用於發送和接收可變速率數據的方法和裝置的製作方法
2023-06-24 03:05:26 4
專利名稱：用於發送和接收可變速率數據的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信。尤其，本發明涉及一種用於發送和接收可變速率數據分組的方法和裝置，其中，是用信號來指示這些分組的數據速率。
背景技術：
碼分多址(CDMA)調製技術的應用是數種技術中的一種，它用於促進存在大量系統用戶的通信。雖然眾知其它技術，諸如時分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)和諸如幅度壓擴單邊帶(ACSSB)之類的AM調製方案，但是CDMA比這些其它技術具有顯著的優點。在題為「使用衛星或地面中繼器的擴頻多址通信系統」的美國專利第4,901,307號中揭示了在多址通信系統中的CDMA技術的應用，該專利已轉讓給本發明的受讓人，並在此引用作為參考。在題為「在CDMA蜂窩電話系統中用於產生信號波形的系統和方法」的美國專利第5,103,459號中進一步揭示了在多址通信系統中的CDMA技術的應用，該專利已轉讓給本發明的受讓人，並在此引用作為參考。
在上述美國專利第5,103,459號(『459專利)中，描述了應用正交沃爾什代碼來對不同的付費用戶站提供信道化。這允許基站在基站的覆蓋範圍中把許多分立的信道發送給多個用戶。在『459專利中，所發送的正交沃爾什信道中的一個信道是導頻信道，該信道允許在其它正交沃爾什信道上發送的話務信道的相干調製。在1996年4月9日提出的，題為「在CDMA無線通信系統中的降低峰到平均發射功率高數據速率」的美國專利第08/856,428號中揭示了能夠相干調製的從移動站發送CDMA信號的方法，該專利已轉讓給本發明的受讓人，並在此引用作為參考。在美國專利申請第08/856,428號中，移動站發送多個不同的信道，其中通過使用短沃爾什序列來區別每個信道。此外，在美國專利申請第08/856,428號中，一種複數偽噪聲(PN)擴展的方法，它降低在QPSK調製信號傳輸中的峰到平均比。
CDMA系統經常使用可變速率聲碼器對數據進行編碼，以致可以從一個數據幀到另一個數據幀改變數據速率。在題為「可變速率聲碼器」的美國專利第5,414,796號中揭示了可變速率聲碼器的示例實施例，該專利已轉讓給本發明的受讓人，並在此引用作為參考。當沒有有用的語音要發送時省去不必要的發送，使可變速率通信信道的應用降低了相互幹擾。
相似地，希望在CDMA無線通信系統中提供數字數據的可變速率傳輸。當有大量數字信息待發送和當使延遲最小是很重要時，則應該以高傳輸速率來發送數據。然而，當待發送的數據較少或當延遲最小不是很重要時，希望降低無線通信系統中的數字數據傳輸速率，因為速率較低的傳輸比最大傳輸速率可以得到增加距離、延長電池壽命和降低對其它用戶的幹擾等結果。
在題為「在通信接收機中用於確定所發送的可變速率數據的方法和裝置」的未定美國專利第5,566,206號中揭示了接收機確定所接收到的數據幀的速率的一種技術，該專利已轉讓給本發明的受讓人，並在此引用作為參考。在1993年9月24日提出的，題為「用於碼分多址系統應用的多速率串聯維特比解碼器」的美國專利第08/126,477號中揭示了另一種技術，該專利已轉讓給本發明的受讓人，並在此引用作為參考。根據這些技術，在每個可能的速率處對每一個接收到的數據幀進行解碼。把描述經解碼的碼元(在每個速率處對每個幀進行解碼)的差錯量度提供給處理器。差錯量度可以包括循環冗餘校驗(CRC)結果、Yamamoto質量量度和碼元差錯率。在通信系統中，這些差錯量度是眾所周知的。處理器分析差錯量度並確定發送輸入碼元的概率最大的速率。
發明內容
本發明提供一種新穎的和改進的裝置和方法，用於發送和接收可變速率數據。在本發明的第一實施例中，使用通過線性反饋PN發生器產生的長偽噪聲代碼來擴展數據，根據可變數據的傳輸速率和發送數據的特定用戶來選擇其屏蔽。因此，通過在接收機處識別哪個屏蔽將允許對所接收到的波形進行去擴展而確定數據的速率。在本發明的第二實施例中，把來自預定前置碼組的前置碼穿插到輸出導頻信號中以提供速率指示信息。在第三實施例中，根據正交函數組(它是數據分組的速率指示的一部分)對速率指示信號進行編碼。
從下面結合附圖的詳細描述中，對本發明的特性、目的和優點將更為明了，在所有的附圖中，用相同的標記作相應的識別，其中圖1是本發明的第一實施例的傳輸系統的方框圖；圖2是示例PN發生器的方框圖；圖3是示出用於長代碼屏蔽的位的圖；圖4是示出第一接收機系統的方框圖，所述第一接收機系統用於接收藉助於本發明的第一實施例發送的可變速率數據；圖5是示出第二接收機系統的方框圖，所述第二接收機系統用於接收藉助於本發明的第一實施例發送的可變速率數據；圖6是示出本發明的第二實施例的發射機系統的方框圖；圖7A-7H是示出用於本發明的第二實施例中的前置碼格式建議組的圖；圖8是示出本發明的第二實施例的接收機系統的方框圖；圖9是本發明的遠程站的方框圖，示出本發明的第三實施例的發射機系統；以及圖10是示出本發明的第三實施例的接收機系統的方框圖。
具體實施例方式
參考圖紙，圖1示出方框圖形式的本發明的發送裝置。把待發送的數據分組提供給循環冗餘校驗(CRC)和尾位產生器2。在數據分組中的數據位數確定發送的有效速率R。根據本技術領域中眾知的方法，CRC和尾位產生器2產生諸如奇偶位之類的CRC位的組。把CRC位與尾位的組一起附加到數據分組。
把附加了CRC和尾位的數據分組提供給前向差錯校正編碼器4。編碼器4可以是任何形式的前向差錯校正編碼器，諸如卷積編碼器和裡德-索羅門編碼器或其它已知前向差錯校正編碼器。在示例實施例中，編碼器4是加速按鍵編碼器，在本技術領域中眾知它的設計，並在題為「相應於迭代解碼方法的具有至少兩個並行的系統卷積編碼的差錯校正編碼方法，解碼模塊和解碼器」的美國專利第5,446,747號中揭示了技術，在此引用該專利作為參考。
把經編碼的分組提供給交錯器6，它對在分組中的經編碼的碼元再排序，以提供對脈衝串差錯提供附加保護的臨時分集。然後把再排序的分組提供給重複產生器8，重複產生器8把經交錯的碼元的冗餘形式提供給分組，以致輸出碼元數固定的分組而不管分組的數據速率R。把來自重複產生器8的分組提供給增益單元10，它根據分組的速率R和為了提供導頻信道和數據信道之間的正確功率比而調節分組的增益。
把來自增益單元10的分組提供給子信道擴展單元12。子信道擴展單元12使用短擴展序列(Wdnts)擴展分組，使用所述短擴展序列以允許接收機把導頻信道從數據信道分開。在示例實施例中，所使用的短擴展序列是短正交沃爾什序列。在上述美國專利申請第08/856,428號中描述使用短正交沃爾什序列來提供反向鏈路上的信道化。把來自子信道擴展單元12的擴展分組提供給擾頻單元18。擾頻單元18根據通過長代碼產生器16產生的偽噪聲(PN)序列對分組進行擾頻。
轉到圖2，圖中示出PN發生器16的示例實施例。使用從FIR濾波器50得到的偽噪聲(PN)序列對分組進行覆蓋，所述FIR濾波器50是由與總和單元和分接頭相關聯的線性移位寄存器組成的。在示例實施例中，FIR濾波器50是42個分接頭的FIR濾波器，該濾波器用於在題為「雙模式寬帶擴展頻譜蜂窩系統的移動站-基站兼容性標準」的電信工業協會標準TIA/EIA/IS-95-A中的反向鏈路發送的擾頻。
把來自FIR濾波器50的輸出提供給與門組52。把每個FIR濾波器50的輸出同42-位長代碼屏蔽進行「與」。把「與」操作的結果提供給模2加法手段54，模2加法手段54執行總和操作以提供長代碼序列作為串行輸出。以這種方式產生的長代碼具有在本技術領域中眾知的重要的自校正特徵。在蜂窩CDMA系統中使用這種形式的長代碼對移動站與其它移動站進行區分。當使用兩個有區別的長代碼屏蔽時，所產生的兩個長代碼序列是不相關的，或至少具有有限的相關。為了對速率信息進行編碼，本發明採用所產生的長代碼的這個特性的優點。
如在圖3中所示，在本發明中，示例42-位長代碼屏蔽包括n位，它們識別發送速率，而使用(42-n)來識別用戶。例如，如果有兩種可能的發送速率，則單個位(n＝1)已足以識別發送速率。如果有3或4種可能的發送速率，則需要2位(n＝2)來規定發送速率，依此類推。在圖3中，識別發送速率的位是最高有效位(MSB)，然而，可以等同地應用任何位，甚至識別速率的位可以不連續。
回到圖1，把有關信息的速率的信息提供給屏蔽選擇器14，屏蔽選擇器14根據速率信息R和發送遠程站的識別符提供屏蔽。可以使用諸如RAM或ROM器件之類的存儲器器件來實施屏蔽選擇器14，它存儲根據待發送的分組速率得到的屏蔽代碼。把所選擇的屏蔽提供給長代碼產生器16，長代碼產生器16把所產生的長代碼提供給擾頻單元18和22。
在示例實施例中，遠程站發送數據信道和允許對它的發送信號進行相關的導頻信道兩者。本發明不限於連同導頻信道一起發送數據信道的系統，也不限於反向鏈路發送。可把本發明等同地應用於任何可變速率發送系統，其中，接收機事前不知道發送速率，而且使用偽噪聲序列對數據進行擾頻。
把導頻信號位的組提供給子信道擴展單元12。導頻信號沒有攜帶信息，並且在示例實施例中是簡單的零的字符串。通過短沃爾什序列Wpilot(在示例實施例中它正交於Wdata)擴展導頻位，並用於從數據信道區別導頻信道。把子信道擴展分組提供給擾頻單元22，如上所述，擾頻單元22根據長代碼產生器16產生的長代碼對分組進行擾頻。
把來自擾頻單元18和22的PN經擾頻的分組提供給複數IQ擴展手段24，如在上述美國專利申請第08/856,428號所述，複數IQ擴展手段24執行複數擴展操作。通過輸入偽噪聲序列PNi和PNq對輸出I和Q進行複數擴展，以提供根據下列等式的輸出I和QI＝1』PN1-Q』PNQ』(1)Q＝I』PNQ-Q』PN1』(2)
把來自複數IQ擴展手段24的輸出提供給基帶濾波器(BBF)26和28，它們對所產生波形提供合適的濾波。把經濾波的波形提供給上變頻單元30和32，並根據QPSK調製格式上變頻到載波頻率(fc)。在總和單元34中把兩個經上變頻的波形相加，把它的輸出提供給發射機(TMTR)36，它對信號放大和濾波，並把信號提供給用於發送的天線38。
圖4示出用於接收根據圖1發送的波形的第一接收機系統。在天線100處接收信號並把信號提供給接收機(RCVR)102，它對所接收到的信號進行放大和濾波。然後把所接收到的信號提供給下變頻器104和106，它根據本技術領域中眾知的QPSK下變頻方法對所接收到的信號進行下變頻。把經下變頻的信號的I和Q分量提供給基帶濾波器(BBF)108和110，它們對信號進行濾波，並把基帶信號提供給複數PN去擴展手段112。在上述美國專利申請第08/856,428號和除去上述等式1和2描述的PN擴展中詳細描述複數PN去擴展手段112的實施。
還有，示例實施例示出一種用於在兩種可能速率之間進行區別的方法。熟悉本技術領域的人員會理解，通過增加解調器/解碼器單元114的數目可以把所示的接收機結構擴展到任意數的潛在速率。在示例實施例中，把複數經擴展的分組數據提供給解調器/解碼器單元114a和114b。熟悉本技術領域的人員會理解，也可以用運行於較高速率的一個硬體單元來進行解調。此外，接收機可以對使用相應於不同速率假設的長代碼屏蔽的導頻信號進行去擾頻，並估計使用每個假設得到的結果能量。
解調器/解碼器元件114a使用與第一數據速率假設相關聯的長代碼屏蔽對數據進行解調，而解調器/解碼器元件114b使用與第二數據速率假設相關聯的長代碼屏蔽對數據進行解調。如上所述，相應於兩個數據速率假設的長PN代碼將不相關。使用正確長代碼屏蔽(相應於正確速率假設)的數據的解調和解碼將正確地解調和解碼，而使用不正確長代碼屏蔽(相應於不正確速率假設)的數據的解調和解碼將不正確地解調和解碼。CRC校驗和選擇器140將檢測到相應於數據的正確假設的正確解調和解碼。CRC校驗和選擇器單元140將從經解碼的數據估計產生一組CRC位，並將把這些與經解碼的CRC估計進行比較。如果所產生的CRC位與經解碼的CRC估計匹配，則將把在該速率處的數據提供給用戶。轉到解調器/解碼器114的細則，把複數PN擴展分組提供給去擾頻單元118和120。根據通過長代碼產生器116產生的長PN代碼對分組進行去擾頻，所述長代碼產生器116根據相應於所接收的移動站的長代碼屏蔽和來自一組可能速率的一個速率而產生長代碼，如相應於發送過程所述。
把來自去擾頻單元118和120的經去擾頻的數據分組提供給子信道去擴展單元122、124、126和128，它們從所接收到的數據流除去沃爾什子信道覆蓋。子信道去擴展單元122和124根據數據子信道沃爾什序列(Wdata)從經去擾頻的數據除去數據子信道覆蓋。子信道去擴展單元126和128根據導頻信道沃爾什序列(Wpilot)從經去擾頻的數據除去數據子信道覆蓋。
把來自子信道去擴展單元126和128的輸出提供給導頻濾波器132，為了降低在所接收到的導頻信號上的噪聲影響，導頻濾波器132在信號上執行移動平均濾波操作。把來自導頻濾波器132的I和Q分量提供給點積電路130，點積電路130執行QPSK數據信道的相干解調。點積單元的設計是本技術領域中眾所周知的，在題為「導頻載波點積電路」的美國專利第5,506,865號中揭示該技術，該專利已轉讓給本發明的受讓人，並在此引用作為參考。
把點積單元130的經解調的數據信號輸出提供給重複組合器134。重複組合器134根據通過解調器/解碼器元件114測試的速率假設對在分組中的重複碼元進行組合。去交錯器136根據與速率有關的去交錯格式對碼元再排序，並提供經組合的碼元。把經再排序的碼元提供給對碼元進行解碼的解碼器138。在示例實施例中，解碼器138是加速按鍵解碼器，在本技術領域中眾知它的實施，並在美國專利第5,446,747中詳述。可把本發明等同地應用於其它解碼器結構，諸如格式碼(trellis)解碼器和塊碼解碼器。
把來自解調器/解碼器138a和138b的經解碼的分組提供給CRC校驗和選擇器140。在示例實施例中，校驗CRC位，並輸出通過CRC校驗的數據，作為在正確速率處經解調和經解碼的數據。本發明還期望採用分組選擇的其它方法，諸如那些包括來自解碼器138的積累量度的使用，所接收到的導頻能量接著通過不同長代碼屏蔽去擴展的，或使用有賴於解碼器138進行的碼元校正數的碼元差錯率(SER)。
圖5示出第二接收機系統，用於接收根據圖1發送的波形。在天線200處接收數據並提供給接收機(RCVR)202，它對所接收到的信號進行濾波和放大。然後把所接收到的信號提供給下變頻器204和206，它根據本技術領域中眾知的QPSK下變頻方法對所接收到的信號進行下變頻。把經下變頻的信號的I和Q分量提供給基帶濾波器(BBF)208和210，它們對信號進行濾波，並把基帶信號提供給複數PN去擴展手段212，它根據偽噪聲序列PNI和PNQ對信號去擴展。在上述美國專利申請第08/856,428號和除去上述等式1和2描述的PN擴展中詳細描述複數PN去擴展手段212的實施。
還有，示例實施例示出在兩個可能速率之間進行區分的方法。熟悉本技術領域的人員會理解，通過增加解調器單元214的數目可以把所示的接收機結構擴展到任意數的潛在速率。在示例實施例中，把複數經擴展的分組數據提供給解調器214a和214b。
解調器214a使用與第一數據速率假設相關聯的長代碼屏蔽對數據進行解調，而解調器214b使用與第二數據速率假設相關聯的長代碼屏蔽對數據進行解調。如上所述，相應於兩個數據速率假設的長PN代碼將不相關。使用正確長代碼屏蔽(相應於正確速率假設)的數據的解調將正確地解調產生高能量經解調的信號，而使用不正確長代碼屏蔽(相應於不正確速率假設)的數據的解調將不正確地解調產生低能量噪聲。CRC校驗和選擇器140將檢測到相應於數據的正確假設的正確解調和解碼。選擇器236將檢測相應於正確速率假設的正確解調，它將比較兩個經解調的數據流的能量。
選擇器單元236將把正確解調的數據分組提供給重複組合器238，重複組合 238根據所接收到的數據的檢測速率組合數據。把經組合的碼元提供給去交錯器240，它根據基於所確定的速率選擇的去交錯格式使碼元再排序。把經再排序的碼元提供給解碼器242，解碼器242根據預定差錯校正格式對碼元進行解碼。在示例實施例中，解碼器242是諸如格式碼(trellis)解碼器和塊碼解碼器之類的加速按鍵解碼器。然後把經解碼的數據分組輸出給用戶。
轉到解調器214的細則，把複數PN擴展分組提供給去擾頻單元218和220。根據通過長代碼產生器216產生的長PN代碼對分組進行去擾頻，所述長代碼產生器216根據相應於來自一組可能速率的一個速率的長代碼屏蔽而產生長代碼，如相應於發送過程所述。
把來自去擾頻單元218和220的經去擾頻的數據分組提供給子信道去擴展單元222、224、226和228，它們從所接收到的數據流除去沃爾什子信道覆蓋。子信道去擴展單元222和224根據數據子信道沃爾什序列(Wdata)從經去擾頻的數據除去數據子信道覆蓋。子信道去擴展單元226和228根據導頻信道沃爾什序列(Wpilot)從經去擾頻的數據除去數據子信道覆蓋。
把來自子信道去擴展單元226和228的輸出提供給導頻濾波器232，為了降低在所接收到的導頻信號上的噪聲影響，導頻濾波器232在信號上執行移動平均濾波操作。把來自導頻濾波器232的I和Q分量提供給點積電路230，點積電路230執行QPSK數據信道的相干解調。點積單元的設計是本技術領域中眾所周知的，在題為「導頻載波點積電路」的美國專利第5,506,865號中揭示該技術，該專利已轉讓給本發明的受讓人，並在此引用作為參考。
把點積單元230的經解調的數據信號輸出提供給能量計算器234和給選擇器236。能量計算器234計算經解調的分組的能量並把能量值提供給選擇器236。選擇器236選擇具有最大能量量的經解調的分組。把所選擇的分組提供給重複組合器238，重複組合器238組合冗餘碼元能量並把經組合的能量提供給去交錯器240。去交錯器240對經組合的碼元能量再排序，並把它們提供給解碼器242。解碼器242對數據進行解碼並把它提供給用戶。
圖6示出本發明的第二示例實施例的發送系統。在本發明的第二實施例中，發送帶有前置碼的每個數據分組，所述前置碼指示所發送的分組的數據速率。把數據分組提供給CRC和尾位產生器300。CRC和尾位產生器300產生一組冗餘校驗位，並把這些校驗位和一組尾位一起附加到分組。
把通過CRC和尾位產生器300輸出的分組提供給編碼器302，它在分組上執行前向差錯編碼。在示例實施例中，編碼器302是加速按鍵編碼器。把經編碼的碼元提供給交錯器304，交錯器304根據預定的交錯格式使碼元再排序。把經再排序的碼元提供給重複產生器306，重複產生器306產生一組冗餘碼元，以不管分組的數據速率而輸出固定碼元數的分組。
把來自重複產生器306的分組提供給增益調節手段308，增益調節手段308根據分組的數據速率和正確發送反向鏈路信號所要求的Eb/N0來調節分組的增益。把經增益調節的分組提供給多路復用器312。在示例實施例中，多路復用器312執行簡單的交換操作，該操作通過重寫幀的第一部分而把速率指示前置碼穿插到數據分組中。可以藉助於在接收機處的前向校正解碼器恢復重寫數據。在另一個實施例中，可以調節分組長度，以致沒有數據需要通過前置碼來重寫。
在本發明的當前實施例中，速率指示前置碼組的長度根據待發送的分組的數據速率而改變。在示例實施例中，分組的數據速率越低，包括在分組中的前置碼越長。在示例實施例中，可能速率組通過2的因子而彼此不同，例如，9.6Kbps、19.2Kbps、38.4Kbps和76.8Kbps。在示例實施例中，前置碼的長度變化與分組的數據速率成反比，這樣，由於待發送的分組的可變持續期作為數據速率的函數，通過前置碼重寫的分組中的數據的比例保持常數。
轉到圖7，圖中示出四個前置碼示例組。在示例實施例中，圖7A示出對於在速率組中的最大可能速率(即，76.8Kbps)的所建議的前置碼。圖7B示出對於在速率組中的第二最大可能速率(即，36.4Kbps)的所建議的前置碼。圖7C示出對於在速率組中的第三最大可能速率(即，19.2Kbps)的所建議的前置碼。圖7D示出對於在速率組中的最小可能速率(即，9.6Kbps)的所建議的前置碼。
要觀察的有關所建議前置碼結構的重要特徵是前置碼序列在所選擇的時間周期上是正交的。例如，在圖7A中示出的前置碼序列在它的持續期(0到4T)的周期上對於在圖7B、7C和7D中示出的前置碼序列是正交的。相似地，在圖7B中示出的前置碼序列在它的持續期(0到ST)的周期上對於在圖7C和7D中示出的前置碼序列是正交的。最後，在圖7C中示出的前置碼序列在它的持續期(0到16T)的周期上對於在圖7D中示出的前置碼序列是正交的。因為兩個正交序列之間的相關是零，通過使前置碼的檢測更為正確而在接收機處實現了前置碼波形正交性的優點。因此，通過使前置碼序列經過一個諸如匹配濾波器之類的相關器，將對所有前置碼速率假設產生零能量，除了正確的前置碼速率假設之外。圖7E-7H示出另一組所建議的前置碼波形，它們與在7A-7D中所示出的那些表明相同的正交特徵。
把數據分組提供給子信道擴展單元310，它根據沃爾什序列Wdata覆蓋分組。此外，子信道擴展單元311對速率指示信號進行沃爾什覆蓋。多路復用器312組合數據信號和前置碼信號。在另一個實施例中，可以在執行沃爾什覆蓋操作之前使數據分組與前置碼組合。然後把經組合的經沃爾什覆蓋的分組提供給擾頻手段314，它根據通過長代碼產生器和屏蔽316提供的長代碼序列對分組進行擾頻。把長代碼唯一地分配給遠程站，用於區別同時與給定基站進行通信的不同遠程站的發送。
在導頻信號的調製中，把預定導頻碼元組提供給沃爾什覆蓋手段318。在示例實施例中，導頻碼元序列是全零的字符串。沃爾什覆蓋手段318根據沃爾什序列Wpilot覆蓋導頻碼元。把經沃爾什覆蓋的導頻碼元提供給擴展手段320，它根據來自長代碼產生器和屏蔽316的長PN序列對經沃爾什覆蓋的導頻碼元進行擾頻。把從擾頻器314和320的輸出與偽噪聲序列PNI和PNQ一起輸入到複數PN擴展單元322。複數PN擴展單元322根據上述等式1和2在輸入信號上執行複數PN擴展。
把來自複數PN擴展單元322的I和Q信道輸出提供給基帶濾波器(BBF)324和326。基帶濾波器(BBF)324和326對基帶信號進行濾波，並把經濾波的信號提供給上變頻器328和330。上變頻器328和330根據QPSK調製格式對信號進行上變頻，所產生的經上變頻的信號彼此相位相差90度。在總和單元332中把經上變頻的信號相加，並提供給發射機(TMTR)334，它對信號放大和濾波，並通過天線336發送。
圖8示出第二實施例的接收機系統。在天線400處接收信號並把信號提供給接收機(RCVR)402，它對所接收到的信號進行放大和濾波。然後把所接收到的信號提供給下變頻器404和406，它根據本技術領域中眾知的QPSK下變頻方法對所接收到的信號進行下變頻。把經下變頻的信號的I和Q分量提供給基帶濾波器(BBF)408和410，它們對信號進行濾波，並把基帶信號提供給複數PN去擴展單元412。在上述美國專利申請第08/856,428號和除去上述等式1和2描述的複數PN擴展中詳細描述複數PN去擴展單元412的實施。
把經去擴展的I和Q信號提供給去擾頻單元416和418。去擾頻單元416和418根據長代碼和屏蔽產生器414提供的長代碼對信號進行去擾頻。去擾頻單元416和418把經去擾頻的I和Q信號提供給子信道去擴展單元426、428、430和432，它們從所接收到的信號除去沃爾什子信道覆蓋。子信道去擴展單元426和428根據數據子信道沃爾什序列(Wdata)從經去擾頻的數據除去數據子信道覆蓋。子信道去擴展單元430和432根據導頻信道沃爾什序列(Wpilot)從經去擾頻的數據除去導頻子信道覆蓋。
把來自子信道去擴展單元430和432的輸出提供給導頻濾波器434，為了降低在所接收到的導頻信號上的噪聲影響，導頻濾波器434在信號上執行移動平均濾波操作。把來自導頻濾波器434的I和Q分量提供給點積電路436，點積電路436執行QPSK數據信道的相干解調。點積單元的設計是本技術領域中眾所周知的，在題為「導頻載波點積電路」的美國專利第5,506,865號中揭示該技術，該專利已轉讓給本發明的受讓人，並在此引用作為參考。
把點積單元436的經解調的數據信號輸出提供給去復用器(De-Mux)420。起初，去復用器420把數據輸出到前置碼檢測器424。前置碼檢測器424確定由經去擴展的前置碼指示的速率。前置碼檢測器的許多實施都是可能的。例如，可以使用一組匹配濾波器或其它相關器來實施前置碼檢測器424。在尋找到對於預定前置碼組中之一具有足夠相關能量的前置碼時，就宣布已經成功地檢測到速率。在另一個實施例中，可以非相干地檢測前置碼，在這種情況下，可以從子信道去擴展單元426和428通過去復用器420直接把經去擴展的數據提供給前置碼檢測器。
在成功地檢測到候選前置碼中之一時，前置碼檢測器424把指示所檢測到的速率的信號發送到重複組合器438、去交錯器440和解碼器442，它們根據該信息執行它們的操作。此外，在檢測到前置碼消息的結束時，前置碼檢測器把指示檢測到前置碼結束的信號發送到去復用器420，根據該信號，去復用器420開始把經去擴展的數據輸出到重複組合器438。
重複組合器438根據所接收到的分組的檢測到的速率組合在分組中的經重複的碼元能量。把經組合的碼元能量提供給去交錯器440，它根據來自前置碼檢測器424的速率信號選擇的去交錯格式對碼元能量再排序。在示例實施例中，解碼器442是加速按鍵編碼器，它的實施在本技術領域中是眾所周知的，並在美國專利第5,446,747號中詳細描述。可把本發明等同地應用於其它解碼器結構，諸如格式碼(trellis)解碼器和塊碼解碼器。解碼器442把經解碼的數據估計輸出給用戶。
圖9示出用於發送可變速率數據的本發明的較佳實施例。在較佳實施例中，在不同數據速率處的分組包括不同的信息位數，但是跨越相同時間的持續期(即，2幀＝32時隙＝53毫秒)。數據發送系統再次發送與數據信道不同的控制信道。在本發明的第三實施例中，控制信道包括三類在時間上多路復用在一起的信息。在控制信道上提供的第一類信息是導頻信號。第二類是速率指示消息，所述消息指示正在同控制信道消息一起發送的數據分組的速率。第三類是速率請求消息，所述消息是遠程站請求的，要求服務基站提供在該速率處的數據。
在較佳實施例中，速率請求信息提供一種速率的指示，在該速率處，遠程站要求對它下載數據，還有遠程站希望執行數據發送的基站或基站扇區也要求對它下載數據。在較佳實施例中，預定基站組的哪個基站或扇區的指示是基於只能由所搜索到的向遠程站發送的基站正確地解碼的擴展函數的。
在識別沃爾什函數中，上標識別沃爾什函數的級，而下標識別該級的沃爾什函數的指數。下面表1-3提供在當前說明中使用的沃爾什函數。
表1
表2
表3
如在上述兩個實施例中，導頻信道碼元是簡單的預定序列。在示例實施例中，導頻碼元是提供給多路復用器(MUX)500的全零的字符串。在示例實施例中，速率指示信號是一個雙正交波形。因此，到沃爾什覆蓋單元502的輸入是二進位值，該值的交變將得到所產生的波形的形式。把來自沃爾什覆蓋單元502的碼元提供給沃爾什覆蓋單元504，沃爾什覆蓋單元504提供數據的第二沃爾什覆蓋，其中，所使用的沃爾什覆蓋的指數提供速率指示值的第二部分。在示例實施例中，第二沃爾什覆蓋可以取8種不同的形式，這些形式和輸入組合允許多達16種不同速率的規格。把來自沃爾什覆蓋單元504的沃爾什碼元提供給多路復用器500。在示例實施例中，對於跨越反向鏈路分組的每32個連續的時隙(2幀)把速率指示穿插到導頻碼元中一次一個時隙。這是在衰減環境中提供時間分集。
轉到速率請求消息，示例實施例提供多達16個可能的前向鏈路(從基站到移動站)數據速率規格。把4-位指數提供到塊碼編碼器506。在示例實施例中，塊碼編碼器506使用(8，4，4)塊碼把4-位輸入映射到8個可能的沃爾什碼元的組或它們的反向，其設計和實施是本技術領域中眾所周知的。然後把塊碼經編碼的速率請求提供給重複產生器508，重複產生器508為了時間分集的目的提供冗餘以防止脈衝串差錯。然後把速率請求消息提供給增益調節單元510，它調節增益以提供速率請求消息的正確接收。把經增益調節的信號提供給沃爾什覆蓋單元512，它把附加的冗餘提供到速率請求消息中。
然後把來自沃爾什覆蓋單元512的經沃爾什覆蓋的信息提供給沃爾什覆蓋單元514。沃爾什覆蓋單元514的目的是指示最佳基站或基站扇區，以從其接收前向鏈路數據。在示例實施例中，遠程站從一組它能夠從其接收到數據的基站組測量發送的C/I。遠程站選擇能夠以最高C/I把數據提供給遠程站的基站，以把數據下載到遠程站。通過使用一個沃爾什序列來指示所選擇的基站，只能由所選擇的基站對該沃爾什序列正確地進行解調。在遠程站有效組(或能夠發送到遠程站的基站/扇區)中的所有基站和扇區將試圖使用所分配的Wi8序列對信號進行解調。然而，只有所選擇的基站可以正確地解調請求並發送到遠程站。通過多路復用器500使經編碼的速率請求信息、速率指示和導頻數據在時間上多路復用在一起。把經多路復用的控制信號提供給子信道擴展單元516，它用沃爾什覆蓋覆蓋所產生的信號，所述沃爾什覆蓋正交於通常覆蓋數據子信道的沃爾什覆蓋。
在數據子信道上，把可變速率數據分組提供給CRC和尾位產生器518。CRC和尾位產生器518產生一組冗餘校驗位，並把這些校驗位與尾位組一起附加到分組中。
把通過CRC和尾位產生器518輸出的分組提供給編碼器520，編碼器520在可變速率數據分組上執行前向差錯編碼。在示例實施例中，編碼器520是加速按鍵編碼器。然後把經編碼的碼元提供給交錯器522，它根據預定的交錯格式對碼元再排序。把經再排序的碼元提供給重複產生器524，重複產生器524產生一組冗餘碼元，以不管分組的數據速率而輸出包含固定碼元數的分組。
把來自重複產生器524的分組提供給增益調節手段526，增益調節手段526根據分組的數據速率和正確發送反向鏈路信號所要求的Eb/N0來調節分組的增益。把經增益調節的分組提供給子信道擴展單元528，它用正交於通常覆蓋控制分組的沃爾什覆序列的沃爾什序列來覆蓋分組。
分別把數據分組和控制分組提供給擾頻手段534和532。擾頻手段534和532根據長代碼產生器和屏蔽530提供的長代碼序列對分組進行擾頻。把從擾頻手段532和534的輸出與偽噪聲序列PNI和PNQ一起輸入到複數PN擴展單元536。複數PN擴展單元536根據上述等式1和2在輸入信號上執行複數PN擴展。
把來自複數PN擴展單元536的I和Q信道輸出提供給基帶濾波器(BBF)538和540。基帶濾波器(BBF)538和540對基帶信號進行濾波，並把經濾波的信號提供給上變頻器542和544。上變頻器542和544根據QPSK調製格式對信號進行上變頻，其中，所產生的經上變頻的信號彼此相位相差90度。在總和單元546中把經上變頻的信號相加，並提供給發射機(TMTR)548，它對信號放大和濾波，並通過雙工器549提供給天線550發送。
此外，遠程站554包括可變速率接收子系統552，用於接收來自能夠向遠程站554發送的基站或多個基站的前向鏈路可變速率數據。通過天線550接收前向鏈路可變速率數據，並通過雙工器549提供給可變速率接收子系統552。
圖10示出用於第三實施例的接收機的示例實施例。在天線600處接收信號，並提供給接收機(RCVR)602，接收機602對所接收到的信號進行濾波和放大。然後，把所接收到的信號提供給下變頻器604和606，它們根據本技術領域中眾知的QPSK下變頻方法對所接收到的信號進行下變頻。把經下變頻的信號的I和Q分量提供給基帶濾波器(BBF)608和610。基帶濾波器(BBF)608和610對信號進行濾波，並把基帶信號提供給複數PN去擴展單元612，複數PN去擴展單元612的實施除去在等式1和2中所描述的複數PN擴展。在上述美國專利申請第08/856,428號中詳細描述複數PN去擴展單元612的實施。
把複數PN去擴展分組提供給去擾頻器614和618。根據長代碼產生器618產生的長PN代碼對分組進行去擾頻，所述長代碼產生器產生長代碼序列，如上面相應於前面的實施例所述。
把來自去擾頻器614和616的經去擾頻的數據分組提供給子信道去擴展單元620，622、624和626，它們從所接收到的數據流除去沃爾什子信道覆蓋。子信道去擴展單元620和622根據數據子信道沃爾什序列(W24)從經去擾頻的數據除去數據子信道覆蓋。子信道去擴展單元624和626根據導頻子信道沃爾什序列(W04)從經去擾頻的數據除去數據子信道覆蓋。
把來自子信道去擴展單元624和626的輸出提供給去復用器(De-Mux)628。去復用器628分離出相應於導頻碼元、速率指示碼元和數據請求碼元的所接收到的控制信道的不同部分，並把數據輸出到三個不同的輸出。
把去復用器628提供到第一輸出的導頻碼元提供給導頻濾波器632，為了降低在所接收到的導頻信號上的噪聲影響，導頻濾波器632在信號上執行移動平均濾波操作。把來自導頻濾波器632的I和Q分量提供給點積電路630，點積電路630執行QPSK數據信道的相干解調。點積單元的設計是本技術領域中眾所周知的，在題為「導頻載波點積電路」的美國專利第5,506,865號中詳細描述該技術，該專利已轉讓給本發明的受讓人，並在此引用作為參考。
把點積單元輸出的經解調的數據信號提供給重複組合器638。重複組合器638根據速率指示解碼器634提供的經檢測的反向鏈路速率信號對在分組中的經重複的碼元進行組合。把經組合的碼元能量提供給去交錯器640，它根據速率指示解碼器634提供的經檢測的速率指示信號對碼元進行再排序。把經再排序的碼元提供給解碼器642，它根據經檢測的速率指示信號對碼元進行解碼。在示例實施例中，解碼器642是加速按鍵解碼器，在本技術領域中眾知它的實施，並在美國專利第5,446,747中詳述。可把本發明等同地應用於其它解碼器結構，諸如格式碼(trellis)解碼器和塊碼解碼器。
去復用器628在第二輸出上把所接收到的相應於速率指示信號的碼元能量提供給速率指示解碼器634。可以以多種方式實施速率指示解碼器634，諸如通過使用相關器組使所接收到的碼元能量與可能的速率指示波形進行相關。將檢測具有最大相關能量的波形作為所發送的波形，因此確定速率指示值。把速率指示值提供給重複組合器638、去交錯器640和解碼器642，以輔助在這些單元中的操作。
去復用器628在第三輸出上把所接收到的相應於速率請求消息信號的碼元能量提供給速率請請求(DRQ)解碼器636。在遠程站的有效組中的每個基站試圖使用所分配的沃爾什序列對速率請求消息進行解碼。只有遠程站希望向其發送數據的基站才能夠正確地對速率請求消息進行解碼。在所選擇的基站或扇區從速率請求消息除去沃爾什覆蓋之後，使消息進行塊解碼，以把所請求的速率信息提供給基站。把該信息提供給在所選擇的基站或扇區中的控制處理器，它根據該速率請求對到遠程站的數據發送進行調度。
提供較佳實施例的上述描述，以使熟悉本領域技術的人員可以製造或使用本發明。熟悉本領域技術的人員將不費力地明了這些實施例的各種修改，可以把這裡所定義的一般原理應用到其它的實施例而不需要用發明創造。因此，不打算把本發明限於這裡所示出的實施例，而是和這裡所揭示的原理和新潁特徵符合的最寬廣的範圍相一致。
權利要求
1.一種用於接收信號的系統，所述信號包括可變速率數據分組和指示可變速率數據分組的速率的速率指示消息，其特徵在於，所述系統包括第一解調裝置，用於根據數據子信道解調格式，對所述接收到的信號進行解調；第二解調裝置，用於根據控制子信道解調格式，對所述接收到的信號進行解調，以提供經解調的控制子信道信號；以及解碼裝置，用於從所述經解調的控制子信道信號取得所述速率指示消息。
2.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述控制子信道信號包括導頻信號和速率指示信號。
3.如權利要求2所述的系統，其特徵在於，控制子信道信號進一步包括速率請求信號。
4.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，它還包括速率指示解碼裝置，用於根據多個解碼格式，對所述速率指示信號進行解碼；以及用於根據正確地對所述速率指示信號進行解碼的解碼格式，確定所述速率指示信號中所指示的速率。
5.如權利要求4所述的系統，其特徵在於，所述多個解碼格式包括多個正交沃爾什解碼格式。
6.如權利要求4所述的系統，其特徵在於，所述速率指示解碼裝置包括一組相關器，其中，每個所述相關器執行相應於不同速率假設的相關操作。
7.如權利要求4所述的系統，其特徵在於，所述速率指示解碼手段包括匹配濾波器組，其中，每個所述匹配濾波器執行相應於不同速率假設的相關操作。
8.一種用於接收信號的方法，所述信號包括可變速率數據分組和指示可變速率數據分組的速率的速率指示消息，其特徵在於，所述方法包括下列步驟根據數據子信道解調格式，對所述接收到的信號進行解調；根據控制子信道解調格式，對所述接收到的信號進行解調，以提供經解調的控制子信道信號；以及從所述經解調的控制子信道信號，取得所述速率指示消息。
9.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述控制子信道信號包括導頻信號和速率指示信號。
10.如權利要求9所述的系統，其特徵在於，控制子信道信號進一步包括速率請求信號。
11.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，它還包括下列步驟根據多個解碼格式，對所述速率指示信號進行解碼；以及根據正確地對所述速率指示信號進行解碼的解碼格式，選擇所述速率指示信號中所指示的速率。
12.如權利要求11所述的系統，其特徵在於，所述多個解碼格式包括多個正交沃爾什解碼格式。
13.如權利要求11所述的系統，其特徵在於，所述速率指示解碼執行相應於不同速率假設的相關操作。
14.如權利要求11所述的系統，其特徵在於，所述速率指示解碼包括執行多個匹配濾波操作，其中，每個所述匹配濾波操作執行相應於不同速率假設的相關操作。
全文摘要
一組傳送和接收可變速率數據的方法。用線性反饋PN發生器(16)產生的長偽噪聲碼對數據進行擴展，線性反饋PN發生器(16)的屏蔽是按照可變數據的傳送速率以及傳送該數據的特定用戶由屏蔽選擇器(14)來選擇的。所以，通過在接收器處識別哪一屏蔽會使接收的波形得到正確去擴展，就可以確定數據的速率。
文檔編號H04L7/00GK1533082SQ20041003238
公開日2004年9月29日 申請日期1999年9月22日 優先權日1998年9月22日
發明者P·J·布萊克, P J 布萊克, G·卡米, 辛德忽薩雅那, N·T·辛德忽薩雅那 申請人:高通股份有限公司