CN1130042C - 用于运用时间选通频分双工的数据发送的方法和装置 - Google Patents

用于运用时间选通频分双工的数据发送的方法和装置 Download PDF

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Abstract

在一时间选通频分双工(FDD)数据通信系统中，基站(4)在第一时间帧处，在前向链路上把两个数据帧发送到第一远程站(6a，6b)，并在反向链路上接收来自第二远程站(6a，6b)的两个数据帧。在第二时间帧处，基站(4)把两个数据帧发送到第二远程站，并接收来自第一远程站的两个数据帧。在连续时间帧上交替进行数据发送和接收。在前向链路上，以独有的沃尔什码来覆盖每个数据帧。还依据IS-95标准，以短的PNI和PNQ码对数据进行扩展。可以长的PN码对数据进行扰码。基站(4)延迟长PN码和短PN码，并装载适当的沃尔什码，从而可由目的地远程站(6a，6b)对经处理的数据进行适当的解调和解扰码。

Description

用于运用时间选通频分双工的数据发送的方法和装置
技术领域
本发明涉及运用时间选通频分双工(FDD)的数据发送。
背景技术
通信系统一般要求支持共享相同资源的多个用户。一种这样的通信系统是码分多址(CDMA)系统，它符合“对于双模式宽带扩展频谱蜂窝状系统的TIA/EIA/IS-95A移动站-基站兼容性标准”，这里称为IS-95A标准。CDMA系统允许通过地面链路在用户之间进行语音和数据通信。在美国专利第4,901,307中(发明名称为“运用卫星或地面中继站的扩展频谱多访问通信系统”)和美国专利第5,103,459号(发明名称为“用于在CDMA蜂窝状电话系统中产生波形的系统和方法”)中描述了在多访问通信系统中的CDMA技术的运用，其中上述两项专利已转让给本发明的受让人，并作为参考资料在此引入。
CDMA系统是扩展频谱通信系统。在现有技术中已知扩展频谱通信的优点，而且通过参照上述引用的参考文献可以理解。设计CDMA系统在蜂窝状频带中的预先存在的非邻近频率分布内工作。通过设计，符合IS-95A标准的CDMA系统分配有1.2288MHz带宽来完全利用蜂窝状频带。
CDMA系统能够在前向链路和反向链路上发送数据话务，和语音数据。在美国专利第5,504,773号(发明名称为“用于格式化数据来进行发送的方法和装置”)中详细描述了用于在固定大小的编码信道帧中发送数据话务的方法，其中数据源提供在可变速率下的数据，上述专利已转让给本发明的受让人，并作为参考资料在此引入。根据IS-95A标准，把数据话务或语音数据分成有20毫秒宽的编码信道帧。
在CDMA系统中，用户通过移动站相互进行通信，而上述移动站反过来通过一个或多个基站相互进行通信。在本说明书中，基站涉及与远程站进行通信的硬件。小区涉及硬件或地理覆盖区，这依赖于所用术语的上下文。扇区是小区的分区。因为CDMA系统的一个扇区具有小区的属性，所以按照小区描述的教义可容易地扩展到扇区。
在CDMA系统中，通过一个或多个基站指挥用户之间的通信。在一个远程站上的第一用户通过在反向链路上把数据发送到基站，与在第二远程站上的第二用户或者与一个标准电话进行通信。基站接收该数据，而且可以把该数据送到另一个基站，或者公共电话交换网(PSTN)。如果第二用户在远程站上，那么在相同基站或者第二基站的前向链路上把数据发送到第二远程站。另外，数据通过PSTN被送到标准电话系统上的第二用户。前向链路指的是从基站到远程站的发送，而反向链路指的是从远程站到基站的发送。在IS-95A系统中，前向链路和反向链路分配有分开的频率，而且相互独立。
在通信期间，远程站与至少一个基站进行通信。CDMA远程站能够在软切换期间同时与多个基站进行通信。软切换是在断开与前一个基站的链路之前建立与新基站的链路的过程。软切换使丢失呼叫的概率减至最小。在美国专利第5,101,501号(发明名称为“在CDMA蜂窝状电话系统中的软切换”)和美国专利第5,267,261号(发明名称为“在CDMA蜂窝状电话系统中的移动辅助软切换”)中描述了用于在软切换过程中提供通过多于一个的基站与远程站进行通信的方法和系统，其中上述两项专利已转让给本发明的受让人。更软(softer)切换是在一般由相同基站提供服务的多个扇区内发生通信的过程。在美国专利申请第08/405,611号(发明名称为“用于在公共基站的扇区之间执行切换的方法和装置”，1995年3月13日申请，已转让给本发明的受让人，并作为参考资料在此引入)中描述更软切换过程。
在更软切换过程中，基站在相同小区的多个扇区内发送相同的前向链路信号。由于服务扇区的基站一般物理设置在相同的位置上，所以可以将一个公共硬件组设计成支持在基站处的更软切换。
由基站或远程站发送的信号可以通过一个或多个传播路径达到目的地装置。此外，在软切换中，从多个基站发送前向链路信号。在美国专利第5,109,390号(发明名称为“在CDMA蜂窝状电话系统中分集接收机”)和美国专利第5,490,165号(发明名称为“在能够接收多个信号的系统中的解调元件分配”)中详细描述在多路径信号的软切换期间的多个编码信道的解调，其中上述两项专利已转让给本发明的受让人，并作为参考资料在此引入。
还将在美国专利第5,109,390号中揭示的分集接收机称为瑞克接收机(rake receiver)。瑞克接收机包括多个指，其中每个指包括一个相关器。在远程站处，每个相关器能够用由远程站分配给特定相关器的唯一短PN码组和唯一沃尔什(Walsh)码去扩展接收基带信号。不是在所有的时间内，使用所有的相关器。实际上，组合器只组合来自已由远程站分配的相关器的输出来提供对发送信号的更可靠估计。由后来的解码器解码该组合信号。
在远程站，可用相同瑞克接收机来解调来自软切换和来自更软切换的多个信号。由于基站物理上位于相同的位置，所以对于远程站的唯一区别在于在更软切换过程中，配置基站来把同一反向链路功率控制位值发送到远程站。功率控制位命令远程站上下调节它的发送功率来保持所需性能级别，同时使对其他用户的干扰程度减至最小。在软切换过程中，基站不发送相同的功率控制位值，因为它们一般位于不同的位置上。在设计瑞克接收机的过程中可考虑到这种不同。
已将专用集成电路(ASIC)设计成支持对于基站和远程站的软切换和更软切换。远程站ASIC支持软切换的一个例子是Qualcomm Q5257移动站调制解调器(MSM)。能够支持更软切换的基站ASIC是Qualcomm Q5160区站调制解调器(CSM)。在美国专利申请第08/492,592号(发明名称为“用于扩展频谱多范围通信系统的移动解调器体系结构”，1995年6月20日申请)和美国专利申请第08/572,632号(发明名称为“用于扩展频谱多范围通信系统的区站解调器体系结构”，1995年1月13日申请)中揭示了对于这些ASIC的设计和能力，其中上述两项已转让给本发明的受让人，并作为参考资料在此引入。
在示例CDMA通信系统中，在前向链路和反向链路上同时进行数据发送。由于前向链路和反向链路分配有分开的发送频率，所以这是可行。同时发送和接收可能要求附加硬件，通过时间选通发送方法，可以简化或消除附加硬件。另外，如果不存在分开的频率，同时发送和接收就会不可能。
发明内容
本发明旨在提供一种使用时间选通的频分双工(FDD)进行数据发送的新的改进方法和设备。
在一个方面，本发明提供了一种用于使用时间选通的频分双工(FDD)进行数据发送的电路，它包括：用于提供数据帧的至少一个数据源；连到所述至少一个数据源的开关；连到所述开关的至少一个存储元件；至少一个基站调制器，一个基站调制器连到每个存储元件，其余的基站调制器连到所述开关；以及连到所述至少一个基站调制器的加法器。
在另一个方面，本发明提供了一种用于使用时间选通的频分双工进行数据发送的电路，它包括：用于提供数据帧的两个数据源；连到所述两个数据源的开关；连到所述开关的存储元件；两个基站调制器，一个基站调制器连到所述存储元件，另一个基站调制器连到所述开关；以及连到所述两个基站调制器的加法器。
在又一个方面，本发明提供了一种用于使用时间选通的频分双工进行数据发送的电路，它包括：用于提供数据帧的至少一个数据源；至少一个基站调制器，一个基站调制器连到每个数据源；至少一个存储元件，一个存储元件连到每个基站调制器；至少一个加法器，一个加法器连到每个存储元件和基站调制器；以及连到所述至少一个加法器的多路复用器。
本发明还提供了一种用于使用时间选通的频分双工进行数据发送的电路，它包括：用于提供数据帧的两个数据源；两个基站调制器，一个基站调制器连到每个数据源；两个存储元件，一个存储元件连到每个基站调制器；两个加法器，一个加法器连到每个存储元件和基站调制器；以及连到所述两个加法器的多路复用器。
本发明进一步提供了一种用于使用时间选通的频分双工进行数据接收的电路，它包括：用于提供数据帧的接收机；连到所述接收机的存储元件；连到所述接收机和所述存储元件的多路复用器；连到所述多路复用器的多个相关器；以及连到所述多个相关器的组合器。
本发明延伸到一种用于使用时间选通的频分双工进行数据发送的电路，它包括：用于提供数据帧的数据源；连到所述数据源的移动站调制器；连到所述移动站调制器的存储元件；以及连到所述存储元件和所述移动站调制器的加法器。
本发明还延伸到一种用于使用时间选通的频分双工进行数据发送的方法，它包括：存储第一数据帧；以第一基站调制器对所述第一数据帧进行编码，以提供第一编码数据帧；以第二基站调制器对所述第二数据帧进行编码，以提供第二编码数据帧；以及组合所述第一和第二编码数据帧。
本发明能简化硬件要求，并提供了多路复用数据发送和接收来提高可靠性。在第一时间帧，基站在前向链路上把两个数据帧发送到第一远程站，并在反向链路上接收来自第二远程站的两个数据帧。在第二时间帧处，基站把两个数据帧发送到第二远程站，并接收来自第一远程站的两个数据帧。在基站处，在连续时间帧上交替进行向两个远程站的数据发送。在基站和远程站处，在连续时间帧上交替进行数据发送和接收。
可通过以独有的沃尔什码覆盖每个数据帧来实现在前向链路上发送两个数据帧。还依据IS-95标准，以短的PNI和PNQ码对数据进行扩展。还可以长的PN码对数据进行扩展。依据此硬件实现，基站可在数据通信开始或在每个数据帧处装载适当的沃尔什码、短PN码和长PN码。此外，基站可能需要延迟长PN码和短PN码以与数据延迟相匹配。
由于数据发送和接收不同时进行，所以可简化硬件来节约成本、减少尺寸部件计数并提高可靠性。例如，可免去双工器。在远程站处，免去双工器可节约部件成本、提高可靠性、减少功耗并减少单元的尺寸和重量。这在远程站为需要重点考虑以上益处的大批量制造的便携式单元时尤为重要
在本发明的一个实施例中，在交替的时间帧处把两个数据帧发送到一远程站。这使得数据发送之间的过渡周期较短。在此周期中，基站可发送一放大的导频信号，以有助于远程站实现锁定。过渡周期还允许硬件时间在发送和接收状态之间交替。可使此周期变短，以把停机时间减到最少。因而，时间选通的FDD数据发送可具有额定CDMA系统的效率和容量许可。
目前，由一组定制的ASIC来提供CDMA系统所需的许多功能。例如，由基站调制器(BSM)ASIC来提供基站处的编码和调制功能。类似地，由移动站调制器(MSM)ASIC来提供远程站处的前向链路信号解调和解码。在本发明的几个实施例中，可利用现有的BSM和MSM ASIC来提供大多数所需的功能。增加最少的附加电路来提供其余功能。
由于发送和接收是时间选通的，所以可共享一个公共的频率在基站和远程站之间提供全双工通信。因而，在不能获得独立的前向链路和反向链路频率时，本发明也可实现全双工CDMA通信系统。
附图说明
结合附图，通过下面对本发明的实施例的详细描述，本发明的上述和其他特性、目的和优点将显而易见，其中在附图中相同标号做相应表示：
图1是体现本发明和包括一个基站和两个远程站的数据通信系统的示例附图；
图2是第一实施例的前向链路发送硬件的示例方框图；
图3是第二实施例的前向链路发送硬件的示例方框图；
图4是第三实施例的前向链路发送硬件的示例方框图；
图5A-5C是分别由基站发送前向链路数据、由远程站解调前向链路数据和由远程站接收前向链路数据和发送反向链路数据的示例时序图；
图6是前向链路接收机硬件的示例方框图；和
图7是反向链路发送硬件的示例方框图。
具体实施方式
根据体现本发明的通信系统，运用时间选通的方法，把数据从基站发送到远程站(见图1)。在被称为时间帧的离散时间间隔内发生数据发送。在示例实施例中，每个时间帧持续20毫秒。在时间帧n处，基站把两个数据帧发送到第一远程站，而且接收来自第二远程站的两个数据帧。在时间帧n+1处，基站把两个数据帧发送到第二远程站，而且接收来自第一远程站的数据帧。通过时间多路复用发送和接收功能，可以简化硬件设计来减小成本并提高可靠性。例如，如果不同时执行数据发送和接收，那么可以消除在远程站内的双工器。此外，当不可获得分开的发送频率时，时间选通频分双工(FDD)允许全双工通信系统。
在示例实施例中，在交替时间帧中发生数据发送，但是在每时间帧中发送两个数据帧。于是，整个数据通信系统的总体效益几乎等于传统全双工CDMA系统的效益，其中在上述CDMA系统中，在每时间帧的一个数据帧的标称速率下同时进行数据发送和接收。
在前向链路上，可以通过用它自己的唯一沃尔什码覆盖每个数据帧，同时发送两个数据帧。在示例CDMA系统中，用唯一沃尔什码来识别每个前向话务信道。沃尔什复盖提供前向链路话务信道的正交性，而且使一个信道对另一个信道的干扰减至最小。
在发送之前，用短PNI和PNQ码扩展数据。用短PN码来在系统带宽上扩展信号，而且提供用于基站识别。在示例实施例中，短PN码的长度为215，而且根据IS-95A标准定义它们。在示例实施例中，每个基站分配有与邻近基站的PN序列偏置为64码片倍数的唯一短PN序列。
还可在发送之前用长PN码来扩展数据。长PN码识别发送预定到达的特定远程站，而且只有具有相同长PN序列的远程站才能够解调该信号。在示例CDMA系统中，由长度为242的公共长PN序列的唯一临时偏置识别每个远程站。在示例实施例中，根据IS-95A标准，定义长PN序列。在两个不同的偏置下，所得调制序列是非相关的。用具有不正确的偏置的长PN序列解调导致最小输出值。
参照附图，图1表示本发明的示例通信系统，它包括多个基站4和多个远程站6。一个这样的系统是符合IS-95标准的CDMA系统。为了说明简单，只示出一个基站4和两个远程站6。基站4运用时间选通FDD发送和接收通信。如此，基站4在一个时间帧内发送到一个远程站6，而在第二时间帧内从同一远程站6接收。而且在连续时间帧内，交替发送和接收。时间选通FDD还可扩展到覆盖从多个基站4发送到多组远程站6，如下所述。
在实施例中，通过在第一时间帧内把两个数据帧发送到远程站6和在第二时间帧内接收来自远程站6的两个数据帧，完成时间选通FDD。该系统可以允许在发送和接收功能之间有短的过渡时期来允许对硬件调节。于是，数据通信系统的效率达到的现有的CDMA系统的效率。
I.前向链路发送硬件
在前向链路上，在多个实施例中实施时间选通FDD。可以将该系统设计成特定执行这里所述的功能。在示例实施例中，运用根据IS-95A标准为CDMA系统设计的现有硬件实施时间选通FDD。下面描述几个实施例。通过下面的教义，可以考虑其它实施例，而且落在本发明的范围内。
在第一实施例中，图2是示出前向链路发送硬件的基本子系统方框图。数据源12包括要发送到第一远程站6的数据。在第一时间帧内，通过交换机(switch)16，发送来自数据源12的数据帧“k”，而且向存储元件18提供。存储元件18存储数据帧，直至下一个时间帧。在第二时间帧内，向基站调制器(BSM)20a提供来自存储元件18的数据帧“k”，而且通过交换机16把来自数据源12的数据帧“k+1”发送到BSM 20b。
在每个BSM20内，向用CRC发生器分组编码数据帧的编码器22提供数据帧、插入尾位码并卷积编码格式化数据。在示例实施例中，IS-95A标准特定CRC发生器和传统编码器，虽然可以运用其它CRC码和卷积码，并落在本发明的范围内。向重新排列在编码数据中的码元的块交错器24提供卷积编码数据。向用分配给目的远程站6的长PN码扩展数据的长PN扰码器26提供交错数据。长PN扰码只允许目的远程站6，而且不允许任何其它远程站6，来去扰码该数据。向沃尔什覆盖元件28提供长PN扩展数据，其中上述覆盖元件28用与分配给目的远程站6的话务信道相对应的沃尔什码覆盖该数据。向短PN扩展器30提供沃尔什覆盖数据，其中上述短PN扩展器还用短PNI和PNQ码扩展该数据。来自BSM20的短PN扩展数据向组合数据的加法器36提供以组合数据。向滤波、调制、上变频和放大数据的发射机(TMTR)38提供组合数据。在前向链路上，通过天线40发送信号。
在示例实施例中，BSM20a分配有沃尔什码Wi，而BSM20b分配有与用于发送数据的前向话务信道相对应的沃尔什码Wj。BSM20a和20b分配有与数据预定到达的第一远程站6相关的相同长PN码。然而，到BSM20b的长PN码延迟一个时间帧来用该数据来对准长PN码。BSM20a加载有短PN码，BSM 20b加载有延迟短PN码(延迟一个时间帧)。长PN码和短PN码的延迟用PN码对准该数据，而且在远程站6处启动适当的解调。
上述描述描述在第一时间帧内从数据源12到第一远程站6的数据发送。在下一个帧内，用相同的硬件来将两个数据帧从数据源14发送到第二目的地远程站6。数据源12在交替时间帧内，向存储元件18和BSM20b提供数据帧。相类似地，数据源14在交替时间帧内，向存储元件18和BSM20b提供数据帧，虽然从数据源12滞后一个时间帧。在交替时间帧内，存储元件18接收来自数据源12和14的数据。存储元件18提供缓冲数据帧和延迟一个时间帧。可实施存储元件18作为缓冲器，或者在现有技术中运用RAM或其它存储器存储装置的循环缓冲器。
在交替时间帧内，用BSM20来处理预定到达不同远程站6的数据。由于可以在逐个帧的基础上执行编码和块交错、扩展和覆盖，所以这是可行的。例如，由于每个数据帧插有K-1个码尾位，所以对于一个数据帧执行卷积编码，其中K是卷积编码器的约束长度。
在示例实施例中，执行BSM20作为常规ASIC。这里所述的运用微处理器、微控制器或数字信号处理的其它实施功能也同样落在本发明的范围内。
第一实施例提供几个有利之处。首先，由于对于未处理的数据执行缓冲，所以存储元件18的存储要求是最小的。在示例实施例中，未处理数据是二进制，而且每数据帧包含上至288比特(20毫秒数据帧*14.4kbps)。第二，不需要对所设计的BSM20进行任何修改来执行这里所述的功能。然而，也可能存在一些缺点。第一，需要一些协调来多路复用来自两个数据源12和14的数据处理。需要在适当时间间隔内，适当加载沃尔什码、长PN码和短PN码。其次，设计BSM 20可以不允许在每个时间帧处改变长PN码。在这种情况下，目的地远程站6可以共享相同的长PN码或者通过将长PN码设为全0或全1，可以关闭扰码。
在第二实施例中，图3是示出前向链路发送硬件的基本子系统的方框图。数据源46包含要发送到目的地远程站6的数据。在每个数据帧内，以在第一实施例中所述的方法，向用CRC发送器分组编码数据帧的编码器54提供数据、插入码尾位组和卷积编码格式化数据。向重新排列在编码数据中的码元的块交错器56提供卷积编码数据。向用分配给目的地远程站6的长PN码扩展数据的长PN扰码器58提供交错数据。
向调制器60a和60b提供长PN扩展数据。在每个调制器60内，沃尔什覆盖元件62用于分配给目的地远程站6的话务信道相对应的沃尔什码覆盖该数据。向用短PNI和PNQ码进一步扩展数据的短PN扩展器64提供沃尔什覆盖数据。调制器60还对短PN扩展数据执行滤波和增益调节，虽然为了简便起见，没有在图3中示出。向缓冲调制数据并提供一个时间帧延迟的存储元件68a提供来自调制器60a的调制数据。向组合调制数据帧的加法器70a提供来自存储元件68a的调制和延迟时间帧以及来自调制器60b的调制数据帧。通过复接器(MUX)72传送并向发射机(TMTR)74提供组合数据帧，其中发射机74调制、上变频、滤波和放大该信号。在前向链路上，通过天线76发送信号。每两个数据帧，发生从BSM50a的数据发送。在其它时间帧内，向发射机74提供来自加法器70b的组合数据帧。
在第二实施例中，由作为定制的ASIC实施的单个BSM50执行编码和调制功能。还可以用对微处理器、微控制器或数字信号处理器编程以执行这里所述的功能来实行BSM50。在示例实施例中，设计每个BSM50，用多个调制器60支持由基站4进行的更软切换。在更软切换过程中，基站4向两个扇区同时提供数据发送，其中由不同沃尔什码和/或不同短PN序列定义每个数据发送。
在示例实施例中，BSM50分配有与数据预定到达的远程站6相关的长PN码。然而，调制器60a分配有沃尔什码Wi和调制器60b分配有与用于发送数据的前向话务信道相对应的沃尔什码Wj。调制器60a和60b加载有相同的短PN1和PNQ码。在短PN码中不需要任何延迟，如在第一实施例中那样，因为首先向调制器60a然后向调制60b连续提供数据。
第二实施例具有优于第一实施例的优点。首先，运用第二实施例的数据发送简单而直接。一次加载长PN码、沃尔什码和短PN码，而且不需要在通信持续时间内改变，除非改变其它系统参数。其次，当前现有的BSM50已设计成执行上述功能。不再需要任何附加硬件，除了存储元件69和MUX72。第三，不需要任何协调来多路复用到两个远程站6的数据发送。分配每个BSM50来控制与一个远程站6的通信。
第二实施例具有一些缺点。因为在扩展之后执行缓冲，所以存储元件68的所需尺寸远远大于第一实施例的。在示例实施例中，每个数据帧包括24，576个码元，它们表示288个数据位。此外，每个码元可以包括多个位。第二实施例对存储器的需求在数值上要大于第一实施例几个数量级。
可以实施其它实施例来执行这里所述功能。可将硬件设计成组合上述第一和第二实施例的有利之处。图4示出第三实施例的示例方框图。向BSM80a提供来自数据源76的数据。在BSM80内，编码器82编码数据而块交错器84重新排列编码数据，如上所述。向缓冲数据并提供一个时间帧延迟的存储元件86提供交错数据。向长PN扰码器88a提供缓冲数据，而且向长PN扰码器88b提供交错数据。长PN扰码器88、沃尔什覆盖元件90和短PN扩展器92执行扩展和覆盖功能，如上所述。由加法器94a组合扩展数据，而且通过复接器(MUX)96传送组合数据，并向发射机98提供。由发射机98处理数据，而且以上述方法在前向链路上通过天线100发送。如在第二实施例中那样，交替地从BSM80a和80b发送数据。
第三实施例中，长PN扰码器(scrambler)88可加载有适当的长PN序列、沃尔什覆盖元件90可加载有适当的沃尔什码和短PN扩展器92可加载有适当短PN码，如图4所示。该实施例允许长PN扰码，而由于硬件限定这在前二个实施例中是不可行的。此外，将存储元件86设置在长PN扰码之前可以使存储元件86的存储需要最小。最后，可将每个远程站6分配给单个BSM80以便易于运用并消除协调的需要。
II.前向链路发送格式
图5A是示出前向链路数据发送的示例定时图。可通过三个事件来识别在前向链路上的数据发送。在时间帧n内，基站4把数据发送到第一远程站6(块202中)。前向链路发送包括用沃尔什码W0覆盖的导频信号、用沃尔什码Wi覆盖的第一数据帧、用沃尔什码Wj覆盖第二数据帧和可用沃尔什组I中的其它沃尔什码覆盖的其它数据。在示例实施例中，沃尔什组I包含分配给第一远程站6的沃尔什码。在沃尔什信道Wi、Wj和在沃尔什组I中发送的其它数据直接指向第一远程站6。在时间帧n内，基站4可使用其余未分配的沃尔什码把附加的数据发送到其它远程站6，但为了简化这在图5A中未示出。
在时间帧n+1处，基站4把数据发送到第二远程站6(块206处)。前向链路发送包括被沃尔什码W0所覆盖的导频信号以及被沃尔什组II中的其它沃尔什码所覆盖的其它数据。第一远程站6不对在此时间帧内发送的数据帧进行解调。然而，第一远程站6可继续接收使用沃尔什码W0发送的导频信号。
基站4可在连续时间帧之间的短的持续时间发送放大的导频信号(块204中)。放大导频信号的发送允许硬件可靠地锁定于导频信号并准备对即将到来的数据发送的解调。在示例实施例中，导频信号发送的持续时间可以是几毫秒，然而可使用零毫秒或更大的任意时间周期，这在本发明的范围内。
在本说明书中，存储器元件提供缓冲和一个时间帧的延迟。此外，可给BSM装载延迟的长PN码和延迟的短PN码。如在上下文中所述，一个时间帧的延迟包括其中基站4发送放大的导频信号的过渡(transition)周期，但为了简化，在以上讨论中未对此作明确的说明。
III.前向链路接收机硬件
在图6中示出前向链路接收机的基本子系统的示例方框图。接收机硬件位于远程站6内。前向链路信号由天线102接收并提供给接收机(RCVR)104。接收机104对信号进行放大、滤波、下变频和采样，以获得数字化的基带I和Q信号。把此基带信号同时提供给存储元件106和多路复用器(MUX)108。存储元件106缓冲基带信号并提供一个时间帧的延迟。把延迟的基带信号提供给MUX108。在第一时间帧处，MUX108把数据帧“k”提供给一组相关器110，在第二时间帧处，MUX108把数据帧“k+1”提供给同一组相关器110。
在示例实施例中，把至少一个相关器110分配给每个时间帧的基带信号。可分配相关器110来区分同一数据帧的信号路径，从而对接收到的信号提供更可靠的解调。
给每个所分配的相关器110装载相同的短PN码和相应于所接收的数据帧的独有沃尔什码。例如，分配相关器110a来解调数据帧“k”。因而，给沃尔什去覆盖(decover)元件114a装载相应于用来覆盖基站4处的数据帧“k”的沃尔什码的沃尔什码Wi。类似地，分配相关器110b来解调数据帧“k+1”，并给沃尔什去覆盖元件114b装载沃尔什码Wj。给短PN去扩展器112装载相同的短PNI和PNQ码。短PN码不需要延迟，因为依次把数据首先提供给相关器110a然后提供给相关器110b。
在示例实施例中，可通过把远程站6置于软切换模式来给沃尔什去覆盖元件114装载不同的沃尔什码。在此模式下，远程站6可对来自多个基站4的多个发送进行解调，其中每个基站4可使用不同的短PN序列和不同的沃尔什码进行发送。远程站6被设计成具有给每个相关器110装载任意沃尔什码和任意短PN序列的能力。
在每个相关器110内，把基带信号提供给短PN解扩展器112，该解扩展器112以短的PN码对信号进行解扩展。把经解扩展的数据提供给沃尔什去覆盖元件114，该元件114以分配给该相关器110的沃尔什码对数据进行去覆盖。把去覆盖的数据提供给组合器120，组合器120组合来自所分配的相关器110的数据。把来自组合器120的组合数据提供给长PN解扰码器122，该解扰码器122以长的PN码对数据进行解扩展。把经解扩展的数据提供给块去交错器124，此去交错器对解扩展数据内的码元重新排序。把经去交错的数据提供给解码器126，解码器126进行Viterbi解码和CRC校验。把经CRC校验的数据提供给数据汇(sink)128。
在示例实施例中，组合器120组合来自每个所分配的相关器110的超过预定阈值的去覆盖数据。在第一时间帧处，相关器110a和110b都对数据帧“k”进行解调。然而，以沃尔什码Wi覆盖数据帧“k”，且仅有相关器110a输出有效的解调数据帧。相关器110b以沃尔什码Wj对同一数据进行去覆盖，其结果是一最可能落在预定阈值以下的未相关信号。因而，组合器120的输出只是来自相关器110a的解调数据。在第二时间帧处，可仅由相关器110b来解调被沃尔什码Wj所覆盖的数据帧“k+1”。相关器110a输出的未相关信号最可能落在预定阈值以下，该信号不与来自相关器110b的输出组合。因而，虽然相关器110a和110b都连续工作，但来自这些相关器110的输出仅在解调正确的数据帧时才有效。此配置允许使用现有硬件的简单解调方案，而无需特殊的协调努力。
在示例实施例中，在IS-95A CDMA系统中所使用的移动站调制器(MSM)ASIC内实现包括相关器110和组合器120的解调硬件。在软切换模式下进行操作时，可给MSM内的每个相关器110分配不同的沃尔什码和短PN序列。因而，如这里所述，不必修改MSM来解调时间选通的FDD波形。可尝试进行解调的其它实现，它们在本发明的范围内。
在图5B中示出解调前向链路信号的时序图。在时间帧n处，基站4在沃尔什信道Wi和Wj上发送两个数据帧。其后不久，远程站6接收到这两个数据帧。在时间帧n处(使用远程站6的时间基准)，远程站6解调在沃尔什信道Wi上发送的数据帧，该数据帧相应于较早发送的数据帧(或数据帧“k”)。这如块212所示。在时间帧n+1处，远程站6解调在沃尔什信道Wj上发送的数据帧(或数据帧“k+1”)。这如块214所示。对发送的每组数据帧重复此过程。
IV.反向链路发送硬件
可以许多实施例来实现从远程站6到基站4的时间选通FDD数据发送。次实现可依据反向链路数据发送所利用的体系结构。例如，IS-95A标准定义了一种体系结构，其中依据长PN序列的偏移来定义数据发送。在两个不同的偏移处，调制信号是不相关的。因而，以不正确的偏移对反向链路信号进行解调导致输出的的值最小。IS-95A反向链路不使用前向链路的沃尔什信道体系结构。
在图7中示出反向链路发送硬件的基本子系统的示例方框图。数据源1 38包含待发送到基站4的数据。在每个时间帧处，把一数据帧提供给MSM 140。在MSM 140内，编码器142以CRC发生器对数据帧进行分组编码，插入代码尾位组，并对格式化的数据进行卷积编码。把经卷积编码的数据提供给块交错器144，该块交错器144对编码数据中的码元重新排序。把经交错的数据提供给正交调制器146，该调制器146使用沃尔什码映射把此数据映射到第二信号空间中。具体来说，把输入的序列分组成为六位的分组。每个6位分组选择独有的64码片(chip)沃尔什序列。把来自正交调制器146的映射信号提供给数据短脉冲串(data burst)随机数发生器(randomizer)148，该随机数发生器148在适当的情况下随机地删除数据(或以零来替换该数据)。因而，当远程站6以比全速率小的速率进行发送时，数据短脉冲串随机数发生器148断开发射机(TMTR)158，以减少发送功率。把经随机化的数据提供给长PN扰码器150，此扰码器150以分配给远程站6的长PN码对数据进行扩展。把经长PN扩展的数据提供给短PN扩展器152，该扩展器以短的PNI和PNQ码对数据进行进一步扩展。还对此短PN扩展的数据进行滤波并对经滤波的数据进行增益调节，但为了简化这在图7中未示出。
把来自短PN扩展器152的调制数据提供给存储元件154，该存储元件154缓冲此调制数据并提供一个时间帧的延迟。把来自存储元件154的经调制和延迟的数据帧以及来自短PN扩展器152的经调制的数据提供给加法器156，加法器156组合这些经调制的数据帧。把组合的数据帧提供给发射机(TMTR)158，发射机158对此信号进行调制、上变频、滤波和放大。通过天线160在反向链路上发送此信号。虽然在图7中未示出，但每两个时间帧发生一次数据发送。在其它时间帧处，通过切断发射机158或给发射机158提供零值来断开发射机158。
在示例实施例中，由作为定制ASIC实现的MSM140来进行编码和调制功能。MSM140还可以被编程为进行这里所述的功能的微处理器、微控制器或数字信号处理器来实现。
如上所述，把存储元件154置于短PN扩展器152后规定需要较大的存储元件154。可修改MSM140，以允许把存储元件154置于长PN解扰码器150前(或正交调制器146前)以减少存储需要。把存储元件154向数据源138移动必需复制存储元件后的信号处理块。例如，如果存储元件154位于长PN扰码器150前，则复制长PN扰码器150和短PN扩展器152(加上随后的滤波和增益块)，以允许同时发送两个数据帧。注意，同时对两个数据帧进行扰码需要给每个长PN扰码器150装载适当的长PN序列(例如，具有适当的偏移)，并给每个短PN扩展器152装载适当的短PN序列。
在图5C中示出反向链路信号的数据发送的时序图。在时间帧n处，基站4在沃尔什信道Wi和Wj上发送两个数据帧(在块202处)。在时间帧n处(使用远程站6的时间基准)，远程站6接收这两个数据帧(在块222处)。在时间帧n+1处，如块224所示，远程站6把这两个数据帧发送到基站4。在时间帧n+1期间，如图5B中的块214所示，远程站6解调存储在存储元件中的数据帧。在块214处的解调数据帧具体对块224处的发送没有影响，这是因为在示例实施例中，由独立的硬件来执行这些功能。
V.反向链路接收机硬件
基站4可以类似于图6所示远程站6进行解调的方式接收来自远程站6的时间选通FDD数据发送。把接收到的反向链路信号处理和数字化成为I和Q基带信号。然后，基站4在时间帧n处解调第一数据帧并在时间帧n+1处解调第二数据帧。在另一实施例中，基站4可以两个解调器同时解调两个数据帧。
VI.反向链路接收机硬件
虽然在上下文中以一个基站4与两个远程站6之间的通信来描述本发明，但此概念可延伸到覆盖多个基站4与多个远程站6之间的通信。例如，可把远程站6分成两组远程站6。在第一时间帧处，基站4发送到第一组远程站6，并接收来自第二组远程站6的发送。在第二时间帧处，基站4发送到第二组远程站6，并接收来自第一组远程站6的发送。对这两组远程站6的数据发送可在连续的时间帧上交替进行。
本发明的概念可进一步延伸到至多(两个或多个)组远程站6的发送。在每个时间帧处，基站4发送到一组或多组远程站6，并接收来自未在接收数据的一组或多组远程站6的发送。由于时间选通的特性，所以基站4在任一时间帧处不同时从同一远程站6发送和接收。
作为本发明的进一步延伸，基站4可在每1，2，3，4，...或N个时间帧处发送到远程站6。此外，基站4可以非周期性的方式(例如，在可获得数据时)发送到远程站6。在此情况下，可能需要在数据发送的同时或在发送之前通知远程站6。或者，由于CRC编码，所以远程站6可对接收到的数据帧进行CRC校验并保留通过CRC校验的数据帧。这些实施例提供了很大的灵活性，且允许本系统根据用户需要来进行发送和接收。
在上下文中，已就在每一时间帧发送两个数据帧描述了本发明。此实现提供了接近在每个时间帧处发送一个数据帧的CDMA系统的额定速率的数据发送能力。本发明可进一步延伸到允许在每一时间帧发送0，1，2，3或多个数据帧，以提供更大的灵活性和增加的容量。由硬件实现来限制可同时发送和接收的数据帧的数目。
VII.其它考虑
使用如在上述5,101,501号美国专利以及5,267,261号美国专利中所述的软切换可能受到硬件实用性的影响。在前向链路上，在软切换期间接收多个发送可能受到可获得的用于解调的相关器的数目的影响。在示例实施例中，每个远程站包含三个或四个相关器。至少一个相关器用来解调每个接收到的数据帧。可分配可获得的附加相关器来解调其它信号路径，以改进解调。可把解调器设计成具有对来自多个信号路径的许多数据帧进行解调的附加相关器。为了对来自必需数目的信号路径的必需数目的数据帧实现令人满意的解调的需要，可使用任意数目的相关器。
如果限制相关器的数目以及/或接收到的信号质量很差，则可把解调器配置成解调少于所有发送的数据帧。可把额外的相关器分配给接收到的数据帧的多个信号路径。该数据帧不被解调，且可在随后的时间帧处重新发送接收到的出错的数据帧。
先前描述了较佳实施例，以使本领域内的技术人员可利用本发明。对这些实施例的各种修改对本领域内的技术人员将变得明显起来，可把这里所述的普遍原理应用于其它实施例而无需创造性。因而，本发明不限于这里所示的实施例，而依据与这里所揭示的原理和新特征一致的最宽范围。

Claims (12)

1.一种用于使用时间选通的频分双工进行数据发送的电路，其特征在于包括：
第一数据源，用于产生第一组数据帧并向开关提供所述第一组数据帧；
第二数据源，用于产生第二组数据帧并向所述开关提供第二组数据帧；
偶连到所述第一数据源和所述第二数据源的所述开关，用于将所述第一组数据帧和所述第二组数据帧切换到存储元件和第二调制器；
偶连到所述开关的所述存储元件，用于存储来自所述开关的所述数据帧；
偶连到所述存储元件的所述第一调制器，用于调制所述第一组数据帧以发送到第一接收机；
偶连到所述开关的所述第二调制器，用于调制所述第二组数据帧以发送到第二接收机；和
偶连到所述第一和第二调制器的加法器，用于组合所述第一调制组数据帧和所述第二调制组数据帧。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，每个调制器包括用于覆盖所述数据帧的沃尔什覆盖元件，其中每个沃尔什覆盖元件分配有一独有沃尔什码。
3.如权利要求2所述的电路，其特征在于每个调制器还包括：
连到所述沃尔什覆盖元件的短PN扩展器；
其中，给在所述调制器内的所述短PN扩展器装载PNI和PNQ码，和给所述短PN扩展器装载延迟的PNI和PNQ码。
4.一种用于使用时间选通的频分双工进行数据发送的电路，其特征在于，包括：
第一数据源，用于产生到第一调制器的第一组数据帧；
第二数据源，用于产生到第二调制器的第二组数据帧；
偶连到所述第一数据源的所述第一调制器，用于调制所述第一组数据帧，以产生第一调制组数据帧和第二调制组数据帧，以发送到第一接收机；
偶连到所述第二数据源的所述第二调制器，用于调制所述第二组数据帧，以产生第三调制组数据帧和第四调制组数据帧，以发送到第二接收机；
偶连到所述第一调制器的第一输出的第一存储元件，用于延迟所述第一调制组数据帧；
偶连到所述第二调制器的第一输出的第二存储元件，用于延迟所述第三调制组数据帧；
偶连到所述第一存储元件的输出和所述第一调制器的第二输出的第一加法器，所述第二输出用于向所述第一加法器提供所述第二调制组数据帧，所述第一加法器用于将来自所述第一存储元件的所述延迟第一组数据帧和所述第二调制组数据帧组合起来以产生第五组数据帧；
偶连到所述第二存储元件的输出以及所述第二调制器的第二输出的第二加法器，所述第二调制器的所述第二输出用于向所述第二加法器提供所述第三调制组数据帧，所述第二加法器用于将来自所述第二存储元件的所述延迟第三组数据帧与所述第四调制组数据帧组合起来，以产生第六组数据帧；和
偶连到所述第一加法器的输出和所述第二加法器的输出的多路复用器，所述多路复用器用于多路复用到发射机的所述第五组数据帧和所述第六组数据帧。
5.如权利要求4所述的电路，其特征在于，每个调制器包括用于覆盖所述数据帧的沃尔什覆盖元件，其中每个沃尔什覆盖元件分配有一独有沃尔什码。
6.如权利要求5所述的电路，其特征在于，每个调制器还包括：
连到所述沃尔什覆盖元件的短PN扩展器，所述短PN扩展器装载有PNI和PNQ码。
7.一种用于使用时间选通的频分双工进行数据接收的电路，其特征在于，包括：
接收机，用于向多路复用器的第一输入和存储单元提供数据帧；
连到所述接收机的所述存储元件，用于存储所述数据帧并向所述多路复用器的第二输入提供所述存储数据帧；
所述多路复用器，用于多路复用来自所述接收机的所述数据帧和来自所述存储单元的所述延迟数据帧，和向第一相关器和第二相关器提供所述多路复用数据帧；
所述第一相关器，用于相对于第一沃尔什码去覆盖所述多路复用数据帧；
所述第二相关器，用于相对于第二沃尔什码去覆盖所述多路复用数据帧；和
连到所述第一相关器和所述第二相关器的组合器，用于将所述第一去覆盖数据帧和所述第二去覆盖数据帧组合起来。
8.如权利要求7所述的电路，其特征在于，每个相关器包括：
沃尔什去覆盖元件；
其中，给在所述多个相关器内的每个沃尔什去覆盖元件分配一独有的沃尔什码。
9.如权利要求8所述的电路，其特征在于，每个相关器还包括：
连到所述沃尔什去覆盖元件的短PN去扩展器，给所述短PN去扩展器装载PNI和PNQ码。
10.一种用于使用时间选通的频分双工进行数据发送的方法，其特征在于包括：
根据第一数据源产生第一数据帧；
根据所述第一数据源产生第二数据帧；
把所述第一数据帧存储在存储元件中；
用第一调制器编码所述第一数据帧以产生第一编码数据帧；
用第二调制器编码所述第二数据帧以产生第二编码数据帧；和
组合所述第一和第二编码数据帧。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，每个编码步骤包括以下步骤：
以一沃尔什码覆盖一数据帧，以提供沃尔什覆盖的数据帧；
其中，所述第一数据帧的所述沃尔什码是独特地不同于所述第二数据帧的所述沃尔什码。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，每个编码步骤还包括以下步骤：
以PNI和PNQ码对所述沃尔什覆盖数据帧进行扩展；
其中，从所述第一数据帧的所述PNI和PNQ码延迟而得所述第二数据帧的所述PNI和PNQ码。
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