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CN1261490A - 在多载波系统上传输的信道编码与插入 - Google Patents

在多载波系统上传输的信道编码与插入 Download PDF

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Abstract

一种编码并将数据插入到分离信道上供在无线多载波系统中传送的系统与方法进一步包括码分多址(CDMA)发射机,每个载波一个。多载波无线传输系统有一个输入端用于接收多个使用者数据位。该系统将纠错位加到使用者数据位上。然后该系统安排并非存贮纠错位与集体编码符号的组合到一个两维矩阵中。该系统通过按列从左到右将它们写入矩阵对已编码符号进行安排。然后该系统按行从顶到底从矩阵恢复符号。该系统将已恢复的符号在不同载波频率上发送,使得相继的符号每个在不同的载波频率上被发送。

Description

在多载波系统上传输的信道编码与插入
技术领域
本发明一般涉及在远程通信系统中发送与接收数据，更具体而言，涉及一种系统与方法，用于编码及将数据插入分开的信道，以供在多载波系统中传输。
发明背景
通常，一个无线远程通信系统通过将一个区域分成小区来为一个规定的区域服务。每个小区由一个单独的基站，或小区格点提供服务，将每个小区格点通过适当的硬件通信线路连到一个消息交换中心(“MSC”)。一个移动单元通过利用一个或多个无线电频率(“RF”)信道，或载波与一个附近的小区格点建立通信线路而被连接到MSC上。
由于各种原因，在移动单元与小区格点之间的RF通信线路中较高的数据速率是所希望的。例如，在一个码分多址(“CDMA”)系统中，数据速率多少受要求系统带宽为1.25兆赫(MHZ)的现行标准的限制。可是，将来要求扩展到支持系统带宽n×1.25MHZ，其中n是一个整数，从而向下支持对传统1.25MHZ带宽的兼容性。
一旦系统带宽n×1.25MHZ被选取，有两种可将数据在所选的带宽上传送的方法。一种方法，称为直接扩谱，采用卷积码将数据编码，并插入所得的编码位流，利用对使用者唯一的Walsh码对被插入的符号编码，进一步利用伪噪声(PN)码对已编码的符号编码，然后在整个n×1.25MHZ带宽上将称为片的所得符号发送。利用这种方法，在RF载波上实际符号速率是每秒n×1.25MHZ兆片。另一种方法，称为多载波，将已编码数据分为n个流，利用Walsh和PN码对每个流编码，然后将所得的每个流的片在分开的1.25MHZ载波上传送。一种用于蜂窝移动远程通信系统的CDMA兼容性标准，包括以上描述过方法中的较详细内容，描述在下文中：对于双模式宽带扩频蜂窝系统的移动站-基站兼容性标准(MOBILE STATION-BASE STATION COMPATIBILITXSTANDARD FOR DUAL_MODE WIDEBAND SPREAD SPECTRUM CELLULARSYSTEM)，TIA/EIA/IS-95(JULY 1993)，引入于此作为参考。
以上描述的多载波方法并不适于处理在分离的载波上产生的差错状况。例如，顺序出现几个位差错，即使在位流中存在差错校正码也不能防止某些数据位丢失。为了减轻此问题，多载波方法在传送前分别在每个载波上插入，或扰乱数据位的次序，然后在接收端将数据位去插，然而，这种解决办法有若干不足。首先，通常将扰乱电路要用于每个载波，因而需要额外的电路。而且，扰乱工作并不考虑某些载波频率在任何特定时间上可能比较稳固，因此比其它载波频率差错少些。
因此，需要一种编码与将数据插入分离载波供在多载波系统中传输用的系统与方法。
而且，需要一种系统与方法，对于多载波系统的每个载波不需要单独的内插电路。
进而，需要一种系统与方法，它对差错校正码的连续位利用不同的载波，因此，提供一种较少受差错影响的通用系统。
发明概述
通过进行编码并将数据插入分离信道供在远程通信系统中传送用的一种系统与方法，解决了以上的问题并取得技术进步。在一种实施方案中，多载波远程通信系统具有一个输入终端，用于接收多个使用者的数据位。该系统可将差错校正位加到使用者数据位上。然后，该系在两维矩阵中安排并存贮差错校正位与集体编码的符号的组合。该系统通过按列从左到右将它们写入矩阵来安排这些符号。然后，该系统按行从顶到底将符号从矩阵中恢复，并将所恢复的符号在不同载波频率上发送，使得每个相继的符号在不同的载波频率上被发送。
结果，该系统减少了由任何单个载波引起的差错的影响。而且，在一个中心位置执行对符号的安排，由此排除每个载波要有它自己的扰乱设备的需要。
附图简述
图1是在一个多载波CDMA系统中基站与移动单元的方框图。
图2是用于将由图1的基站接收到的符号存入一个矩阵的程序流程图。
图3是将存贮在图2的矩阵中的符号恢复供传输的程序流程图。
最佳实施方案描述
参考图1，参考数字10标记一个简化的多载波CDMA系统的基站，基站10包括一个卷积编码器12(比率为1/m)，一个符号重复器(K次)14，和具有逆多路转换器16a的块插入器16。基站10利用在各个频率f1-fn上的多个(n)载波，每个带宽为1.25MHZ以及每个加上通常的Walsh码18.1-18.n和PN码20.1-20.n是在分别由设备21.1-21.n处理(基带滤波，上变频，放大)和发送前进行的。为了举例说明，只讨论从基站10到移动单元22的前向通信线路，其中由基站接收8个使用者数据位的一个帧，并发送分成m×k×r规模块的符号流。
当每个使用者数据位进入卷积编码器12时，被编码为m个符号。然后被编码的符号被提供给符号重复器14，在此每个符号被重复K次。卷积编码器12和符号重复器14对于提供纠错能力来说是平常的设备，为简单起见，将不作进一步的讨论。
参考图2，方法50被用于插入由符号重复方框14产生的符号流。在步骤52，块插入器16组成m×k×q行与p列的矩阵，其中q和p是正整数，且p×q＝r。(1)
在步骤54，块插入器16将已编码的符号写入此矩阵，从第一列的顶部开始，继续往下写到第一列的底部，一旦第一列被写完，符号将填入第二列，从顶到底。步骤54被继续直到矩阵所有列被填满为止。
参考图3，一旦矩阵已经填满，程序70被用于从矩阵恢复符号供在不同载波f1-fn上传输。在步骤72，逆多路转换器16a恢复在第一行上的第一符号并在步骤74，发送第一符号到设备21.1供在载波f1上发送。在步骤76，逆多路转换器顺序发送在第一行上的后继的符号供在载波f2到fn上发送，每个载波上一个直到一个符号在n个载波的每一个上被发送。这一步被重复对第一行上以下的几个符号进行直到第一行的所有符号被发送为止。在步骤78，作出决定是否还有更多的行可进行。如果没有，执行停止。否则，执行回到步骤72，在此逆多路转换器16a恢复第二行的第一符号并且在步骤74，将此符号发送到设备21.2供在载波f2上发送。然后逆多路转换器发送在第二行上的随后的符号供在载波f3，f4，…f1发送直到n个符号在n个载波的每一个被发送为止。这一步重复对第二行上下n个符号进行直到第二行上所有符号被发送为止。如果还有更多的行，逆多路转换器16a回到步骤72，将第三行的第一符号恢复在载波f3上，并送出其余的符号供在载波f4，f5…，f4上发送，依此类推。在行n+1，逆多路转换器16a送出要在载波f1发送的第一符号，步骤72-78被重复。同样地，传送行n+2，n+n+2，n+n+n+2，等等，每个从载波f2开始，其余的行可依此类推。
为举例起见，利用1至3(m＝3)比率卷积码对一帧10个使用者数据位(r＝10)编码，重复两次(k＝2)，然后在三个不同载波信号(n＝3)之间分配。所得的符号流被分成60符号的若干块，并插入交叉时间以及3个载波信号。在表1中示出的一个矩阵，有12列(q＝12)和5行(p＝5)。矩阵的每个符号被表示为xi，yi，或zi，一起代表由卷积编码器12从一个信息位产生的三位，其中i是1与10之间。而且，符号xi，yi，和zi中每一个由符号重复器14重复两次。利用上述的方法50，符号被写入矩阵的列中，如下所示：表1插入矩阵
 X1 Z1   Z2 Y3 Y4  X5  X6  Z6 Z7 Y8 Y9 X10
 X1 X2   Z2  Z3 Y4  Y5  X6  X7 Z7 Z8 Y9 Y10
 Y1 X2   X3  Z3 Z4  Y5  Y6  X7 X8 Z8 Z9 Y10
 Y1 Y2   X3  X4 Z4  Z5  Y6  Y7 X8 X9 Z9 Z10
 Z1 Y2   Y3  X4 X5  Z5  Z6  Y7 Y8 X9 X10 Z10
一旦符号已被安排在矩阵中，逆多路转换器16a恢复处于被插入方式中的符号供在载波f1，f2和f3上传送。按次序横移表1矩阵中每一行，逆多路转换器送出要按以下表2中描述的顺序发送的每个符号。在表2中，列“NO”描述每个符号被发送的顺序，列“符号”相应于来自表1的名称，列“(RC)”标记符号被存贮的表1的行与列，列“Rreq”标记符号发送的频率。
表2传输顺序
   No.   符号 (行，列)     频率
    1     X1     1，1     f1
    2     Z1     1，2     f2
    3     Z2     1，3     f3
    4     Y3     1，4     f1
    5     Y4     1，5     f2
    6     X5     1，6     f3
    7     X6     1，7     f1
    8     Z6     1，8     f2
    9     Z7     1，9     f3
    10     Y8     1，10     f1
    11     Y9     1，11     f2
    12     X10     1，12     f3
    13     X1     2，1     f2
    14     X2     2，2     f3
  
    No.     符号   (行列)    频率
    15     Z2     2，3     f1
    16     Z3     2，4     f2
    17     Y4     2，5     f3
    18     Y5     2，6     f1
    19     X6     2，7     f2
    20     X7     2，8     f3
    21     Z7     2，9     f1
    22     Z8     2，10     f2
    23     Y9     2，11     f3
    24     Y10     2，12     f1
    25     Y1     3，1     f3
    …     …      …     …
    59     X10     5，11     f2
    60     Z10     5，12     f3
可以理解，移动单元22具有与以上为基站10所描述的类似的播放特点。而且，无论移动单元22与基站10也都包括接收机单元，用于按上述的线路相反的线路接收与存贮每个符号，由此使数据流能够被去插入和完全复原。
在另一种实施方案中，块插入器16可将在矩阵第j列和第i行上的符号恢复在载波频率fm上，按以下方式：m＝(((j-1)×r+i-1)MOD n)+1，               (2)
其中r是矩阵中的行数，n是载波频率数，1≤m≤n，函数MOD表示取模操作。通过使用以上的等式(2)，插入器16被保证，在原来的编码序列中没有两个相继的编码符号在相同的载波频率上被发送。
因此，虽然对本发明用作说明的实施方案已经示出并进行了描述，其它的修改，变化，和替换从以上的公开内容中是可预期得到的。例如，卷积编码器12可以是左出的，以致符号重复器14提供的是纠错能力的唯一来源。表1也可按行来安排，由此使表2能按列恢复符号。而且，本发明并不限于基于蜂窝的远程通信系统，而可用于许多不同类型的系统中，包括有线传输系统。因此，对所附的权利要求作较广泛的解释并与本发明的范围保持一致是恰当的。

Claims (20)

1.一种远程通信系统包括：
一个输入终端，用于接收多个使用者数据位；
一个纠错设备，用于从使用者数据位产生编码符号序列；
一个插入器，用于将已编码的符号安排与存贮到矩阵中；
一个逆多路转换器，用于恢复存贮在矩阵中的已编码符号；
其中矩阵是两维的，插入器按第一维按排已编码符号和逆多路转换器按第二维恢复已编码符号。
2.如权利要求1的系统还包括用于重复已编码符号的设备。
3.如权利要求1的系统，其中纠错设备是一个重复器和已编码符号序列包括使用者数据位的复制品。
4.如权利要求1的系统是一个无线多载波系统，还包括码分多址(“CDMA”)发射机，每个载波一个。
5.如权利要求4的系统，其中为每个使用者数据位产生一个多重已编码符号的子序列，其中子序列相继的符号在不同的载波上被发送。
6.如权利要求2的系统使用多载波，其中重复的已编码符号在不同载波上被顺序发送。
7.如权利要求1的系统，其中纠错设备提供前向纠错。
8.如权利要求1的系统使用多载波，其中每个载波在共同的带宽上工作。
9.如权利要求1的系统只使用单一载波。
10.如权利要求1的系统包括多个载波，其中系统可有选择地使用一个或多个载波。
11.一种用于安排一帧相继的位在一个多载波系统中传输的方法，包括以下步骤：
依据矩阵的第一维安排与存贮该帧中每一位到两维矩阵中；
依据第二维恢复矩阵中存贮的每位以组成已插入的位序列；
用多载波发送已插入的位序列。使得在已插入的位序列中没有两个相继的位在相同的载波上被发送。
12.如权利要求11的方法，其中发送的步骤利用多载波和该帧无两个相继的位在相同载波上被发送。
13.如权利要求11的方法，其中第一继表示矩阵的多种安排，第一载波发送第一安排的第一位和第二载波发送第二安排的第一位。
14.如权利要求11的方法，其中发送的步骤利用码分多址(“CDMA”)发射机用于多载波系统的每个载波。
15.如权利要求11的方法，其中位帧包括纠错码。
16.如权利要求15的方法，其中位帧也包括使用者数据和纠错码是使用者数据的复制品。
17.如权利要求11的方法，其中多载波系统的每个载波工作在共同的带宽上。
18.如权利要求11的方法，其中多载波系统只利用单一载波。
19.一种用于安排一个相继位的帧在一个多载波无线系统中传送的系统，该系统包括：
依据矩阵的第一维，用于安排与存贮该帧的每位到两维矩阵中的装置。
用于依据第二维，将存贮在矩阵中的每位恢复以组成已插入位序列的装置。
一种码分多址发射机用于传送已插入的位序列，其中发送步骤利用工作在共同带宽上的多载波并且该帧中无两个相继位在相同的载波上被发送。
其中第一维代表矩阵的多种安排，第一载波发送第一安排的第一位和第二载波发送第二安排的第一位。
20.如权利要求19的系统，其中位帧包括纠错码
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