CN101496330B

CN101496330B - 用于沃尔什编码的编码交织

Info

Publication number: CN101496330B
Application number: CN200780027995.9A
Authority: CN
Inventors: A·戈罗霍夫; R·保兰基
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2006-07-24
Filing date: 2007-07-24
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2027-07-24
Also published as: CN101496330A; TWI387245B; TW200820658A

Abstract

本发明公开一种用于减少由于多普勒频移造成的错误警报的通信系统和方法。所接收的消息数据映射成正交沃尔什编码，并在发射之前进行交织和利用适当的PN序列进行加扰。一旦接收到所发射的消息数据，就对其进行解扰和解交织。合并与来自于各个天线和/或信号路径的各沃尔什编码相关的能量，以获得各沃尔什编码的总能量。如果沃尔什编码的总能量超过一定的阈值，就确定是所接收到的消息，否则就指示删除。由于数据在发射之前进行交织，所以一旦在接收机处进行解交织，由于多普勒引入的任何相位斜坡就均转换成随机的相位误差，从而减少错误警报。

Description

用于沃尔什编码的编码交织

相关申请的交叉参考

本申请要求2006年7月24日提交的题为“CODE INTERLEAVING FORSTRUCTURED CODE”的美国临时专利申请序列号为60/833,176的权益，其全部通过引用合并于此。

背景技术

码分多址(CDMA)是一种调制和多址方案，其使用与传统模拟系统中使用的窄带信道技术相对的宽带扩频技术，用于信号传输。因此，包含在传输中的信息扩展在很大的带宽上，从而方便多个用户同时共享相同的频带。这包括将编码应用于数据比特，其中数据比特明确地确定属于特定地理位置中的特定呼叫(用户)的信息，以便在接收机端仅相同的编码才能读取它。因此，通常可由本地收发机站获得的特定地理小区内的所有用户的数据比特，遍及宽的频谱同时发射。用户设备拾取信号，并丢弃除了明确发给它的编码比特之外的所有编码比特。然后，剥离编码并将传输恢复成原始的数据流。因此，扩频技术利用扩频信号调制数据信号来使数据占用比必要的带宽更大的带宽，其中扩频信号使用的带宽比数据信号使用的带宽大。扩频信号的比特称为码片(chip)。因此，CDMA提高了私密性和安全性，因为与信号集中在更容易利用无线接收机监视的窄带上相比，拾取扩频在整个频谱上的信号需要知道编码来区分呼叫。

CDMA通信系统中的每个用户都能以各种方式进行识别。正交多址就是一种这样的技术，其中用户分配有源自正交码的许多正交波形的一个正交波形。如果两个信号的交叉相关在为空的时间偏移(null time shift)中为零，则这两个信号正交。交叉相关是对两个不同信号作为时间偏移的函数的相关程度的一种普通测量，其中两个不同信号中的每一个均相对于另一个在时间上偏移。因此，在同一时间发射的分配给不同用户的正交信号/波形不会彼此干扰。

正交码集合的一个实例是沃尔什(Walsh)集合。利用一个构造以H₁＝[0]开始的哈达玛(Hadamard)矩阵的迭代过程来生成沃尔什函数。于是，沃尔什函数在CDMA中用于两个目的。在基站到移动终端的前向链路中，它们用于创建独立的传输信道。在从移动终端到基站的反向链路中，它们用于正交调制。然而，经由正交沃尔什序列处理的消息信号，将受到错误警报以及导致性能下降的信道去相关的影响，在错误警报中，所传输的沃尔什序列的时间偏移的版本被错误地识别为所传输的数据。

发明内容

为了提供对所要求保护的主题的某些方案的基本理解，下面呈现对所要求保护主题的简单概括。该概括不是对所要求保护主题的泛泛总结，既不用于识别所要求保护主题的关键或重要特征，也不用于勾画所要求保护主题的范围，其核心目的在于以简化的方式呈现所要求保护主题的某些概念，作为后面将更详细呈现的说明的序言。

根据这里所描述的实施例的通信系统，提供一种发射机，包括信道化器/扩频器、编码交织器和加扰器。信道化器通过利用信道化编码处理接收的数据来提供扩频数据。编码交织器重排从信道化器接收到的数据，并将交织的数据提供给加扰器。加扰器利用PN序列对交织的数据进行加扰，并发射加扰的信号。

另一实施例涉及能与上述的发射机一起使用的接收机。接收机包括解扰器、解交织器、解信道化器/解扩器和合并器。解扰器从发射机接收加扰的输入，将它与用于加扰所述输入的PN序列相乘，并提供解扰的输入。码片解交织器按照与发射过程中所执行的交织互补的方式对来自于解扰器输出进行解交织。然后，解交织的码片提供给解信道化器/解扩器，其提供解扩符号。合并器对来自多个指状元件(finger)或接收天线的解扩符号进行合并以提供检测的数据。

根据另一方案，通信系统中的消息利用正交的沃尔什编码进行扩频。因此，另一实施例包括发射机，其中，沃尔什映射器将包括K个比特的消息数据映射成长度为L＝2^K的特定的沃尔什编码。编码交织器对沃尔什编码的L个码片进行交织。加扰器将交织的码片与PN序列码片进行相乘，并提供用于发射的加扰码片。

根据另一方案，用于从上述发射机读取消息的接收机包括解扰器、解交织器、FHT单元、合并器和消息检测器。解扰器解扰从发射机接收的消息，并将其提供给解交织器。解交织器解交织消息比特，并将它们提供给快速哈达玛变换(FHT)单元。FHT单元解扩解交织的码片，并为每个沃尔什编码提供能量。合并器合并各个天线/信号路径的每个沃尔什编码的能量。消息检测器将具有最大能量的沃尔什编码作为发射的消息。

另一方案涉及通过利用信道化编码处理接收的数据来提供扩频数据的通信方法。然后，扩频数据被重新排列，以便为加扰提供交织的数据。然后，交织的数据用PN序列进行加扰并发射。由于在发射之前对扩频数据进行交织，所以由发射移动造成的多普勒(Doppler)所引起的任何相位斜坡都分散在交织的码片中，从而打破了导致较高错误警报的结构。

另一方案涉及接收方法以获得根据上述发射方法发射的数据。该方法包括接收加扰的输入，并将其与用于对输入进行加扰的PN序列相乘，以获得解扰的输入。然后，解扰的码片按照与发射过程中执行的交织互补的方式解交织。解交织的码片然后被解扩，以获得解扩符号。然后，对来自多个指状元件或接收天线的解扩符号进行合并，以提供检测的数据。

根据另一方案，通信系统中的消息用正交的沃尔什编码进行扩频。因此，另一实施例包括发射方法，其中，包括K个比特的消息数据被映射成长度为L＝2^K的特定的沃尔什编码。然后，沃尔什编码的L个码片被交织。交织的码片然后利用PN序列的码片进行加扰，随后发射。

另一方案涉及接收和处理信号的方法，以获得如上所述映射成沃尔什编码并发射的消息。首先解扰和解交织所接收的数据。然后，解扩解交织的消息比特。向解扩的沃尔什编码提供反映沃尔什编码是发射的沃尔什编码的可能性的能量值。合并各个天线/信号路径的每个沃尔什编码的能量。如果具有最大能量的沃尔什编码超过一定的阈值，则其被识别和确定为发射的消息，否则指示删除。

以下描述和附图详细论述了所要求保护主题的某些示例方案。不过，这些方案仅是可以采用所要求保护主题的原理的各种方式的若干指示，而且所要求保护的主题旨在包括所有这种方案及其等效替换。根据以下结合附图所考虑的所要求保护主题的详细描述，所要求保护主题的其它优点和区别特征将变得显而易见。

附图说明

图1示出根据这里所提出的各种方案的无线多址通信系统。

图2是通信系统的框图。

图3A示出具有编码交织的发射机的实施例的框图。

图3B示出能用于解码根据一方案发射的数据的接收机的框图。

图4A是根据一方案的发射机的实施例的框图。

图4B是根据一方案的能解码消息的接收机的框图。

图5A示出三阶段Feistel网络的实施例，该网络产生大小为2的次幂的伪随机数列。

图5B示出对于n＝9的情况的第一Feistel阶段310a的实施例。

图6示出根据一方案的发射方法。

图7示出根据一方案的接收信号的方法，该方法降低通信系统内的错误警报。

图8示出发射信号的方法，由此减少由于多普勒引入的错误警报。

图9是根据另一方案的接收和处理信号的方法。

具体实施方式

现在参照附图描述所要求保护的主题，其中相同的附图标记始终用于指示相同的元件。在以下描述中，为了解释的目的，提出了众多特定细节，以便提供对所要求保护的主题的全面理解。然而，所要求保护主题显然可以在没有这些特定细节的情况下实施。在其他场合，以框图的形式示出公知的结构和装置，以方便对所要求保护的主题的描述。

现在参照附图描述各实施例，其中相同的附图标记始终用于指示相同的元件。在以下描述中，为了解释的目的，提出了众多特定细节，以便提供对一个或多个方案的全面理解。然而，这种(这些)实施例显然可以在没有这些特定细节的情况下实施。在其他场合，以框图的形式示出公知的结构和设备，以方便对所要求保护主题的描述。

在本申请中所使用的措辞“组件”、“模块”、“系统”等等旨在指示与计算机相关的实体，或者是硬件、固件、硬件和软件的组合、软件、或者是执行的软件。例如，组件可以但不局限于是运行在处理器上的过程、处理器、对象、可执行体、执行的线程、程序和/或计算机。作为示例，运行在计算设备上的应用程序和计算设备均可以是组件。一个或多个组件可以位于过程和/或执行的线程内，并且组件可以位于一个计算机上和/或分布在两个或多个计算机之间。此外，这些组件可以根据存储有各种数据结构的各种计算机可读介质执行。组件可以例如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件采用信号的方式与本地系统、分布式系统中的另一组件交互，和/或跨过诸如因特网的网络与另一系统交互)的信号采用本地和/或远程处理的方式进行通信。

此外，在这里结合无线终端和/或基站描述各实施例。无线终端可以是用于向用户提供语音和/或数据连接性的设备。无线终端可以连接到诸如膝上型计算机或台式计算机的计算设备，或者无线终端可以是诸如个人数字助理(PDA)的自容式设备。无线终端也可以称为系统、用户单元、用户站、移动台、移动电话、远程站、接入点、远程终端、接入终端、用户终端、用户代理、用户装置或用户设备。无线终端可以是用户站、无线设备、蜂窝电话、PCS电话、无绳电话、会话发起协议(SIP)电话、无线本地环路(WLL)站、个人数字助理(PDA)、具有无线连接能力的手持设备或其它连接到无线调制解调器的处理设备。基站(例如接入点)可以是穿过一个或多个扇区通过空口与无线终端通信的接入网络。基站可以通过将所接收到的空口帧转换成IP包来用作无线终端与其余接入网络(可以包括因特网协议(IP)网络)之间的路由器。基站也协调空口的属性管理。此外，这里所述的各种方案或特征可以利用标准编程技术和/或工程技术实现为方法、装置或制造件。用在这里的术语“制造件”旨在涵盖可由任何计算机可读设备、计算机可读载体或计算机可读介质访问的计算机程序。例如，计算机可读介质可以包括但不限于磁存储装置(例如，硬盘、软盘、磁条...)、光盘(例如，压缩盘(CD)、数字万用盘(DVD)...)、智能卡以及闪存设备(例如，卡、棒、键驱动...)。

将按照系统呈现各实施例，其中系统可以包括若干设备、组件、模块等。应该理解和认识到，各系统可以包括附加的设备、组件、模块等，和/或可以不包括结合附图所讨论的所有设备、组件、模块等。也可以使用这些方式的组合。

现在参见附图，图1是根据各方案的无线多址通信系统100的图示。在一个实例中，无线多址通信系统100包括多个基站110和多个终端120。系统100中的每个基站110和终端120均可以具有一个或多个天线，以方便与系统100中的一个或多个基站110和/或终端120通信。在一个实例中，基站110能同时发射用于广播、多播和/或单播业务的多个数据流，其中数据流是能由感兴趣的终端120单独接收的数据的流。随后，基站110覆盖区域内的终端120能接收到从基站110发射的一个或多个数据流。以非限制实例的方式，基站110可以是接入点、节点B和/或另一合适的网络实体。每个基站110都为特定的地理区域102提供通信覆盖。如这里所使用的和本领域公知的那样，术语“小区”根据该术语所使用的上下文可以是基站110和/或其覆盖区域102。为了提高系统容量，对应于基站110的覆盖区域102可以被划分成多个更小的区域(例如，区域104a、104b和104c)。每个更小的区域104a、104b和104c均可以由各自的基站收发信机子系统(BTS，未示出)服务。如这里所使用的和本领域公知的那样，术语“扇区”根据该术语所使用的上下文可以指BTS和/或其覆盖区域。在具有多个扇区104的小区102中，小区102的所有扇区104的BTS均可以共同位于小区102的基站110内。

在另一实例中，系统100可以通过使用系统控制器130来采用集中式的架构，该系统控制器130能耦合到一个或多个基站110并为基站110提供协调和控制。根据可替换方案，系统控制器130可以是单个网络实体或网络实体的集合。此外，系统100可以采用分布式的架构，以允许基站110根据需要彼此通信。根据一个方案，终端120可以分散在整个系统100中。每个终端120均可以是固定的或移动的。按照非限制的实例，终端120可以是接入终端(AT)、移动站、用户设备、用户站和/或另一合适的网络实体。终端可以是无线设备、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、无线调制解调器、手持设备等等。在一个实例中，终端120可以向基站110或另一终端120发射数据。

根据另一方案，系统100能产生信道形式的传输资源。按照非限制的实例，这些信道可以借助码分复用(CDM)、频分复用(FDM)和时分复用(TDM)中的一个或多个产生。作为FDM的变体，正交频分复用(OFDM)可以用于有效地将系统100的整个带宽划分成多个正交的子载波，其然后能用数据加以调制。这些子载波也可以称为音调(tone)、频点(bin)和频率信道。可替换地，在基于时分的技术中，每个子载波均能包括连续时间片或时隙的一部分。每个终端120均可以提供有用于在规定的突发时间段或帧内发射和接收信息的一个或多个时隙/子载波的组合。时分技术也可以采用符号率跳频方案和/或块跳频方案。

在另一实例中，基于码分的技术能方便数据在一定范围内、在任何时间、在可用的多个频率上发射。数据可以被数字化并在系统100的可用带宽上扩频，以便多个终端120能叠加在信道上，并且各个终端120可以分配有唯一的序列码。然后，终端120可以在相同的宽带频谱块中发射，其中对应于每个终端120的信号利用其各自的唯一扩频码在整个带宽上扩频。在一个实例中，该技术能提供共享，其中一个或多个终端120能同时发射和接收。这种共享例如通过扩频数字调制实现，其中对应于终端120的比特流被编码并以随机方式在很宽的信道上扩频。随后，为了连贯地采集特定终端120的比特，基站110识别与终端120相关的唯一序列码，并去随机化。

在另一实例中，系统100可以采用一个或多个多址方案，例如CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA、单载波FDMA(SC-FDMA)，和/或其它合适的多址方案。OFDMA采用正交频分复用(OFDM)，而SC-FDMA采用单载波频分复用(SC-FDM)。此外，系统100可以采用多址方案的组合，例如OFDMA和CDMA。此外，系统100可以采用各种成帧结构，以指示数据和信令在前向和反向链路上发送的方式。系统100可以进一步采用一个或多个调度器(未示出)以分配带宽和其它系统资源。在一个示例中，调度器可以在基站110、终端120和系统控制器130的一个或多个处被采用。

图2是MIMO系统200中的发射机系统210(也称为接入点)和接收机系统250(也称为接入终端)的实施例的框图。在发射机系统210处，从数据源212向发射(TX)数据处理器214提供多个数据流的业务数据。

在实施例中，每个数据流都通过各自的发射天线发射。TX数据处理器214基于为数据流选择的特定的编码方案对每个数据流的业务数据进行格式化、编码和交织，以提供编码的数据。

每个数据流的编码的数据可以利用OFDM技术用导频数据加以复用。导频数据是一种通常公知的数据模式，其以公知的方式被处理，并可以用在接收机系统处以估计信道响应。每个数据流的经复用的导频和编码的数据随后基于为该数据流选择的特定的调制方案(例如，BPSK、QSPK、M-PSK或M-QAM)进行调制(即符号映射)，以提供调制符号。可以由处理器230执行的指令确定每个数据流的数据速率、编码和调制。

然后，所有数据流的调制符号提供给TX MIMO处理器220，其可以进一步处理调制符号(例如，用于OFDM)。然后，TX MIMO处理器220将N_T个调制符号流提供给N_T个发射机(TMTR)222a-222t。在某些实施例中，TX MIMO处理器220将波束成形权值应用于数据流的符号和天线，其中符号从天线发射。

每个发射机222接收和处理各自的符号流，以提供一个或多个模拟信号，并进一步调节(例如，放大、滤波和上变频)模拟信号，以提供适于在MIMO信道上发射的经调制的信号。来自于发射机222a-222t的N_T个调制信号随后分别从N_T个天线224a-224t发射。

在接收机系统250处，所发射的调制信号由N_R个天线252a-252r接收，并且从每个天线252接收的信号提供给相应的接收机(RCVR)254a-254r。每个接收机254调节(例如，滤波、放大和下变频)各自接收的信号，数字化经调节的信号以提供样本，并进一步处理样本以提供相应的“接收到的”符号流。

RX数据处理器260随后基于特定的接收机处理技术接收和处理来自N_R个接收机254的N_R个接收符号流，以提供N_T个“检测到的”符号流。RX数据处理器260随后解调、解交织和解码每个检测到的符号流，以恢复数据流的业务数据。由RX数据处理器260执行的处理与发射机系统210处的TX MIMO处理器220和TX数据处理器214所执行的处理互补。

处理器270周期性地确定使用哪个预编码的矩阵(下面讨论)。处理器270用公式表示包括矩阵索引部分和等级(rank)值部分的反向链路消息。

反向链路消息可以包括各种类型的关于通信链路和/或所接收数据流的信息。反向链路消息随后由TX数据处理器238处理，由调制器280调制，由发射机254a-254r调节，并发射回发射机系统210，其中，TX数据处理器238也从数据源236接收多个数据流的业务数据。

在发射机系统210处，来自于接收机系统250的调制信号由天线224接收，由接收机222调节，由解调器240解调并由RX数据处理器242处理，以提取由接收机系统250发射的反向链路消息。处理器230随后确定使用哪个用于确定波束成形权值的预编码矩阵来处理所提取的消息。

用于个人通信的扩频技术的优点是其能在同一频率上同时容纳多个用户。如之前所述的，正交多址是区分以扩频技术操作的CDMA通信系统内用户的一种方式。由于分配给不同用户的波形是正交的，所以具有不同编码的用户不会彼此干扰。一个示例的正交波形组是基于哈达玛矩阵的沃尔什编码/函数。然而，借助正交沃尔什编码处理来自于正在移动的移动台的数据信号，将使得它易于受到错误警报以及性能下降的影响。这是因为由于移动台的移动所导致的多普勒频移，向借助沃尔什序列处理的消息信号中引入了相位斜坡，从而造成与另一沃尔什序列的不可忽略的相关。这也由于跨CDMA段的这种信道去相关导致了错误警报的增加和性能的下降。这里所述的各种系统和方法通过获知并因此减少多普勒频移的影响来关注对CDMA通信系统功能的提高。

扩频是一种传输手段，其中数据通过利用扩频信号进行调制来占据比必要的带宽更大的带宽，其中扩频信号比数据信号使用的带宽大。带宽扩频通过使用独立于所传输数据的信道化编码在传输之前完成。相同的编码用于在接收端解调数据。相应地，图3A示出具有编码交织的发射机310的实施例的框图。信道化器/扩频器320接收待发射的数据，利用信道化编码扩频数据并提供所扩频的数据。待发射的数据可以是业务数据、控制数据、导频数据和/或某种其它类型的数据。信道化编码可以是沃尔什编码、正交可变扩频因子码(OVSF)或某种其它编码。扩频可以通过以下步骤实现：(1)复制用于数据的调制符号，以获得L个复制的符号；并且(2)将L个复制的符号与信道化编码的L个码片相乘，以产生调制符号的L个码片。编码交织器322以伪随机或结构化的方式对调制符号的L个码片进行重新排列，并提供调制符号的L个交织的码片。跨信道化编码的长度执行交织。加扰器324将交织的码片与PN序列相乘，并提供加扰的码片。加扰的码片被进一步处理(未在图3A中示出)并发射到接收机。

图3B示出能用于图3A中的发射机310的接收机340的实施例的框图。解扰器350将接收的输入样本与发射机310使用的PN序列相乘，并提供解扰的样本。码片解交织器352按照与发射机310处的编码交织器322所执行的交织互补的方式对解扰的样本进行解交织，并提供解交织的样本。横跨信道化编码的长度地执行解交织。解信道化器/解扩器354解扩解交织的样本，并提供解扩的符号。解扩可以通过以下步骤实现：(1)将调制符号的L个解交织的样本与信道化编码的L个码片相乘；(2)累加L个所获得的样本，以获得解扩符号。合并器356能合并来自多个指状元件和/或接收天线的解扩符号，以提供最终的解扩符号，其被称为检测的数据。

CDMA合并两个不同的扩频序列，以创建独特的信道来传送与用户以及用户所在的地理小区相关的信息。这些扩频序列的实例是伪随机噪声(PN)序列。PN序列是公知的序列，其呈现随机序列的如噪声一样的性能或特性。它们为了安全通过提供编码处理通信系统内的必要性，其中编码仅能由预期的用户读取，并且对于其它用户来说似乎是噪声。它们通过使用移位寄存器、模2加法器(XOR门)或反馈环路来产生。PN序列的最大长度根据寄存器的长度或反馈网络的构成来确定。N个比特的寄存器能处理2^N个0与1的不同组合。除了输入包括的全部为0的序列将产生0输出之外，任何PN序列的最大长度为2^N-1。

不同的PN序列可以用于区分(例如同一用户的)不同控制信道、不同用户和/或不同扇区/基站的消息。在本实施例中采用的PN序列可以是用于发送消息、发送或接收消息(长的/内部PN序列)的用户或移动终端/台的用户标识符、接收或发送消息(短的/外部PN序列)的基站的扇区标识符和/或其它参数的控制信道的函数。这些PN序列可以从基站发射调制器产生，其中基站发射调制器产生由外部PN编码以及内部正交编码扩频的信号。例如，内部正交编码可以是由哈达玛-沃尔什函数产生的沃尔什编码。PN加扰也确保不同沃尔什编码的时间偏移版本之间的低相关，以减少一个沃尔什编码的时间偏移版本被错误地检测为另一个沃尔什编码的错误警报。由于沃尔什编码在存在时间偏移以延迟无线信道的扩频的情况下通常具有很差的交叉相关属性，因此这是有益的。于是，PN加扰降低了在存在延迟扩频的情况下的错误警报的概率。

图4A描述了发射消息的发射机410的实施例的框图。发射机410可以是用于前向链路(或下行链路)传输的基站的一部分，或者用于反向链路(或上行链路)传输的移动终端的一部分。在发射机410处，沃尔什映射器420接收由K个信息比特构成的消息，并将该消息映射成长度为L＝2^K的特定沃尔什编码。在K等于10实施例中，用于对消息进行编码的沃尔什编码的长度L为2¹⁰，等于1024。在该实施例中，一个10比特的消息具有1024个可能的值中的一个，其可以与长度为1024的1024个不同沃尔什编码的每个相关。沃尔什映射器420随后将10比特的消息映射成由消息值确定的特定的1024码片沃尔什编码。一旦将K比特的消息映射成特定的L码片沃尔什编码，码片交织器422，与之前所述的相类似，对来自于映射器420的L个码片的沃尔什编码进行交织(或重新排列)，并提供L个交织的码片。加扰器424从内交织器422接收交织的码片，将交织的码片与PN(伪随机噪声)序列的码片相乘并提供加扰的码片。加扰的码片进一步被处理(未示出)，以形成合成的波形，该波形被调制到正弦载波上，被带通滤波，被转化到期望的操作频率，被放大和发射。

图4B示出可以与图4A的发射机410一起使用来用于通信的接收机440的实施例的框图。接收机440可以是用于前向链路传输的终端的一部分或用于反向链路传输的基站的一部分。接收机440包括多个指状元件或接收天线R₁、R₂、...、R_N。在单个接收天线R₁内，解扰器452接收输入样本和PN序列，并提供解扰的样本。码片解交织器454按照与发射机410处的编码交织器422所执行的交织互补的方式解交织(或者重新排列)解扰的样本，并提供解交织的样本。逆快速哈达玛变换(FHT)单元456利用L个不同的沃尔什编码的每个解扩解交织的样本，并为每个沃尔什编码提供能量。对于给定沃尔什编码的处理可以包括(1)将解交织的样本与L个码片的沃尔什编码相乘，(2)累加L个所获得的码片以获得解扩符号，并且(3)计算解扩符号的能量。如上所述，L个沃尔什编码彼此正交，并且在没有噪声和其它有害信道效应的情况下，由沃尔什映射器420提供的沃尔什编码的能量高，而其它L-1个沃尔什编码的能量低或者(理想状况下)为零。

每组单元452、454和456均针对从一个接收天线接收到信号的情况执行处理。由发射机410发射的信号可以借助多条信号路径，例如可见的线路路径和/或无线环境中由障碍物造成的反射路径，到达接收机。于是，接收机450处的信号可以包括不同信号路径的多条所接收的信号实例。每个所接收到的具有足够强度的信号实例可以通过由单元452、454和456构成的指状元件处理器(或者简单地说，是指状元件)处理，以获得L个沃尔什编码的能量。接收机440也可以借助接收天线R₁、R₂、...、R_N接收由发射机410发射的信号。来自每个接收天线的输入样本均由一组指状元件处理，以获得特定接收天线的L个沃尔什编码的能量。合并器458可以总计来自所有指状元件和/或接收天线的每个沃尔什编码的能量，并提供沃尔什编码的总能量。合并器458也在总计之前对能量(例如基于指状元件的SNR(信噪比)或信号强度)进行衡量。它也从不同指状元件和/或接收天线的沃尔什编码的能量中选择每个沃尔什编码的最大能量。合并器458也可以按照其它方式合并来自不同指状元件的信号。无论所采用的方法如何，合并都针对所有指状元件和/或接收天线的每个沃尔什编码来执行。

消息选择器460识别具有最大能量的沃尔什编码，并将该能量与一阈值进行比较。选择器460(1)如果能量超过阈值，则提供与具有最大能量的沃尔什编码相对应的K个比特作为所检测的消息，或者(4)提供删除指示。当数据帧由于传输错误被丢弃时，则发生删除。阈值可以被设置成获得期望的错误警报率或概率。低阈值将增加确定错误沃尔什编码的可能性并导致较高的错误警报概率。相反，高阈值将导致识别发射的消息失败。因而，删除率是目标错误警报率与所接收的信号质量的函数。

发射机310、410或接收机340、440的可替换实施例(未示出)可以不包括相应的交织器或解交织器。在例如发射机410内不包括交织器的情况下，沃尔什映射器将L码片的正交(沃尔什)编码输入到加扰器，以在发射消息的L个加扰码片之前，将它与PN序列的L个码片相乘。类似地，在接收机内不包括解交织器的情况下，FHT单元利用L个不同的正交(沃尔什)编码中的每个编码对与解交织的样本相对的解扰的样本进行解扩，并为每个编码提供能量。这种实施例在许多信道条件下都运行得很好。不过，在存在高多普勒的情况下，它们的性能将下降，其中高的多普勒由移动的发射机和/或移动的接收机引起。多普勒导致输入样本中的相位斜坡，该相位斜坡打乱了编码的正交属性，从而增加了错误警报的概率。

来自表1的数据示出了由于高多普勒造成的潜在的性能下降。

表1

从上表可见，如果发射机或接收机以350千米/小时(km/h)的速度移动，那么将在2千兆赫兹(GHz)的载波频率处观察到大约650赫兹(Hz)的多普勒频移。如果消息/沃尔什编码在0.911毫秒(ms)内发射，那么在横跨沃尔什编码长度的输入样本中，将存在大约06个全循环(或者说0.6*2π)的相位斜坡。例如，沃尔什编码零分配给该消息，则可以表达为：

编码0：+++++++++++++++...............+++++++++++++........................+++

例如沃尔什编码1的另一沃尔什编码可以由接收机评估，并可以表达为：

编码1：+++++++++++++++...............+++----------........................---

在不存在多普勒的情况下，两个沃尔什编码彼此正交。由于多普勒，相位斜坡施加给了沃尔什编码0，这导致了对应于相位修改的沃尔什编码0的波形。在该波形与沃尔什编码1之间将存在不可忽视的相关。该相关导致较高的错误警报概率，例如沃尔什编码1而不是沃尔什编码0被确定为所发射的沃尔什编码的可能性更高。加扰器的单独PN加扰不能解决该问题，因为多普勒和加扰是倍增的。因此，在接收机侧，解扰之后仍然存在相位斜坡。

相反，在发射机310/410内包括编码交织器将使得编码以伪随机方式或结构化的方式交织。在伪随机交织的实施例中，L个沃尔什码片被写入缓冲器的L个伪随机选择的码片位置，并依次被读出。通过彻底的搜索以找到在存在相位斜坡的情况下能提供最小交叉相关的交织器来获得伪随机交织器。在结构化交织的实施例中，利用反向比特的(bit-reversed)交织器重新排列L个沃尔什码片。利用反向比特的交织器，L个沃尔什码片被写入缓冲器的码片位置，以便沃尔什码片的位置/地址可以作为整数被获得，其中整数的二进制表示是沃尔什码片顺序的二进制表示的反向比特版本。按照线性顺序从缓冲器读取沃尔什码片。作为反向比特交织的实例，8个沃尔什码片的原始序列为[S₀，S₁，S₂，S₃，S₄，S₅，S₆，S₇]，而交织的序列为[S₀，S₄，S₂，S₆，S₁，S₅，S₃，S₇]。正常的反向比特交织器可以在序列长度(L)为2的次幂的情况下使用。一些公知的结构化交织器，例如精简的反向比特交织器(pruned bit reversed interleaver)，可能无法解决与某些如沃尔什编码那样的正交编码相关的问题，而伪随机(Feistel)交织器却总是能一如既往地工作。如上所述，不管采用什么方法，交织总是在横跨沃尔什编码长度上执行。

在图3A-B和图4A-B所示的实施例中，在发射机侧，编码交织在加扰之前执行，而在接收机侧，码片解交织在解扰之后执行。在其它实施例中，编码交织在加扰之后执行，而在接收机侧，码片解交织在解扰之前执行。总之，在发射机侧，编码交织可以在沃尔什映射之后的任何点执行，而在接收机侧，码片解交织可以在借助FHT处理信号之前的任何点执行。

编码交织和解交织可以用于克服高的多普勒和其它有害的信道效应。如果在接收机侧，高的多普勒在输入样本中引入了相位斜坡，那么码片解交织将导致相位斜坡混洗(shuffle)，从而产生混洗的相位移位序列。在解扰和码片解交织之后，接收机将观察与所发射的、用混洗的相位移位序列相乘的沃尔什码片相对应的波形。设计交织，以便混洗的相位移动序列看起来是伪随机相位错误序列。在这种情况下，由接收机观察到的波形与任何非发射的沃尔什编码的相关相对很低。于是，错误警报性能不会由于高多普勒降低。

图3A-4B示出了将编码交织应用于使用结构编码的波形的实施例。与由伪随机序列码片构成的PN类编码不同，结构化的编码是具有特定结构的编码。结构化编码的一些实例包括沃尔什编码、OVSF编码、正交编码、双正交编码、准正交函数(例如，在cdma2000中)、具有平坦包络和平坦频率响应的多相位序列等等。结构化编码可以对数据进行操作(如图3A和图3B所示)或者表示数据(如图4A和图4B所示)。加扰可以如上所述地执行，或者可以省略。编码交织可以按照除了上述的方式之外的方式施加给使用结构化编码的波形。

图5A示出了三阶段Feistel网络500的实施例，其产生大小为2的次幂的伪随机数列。Feistel网络500可以用于图3A的编码交织器322和图4A的编码交织器422。Feistel网络500包括第一阶段510a、第二阶段510b和第三阶段510c。Feistel网络500产生{0，1，2，...2ⁿ-2，2n-1}的数列π(x)并操作如下：

1.n比特的输入x被分成两部分：L和R，每部分都包括大致相同数量的比特。如果n是偶数，那么L包括x的n/2个最高有效位(MSB)，而R包括x的n/2个最低有效位(LSB)。如果n是奇数，L包括x的(n-1)/2个MSB，而R包括x的(n+1)/2个LSB。

2.Feistel网络500的第一阶段510a的输出π₁(x)是形式为

的n比特量。这里f(R)＝(R+S₁)mod 2^|L|，其中|L|是L中比特的数量，S₁是|L|比特种子，而

表示逐位地XOR操作。

3.输出π₁(x)馈送至Feistel网络500的第二阶段510b，除了所使用的种子是S₂之外，其它均与第一阶段510a相同。第二阶段510b的输出π₂(π₁(x))馈送至第三阶段510c，其与前两个阶段相同，除了所使用的种子是S₃之外。第三阶段的输出π₃(π₂(π₁(x)))是Feistel网络500的最终输出π(x)。

图5B示出n＝9情况下第一Feistel阶段510a的实施例550的示意图。阶段510b和510c可以按照类似于阶段410a的方式实现。图5A和图5B示出Feistel网络的一些实施例。其它修改也是可能的。例如，将图5A中的阶段数量变为2或4，而不是3；或者采用与素模、另一素数或任何其它代数函数的乘法，而不是图5B中的“加法模16”等。

图6示出根据一方案在通信系统内降低错误警报的方法600。最初，在602接收待发射的数据。在604，所接收的数据利用比消息信号使用更大带宽的信道化编码扩频。在606，对来自扩频获得的序列的码片进行交织。如上所述，可以使用任何伪随机或结构化的交织方法。在608，使用PN序列对交织的比特进行加扰。PN序列可以是与特定基站相关的短PN序列和识别用户的长PN序列的组合。在610，加扰的码片进一步被处理，例如滤波、放大和发射。

图7示出在接收机侧执行的方法700，其中接收机能接收和解码根据图6所述的方法发射的数据。在702，从发射机接收根据前述方法处理的输入。在704，所接收的输入通过与相关的PN序列相乘进行解扰。在706，解交织解扰的输入。虽然解交织的样本可能包含多普勒造成的相位错误，但是上述的交织方法横跨交织的码片混洗了相位斜坡，因此减少了接收机侧的错误警报。随后，解扩解交织的样本。在708，解交织的样本与适当的信道化编码相乘，并在710处累积，以获得解扩符号。在712，针对所有的接收天线合并这样获得的解扩符号，并且提供所获得的符号作为检测数据。于是，该方法可以用于从交织的输入信号中获得检测数据，其中交织的输入信号采用任意正交码进行扩频。

现在翻到图8，示出发射信号的方法800，借此可以减少由移动的发射机/接收机导致的多普勒所引入的错误警报。在802，接收包括K比特信息的消息以用于发射。该消息可以与语音传输、视频传输、数据传输或其组合相关。在804，K比特的消息映射成特定的2^K码片的沃尔什编码。在806，交织2^K码片的沃尔什编码，以产生2^K交织的码片。交织可以是伪随机交织，其中符号以伪随机方式交织，以便在不知道最初应用的用于交织符号的公式的情况下不可能获得符号内的消息。符号也可以按照结构化的方式交织。在808，如上面详细描述的那样，交织的码片与合适的PN序列相乘。在810，加扰的码片进一步被处理，例如，滤波、上变频以及作为通信信号从天线发射(未示出)。

如果在不交织的情况下从移动的发射机发射沃尔什编码，那么由于多普勒频移将向信号中引入相位斜坡。多普勒频移和沃尔什序列是倍增的效应。因此，如果诸如结构化的沃尔什序列的一组矢量受到倍增的多普勒频移的影响，那么其将在欧几里得空间封闭。结果，发射的特定沃尔什编码在接收机侧看起来是不同的沃尔什编码，从而使得错误警报率变高。另一方面，在发射之前交织沃尔什序列将在序列内混洗编码比特。发射这种混洗的序列打乱了引起错误警报的结构。这是因为引入沃尔什序列中的相位错误分散在混洗的比特中，而不会在沃尔什序列的连续码片上引起倍增效应，其导致发射的沃尔什编码在接收机端看起来是不同的沃尔什编码。如上面更详细描述的那样，一旦接收到混洗的沃尔什编码，就对其进行重新排列，以获得原始发射的沃尔什序列。

图9描述了方法900，以获得在交织的沃尔什序列中发射的消息。在902，从发射机接收加扰的输入样本和PN序列。如上所述，可以借助多条信号路径和/或一个或多个接收天线接收信号。在步骤904，一旦滤波和下变频，就通过移除施加给沃尔什序列的PN编码来解扰所加扰的输入样本。在906，解交织解扰的沃尔什编码，以获得原始的沃尔什序列。这样获得的沃尔什序列可能包括由多普勒引入的相位错误。然而，在接收机侧检测的沃尔什序列仍然是所发射的沃尔什编码，因为通过交织沃尔什序列的码片分散了相位斜坡。在908，利用商业上可获得的执行快速哈达玛变换(FHT)的硬件解扩解交织的样本。在910，为每个沃尔什编码提供能量。提供的能量通常与沃尔什编码是所发射的编码的可能性相一致。在912，衡量能量以消除噪声等。在914，总计来自所有接收天线或多条信号路径的每个沃尔什编码的能量。在916，获得每个沃尔什编码的最大能量。可替换的实施例可以省略步骤914，相反，在916，从通过多条接收天线/信号路径提供给每个沃尔什编码的能量中选择最大的能量值。在918，比较所有沃尔什编码的能量值，并识别具有最大能量的沃尔什编码。在920，将在918识别的沃尔什编码的能量值与阈值进行比较。该阈值可以基于以上讨论的标准确定。如果能量值大于阈值，那么在922，与所识别的沃尔什编码相关的数据就被确定为所接收的消息，否则在924就确定删除。

这里描述的技术可以用于各种数据和控制信道。在实施例中，该技术可以用于反向链路(RL)控制信道，例如信道质量指示信道(CQICH)、请求信道(REQCH)、导频信道(PICH)、确认信道(ACKCH)、波束成形反馈信道(BFCH)、子频带反馈信道(SFCH)等等，其可以被处理和发射。该技术也可以用于时分复用(TDM)导频，其可以利用信道化编码扩频并加扰。同一交织器可以用于RL CDMA控制部分上的所有信道/用户(MACID)，以便接入点(AP)接收机仅需要执行一次解交织操作。

以上所述包括各个实施例的实例。当然，为了描述实施例，不可能描述每个想到的组件或方法的组合，但是本领域的普通技术人员可以意识到更多的组合和排列是可能的。因此，详细的描述旨在涵盖所有这种落入所附权利要求书的精神和范围内的改造、修改和变化。

特别地，关于由上述组件、装置、电路、系统等执行的各种功能，除非有相反的指示，否则用于描述这种组件的术语(包括对“模块”的引用)旨在与执行所描述的组件的具体功能(例如功能的等效替换)的任何组件相对应，即使没有与所公开的结构等效的结构，其中，所公开的结构执行这里所示的实施例的示例性方案中的功能。在这一点上，也应该意识到，实施例包括系统以及具有用于执行各方法的步骤和/或事件的计算机可执行指令的计算机可读介质。

此外，虽然针对若干实现中的唯一一个描述了特定的特征，但是这种特征根据需要和对任何给定的或特定的应用的优点，可以与其它实现中的一个或多个其它特征组合。此外，对于在说明书或权利要求书中使用的术语“包含”和“含有”及其变形，这些术语旨在以类似于术语“包括”的方式包括一切。

Claims

1.一种用于减少通信系统内的错误警报的方法，包括：

利用结构化编码生成码片序列；并且

在发射之前以伪随机方式或结构化方式对所述码片序列进行交织；

利用伪随机码片对所述经过交织的码片序列进行PN加扰以实现目标错误警报率，其中所述结构化编码与由伪随机码片构成的PN码不同；其中

对于伪随机方式的交织，所述码片序列被写入缓冲器中的伪随机选择的码片位置，并依次被读出以便在存在相位斜坡的情况下提供最小交叉相关；

对于结构化方式的交织，利用反向比特的交织器重新排列所述码片序列，并被写入缓冲器的码片位置以便所述码片序列的位置或地址的二进制表示是所述码片序列顺序的二进制表示的反向比特版本。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述利用结构化编码生成码片序列包括：

将消息映射成多个沃尔什编码中的一个沃尔什编码，其中，所述结构化编码是所述消息映射成的沃尔什编码，并且所述码片序列用于所述沃尔什编码。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述利用结构化编码生成码片序列包括：利用所述结构化编码扩展数据，以生成所述码片序列。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述对所述码片序列进行交织包括：跨所述结构化编码的长度对所述码片序列进行交织。

5.一种用于减少通信系统内的错误警报的方法，包括：

利用伪随机码片对接收的样本序列进行解扰，以获得解扰的样本序列，该解扰的样本序列是在发射前以伪随机方式或结构化方式交织的码片序列，其中对于伪随机方式的交织，所述码片序列被写入缓冲器中的伪随机选择的码片位置，并依次被读出以便在存在相位斜坡的情况下提供最小交叉相关；对于结构化方式的交织，利用反向比特的交织器重新排列所述码片序列，并被写入缓冲器的码片位置以便所述码片序列的位置或地址的二进制表示是所述码片序列顺序的二进制表示的反向比特版本；

对解扰的样本序列进行解交织，以获得解交织的样本序列；并且

根据结构化编码对所述解交织的样本序列进行处理。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述对样本序列进行解交织包括：

跨所述结构化编码的长度对所述样本序列进行解交织。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述对所述解交织的样本序列进行处理包括：

利用多个沃尔什编码中的每个沃尔什编码解扩所述解交织的样本序列；

确定所述多个沃尔什编码中的每个沃尔什编码的能量；并且

提供具有最大能量的沃尔什编码作为检测的数据。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述对所述解交织的样本序列进行处理包括：利用所述结构化编码对所述解交织的样本序列进行解扩，以获得解扩符号。

9.一种用于减少通信系统内的错误警报的装置，包括：

用于利用结构化编码生成码片序列的模块；和

用于在发射之前以伪随机方式或结构化方式对所述码片序列进行交织的模块；

用于利用伪随机码片对所述经过交织的码片序列进行PN加扰以实现目标错误警报率的模块，其中所述结构化编码与由伪随机码片构成的PN码不同，其中

对于结构化方式的交织，利用反向比特的交织器重新排列所述码片序列，并被写入缓冲器的码片位置以便所述码片序列的位置或地址的二进制表示是所述码片序列顺序的二进制表示的反向比特版本。。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述用于利用结构化编码生成码片序列的模块包括：

用于将消息映射成多个沃尔什编码中的一个沃尔什编码的模块，其中，所述结构化编码是所述消息映射成的沃尔什编码，并且所述码片序列用于所述沃尔什编码。

11.根据权利要求9所述的装置，其中，所述用于利用结构化编码生成码片序列的模块包括：用于利用所述结构化编码扩展数据以生成所述码片序列的模块。

12.根据权利要求9所述的装置，所述用于对所述码片序列进行交织的模块包括：用于跨所述结构化编码的长度对所述码片序列进行交织的模块。

13.根据权利要求9所述的装置，所述用于对码片序列进行交织的模块一般针对一个或多个信道或用户对码片序列进行交织。

14.一种用于减少通信系统内的错误警报的装置，包括：

用于利用伪随机码片对接收的样本序列进行解扰，以获得解扰的样本序列的模块，其中该解扰的样本序列是在发射前以伪随机方式或结构化方式交织的码片序列，其中对于伪随机方式的交织，所述码片序列被写入缓冲器中的伪随机选择的码片位置，并依次被读出以便在存在相位斜坡的情况下提供最小交叉相关；对于结构化方式的交织，利用反向比特的交织器重新排列所述码片序列，并被写入缓冲器的码片位置以便所述码片序列的位置或地址的二进制表示是所述码片序列顺序的二进制表示的反向比特版本；

用于对解扰的样本序列进行解交织以获得解交织的样本序列的模块；和

用于根据结构化编码处理所述解交织的样本序列的模块。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述用于对样本序列进行解交织的模块包括：

用于跨所述结构化编码的长度对所述样本序列进行解交织的模块。

16.根据权利要求14所述的装置，其中，所述用于处理所述解交织的样本序列的模块包括：

用于利用多个沃尔什编码的每个沃尔什编码对所述解交织的样本序列进行解扩的模块；

用于确定所述多个沃尔什编码的每个沃尔什编码的能量的模块；和

用于提供具有最大能量的沃尔什编码作为检测的数据的模块。

17.根据权利要求14所述的装置，其中，所述用于处理所述解交织的样本序列的模块包括：

用于利用所述结构化编码解扩所述解交织的样本序列以获得解扩符号的模块。

18.根据权利要求14所述的装置，所述用于解交织的模块针对多个信道或多个用户的至少之一执行单个解交织操作。