CN1319278A - 接收或发射消息的方法 - Google Patents

Abstract

特别在无线寻呼信道使用缩短的扩展序列(扩展码)用于接收CDMA信号时相关,使得节省电流的措施例如象使模/数转换器或相关器间歇断路成为可能。为保障扩展序列的正交性,这样来选择所用的扩展序列,以至于它尽可能不与无线寻呼信道的扩展序列相关。

Description

接收或发射消息的方法

在发射机和接收机之间的消息进行数字传输时，通常都使用所谓的扩展序列(spreading codes,Spreizcodes扩展码)。如果发射信号用这种扩展序列键控换向，则发射信号的扩展宽度增大。一般使用具有定时脉冲的扩展序列，其时间常数(码片、TC)比数字消息信号的脉冲宽度(T)小很多。数字消息信号的一个脉冲或一个符号则分成扩展序列的大的数N个码片的多，以此消息信号的带宽相应地增加多倍。

采用频谱扩展(扩频)的这种传输方法的重要的例子是所谓的码分多址(CDMA)方法，该方法例如在移动电话或无线数据传输领域起越来越重要的作用。按这种方法，在接收机中，扩展的信号与匹配的扩展序列相关。因为不同的、不等同的扩展序列，实际上彼此具有可忽略的相关性，所以这种方法可能从扩展的信号中包含的有用信号的多个数字中，准确地检测一个有用信号，其中在发射机中用其它扩展序列进行键控换向的所有的其它有用信号，在接收机中都可有效地进行抑制。对此，作为必要的前提条件，一般可看成，接收机使用同一个扩展序列达到相关性，该扩展序列已用于对该接收机确定的有用信号进行键控换向(Umtastung)(扩展)。

一般来说，实现采用这种方法的设备相当昂贵。因为需要大量的、不断增加的有用信道数，所以所用的扩展序列变得相当长和相应的脉冲间隔时间变得越来越短。这要求例如相应的复杂的和具有相当高的脉冲速率的相关器。

本发明的任务是提供一种技术原理，用此原理可以减少对这种相关性以及一般来说对接收扩展信号的耗费。这个任务通过权利要求之一所述的方法解决。

采用这种方法，为接收传输的消息使用第二扩展序列，它比为使发射机中消息信号键控换向所用的第一扩展序列短。如果第一扩展序列有N个码片，则第二扩展序列有M个码片就够了，其中M比N小。以此在接收机中采用第二扩展序列，扩展的信号相关过程可得到简化。在发射消息时，本发明规定使用适当的扩展序列，用此扩展序列保护不同信道的扩展序列的正交性。

固然从美国专利申请书5673260(CDMA移动通信的方法和系统)中，1997年9月30日发表，这些系统是已知的，其中在接收机中使接收机与发射机同步，采用的扩展序列比在发射机中的短。但当进行同步时却使用很长的接收机准确地知道的同步数据序列。在此，问题并不在于检测数据(消息)，而在于利用已知的同步数据在发射机和接收机之间求出合适的时延。相反，本发明用于检测接收机未知的数据。如果在此接收机中使用缩短的或较短的扩展序列，这种处理方法和其中要解决的问题基本上与缩短的扩展序列的同步是不同的。

本发明优选的进一步扩展是从属权利要求的对象。

本发明优选实施方案规定扩展序列长度与各占支配地位的接收条件自适应匹配。在此，接收质量可借助冗余码确定，并且必要时给予改进。按照本发明的相应的实施方案，合适的扩展序列的应用允许通过间歇断路或一定的硬件单元的较慢的时钟驱动来节省能源。在发射端，按照本发明的相应的进一步改进，这样选择扩展序列，以便保证短的扩展序列的(实际上足够的)正交性。

下面根据优选实施例和借助附图详细说明本发明。

图1用方框图示出了优选短的扩展序列，该序列使接收设备的特别节省能源的工作成为可能。

图2用方框图示出了优选扩展序列，用该序列可保障不同信道扩展序列的正交性。

在按照频带扩展技术(扩频)原理所实施的传输系统上，数据符号通过传输信道象如下所述进行传输。例如由持续时间T的矩形脉冲组成的发射信号，通过长度为T=N*TC的快速的第一扩展序列进行键控换向。在此，TC是扩展序列(扩展码)的码片持续时间。它比T小许多，以至于信号将成为宽带的。理想的方式是形成白宽带信号，该信号通过具有信号传输时间{tk}的多路信道传输，并且在接收机中受检测。

对于多个用户的存取，使用相互正交扩展序列。对每个有用信道都使用一个自己的扩展序列，该序列对其它扩展序列成正交关系，也即其与其它扩展序列(实际最小)的相关性最小。因此，所有的有用信道都可同时通过唯一的一个宽频带传输并到达接收机。

在接收机中，为检测发射信号，接收信号与相同的、诚然有tK∈{tk}延迟的扩展序列相关。人们把这种操作也看作是解除扩展。各个用户都要使用专用的正交扩展序列知识选择。此外，具有运行时间为tk≠tK的路径受到抑制，因为时间移位的扩展序列一般来说既不与其它扩展序列也不与本身(额定值)相关。按另一种解释，接收机展示一个对有关的有用信道和发射机进行信号匹配的滤波器。通过这种相关性，在较小的信/噪比情况下，可成功地进行单义的识别发射机。

只要接收到一个数据比特，就可进行检测。它可受有效的方法象消除交织或信道译码借助维特比(Viterbi)算法支持。其中，可能允许进行误差校正的用于信道编码的代码的冗余度，以分级统计评估数据比特的方式，例如用最大的后验概率(MAP)评估方法，用来进行接收质量的评估和/或改进。这类方法基本上专业人员都已知。它的涉及本发明的应用，按本发明说明书阅读不会给专业人员造成困难。

如果这种方法足够有效或信/噪比足够大，则有用信息也可当人们未进行与长度为N*TC的各适合的、用户专用的第一扩展序列的相关时，也可以复原(检测)，长度N*TC的扩展序列在发射机中也已使用。这是一种基本设想，本发明以此为基础。也就是说，代之于此，也可使用一种缩短的或较短的第二扩展序列，长度为具有M＜N的M*TC，并且只将M码片代替N码片纳入信号处理。

通过此，相应的节省硬件资源和能源是可能的。因为人们在适当地选择缩短的或较短的扩展序列时，该序列例如是一个在发射机中使用的扩展序列的-等距的或不等距的-取样子序列，可以使用具有节拍速率较小的或工作能力较小的和省电的处理器的系统。如果在另一方面，使用缩短的扩展序列，这些序列是在发射机中使用的扩展序列的有关的子序列，则可间歇地使硬件单元断路，并以此节省能源。如果如此选择要检测的消息的2个相继符号的缩短的扩展序列，以至于有可能通过尽可能长的相关联的时间间隔使接收单元的各个设备断路，这些都特别予以优选。这些-如图1所示-可最简单地予以实现，当使用一对缩短的扩展序列，其在时间上的第一扩展序列(KSF1)与相应的未缩短的扩展序列(SF1)末端一致，其在时间上的第二扩展序列(KSF2)与相应的未缩短的扩展序列(SF2)起始端一致。

除了按原词义的缩短的扩展序列外，一个未缩短的扩展序列，例如(a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7…)的真正的子序列，例如(a1、a4、a6、a7、a10、a11、a34…)，也可能使用其它的短扩展序列，这些序列作为另外的未缩短的扩展序列，例如(b1、b2、b3、b4、b5、b6…)的子序列，例如(b1、b3、b5、b7、b9…)理解，它们诚然彼此必须具有一个足够大的互相关性，主要与(a1+b1、a2+b2、a3+b3、a4+b4…)成正比，这样可检测具有足够信/噪比的所需的通信信道并且足以拟制其它的通信信道。当在本发明说明书的范围内介绍的是一个缩短的扩展序列时，为使写法达到一目了然，因此总是指这些一般的、较好地被看作较短的或短的扩展序列的扩展序列，如果不特别强调与其相反的一面。同样，按严格地词义来说，扩展序列一般当然不会与其它扩展序列一致，以便有可能达到有用的相关性；在大多数情况下，更确切地说，一个足够高的互相关性就足够了。当由本说明书的易读性的原因部分地简单地只谈到(必要时也只是部分地)两个扩展序列的一致性时，这也是在读本说明书时始终应予考虑的。

在接收长度为N*TC借助频带扩展技术传输的比特或符号后，就启动解扩展。在有足够的信/噪比时，由此通过具有长度为M*TC的缩短的专用扩展序列的相关性，一般可完全地复原已发射的符号以及已发射的有用数据。通过使用信道编码时实现的冗余度使这一点很容易作到。由此可达到节省，因为不是所有的已发射的码片都必须接收和必须处理。

如果有用数据的复原出乎意料之外，例如由于接收质量太差是不可能的，则必须通过重新建立与有时较长的扩展序列的相关性准确地求得数据。对此，还应将其它码片一同纳入相关性。先前运行的结果可得到应用。信/噪比的计算或统计评估的结果在信道译码时可作为各自发射的比特的状态的判定基础。随着对传输质量的认识，根据所要求的可靠性，也可估计缩短的扩展序列的最小长度。

通过使用较短的扩展序列，相互为正交的扩展序列的数量减少。因此，合理地规定将扩展序列分配给用户或逻辑信道的模式和顺序，或在无线电小区内不使用某些扩展序列都是可优选的。例如，象图2中所示的，规定这一扩展序列，其前半部分与无线寻呼信道的扩展序列一致，在系统中不使用或只是作为最后的使用。

这种原理特别适用于所谓的无线寻呼模式和所谓的广播信道(BCCH)。在那里，信号被发送给处于一个无线电小区内的多个移动站。为保障这个信号由所有的移动站接收到，必须用比较高的功率发射信号。大多数移动站都处于接收质量足够好的有利位置，并且使用与较短扩展序列相关性的在此所述的方法，不使消息漏掉。与此相联系的省电在无线寻呼模式特别重要，因为它直接和特别明显地有助于延长待机时间。

模/数转换器和相关器特别适合间歇断路。这种改进的方法结合在与图1所示的扩展序列的选择是特别优选的。取样子序列特别适用于较小脉冲频率的发出时钟脉冲的改进方案。根据本说明书专业人员都清楚，两种措施也可合并使用。

如图1方框图所示，为了使在时间上相继的通信符号(数据、比特、代码字之类)NS1、NS2、NS3、NS4进行键控换向(扩展)，在发射机中使用第一扩展序列SF1和SF2。如果在接收机中这时使用短的或缩短的扩展序列KSF1和KSF2，该序列在时间上如此配置，以至于控制信号CS为控制接通和断开的硬件设备只必须在时间t1和t3时接通，并在时间t2和t4时断开。短的扩展序列KSF1和KFS2在时间上不是相关联的配置时，控制信号必须较快速地键控换向，以此会引起较大的能源消耗。

图2具体说明在选择合适的扩展序列时的关系。这些可在所谓的代码树中系统地表示出来，该代码树用扩展序列增长的长度提供一个正交扩展序列的指数增长的数。因为这些毕竟都是等值的扩展序列的其它类型或分类系统，对专业人员都是已知的，所以在这里只处理这种类型的扩展序列。可是，用其它类型的扩展码同样能很好地实现本发明。为防止通过使用较短的或缩短的扩展序列出现正交性损失，在无线寻呼信道r1区储备扩展序列并且只使用为独立的用户信道的扩展从r2区来的扩展序列，这些都是有意义的。

Claims (12)

1、接收消息的方法，按该方法为检测消息，使借助第一扩展序列进行的频谱扩展的信号与比第一扩展序列短的第二扩展序列相关。

2、根据权利要求1所述的方法，其中缩短的第二扩展序列是第一扩展序列的子序列。

3、根据上述权利要求之一所述的方法，其中第二扩展序列尽可能地短可是却正好这样长地进行选择，以至于具有足够质量或安全的消息的接收是可能的。

4、根据权利要求3所述的方法，其中接收消息的质量要连续地进行评价，并且使所用第二扩展序列的长度连续地与瞬间的接收质量匹配，以达到足够的接收质量。

5、根据权利要求3或4之一所述的方法，其中接收质量借助冗余码确定，已使用该码进行消息的信道编码。

6、根据权利要求3、4或5之一所述的方法，其中接收质量借助纠错码进行改进，使用该码进行消息的信道编码。

7、根据上述权利要求之一所述的方法，其中接收单元的各个设备，例如象模/数转换器或相关器，间歇断路或用较小的脉冲频率工作，因为为了达到相关性，使用第二扩展序列，它比第一扩展序列短。

8、根据权利要求7所述的方法，其中接收单元的各个设备的间歇断路，通过为此设置的控制设备这样进行控制，以至于接收单元的电流消耗在接收质量设定好时尽可能小。

9、根据权利要求8所述的方法，其中这样选择要检测的消息的2个相继符号的缩短的扩展序列，以至于接收单元的各个设备断路经历尽可能长的相关联的时间间隔是可能的。

10、根据上述权利要求之一所述的方法，其中如果接收质量在使用第二或前一个扩展序列达不到要求时，则可延长第二或前一个扩展序列达到同样比第一扩展序列短的第三或其它扩展序列。

11、发射消息给多数接收机的方法，其中

a)对各个接收机消息信号用每个接收机不同的专用第一扩展序列进行频谱扩展，

b)对一组接收机确定的消息信号，用对这组所有的接收机共同的第一扩展序列进行频谱扩展，并且其中

c)这样选择或选出不同的专用第一扩展序列，以至于属于这些不同的专用第一扩展序列的第二扩展序列，具有与对这组接收机所用的扩展序列的尽可能小的或理想小的相关性。

12、发射消息给多数接收机的方法，其中一个与无线寻呼信道的扩展序列具有基本上不是极小的互相关性的扩展序列，不得使用或只有当不能提供其它扩展序列时才能使用。

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