正交伪随机噪声解扩方法

摘要

本发明公开了一种正交伪随机噪声解扩方法。输入数据序列I′和Q′，以及输入要进行正交伪随机噪声解扩运算的伪随机噪声序列PNI和PNQ；在每一个时隙中，从每个伪随机噪声序列PNI和每个伪随机噪声序列PNQ中分别连续取出2048个码字，对2048个码字分别进行解时分复用运算，得到均为1600个码字的伪随机噪声序列PNI′和PNQ′；伪随机噪声序列PNI′和PNQ′与在时隙输入的长度为1600个码字的数据序列I′和数据序列Q′进行正交伪随机解扩运算，从而输出数据序列I和Q。对输入进行正交伪随机噪声解扩运算的序列进行了操作，从而满足系统的发送要求，使得发送端的复杂度有所降低。

说明书

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正交伪随机噪声解扩方法 技术领域 本发明涉及码分多址无线通信系统的增强广播多播服务，尤其涉及一种正 交伪随机噪声解扩方法。 背景技术 第三代移动通信系统（IMT-2000 )及其演进系统， 亦即未来移动通信系 统， 被设计为一代有能力彻底解决第一、 二代移动通信系统主要弊端的先进的 移动通信系统。 第三代移动通信系统一个突出特色就是， 要在未来移动通信系 统中实现个人终端用户能够在全球范围内的任何时间、 任何地点， 与任何人， 用任意方式、 高质量地完成任何信息之间的移动通信与传输。 第三代移动通信系统主要由中国所制订的 TD-SCDMA、 美国所制订的 CDMA2000和欧洲所制订的 WCDMA所组成。 CDMA2000标准在北美和世界 很多地方被广泛使用， 并且为了进一步发展 CDMA2000 标准， 制定了 CDMA2000的演进标准： CDMA2000 EV/DO和 CDMA2000 EV/DV。 在 EV/DO 系统中， 提出了 EBCMCS ( Enhanced Broadcast Multicast Services, 增强广播多播服务）， 增强的多媒体广播多播系统， 该系统主要用于 对整个覆盖区域内的移动台发送广播消息。 EBCMCS信道结构由图 1所示， 首 先输入的数据信息先经过信道编码， 信道编码为 1/5或者是 1/3的 Turbo编码 101 , 然后对经过编码的数据进行信道 4尤码、 交织、 重复和打孔 102, 再通过 16QAM ( Quadrature Amplitude Modulation, 正交振幅调制）调制分为 I、 Q两 路 103 , 分别对 I、 Q 两路进行 OFDM ( Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 正交频分复用）调制处理， OFDM调制模块主要包括插入保护间 隔和导频模块 104, QPSK ( Quadrature Phase Shift Keying, 正交相移键控） Spreading (扩频）模块 105, IFFT ( Inverse Fast Fourier Transform, 快速傅里 叶逆变换 )模块 106和插入循环前缀模块 107, 而其中的 QPSK Spreading模块 105主要起到降低 OFDM的峰均比的作用 , 然后再将 :据通过 Quadrature PN De-spreading (正交伪随机噪声 （ Pseudo- random Noise )角 "扩）模块 108, 再与 导频和 MAC ( Media Access Control, 媒体接入控制）信息进行时分复用， 如 图 2所示， 最后通过 Quadrature PN Spreading (正交伪随机噪声扩频）模块 203 加入基站信息发送。 在 EBCMCS中， 为了方便移动台端解调出广播信息， 在原来的下行链路 上需要屏蔽与基站有关的信息， 该信息是通过 Quadrature PN Spreading模块加 入到发送序列的，因此在每个 Slot(时隙）生成以前需要增加一个 Quadrature PN De-spreading模块，如图 1和图 2所示，先对输入的数据信息进行一次 Quadrature PN De-spreading处理然后再输入 TDM ( Time Division Multiplexing,时分复用） 模块与 Pilot (导频 )信道和 MAC信息进行时分复用， 最后通过 Quadrature PN Spreading模块加入基站标识， 形成一个完整的 Slot再发送。 整个发送端简化 ^匡图: ¾。图 2所示。 在 EBCMCS协议（ 3GPP2的 3GPP2 C.S0054-A Version 1.0 cdma2000 High Rate Broadcast Multicast Packet Data Air Interface Specification ) 中说明了 Quadrature PN Spreading的方式， 我们对 Quadrature PN De-spreading方式进行 了深入研究， 并且提出了一种新的 Quadrature PN De-spreading方式。 发明内容 本发明的主要目的在于提供一种正交伪随机噪声解扩方法，用于降低发送 端的复杂度。 为了实现上迷目的，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种正交伪随 机噪声解扩方法。 该正交伪随机噪声解扩方法包括以下步骤： 步骤 S 102, 输入数据序列 Γ和 以及输入要进行正交伪随机噪声解扩 运算的伪随机噪声序列 PNI和 PNQ; 步骤 S 104 , 在每一个时隙中， 从每个伪随机噪声序列 PNI和每个伪随机 噪声序列 PNQ中分别连续取出 2048个码字， 对 2048个码字分别进行解时分 复用运算， 得到均为 1600个码字的伪随机噪声序列 ΡΝΓ和 PNQ'; 步驟 S106, 伪随机噪声序列 ΡΝΓ和 PNQ'与在时隙中输入的长度为 1600 个码字的数据序列 Γ和数据序列 Q'进行正交伪随机噪声解扩运算， 从而输出数 据序列 1和 Q。 伪随机噪声序列 PNI和 PNQ均为 32768个码字， 在每个时隙分别取出 2048个码字， 下一个时隙顺序取出后面紧接的 2048个码字， 当取完整个伪随 机噪声序列时， 再从头开始取， 每隔 16个时隙循环取一轮。 伪随机噪声序列 PNI和 PNQ分别由以下多项式生成：>

ΡΙ(χ)=χ¹⁵+χ¹³+χ⁹+χ⁸+χ⁷+χ⁵+1>

PQ(X)=x¹⁵+x¹²+x¹>

其中， 当连续出现 14个 0时将自动添加一个 0。 正交伪随机噪声解扩运算的计算式为： 1= (ΓΡΝΓ+Q NQ') , Q= (Q'PNI'-rPNQ')。 伪随机噪声序列 PNI和 PNQ为±^构成的序列。 正交伪随机噪声解扩运 算的计算式为： 1= ^ (ΓΡΝΓ+QTNQ') , Q= ^ (Q'PNI'-ITNQ')。 在步骤 SI 06之后， 对数据序列 I和 Q进行时分复用和正交伪随机噪声扩 频， 然后发送。 数据序列 I和 Q与导频和媒体接入控制信息进行时分复用。 正 交伪随机噪声扩频采用伪随机噪声序列 PNI和 PNQ。 该正交伪随机噪声解扩方法用于增强广播多播服务。 为了实现上述目的，根据本发明的第二方面，本发明提供了一种用于增强 广播多播服务的广播方法。 该广播方法包括以下步骤： 步骤 S202, 从物理层输入的数据流经过信道编码、 信道扰码、 交织、 重 复和打孔、 16正交幅度调制、 正交频分复用， 生成数据序列 Γ和 Q'; 步驟 S204, 根据上述的正交伪随机噪声解扩方法对数据序列 Γ和 Q'进行 正交伪随机噪声解扩， 输出数据序列 I和 Q; 步骤 S206， 数据序列 I和 Q与导频和媒体接入控制信息进行时分复用， 然后通过正交伪随机噪声扩频加入基站信息， 从而发送广播多播数据。 通过上述技术方案，本发明对输入进行正交伪随机噪声解扩运算的序列进 行了操作， 从而满足系统的发送要求， 使得发送端的复杂度有所降低。 附图说明 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解， 构成本申请的一部 分， 本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明， 并不构成对本发明的不 当限定。 在附图中： 图 1是 EBCMCS信道结构示意图； 图 2是 EBCMCS发送端简化框图； 图 3是根据本发明的正交伪随机噪声解扩方法的流程图； 图 4是 # ^据本发明实施例的 Quadrature PN De-spreading实现方式的示意 图； 图 5是根据本发明实施例的 TDM方式的示意图； 图 6是根据本发明实施例的短 PN序列使用方式的说明图； 以及 图 7是才艮据本发明实施例的 Quadrature PN Spreading框图。 具体实施方式 下面将参考附图详细说明本发明。 参照图 3 , 根据本发明的正交伪随机噪声解扩方法包括以下步骤： 步骤 S 102, 输入数据序列 Γ和 Q' , 以及输入要进行正交伪随机噪声解扩 运算的伪随机噪声序列 PNI和 PNQ; 步骤 S 104 , 在每一个时隙中， 从每个伪随机噪声序列 ΡΝΙ和每个伪随机 噪声序列 PNQ中分别连续取出 2048个码字， 对 2048个码字分别进行解时分 复用运算， 得到均为 1600个码字的伪随机噪声序列 ΡΝΓ和 PNQ'; 步骤 S 106, 伪随机噪声序列 ΡΝΓ和 PNQ'与在时隙中输入的长度为 1600 个码字的数据序列 Γ和数据序列 Q'进行正交伪随机噪声解扩运算， 从而输出数 据序歹 'J 1和 Q。 伪随机噪声序列 PNI和 PNQ均'为 32768个码字， 在每个时隙分别取出 2048个码字， 下一个时隙顺序取出后面紧接的 2048个码字， 当取完整个伪随 机噪声序列时， 再从头开始取， 每隔 16个时隙循环取一轮。 伪随机噪声序列 PNI和 PNQ分别由以下多项式生成：>

ΡΙ(χ)=χ¹⁵+χ^,3+χ⁹+χ⁸+χ⁷+χ⁵+1，>

PQ(X)=x】>5+x¹²+xⁿ+x¹⁰+x⁶+x⁵+x⁴+x³+ 1>

其中， 当连续出现 14个 0时将自动添加一个 0。 正交伪随机噪声解扩运算的计算式为： 1= (ΓΡΝΓ+Q'PNQ') , Q= (Q'PNI'-ITNQ')。 伪随机噪声序列 PNI和 PNQ为 ± ^构成的序列。 正交伪随机噪声解扩运 算的计算式为： 在步驟 SI 06之后， 对数据序列 I和 Q进行时分复用和正交伪随机噪声扩 频， 然后发送。 数据序列 I和 Q与导频和媒体接入控制信息进行时分复用。 正 交伪随机噪声扩频采用伪随机噪声序列 PNI和 PNQ。 该正交伪随机噪声解扩方法用于增强广播多播服务。 根据本发明的用于增强广播多播服务的广播方法包括以下步骤： 步驟 S202, 从物理层输入的数据流经过信道编码、 信道扰码、 交织、 重 复和打孔、 16正交幅度调制、 正交频分复用， 生成数据序列 I'和 Q'; 步骤 S204, 居图 3所示的正交伪随机噪声解扩方法对数据序列 Γ和 Q' 进行正交伪随机噪声解扩， 输出数据序列 I和 Q； 步骤 S206, 数据序列 I和 Q与导频和媒体接入控制信息进行时分复用， 然后通过正交伪随机噪声扩频加入基站信息， 从而发送广播多播数据。 本发明涉及 CDMA ( Code Division Multiple Access: 码分多址）通讯领域 的空中接口 （Air Interface )部分， 特别是涉及增强广播多播月 务的空中接口部 分。 本文提出了一种新的 Quadrature PN De-spreading方式， 通过对输入的 I、 Q两路 PN序列进行处理完成了整个 Quadrature PN De-spreading功能， 该方式 实现简单， 复杂度比对输入数据序列进行处理要低， 实现框图如图 4。>

1 )设 '和 β'为输入的数据，>ΡΝ'和>PNQ分别是要进行 Quadrature PN De-spreading运算的 PN序列 I和 Q两路。>

2 )对于一个 slot, 每次将从长度为 32768个码字短 PN序列中连续取出 2048个码字进行运算， 但是为了屏蔽掉 Quadrature PN Spreading的影响， 在进 行 Quadrature PN De-spreading时就不能简单地连续取出 2048个码字。 这是因 为每个 slot输入的数据序列长度并不是 2048 , 而是 1600 (在进行时分复用后 才会扩充到 2048 ) , 因此， 只能从要进行 Quadrature PN Spreading序列的 2048 个码字中按照解时分复用原则取出其中的 1600 个码字进行 Quadrature PN De-spreading运算。>

3 )为此， 先将输入的>ΡΝι和>PNQ的 2048个码字先通过一个解时分复用模 块， 解时分复用原则根据图 4确定， 然后再将取出的 1600个码字进行如图 4 所示的 Quadrature PN De-spreading操作， 这样获得数据序列 I和 Q。>

4 )再对数据序列 I和 Q进行 TDM和 Quadrature PN Spreading,最后发送。 5 )这里提出的方法的基本原理在于： 不是对数据进行操作满足发送要求， 而是对输入进行 Quadrature PN De-spreading运算的 '和^ 序列进行了操 作， 从而满足系统的发送要求， 使得发送端的复杂度有所降低。 才艮据图 4, 对 Quadrature PN De-spreading进行详细说明：>

1 )对参与 Quadrature PN De-spreading的短码 PN序列进行说明， 才艮据 EBCMCS协议， 短 PN序列 I和 Q两路分别由以下两个生成多项式生成：>

P,(x)>5>9>i>Ί>5 + ( j )>

P_Q(x)>]5 +x +x>]0>β>5>4>3>2 )>

根据（ 1 )和 （2)可知， 短码 PN序列长度本应为>215>15 = 32768。>

2 )对短 PN序列的使用是连续进行的， 如图 6所示， 当发送第一个 slot 时取短 PN序列的第 1个到第 2048个码字， 发送第二个 slot时取第 2049个到 第 4096个码字，依次取下去， 当取完一个短 PN序列时循环再从第 1个码字开 始取， 由于短 PN序列长度为 32768是 2048的 16倍， 则每隔 16个 slot短 PN 序列夺被循环取一次。>

3 )根据 EBCMCS协议 Quadrature PN Spreading的计算公式由以下两式表 示： r = IPN,~QPN_Q>

Q' = IPN_Q+QPN,>( 4 ) 冲艮据公式（ 3 )和（ 4 )可以用图 7来表示 Quadrature PN Spreading的才匡图， 其中 /和 β为进行 Quadrature PN Spreading 的输入序列， /'和 2'为 Quadrature PN Spreading输出的序列， 根据 EBCMCS协议中规定的下行链路 信道结构， 在一个 slot中， 和 2都为 2048个码字。>ΡΝ!和>PNQ分别是要进行>

Quadrature PN Spreading运算的 PN序列 I和 Q两路，>PN '和>PNQ才艮据 2 ) 中叙 述的原理进行选取。>

4 )才艮据 Quadrature PN Spreading计算公式（ 3 )和（ 4 ),可以推出 Quadrature PN De-spreading的公式如下式所示：>

I = {I'PN, +Q'PN_Q)>( 5 )>!>Q)>( 6 )

其中/和 δ为进行 Quadrature PN De-spreading 的输出序列， /'和 δ'为 Quadrature PN De-spreading输出的序列，>ΡΝ'和>PNQ分别是要进行 Quadrature PN De-spreading运算的 PN序列 I和 Q两路，>ΡΝ·和 ^ 根据 2 ) 中叙述的原 理进行选取，这里在一个 slot中>ΡΝ'和>PNQ与 Quadrature PN Spreading中的>PN!

ΡΛΓ>

和 e相同。>

5 ) 由于 EBCMCS协议中规定的 Quadrature PN De-spreading模块位于时 分复用模块之前， 如图 2所示， 那么每个 slot进入 Quadrature PN De-spreading 模块的 I和 Q两路数据序列长度为 1600, 因此将公式（ 5 )和（ 6 )改写为以下 公式： Q = (Q'PN,' - rPN_Q' )>( 8 )>e是>6经过解时分复用后的 序列>L Q两路， 解时分复用原则才艮据图 5的逆过程确定， /'和 β'为输入的进行运算的数据序列， 这里我们可知序列 '和 每 slot长度为 1600,因为这时的序列没有经过时分复 用模块， 因此总的运算框图可以用图 4表示。>

6 )由于在 EBCMCS协议中规定了>ΡΝ'和>PNQ为± 构成的序列，所以（ 7 ) 和 （8)就可改写为：>

I =>2{I'PN_I'₊Q'PN_Q')>9 )

7 ) ·据以上原则可以用图 4表示整个 Quadrature PN De-spreading的实现 方式。 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领 域的技术人员来说， 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则 之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之 内。>