CN1108035C - 降低峰－均传输功率的高数据速率cdma无线通信系统 - Google Patents

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Abstract

用于高速率CDMA无线通信的方法和装置，其中，通过运用每个正交波形周期具有少量PN扩展子码的一组正交子信道代码(W1)，形成一组各自调节增益的用户信道。由传输信道之一传输的数据在用一个子信道代码进行调制、增益调节(152、154、156、158)和与经其它子信道代码调制的数据相加(160)之前，经低代码速率误差校正编码(134)和顺序重复。运用用户长代码和伪随机扩展代码(PN代码)调制所得的总和数据并上变频以进行发送。

Description

降低峰-均传输功率的高数据速率CDMA无线通信系统
                             发明背景
1.发明领域
本发明涉及通信领域。本发明特别涉及用于高数据速率CDMA无线通信的新颖和改进的方法及装置。
2.相关技术的描述
包括蜂窝式、卫星和点到点通信系统的无线通信系统采用包括经调制的射频(RF)信号的无线链路(link)，在两个系统之间传送数据。出于多种原因，当与有线通信系统相比较时，包括移动性的增加和基础结构减小的要求，都需要采用无线链路。采用无线链路的一个缺点是有限的通信容量，这是因为受可用的RF带宽限制的缘故。这个有限的通信容量与有线通信系统形成对照，后者通过添加电线的连接即可增加容量。
考虑到RF带宽的有限本质，已发展了各种信号处理技术来增加无线通信系统利用可用的RF带宽的效率。这种带宽有效信号处理技术的一个广泛被接受的例子是按照空中接口标准的IS-95和它的派生，诸如由电信工业协会(TIA)公布的并主要在蜂窝式电信系统中运用的IS-95-A(下面统称为IS-95标准)。IS-95标准结合码分多址(CDMA)信号调制技术以在相同的RF带宽上同时进行多路通信。当与综合的功率控制相结合时，与其它无线电信技术相比较通过增加频率再使用等等，可以在无线通信系统中在相同带宽上进行多路通信时增加呼叫和其它通信的总数。在题为“运用卫星或地面中继站的频谱扩散通信系统”的第4901307号美国专利和题为“用于在CDMA蜂窝式电话系统中产生信号波形的系统和方法”的第5103459号美国专利中描述了在多址通信系统中CDMA技术的应用，上述两项专利已转让给本发明的受让人并在此引入作为参考资料。
图1极简化地描述了根据应用IS-95标准构成的蜂窝式电话系统。在操作过程中，一组用户单元10a-d与一个或多个使用CDMA调制的RF信号的基站12a-d建立一个或多个RF接口(interface)以进行无线通信。在基站12和用户单元10之间的每个RF接口包括从基站12发送出的正向链路信号，和从用户单元发送出的反向链路信号。运用这些RF接口，通常通过移动电话交换局(MTSO)14和公共电话交换网(PSTN)16，进行与另一用户的通信。虽然已知可采用另外的RF或微波链路，但是在基站12、MTSO14和PSTN16之间通常是通过有线连接的。
根据IS-95标准，每个用户单元10以9.6或14.4千比特/秒的最大数据速率(这依赖于从速率组中选择哪个速率组)，通过一个单信道、非相干、反向链路信号发送用户数据。非相干链路是接收系统不利用其中的相位信息的链路。相干链路是在处理期间接收机利用其中的载波信号相位的知识的链路。相位信息一般采用导频信号的形式，但是也可以根据发送的数据进行估计。IS-95标准要求64个Walsh代码，每个代码包括64个子码，用于正向链路。
由IS-95所规定的，具有9.6或14.4千比特/秒的最大数据速率的单信道、非相干、反向链路信号的应用很适合于无线蜂窝式电话系统，其中典型的通信包括发送数字语音或数据速率较低的数字数据(诸如传真)。选择非相干反向链路是因为，在一个系统中，在每分配的1.2288MHz带宽中有多至80个用户单元10可以与基站12进行通信，而每个用户单元10传输所需的导频数据实质上增加了一组用户单元10中彼此互相干扰的程度。此外，在9.6或14.4千比特/秒的数据速率下，任何导频数据的发送功率与用户数据的发送功率之比将很重要，因此也增加用户单元之间的干扰。由于一次进行一种类型的通信是与有线电话的运用一致的，当前的无线蜂窝式通信是根据这个范例的，所以选择运用单信道反向链路信号。此外，处理单信道的复杂度小于处理多信道的复杂度。
随着数字通信的发展，预期在诸如交互式文件浏览和电视会议等的应用中对无线传输数据的需求将大量增加。这种增加将改变运用无线通信系统的方法，和改变管理有关RF接口的条件。特别是，数据将以更高的最大速率和更多种可行的速率传输。此外，在传输数据中的误差比在传输音频信息中的误差更不容许，故更可靠的传输可能成为必须。此外，数据类型的增加将产生同时发送多种数据的需要。例如，可能在需要交换数据文件同时，保留音频或视频接口。此外，当来自用户单元的传输速率增加时，在每一RF带宽内与基站12进行通信的用户单元10的数量就减少，因为越高的数据传输速率将导致基站的数据处理容量在较少的用户单元10时就满载。在一些例子中，当前IS-95反向链路不适合于所有这些变化。因此，本发明在于提供具有更高的数据速率、更高的带宽效率的CDMA接口，在其上可以执行多种类型的通信。
发明概述
根据本发明，提供一种用于形成从一组用户单元中的第一用户单元发送到与所述用户单元组进行通信的基站的经调制的数据的方法，它包括下列步骤：
a)用第一正交代码调制第一数据以形成第一信道数据；
b)用第二正交调制代码调制第二数据以产生第二信道数据；
c)用同相扩展代码和正交相位扩展代码调制所述第一信道数据，以产生第一同相扩展数据和第一正交相位扩展数据；
d)用同相扩展代码和正交相位扩展代码调制所述第二信道数据，以产生第二同相扩展数据和第二正交相位扩展数据；
e)从所述第一同相扩展数据减去所述第二正交相位扩展数据，以产生一同相项；以及
f)将所述第二同相扩展数据与所述第一正交相位扩展数据相加产生一正交相项。
根据本发明，上述方法还包括下列步骤：
增益调节所述第一信道数据；和
增益调节所述第二信道数据。
根据本发明，上述方法中，所述第一数据是导频数据，所述第二数据是用户数据。
根据本发明，上述方法还包括下列步骤：
用第三Walsh代码调制第三信道数据；
将所述第三信道数据加到所述第一信道数据，其中
所述第一信道数据为导频数据，以及
所述第二信道数据为功率控制数据。
根据本发明的一个实施例，通过运用每个正交波形周期具有少量PN扩展子码的一组正交子信道代码，形成一组可分别调节增益的用户信道。通过一个发送信道发送的数据是低代码速率误差校正编码的并在用一个子信道代码进行调制之前连续重复、增益调节并与经其它子信道代码调制的数据相加。运用用户长代码和伪随机扩展代码(PN代码)调制所得的总和数据上变频以进行发送。短正交代码的运用提供了干扰抑制，同时还允许广泛的误差校正编码和时间分集(timediversity)重复，以克服一般存在于地面无线系统中的Raleigh衰减。在所提供的本发明的实施例中，子信道代码组包括四个Walsh代码，在持续时间内每个代码与剩余组和四个子码正交。优先采用四个子信道，因为这样允许使用较短的正交代码，然而，更多信道和更长代码的应用是和本发明一致的。
在本发明的较佳实施例中，通过发送信道中的第一个信道发送导频数据，而且通过第二发送信道发送功率控制数据。剩余两个发送信道用于发送非特定数字数据包括用户数据或信号数据或两者皆有。在实施例中，将两个非特定发送信道之一构成用于正交信道上的BPSK调制和发送。
附图简述
结合附图，通过下面的详细描述，本发明的特征、目的和优点将变得更为明白，其中相同标号作相应表示：
图1是蜂窝式电话系统的方框图；
图2是根据本发明的实施例构成的用户单元和基站的方框图；
图3是根据本发明的实施例构成的BPSK信道编码器和QPSK信道编码器的方框图；
图4是根据本发明的实施例构成的发送信号处理系统的方框图；
图5是根据本发明的实施例构成的接收处理系统的方框图；
图6是根据本发明的实施例构成的指状(finger)处理系统的方框图；
图7是根据本发明的实施例构成的BPSK信道解码器和QPSK信道解码器的方框图；
图8是根据本发明的第二个实施例构成的发送信号处理系统的方框图；
图9是根据本发明一个实施例构成的指状处理系统的方框图。
较佳实施例的详细描述
根据蜂窝式电信系统的反向链路发送部分的来龙去脉来描述用于高速率CDMA无线通信的新型和经改进的方法和装置。虽然本发明特别适于在蜂窝式电话系统的多点到点反向链路传输中使用，但是本发明同样适用于正向链路传输。此外，许多其它无线通信系统将得益于应用本发明，包括基于卫星的无线通信系统、点到点无线通信系统和通过运用同轴电缆或其它宽带电缆发送射频信号的系统。
图2是根据本发明的一个实施例，由用户单元100和基站120构成的接收和发送系统的方框图。由BPSK信道编码器103接收第一组数据(BPSK数据)，它形成代码符号流其构成用于执行由调制器104接收到的BPSK调制。由QPSK信道编码器102接收第二组数据(QPSK数据)，它形成代码符号流，其构成用于执行也由调制器104接收的QPSK调制。调制器104还接收功率控制数据和导频数据，它们根据分码多路(CDMA)技术与BPSK和QPSK编码数据一起调制，以形成一组由RF处理系统106接收的调制符号。RF处理系统106将这组调制符号过滤并上变频到载波频率，运用天线108发送到基站120。虽然只示出一个用户单元100，但是在较佳实施例中有多个用户单元与基站120进行通信。
在基站120内，RF处理系统122通过天线121接收发送来的RF信号，并执行带通滤波、下变频到基带和数字化。解调器124接收数字化信号并根据CDMA技术进行解调以产生功率控制、BPSK和QPSK软判定数据。BPSK信道解码器128对从解调器124接收到的BPSK软判定数据进行解码以给出对BPSK数据的最佳估计，而QPSK信道解码器126对由解调器124接收到的QPSK软判定数据进行解码以给出对QPSK数据的最佳估计。于是，第一和第二数据组的最佳估计可以进一步处理或送到下一个目的地，而接收到的功率控制数据可直接或解码之后用以调节用于将数据发送到用户单元100的正向链路信道的发送功率。
图3是根据本发明的实施例构成的BPSK信道编码器103和QPSK信道编码器102的方框图。在BPSK信道编码器103中，由CRC检测总和发生器130接收BPSK数据，该发生器对第一数据组的每20ms帧中形成检测总和。尾位发生器132接收数据的帧以及CRC检测总和，该尾位发生器132将八个逻辑零的尾位添加在每个帧的末尾以在解码处理结束时提供一个已知状态。然后由卷积编码器134接收包括代码尾位和CRC检测总和的帧，该卷积编码器134执行抑制长度(K)9、速率(R)的1/4卷积编码，因而形成代码符号的速率是编码器输入速率(ER)的四倍。在本发明的另一个实施例中，执行其它编码速率，包括1/2速率，但是优先采用的是1/4速率，这是它的最佳复杂度性能特征所致。块交错器(blockinterleaver)136对代码符号执行位交错以提供时间分集以在快速衰减环境中更加可靠地进行发送。由可变起始点转发器138接收所得的交错符号，该转发器重复交错符号序列达NR的足够的次数，以提供恒定速率的符号流，它相对应于具有恒定数量符号的输出帧。重复符号序列还增加数据的时间分集以克服衰减。在较佳实施例中，对于符号速率为307.2千符号/秒(ksps)的每一帧，恒定数量的符号等于6,144个符号。此外，转发器138运用不同的起始点来开始重复每个符号序列。当每帧形成6,144个符号所需的NR值不是整数时，只对一部分符号序列执行最后一次的重复。由BPSK映射器(mapper)139接收所得的经重复的符号组，所述BPSK映射器139形成值为+1和-1的BPSK代码符号流(BPSK)以执行BPSK调制。在本发明的另一个实施例中，在块交错器136之前设置转发器138，从而块交错器136每帧接收相同数量的符号。
在QPSK信道编码器102中，由每20ms帧产生一检测总和的CRC检测总和发生器140接收QPSK数据。由代码尾位发生器142接收包括CRC检测总和的帧，其中代码尾位发生器142把一组8个逻辑0的尾位添加在帧的末尾。由执行K＝9，R＝1/4的卷积编码的卷积编码器144接收包括代码尾位和CRC检测总和的帧，以在四倍于编码器输入速率(ER)的速率形成符号。块交错器146执行符号位交错，而且由可变起点转发器148接收所得的交错符号。可变起点转发器148每次重复都用符号序列中的不同起始点，重复交错符号序列达NR的足够次数，以在每秒614.4千符号(ksps)的代码符号速率下，每帧都产生12,288个符号。当NR不是整数时，只对一部分符号序列执行最后一次的重复。由QPSK映射器149接收所得的经重复的符号，该QPSK形成为执行QPSK调制而构成的QPSK代码符号流，它包括值为+1和-1的同相QPSK代码符号流(QPSKI)和值为+1和-1的正交相位QPSK代码符号流(QPSKQ)。在本发明的另一个实施例中，转发器148设置在块交错器146之前，从而块交错器146每帧都接收到相同数量的符号。
图4是根据本发明的实施例构成的图2的调制器104的方框图。由Walsh代码W2，运用乘法器150b调制来自BPSK信道编码器103的每个BPSK符号，而且由Walsh代码W3，运用乘法器150c和154d调制来自QPSK信道编码器102的每个QPSKI和QPSKQ符号。由Walsh代码W1，运用乘法器150a调制功率控制数据(PC)。增益调节152(gain adjust)接收导频数据(PILOT)，在本发明的实施例中，所述导频数据包括与正电压相关的逻辑电平。并根据增益调节因子A0调节幅度。PILOT信号不向基站提供任何用户数据，而提供相位和幅度信息，从而它可以相干地(coherently)解调在剩余子信道上所载的数据，并对用于组合的软判定(soft-decision)输出值进行定标。增益调节154根据增益调节因子A1调节经Walsh代码W1调制的功率控制数据的幅度，而增益调节156根据放大变量A2调节经Walsh代码W2调制的BPSK信道数据的幅度。增益调节158a和b根据增益调节因子A3相应地调节同相和正交相位Walsh代码W3调节的QPSK符号幅度。在表I中示出在本发明的较佳实施例中用到的四个Walsh代码。
    Walsh代码    调制符号W0          ++++W1          +-+-W2          ++--W3          +--+
                            表I
对于熟悉本技术领域的人员而言，显而易见的是，W0代码根本没有有效的调制，它与所示的导频数据的处理过程相一致。用W1代码调制功率控制数据、用W2代码调制BPSK数据和用W3代码调制QPSK数据。一旦用适当的Walsh代码进行了调制，根据BPSK技术发送导频、功率控制数据和BPSK数据，而QPSK数据(QPSKI和QPSKQ)根据如下所述的QPSK技术。还应理解，不必使用每个正交信道，而且在本发明的另一个实施例中当只提供一个用户信道时只采用四个Walsh代码中的三个。
对短正交代码的运用每符号产生少量子码，因而当与运用较长的Walsh代码的系统相比，允许更加广泛的编码和重复。这种更加广泛的编码和重复提供保护以抵抗Raleigh衰减，而Raleigh衰减是在地面通信系统中的主要误差源。虽然，对其它数量的代码和代码长度的运用与本发明相一致，然而运用更大的更长Walsh代码组的运用却减小这种加强抵抗衰减的保护。四个子码的运用被认为是最佳的，因为如下所述，四个信道提供发送多种类型数据的灵活性，同时还保持短代码长度。
加法器(summer)160把来自增益调节152、154、156和158a调节调制符号得到的幅度加起来以形成总和调制符号161。通过运用乘法器162a和b与长代码180相乘，扩展了PN扩展代码PNI和PNQ。通过运用乘法器164a-d和加法器166a和b进行的复合乘法，用由乘法器162a和162b提供的最后得到的伪随机代码来调制总和调制符号161和经增益调节的正交相位符号QPSKQ163。然后，对最后得到的同相项XI和正交相位项XQ进行滤波(滤波未图示)，而且，以高度简化的形式在示出的乘法器168和同相及正交相位正弦曲线的RF处理系统106内上变频至载波频率。还在本发明的另一个实施例中用到偏离QPSK上变频。运用加法器170把所得的同相和正交相位上变频信号相加，而且根据主增益调节AM，经主放大器172放大，以形成发送到基站120的信号s(t)。在本发明的较佳实施例中，信号经扩展并滤波至1.2288MHz带宽以保持与现存CDMA信道的带宽兼容。
通过提供可在其上发送数据的多个正交信道，以及运用可变速转发器减少重复NR的次数以响应高输入数据速率，上述发送信号的处理方法和系统允许单个用户单元或其它发送系统在多种数据速率下发送数据。特别是，通过如图3所示的可变起点转发器138或148执行减少NR的重复率，可以支持越来越变高的解码器输入速率ER。在本发明的另一个实施例中，在NR重复率加倍的情况下，实现1/2速率卷积编码。表II和III分别示出对于BPSK信道和QPSK信道，由各种NR重复率和等于1/4和1/2的编码速率R支持的一组示例编码器速率ER。
    标号     ER，BPSK (bPS) 编码器输出R＝1/4(比特/帧) NR，R＝1/4(重复率，R＝1/4) 编码器输出R＝1/2(比特/帧) NR，R＝1/2(重复率，R＝1/2)
高速率-72   76,800   6,144   1     3,072     2
高速率-64   70,400   5,632   1 1/11     2,816     2 2/11
  51,200   4,096   1 1/2     2,048     3
高速率-32   38,400   3,072    2     1,536     4
  25,600   2,048    3     1,024     6
RS2-全速率   14,400   1,152    5 1/3     576     10 2/3
RS1-全速率   9,600   768    8     384     16
空   850   68   90 6/17     34     180 12/17
                                    表II.BPSK信道
    标号     ER，BPSK (BPS) 编码器输出R＝1/4(比特/帧) NR，R＝1/4(重复率，R＝1/4) 编码器输出R＝1/2(比特/帧) NR，R＝1/2(重复率，R＝1/2)
  153,600     12,288     1     6,144     2
高速率-72   76,800     6,144     2     3,072     4
高速率-64   70,400     5,632     2 2/11     2,816     4 4/11
  51,200     4,096     3     2,048     6
高速率-32   38,400     3,072     4     1,536     8
  25,600     2,048     6     1,024     12
RS2-全速率   14,400     1,152     10 2/3     576     21 1/3
RS1-全速率   9,600     768     16     384     32
空   850     68     180 12/17     34     361 7/17
                              表III.QPSK信道
表II和III示出当编码器输入速率ER与数据发送速率减去发送CRC、代码尾位和任何其它附加信息所需的一个恒量相对应时，通过调节序列重复NR的次数量，可以支持多种数据速率，包括高数据速率。表II和表III还示出，可以用QPSK调制来增加数据发送速率。一般预期使用的数据速率设有标号，诸如“高速率-72”和“高速率-32”。在本发明的实施例中，标为高速率-72、高速率-64和高速率-32的那些数据速率的通信量速率(traffic rate)分别为72、64和32kbps，而且分别以3.6、5.2和5.2kbps的速率对信号和其它控制数据进行多路复用。速率RS1-全速率和RS2-全速率相应于在符合(compliant)IS-95通信系统中用到的数据，因而还预计能获得用于兼容性目的的基本用途。空速率是发送单个位，并用于指示帧删除(erasure)，它是IS-95标准的一部分。
除了(或者代替)通过减小重复率NR增加发送速率之外还可通过同时在二个或多个多路正交信道上发送数据增加数据发送速率。例如，多路转换器(未图示)可以将单个数据源分成在多个数据子信道上发送的多个数据源。于是，通过以较高速率在特定信道上发送或者同时在多个信道上实现多路发送，或者两者兼而有之，都可以增加总发送率，直至超过接收系统的信号处理能力且误差率成为不能接受，或者达到了发送系统的最大发送功率。
提供多个信道还加强了在发送不同类型数据中的灵活性。例如，对于语音信息可以指定BPSK信道，而且对于发送数字数据可以指定QPSK信道。通过指定一个信道用于以低数据速率发送的时间敏感数据(诸如语音)，而且指定其它信道用于发送时间敏感较小的数据(诸如数字文件)，可以更好地概括本实施例。在本实施例中，可以在较大块中对时间敏感较小的数据实现交错，以进一步增加时间分集。在本发明的又一个实施例中，BPSK信道执行主要的数据发送，而QPSK信道执行溢出发送。正交Walsh代码的运用消除或基本减小来自用户单元发送的信道组之间的任何干扰，从而使在基站处成功接收这些发送所需的发送能量减至最小。
为了增加接收系统的处理能力，并因而增加可以利用的用户单元的较高发送能力的范围，还通过一个正交信道发送导频数据。通过确定并除去反向链路信号的相位偏离，在接收系统中可以运用导频数据执行相干处理。此外，在组合到搜索接收机中之前，可以用导频数据对不同时间延迟接收的多路径信号进行最佳的加权。一旦去除相位偏离，而且正确地对多路径信号加权，那么可以组合多路径信号，从而减少接收反向链路信号作适当处理时所必需的功率。这种所需接收功率的减小允许成功地处理更大的发送速率，或者相反地，减小一组反向链路信号之间的干扰。虽然发送导频信号需要一些附加发送功率，但是由于较高发送速率，所以导频信道功率与整个反向链路信号功率之比实际上小于与低数据速率数字语音数据发送蜂窝式系统有关的比率。于是，在高数据速率CDMA系统中，通过运用相干反向链路所获得的Eb/No增益超过发送来自每个用户单元的导频数据所需的附加功率。
通过使发送系统适应于各种无线电信道条件、发送速率和数据类型，对增益调节152-158以及主放大器172的应用还进一步提高了可以利用上述系统的高发送能力的程度。特别是，正常接收所需的信道的发送功率可以随着时间而改变，在变化的情况下，处于独立于其它正交信道的状态。例如，在开始获得反向链路信号期间，需要增加导频信道的功率以促进在基站处的检测和同步。然而，一旦获得反向链路信号，所需的导频信道的发送功率实质上减小，且依赖于各种因素(包括用户单元的移动速率)而变化。因此，在信号获得期间增加增益调节因子A。的值，然后在进行通信期间减小该值。在另一个例子中，当通过正向链路发送更容许误差的信息，或者正向链路发送的环境不易于被衰减时，则对以低误差率发送功率控制数据的需要减小，于是可以减小增益调节因子A1。在本发明的一个实施例中，每当不需要功率控制调节时，都将增益调节因子A1减至零。
在本发明的另一个实施例中，通过由正向链路信号发送的功率控制命令的应用，允许基站120或其它接收系统改变信道或整个反向链路信号的增益调节，增益调节每个正交信道或整个反向链路信号的能力得到进一步的利用。特别是，基站可以发送功率控制信息请求调节特定信道或整个反向链路信号的发送功率。这在多数例子中都是有利的。例如通过BPSK和QPSK信道，发送具有不同误差灵敏度的两种数据，诸如数字化语音和数字数据。在这种情况下，基站120将对于两个有关信道建立不同的目标误差率。如果信道的实际误差率超过目标误差率，那么基站将命令用户单元减小该信道的增益调节，直至实际误差率达到目标误差率。这将最终导致一个信道的增益调节因子相对于另一个调节因子而增加。即，与较大误差敏感数据有关的增益调节因子将比与较少敏感数据相关的增益调节因子增加。在另一个例子中，由于衰减条件或用户单元100的移动，可能要求调节整个反向链路的发送功率。在这些例子中，通过发送单个功率控制命令，基站120可以这样做。
于是，通过允许独立地调节四个正交信道的增益，以及相互结合，可以将反向链路的整个发送功率保持在成功发送每个数据类型所需的最小值，无论是导频数据、功率控制数据、信号数据还是不同类型的用户数据。此外，每种数据类型对成功发送的定义都不同。假如用户单元的发送功率能力有限，那么用所需的最小功率进行发送允许将最大数据量发送到基站，而且减小在用户单元之间的干扰。这种干扰的减小增加了整个CDMA无线蜂窝式系统的总的通信容量。
在反向链路信号中用到的功率控制信道允许用户单元在各种速率下(包括800功率控制位/秒)把功率控制信息发送到基站。在本发明的较佳实施例中，功率控制位命令基站增加或减小用于将信息发送到用户单元的正向链路通信量信道的发送功率。虽然一般在CDMA系统中具有快速功率控制是有利的，在较高的数据率通信范围内，包括数据发送，这特别有用，但是因为数字数据对于误差特别敏感，即使在较小的衰减情况下，高发送速率也会导致大量数据丢失。假定高速率反向链路发送很可能伴有高速率正向链路发送，提供在反向链路上快速发送功率控制还有利于CDMA无线电电信系统内的高速率通信。
在本发明的另一个实施例中，将由特定NR定义的一组编码器输入速率ER用于发送特定类型的数据。即，调节相关的NR可以以最大编码器输入速率ER或一组较低编码器输入速率ER发送数据。在本发明的较佳实施例中，最大速率与符合IS-95的无线通信系统中用到的最大速率相对应，在表II和III中将上述称为RS1-全速率和RS2-全速率，而且每个较低速率都大约是下一个较高速率的一半，从而产生包括全速率、半速率、四分之一速率和八分之一速率的速率组。较低数据速率最好是由增加符号重复率NR来形成，表IV中提供BPSK信道中的速率组1和速率组2的NR值。
    标号     ER，BPSK (bps) 编码器输出R＝1/4(比特/帧) NR，R＝1/4(重复率，R＝1/4) 编码器输出R＝1/2(比特/帧) NR，R＝1/2(重复率，R＝1/2)
    RS2-全速率   14,400     1,152   5 1/3     576    10 2/3
    RS2-半速率   7,200     576   10 2/3     288    21 1/3
    RS2-四分之一速率   3,600     288   21 1/3     144    42 2/3
    RS2-八分之一速率   1,900     152   40 8/19     76    80 16/19
    RS1-全速率   9,600     768   8     384    16
    RS1-半速率   4,800     384   16     192    32
    RS1-四分之一速率   2,800     224   27 3/7     112    54 6/7
    RS1-八分之一速率   1,600     128   48     64    96
   空   850     68   90 6/17     34    180 12/17
                                   表IV.BPSK信道中RS1和RS2速率组
对于QPSK信道的重复率是BPSK信道的两倍。
根据本发明的实施例，当帧的数据速率相对于前面的帧而改变时，根据发送速率的改变，调节帧的发送功率。即，当在高速率帧之后发送较低速率的帧时，正在发送帧的发送信道的发送功率按与速率减小成正比地减小，反之亦然。例如，如果在发送全速率帧期间信道的发送功率是发送功率T，那么在下一个发送半速率帧期间的发送功率是发送功率T/2。发送功率的减小最好是通过在整个帧的持续时间内减小发送功率，但是也可以通过减小发送工作周期(duty cycle)，从而取消一些冗余信息。在任一种情况下，与闭环功率控制机理相结合进行发送功率调节，从而响应于从基站发出的功率控制数据进一步调节发送功率。
图5是根据本发明的实施例构成的图2的RF处理系统122和解调器124的方框图。乘法器180a和180b通过分别产生同相接收采样RI和正交相位接收采样RQ的同相正弦波和正交相位正弦波，下变频从天线121接收到的信号。应理解，以高度简化的形式示出RF处理系统122，而且根据广泛已知的技术，还将信号匹配滤波和数字化(未图示)。然后，将接收采样RI和RQ施加于解调器124内的指状解调器182。每个指状解调器182处理由用户单元100发送的反向链路信号的一个实例，如果这种请求存在，通过多路径现象形成反向链路信号的每一个实例。虽然示出三个指状解调器，但是其他数量的指状处理器的应用，包括单个指状解调器182的应用，都是和本发明一致的。每个指状解调器182产生一组软判定数据组，它包括功率控制数据、BPSK数据和QPSKI数据和QPSKQ数据。此外，在相应的指状解调器182内每组软判定数据还是时间调节的，虽然在本发明的另一个实施例中，也可在合成器184内执行时间调节，然后，合成器184把从指状解调器182接收到的几组软判定数据相加产生功率控制、BPSK、QPSKI和QPSKQ软判定数据的单个实例。
图6是根据本发明的实施例构成的图5的指状解调器182的方框图。运用时间调节190，根据由正在处理的反向链路信号的特定实例的发送路径引入的延迟量，第一次调节RI和RQ接收采样。运用乘法器201把长代码200与伪随机扩展代码PNI和PNQ混合起来，而且运用乘法器202和加法器204把经所得长代码的共轭复数调制的PNI和PNQ扩展代码与经时间调节的RI和RQ接收采样复数相乘，产生项XI和XQ。然后，分别运用Walsh代码W1、W2和W3对XI和XQ项的三个分开的实例进行解调，并运用4至1加法器212，在四个解调子码上对所得经Walsh解调数据求和。运用加法器208，将XI和XQ数据的第四个实例对四个解调子码求和，然后运用导频滤波器214滤波。在本发明的较佳实施例中，导频滤波器214对由加法器208执行的一系列加法求平均，但是对于熟悉该技术领域的人员来说，其它滤波技术也是显而易见的。根据BPSK调制数据，运用乘法器216和产生软判定功率控制和BPSK数据的加法器217通过共轭复数的相乘，经滤波的同相和正交相位导频信号用于相位旋转和对W1和W2Walsh代码经解调的数据根据BPSK调制数据进行定标，运用经同相和正交相位滤波的导频信号，根据经QPSK调制的数据，采用乘法器218和加法器220经W3Walsh代码使调制的数据得到相位旋转，以产生软判定QPSK数据。由产生功率控制软判定数据的384比1加法器222，在384个调制符号上对软判定功率控制数据求和。于是，可将经相位旋转的W2Walsh代码调制的数据、经W3Walsh代码调制的数据、和功率控制软判定数据组合起来。在本发明的另一个实施例中，也对功率控制数据执行编码和解码。
除了提供相位信息，还可在接收系统内运用导频促进时间跟踪。在正在处理当前接收采样时还处理一个采样时刻之前(早)接收到的数据，和一个采样时刻之后(晚)接收到的数据来实现时间跟踪。为了确定与实际到达时间最匹配的时间，可以把早采样时刻和晚采样时刻的导频信道的幅度与当前采样时刻的幅度相比以确定哪个最大。如果相邻的采样时刻之一的信号大于当前采样时刻的信号，那么可以调节定时，从而获得最佳解调结果。
图7是根据本发明的实施例构成的BPSK信道解码器128和QPSK信道解码器126(图2)的方框图。累加器240接收到来自合成器184(图5)的BPSK软判定数据，该累加器240中存储在接收到的帧中的6,144/NR解调符号的第一序列，其中NR依赖于上述的BPSK软判定数据的发送速率，并把包含在该帧中接续的每一组6,144/NR经解调的符号与相应存储的经累加的符号相加。块不交错器(deinterleaver)242使自可变起点加法器240的经累加的软判定数据不交错，Viterbi解码器244对不交错的软判定数据进行解码以产生硬判定数据以及CRC检测总和结果。在QPSK解码器126内，由多路解调器246把来自合成器184(图5)的QPSKI和QPSKQ软判定数据分离成单个软判定数据流，而且由累加器248接收单个软判定数据流。该累加器每6,144/NR累加一次经解调的符号，此处NR依赖于QPSK数据的发送速率。块不交错器250使来自可变起点加法器248的软判定数据不交错，而且Vierbi解码器252对不交错的调制符号进行解码以产生硬确定数据以及CRC检测总和结果。在结合图3所述的在交错之前执行符号重复的另一个实施例中，累加器240和248设置在块不交错器242和250之后。在接入速率组的运用而且特定帧的速率是未知的本发明的实施例中，采用多个解码器，每个解码器在不同发送速率下进行操作，然后根据CRC检测总和结果选择很可能已被使用的与发送速率相关的帧。其它误差检测方法的运用与本发明的实践相一致。
图8是根据本发明另一个实施例构成的调制器104(图2)的方框图，其中，采用单个BPSK数据信道。按增益调节因子A0由增益调节452调节导频数据。由乘法器150a用Walsh代码调制功率控制数据并根据增益调节因子A1由增益调节454进行增益调节。由产生总和数据461的加法器460总加经增益调节的导频数据和功率控制数据。由乘法器150b用Walsh代码W2调制BPSK数据，然后由增益调节456按增益调节因子A2进行增益调节。
同相伪随机扩展代码(PNI)和正交相位伪随机扩展代码(PNQ)同由长代码480调制。用乘法器464a-d和加法器466a-b将所产生的经长码调制的PNI和PNQ码与总和数据461和来自增益调节456的经增益调节的BPSK数据进行复合相乘产生项XI和XQ。然后分别由同相和正交相位正弦波suing乘法器468对项XI和XQ上变频，由加法器470分别总加所产生的上变频信号，并根据幅度因子AM由放大器472放大，产生信号s(t)。
图8所示实施例与其它实施例的不同之处在于BPSK数据设置在正交相位信道，而导频数据和功率控制数据设置在同相信道。在本发明的其它实施例中，BPSK数据与导频数据和功率控制数据一起设置在同相信道。将BPSK数据设置在正交相位信道并将导频和功率控制数据设置在同相信道减小了反向链路信号的峰值-平均值功率比，二个信道的相位正交，使两个信道幅度的总和相对于数据变化的改变较小。这样就减小了维持一定平均功率所需的峰值功率，由此减小了反向链路信号的峰-均功率比特性。峰-均功率比的减小降低了为了维持一定的传输速率必须在基站收到反向链路信号的峰值功率，由此具有最大发射功率的用户单元可以增加离开基站的距离，直至它不能按必需的峰值功率发射能在基站接收得到的信号。这样就可能增加了用户单元远离基站的距离，同时，仍能够按必需的峰值功率发射接收得到的信号，又增加了用户单元能够以任何给定的数据速率顺利进行通信的范围。
图9是根据图8所示本发明的实施例构成的指状解调器182的方框图。接收取样RI和RQ是通过定时调节290进行时间调节的，PNI和PNQ代码利用乘法器301与长代码200相乘。然后，利用乘法器302和加法器304将经时间调节的接收取样乘以PNI和PNQ代码的共轭复数，产生项XI和XQ。XI和XQ项的第一和第二个实例由乘法器310利用Walsh代码W1和Walsh代码W2解调，所产生的解调符号用加法器312按4个一组相加。XI和XQ项的第三个实例由加法器308用4个解调符号相加以产生导频基准数据。导频基准数据由导频滤波器314滤波，并用以通过乘法器316和加法器320相位旋转和定标经相加的Walsh代码调制数据，产生BPSK软判定数据，并由384∶1加法器322加到384个符号上以后产生软判定功率控制数据。
于是，已描述了多信道、高速率率、CDMA无线通信系统。提供该说明书以使熟悉本技术领域的任何人员能够制造或使用本发明。对于熟悉本技术领域的人员而言，还可以对这些实施例作出各种变换，而且可以不用创造性劳动就将这里所限定的一般原理用于其它实施例。于是，本发明并不局限于这里所揭示的实施例，而能给出与这里所揭示的原理和新颖特性相一致的最宽范围。

Claims (4)

1.一种用于形成从一组用户单元中的第一用户单元发送到与所述用户单元组进行通信的基站的经调制的数据的方法，其特征在于，包括下列步骤：
a)用第一正交代码调制第一数据以形成第一信道数据；
b)用第二正交调制代码调制第二数据以产生第二信道数据；
c)用同相扩展代码和正交相位扩展代码调制所述第一信道数据，以产生第一同相扩展数据和第一正交相位扩展数据；
d)用同相扩展代码和正交相位扩展代码调制所述第二信道数据，以产生第二同相扩展数据和第二正交相位扩展数据；
e)从所述第一同相扩展数据减去所述第二正交相位扩展数据，以产生一同相项；以及
f)将所述第二同相扩展数据与所述第一正交相位扩展数据相加产生一正交相项。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括下列步骤：
增益调节所述第一信道数据；和
增益调节所述第二信道数据。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述第一数据是导频数据；和
所述第二数据是用户数据。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括下列步骤：
用第三Walsh代码调制第三信道数据；
将所述第三信道数据加到所述第一信道数据，其中
所述第一信道数据为导频数据，以及
所述第二信道数据为功率控制数据。
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