CN1178422C - 应用符号累积实现有效再次发射的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种应用符号累积有效地再次发射数据的方法和设备，这里，以较低的每位能量水平在同一帧里与新数据包同时再次发射接收错了的包。目的地装置接收数据发射和再次发射，对信号作解调，并将接收数据分成新的和再次发射的包，然后目的地装置累积再次发射包的能量和对接收错了的包已作累积的能量，对累积包作解码。由接下来的再次发射提供的附加能量的累积改善了正确解码的概率。由于接收错了的包的再次发射与新的数据包的发射同时进行，能够改善通过率。由于接收错了的包的再次发射的能量电平低于新的数据包的能量电平，能够使容量达到最大。

Description

应用符号累积实现有效再次发射的方法和设备

                         发明背景

I.发明领域

本发明涉及数据通信，具体地说，本发明涉及一种应用符号累积有效地再次发射数据的新颖方法和设备。

II.相关技术的描述

使用码分多址(CDMA)调制技术是推进大量系统用户通信的若干技术之一。其它多址通信系统技术，诸如时分多址(TDMA)与频分多址(FDMA)，在本领域中是众所周知的。然而，对多址通信系统而言，CDMA的扩展频谱调制技术比其它调制技术有更大的优点。在题为“应用卫星或陆地转发器的扩展频谱多址联接通信系统”的美国专利No.4,901,307中已揭示了CDMA技术在多址通信系统中的应用，该专利已转让给本发明的受让人，在此引为参考。在题为“在CDMA蜂窝电话系统中产生信号波形的系统与方法”的美国专利No.5,103,459中，进一步揭示了CDMA技术在多址通信系统中的应用，该专利也转让给本专利的受让人并在此引为参考。此外，可将CDMA系统设计成符合“双模式宽带扩展频谱蜂窝系统的TIA/IS-95A移动站一基站兼容性标准”，下面把它称为IS-95A标准。

CDMA运用其宽带信号的固有特征，通过在宽的带宽内扩展信号能量而提供某种形式的频率分集，因此频率选择性衰减只影响很小一部分CDMA信号带宽。通过两个或多个基站将多条信号路径同步链路提供给移动用户或远程站，可实现空间或路径分集。此外，通过分开接收和处理以不同传播延迟到达的信号，经扩展频谱处理拓展多经环境，可以实现路径分集。在题为“对CDMA蜂窝电话系统通信提供软越区切换的方法与系统”的美国专利No.5,101,501和题为“CDMA蜂窝电话系统中的分集接收机”的美国专利No.5,109,390中，列举了应用路径分集的改进解调法的例子，上述两个专利均已转让给本发明的受让人，在此引为参考。

反向链路指从远程站发射到基站。在反向链路上，每个发射远程站对网络中其它远程站起干扰作用，因此反向链路容量受制于远程站经历其它远程站的总干扰。当用户不说话时，CDMA系统通过发射很少的比特，因而使用很小的功率并减小干扰来增大反向链路容量。

正向链路指从基站发射到远程站。在正向链路上，出于若干理由，基站的发射功率受到控制。来自基站的高发射功率会对其它基站产生过大的干扰，而如果基站的发射功率过低，则远程站会接收错误的数据发射。若由远程站接收正向链路信号，陆地信道衰减和其它已知的因素会影响信号质量。结果，基站要调节其对每个远程站的信号发射功率，以保持远程站所需的性能水平。

正向和反向链路都能以可变的数据速率发射数据，在题为“对发射数据格式化的方法与设备”的美国专利No.5,504,773中，详细描述了以固定尺寸数据包发射数据的方法，其中数据源在可变的数据速率提供数据。该专利已转让给本发明的受让人，在此引为参考。数据被划分成若干数据包(即包)，然后将每个数据包编码为编码包。一般而言，编码包有预定的持续时间。例如，对正向链路，根据IS-95A标准，每个编码包宽为20毫秒，19.2Ksps符号速率，含有384个符号。根据应用要求，采用速率1/2或3/4的卷积编码器对数据编码。采用速率1/2的编码器，数据速率约为9.6Kpbs，在此速率下，每个数据包有172个数据位、12个循环冗余效应(CRC)位和8个码尾位。

在较低数据速率时，诸如4.8Kbps、2.4Kbps或1.2Kbps，编码包内的代码符号被重复NS次，以保持恒定的19.2Kbps符号速率。执行符号重复以提供时间分集，从而改善受损信道的解码性能。为了使发射功率最小并增大系统容量，要根据重复率N5标定每个符号的发射功率电平。

根据IS-95A标准，每个数据包先用CRC多项式作字块编码，再作卷积编码。编码包从源装置发射到目的地装置。在目的地装置，接收的包解调后用维特比(Viterbi)解码器作卷积解码，然后用CRC检验器检验解码的数据，确定接收的包是否正确地作了解码。CRC检验只能确定解码的包中是否有错，但不能纠错，因此要求用另一种机理来校正接收错了的数据包。

                         发明概述

本发明是一种应用符号积累有效地再次发射数据的新颖且有改进的方法和设备。在本发明中，数据发射是以一种规定方式从源装置到目的地装置进行的。目的地装置接收数据发射，对信号解调并对数据解码。在示例性实施例中，把数据划分成若干在一帧时间周期内发射的数据包。作为解码过程的一部分，目的地装置对数据包作CRC检验，确定包是否接收有错。在该例中，如果包接收错了，目的地装置就向源装置发射-NACK信息。

在本例中，源装置响应于该NACK信息，在发射新数据包的同时再次发射接收错了的包。目的地装置接收数据发射和再次发射，解调信号，并将接收的数据分离为新的包和再次发射的包。然后目的地装置将接收的再次发射包的能量与目的地装置对接收错了的包已经累积的能量相累积，目的地装置再试图对累积数据包解码。通过后继的再次发射所提供的附加能量的累积提高了正确解码的机率。另一种办法是，目的的装置能自行解码再次发射的包，而无须合并这两个包。在这两种情况中，由于接收错了的包的再次发射与新数据包的发射同时，所以能提高通过率。

本发明的一个目的是在出现信道受影响时保持通信系统的通过率。在该示例性实施例中，源装置在同一个时间周期内与新数据包同时再次发射接收错了的数据包。或者，可以在与用来发射新包的话务信道无关的附加话务信道上再次发射接收错了的包。由于再发射的包并不延迟或妨碍新包的发射，所以在再次发射接收错了的包时保持了通过率。

本发明的另一个目的是通过以最小能量再次发射接收错了的包，从而发射与再次发射的能量的累积导致对包的正确解码，使通信信道的容量达到最大。与首次发射的新包相比，接收错了的包能以更小的每位能量再次发射。在目的地装置，将接收错了的包中每个符号的能量与再次发射的包中每个符号的能量相累积，然后对累积的符号解码。

本发明的再一个目的是通过对发射与再次发射的包进行最大比率地合并，提高对接收错了的包解码的性能。对于使用导频信号支持相干解调的通信系统，目的地装置对接收符号与导频信号执行点积。点积根据接收信号的信号强度对每个符号加权并导致最大比率合并。在一次发射或再次发射内，对来自已指定给某一信号路径的每个点积电路的标量值作相干组合以获得组合的标量值，而且对多次发射与再次发射产生的组合标量值作相干组合。点积与相干组合提高了后继解码步骤的性能。对于不发射导频信号的通信系统，根据累积前接收的发射或再次发射的接收信噪比，标定来自多次发射与再次发射的符号。

                       附图简述

通过下面结合附图的详细说明，将更加清楚本发明的特征、目标和优点，图中相同的标号表示对应的物件，其中：

图1是本发明的通信系统的示例图，表示与远程站通信的多个基站；

图2是示例性基站与远程站的方框图；

图3是示例性正向话务信道发射系统的方框图；

图4是另一调制器的示例性方框图；

图5是示例性卷积编码器的方框图；

图6是远程站内示例性解调器的方框图；

图7是示例性导频相关器的方框图；

图8是远程站内示例性解码器的方框图；和

图9是在多条代码信道上支持数据发射的示例性结构的方框图。

                 较佳实施例的详细说明

为便于说明，下述讨论说明数据包从源装置到目的地装置的发射与再次发射，与源装置是基站4还是远程站6无关。本发明同样适用于基站4在正向链路上的数据发射和远程站6在反向链路上的数据发射。

I.电路描述

参照附图，图1表示本发明的示例性通信系统，它由与多个远程站6(为简化起见，只示出一个远程站6)通信的多个基站4组成。系统控制器2接至通信系统中所有的基站4和公共交换电话网(PSTN)8，在接至PSTN8的用户与远程站6上的用户之间协调通信。通过信号路径10在正向链路上进行从基站4到远程站6的数据发射，通过信号路径12在反向链路上进行从远程站6到基站4的发射。信号路径可以是笔直的路径，如信号路径10a，也可以是反射的路径，如信号路径14。当从基站4a发射的信号反射离开反射源16通过不同于笔直路径的路径到达远程站6时，就建立了反射路径14。虽然在图1中以方框所示，但是反射源16是远程站6正在操作的环境中的某个人工制品，例如大楼或其它结构。

本发明的基站4与远程站6的示例性方框图示于图2。正向链路上的数据传输从数据源120出发，数据源120以数据包形式将数据提供给编码器122，后者的示例性方框图示于图3。在本例中，在编码器122内，CRC编码器312块用符合IS-95A标准的CRC多项式对数据编码，它将CRC位附加到该数据包，并把一组代码尾位插到该数据包。将格式化数据包提供给卷积编码器314，后者对数据卷积编码并将编码的数据包提供给符号重复器316。符号重复器316对编码的符号重复NS次而在其输出端提供与数据包的数据速率无关的恒定符号速率。重复的数据被提供给字块交织器318，后者记录下符号并把交织数据提供给调制器(MOD)124。示例性调制器124a的方框图示于图3。在调制器124a内，乘法器330以长PN码展开交织数据，所述长PN码识别对其发射数据的远程站6。把长PN扩展数据提供给乘法器332，后者用对应于指定给远程站6的话务信道的Walsh码掩盖该数据。Walsh掩盖数据再由乘法器334a与334b用短PNI与PNQ码进一步展开。把短PN展开数据提供给发射机(TMTR)126(见图2)，后者对信号进行滤波、调制与放大。调制信号通过双工器128确定路由，并通过信号路径10在正向链路上从天线130发射出去。

图4示出另一调制器124b的方框图。在该实施例中，数据源120将数据包提供给两个如上述那样编码数据的编码器。把交织数据和导频与控制数据提供给调制器124b。在调制器124b内，把来自第一编码器122的交织数据提供给Walsh调制器420a，而把来自第二编码器122的交织数据提供给Walsh调制器420b。在每个Walsh调制器420内，把数据提供给乘法422，后者用指定给Walsh调制器420的Walsh码掩盖该数据。将掩盖的数据提供给增益单元424，后者用标定因数标定数据，得到所需的幅值。将来自Walsh调制器420a与42b的标定数据提供给加法器426，后者将两信号相加并将所得信号提供给复合乘法器430。将导频与控制数据提供给复用器(MUX)412，它对这两个数据作时分复用并将输出提供给增益单元414。后者标定该数据而得到所需的幅值，并将标定的数据提供给复合乘法器430。

在复合乘法器430内，将来自增单元414的数据提供给乘法器432a与432b，而将来自加法器426的数据提供给乘法器432b与432c。乘法器432a和432b用来自乘法器440a的展开序列展开数据，而乘法器432c和432d用来自乘法器440b的展开序列展开数据。将乘法器432a与432c的输出提供给加法器434a，后者从乘法器432a的输出中减去乘法器432c的输出而提供I信道数据。将乘法器432b与432d的输出提供给加法器434b，它将这两个信号相加而提供Q信道数据。将PNI与PNQ码分别乘上长PN码，由乘法器440a与440b得出展开序列。

虽然图4所示的调制器124b支持标记为基本信道与补充信道的两条话务信道的发射，但是对调制器124b可作出修改而利于附加话务信道的发射。在上述说明中，对每条话务信道应用了一个编码器122。另一方法是对所有的话务信道可应用一个编码器122，将编码器122的输出去复用为多个数据流，每条话务信道一个数据流。能像上述那样可以设想编码器和调制器的各种修改，而这些修改都在本发明的范围内。在远程站6处(见图2)，正向链路信号路径双工器204被天线202接收并提供给接收机(RCVR)206，后者对信号进行滤波、放大、解调和量化，得到数字化的I与Q基带信号并被提供给解调器(DEMOD)208。解调器208用短PNI与PNQ码对基带信号去除展开，用基站4使用的同样Walsh码对去除展开的数据去除掩盖，用长PN码对去除掩盖的Walsh数据去除展开，并将解调数据提供给解码器210。

在图8的解码器210内，字块去交织器812记录解调数据内的符号，将去除交织的数据提供给Viterbi解码器814，而后者对去除交织的数据作卷积解码，并将解码数据提供给CRC检验单元816。CRC检验单元816执行CRC检验，并将检验的数据有条件地提供数据接收器212。

可在若干实施例之一中发生在反向链路上从远程站6到基站4的数据传输。在第一实施例中，能在类似于正向链路使用结构的多条正交码信道上出现反向链路传输。在1996年5月28日发表的题为“高数据速率CDMA无线通信系统”的美国专利No.08、654,443中，详述了一种远程发射系统的示例性实施例，该系统支持反向链路上的多条代码信道。该专利已转让给本发明的受让人，在此引为参考。该结构的简化方框图示于图9。数据源230通过DEMUX912以数据包形式向信道编码器910提供数据。在每个信道编码器910内，CRC编码器914方块对数据包编码，然后将CRC位与一组码展位附加到该数据，将格式化的数据包提供给卷积编码器916，后者对数据编码并将编码的数据包提供给符号重复器918。符号重复器918将符号连同编码的数据包重复Ns次，并在其输出端提供恒定的符号速率，这与数据速率无关。将重复的数据提供给字块交织器920，由后者记录重复数据内的符号，并把交织数据提供给调制器(MOD)234。

在调制器234内，将来自每个信道编码器910的交织数据提供给Walsh调制器930。在Walsh调制器930内，乘法器932用Walsh码掩盖交织数据，所述Walsh码用于识别由发射数据的远程站发射的该组代码信道的码信道。将Walsh掩盖的数据提供给增益调节934，后者以该码信道所需的增益设定值放大该数据。将来自Walsh调制器930的输出提供给复合PN扩展器940，后者用长PN码与短PN码展开Walsh掩盖的数据。将调制的数据提供给发射机236(见图2)，后者对信号进行滤波、调制和放大。调制的信号路径双工器204通过信信号路径12在反向链路上从天线202发射出去。有关反向链路径结构的更详尽的描述可见上述的美国申请No.08/654,443。

在第二实施例中，按照IS-95A标准来定义反向链路。其实，远程站6的反向链路传输是按照公共长PN序列发生器的瞬时补偿定义的。在两个不同的补偿处，得到的调制序列是不相关的。每个远程站6的补偿根据该远程站6的独特数值识别来确定，在示例性实施例中，IS-95A远程站6就是电子顺序数(ESN)。因此，每个远程站6都在按其独特电子顺序列确定的一条不相关的反向链路信道上进行发射。

上述的美国专利No.4,901,307全面描述了第二实施例的反向链路结构。总之，由数据源230把数据包提供给编码器232，而后者用CRC字块码与卷积码对数据包编码。编码数据重复后保持恒定的符号速率，与数据速率无关。将编码数据的六个符号变换成一个64位的Walsh符号。变换的信号用长PN码与短PN码展开。将调制的数据提供给发射机236，后者执行与第一实施例中描述的相同的功能。

II.数据符号的解调

图6示出的示例性方框图，表示对接收的信号作解调的电路。将来自接收机150或206的数字化I与Q基带信号提供给一行相关器610。可以把每个相关器610指定给从同一源装置开始的不同的信号路径或从不同源装置开始的不同发射。在每个指定的相关器610内，乘法器620用短PNI码与PNQ码基带信号去除展开。每个相关器610内的短PNI与PNQ码可以有一独特补偿值，它对应于正在被相关器610解调的信号所经历的传播延迟。乘法器622用指定给正由相关器610接收的话务信道的Walsh码对短PN去除展开数据作去除掩盖，去除掩盖的数据被提供给滤波器624，后者在Walsh符号周期内累积去除掩盖的数据的能量。

来自乘法器620的短PN去除展开数据还包含着导频信号。本例中，在源装置处，用对应于Walsh码0的全零序列掩盖导频信号。在另一实施例中，则用正交导频序列掩盖导频信号。所述正交导频序列在1997年9月8日发表的题为“提供正交点波束、扇区与皮可单元的方法与设备”的未决美国专利申请No.08/925,521中作了描述，该专利申请已转让给本发明的受让人，在此引为参考。将短PN去除展开数据提供给导频相关器626，后者对去除展开数据进行导频去除掩盖、符号累积和低通滤波，从其它正交信道(如话务信道、播叫信道、选址信道和功率控制信道)中除去源装置发射的信号。若用Walsh码0掩盖导频，可不用Walsh去除掩盖而得到该导频信号。

示例性导频相关器626的方框图示于图7。将来自乘法器620的去除展开数据提供给乘法器712，后者用导频Walsh序列去除掩盖该去除展开数据。在本例中，导频Walsh序列对应于Walsh码0。然而，可以应用其它正交序列并在本发明的范围内。将去除掩盖的数据提供给符号累积器714。本例中，在导频Walsh序列的长度内，对IS-95 Walsh序列而言，持续时间为64码片，累积器714累积去除掩盖的符号。将累积的数据提供给低通滤波器716，后者对数据滤波以去掉噪声。低通滤波器716的输出包含着该导频信号。

将对应于滤波的导频信号和滤波的数据符号的两个复合信号(即矢量)提供给点积电路630，后者以本领域中已知的方法计算这两个矢量的点积。本例中，点积电路630在题为“导频载波点积电路”的美国专利No.5,506,865中已有详述，该专利已转让给本发明的受让人，在此引为参考。点积电路630将对应于滤波数据符号的矢量映射在对应于滤波导频信号的矢量上，乘上矢量的幅值，并将带正负号的标量值提供给合并器640。

来自每个相关器610的导频信号反映了被该相关器610接收的信号路径的信号强度。点积电路630将对应于滤波数据符号的矢量的幅值、对应于滤波导频信号的矢量的幅值和两矢量夹角的余弦相乘，因而点积电路630的输出对应于接收数据符号的能量。根据导频与话务两个矢量中的噪声，两矢量夹角(即导频角减去话务角)的余弦对输出进行加权。

合并器640接收来自已指定给信号路径的每个相关器610的标量值并合并这些标量值。本例中，合并器640相干地合并每个接收的符号的标量值。题为“CDMA蜂窝电话系统中的分集接收机”的美国专利No.5,109,390详细描述了合并器640的示例性实施例，该专利已转让给本发明的受让人，在此引为参考。相干合并考虑了每个相关器610输出的标量的符号，导致接收自不同信号路径的符号的最大比率组合。来自合并器640的组合的标量值表示为m位软判断值供以后解调与解码用。将软判断值提供给乘法器642，后者用长PN码对软判断值去除展开而产生解调数据，解调数据以上述方法解码。

在源装置不发射导频信号的通信系统中，不执行点积，合并器640直接合并接收自滤波器624的信号的测量幅值(即能量)。

III.确认步骤

利用CRC检验，目的地装置能确定数据包是否以能被Viterbi解码器校正的状态接收。本发明中，若干协议之一可用来控制接收错了的包的再次发射。下面的实施例列出一些可使用的方法。其它的方法是本发明的补充且在本发明范围内。

在第一实施例中，目的地装置确认每个收到的包，若该包正确地接收了，就将ACK信息送回源装置，若该包错误地接收了，则送回NACK信息。对每个发射的包，源装置监视着ACK与NACK信息，并再次发射接收错了的包。本例中，若在预定时间内未收到该包的ACK或NACK信息，源装置可以再次发射该包。另外，若在预定次数的再次发射后仍未收到ACK或NACK信息，源装置可以中止包的再次发射。

在第二实施例中，与第一实施例一样，目的地装置用ACK或NACK信息确认每一个接收包。目的地装置以命令方式将这些信息发射给源装置。因此，如果源装置确定未收到某个包的信息，它就再次发射该包。例如，如果源装置收到了包i+1的信息而未收到包i的信息，它就认为未正确地收到包i或包i的信息，因此再次发射包i。第二实施例是第一实施例的扩展，可用来加快再次发射过程。

在第三实施例中，目的地装置用NACK信息仅确认接收错了的包。源装置仅在收到NACK信息时才再次发射包。目的地装置可再次发射NACK信息(例如，若在预定时间过后仍未正确地接收到一次再次发射)。

IV.数据再次发射

在本例中，若包接收错了，目的地装置就将NACK信息发回源装置。接收错了的包能在当前帧或下一帧中与新包同时再次发射。较佳地，在当前帧中再次发射接收错了的包，以使处理延迟减至最小。本例中，再次发射的包包括与先前发射的相同的代码符号。在另一实施例中，再次发射的包包括新的代码符号。

图5示出本发明一示例性卷积编码器314的方框图。本例中，卷积编码器314是一种规定长度K＝9编码器，当然可使用其它的规定长度。将输入位提供给(K-1)延迟单元512。将所选延迟单元512的输出提供给一组加法器514，后者对输入执行模2相加而提供发生器输出。对于每个加法器514，根据为高性能精心挑选的多项式来选择延迟单元512。

本例的特征在于，再次发射的包包括与先前发射的相同的代码符号，而卷积编码器314设计成具有必需的代码速率。例如，对于1/2速率的卷积编码器314而言，只需两个发生器(如分别来自加法器514a与514b的g0和g1)，其余的发生器可予以省略。在接收机一方，再次发射的包的代码符号可以同先前发射的相应代码符号相组合，或可以代替先前发射的符号。因符号累积而增大的能量导致提高了接收机方的解码性能。

另一实施例的特征在于，再次发射的包包括可以是先前不发射的新的代码符号，卷积编码器314设计成以各种代码速率产生代码符号。参照图5，对于示例性的1/2速率卷积编码器314，每个输入位导致两个输出代码符号(如来自发生器g0和g1)。初次发射可以包括初次代码速率的代码符号(如来自1/2速率的发生器g0和g1的代码符号)。若该包接收错了，则再次发射的包可以包括先前未发射的来自其它发生器的代码符号(如发生器g2和/或g3)。在接收机方，用来自以前发射的相应代码符号与再次发射的包的代码符号相交织(不是组合)。于是，Viterbi解码器应用对应于累积包的代码速率解码该累积包(包括来自发射包和再次发射包的代码符号)。举例来说，假定初次发射应用1/2速率，Viterbi解码器应用1/2速率作初次解码。再假定，该包被错误地接收了。再次发射的包可以包括来自发生器g2的代码符号。此时，Viterbi解码器将应用1/3速率对来自发生器g0、g1和g2的收到的代码符号解码。同样地，如果累积的包解码错了，可以发射包括来自发生器g3的代码符号的附加再次发射的包，而且Viterbi解码器将应用1/4速率对包来自发生器g0、g1、g2和g3的代码符号的累积包解码。较低的代码速率可提供比1/2初次速率更强的纠错能力。

应用收缩码还可产生其它代码速率，它也在本发明的范围内。在J.Cain，G.Clark和J.Geist合著的“速率(n-1)/n的卷积收缩码与简化的最大相似解码法”一文中(IEEE Transaction and Information Theory，IT-25，pp.97-100，Jan.1979)，全面论述了收缩码。举例来说，初次发射可以包括来自1/2速率发生器g0和g1的代码符号，再次发射可以包括来自已刺为3/4速率的发生器g2和g3的代码符号。来自两次发射的累积的包将包括来自收缩码速率为3/10的发生器g0、g1、和g3的代码符号。收缩码法虽能减少要再次发射的代码符号的数量，但也降低了对卷积代码的纠错能力。

在为了适应附加再次发射的符号而不能增大符号速率的通信系统中，为了减少新包所需的代码符号数量，源装置可以改变卷积编码器的代码速率，从而把省下来的代码符号应用于再次发射的包。例如，名义上可以用1/2速率代码对包含192位的数据包编码，以便产生384个代码符号。为了将包与新包同时发射，可用3/4速率代码对新包编码，导致产生256个代码符号。其余的128个代码符号可包括再次发射的包。

利用这种方案能调节新包的代码速率，从而能以令人满意的方式进行符号重复。由于代码速率降低了，所以为了保持同等的性能水平，可能要求更高的操作Es/Io。可以调节发射功率电平而增大每个符号的Es，以保持必需的性能水平。当新包的数据速率处于全速率时，该方案尤其利于避免附加的延迟。

在许多个实施例之一中，源设备能再次发射接收错了的包。在第一实施例中，再次发射是用再次发射包的代码符号代替新包的重复符号实现的。例如，若一帧有384个符号并有288个符号要重复，则可将这些288个符号用于再次发射包的代码符号。如果再次发射的包改善了目的地装置的解码并导致无错误数据包，那么即使信道中有差错，再次发射也不会劣化通过率。

接收错了的包的概率取决于以接收信号的每位能量与噪声加干扰之比(Es/Io)量度的质量和信号质量随时间的变化。每位能量Es由在一个符号周期内接收的能量确定。如果对再次发射包的代码符号使用重复的符号，那么新的符号与再次发射的符号的符号周期就相应地缩短了，如果源装置将发射功率保持在同一电平，那么每个新的与再次发射的符号的Es将更低，并会导致更大的误差率。为在更短的符号周期内保持同样的Es，就得提高符号的发射功率电平。事实上，可以提高发射功率电平使Es高于标称值，以补偿不重复符号而导致的时间分集的损失。

对于新的和再次发射的符号，可以把发射功率电平提高同样的量值或不同的量值，这一选择从系统考虑因素决定。如果对再次发射的符号充分地提高了发射功率电平，则目的地装置可以不管接收错了的初次包而对再次发射的包解码。然而，较高的发射功率耗掉了系统资源并会减少系统容量。在较佳实施例中，把发射功率电平调节成使再次发射的符号的Es低于新的符号的Es。另外，可将再次发射的符号的发射功率电平置成或略高于最小电平，从而在再次发射的符号的能量与目的地装置对这些符号累积的能量相组合时，导致必要的性能水平。

再次发射符号的最小发射功率电平时计算如下。首先，通信系统确定必需的性能水平所要求的Is/Io，所需的Es/Io近似等于功率控制回路保持的Es/Io设定点。功率控制回路调节发射功率，在Es/Io设定点保持接收信号的质量。其次，目的地装置可以测量接收信号的信号与噪声加干扰之比 $S/\sqrt{S^2+N^2},$ 由此可算出接收包的Es/Io。在1996年9月27发表的题为“测量展开谱通信系统中链路质量的方法与设备”的美国专利申请No.08/722,763中，详述了测量展开谱通信系统中Es/Io的示例性实施例，该专利申请已转让给本发明的受让人，在此引为参考。接着，目的地装置根据后继再次发射(假定同一Io)的要求计算附加的每位能量Es。可以将该(信息如附加Es)发射给源装置，后者调节再次发射符号的发射增益，得到目的地装置要求的附加Es。对于每次再发射，目的地装置可以为累积的符号更新收到的Es/Io。如果解码仍导致包误差，于是目的地装置可以再计算所需的附加Es。

本发明中，只有在包的数据速率小于全速率时才进行符号重复。如果新包的数据速率达到了全速率，就不存在可用于再次发射接收错了的包的重复符号。因此，本发明可以结合更高层次的另一种再次发射协议而构成。这样一种方案就是IS-657标准所规定的无线电链路协议(RLP)。RLP层面可以延迟发射新数据包而允许再次发射接收错了的包。

在第二实施例中，在一条可对目的地装置发射的附加代码信道上再次发射接收错了的包。本例的一大优点是接收错了的包的再次发射与新包的发射无关，因此无需改变重复次数、功率电平与代码速率来适应再次发射。此外，即使新包是全速率帧(即当帧内无重复的代码符号时)，第二实施例照样允许源装置再次发射。第二实施例的附加优点是便于将附加代码信道从常规话务信道放到正交信道上，将会劣化系统性能的峰值变化减成平均幅值变化，可以安排导频信道、常规话务信道、功率控制信道和附加代码信道，以在PQSK或OQPSK调制中使I与Q信道保持平衡。

上述各种数据再次发射模式可以用来再次发射整个包或部分包。对某些通信系统，可以在包的持续时间内监视发射链路的质量。本例中，可通过上述美国专利申请No.08/722,763所述的方法测量Es/Io来监视链路质量。此时，当发射链路质量变差时(如低于预定阈值)，可以更经济地只再发射对应于该时间周期的部分包。可将表征链路质量差的时间周期的指示发射给源装置，而后者只再发射对应于指定时间持续时间的部分包。上述的接收错了的包的再次发射，运用于在正向和反向链路上的数据再发射。

从上述讨论可知，本说明书中使用的符号累积是指数据包发射能量与整个包或部分包的一次或多次再发射能量的累积。符号累积也指同等代码符号的累积(通过代码符号的相加和/或替换并使用同一代码速率)和不同代码符号的累积(通过交织并使用较低的代码速率)。

V.再次发射包的处理

若把纠错码应用于数据发射，就不再要求对接收错了的包的整个再次发射正确地解码该包。本发明中，目的地装置对接收的包解码并作CRC检验，确定该包是否接收错了。若包接收错了，则把包括接收错了的包的符号存贮起来供以后解码。本例中，存储装置可用本领域已知的存储单元或任何存储器件之一构成，诸如RAM存储器、锁存器或其它类型的存储器件。

源装置以上述方法之一再次发射接收错了的包。目的地装置接收再次发射的包，将再次发射包的能量与已对接收错了的包累积的能量相累积，并对累积的包解码。再次发射包的附加能量提高了正确地解码该累积的可能性。由于已从初次发射和再次发射可能累积了大量的能量，所以累积包的误差概率一般远远小于初次接收的包。

本例中，以符号基础对符号进行能量累积。对每个符号，再次发射符号的组合标量值(来自合并器640)与对这个数据符号累积的标量值进行相干组合。累积由算术逻辑单元(ALU)、微处理器、数字信息处理器(DSP)或其它被编程或设计成执行这里所述的功能的装置完成。而且，相干组合考虑了标量值的符号。相干组合对接收自发射与再次发射的信号作最大比率组合。在这方面，可把再次发射视为倾斜接收机的附加指(即相关器610)的输出。再次发射还为数据发射提供了时间分集。

本例中，累积的标量值可以在后续的解调与解码之前先行处理。每个符号的累积标量值是一个软判断值，一般表示成m位带正负号的整数，该值最终被提供给Viterbi解码器814解码。Viterbi解码器814的性能受到软判断值的位数与范围的影响。具体地说，对于每个代码分支，分支公制计算将该代码分支的软判断值与某一期望值进行比较而得出分支公制，然后用该分支公制限定最大可能导致解码位的路径。

随着通过再次发射对每个符号累积能量，软判断值就趋于增大，所以在Viterbi解码前，可能必须用增益因子Av再次标定软判断值。由于软判断值是通过多次发射与再次发射累积的能量导出的，所以最好保持Av＝1.0。随着软判断值的增大，该符号的正确性的置信度增大了。将软判断值再标定成适合某一范围的较小值，会引起量化误差或其它误差。然而，其它系统因子(如接收信号的Ib/Io)可能要求重新标定该软判断值以提高性能。本例中，可以用算逻单元(ALU)、微处理器、数字信号处理器(DSP)或其它被编程或成执行上述功能的装置进行标定。

由于Viterbi解码器814内的分支公制计算一般设计有预定的位数，所以可能必须限定该软判断值。为了保持精度，可以把累积的标量值存贮为不固定的值，而且可以Viterbi解码步骤之前作固定。

在导频信号不与数据发射同时发射为特征的系统结构中，由另一实施例完成数据符号通过发射与再次发射的组合。一例这样的结构就是反向链路工具，它符号IS-95A标准。最好根据接收信号的信噪比(S/N)累积标量值。在目的地装置方，可在用长PN码与短PN码去除展开以后计算所需信号(如再次发射的包)的能量S。接收信号的总能量的计算表示为

由于接收信号主要包括了干扰(如N＞＞S)，所以N近似等于

这样，目的地装置就按下式累积发射与再次发射得到的标量值：

$\mathrm{yi}=\mathrm{\Σ}\frac{{\stackrel{\‾}{s}}_{\mathrm{ij}}}{\left|N_{\mathrm{ij}}\right|}\≈\mathrm{\Σ}\frac{\left|{\stackrel{\‾}{s}}_{\mathrm{ij}}\right|}{{\left(\sqrt{S^2+N^2}\right)}_j}--\left(1\right)$

其中Yi是第i个符号的累积标量值， Sij是第j次发射的第i个符号的所需信号的矢量，| Sij|是滤波器624对第j次发射第i个符号的标量值，而 $\left(\sqrt{S^2+N^2}\right)j$ 是第j次发射接收信号的总能量。 Sij可用滤波器624的标量值| Sij|近似。而且，可对每次数据发射或再次发射测量 由公式(1)，包中每个符号的标量值在累积前用增益 $G={\left(\sqrt{S^2+N^2}\right)}_j$ 作标定。

本发明中，可近逐帧或逐个符号的原则计算接收信号的总能量 逐个符号的原则允许目的地装置考虑到信号状态的迅速变化而调节每个符号的增益。

本发明中，能量通过附加的再次发射而累积让目的地装置正确地解码接收错了的包。由于能以最小的系统资源花费正确地解码数据包，所以再次发射能让通信系统以高于标称值的帧误差率(FER)操作，从而提高了数据发射的可靠性，并能扩大系统的容量。另外，后续的再次发射提供了时间分集，提高了数据发射的可靠性。然而，以更高的FER操作必然要再次发射更多的包，并会增加通信系统的复杂性。

上述提供的各种较佳实施例的说明，能让本领域的任何技术人员应用本发明。对这些技术人员而言，这些实施例的各种修改将是明白无误的，而且可将这里限定的基本原理应用于其它实施例而无须借用创造才能。因此，本发明并不限于这里列出的诸实施例，而是符号与这里揭示的原理和新特征相一致的最广泛的范围。

Claims (20)

1.一种数据包解码方法，其特征在于所述包括包括以下步骤：

第一次接收发射的所述数据包，以得到接收包；

第二次接收至少一次再次发射的所述数据包，以得到再次发射包；

累积所述接收包与所述再次发射包，以得到累积包；

对所述累积包解码，

用第一增益因子标定所述接收包的代码符号；

用第二增益因子标定每个所述再次发射包的代码符号；及

合并所述接收包的所述代码符号和所述再次发射包的所述代码符号，得到所述累积包。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述第一次接收步骤包括以下步骤：

对至少一条信号路径的所述发射的所述数据包解码，得到第一导频信号和第一滤波数据符号；

对每一所述至少一条信号路径的所述第一导频信号与所述第一滤波数据符号执行点积，得到第一标量值；及

将所述至少一条信号路径的所述第一标量值合并，得到第一合并标量值；所述第一合并标量值包括所述接收的包。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述第二次接收步骤包括以下步骤：

对至少一条信号路径的所述至少一次再次发射的所述数据包解调，得到第二导频信号和第二滤波数据符号；

对每一所述至少一条信号路径的所述第二导频信号和所述第二滤波数据符号执行点积，得到第二标量值；及

合并所述至少一条信号路径的所述第二标量值，得到第二合并标量值；所述第二组合标量值包括所述再次发射的包。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据对所述发射的接收信号的信/噪测量结果定义所述第一增益因子，根据对所述至少一次再次发射的接收信号的信/噪测量结果定义所述第二增益因子。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述累积步骤包括以下步骤：

用所述再次发射包的符号替代所述接收包的所选符号，得到所述累积包。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述累积步骤包括以下步骤：

用所述再次发射包的符号与所述接收包的符号交织，得到所述累积包；及

这里，所述解码步骤根据所述累积包的速率执行。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据包的所述至少一次再次发射与第二数据包的发射同时进行。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，通过用所述数据包的代码符号替代所述第二数据包的重复符号，实现所述数据包的所述至少一次再次发射。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，通过以修改的代码速率对所述第二数据包编码，实现所述数据包的所述至少一次再次发射。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，通过在一个附加代码信道上发射所述数据包，实现所述数据包的所述至少一次再次发射。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，每一次所述至少一次再次发射以低于所述发射的每位能量进行。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，每一次所述至少一次再次发射以最小每位能量进行，它仍能允许对所述数据包作正确解码。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述最小每位能量是根据所述发射的接收信号的所需Es/Io与测量Es/Io计算的。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述最小每位能量是根据所述发射和所述至少一次再次发射的接收信号的所需Es/Io与累积Es/Io计算的。

15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，每个所述再次发射包包括一部分所述接收包。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，每个所述再次发射包以在所述接收包的持续时间内测得的Es/Io为基础。

17.如权利要求1所述的方法，其特征在于，解码步骤是对限定长度9执行的。

18.如权利要求1所述的方法，其特征在于，解码步骤是对1/2代码速率执行的。

19.一种对数据包解码的设备，其特征在于所述装置包括：

解调装置，用于接收和解调发射的所述数据包，以得到接收包，以及接收和解调至少一次再次发射的所述数据包，以得到再次发射包；

累积装置，用于累积所述再次发射包和所述接收包，以产生累积包；

存储装置，用于接收和存贮所述接收包和/或所述累积包；

解码装置，用于接收和解码所述累积包。

发射装置，用于与第二数据包的发射同时再次发射所述至少一次再次发射的所述数据包，以及将所述数据包的所述至少一次再次发射的发射功率调节为低于所述数据包的所述发射的发射功率。

20.如权利要求19所述的设备，其特征在于进一步包括：

标定装置，用于接收和标定所述接收包和所述再次发射包，产生标定的接收包和标定的再次发射包；

其中，所述累积装置接收和累积所述标定的再次发射包与所述标定的接收包，产生所述累积包。

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