CN101072098A - 宽带码分多址系统的长扰码序列相位偏移方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宽带码分多址系统的长扰码序列相位偏移方法和装置，其方法包括以下步骤：根据扰码序列中X、Y序列生成的多项式，分别得到对应X、Y序列生成多项式的相位偏移矩阵XT和YT；由扰码序列偏移量确定XT和YT矩阵不同次幂的乘积组合；由确定的XT和YT不同次幂的矩阵参数分别相乘计算得到X序列和Y序列的相位偏移矩阵参数；将扰码序列X、Y分别与对应相位偏移矩阵相乘，得到相位偏移后的扰码序列X′、Y′。本发明方法和装置在长扰码序列相位偏移量较大时无须多次对扰码序列X、Y进行移位操作，可以快速得到各相位偏移的扰码码字，其系统处理延时减小了，系统设计的复杂性也大大降低，节省了大量的硬件资源。

Description

宽带码分多址系统的长扰码序列相位偏移方法和装置

技术领域

本发明涉及一种移动通信方法及装置，尤其涉及的是一种宽带码分多址系统中长扰码序列相位偏移的方法和装置。

背景技术

在现有技术的宽带码分多址通信系统中，为了实现抗干扰、抗多径、抗截获、保密、多址通信、实现同步等要求，通常采用一个伪随机码序列对信号进行加密，也就是对扩频信号进行加扰。

当基站通过射频接收得到用户发送的基带信号时，需要对接收到的基带信号进行加扰的逆操作也就是解扰。在宽带码分多址通信系统中，上行链路通常采用Gold码的长扰码实现信号的加扰，所以基站也相应采用Gold码的长扰码对基带信号进行解扰。用于加扰和解扰的长扰码是复数扰码，分为实部和虚部，复数长扰码的实部和虚部是由长扰码序列X、Y中的部分比特通过模2相加得到的。

在3GPP TS 25.213协议中介绍了扰码生成和扰码序列相位偏移的方法，如附图1所示，长扰码是由c_long，1，n和c_long，2，n两个二进制m序列的38400个码片的模2相加产生的具有38400(0-38399)个相位的扰码值。二进制m序列是由25阶生成多项式产生的，命X和Y代表两个m序列，X序列是由生成多项式X²⁵+X³+1产生的，Y序列是由生成多项式Y²⁵+Y³+Y²+Y+1产生的。两个序列共同构成Gold序列。

复数值的长扰码C_long，n序列定义为：

C_long，n(i)＝c_long，1，n(i)(1+j(-1)ⁱc_long，2，n(2i/2))

每生成一个复数长扰码，25比特的扰码序列X、Y都要根据各自的生成多项式得到偏移一个相位后新的25比特序列X₁、Y₁，再用X₁、Y₁去生成下一个相位的复数长扰码，以此类推，一直得到38400个不同相位的复数长扰码。如果长扰码序列相位偏移装置采用3GPP TS 25.213协议中所描述的方法使用移位寄存器对X、Y序列进行移位，每次移位只能使长扰码序列X、Y移动1个相位。

这种方法存在缺陷，即对于一组X、Y序列，如果想得到当前相位偏移n个相位后的复数长扰码码字，必须对X、Y序列进行n次移位才能得到计算该长扰码码字对应的长扰码序列X_n、Y_n。对于上行解扰装置来说经常需要根据一组长扰码序列X、Y直接得到相位偏移为2560×n(n＝1，2，...，13，14)的长扰码码字，那么如果采用这种方法需要对X、Y序列进行2560×n次的移位操作才能得到生成长扰码码字所需的相位偏移后的长扰码序列X_2560×n、Y_2560×n，这样将产生很大的处理延时，从而也导致系统设计的复杂性和硬件实现的困难。

在宽带码分多址系统中，上行解扰装置在对基带信号进行解扰时，有时需要从一个无线帧即38400个码片的某个中间位置开始解扰，那么就需要根据扰码序列的初始值得到38400个码片的某个中间位置开始的扰码码字，也就是需要对扰码序列初始值的相位进行偏移，如果采用图1所示的方法，需要多次移位才能完成，这样做效率比较低，而且硬件设计复杂。

因此找到一种快速实现长扰码序列相位偏移的方法和装置，降低系统设计的复杂性，提高硬件系统的可实现性是十分必要的。现有技术有待于进一步改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种宽带码分多址系统的长扰码序列相位偏移方法和装置，用以克服上述现有技术的长扰码序列相位偏移方法存在的扰码序列相位偏移量大时移位操作次数过多引起的处理延时大，系统设计复杂的缺点。

本发明的技术方案包括：

一种宽带码分多址系统的长扰码序列相位偏移方法，其包括以下步骤：

A、根据扰码序列中X、Y序列生成的多项式，分别得到对应X、Y序列生成多项式的相位偏移矩阵XT和YT；

B、由扰码序列偏移量确定XT和YT矩阵不同次幂的乘积组合；

C、由确定的XT和YT不同次幂的矩阵参数分别相乘计算得到X序列和Y序列的相位偏移矩阵参数；

D、将扰码序列X、Y分别与对应相位偏移矩阵相乘，得到相位偏移后的扰码序列X′、Y′。

所述的方法，其中，所述对应X、Y序列生成多项式的相位偏移矩阵XT和YT为25行25列。

所述的方法，其中，如需得到当前扰码序列偏移n个相位后的扰码码字，将X序列作为行向量乘以XT矩阵的n次幂，Y序列作为行向量乘以YT矩阵的n次幂，得到的行向量X_n、Y_n即为X、Y序列偏移n个相位后的序列，并根据X_n、Y_n序列得到当前扰码序列偏移n个相位后的扰码码字；n为计数自然数。

一种宽带码分多址系统的长扰码序列相位偏移的装置，其中，包括以下功能模块：扰码序列相位偏移值判断模块、相位偏移矩阵参数存储器地址生成模块、X序列相位偏移矩阵参数存储器模块、Y序列相位偏移矩阵参数存储器模块、以及，扰码序列偏移生成模块；

将扰码序列相位偏移值输入到所述扰码序列相位偏移值判断模块，由所述扰码序列相位偏移值判断模块进行扰码序列相位偏移值的判断，并输出有效扰码序列相位偏移值到相位偏移矩阵参数存储器地址生成模块；

所述相位偏移矩阵参数存储器地址生成模块用于生成X序列相位偏移矩阵参数存储器读地址和Y序列相位偏移矩阵参数存储器读地址，根据这两个读地址分别从X序列相位偏移矩阵参数存储器和Y序列相位偏移矩阵参数存储器中读出X、Y序列相位偏移矩阵参数，并输入到所述扰码序列偏移生成模块；

所述扰码序列偏移生成模块用于根据X序列和Y序列相位偏移矩阵参数以及扰码序列X、扰码序列Y计算得到相位偏移后的扰码序列X′、Y′。

本发明所提供的一种宽带码分多址系统的长扰码序列相位偏移方法和装置，与现有技术相比，在长扰码序列相位偏移量较大时无须多次对扰码序列X、Y进行移位操作，可以快速得到各相位偏移的扰码码字，其系统处理延时减小了，系统设计的复杂性也大大降低，节省了大量的硬件资源。

附图说明

图1为现有技术的3GPP TS 25.213协议中长扰码序列相位偏移原理图；

图2为本发明的长扰码序列相位偏移方法的流程图；

图3为本发明的长扰码序列相位偏移装置结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明的宽带码分多址系统的长扰码序列相位偏移方法和装置，其核心思想是：根据扰码序列中X、Y序列生成多项式，分别得到对应X、Y序列生成多项式的25行25列的相位偏移矩阵XT和YT，将X或Y序列作为一个行向量与XT或YT矩阵相乘，得到的行向量即为X或Y序列偏移一个相位后的序列X₁、Y₁，这样就使用矩阵乘法实现了扰码序列按照生成多项式进行的相位偏移。采用本发明的长扰码序列相位偏移方法，通过扰码序列与相位偏移矩阵相乘直接得到相位偏移后的扰码序列。

如果要得到当前扰码序列偏移n个相位后的扰码码字，只需将X序列作为行向量乘以XT矩阵的n次幂，Y序列作为行向量乘以YT矩阵的n次幂，得到的行向量X_n、Y_n即为X、Y序列偏移n个相位后的序列，然后根据X_n、Y_n序列就可以得到当前扰码序列偏移n个相位后的扰码码字。

本发明的长扰码序列相位偏移方法，如图2所示的，包括以下步骤：

步骤1：由扰码序列偏移量确定XT和YT矩阵不同次幂的乘积组合。

步骤2：由确定的XT和YT不同次幂的矩阵参数分别相乘计算得到X序列和Y序列的相位偏移矩阵参数。

步骤3：将扰码序列X、Y分别与对应相位偏移矩阵相乘，得到相位偏移后的扰码序列X′、Y′。

上述宽带码分多址系统中的长扰码序列相位偏移步骤给出了一种快速完成长扰码序列相位偏移的方法。

本发明的长扰码序列相位偏移装置结构如附图3所示，长扰码序列相位偏移装置包括3个输入数据和5个功能模块，其中输入数据包括：扰码序列相位偏移值、扰码序列X、扰码序列Y，所述功能模块包括：扰码序列相位偏移值判断模块、相位偏移矩阵参数存储器地址生成模块、X序列相位偏移矩阵参数存储器模块、Y序列相位偏移矩阵参数存储器模块、和扰码序列偏移生成模块。

首先将所述扰码序列相位偏移值输入到所述扰码序列相位偏移值判断模块，由所述扰码序列相位偏移值判断模块进行扰码序列相位偏移值的判断，并输出有效扰码序列相位偏移值到相位偏移矩阵参数存储器地址生成模块，相位偏移矩阵参数存储器地址生成模块生成X序列相位偏移矩阵参数存储器读地址和Y序列相位偏移矩阵参数存储器读地址，根据这两个读地址分别从X序列相位偏移矩阵参数存储器和Y序列相位偏移矩阵参数存储器中读出X、Y序列相位偏移矩阵参数并输入到扰码序列偏移生成模块，扰码序列偏移生成模块根据X序列和Y序列相位偏移矩阵参数以及扰码序列X、扰码序列Y计算得到相位偏移后的扰码序列X′、Y′。

本发明的长扰码序列相位偏移方法中相位偏移矩阵XT和YT的生成方法为：对于X序列，由X序列的生成多项式可知偏移一个相位后得到的序列X₁的23到0比特是X序列的24到1比特，序列X₁的第24比特为X序列第0比特和第3比特的模2相加的结果，所以相位偏移矩阵XT的第24列参数中第23行为1其余行为0，第23列参数中第22行为1其余行为0，...，第1列参数中第0行为1其余行为0，第0列参数中第24行和21行为1其余行为0；对于Y序列，由X序列的生成多项式可知偏移一个相位后得到的序列Y₁的23到0比特是Y序列的24到1比特，序列Y₁的第24比特为Y序列第0比特、第1比特、第2比特和第3比特的模2相加的结果，所以相位偏移矩阵YT的第24列参数中第23行为1其余行为0，第23列参数中第22行为1其余行为0，...，第1列参数中第0行为1其余行为0，第0列参数中第24行、23行、22行和21行为1其余行为0。相位偏移矩阵XT和YT参数如下：

对于扰码的38400个扰码相位偏移量可用16比特的整数(0-38399)来表示，在这16比特中第0比特代表相位偏移量为2°，第1比特代表相位偏移量为2¹，...，第15比特代表相位偏移量为2¹⁵，这样对于扰码38400个相位偏移量中的任意一个相位偏移量可以用2的0到15不同次幂组合相加表示，每个2的次幂代表着一个相位偏移矩阵，将这些相位偏移矩阵相乘就得到了最终的相位偏移矩阵。

这样只需要根据相位偏移量中对应比特的值为1或是0来选择XT、XT²¹、XT²²...XT²¹⁴、XT²¹⁵这16个矩阵不同的乘积组合，将这些矩阵相乘得到X序列的相位偏移矩阵，同理根据相位偏移量也可得到YT、YT²¹、YT²²...YT²¹⁴、YT²¹⁵这16个矩阵的不同的乘积组合，将这些矩阵相乘得到Y序列的相位偏移矩阵，然后将扰码序列X、Y分别和对应的相位偏移矩阵相乘，就得到了这个相位偏移量对应的X、Y序列相位偏移后的扰码序列值，这样就可以得到相位偏移后长扰码码字。

图2为本发明的长扰码序列相位偏移方法的流程图。如前所述，首先由扰码序列偏移量确定相位偏移矩阵XT和YT不同次幂的乘积组合，然后根据所确定的XT和YT不同次幂的矩阵参数相乘得到所需要的X序列和Y序列的相位偏移矩阵，最后将扰码序列X、Y作为行向量与相位偏移矩阵作矩阵相乘，得到的行向量X′、Y′即为扰码序列X、Y相位偏移后的值。

在宽带码分多址系统中，每个无线帧包含15个时隙，每个时隙包含2560个码片数据。在上行解扰器中，一般都是从15个时隙中的某个时隙的起始处开始进行解扰，也就是说扰码序列的相位偏移量一般为2560×n(n＝1，2，...，13，14)，为了简化设计，减少矩阵之间的乘法而造成的资源消耗，本发明方法预先计算得到XT²⁵⁶⁰，XT^2560×2，...XT^2560×14和YT²⁵⁶⁰，YT^2560×2，...YT^2560×14这28个矩阵参数，而不是采用XT、XT²¹、XT²²...XT²¹⁴、XT²¹⁵和YT、YT²¹、YT²²...YT²¹⁴、YT²¹⁵矩阵组合相乘的方法得到X序列和Y序列的相位偏移矩阵，将这28个矩阵中与X序列相关的14个矩阵参数存储到X序列相位偏移矩阵参数存储器中，与Y序列相关的14个矩阵参数存储到Y序列相位偏移矩阵参数存储器中。当长扰码序列相位偏移装置对长扰码序列进行相位偏移的时，只需要根据相位偏移量的值来产生X序列和Y序列相位偏移矩阵参数存储器的读地址，得到X序列和Y序列相位偏移矩阵参数，将长扰码序列X、Y分别与X序列和Y序列相位偏移矩阵相乘得到相位偏移后的扰码序列X′、Y′。

这样本发明装置和方法只使用了一次矩阵乘法就完成了长扰码序列的相位偏移，节省了硬件资源。

如图3所示，为本发明的长扰码序列相位偏移装置的结构框图。长扰码序列相位偏移装置首先判断扰码相位偏移量的值，如果扰码相位偏移量的值为2560×n(n＝1，2，...，13，14)，则作为有效偏移量值输送给相位偏移矩阵参数存储器读地址生成模块生成X序列和Y序列相位偏移矩阵参数存储器的读地址，然后根据生成的读地址从X序列和Y序列相位偏移矩阵参数存储器中读出对应的相位偏移矩阵参数，将扰码序列X、Y与对应偏移矩阵相乘，得到相位偏移后的X′、Y′序列；如果扰码相位偏移量的值不在2560×n(n＝1，2，...，13，14)这14值内，则认为是无效相位偏移值，不对扰码序列相位进行偏移。由于矩阵中的元素只有1或0两种值，X、Y序列元素也只有1或0两种值，乘法用逻辑与、模2加法用逻辑异或在硬件电路中都很容易实现。

下面根据图3，举实例说明本发明装置的工作方式。例如，Gold扰码号为32，即X＝[1，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，1，0，0，0，0，0]，Y＝[1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1]，扰码相位偏移量为2560，则扰码相位偏移值判断模块将这个偏移值作为有效偏移值输送给相位偏移矩阵参数存储器地址生成模块分别生成X序列和Y序列相位偏移矩阵参数存储器读地址，然后根据这两个读地址分别读出X序列和Y序列相位偏移矩阵XT²⁵⁶⁰和YT²⁵⁶⁰的参数，在扰码序列偏移生成模块中分别计算得到X序列偏移后的结果X′和Y序列偏移后的结果Y′，对于本例X′＝[1，0，1，1，1，1，1，0，0，1，1，1，1，0，1，1，1，0，0，1，0，0，1，1，0]，Y′＝[0，1，0，0，1，1，1，0，1，0，0，0，1，0，1，1，1，0，1，1，1，1，1，1，1]。然后根据序列X′、Y′就可以得到相位偏移2560后的长扰码码字。

本发明的宽带码分多址系统的长扰码序列相位偏移方法和装置，与现有技术相比，在长扰码序列相位偏移量较大时无须多次对扰码序列X、Y进行移位操作，例如扰码相位的偏移量为2560，则现有技术实现需要2560次移位才能完成扰码序列的相位偏移，而采用本发明所述的方法和装置，只要作一次矩阵乘法就可以完成扰码序列的相位偏移，进而可以快速得到相位偏移为2560的扰码码字。这样系统的处理延时减小了，系统设计的复杂性大大降低了，也节省大量的硬件资源。

当应当理解的是，上述针对具体实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1、一种宽带码分多址系统的长扰码序列相位偏移方法，其包括以下步骤：

A、根据扰码序列中X、Y序列生成的多项式，分别得到对应X、Y序列生成多项式的相位偏移矩阵XT和YT；

B、由扰码序列偏移量确定XT和YT矩阵不同次幂的乘积组合；

C、由确定的XT和YT不同次幂的矩阵参数分别相乘计算得到X序列和Y序列的相位偏移矩阵参数；

D、将扰码序列X、Y分别与对应相位偏移矩阵相乘，得到相位偏移后的扰码序列X′、Y′。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对应X、Y序列生成多项式的相位偏移矩阵XT和YT为25行25列。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如需得到当前扰码序列偏移n个相位后的扰码码字，将X序列作为行向量乘以XT矩阵的n次幂，Y序列作为行向量乘以YT矩阵的n次幂，得到的行向量X_n、Y_n即为X、Y序列偏移n个相位后的序列，并根据X_n、Y_n序列得到当前扰码序列偏移n个相位后的扰码码字；n为计数自然数。

4、一种宽带码分多址系统的长扰码序列相位偏移的装置，其特征在于，包括以下功能模块：扰码序列相位偏移值判断模块、相位偏移矩阵参数存储器地址生成模块、X序列相位偏移矩阵参数存储器模块、Y序列相位偏移矩阵参数存储器模块、以及，扰码序列偏移生成模块；

将扰码序列相位偏移值输入到所述扰码序列相位偏移值判断模块，由所述扰码序列相位偏移值判断模块进行扰码序列相位偏移值的判断，并输出有效扰码序列相位偏移值到相位偏移矩阵参数存储器地址生成模块；

所述相位偏移矩阵参数存储器地址生成模块用于生成X序列相位偏移矩阵参数存储器读地址和Y序列相位偏移矩阵参数存储器读地址，根据这两个读地址分别从X序列相位偏移矩阵参数存储器和Y序列相位偏移矩阵参数存储器中读出X、Y序列相位偏移矩阵参数，并输入到所述扰码序列偏移生成模块；

所述扰码序列偏移生成模块用于根据X序列和Y序列相位偏移矩阵参数以及扰码序列X、扰码序列Y计算得到相位偏移后的扰码序列X′、Y′。

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