CN1075911C - 车载和/或便携式电话系统 - Google Patents

Abstract

车载/便携式电话系统能容易根据信息传输比特率的改变增加用户容量，正交扩频码乘以伪随机噪声序列获得的扩频码指配给相同网孔内的各用户，正交扩频码乘以不同相位的伪随机噪声序列，有可能保持相同网孔内的信道数量为正交扩频码数量倍数值。在未来传输比特率是现有比特率一半时能够增加数量到所需要那样大的值的扩频码的指配，在一个网孔内建立m个或更多的信道的链路路径时在保持需要的通信质量范围内可以增加用户的容量。

Description

车载和/或便携式电话系统

本发明涉及可容易地增加信道数的车载和/或便携式电话系统。

近些年来，实用的码分多址(CDMA)型的车载和/或便携式电话系统已经开发了，如在论文应用于数字蜂窝和个人通信网络的码分多址(CDMA)的系统设计概况(1991年5月19日至22日，IEEE车载技术会议)中所描述的那样。CDMA型车载和/或便携式电话系统结构的传统例子表示在图3中。在图3中，标号1指定为发送侧例如基站的单元，标号2为在接收侧例如车载电话或便携式电话的单元。标号3、4和5的标注是信息输入线，在发送侧1的单元里提供这些信息输入线，相应于指配给各个用户的信道号，并且来自各个用户的信息输入到这些信道号，信息输入线3、4和5分别相应于信道号#1、#2和#3。标号6、7和8指定为分别连接到信息输入线3、4和5的扩频调制器，扩频调制器根据相应于各个信道号的扩频码工作以执行扩频处理。标号9指定为组合器，用于合成和传输多个用户的扩频信号。标号10的标注是一个解扩器(despreader)，适于在接收侧的单元中根据指配给每个用户的信道扩频码执行解扩处理。在发送侧1的单元中，扩频调制器6、7和8分别供给代表正交扩频码的参数W1(t)、W2(t)和Wm(t)，参数PN(t)代表伪随机噪声序列，而且正交扩频码乘以伪随机噪声序列产生相应于各个信道的扩频码，并且根据该扩频码执行扩频处理。在上面的描述中，伪随机噪声序列称为“PN”序列。在接收侧2的单元中，每一个设备具有一个解扩器10，当图3所示接收侧2的单元的信道号是#i时，给那个解扩器10提供代表正交扩频码的参数Wi(t)和代表PN序列的参数PN(t)，以根据相应于那个信道的扩频码执行解扩处理。为了实现上述的扩频和解扩处理，在相应于指配给各用户的信道号的一定网孔内使用图4示例性的扩频码。

在如上述构成的车载和/或便携式电话系统中，当用户信息从每个信息输入线3、4或5，以预定的信息传输比特率例如B(bps)输入时，在发送侧1的单元中，由扩频调制器6、7或8根据相应于指配给所考虑的用户的信道号的扩频码执行扩频处理，然后多个用户扩频信号在组合器中被组合和被发送。另一方面，在接收侧2的单元内接收组合的扩频信号时，该组合的扩频信号由解扩器10根据指配给每个用户的信道号的扩频码进行解扩处理，以再生具有信息传输比特率B(bps)的信息，并通过信息输出线11传送该再生的信息。

如图5至7所示，当以一定的信息传输比特率接收的代表用户信息的信号进行扩频处理时，波形被改变，被发送，后来被解扩。从信息输入线3、4或5输入的用户信息具带宽为B和功率频谱密度为P的频谱信号12的形式。当这个频谱信号12在扩频调制器6、7或8中进行扩频处理时，带宽B的功率被扩频到如图6所示的链路路径上扩频复用频谱的扩频带宽S，提供这里所示的扩频信号13。因为扩频调制器6、7和8相应于指配给各个用户的信道号和扩频码被设定为相应于图4所示的各个信道号的不同的值，扩频信号13随信道的不同而不同以保证复用结构。图6表示4信道扩频复用频谱的例子。

当上述的扩频信号13在接收侧2的单元内进行解扩处理时，在接收侧2的单元内实现解扩处理的条件是，正交扩频码是Wi(t)和PN序列是PN(t)，因此，4信道扩频的多个频谱中，相应于这个扩频码信道的扩频信号，即，希望波的功率是集中在带宽B而且其它用户(对于3信道)的复用信号仍然是扩频波形，该波形作为干扰波存在。然后当复用的频谱在接收侧2的单元内被滤波通过带宽B时，产生一个经过解扩的希望的波14和干扰波15的频谱。只要希望波14的功率和干扰波15的功率之比，即信号干扰比(SIR)，保持在预定值，就能保持需要的通信质量。

此外，当B=9600时，即信息传输比特率是9600bps，从抗干扰(coping)的观点来看，在SIR能保持在预定值的范围内，可设置最大64信道，而且可得到使用代表正交扩频码的64种沃尔什码车载和/或便携式电话系统的例子。

但是，在前述的传统的车载和/或便携式电话系统中，在一个网孔内出境链路路径(从基站到车载电话或便携式电话的链路路径界限)的最大信道被限定为正交扩频码的数目(假定为m)，而且例如，甚至当具有目前已有速率的一半的话音信号编译码器(编码/译码单元)在未来通信领域可应用的时候，尽管从需要的SIR的观点来看，在一个网孔内链路路径超过m个信道可以建立和要求的质量可以保持以进行通信，但由于指配的码和序列数目不足而使用户的容量不能增加，这仍然是一个缺点。

更具体地讲，例如在信息传输比特率被减半的情况下，如图8所示，用户信息的信号频谱16中带宽度为B/2，而且当具有P0的功率频谱密度的这个频谱信号16由扩频调制器6、7或8经过扩频处理时，在带宽B/2内的功率被扩展到图9所示的链路路径上扩频复用频谱的扩频带宽S，而且得到了如图9所示的扩频信号。因为如前面所描述的，扩频调制器6、7和8用扩频码的值设置，它们对于不同的信道号是不同的，该扩频信号17对于各个信道是不同的，而且具有复用的结构。图9表示7个信道扩频复用频谱的例子。

当扩频信号17在接收侧2的单元内经过解扩处理时，解扩器10根据代表正交扩频码的Wi(t)和代表PN序列的PN(t)执行解扩处理，因此，在7个信道的扩频复用频谱中，相应于这个扩频码的扩频信号，即希望波18的功率再集中到带宽B/2和其它用户(对于其它6个信道)的复用信号保持扩频波形，该波形作为干扰波19存在。然后当在接收侧2的单元内复用频谱被滤波以通过带宽B时，产生经过解扩的希望的波18和干扰波19的频谱，如图10所示。只要希望波18的功率和干扰波19的功率之比(即信号干扰比(SIR))能保持在预定值，就能维持需要的通信质量。在半速率的情况下，因为SIR能保持在预定值，为了保持需要的通信质量，干扰波19的数目可增加到二倍于目前已有速率的值。为了说明的简单起见，在图5至图7的例子(目前已有的)和图8至图10的例子(未来的)中复用信道的数量是小量的，但是实际上复用信道的数量很大(目前64个信道)，而且复用信道的数量能够增加至两倍(在这种情况下，总共多达128个信道)。因此，如果用户的容量不增加，但是保持现有的情况，使用车载/或便携式电话系统是不经济的。

鉴于上述问题的存在从而得出本发明，本发明的目的是提供根据例如改变信息传输比特率可容易地增加用户容量的车载和/或便携式电话系统。

为了达到上述目的，根据本发明的，从m个正交扩频码和第一PN序列相乘产生的扩频码指配给在相同网孔内的信道号#1至#m，而从上面所述的相同m个正交扩频码和第二PN序列相乘产生的扩频码指配给信道号#(m+1)至#2m，第二PN序列是与第一PN序列相同的序列，但与第一PN序列具有一个固定相位的时间相位差。

在具有上述结构的本发明中，PN序列经过相乘而保持序列不变，但仅改变时间相位，以便产生扩频码，这样产生的扩频码被指配给各信道，因此保证在相同网孔内信道的数目可以是两倍于正交扩频码的数量。因此，例如当具有一半现有速率的话音信号编译码器可在将来应用的时候，与需要的数量一样大的序列可指配以增加在一个范围内的用户的容量，甚至从必要的SIR的观点来看，当在一个网孔内建立超过m个信道的链路路径时，也能在该范围之内保持需要质量。

图1是表示根据本发明的车载和/或便携式电话系统实施例结构的方框图；

图2是表示在该实施例中采用的信道结构的例图；

图3是表示传统的车载和/或便携式电话系统结构的方框图；

图4是在传统例子中信道结构的例图；

图5是表示以现有信息传输比特率发送的同户信息的频谱信号图；

图6是表示使频谱信号经过扩频处理得到的扩频复用频谱信号图；

图7是表示通过使扩频复用频谱信号经过解扩处理获得和希望的波和干扰波的频谱图；

图8是表示以一半的现有信息传输比特率发送的用户信息的频谱信号图；

图9是表示的一半速率发送的频谱信号经过扩频处理获得扩频复用频谱信号图；

图10是表示图9所示扩频复用频谱信号经过解扩处理获得希望的波和干扰波的频谱图。

现在参见附图通过举例描述本发明。图1是表示根据本发明的实施例的车载和/或便携式电话系统结构的方框图，图2是表示该实施例中信道结构图。在图中，标号21指定为发送侧的单元，例如基站，而标号22指定为接收侧单元，例如包括车载电话机或便携电话机的移动台。标号23、24、25、26、27和28标注的是在发送侧21的单元内提供的信息输入线，相应于指配给各个用户的信道号，而且从各个用户来的信息输入到这些输入线，标号29、30、31、32、33和34的标注分别是连接到信息输入线23至28的扩频调制器，而且根据相应于各个信道号的扩频码运行以进行扩频处理，和标号35标注的是组合器，用于组合与发送相应于信息输入线23至28和扩频调制器29至34的信道号#1至#2m的用户的扩频信号，信息输入线23至25和扩频调制器29至31与信道号#1至#m相连构成m序列的第一信道组和信息输入线26至28和扩频调制器32至34与信道号#(m+1)至#2m相连构成m序列的第二信道组。标号36标注的是在接收侧22的单元内的一个解扩器适于根据指配给每个用户的信道扩频码执行解扩处理。

在发送侧21的单元里，设置第一信道组的扩频调制器29,30和31，以便根据相应于各个信道的扩频码，通过分别提供代表正交扩频码的参数W1(t)、W2(t)和Wm(t)(m是码的数目)和代表PN序列的参数PN(t)执行扩频处理。设置第二信道组的扩频调制器32,33和34，以便根据相应于各个信道的扩频码，通过分别提供与第一信道组的扩频调制器29,30和31相同的代表正交扩频码的参数W1(t)、W2(t)和Wm(t)和代表PN序列参数PN(t-Φ)进行扩频处理。代表PN序列的参数PN(t-Φ)是与以PN(t)代表的PN序列相同，但是PN(t-Φ)的时间相位与PN(t)有一个固定相位差。鉴于这一点，本发明的车载和/或便携式电话系统中，在一个网孔的出境链路路径上可设置最大的m个信道。

在接收侧22的单元中，每个设备有一个解扩器36，而且当在图1中所示的接收侧单元的信道号数是#1时给那个解扩器36提供代表正交扩频码的参数Wi(t)和代表PN序列的参数PN(*)，这里PN(*)是：

PN(*)=PN(t),i≤m，和

PN(*)=PN(t-Φ),i≥m+1。

然后正交扩频码乘以PN序列产生扩频码并根据相应于所考虑的信道的扩频码进行解扩处理，可以再生对该设备指定的用户信号。在图2中表示了用于执行上述扩频和解扩处理的信道结构。

现在描述车载和/或便携式电话系统的工作。在发送侧21的单元中，当用户信息以预定传输比特率例如速率B的一半的B/2(bps)从信息输入线23至28中的一条输入线输入时，由扩频调频器29至34中的一个扩频调制器根据相应于指配给所考虑用户信道号的扩频码扩行扩频处理，然后多个用户的扩频信号在组合器35中组合并发送。另一方面，当在接收侧的单元中接收组合的扩频信号时，该组合的扩频信号由解扩器36根据指配给那个用户信道号的扩频码进行解扩处理，以信息传输比特率B(bps)再生信息并且再生的信息通过信息输出线37发送出去。当以半信息传输比特率发送的用户信息的信号指示经过扩频处理、发送并经过解扩时，它的波形改变了。波形改变的工作条件已经参照图8至10进行了描述，这里不再描述。

据此，例如，当具有目前现有速率一半速率的话音信号编译码器在将来变为可用的时候，从需要的SIR的观点来看，不管在一个网孔内建立的链路路径超过m个信道，如果可保持要求的通信质量，则可同时设置最大2m个信道，因此，使提有可能无需显著地改进相应于现有车载和/或便携式电话系统生产的组成单元或用新的组成单元更换全部组成单元来增加用户的容量。从需要的SIR的观点，为了保持通信质量，允许在该网孔内同时建立链路路径数的最大值可根据在发送侧21或基站的单元内建立的链路路径上各个用户组的信息传输比特率来决定，而且为用户设置的链路路径可允许在该最大值之内。

在前面叙述的实施例中，与正交扩频码相乘的PN序列作为例子有两个不同的相位，然而，能够符合要求地确定相位数。例如，在一种系统给定非常低信息传输比特率业务而且用户经常接收该业务的情况下，即使在一个网孔内为非常多的用户建立链路路径，从需要的SIR的观点能保持要求的通信质量。在这样的系统中，可利用与正交扩频码相乘的三个或多个PN序列的相位类型而不是两种类型，因此被指配的扩频码数量能够增加到大的范围，以便进一步地加用户的容量。

如上所述，根据本发明，给定与正交扩频码相乘的PN序列的不同的相位以提供PN序列的一些类型，以便在相同网孔内的信道数量可保持在序列数量的倍数的值，因此在未来在话音信号编译码器以目前现有速率的一半速率应用的情况下，甚至从SIR的观点来看，在一个网孔内建立m或更多信道建立链路路径时，能够获得扩频码指配数量增加到所需那样大的值，而且用户的容量能够增加，而无需明显地在可保持必要质量的范围内改变部件。

Claims (7)

1．一种移动电话系统，它包括：

用作基站的发送侧装置，其包括扩频调制装置，该装置通过利用多个对应于指配给各个用户的信道号的扩频码，扩频来自多个用户的信息数据，以及组合器，其用于组合扩频信息数据并且发送组合后的信息数据；以及

接收侧装置，其包括解扩器，该解扩器通过利用多个对应于指配给各个所述用户的信道号的所述扩频码，来解扩频所发送的信息数据；

其中所述多个扩频码通过将m个正交扩频码乘以伪随机噪声码而得到，并且以这种方式被指配给同一网孔中的各个信道，即从所述m个正交扩频码乘以第一伪随机噪声码而得到的扩频码被指配给信道号#1到#m，并且从所述m个正交扩频码乘以第二伪随机噪声码而得到的扩频码被指配给信道号#(m+1)到#2m，从而使同一网孔中的信道数大于正交扩频码数；前述第二伪随机噪声码具有与第一伪随机噪声码相同的代码，但具有与第一伪随机噪声码不同的时间相位。

2．根据权利要求1的移动电话系统，其中所述m个正交扩频码乘以n个伪随机噪声码，以得到n×m个扩频码，其中n为比2大的整数，m个正交扩频码与n个伪随机噪声码具有彼此不同的时间相位，从而使同一网孔中的信道数为正交扩频码数的n倍。

3．一种码分多址(CDMA)发射机，它包括：

第一装置，用于将多个正交码乘以第一伪随机噪声码，从而获得多个第一扩频码，并利用所述的第一扩频码来扩频与第一多个信道有关的信息，所述第一扩频码分别被指配到第一多个信道；

第二装置，用于将所述的多个正交码乘以第二伪随机噪声码，从而获得多个第二扩频码，并利用所述的第二扩频码来扩频与第二多个信道有关的另一些信息，所述第二扩频码分别被指配到第二多个信道，所述第二伪随机噪声码基本上与所述第一伪随机噪声码相同，但相位差不同。

组合装置，用于至少组合由所述的第一和第二装置所扩频的信息，以得到组合后的信息用于传输。

4．一种CDMA传输方法，包括以下步骤：

(a)将多个正交码乘以第一伪随机噪声码，从而获得多个第一扩频码；

(b)利用所述的第一扩频码，来扩频与第一多个信道有关的信息，所述的第一多个信道是所述的第一扩频码分别被指配的信道；

(c)当另一些信息需要另一些信道时，将所述的正交码乘以一个第二伪随机噪声码，以便获得多个第二扩频码，所述第二伪随机噪声码基本上与所述第一伪随机噪声相同，但相位差不同；

(d)利用所述的第二扩频码，来扩频另一些与第二多个信道有关的信息，所述的第二多个信道是所述的第二扩频码被分别指配的信道；及

(e)至少对步骤(b)和(d)所扩频的信息进行组合，从而获得已组合的信息，以便于发送出去。

5．一种CDMA通信系统，它包括：

一个发射机，它含有：

第一装置，用于将多个正交码乘以第一伪随机噪声码，从而获得多个第一扩频码，并且利用所述的第一扩频码来扩频与第一多个信道有关的信息，所述的第一多个信道是所述的第一扩频码分别被指配的信道；

第二装置，用于将所述的正交码乘以第二伪随机噪声码，从而获得多个第二扩频码，并且利用所述的第二扩频码来扩频另一些与第二多个信道有关的信息，所述的第二多个信道是所述的扩频码分别被指配的信道，所述第二伪随机噪声码基本上与所述第一伪随机噪声码相同，但相位差相同；

组合装置，用于至少组合由所述的第一和第二装置所扩频的信息，从而获得已组合的信息，以便发送出去；及

一个接收机，它包含：

恢复装置，利用所述的第一和第二扩频码之中至少一个对所述的已组合的信息进行解扩频，恢复与所述的第一和第二多个信道之中至少一个有关的信息。

6．一种用以在CDMA通信系统中恢复信息的方法，所述的信息是在第一信道或者第二信道上传输的，所述的方法包括以下步骤：

(a)将从一组正交码中选出的一个码乘以另一个码，从而获得一个扩频码；

(b)利用在步骤(a)中所获得扩频码，对接收的信号进行解扩频；

(c)利用一个预定的伪随机噪声码或者移相后的所述的伪随机噪声码作为在步骤(a)中所述的另一个码，选择第一信道或者第二信道。

7．一种CDMA接收机，用于恢复在第一或者第二信道上传送的信息，所述接收机包括：

解扩频装置，用于解扩频接收的信号，以恢复在第一信道上传送的信息，或者在第二信道上传送的信息；以及

乘法装置，用于将从一组正交码件选出的一个码乘以伪随机噪声码或者移相后的伪随机噪声码；如果所送出的正交码乘以该伪随机噪声码，则恢复在第一信道上传送的信息；如果所选出的正交码乘以移相后的伪随机噪声码，则恢复在第二信道上传送的信息。

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