CN1171408C - 一种wcdma系统中实时产生信道码序列的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种通讯领域中正交可变扩频因子OVSF码的实时产生方法和装置。所述方法根据OVSF码的编码特征，将不同码长度的OVSF码的生成方法转换成固定码长度OVSF码的生成，同时发现OVSF码号与每位OVSF码的计数有特定的关系，根据这种关系可以快速实时地生成OVSF码序列。所述装置包括码长度的转换和快速生成OVSF码方法。本发明所述的方法和装置可以达到快速生成OVSF码，并直接由简单的通用电路装置来完成，简化实现过程，节省系统软硬件。

Description

一种WCDMA系统中实时产生信道码序列的方法和装置

技术领域

本发明涉及通讯领域的宽带码分多址WCDMA(Wide Code Division MultipleAccess)系统，具体涉及在宽带多址通信系统中实时产生信道码序列的方法和装置。

背景技术

WCDMA是一种宽带码分多址系统，不同信道的信息比特用不同的码序列来区分。在WCDMA系统中涉及两种码序列，一种是扰码序列，另一种是信道码序列。扰码有比较好的自相关和互相关性，而信道码采用可变扩频因子OVSF(Orthogonal Variable Spreading Factor)码，其在同步时有良好的正交性，互相关函数值为0。因此信道码在系统中有非常重要的作用，它可在同一扰码下，区分不同的信道，同时由于可变扩频因子的特点使系统可方便的改变信道数据传输速率。码的长度和同一长度的正交码个数相等，当用一定长度的信道码调制信息比特时，就是对信息比特的扩频过程，因此码的长度又称为扩频因子(SpreadFactor SF)。在WCDMA系统中规定在物理层上传输的信息速率是固定的，为3.84Mbps，但是由于业务的多样性及业务产生的随机性，又要求每个信道能承载的数据的传输速率应可以以帧为单位改变，而为了达到固定传输速率的物理层信道承载不同速率的传输层数据，所采用的途径就是使用不同扩频因子的扩频码。信道作为一种资源它的指配和使用是一个动态的过程，并且信息在传输过程中的处理速度直接影响系统的性能，所以用简单的算法迅速产生指定的信道码，并且占用较小的硬件资源对WCDMA系统是非常重要的。

信道码序列的直接产生方法是比较简单的，一个长度为扩频因子的码序列可通过长度＝SF/2的码序列推出，长度＝SF/2的又可由长度＝SF/4的码序列推出，而长度＝1的码总是1。这样经过一级级反相递推就可得到所需得码序列。但因为码片速率要求高，上述方法要求在硬件实现时，需在硬件装置内部保存所有的比特位供信道调用重复使用。由于系统要支持大量的信道，这样造成的硬件资源占用是很庞大的。如果能根据信道码序列的特性，用扩频因子SF，码号K(4≤K≤SF-1)和码比特位计数值i(0到SF-1)直接通过简单的算法得出信道码序列比特位C_SF，K(i)的取值(1或-1)，这将节约大量的硬件资源。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种WCDMA系统中信道码序列产生的方法。

本发明的目的之二在于提供一种WCDMA系统中采用上述方法的信道码产生装置。

本发明所述的WCDMA系统信道码序列的生成方法，包括以下步骤：

步骤1：给定欲产生信道码序列的参数值；

步骤2：将信道码序列参数值表示成二进制；

步骤3：将不同码长度的信道码序列转化为相同码长度信道码序列；

步骤4：比特位计数I＝O；

步骤5：如果I＝SF_max，则回到步骤4，否则继续；

步骤6：将k的最高位同I的最低位相与，k的次高位与I次低位相与，直到k的最低位与I的最高位相与；

步骤7：计算所得结果中1的个数的奇偶性；

步骤8；如果1的个数为奇，比特取-1，否则取1；

步骤9：令I＝I+1；跳转至步骤5；

上述信道码序列的生成方法步骤1中，给出将要产生信道码序列的扩频因子SF、码号K，同时也要给出该信道所要求的最大扩频因子SF_max；

上述信道码序列的生成方法步骤3中，将不同码长度的信道码序列转化为相同长度信道码序列是指根据最大可能扩频因子将码号k，扩频因子左移位，最右比特用0填充，如果SF＜SF_max，继续移位直到SF＝SF_max；

K左移的位数与SF左移的位数相同，左移后要产生的信道码序列CSF_max，K’就是C_SF，K码序列的循环重复，产生的C_sFmax，K’码序列可以被C_SF，K循环利用。

进行码序列比特位计数i。因为码序列是逐位产生的，每产生一位码，就计一次数，即i加1；将K’二进制值的倒序与当前比特位计数值的二进制值i进行按位与计算，也就是说将K’的最高位同当前比特位计数值i的最低位相与，K’的次高位与比特位计数值i的次低位相与，依次类推，直到K’的最低位与比特位计数i的最高位相与并保存，步骤6的相与后的结果送到下一步当中；

上述信道码序列的生成方法步骤7中，计算步骤6所得的结果中1的个数，根据其个数的奇偶性来决定当前码值，即偶数个1时当前码序列比特C_SFmax，K’(i)取值为1，反之取-1。该O-SFmax-1个码序列就是C_SF，K(i)按0-SF-1码序列的重复，可以用于C_SF，K(i)的重复使用。

一种基于上述方法的信道序列码产生装置包括：码号移位器，比特位计数器，奇偶判断器：

所述码号移位器完成扩频码号的移位，输入码号根据扩频因子与最大扩频因子的比例关系进行移位；

所述比特位计数器对要产生的码进行计数，再同码号移位器产生的移位后的扩频码号的倒序按位相与，并将相与的结果提供给奇偶判断器；

所述奇偶判断器判断上述比特计数器模块的相与结果中1个数的奇偶性，从而得出当前比特位得取值。

本发明提供了产生正交可变扩频因子信道码序列的快速、简单、通用的实现方法以及实现本发明所述方法的装置。所述方法为宽带码分多址系统中多信道不同长度的信道码序列的产生提供了有效的产生方法，将不同长度的信道码序列产生转换为固定长度的信道码序列生成，形成了一种通用结构；同时，将码序列的每一位比特的产生由码序号和比特计数的关系实时生成，有效的提高了实时性和节省存储空间，简化实现过程，节省系统软硬件。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

图1是信道码的产生公式图；

图2是信道码的树形结构图；

图3是OVSF信道码产生的方法流程；

图4是WCDMA基带扩频处理典型功能框图；

图5是多个信道码同时产生器的功能框图；

图6是单个信道码产生器的详细装置图；

具体实施方式

图1是信道码的产生公式图。它是一种通过递归方法推导的码序列，其长度可以是2的n次方(n＝0，1，……)。码的长度和同一长度的正交码个数相等，当用一定长度的信道码调制信号比特时，就是对信号比特的扩频过程，因此码的长度又称为扩频因子(Spread Factor SF)。传统的方法可有图1的关系式直接推出一个信道码的所有比特位，但它却需保存所有的比特位供信道使用时调用，由于基站要支持大量信道的扩频和解扩，如果采用这种方法，就需要大量的资源，这种方法显然不可取。

图2是信道码的树形结构图；在该图中当SF等于1时，取值为(1)；SF＝2时，可由SF等于1的码推出，有两种码序列，按顺序分配码号为0和1。码号为0的是将SF等于1的码序列重复一倍，加在后面，形成(1，1)；码号为1的是将SF等于1的码序列反相，加在后面，形成(1，-1)。同样SF等于4时，码号为0和1的可由SF等于2的码号为0的码序列推出，码号为2和3的可由SF等于2的码号为1的码序列推出。同理依次类推，可得出SF更高的码序。信道码可形象地用树形结构表示出来，每一个码序列都可生成长度为其两倍的码，也可以说每一个高一级的码树中都包含全部低级的码树中的码序列，且是低级的码树中的码序列的重复。本发明中将可变长度的信道码生成转化为固定长度的信道码生成的方法，正是基于信道码的这种特性。

图3是本发明的信道码产生方法的流程图；

首先我们来分析一下信道码的码序列，设SF＝2的n次方，则码号可用n比特二进制数表示(c_n-1c_n-2……c₁c₀)，其中c_n-1为最高位，c₀为最低位；码序列的比特位也可表示为(b_n-1b_n-2……b₁b₀)，其中b_n-1为最后一个比特位，b₀为第一个比特位。再来看一下码序列的每一位取值，都可看作是1经过数次取反后得到。如果将每个码序列按码长度一分为二，那么后半部是前半部的复制或取反，即后半部比特比前半部比特多一次取反的可能，而是否取反则由码号的奇偶性来决定，也就是说由码号的c₀比特来决定，c₀为1时码号为奇数，则后半部分比特为前半部分比特的取反，c₀为0时码号为偶数，则后半部分比特为前半部分比特的复制。如果将序列一分为四个部分，奇数部分又比偶数部分多一次取反的可能，是否取反由码号整除2后的奇偶性来决定，也就是由码号的c₁比特决定，c₁为1时码号为奇数取反，c₁为0时码号为偶数复制。以此类推，直到将序列分为SF/2部分时，奇数部分同样比偶数部分多一次取反机会，是否取反由码号的c_n-1比特决定。

上述分析可知，这样对于已知码号的一个序列而言，某个比特位的取值可由它所在的序列中的位置来确定。当b_n-1＝1时，很明显此比特在序列的后半部分。当b_n-2＝1时，此比特处于序列四等分的奇数部分，类推到b₀＝1此比特在SF/2等份的奇数部分。所以b_n-1&c₀ b_n-2&c₁  ……b₀ &c_n-1所得结果中1的个数就是此比特位取反的次数。

其次，如果能用相同的方法产生不同SF下的信道码，则最为理想。通过上面的讨论，我们可注意到：信道码(SF，K)与信道码(2*SF，2*K)有相同的码序列，只是数据传输速率同码序列的速率比值不同。因此不同SF下信道码的产生都可归结到SF_max下的产生情况，掌握这个规律，就可很容易地用相同的方法产生不同SF下的码序列了。

根据以上分析，就得到产生信道码序列的算法：

1给定欲产生信道码序列的扩频因子SF，码号k，最大可能扩频因子SF_max；

2将扩频因子SF，码号k，最大可能扩频因子SF_max都表示成二进制；

3同时将码号k，和SF左移位，最右比特用0填充，如果SF＜SF_max，继续移位直到SF＝SF_max；

4比特位计数I＝O；

5如果I＝SF_max则回到步骤4；否则继续

6将k的最高位同I的最低位相与，k的次高位与I次低位相与，直到k的最低位与I的最高位相与；

7计算所得结果中1的个数的奇偶性；

8如果1的个数为奇，比特取-1，否则取1；

9 I＝I+1；跳转步骤5；

这样就可循环产生任意的信道码序列比特位。

图4是多个OVSF码同时发生器在WCDMA基带扩频处理的典型应用框图，它包括几个部分：首先由编码交织器001对源数据进行编码交织并形成用于物理信道传输的数据；然后经过由多个信道码序列同时发生器002产生信道码序列的扩频；再经过加权处理；最后经过扰码发生器003进行扰码，提供给系统下一级调制器。

上述编码交织器001在WCDMA基带处理中将各种速率的原数据进行编码交织及速率匹配，并形成相应物理信道传输的数据，对于不同的物理信道而言，这时的数据速率是不同的。

上述多个OVSF码同时发生器002根据系统各个信道提供的扩频信道码的码号和SF值，产生各个信道所需的信道码序列，对编码交织器001的输出数据进行扩频，形成物理信道传输的固定速率3.84Mbps数据。

扩频后的数据用一个预定系数进行加权处理。

上述扰码产生器003可同时产生两路扰码，分别对I，Q两路信号进行加扰。加扰信号最后送到调制器调制。

对于WCDMA基带解扩处理，与扩频相似，只是流程相反。它们都会用到信道码同时产生器002，就不再详述。

图5是多个信道码信道码序列同时产生器的功能框图，它由码号移位器101，N位公用计数器102，奇偶判断器103组成。

首先，根据系统设置的码号和最大可能的扩频因子，将系统设置的码号经过上述移位器101移位处理，产生在最大扩频因子下的码号，然后将该码号的二进制的高低位颠倒，进行送到奇偶判断器103中。

同时，公用计数器102开始进行比特位计数，每要产生一个码比特，计数器加1，计数值也送到奇偶判断器103中。

然后奇偶判断器103将移位器101和公用计数器102提供的数据进行按位相与的计算，再判断相与后的结果中1的个数，码号移位器101模块。

在W-CDMA系统中，发射端会同时同步产生多个不同扩频因子，不同码号的信道码根据前面的方法，就可在一个装置中同时产生不同的码序列。如图5所示，公用计数器101，它循环产生从0到SF_max-1的比特位计数，码号移位器101各自根据不同的码号和SF进行移位变化，移位后码号在高低位顺序颠倒后送到奇偶判断器与比特位计数器输出值进行与操作，再判断结果中1的个数的奇偶性，根据奇偶性不同，得到当前比特位，从而得到各自码序列。

图6是单个信道码产生器的详细装置图，包括，N位公用计数器102模块，奇偶判断器103模块。

上述码号移位器101模块完成码号移位功能。从前面的递推公式可看出，信道码(SF，K)与信道码(2*SF，2*K)有相同的码序列，只是数据传输速率同码序列的速率比值不同。因此产生任意(SF，K)的码都可看作产生(512，I*K)(下行)或(256，I*K)(上行)的码，I＝512/SF(下行)或256/SF(上行)。这个码号变换过程就是将K左移位到SF＝512(下行)或256(上行)时的K’的值，移位时用0进行填充。码号移位器就实现此功能，码号移位器的具体电路实现是采用了SF为控制信号的多路选择开关。这样产生不同SF只需一种结构。

上述N位计数器101模块完成序列各个码位的计数功能。它循环产生从0到SF_max-1序列比特位的计数。在下行信道中，最大可用的SF_max＝512；在上行信道中，最大可用的SF_max＝256；最小可用的SF＝4。因此计数器的位数，上行N＝9，上行N＝8。

上述奇偶判断103模块完成奇偶判断的功能。将码号移位器101模块输出的码号的最高位同计数器101模块输出的计数值得最低位相与，码号输出次高位同计数值次低位相与，直到码号输出的最低位与计数器最高位相与。然后通过异或处理判断所有相与的结果中1的个数的奇偶性，从而得到码序列取值，码号移位器101模块。

Claims (7)

1、一种WCDMA系统中实时产生信道码序列的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：给定欲产生信道码序列的参数值；

步骤2：将信道码序列参数值表示成二进制；

步骤3：将不同码长度的信道码序列转化为相同码长度信道码序列；

步骤4：比特位计数I＝0；

步骤5：如果I＝SF_max，则回到步骤4，否则继续；

步骤6：将k的最高位同I的最低位相与，k的次高位与I次低位相与，直到k的最低位与I的最高位相与；

步骤7：计算所得结果中1的个数的奇偶性；

步骤8；如果1的个数为奇，比特取-1，否则取1；

步骤9：令I＝I+1；跳转至步骤5；

以上步骤中，SF_max是最大扩频因子，K是扩频因子码号，I是比特位计数。

2、根据权利要求1所述的WCDMA系统中实时产生信道码序列的方法，其特征在于：所述的步骤1是指给出将要产生信道码序列的扩频因子SF、码号K，同时也要给出该信道所要求的最大扩频因子SF_max。

3、根据权利要求1所述的WCDMA系统中实时产生信道码序列的方法，其特征在于：所述的步骤3将不同码长度的信道码序列转化为相同码长度信道码序列是指根据最大可能扩频因子将码号k，扩频因子左移位，最右比特用0填充，如果SF＜SF_max，继续移位直到SF＝SF_max。

4、根据权利要求3所述的WCDMA系统中实时产生信道码序列的方法，其特征在于：所述的扩频因子将码号k，扩频因子左移位是指K左移的位数与SF左移的位数相同，左移后要产生的信道码序列C_SFmax，K’就是C_SF，K码序列的循环重复，产生的C_SFmax，K’码序列可以被C_SF，K循环利用。

5、根据权利要求1所述的WCDMA系统中实时产生信道码序列的方法，其特征在于：所述的如果I＝SF_max则回到比特位计数I＝0，否则继续是指进行码序列比特位计数I，将K’二进制值的倒序与当前比特位计数值的二进制值i进行按位与计算，将K’的最高位同当前比特位计数值i的最低位相与，K’的次高位与比特位计数值i的次低位相与，依次类推，直到K’的最低位与比特位计数i的最高位相与并保存，步骤6的相与后的结果送到下一步当中。

6、根据权利要求1所述的WCDMA系统中实时产生信道码序列的方法，其特征在于：

计算步骤6所得的结果中1的个数，根据其个数的奇偶性来决定当前码值，即偶数个1时当前码序列比特CSF_max，K’(i)取值为1，反之取-1，该0-SFmax-1个码序列就是C_SF，K(i)按0-SF-1码序列的重复，可以用于C_SF，K(i)的重复使用。

7、一种WCDMA系统中实时产生信道码序列的装置，其特征在于包括码号移位器，比特位计数器，奇偶判断器：

所述码号移位器完成扩频码号的移位，输入码号根据扩频因子与最大扩频因子的比例关系进行移位；

所述比特位计数器对要产生的码进行计数，再同码号移位器产生的移位后的扩频码号的倒序按位相与，并将相与的结果提供给奇偶判断器；

所述奇偶判断器判断上述比特计数器模块的相与结果中1个数的奇偶性，从而得出当前比特位得取值。

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