解調和解碼。
應當理解，本發明的方法不限於實例中所用的步驟。當已經假定SF＝4時，該方法的迭代不一定要終止。
權利要求
1.一種用於採用未知擴頻因子的多個擴頻碼對編碼傳輸去擴頻的方法，所述方法包括以下步驟a)選擇初始擴頻因子；以及b)將所述初始擴頻因子運用於聯合檢測算法，以便生成第一數據符號矢量；所述方法的特徵在於還包括以下步驟c)對所述第一數據符號矢量進行至少一次後處理，以便確定所述多個擴頻碼中每一個的正確擴頻因子；以及d)根據所述確定的擴頻因子對所述編碼傳輸進行去擴頻。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，把當前擴頻因子設置為所述初始擴頻因子，把當前數據符號矢量設置為所述第一數據符號矢量，以及選擇第一閾值和第二閾值所用的值，所述後處理步驟c)包括以下步驟i)針對所述第一閾值來測試所述當前數據符號矢量的元素的大小；ii)對於每個擴頻碼，對大小低於所述第一閾值的所述第一數據符號矢量的元素的數目進行計數；iii)創建直方圖，其中每個類別對應於給定的擴頻碼，並且每個類別中的值對應於所述給定擴頻碼的所述計數；iV)針對第二閾值測試所述直方圖的各個類別的值，從而若所述給定擴頻碼的所述計數低於所述第二閾值，則確定所述當前擴頻因子是所述給定擴頻碼的正確擴頻因子；以及v)如果至少一個計數大於所述第二閾值，則採取以下附加步驟將所述當前擴頻因子改為後續擴頻因子；從所述第一數據符號矢量生成當前數據符號矢量，所述生成取決於所述後續擴頻因子；以及重複步驟iii)至v)，直到確定了所有擴頻因子。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述後續擴頻因子低於所述初始擴頻因子。
4.如權利要求1至3中任何一項所述的方法，其特徵在於，所述初始擴頻因子為十六。
5.如權利要求1至4中任何一項所述的方法，其特徵在於，所述後處理步驟c)還包括檢查所述多個擴頻碼中的每對擴頻碼是否具有相同的擴頻因子，如果為給定的一對擴頻碼指示不同的擴頻因子，則假定只傳送了較低的擴頻因子。
6.一種用於採用未知擴頻因子的多個擴頻碼對編碼傳輸去擴頻的設備，所述設備包括聯合檢測裝置，其中在假定初始擴頻因子的前提下把聯合檢測算法運用於所述編碼傳輸，所述聯合檢測裝置生成第一數據符號矢量；後處理裝置，其中對所述第一數據符號矢量進行後處理，以便確定所述多個擴頻碼中每一個的所述正確擴頻因子；以及解碼裝置，其中根據所述確定的擴頻因子對所述編碼傳輸進行去擴頻。
7.如權利要求6所述的設備，其特徵在於，所述後處理裝置包括初始化裝置，它將當前擴頻因子設置為所述假定的初始擴頻因子，將當前數據符號矢量設置為所述第一數據符號矢量，以及設置第一閾值和第二閾值所採用的值；用於針對所述第一閾值、測試所述當前數據符號矢量的元素的大小的裝置；對於每個擴頻碼，對大小低於所述第一閾值的所述第一數據符號矢量的元素的數目進行計數的裝置；用於創建直方圖的裝置，其中每個類別對應於給定的擴頻碼，並且每個類別中的值對應於所述給定擴頻碼的所述計數；用於針對所述第二閾值、測試所述直方圖的各類別的值的裝置，從而在給定擴頻碼的計數低於第二閾值時，所述測試裝置確定所述當前擴頻因子是所述給定擴頻碼的正確擴頻因子；以及如果給定計數大於所述第二閾值，則所述測試裝置確定所述當前擴頻因子不是對應於所述給定計數的所述擴頻碼的所述正確擴頻因子。
8.如權利要求7所述的設備，其特徵在於，所述後處理裝置還包括將所述當前擴頻因子改為後續擴頻因子的裝置；以及從所述第一數據符號矢量生成當前數據符號矢量的裝置，所述生成取決於所述後續擴頻因子。
9.如權利要求8所述的設備，其特徵在於，所述後續擴頻因子低於所述初始擴頻因子。
10.如權利要求6至9中任何一項所述的設備，其特徵在於，所述初始擴頻因子為十六。
11.如權利要求6至10中任何一項所述的設備，其特徵在於，所述後處理裝置還包括檢查多個擴頻碼中的每對擴頻碼是否具有相同的擴頻因子的裝置，如果為給定的一對擴頻碼指示不同的擴頻因子，則假定只傳送了較低的擴頻因子。
12.如權利要求6至11中任何一項所述的設備，其特徵在於，所述後處理裝置作為存儲在傳統存儲設備中、供傳統處理設備使用的軟體來實現。
13.如權利要求6至12中任何一項所述的設備，其特徵在於，所述聯合檢測裝置作為存儲在傳統存儲設備中、供傳統處理設備使用的軟體來實現。
14.一種計算機存儲設備，它上面存儲了軟體，其中所述軟體執行如權利要求1至5中任何一項所述的方法。
全文摘要
在移動電信系統、如UMTS中，通過把不同用戶通信在多個正交擴頻碼之中進行擴頻，用戶通信可以在單個時隙中並行傳送。每個擴頻碼具有特有的擴頻因子。每個時隙中傳送的通信通過聯合檢測算法被聯合檢測並且去擴頻為原始用戶通信。提供一種在擴頻因子未知時、對聯合檢測算法的結果進行後處理的方法。後處理方法不需要多次運用聯合檢測算法就可工作。因此，具有不同擴頻因子的擴頻碼可以用在一個時隙中。
文檔編號H04B1/707GK1426635SQ01808758
公開日2003年6月25日 申請日期2001年2月28日 優先權日2000年3月1日
發明者D·約翰森 申請人:羅克馬諾爾研究有限公司