CN1574668B - 通信系统与利用扩展码序列的伪随机序列产生器 - Google Patents

Abstract

一种无线通信系统，使用上行和下行链路传输带宽不等的码分多址信息传输技术。较大的带宽是较低的带宽的整数倍。本系统要求基站和用户单元具有两个能够分开定时控制的伪随机代码发生器。通过在较大的速度链路的完全的码序列终止时截断较小的速度链路的码序列，取得上行和下行链路的伪随机扩频码的对齐。

Description

通信系统与利用扩展码序列的伪随机序列产生器

本发明是分案提交日为2004年1月20日、申请号为200410002452.X的发明专利申请的分案申请。后者是申请日为2000年2月10日、申请号为00801367.5的发明专利申请的分案申请。该00801367.5申请已获授权，是国际申请号为PCT/US00/03332、国际公开号为WO 01/59949的国际申请的中国申请。

技术领域

本发明涉及无线数字通信系统，特别涉及一个用户单元和一个基站使用不同带宽彼此通信的码分多址(CDMA)系统。

背景技术

CDMA系统提供了射频频谱有限带宽的一种有效使用，从而与使用时分多址和频分多址等其他技术的通信系统相比，能够以较小的信号失真进行较大量的信息传输。

在CDMA通信系统中，在发射器上的信息信号与在该系统使用的整个带宽上对信息扩频的伪随机扩频码混合。将扩频信号上变频成传输的射频信号。由相同的伪随机码识别的一个接收器将所发送的扩频信号下变频，并将该下变频信号与对原始信息信号扩频所使用的相同的伪随机码混合，来再现原始的信息信号。

图1示出一种现有技术的CDMA通信系统。这个通信系统具有多个基站20₁，20₂-20_n，这些基站经由一个地区公共交换电话网(PSTN)通过陆地通信线路连接，或者由一个无线链路连接。每个基站20₁，20₂…20_n使用扩频CDMA传输，与在它的蜂窝式区域中设置的移动式和现场用户单元站22₁，22₂…22_n通信。

在一个典型的现有技术的CDMA系统中，基站向用户单元传输使用的下行链路带宽与用户单元向基站传输使用的上行链路带宽是相同的。在上行链路和下行链路的数据量大体相等时，例如在语音通信的情况下，带宽的这种对称的分配是适当的。然而，在某些通信情况中，对上行和下行链路的传输分配相等的带宽，对于一个无线通信提供者所拥有的有限射频频谱来说，使用效率较低。例如，使用互联网的用户一般发送可能包括互联网的地址、查询项目和对询问的键入回答等的有限量的数据。相反，一个互联网的服务器一般应答一个用户要求，而该用户接收大量的文本、图形和其他形式的数据。此时，向从基站到用户的传输链路提供较大的下行链路带宽，向从用户到基站的传输链路提供较小的上行链路带宽，这样可使向通信提供者分配的整个带宽得到更有效的使用。虽然在非对称的带宽通信中使用的整个带宽与上行和下行链路带宽相同的情况时是一致的，但是在非对称的通信中，在不牺牲以较低的速率发送有限数据量的上行信道的性能的情况下，通过使用更多的下行信道而占有较大的带宽，能够较快地发送数据。

在一个典型的现有技术的CDMA系统中，一个用户单元产生每29,877,120个时钟周期重复的一个伪随机扩频序列。整个的序列在技术上称为信号出现时间(epoch)。图2示出产生一个伪随机序列的一种现有技术的系统200。将一数据时钟202提供给一个第一代码发生器204，它产生一个233,415码片的伪随机序列，并提供给一个第二代码发生器206，它产生一个128码片的伪随机序列。这两个发生器的输出组合，产生233,415×128＝29,877,120个码片长的伪随机序列。在该序列的结尾，代码发生器204和206使代码从序列的开头重新开始。

在一个用户单元首次开始传输时，其伪随机序列是自由运行的。它的信号出现时间与在基站发生的伪随机序列的信号出现时间不同步。因此，基站必须搜索用户单元的伪随机码的开始，这是一个消耗时间的过程。

在上述的一种现有技术的系统中，不同的带宽的使用意味着，伪随机扩频序列对于上行和下行链路以不同的速率定时控制。图3示出上行链路120和下行链路100的信号出现时间开始点，在此下行链路时钟速率是上行链路的两倍。如图所示，上行链路信号出现时间的开始点122和124每隔一个与下行链路的信号出现时间开始点102和106对齐。这产生一种模糊性，即，要解码下行链路数据的用户单元不知道下行链路信号出现时间的开始。对于在上行链路信号出现时间中开始的一个下行链路的传输，所述上行链路的信号出现时间开始于122，下行链路的开始点可能是102或104。这个模糊性使得用户单元搜索整个的序列来发现开始点。这个过程耗费不可接收的大量时间，因此使得这样使用非对称带宽是不实际的。

因此，需要一种CDMA系统，在这样的系统中，在上行链路的带宽不同于下行链路的带宽时，上行和下行链路的伪随机扩频码仍是同步的。

发明内容

本发明使得能够进行上行和下行链路发送带宽不相等的CDMA通信。上行和下行信道之间传输的信息量不成比例时，传输带宽的非对称的分配是有优越性的。在本发明的系统中，较大的带宽必须是较小带宽的整数倍。这个系统包括一个基站和一个用户单元，它们各具有两个能够分开定时的伪随机代码发生器，两个独立的数据时钟，和能够以不同的速率读出和写入数据的调制解调器接口。通过在较高的速度链路的一个完全码序列的终止时截断较低速度链路的码序列，取得上行和下行链路伪随机扩频码的对齐。

根据本发明的第一个方面，提供了一种利用扩展码序列的通信系统，该系统包含：(a)一第一发生器发生器，以一第一数据速率输出一第一重复码序列；以及(b)一第二发生器，以一第二数据速率输出一第二重复码序列，该第二数据速率高于该第一数据速率，而且在每一次该第二代码序列重复的时候，即截断该第一代码序列。

根据本发明的第二个方面，提供了一种利用扩展码序列的通信系统，该系统包含：(a)一第一发生器，以一第一数据速率输出一第一重复码序列；以及(b)一第二发生器，以一第二数据速率输出一第二重复码序列，该第二数据速率低于该第一数据速率，其中在每一次该第二代码序列重复时，即截断该第一代码序列。

根据本发明的第三个方面，提供了一种利用扩展码的通信系统，该系统包含：(a)一基站；(b)与该基站通信的用户单元；(c)一第一发生器，以一第一数据速率输出一第一重复码序列；以及(d)一第二发生器，以一第二数据速率输出一第二重复码序列，该第二数据速率高于该第一数据速率，其中在每一次该第二代码序列重复时，即截断该第一代码序列。

根据本发明的第四个方面，提供了一种利用扩展码的通信系统，该系统包含：(a)一基站；(b)与该基站通信的用户单元；(c)一第一发生器，以一第一数据速率输出一第一重复码序列；以及(d)一第二发生器，以一第二数据速率输出一第二重复码序列，该第二数据速率低于该第一数据速率，其中在每一次该第一代码序列重复时，即截断该第二代码序列。

根据本发明的第五个方面，提供了一种利用扩展码序列的通信方法，该方法包含：(a)以一第一数据速率产生一第一重复码序列；(b)以一第二数据速率产生一第二重复码序列，其中该第二数据速率高于该第一数据速率；以及(c)在每一次该第二代码序列重复的时候，即截断该第一代码序列。

根据本发明的第六个方面，提供了一种利用扩展码序列的通信方法，该方法包含：(a)以一第一数据速率产生一第一重复码序列；(b)以一第二数据速率产生一第二重复码序列，其中该第二数据速率低该第一数据速率；以及(c)在每一次该第一代码序列重复时，即截断该第二代码序列。

根据本发明，在上行链路的带宽不同于下行链路的带宽时，上行和下行链路的伪随机扩频码仍是同步的。

通过以下本发明优选实施例的详细说明，本发明的目的和优点会更加明了。

附图说明

图1是现有技术的CDMA系统的说明；

图2是现有技术的伪随机码序列发生器的方框图；

图3是现有技术系统中不同带宽的上行和下行链路的扩展码信号出现时间的示意图；

图4是根据本发明形成的不同带宽的上行和下行链路的扩展码信号出现时间的示意图；

图5是根据本发明形成的一个伪随机码序列发生器的方框图；

图6是是根据本发明形成的一个基站的方框图。

具体实施方式

下面参照附图说明优选实施例。所有图中的相同标号表示相同的元件。

本发明允许在一个CDMA系统中进行通信，所述系统的上行和下行链路带宽是不同的，并且彼此成整数倍。图3说明的问题是，在通信的一侧，例如下行链路100的伪随机码序列的信号出现时间比通信的另一侧，例如上行链路120的短时，造成信号出现时间开始点的模糊性。通过在较大的带宽侧的信号出现时间的终止时将通信的较小的带宽侧的伪随机码序列截断，来解决这个问题。

图4示出上行链路420和下行链路400的信号出现时间开始点，其中的下行链路时钟速率和带宽是上行链路的两倍。如图所示，完全的上行链路的伪随机序列430的开始点422和424是每隔一个地与完全的下行链路伪随机序列410的开始点402和406对齐。为了保持在每个伪随机序列的开始点之间的对齐，本发明在较高的重复速率的下行链路的序列重新开始的点426上截断较小的带宽信号的伪随机序列。这样一来，在本发明中，带有较小带宽和较小数据速率的通信侧产生一个截断的伪随机序列428，后者包括在完整的伪随机码序列430中存在的码片数的几分之一。在图4所示的例子中，下行和上行链路的带宽比例是2∶1。因此，上行链路428的伪随机序列应包含完全的序列430中的码片数的正好一半。在带宽比是3∶1时，较小的带宽序列是这个完全的序列的三分之一，对其它带宽比依此类推。

见图5，在此示出一个伪随机序列发生器500，它能够根据本发明产生一个截断的序列。伪随机序列发生器500包括一个数据时钟502，一个计数器508，一个复位装置510和两个伪随机代码发生器504和506。本领域的技术人员都理解，时钟周期的所需数目取决于带有较大带宽的通信侧。因此这个计数经由一个计数输入线路512输入到计数器508。计数器508被加载，计算由数据时钟502输出的时钟周期的数。在已经过了时钟周期的要求的数时，计数器508向复位装置510发出信号，将两个代码发生器504和506复位。

发生器504发生的伪随机序列含有233,415个码片。这个序列可被3，5，7，9，13和19整除。由发生器506产生的伪随机序列含有128码片。这个序列可被128和小于128的2的倍数整除。因此，29,877,120个码片的完整的伪随机序列可被2，3，4，5以及128和233,415的因子的其他组合整除。对匹配这些因子的上行/下行链路的带宽比，能够精确截断完整序列。本发明使得能够在高带宽侧正在完成它的伪随机信号出现时间的同时，在通信的低带宽侧完成它的截断的伪随机信号出现时间。

图6示出根据本发明的一个基站300。基站300包括一个接收器部分302，一个发射器部分304和一个调制解调器接口单元318。调制解调器接口318提供在基站300的接收器部分302和发射器部分304与用户之间的一个接口。调制解调器接口单元318具有一个能够以不同的速率读出和写入数据的结构和时钟控制。这通过使用不同的和可调的时钟速度可以达到。这些设计细节是本领域的技术人员公知的。

天线306接收用户单元的信号，这个信号由带通滤波器308滤波。滤波器308的输出由混频器310下变频成使用固定频率(Fc)的本机振荡器的基带信号。混频器310的输出通过向在伪随机接收机(Rx)序列发生器314内的混频器312上施加一个伪随机序列，在每个调制解调器上被扩频解码。然后混频器312的输出发送到调制解调器接口单元318。

为了发射，从调制解调器接口单元318接收一个基带信号。最好是使用一个32(kb/s)的自适应差分脉码调制(ADPCM)信号。这个ADPCM或脉码调制(PCM)信号被加到在伪随机发射器(Tx)序列发生器324内的混频器322。混频器322将ADPCM或PCM数据信号与伪随机Tx序列相乘。混频器328的输出被加到低通滤波器326。滤波器326的输出被加到混频器328，并适当上变频。上变频的信号通过带通滤波器330，到驱动天线334的宽带射频放大器332。虽然，图示的是两个天线306和334，但是优选的实施例包括一个双工器和用于发射和接收的仅一个天线。

数字信号处理器(DSP)336控制搜索过程以及伪随机Rx和Tx序列发生器314和324。根据本发明，伪随机Rx和Tx序列发生器314和324是由DSP 336独立分别地控制时钟的。因此，伪随机Rx和Tx序列发生器314和324的数据时钟(未示出)是分开的和独立的。

为了建立一个链路，基站300和用户单元必须知道上行和下行链路120和100使用什么码片速率。在每个呼叫建立时，在基站300和用户单元之间可以通过彼此发送含有该信息的消息，以交换该信息。另外，包括上行和下行链路120和100传输使用的码片速率的这个信息，也可以是在用户单元和基站300内编程的一个系统参数。

虽然通过特定实施例已对本发明详细地进行了说明，但这些细节是为了说明，不是限定性的。本领域的技术人员可以理解，在不偏离本文教导和说明的本发明原理的精神和范围内，对结构和工作方式可以进行各种改变。

Claims (5)

1.一种在上行链路以及下行链路数据路径上，利用分散码序列的码分多址(CDMA)通信系统，该系统包含：

(a)一第一伪随机码产生器，该第一伪随机码产生器以一第一数据速率输出一第一重复码序列；

(b)一第二伪随机产生器，该第二伪随机码产生器以一第二数据速率输出一第二重复码序列，该第二数据速率大于或小于该第一数据速率，其中每当到达具有较高数据速率的重复码序列时，该具有较低数据速率的重复码序列会被截断；

(c)一计数器，与该第一以及第二伪随机产生器电耦合；

(d)一数据时钟，与该计数器、该第一以及第二伪随机产生器电耦合；

(e)一复位装置，与该计数器、该第一以及第二伪随机产生器电耦合；

(f)一下行链路数据路径，与该第一伪随机码产生器通信，该下行链路数据路径具有一第一带宽，将该第一带宽分配给该下行链路数据路径，该下链数据路径用于以该第一数据速率传送该第一重复码序列；以及

(g)一上行链路数据路径，与该第二伪随机产生器通信，该上行链路数据路径具有一第二带宽，将该第二带宽分配给该上行链路数据路径，该上行链路数据路径用于以该第二数据速率传送该第二重复码序列，其中，与该较高数据速率有关的带宽是与该较低数据速率有关的带宽的整数倍，并且该较高数据速率为该较低数据速率的整数倍。

2.如权利要求1所述的码分多址通信系统，其中该第一伪随机产生器、该第二伪随机产生器、该计数器、该数据时钟以及该复位装置皆包含在一伪随机序列产生器之中。

3.如权利要求1所述的码分多址通信系统，更包含一基站，该基站包含该伪随机序列产生器。

4.一种在上行链路以及下行链路数据路径上，利用分散码序列的码分多址(CDMA)伪随机序列产生器，该伪随机序列产生器包含：

(h)一第一伪随机码产生器，该第一伪随机码产生器以一第一数据速率输出一第一重复码序列；

(i)一第二伪随机产生器，该第二伪随机码产生器以一第二数据速率输出一第二重复码序列，该第二数据速率大于或小于该第一数据速率，其中每当到达具有较高数据速率的重复码序列时，该具有较低数据速率的重复码序列会被截断；

(j)一计数器，与该第一以及第二伪随机产生器电耦合；

(k)一数据时钟，与该计数器、该第一以及第二伪随机产生器电耦合；

(l)一复位装置，与该计数器、该第一以及第二伪随机产生器电耦合，其中，该第一伪随机码产生器藉由一下行链路数据路径来进行通信，该下行链路数据路径具有一第一带宽，将该第一带宽分配给该下行链路数据路径，该第二伪随机码产生器经由一上行链路数据路径来进行通信，该上行链路数据路径具有一第二带宽，将该第二带宽分配给该上行链路数据路径，该上行链路数据路径用于以该第二数据速率传送该第二重复码序列，其中，与该较高数据速率有关的带宽是与该较低数据速率有关的带宽的整数倍，且该较高数据速率为该较低数据速率的整数倍。

5.一种包含如权利要求4所述的码分多址伪随机序列产生器的基站。

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