CN1109421C

CN1109421C - 正交变长扩频码产生方法及其装置

Info

Publication number: CN1109421C
Application number: CN99127036A
Authority: CN
Inventors: 曹爱军
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 1999-12-29
Filing date: 1999-12-29
Publication date: 2003-05-21
Anticipated expiration: 2019-12-29
Also published as: CN1302124A

Abstract

本发明公开了一种正交变长扩频码产生方法及其装置，该方法从码字的初值开始，根据码字已产生部分，按照长度从1开始呈2的幂次几何增长的步长，逐步外推到码字的后续部分；该装置包括一可读可写寄存器、一移位寄存器、一多路复用器、一多路开关、一乘法器和一控制信号发生器，本发明具有速度极快，实现方便、简单易行，所需的资源非常少，达到了节省资源和提高效率的目的，具有很高的实用价值。

Description

正交变长扩频码产生方法及其装置

本发明涉及多路复用通信，更具体地指一种符合宽带码分多址(WCDMA)标准的扩频通信系统中应用的正交变长扩频码(OVSF，Orthogonal VariableSpreading Factor)产生方法及其装置。

在使用扩频技术的通信系统中，扩频码字的长度与所传输的数据速率存在一一对应的关系。WCDMA系统凭借其带宽的优势，可提供语音、图象、数据等多种不同的业务。各种业务对数据传输速率的要求各不相同。因此，为了实现不同的数据传送速率，需要使用不同长度的扩频码字。

扩频码字来自于一种在代数中称为哈达玛矩阵的行向量。一长度为N的扩频码字是N×N的哈达玛矩阵的某一行向量。行向量在矩阵中的位置对应该码字的码号。哈达玛矩阵的行向量从第一行开始编号依次递增得到的有序向量集合称为Walsh码集。

受扩频技术固有的相关接收方法的限制，系统在分配扩频码资源时，为了防止信号的相关性受到影响，要求在同一信道上同时使用的所有扩频码字中不允许有重复部分出现。也就是说，分配一扩频码字后，必然将对其它码字是否可以使用产生影响。因此，某一特定的扩频码字的码长和码号与受其影响的扩频码字的码长和码号之间必须存在一种简单的对应关系。而Walsh码集无法满足这样的要求，因此，必须对Walsh码集按照一定规律进行重新排序才能应用于WCDMA系统，这构成了相应长度的一种称为正交变长扩频码(OVSF)的编码集合。

对Walsh集，有如下递推公式：

C₁＝|1|

C_{2} N = [\begin{matrix} C_{N} & C_{N} \\ C_{N} & {\overset{&OverBar;}{C}}_{N} \end{matrix}] . . . . . . (1)

对OVSF集，递推关系则为：

C₁＝|1|

对给定长度的OVSF编码集合而言，每个码字有自己与Walsh码集不同的固定的序号。由此可见，OVSF码实际上是另外一种排序的集合。

在实际应用中，无论是OVSF码集还是Walsh码集，人们更关心如何根据给定的码长和码号直接产生所需的码字，这比产生直接整个码集更具有实际意义

若按照上述递推方法将给定长度的OVSF码的整个集合生成后，将整个集合存储于内存中。使用时从事先得到的码字集合中取出相应的码字即可。这种方法要求有能够存储最大长度的OVSF码集整个集合的内存空间；以最大码长为256为例，所需空间为256×256＝64K，按比特存储为8KB，按字节存储则为64KB。这样所耗费的资源较大，提高了所形成的产品成本。

若根据Walsh码集与OVSF码集的“同源”特性，先找出长度相同的OVSF码号到Walsh码号的一种映射关系，然后再利用已有的Walsh码产生的方法，来得到所需要的OVSF码字的方法，则存在一两者的映射过程，增加了OVSF码产生的复杂度，还提高了所形成的产品成本。

到目前为止，根据码长和码号产生Walsh码字的技术已有出现，例如美国专利号US3701143、US368077等。但国内外尚未见有根据码长和码号直接产生OVSF码的技术报道。

为此，本发明的目的是针对上述问题，根据所需要的OVSF码字的码长和码

号，提出一种简单直接、实现方便的正交变长扩频码产生方法及其装置

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，

本发明所采用的方法包括以下步骤：

(a)、从码长为1，码字初值为1开始，根据码号的最高位，产生码字的第2位，

如果码号的最高位为比特0，那么码字的第2位与第1位相同，

如果码号的最高位为比特1，那么码字的第2位与第1位相反；

(b)、由步骤(a)生成的码字的第1位和第2位，根据码号的次高位，产生码字的第3位和第4位，

如果码号的次高位为比特0，那么码字的第3位和第4位与码字的第1位和第2位相同，即码字的第3位与第1位相同，码字的第4位与第2位相同；

如果码号的次高位为比特1，那么码字的第3位和第4位与码字的第1位和第2位相反，即码字的第3位与第1位相反，码字的第4位与第2位相反；

(c)、由步骤(b)生成的码字的前4位，即第1、2、3和4位，再按照步骤(b)中所述规则产生码字的第5、6、7和8位，即，如果码号的次次高位为比特0，码字的第5、6、7和8位分别与码字的第1、2、3和4位相同；

否则，码字的第5、6、7和8位分别与码字的第1、2、3和4位相反；

(d)、由步骤(c)生成的码字的前8位，按照相同规则依此类推，直到完成码字的所有位的产生。

依本发明的上述方法所采用的装置为：

该装置包括一可读可写寄存器、一移位寄存器、一多路复用器、一多路开关、一乘法器和一控制信号发生器，其中，

可读可写寄存器宽为N＝2ⁿ，用于存放待生成的OVSF码字，它的低N/2位作为多路复用器的输入；移位寄存器存放待产生的OVSF码字的码号，宽为n位，移出的比特送入与来自多路复用器的输出经乘法器相乘，乘法器将相乘的结果输出至多路开关；多路开关有N-1个输出端，分别与寄存器的第2位至第N位相连，控制信号发生器有两路输出，两路输出分别控制多路复用器和多路开关的动作，决定OVSF各位产生。

由于采用了本发明的方法和装置，根据OVSF码号和码长直接产生OVSF码，使得所需的一定的码长和码号的OVSF码字的产生过程简单，且只需要N个时钟就可以完成，速度极快，全过程仅需与码长一样多的时钟数即可；其装置简单易行，所需的资源非常少，达到了节省资源和提高效率的目的，具有很高的实用价值。

下面结合附图和实施例，对本发明作一详细地说明：

图1是本发明的产生装置结构示意图之一。

图2是本发明的产生装置结构示意图之一。

图3是控制信号发生器一路输出控制波形示意图。

图4是控制信号发生器另一路输出控制波形示意图。

本发明的指导思想是根据正交变长扩频码码字的排列中隐含的内在固有规律，由OVSF的产生公式(2)，对于给定码长为N＝2ⁿ、码号为m的OVSF码字C(N，m)满足如下关系：

C(N，m)＝[C(N/2，m/2)C(N/2，m/2)]如果m为偶数

＝[C(N/2，m/2)-C(N/2，m/2)]如果m为奇数

其中假设m的取值范围为0，1，…，(2^n-1)，上述等式对双极性码成立。对单极性则将负号改为取反即可(下同，以下按双极性码来叙述)。

而C(N/2，m/2)也可以按照同样的规律递推，直到将码长将为1，中间总共经过了n步。注意到实际上由码号m的最低位决定了m是奇数还是偶数，并且上述递推过程中所用到的除2操作相当于移位的过程。因此，实际产生码长为N，码号为m的OVSF码字时，可以按照与上述递推过程相反的过程来进行。

因此，本发明的方法是从码字的初值开始，根据码字已产生部分，按照长度从1开始呈2的幂次几何增长的步长，以复制或取反的方式逐步外推到码字的后续部分，外推的方式由待产生的OVSF码号从最高位起的相应比特位决定。

其具体步骤为：

如果码号的最高位为比特0，那么码字的第2位与第1位相同，

如果码号的最高位为比特1，那么码字的第2位与第1位相反；

下面以码字取值为16位为例，进一步说明本发明的方法步骤，

首先，从码长为1、码字初值为1开始，根据码号m的最高位，确定码字的第2位。如果最高位为比特0，那么，码字的第2位与第1位相同，否则为-1。如果码号的最高位0对应1、1对应-1，那么这个过程相当于一乘法操作。对单极性码而言则为一异或操作。

第二步，由已经得到的码字的第1位和第2位，根据码号m的次高位，确定码字的第3和第4位。如果次高位为比特0，那么，码字的第3位等于第1位，第4位等于第2位；否则，码字的第3位等于第1位的相反数，第4位等于第2位的相反数。这样得到了码字的前4位。

第三步，由已经得出的码字前4位，按照相同规则得出第5~8位。即生成码字的前8位。

第四步，由码字的前8位按照相同规则生成第9～16位，依此类推，直到完成码字的所有位的产生。

对产生一码长为N＝2ⁿ来说，总共需要n个步骤。其中，每个步骤产生的位数按照2的幂次增长：第1步生成1位、第2步生成2位、第3步生成4位....。每个步骤都仅仅包括两个相同的简单操作：移位和相乘。

请参阅图1所示，根据上述方法，本发明的产生装置包括一可读可写寄存器11、一移位寄存器18、一多路复用器12、一多路开关21、一乘法器33和一控制信号发生器16，其中，

可读可写寄存器11宽为N＝2ⁿ，用于存放待生成的OVSF码字，它的低N/2位作为多路复用器12的输入；移位寄存器18存放待产生的OVSF码字的码号，宽为n位，移出的比特送入与来自多路复用器12的输出经乘法器33相乘，乘法器33将相乘的结果输出至多路开关21；多路开关21有N-1个输出端，分别与寄存器11的第2位至第N位相连；控制信号发生器16有两路输出，用61、62表示，两路输出61、62分别控制多路复用器12和多路开关21的动作，决定OVSF各位产生。在本发明实施例图1中N为2，n为3，该图指示了一个码长为8的OVSF码字生成的初始时刻多路复用器12和多路开关21的指针位置。

如图2所示，该图也指示了一个码长为8的OVSF码字生成的终止时刻多路复用器12和多路开关21指针位置。

请再参阅图1或2所示，该产生装置还进一步包括一极性变换器10(图中虚框)，极性变换器10的输入、输出分别与移位寄存器18的输出和乘法器33的输入相接，移位寄存器18移出的比特送入极性变换器10进行极性变换后与来自多路复用器12的输出经乘法器33相乘，乘法器33将相乘的结果输出至多路开关21；多路开关21有N-1个输出端，分别与寄存器11的第2位至第N位相连，控制信号发生器16同样有两路输出61、61，两路输出61、62分别控制多路复用器12和多路开关21的动作，决定OVSF各位产生。

请再参阅图3、图4所示，控制信号发生器16的一路输出61产生长度为周期时钟个数NCk的线性增长控制信号，主要用于控制多路复用器12。而另一路输出62产生长度为周期时钟个数NCk的从第一操作周期的初值2开始按照每时钟加1的规律线性增长的控制信号，用于控制多路开关21。

该产生装置的工作过程为：

以双极性码为例，

首先完成必要的初始化工作，寄存器11的最低位置为1。对单极性码字而言则为0。

存放有码号m的移位寄存器18从最高位开始移位，移出的比特经过极性变换器10，完成0到1、1到-1的转换。转换结果送入乘法器33；如果要生成单极性码字，则无须极性变换器10，并且将乘法器33改为异或器即可。

控制信号发生器16产生控制信号61，从N/2个输入选择一路输出。正如前面所提到过的，控制信号输出61的特点是每个操作周期均从地址1开始，在本操作周期内按照每时钟加1的规律线性增长，每个操作周期所需要的时钟数从1开始按照2的幂次几何增长，即第k个操作周期NCk＝2^(K-1)，k＝1，...，n。因此，本次操作周期内控制信号输出61将寄存器11的第1至第NCk位输出至乘法器33，与极性变换器33的输出相乘，相乘结果送入多路开关21。

控制信号发生器16产生的另一路控制信号输出62，从N-1个输出选择一路，将乘法器33的结果送出至寄存器11的相应位。控制信号输出62与控制信号输出61两者不同，前者，在每一操作周期内控制信号输出61需要回溯至1，然后按照每时钟加1的规律增长；而控制信号62从第一操作周期的初值2开始，一直按照每时钟加1的规律线性增长。

从上述的工作过程可以看出，生成一长度为N＝2ⁿ的OVSF码字需要n个操作周期，总共N个时钟。每个操作周期所需要的时钟数呈几何增长规律。

从上述产生方法和装置来看，其实质是根据码号相应的比特的值，将码字已有的部分比特逐步按照一种镜像操作的方法外推，直至该OVSF码字的所有比特均已生成。镜像操作由控制信号发生器所控制。因此也可以方便地用软件代码实现。

本发明所用的方法在COSSAP环境下用GC语言实现，经过模拟和仿真，确证原理正确、实现简单。产生过程的软件代码仅仅几行代码即可完成。

Claims

1、一种正交变长扩频码产生方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

如果码号的最高位为比特0，那么码字的第2位与第1位相同，

如果码号的最高位为比特1，那么码字的第2位与第1位相反；

2、一种正交变长扩频码产生装置，其特征在于：

3、如权利要求2所述的正交变长扩频码产生装置，其特征在于：该装置还进一步包括一极性变换器，极性变换器的输入、输出分别与移位寄存器的输出和乘法器的输入相接，移位寄存器移出的比特送入极性变换器进行极性变换后与来自多路复用器的输出经乘法器相乘，乘法器将相乘的结果输出至多路开关；多路开关有N-1个输出端，分别与寄存器的第2位至第N位相连，控制信号发生器有两路输出，两路输出分别控制多路复用器和多路开关的动作，决定OVSF各位产生。

4、如权利要求2或3所述的正交变长扩频码产生装置，其特征在于：

所述的控制信号发生器产生长度为周期时钟个数NCk的线性增长控制信号，用于控制多路复用器。

5、如权利要求2或3所述的正交变长扩频码产生装置，其特征在于：

所述的控制信号发生器产生长度为周期时钟个数NCk的从第一操作周期的初值2开始按照每时钟加1的规律线性增长的控制信号，用于控制多路开关。