在码分多址蜂窝式移动无线电系统中的装置

摘要

特别用于在一种码分多元联接蜂窝式移动无线电系统中进行发送的、在保存一个公用加扰码的同时能有不同的扩展因子的装置,该装置发送时包含有用于使用相应长度QK(k=1、…、K)是一个最大长度QMAX的一个约数的K个相应的扩展码对K个来到的序列进行扩展和对如此得到的各个扩展序列进行加扰的:用于将第k个来到的序列(k=1、…、K)的各个数据符号分组成为QMAX/QK个符号的各个不同组块的设备(311至31K)。

说明书

本发明一般地涉及扩展频谱的通讯系统，也就是发送时在其中使用一个扩展码对一列待发送数据进行频谱扩展，以及相反，在接收时实现解扩，以求出初始序列的系统。

使用一个长度(或扩展因子)为Q的表示为C_Q＝(c1、c2、…、C_Q)的码对一个表示为(d1、d2、…、dN)的N个符号的来到的数据序列进行扩展，会产生一个长度Q·N的序列，此序列可以表示如下：

(d1·c1，d1·c2，…，d1·C_Q，d2·c1，d2·c2，…，dN·C_Q)

其中d1·c1表示d1和c1的乘积。

长度Q·N的该扩展序列的另一种表示是(d1·C_Q，d2·C_Q，…，dN·C_Q)，其中d1·C_Q表示符号d1和扩展码C_Q的乘积。

一个较一般的进行扩展的办法是进入的序列的每个符号都有一个不同的扩展码，这时最后得到的扩展序列可以表示为(d1·C_Q(1)，d2·C_Q(2)，…，dN·C_Q(N))，其中C_Q(1)为和符号d1相关的扩展码。所有的扩展码最好有同一个长度Q，以便使最后得到的扩展序列有长度Q·N。

图1简略表示扩展的原理，T_S表示一个非扩展序列的基本周期(或符号周期)，T_C表示一个扩展序列的基本周期(或“码片”周期)。T_S和T_C之间有关系式T_S＝Q·T_C。在此图中dn和dn+1对应一个非扩展的到来序列的两个连续的符号，而d′I和d′I+1对应该到来序列的同一个扩展符号的两个连续的基本符号(或“码片”)。

上述各系统的一个好处是通过给不同的用户分配不同的码使得多个用户能够共用同一个频带。

一种重要的应用是码分多址(CDMA)的蜂窝移动无线电系统。

由于各种各样的原因，特别包括改进抗干扰，或者为了保证被发送信息的保密性，在这些系统中，通常在发送前使用一个加扰码(或序列)将一个扩展序列加扰。

用一个表示为(v1，v2，…，vL)的长度为L的加扰序列对一列来到的表示为(d′1，d′2，…，d′L)的L个基本符号或“码片”的序列进行加扰，能产生一个长度为L的序列，该序列可表示如下：

(d′1·v1，d′2·v2，…，d′L·vL)

此加扰序列可以是一个很长的典型的伪随机序列。这类的一个序列至少在所述的加扰序列期间可以通过使之变为随机的而防止干扰信号。

此加扰序列也可以是一个短的典型为长度L和扩展码的长度Q(或其整数倍)相等的序列，如图2中所示，这里使用和图1相同的一种表示，并且其中d”I和d”I+1表示该到来序列的同一个被扩展的和被加扰的符号的两个连续的基本符号(或“码片”)。通过向重复使用这些相同的扩展码的小区指定不同的加扰序列，这特别能减低小区间的干扰。这些短序列的一个好处是能产生具有周期稳定性、其周期正比于L的发送信号，使得能有效使用如下所述的某些等级的算法。例如，在1991年4月的IEEE信号处理杂志14-36页的“Expoitation ofSpectral Redundancy in Cyclostationary Signals”一文中可以看到对周期稳定性的叙述。

在接收机处使用一种能识别出干扰信号并进行排除的解码算法，特别是根据接收到的信号和对各个用户的各种码的了解，能减少同一小区中用户间的相互干扰。这种解码算法的例子有所谓的相减探测算法或联合探测算法。如果所有周期稳定的信号都有同样的短周期，就特别有可能使用利用其性质的算法。例如，在1997年5月的IEEE信号处理杂志37-62页的“Interference Rejection in Digital WirelessCommunications”一文中描述了这样的算法。

在这些蜂窝式移动无线电系统中，特别是当用户本身的位率变化时(例如在发送多媒体类型的数据的情况下)，或者因为无线电信号的传播情况而必须在待发送数据中加入或高或低的冗余度以或高或低程度地防止发送误差，有必要能够在变动的位率下发送数据。

为了增高一个用户在同一指定频带(也就是在同一期间T_C内)要发送的数据的位率，如果已经超过了长度Qm的单个码的容量，本来就知道给该用户分配多个长度Qm的码。

上述种类的技术的特别不利之处是导致实现时的某些复杂局面。

实质上已知的能避免上述缺点的另一种技术是减小分配给用户的码的长度，使该用户能继续只用一个码进行发送，以增高此用户在同一指定频带(也就是在同一期间T_C内)要发送的数据的位速率。图3概括表示了此种技术的原理，并使用了和图1、图2的相同类型的表示法，但是到来的序列的两种位速率不同，分别用尾标1和2标记，在这种情况下是相对于来到的序列的三个连续的符号dn、dn+1、和dn+2，对于符号dn符号周期相应为T_S1而对于符号dn+1和dn+2为T_S2，对于符号dn的码长度为Q1而对于符号dn+1和dn+2的码长度为Q2。

由于以下事实会出现问题，那就是蜂窝式移动无线电系统可能需要同时管理多个其瞬时位率、因而其各个扩展码不同并可能随时间分别取不同值的用户。问题是某些算法，尤其是解码算法，特别是上面涉及的解码算法，不加改动是不能接收不同用户的不同长度的码的(不论同时或不同时)。例如，所有信号总和的周期稳定性可能已完全消失，或者已变得太大而不能用。

本发明的一个特定目标是对这一问题提出一个解决办法，特别是避免改动这些算法的必要，以使它们能够接收不同长度的码的组合。

因此，本发明的一个方面在于一种装置，这种装置特别用于在一种码分多址蜂窝式移动无线电系统中进行发送时，在保存一个公用的加扰码的同时使得能有不同的扩展因子，此种装置用于发送时基本上包含有用于将长度Q_MAX是所述的各个不同扩展因子的倍数的一个加扰码用于使用所述的扩展因子中的任何一个进行扩展所得到的Q_MAX个基本符号的块上的加扰设备。

因此，每个这样得到的扩展的和加扰的序列都有和Q_MAX成比例的循环平稳性，使得能够有效使用上面提到的干扰排除算法，并因而能避免前面提到的各种缺点。

本发明的另一方面在于一种装置，这种装置特别用于在一种码分多址蜂窝式移动无线电系统中进行发送时，在保存一个公用的加扰码的同时使得可能有不同的扩展因子，此种装置用于发送时包含有用于使用相应长度Q_K(k＝1、…、K)是一个最大长度Q_MAX的一个约数的K个相应的扩展码对K个来到的序列进行扩展和对如此得到的各个扩展序列进行加扰的：

·用于将第k个来到的序列(k＝1、…、K)的各种数据符号分组成为Q_MAX/Q_K个符号的各个不同块的设备，

·用于使用长度为Q_K的相应码对来自第k个来到的序列(k＝1、…、K)的不同块进行扩展，以得到一个包括有长度为Q_MAX的不同扩展块的扩展序列的设备，

·使用一个长度为Q_MAX的加扰码对如此得到的K个扩展序列中的每一个进行加扰的设备。

本发明的另一方面在于一种装置，这种装置特别用于在一种码分多址蜂窝式移动无线电系统中进行发送时，在保存一个公用的加扰码的同时使得可能有不同的扩展因子，此种装置用于接收时实质上包含有用于将长度Q_MAX是所述的各个不同扩展因子的倍数的一个加扰码用于使用所述的扩展因子中的任何一个进行扩展得到的Q_MAX个基本符号的各个块上的解扰设备。

本发明的另一方面在于一种装置，这种装置特别用于在一种码分多址蜂窝式移动无线电系统中进行发送时，在保存一个公用的加扰码的同时使得可能有不同的扩展因子。此种装置用于接收时包含有用于使用相应长度Q_K(k＝1，…，K)是一个最大长度Q_MAX的一个约数的K个相应的扩展码对一个来到的序列进行解扰和解扩的：

·使用一个长度为Q_MAX的加扰码对所述的来到的序列进行解扰的设备，

·用于将如此得到的扩展的和解扰的该序列的各基本符号进行分组成为长度为Q_MAX的各个不同扩展块的设备，

·用于使用K个相应的码对如此得到的各个扩展块进行解扩，以获得由Q_MAX/Q_K个符号(k＝1，…，K)的各个不同块构成的K个解扩序列的设备。

本发明也以一个移动台(或移动终端)和一个机构，特别是包含有上述种类装置的用于一种移动无线电通讯系统的基站作为其目标。

阅读下面对一个实施例参照各个附图给出的说明即可明白本发明的其他各个目标和特性。附图中：

-图1是表示一个来到的序列的频谱扩展的示意图，

-图2是表示一个来到的序列的频谱扩展和加扰的示意图，

-图3是表示在一种可变长度的扩展码情况下的频谱扩展的示意图，

-图4是用于本发明可以适用的一种码分多址的蜂窝式移动无线电系统的一种发送器的一个例子的方块示意图，

-图5是用于本发明可以适用的一种码分多址的蜂窝式移动无线电系统的一种接收机的一个例子的方块示意图，

-图6是按照本发明使用在发送中的一种装置的一个例子的方块示意图，

-图7是按照本发明使用在接收中的一种装置的一个例子的方块示意图，

-图8是说明按照本发明的一种装置的工作的一个示意图，

表示在图4中的发射机包含有：

-使用C_Q1⁽¹⁾至C_QK^(K)的K个相应的扩展码对来到的K个数据序列ST1至STK进行扩展的设备2，

-使用一个加扰码C_E对来自设备2的K个数据序列ST′1至ST′K进行加扰的设备3，

-接收来自设备3的各个序列ST”1至ST”K的调制设备4，

-接收来自设备4的各个调制信号并送出相应的射频信号的发送设备5。

表示在图5中的接收机包含有：

-接收设备6，

-解调设备7，

-使用所述的加扰码C_E对来自设备7的一个数据序列SR”进行解扰的设备8，

-使用C_Q1⁽¹⁾至C_QK^(K)的K个相应的扩展码对来自设备8的一个数据序列SR′进行解扩并送出K个解扩序列SR1至SRK、由一种上面提到的类型的解码算法使用于处理设备10中、以送出一个接收到的数据序列SR的设备8。

在发送时使用的按照该发明的该装置可以使用在图4的扩展设备2和加扰设备3中。在这种情况下按照本发明的该装置可以使用在一个基站中，用于对和由该基站服务的各个不同用户相对应的来到的各个数据序列进行扩展。该装置也可以通过给该用户指定各不同的扩展码而使用在一个移动终端中。

图6中表示的发送时使用的按照本发明的该装置包含有：

-如用于将第k个来到的序列(k＝1，…，K)的各个数据符号分组成为Q_MAX/Q_K个符号(d₁^(K)，d₂^(K)，…，的各个不同块的设备311至31K的设备，

-如用于使用相应码C_QK^(k)对以如此方式从第k个来到的序列(k＝1、…、K)得到的各个块进行扩展，以得到一个包括有长度为Q_MAX的各个扩展块(d₁^(K)，d₂^(K)，，… ，，C_QK^(k))的扩展序列的设备321至32K的设备，

-如使用一个长度为Q_MAX的加扰码C_E对如此得到的K个序列ST′1至ST′K中的每一个进行加扰的设备331至33K的设备。

像设备311至31K这样的设备是依据最大长度Q_MAX和相应的码长度Q1至Q_K进行控制的。如果这些码中至少有一个的长度Q_K是可以变动的，特别是随着来到的相应序列的位速率而变，则这些设备使得每个块的符号的Q_MAX/Q_K数能够对于该相应的序列被改变，使得这个数和这个码的长度的乘积保持恒定并等于Q_MAX。

按照本发明该装置特别被使用在图5的解扰设备8和解扩设备9中。在用于解扩的这种情况下，不仅可以使用给一个给定用户指定的扩展码(或者如果指定给该用户的码多于一个时则使用这些码中的一个)，也可以使用给其他诸用户指定的各个码(也可能是给上述用户指定的其他各个码)，以使用有如上面提到的那些的一种解码算法，按照本发明将该装置用在一个基站或一个移动终端中对一个来到的数据序列进行解扩。

表示在图7中的解扩装置包含有：

-使用一个长度为Q_MAX的加扰码C_E对来到的序列SR”进行解扰的设备34，

-用于将如此得到的该解扰的序列SR′的各数据符号进行分组，成为长度为Q_MAX的各个不同扩展组块的设备，

-如用于使用各个相应码如C_Q1⁽¹⁾至C_QK^(K)各个码对如此得到的各个扩展块进行解扩，以获得由Q_MAX/Q_K个符号的各个不同块(k＝1、…、K)构成的K个解扩序列SR1至SRK的设备361至36K的设备。

正如上面指出的，这样能避免修改解码算法而令其能接收不同长度的码的组合的必要性。

对于技术熟练人员来说，实现构成图6和图7的方块示意图的各个设备不会有任何特别的问题。因此，这些设备不需在此作更详细的说明，提到其功能即可。

要注意这些示意图是理论上的示意图，很明显实际上的结构可以不同，特别是各示意图的各个组成部分可以组合到一起成为公共的信号处理设备。

按照本发明的一种扩展或解扩装置的工作被表示在图8中。其中S对应于一个非扩展和非加扰的序列，S′对应于一个扩展的和非加扰的序列，而S”对应于一个扩展的和加扰的序列。

此图以举例表明：

-来自序列S的各数据符号的长度Q_MAX/Q_K的两个连续的块Bi和Bi+1，

-扩展序列S′的长度Q_MAX的两个连续的扩展块B′i和B′i+1，

-扩展的和加扰的序列S”的长度Q_MAX的两个连续的扩展组块B”i和B”i+1。

也应该注意所说明的可以有不同情况的变化。特别是为了改进效率，对于一个扩展码所适用的一个数据序列的各个不同的符号，该扩展码可以是不同的。