CN1728575A - 用于无线通信系统的用户单元和方法 - Google Patents

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Abstract

通过利用每一正交波形周期具有少量PN扩展码片的一组正交信道码(Wc，Ws，Wf)，形成一组增益独立调节的用户信道(402，404，411，415)。对通过一个发送信道发送的数据进行低编码率纠错编码，而且重复该数据序列后，用一个子信道码进行调制，调节增益，并求与运用其它子信道码调制的数据的总和。运用用户长码和伪随机扩展码(PN码)调制所得总和数据(410，420)，并上变频以进行发送。运用短正交码提供干扰抑制，同时仍然允许为时间分集进行扩大纠错编码和重复来克服一般在地面无线系统中经历的瑞利衰落。子信道码组可包含4个Walsh码，每个与其余码组正交。最好运用4个子信道，因为它允许使用较短的正交码，然而，因运用较大数量的信道正交较长也可接受。最好通过第一个发送信道发送导码数据，并通过第二发送信道发送功率控制数据。每个信道码中的码片长度或数量可不同，从而减小峰值－平均发送功率以进行较高速率数据发送。

Description

用于无线通信系统的用户单元和方法
本申请是申请日为1998年5月13曰申请号为第98805015.3号发明名称为“用于无线通信系统的用户单元和方法”的中国专利申请的分案申请。
发明领域
本发明涉及用于无线通信系统的用户单元和方法。
相关技术的描述
无线通信系统运用由调制射频(RF)信号构成的无线链路在两个系统之间发送数据，其中上述无线通信系统包括蜂窝网、卫星和点对点通信系统。由于多种原因，与有线通信系统相比较，对无线链路的使用是吸引人的，其中所述原因包括移动性增加和基础结构要求减少。运用无线链路的一个缺点在于数量有限的可获得RF带宽所导致的数量有限的通信容量。这个通信容量有限是与基于有线的通信系统相对比，该系统可通过安装附加的有线连接来增加附加容量。
由于认识RF带宽有限的本质，为了增加无线通信系统利用可获得RF带宽的效率，已发展各种信号处理技术。这种带宽增效信号处理技术的一种广泛被接受的例子是由美国电信工业协会(TIA)公布的并主要用于蜂窝网通信系统的IS-95空中接口标准标准，和它的派生标准，诸如，IS-95-A和ANSIJ-STD-008(下面集中称为IS-95标准)。IS-95标准加上码分多址(CDMA)信号调制技术，以在相同的RF带宽内同时进行多个通信。当与综合功率控制相结合时，与其它无线电信技术相比较，通过各种优点，其中包括提高频率再用性，在相同带宽内进行多个通信增加可在无线通信系统中进行的呼叫和其它通信的总数。在美国专利第4,901,307号(发明名称为“运用卫星或地面重复器的扩展频谱通信系统”)和美国专利第5,103,459号(发明名称为“用于在CDMA蜂窝网电话系统中产生信号波形的系统和方法”)中描述了CDMA技术在多址通信系统中的运用，上述两个专利都被转让给本发明的受让人并按参考资料在此引入。
图1提供按照运用IS-95标准构成的蜂窝网电话系统的高度简化说明。在工作期间，一组用户单元10a-d通过运用CDMA调制RF信号建立与一个或多个基站12a-d的一个或多个RF接口，进行无线通信。在基站12和用户单元10之间的每个RF接口由从基站12发送的前向链路信号和从用户单元发送的反向链路信号组成。运用这些RF接口，一般利用移动电话交换局(MTSO)14和公用电话交换网(PSTN)16进行与另一个用户的通信。虽然也知道运用附加RF或微波链路，但是一般通过有线连接形成基站12、MTSO14和PSTN16之间的链路。
根据IS-95标准，每个用户单元10通过一路非相干反向链路信号，在最大数据速率9.6或14.4千比特/秒(这依赖于从一组速率组中选择哪组速率)下发送用户数据。非相干链路是一种接收系统不利用相位信息的链路。相干链路是一种接收机在处理期间利用载波信号相位知识的链路。相位信息一般采取导码信号的形式，但是也可根据发送的数据估计。IS-95标准要求一组64个Walsh码用于前向链路，每个码包括64个码片。
由IS-95规定的具有最大数据速率9.6或14.4千比特/秒的一路非相干反向链路信号的运用十分适合于无线蜂窝网电话系统，其中典型的通信包括发送数字化话音或较低速率数字数据，诸如传真。由于对所分配的每1.2288MHz带宽有多达80个用户单元10可与基站12进行通信的系统中，每个用户单元10的发送都提供所需导码数据会大量增加一组用户单元10相互干扰的程度，所以选择非相干反向链路。此外，在9.6或14.4千比特/秒的数据速率下，任一导码数据与用户数据的发射功率之比是显著的，因而增加用户单元之间的干扰。由于一次只进行一种通信与对有线电话的应用(当前无线蜂窝网通信所根据的范例)相一致，所以选择一路反向链路信号的运用。此外，处理一路的复杂度小于与处理多路的复杂度。
由于数字通信的进步，预期诸如交互文件浏览和视频电话会议一类的应用对无线数据传输的需求将大量增长。这种增长将改变使用无线通信系统的方法和进行相关RF接口的条件。具体而言，会以更高的最大速率和更多种速率发送数据。此外，由于发送数据的差错比发送音频信号的差错更不能容忍，更加可靠的发送就变得有必要了。此外，数量增加的数据类型将产生对同时发送多种数据的需要。例如，需要交换数据文件，同时保留音频或视频接口。此外，当从用户单元的发送速率增加时，每一RF带宽与基站12进行通信的用户单元10的数量将减小，因为较高的数据发送速率将导致较少的用户单元10就达到基站的数据处理容量。在一些例子中，当前IS-95反向链路不能很好适合于所有这些变化。因此，本发明涉及提供可执行多种通信的数据速率、带宽效率较高的CDMA接口。
发明概述
在一个方面，本发明提供一种用于无线通信系统的用户单元或其它发射机，所述用户单元包括：信息数据的多个信息源；用于对所述信息数据进行编码的编码器；控制数据的多个控制源；调制器，用于以各自不同的调制码调制编码信息数据和来自所述多个控制源中的一个或多个控制源的所述控制数据，以在载波信号上发送，其中安排所述调制器在输出来自一个信息源的编码信息数据和编码控制数据用于发送之前，将它们组合。
在另一个方面，本发明提供一种用于无线通信系统的基站或其它接收机，所述基站包括：接收机，用于接收载波信号，从中取出来自多个信息源的利用各自不同的调制码调制的编码信息数据和来自多个控制源的控制数据，并取出利用各自不同的调制码调制的一个或多个所述控制数据，以及与所述编码控制数据组合的来自一个信息源的编码信息数据；解调器，用于根据各自不同调制码解调所述编码信息数据和所述控制数据；解码器，用于对所述编码信息和控制数据解码。
在又一个方面，本发明提供一种方法，用于将控制数据、基础数据和补充数据从用户单元组中的第一用户单元发送到与所述所述用户单元组进行通信的基站，包括：a)以第一Walsh码调制所述补充数据；b)以第二Walsh码调制所述基础数据；c)以第三Walsh码调制所述控制数据；其中，所述第一Walsh码短于所述第二Walsh码，而且所述第二Walsh码短于所述第三Walsh码。
在又一个方面，本发明提供一种发送来自用户单元的数据以在无线通信系统中使用的方法，所述方法包括：捕获来自多个信息源的信息数据；对所述信息数据进行编码；捕获来自多个控制源的控制数据；以各自不同的调制码调制所述编码信息数据和来自所述多个控制源中的一个或多个控制源的所述控制数据，其中在输出来自一个信息源的所述编码信息数据和所述编码控制数据用于发送之前，将它们组合。
根据本发明的一个实施例，通过利用每一正交波形周期具有少量PN扩展码片的一组正交信道码(Wc，Ws，Wf)，形成一组增益独立调节的用户信道(402，404，411，415)。对通过一个发送信道发送的数据进行低编码率纠错编码，而且在用一个子信道码进行调制、调节增益和求与运用其它子信道码调制的数据的总和之前，重复该数据序列。运用用户长码和伪随机扩展码(PN码)调制所得总和数据(410，420)，并上变频以进行发送。运用短正交码提供干扰抑制，同时仍然允许为时间分集进行扩大纠错编码和重复来克服一般在地面无线系统中经历的瑞利衰落。在本发明的示例实施例中假设，子信道码组可包含4个Walsh码，每个与其余码组正交，时长为4个码片。最好运用少量子信道(例如，4)，因为它允许使用较短的正交码，然而，本发明也适合因运用较大数量的信道而正交码较长的情况。在本发明的另一个实施例中，在每个信道码中的码片长度或数量可不同，从而进一步减小峰值-平均发送功率。
在本发明的较佳示例实施例中，通过第一个发送信道发送导码数据，通过第二发送信道发送功率控制数据。将剩余2个发送信道用于发送非特定数字数据，它包含用户数据或信令数据，或者两者兼之。在示例实施例中，构成两个非特定发送信道中的一个进行BPSK调制和正交信道发送。
附图说明
当结合附图，从下面对本发明的实施例的详细描述，本发明的特性、目的和优点将显而易见，其中在附图中相同标号作同一表示：
图1是蜂窝网电话系统的方框图；
图2是根据本发明的示例实施例构成的用户单元和基站的方框图；
图3是根据本发明的示例实施例构成的BPSK信道编码器和QPSK信道编码器的方框图；
图4是根据本发明的示例实施例构成的发送信号处理系统的方框图；
图5是根据本发明的示例实施例构成的接收处理系统的方框图；
图6是根据本发明的一个实施例构成的搜寻指处理系统的方框图；
图7是根据本发明的示例实施例构成的BPSK信道解码器和QPSK信道解码器的方框图；
图8是根据本发明的第二示例实施例构成的发送信号处理系统的方框图；
图9是根据本发明的一个实施例构成的搜寻指处理系统的方框图；
图10是根据本发明的另一个实施例构成的发送信号处理系统的方框图；
图11是基础信道根据本发明的一个实施例构成时执行的编码的方框图；
图12是基础信道根据本发明的一个实施例构成时执行的编码的方框图；
图13是补充信道根据本发明的一个实施例构成时执行的编码的方框图；
图14是控制信道根据本发明的一个实施例构成时执行的编码的方框图。
较佳实施例的详细描述
就蜂窝网电信系统的反向链路发送部分，描述一种用于高速率CDMA无线通信的改进的新颖方法和装置。虽然本发明可适于在蜂窝网电话系统的多点对一点方向性发送中使用，但是本发明同样适用于前向链路发送。此外，通过采用本发明，多个其它无线通信系统将受益，这些无线通信系统包括基于卫星的卫星通信系统、点对点无线通信系统和通过运用同轴电缆或其它宽带缆线传送射频信号的系统。
图2是按照用户单元100和基站120构成的接收和发送系统的方框图。由BPSK信道解码器103接收第一组数据(BPSK)数据，其中上述BPSK信道编码器103产生为执行BPSK调制构成的由调制器104接收的编码码元流。由QPSK信道编码器102接收第二组数据(QPSK数据)，其中上述QPSK编码器102产生为执行QPSK调制构成的同样由调制器104接收的编码码元流。调制器104还接收功率控制数据和导码数据，其中根据码分多址(CDMA)技术，除调制BPSK和QPSK编码数据外，还调制上述功率控制数据和导码数据，以产生由RF处理系统106接收的一组调制码元。RF处理系统106对调制码元组进行滤波，并将它们上变频至载波频率，以运用天线108发送到基站120。虽然只示出一个用户单元100，但是多个用户单元可与基站120进行通信。
在基站120内，RF处理系统122利用天线121接收发送的RF信号，并执行带通滤波、下变频至基带和数字化。解调器124接收数字化信号并根据CDMA技术执行解调以产生功率控制、BPSK和QPSK软判决数据。BPSK信道解码器128对从解调器124接收到的BPSK软判决数据进行解码，以提供对BPSK数据的最佳估计，而且QPSK信道解码器126对由解调器124接收到的QPSK软判决数据进行解码，以产生对QPSK数据的最佳估计。于是，可获得对第一和第二组数据的最佳估计来进一步处理或进到下一个目的地，而且可获得直接使用或在编码之后使用的接收功率控制数据来调节用于把数据发送到用户单元100的前向链路信道的发送功率。
图3是本发明的示例实施例构成的BPSK信道编码器103和QPSK信道编码器102的方框图。在BPSK信道编码器103内，由在第一组数据的每20毫秒帧产生检查和的CRC检查和发生器130接收BPSK数据。由尾部位发生器132接收数据帧以及CRC检查和，其中尾部位发生器132将包含8个逻辑零的尾位附在每帧的末端以在解码处理的结束阶段提供已知状态。然后，由卷积编码器134接收包含码尾位和CRC检查和的帧，其中卷积编码器134执行约束长度(K)9、编码率(R)1/4的卷积编码，从而以四倍于编码器输入速率(ER)的速率产生编码码元。在另一方法中，执行其它编码率，包括编码率1/2，但是由于它的最佳复杂度-性能特性最好是运用编码率1/4。块交错器136对编码码元执行位交错，来提供时间分集从而在快速衰落环境中能进行更加可靠的发送。由可变起点重复器138接收所得交错码元，其中上述重复器138重复交错码元序列达充分的次数NR，来提供相当于具有恒定数量码元的输出帧的恒定速率码元流。重复码元序列还增加数据的时间分集来克服衰落。在示例实施例中，对于每个帧，码元的恒定数量等于6,144码元，形成码元数量是307.2千码元/秒(ksps)。此外，重复器138运用不同的起点开始重复每个码元序列。当每帧产生6,144个码元所需的NR的值不是整数时，只对一部分码元序列执行最后重复。由产生值为+1或-1的BPSK编码码元流(BPSK)的BPSK映射器139接收所得重复码元组，来执行BPSK调制。在另一方法中，在块交错器136之前设置重复器138，从而块交错器136接收每帧相同数量的码元。
在QPSK信道编码器102内，由对每20毫秒帧产生检查和的CRC检查和发生器140接收QPSK数据。由码尾位发生器142接收包含CRC检查和的帧，其中上述码尾位发生器142把一组逻辑零的8个尾位附在帧的末端。由卷积编码器144接收包含码尾位和CRC检查和的帧，其中上述卷积编码器144执行K＝9，R＝1/4的卷积编码，从而以四倍于编码器输入速率(ER)的速率产生码元。块交错器146对码元执行位交错，而且由可变起点重复器148接收所得交错码元。可变起点重复器148运用在码元序列内每次重复的不同起点，重复交错的码元序列达重复次数NR，来对于每帧产生12,288个码元，从而形成编码码元速率614.4千码元/秒(ksps)。当NR不是整数时，只对一部分码元序列执行最后重复。由QPSK映射器149接收所得重复码元，其中上述映射器149产生为执行包含值位+1和-1的同相QPSK编码码元流(QPSKI)和值为+1和-1的正交相位QPSK编码码元流(QPSKQ)的QPSK调制构成的QPSK编码码元流。在另一方法中，将重复器148设置在块交错器146之前，从而块交错器146每帧接收相同数量的码元。
图4是根据本发明的示例实施例构成的图2的调制器104的方框图。运用乘法器150b，通过Walsh码W2调制来自BPSK信道编码器103的每个BPSK码元，而且运用乘法器150c和154d，通过Walsh码W3调制来自QPSK信道编码器102的每个QPSKI和QPSKQ码元。运用乘法器150a，通过Walsh码W1调制功率控制数据(PC)。增益调节152接收导码数据(PILOT)，而且根据增益调节因数A0调节幅度。该导码数据最好由与正电压相关的逻辑电平构成，PILOT信号不向基站提供任何用户数据，而是提供相位和幅度信息，从而它可以相关解调在其余子信道上载送的数据，并换算软判决输出值以便组合。增益调节154根据增益调节因数A1，调节Walsh码W1调制功率控制数据的幅度，而且增益调节156根据放大变量A2调节Walsh码W2调制BPSK信道数据的幅度。增益调节158a和b根据增益调节因数A3分别调节同相和正交相位Walsh码W3调制QPSK码元的幅度。表I中示出在本发明的较佳实施例中用到的四个Walsh码。
  Walsh码   调制码元
  W0   ++++
  W1   +-+-
  W2   ++--
  W3   +--+
                         表I
对于熟悉本技术领域的人员而言，实际上W0码根据没有进行调制，它与所示导码数据的处理相一致。通过W1码调制功率控制数据、通过W2码调制BPSK数据和通过W3码调制QPSK数据。一旦通过适当的Walsh码进行调制，则如下所述，根据BPSK技术发送导码、功率控制数据和BPSK数据，根据QPSK技术发送QPSK数据(QPSKI和QPSKQ)。还应理解，不必使用每个正交信道，而且在本发明另一个实施例中采用的是只用四个Walsh码中的三个，同时只提供一个用户信道。
短正交码的应用使每码元产生较少码片，因而当与采用较Walsh代码的系统相比，可考虑范围更大的编码和重复。这个扩大的编码和重复提供抗瑞利衰落的防护，而瑞利衰落是地面通信系统的主要差错源。对其它数量的码和码长度的运用也符合本发明，然而，对较大的较长Walsh码组的运用减小这个抗衰落的增强保护。由于如下所述四个信道提供对于发送各种数据的较大灵活性，同时还保持短的码长，所以考虑用四个码片的码。
加法器160总加来自增益调节152、154、156和158a的所得幅度调节调制码元来产生总加的调制码元161。运用乘法器162a和b，通过与长码180相乘，扩展PN扩展码PNI和PNQ。运用乘法器164a-d和加法器166a和b，通过复数乘，用由乘法器162a和162b提供的所得伪随机码调制总加的调制码元161，和增益调节正交相位码元QPSKQ163。然后，对所得同相项XI和正交相位项XQ进行滤波(滤波未图示)，而且运用乘法器168和同相及正交相位正弦信号，以高度简化的形式在所示RF处理系统106内变频至载波频率。在本发明的另一个实施例中，还可运用偏置QPSK上变频。所得同相和正交相位上变频信号运用加法器170相加，并根据主增益调节AM由主放大器172进行放大，以产生发送到基站120的信号s(t)。在本发明的较佳实施例中，将信号扩展并滤波至1.2288MHz带宽，来保持与现存CDMA信道的带宽相兼容。
通过提供发送数据的多个正交信道，以及运用减小响应于高输入数据速率执行的重复次数NR的可变速率重复器，上述发送信号处理的方法和系统允许单个用户单元或其它发送系统在多个数据速率下发送数据。特别是，通过减小由图3的可变起点重复器138或148执行的重复率NR，可以支持不断增加的较高编码器输入速率ER。在本发明的示例实施例中，以加倍的重复率NR执行1/2编码率卷积编码。表II和II工分别示出对于BPSK信道和QPSK信道的由各种重复率NR和编码率R(等于1/4和1/2)支持的一组示例编码器速率ER。
  标注 ER，BPSK(bps)   编码器出 NR，R＝1/4(重复   编码器出 NR，R＝1/2(重复率，
  R＝1/4(位/帧)   率，R＝1/4)   R＝1/2(位/帧)   R＝1/2)
  高速率-72   76,800   6,144   1   3,072   2
  高速率-64   70,400   5,632   1 1/11   2,816   22/11
  51,200   4,096   1 1/2   2,048   3
  高速率-32   38,400   3,072   2   1,536   4
  25,600   2,048   3   1,024   6
  RS2-全速率   14,400   1,152   5 1/3   576   10 2/3
  RS1-全速率   9,600   768   8   384   16
  零   850   68   90 6/17   34   180 12/17
                        表格II.BPSK信道
  标注 ER，BPSK(bps)  编码器出R＝1/4(位/帧)  NR，R＝1/4(重复率，R＝1/4)   编码器出R＝1/2(位/帧) NR，R＝1/2(重复率，R＝1/2)
153,600   12,288  1   6,144 2
  高速率-72 76,800   6,144  2   3,072 4
  高速率-64 70,400   5,632  2 2/11   2,816 4 4/11
51,200   4,096  3   2,048 6
  高速率-32 38,400   3,072  4   1,536 8
25,600   2,048  6   1,024 12
  RS2-全速率 14,400   1,152  10 2/3   576 21 1/3
  RS1-全速率 9,600   768  16   384 32
  零 850   68  180 12/17   34 262 7/17
                     表III.QPSK信道
由于编码器输入速率ER等于数据发送速率减去发送CRC、码尾位和任何其它开销信息所需的恒定速率，表II和III示出通过调节重复次数NR，可支持多种数据速率，包括高数据速率。如表II和III所示，QPSK调制可用于增加数据传输速率。通常，预期被使用的速率标有诸如“高速率-72”和“高速率-32”。执行被标为高速率-72、高速率-64和高速率-32的速率分别具有72、64和32kbps的话务速率，加上分别以3.6、5.2和5.2kbps的速率，在信令和其它控制数据中复接。速率RS1-全速率和RS2-全速率等于遵照IS-95标准的通信系统中用的速率，因此也预期会得到各种兼容性方面的大量应用。零速率是发送单个二进制位，用来表示帧擦除，它是IS-95标准的一部分。
通过在两个或多个正交信道上同时发送数据以及/替代通过减小重复率NR来增加发送速率，可以增加数据发送速率。例如，复接器(未图示)可以将单个数据源分成要通过多个数据子信道发送的多个数据源。因此，通过在特定信道上以较高速率发送，或者在多个信道上同时进行多个发送，或者两者兼而有之，可以增加总发送速率，直至超出接收系统的信号处理能力，而且差错率变得不可接受，或者达到发送系统的最大发送功率。
提供多个信道还增加发送不同种数据的灵活性。例如，可指定BPSK信道用于声音信息，而指定QPSK信道用于发送数字数据。通过指定一个信道用于以较低数据速率发送对时间敏感的数据(诸如，话音)，并且指定其它信道用于发送对时间不敏感的数据(诸如，数字文件)可以进一步推广这个实施例。在该实施例中，可以在较大的块中对将对时间不敏感的数据加以交错，以进一步增加时间分集。在本发明的另一个实施例中，BPSK信道执行基本数据发送，而QPSK信道执行溢出发送。运用正交Walsh码消除或大量减小用户单元发送的信道组之间的任何干扰，因此使它们在基站处得到成功接收所需的发送能量最小。
为了增加在接收系统处的处理能力，并因此增加用户单元可以利用较高发送能力的范围，还通过一个正交信道发送导码数据。运用导码数据，通过确定并取出反向链路信号的相位偏置，可在接收系统处执行相干处理。此外，可将导码数据用来在搜寻式接收机中组合之前，最佳加权以不同时延接收到的多路径信号。一旦取出相位偏置，而且适当加权多径信号，就可组合多径信号，从而减小必须接收反向链路信号以进行适当处理的功率。这种所需接收功率的减小允许成功地处理较大发送速率，或者相反减小反向链路信号之间的干扰。虽然对于发送导码信号，一些附加发射功率是必需的，但是在较高发送速率的情况下，导码信道功率与反向链路信号总功率之比远远低于较低数据速率数字话音数据传输蜂窝网系统的该功率比。因而，在高数据速率CDMA系统中，利用相干反向链路获得的Eb/N0增益超过从每个用户单元发送导码数据所需的附加功率。
对增益调节152-158以及主放大器172的运用，使发送系统可适应各种无线电信道状况、发送速率和数据类型，还增加上述系统可利用高发送能力的程度。具体而言，通过以独立于其它正交信道的方法，适当接收所需的信道的发射功率可因状况变化而随着时间改变。例如，在最初捕获反向链路信号期间，需要增加导码信道的功率以方便在基站检测和同步。然而，一旦获得反向链路信号，导码信道的所需发射功率大量减小，而且依据包括用户单元的移动速度的各种因素而变化。因此，在信号捕获期间，增加增益调节因数A0的值，然后在进行的通信期间减小它。在另一个例子中，当通过前向链路发送较能容忍差错的信息时，或者发生前向链路发送的环境不易处于衰落状况时，可减小增益调节因数A1，因为以低差错率发送功率控制数据的需要减少。较佳的是，每当不需要功率控制调节，增益调节因数A1就减至零。
在本发明的另一个实施例中，借助通过前向链路信号发送的功率控制命令，使基站120或其它接收系统可改变信道或整个前向链路信号的增益调节，进一步利用调节每个正交信道或整个反向链路信号增益的能力。具体而言，基站可发送功率发送信息，要求调节特定信道或整个前向链路信号的发送功率。在多种情况下，这是有利的，这些情况包括通过BPSK和QPSK信道发送具有不同差错敏感度的两种数据(诸如，数字化话音和数字数据)。在这种情况下，基站120对于两个相关信道建立不同的目标差错率。如果信道的实际差错率超出目标差错率，那么基站命令用户单元减小该信道的增益调节，直至实际差错率达到目标差错率。这最终导致一个信道的增益调节因数相对另一个信道增加。即，相对于对差错不敏感的数据的增益调节因数，增大对差错敏感的数据的增益调节因数。在其它情况下，由于衰落状况或用户单元100的移动，整个反向链路的发送功率可要求调节。在这些情况下，基站120可以通过发送单个功率控制命令进行该调节。
于是，通过允许独立调节以及相互结合调节四个正交信道的增益，可将反向链路信号的总发送功率保持在成功发送每种数据类型所需的最小量，无论上述数据类型是导码数据、功率控制数据、信令数据还是不同类型的用户数据。此外，对于某种数据类型，可不同定义成功发送。给定用户单元的有限发送功率能力，以所需最小功率量发送允许将最大量数据发送到基站，而且还减小在用户单元之间的干扰。干扰的减小增加了整个CDMA无线蜂窝网系统的总通信能力。
在反向链路信号中用到的功率控制信道允许用户单元将功率控制信息以各种速率发送到基站，这些速率包括800功率控制比特/秒的速率。在本发明的较佳实施例中，功率控制位指令基站增加或减小用于将信息发送到用户单元的前向链路业务信道的发送功率。虽然一般在CDMA系统中进行快速功率控制是十分有用的，但是在涉及数据发送的较高数据速率通信的情况下，它特别有用，这是因为数字数据对差错更加敏感，而且高速率发送导致甚至在短衰落条件下也丢失大量数据。已知高速反向链路发送很可能伴有高速前向链路发送，提供反向链路上的快速发送功率控制进一步促进在CDMA无线电信系统中的高速通信。
在本发明的另一个示例实施例中，由特定NR定义的一组编码器输入速率ER被用来发送特定类型的数据。即，可以最大编码器输入速率ER或一组较低编码器输入速率ER发送数据，同时相应地调节相关NR。在该实施例的较佳实施中，最大速率等于遵照IS-95的无线电信系统用的最大速率，上面参照表II和III将它们称为RS1-全速率和RS2-全速率，而且每个较低速率大致是下一个较高速率的一半，从而产生包括全速率、半速率、四分之一速率、和八分之一速率的一组速率。通过对于在表IV中提供的BPSK信道中的速率组1和速率组2，使码元重复率NR增加值NR，可以较佳地产生较低数据速率。
  标注   ER，QPSK(bps)   编码器出R＝1/4(位/帧)  NR，R＝1/4(重复率，R＝1/4)   编码器出R＝1/2(位/帧)  NR，R＝1/2(重复率，R＝1/2)
  RS2全速率   14,400   1,152  5 1/3   576  10 2/3
  RS2-半速率   7,200   576  10 2/3   288  21 1/3
  RS2-四分之-速率   3,600   288  21 1/3   144  42 2/3
  RS2-八分之一速率   1.900   152  40 8/19   76  80 16/19
  RS1-全速率   9,600   768  8   384  16
  RS1-半速率   4,800   384  16   192  32
  RS1-四分之一速率   2,800   224  27 3/7   112  54 6/7
  RS1-八分之一速率   1,600   128  48   64  96
  零   850   68  90 6/17   34  180 12/17
表IV.RS1和RS速率组在BPSK信道中
QPSK信道的重复率是BPSK信道的两倍。
根据本发明的示例实施例，当帧的数据速率相对于前一个帧而变化时，按照发送速率的变化调节帧的发送功率。即，当在较高速率帧之后发送较低速率帧时，对于较低速率帧，与速率减小成正比地减小发送信道的发送功率，反之亦然，其中在上述发送信道上发送帧。例如，如果在全速率帧期间内，信道的发送功率是发送功率T，在后来发送半速率帧期间内，发送功率是发送功率T/2。最好通过对帧的整个持续时间减小发送功率，执行发送功率的减小，但是通过减小发送负载周期从而取消一些冗余信息，也可以执行它。在任一情况下，结合闭环功率控制机构，进行发送功率调节，从而响应于从基站发送的功率控制数据，进一步调节发送功率。
图5是根据本发明的示例实施例构成的图2的RF处理系统122和解调器124的方框图。乘法器180a和180b利用分别产生同相接收采样RI和正交相位接收采样RQ的同相正弦信号和正交相位正弦信号，下变频从天线接收到的信号。应理解，以高度简化的形式示出RF处理系统122，而且根据已广知的技术，还对信号进行匹配滤波和数字化(未图示)。然后，将接收采样RI和RQ加到解调器124中的搜寻指解调器182上。每个搜寻指解调器182处理一例由用户单元100发送的反向链路信号，如果有该例信号的话，从而通过多路径现象产生每例反向链路信号。虽然示出三个搜寻指解调器，但是另一些数量的搜寻指处理器的运用也符合包含单个搜寻指解调器182的运用的本发明。每个搜寻指解调器182产生包含功率控制数据、BPSK数据和QPSKI数据和QPSKQ数据的软判决数据组。虽然在本发明的另一个实施例中，在组合器184内执行时间调节，但是也在相应的搜寻指解调器182内，对每组软判决数据进行时间调节。于是，组合器184对从搜寻指解调器182接收到的软判决数据组求总和，以提供一例功率控制、BPSK、QPSKI和QPSKQ软判决数据。
图6是根据本发明的示例实施例构成的图5的搜寻指解调器182的方框图。根据由被处理的反向链路信号的特定事例的发送路径引入的延迟量，运用时间调节190，首先对RI和RQ接收采样进行时间调节。运用乘法器201将长码200与伪随机扩展码PNI和PNQ混合，而且运用乘法器202和加法器204，将所得长码调制PN1和PNQ扩展码的复共轭与时间调节RI和RQ接收采样进行复数乘，提供项XI和XQ。然后，分别运用Walsh码W1、W2和W3解调XI和XQ项的三个分立事例，而且运用4∶1加法器212，通过四个解调码片，对所得Walsh解调数据求总和。运用加法器208，通过四个解调码片，对XI和XQ第四个事例求和，然后运用导码滤波器214滤波。在本发明的较佳实施例中，导码滤波器214对于由加法器208执行的一系列加法求平均，但是对于熟悉本技术领域的人员而言，其它滤波技术是显而易见的。根据BPSK调制数据，通过利用乘法器216和加法器217的复共轭乘法，用滤波的同相和正交相位导码信号对W1和W2Walsh码解调数据进行相位旋转和定幅度，从而得到软判决功率控制和BPSK数据。根据QPSK调制数据，运用乘法器218和加法器220，利用同相和正交相位滤波导码信号，对W3Walsh码调制数据进行相位旋转，从而得到软判决QPSK数据。由384∶1加法器222通过384个调制码元对软判决功率控制数据求总和，从而得到功率控制软判决数据。然后，相位旋转W2Walsh码调制数据、W3Walsh码调制数据和功率控制软判决数据可用于进行组合。在本发明的另一个实施例中，也对功率控制数据执行编码和解码。
除了提供相位信息之外，还可在接收系统中使用导码以便于时间跟踪。在被处理的当前接收采样之前的一个采样时刻和在此之后的一个采样时刻，还通过处理接收数据执行时间跟踪。为了确定最近似匹配实际到达时间的时刻，可将前后采样参考处的导码信道的幅度与在当前采样时刻处的幅度相比较，以确定哪个是最大的。如果在一个邻近采样时刻处的信号大于在当前采样时刻处的信号，那么可调节定时，从而获得最佳解调结果。
图7是根据本发明的示例实施例构成的BPSK信道解码器128和QPSK信道解码器126(图2)的方框图。由存储接收帧中的第一序列6,144/NR解调码元的累加器240接收来自组合器184(图5)的BPSK软判决数据，并将包含在帧中的每个后续6,144/NR解调码元组与相应存储累加码元相加，其中NR依赖于如上所述的BPSK软判决数据的发送速率。块去交错器242对来自可变起点加法器240的累加软判决数据进行去交错，而且Viterbi解码器244将去交错的软判决数据解码，以产生硬判决数据以及CRC检查和结果。在QPSK解码器126内，由去复接器246将来自组合器184(图5)的QPSKI和QPSKQ软判决数据去复接成单个软判决数据流，而且由累加每个6,144/NR解调码元的累加器248接收单个软判决数据，其中NR依赖于QPSK数据的发送速率。块去交错器250对来自可变起点加法器248的软判决数据进行去交错，而且Viterbi解码器252将去交错的调制码元解码，以产生硬判决数据以及CRC检查和结果。参照图3所述的另一个示例实施例中，在交错之前执行码元重复，将累加器240和248设置在块去交错器242和250之后。在加入速率组的运用因而特定帧的速率未知的本发明的实施例中，采用多个解码器，每个在不同传输速率下进行操作，而且根据CRC检查和结果，选择与最有可能被使用的传输速率相关的帧。其它差错校验方法的运用也符合本发明的实践。
图8是根据本发明的另一个实施例构成的调制器104(图2)的方框图，其中采用单个BPSK数据信道。由增益调节452根据增益调制因数A0调节导码数据的增益。由乘法器150a用Walsh码W1调制功率控制数据，而且由增益调节454根据增益调节因数A1调节功率控制数据的增益。由加法器460总加增益调节导码数据和功率控制数据，从而产生总和数据461。由乘法器150b利用Walsh码W2调制BPSK数据，而且运用增益调节456根据增益调节因数A2调节其增益。
利用长码480调制同相伪随机扩展码(PNI)和正交相位伪随机扩展码(PNQ)。运用乘法器464a-d和加法器466a-b，将所得长码调制PN1和PNQ与总和数据461和来自增益调节456的增益调节BPSK数据进行复数乘，从而得到XI和XQ。然后，利用乘法器468，以同相和正交相位正弦信号将XI和XQ上变频，而且分别由加法器470总加所得各上变频信号，并由乘法器472根据幅度因数AM加以放大，从而产生信号s(t)。
如图8所示的实施例与这里所述的其它实施例的不同之处在于，将BPSK数据设置在正交相位信道中，而将导码数据和功率控制数据设置在同相信道中。在这里所述的本发明的前面实施例中，将BPSK数据和导码数据以及功率控制数据一起设置在同相信道中。将BPSK数据设置在正交相位信道和将导码与功率控制数据设置在同相信道中减小了反向链路信号的峰值-平均功率比，而且信道的相位是正交的，导致两个信道之和的数量较少响应于数据变化而改变。这减小了保持给定平均功率所需的峰值功率，从而减小反向链路信号的峰值-平均功率比特性。这种峰值-平均功率比的减小降低了必须在基站处接收反向链路信号的峰值功率，以保持给定发送速率，因此增加具有最大发送功率的用户单元在不能发送可在基站处以所需峰值功率接收的信号之前离开基站的距离。这增加了用户单元在任何给定数据速率下可以成功地进行通信的范围，或者允许在给定距离内保持更大数据速率。
图9是当根据如图8所示的本发明的实施例构成时，搜寻指解调器182的方框图。由定时调节290对接收采样RI和RQ进行时间调节，而且运用乘法器301将PNI和PNQ码与长码200相乘。然后，利用乘法器302和加法器304，将时间调节接收采样乘以PNI和PNQ码的复共轭，得到XI和XQ。运用Walsh码W1和Walsh码W2，，通过乘法器310解调XI和XQ的第一和第二事例，而且运用加法器312，将所得解调码元4个为一组相加。由加法器308，通过四个解调码元对XI和XQ的第三事例求总和，以产生导码参考数据。由导码滤波器314将导码参考数据滤波后，用于通过乘法器316和加法器320对总和Walsh码调制数据进行相位旋转和定幅度，从而产生BPSK软判决数据，而且在由384∶1加法器322通过384个码元求总和之后，产生软判决功率控制数据。
图10是根据本发明的另一个实施例构成的发送系统的方框图。信道增益400根据增益变量A0调节导码信道402的增益。由映射器405将基础信道码元404映射为+1和-1值，并利用等于+，+，-，-(其中，+＝+1，-＝-1)的Walsh码WF调制每个码元。由增益调节406根据变量A1调节WF调制数据的增益。由加法器408对增益调节400和406的输出求总和，提供同相数据410。
由映射器412将补充信道码元411映射为+和-值，而且利用等于+，-的Walsh码WS调制每个码元。增益调节414调节WS调制数据的增益。由映射器416将控制信道数据415映射为+和-值。利用等于+，+，+，+，-，-，-，-的Walsh码调制每个码元。由增益调节418根据增益变量A3调节WC调制码元的增益，而且由加法器419对增益调节414和418的输出求总和，以产生正交相位数据420。
显而易见的是，由于Walsh码WF和WS长度不同，而且以相同码片数量产生，所以基础信道以一半于补充信道的速率发送数据码元。出于类似的原因，显而易见的是，控制信道以一半于基础信道的速率发送数据码元。
如图所示，将同相数据410和正交相位数据420与PNI和PNQ扩展码进行复数乘，提供同相项XI和正交相位项XQ。将正交相位项XQ延迟PN扩展码码片的持续时间的1/2，以执行偏置QPSK扩展，然后根据如图4所示和如上所述的RF处理系统106对XI和XQ进行上变频。
通过利用如上所述的具有不同长度的Walsh码WF、WS和WC，这种变通方法提供具有更多种速率的一组通信信道。此外，补充信道用较短的2码片Walsh码WS提供一种正交较高数据速率补充信道，其峰值-平均功率比低于使用4码片Walsh码的用两个信道的峰值-平均发送功率比。这还增强了发送系统的性能，该系统中给定放大器可以保持较高速率，或者运用较低峰值-平均发送功率波形以较大范围进行发送。
参照图10描述的Walsh码分配方案可被看作根据表VI分配8个码片Walsh空间。
  8码片Walsh码   信道
  ++++           ++++   导码
  +-+-           +-+-   补充
  ++--           ++--   基础
  +--+           +--+   补充
  ++++           ----   控制
  +-+-           -+-+   补充
  ++--           --++   基础
  +--+           -++-   补充
                            表VI.
除了减小峰值-平均发送功率比之外，运用单个较短Walsh码分配8码片Walsh信道组减小了发送系统的复杂度。例如，利用四个8码片Walsh码进行调制并对其结果求总和需要附加电路，因此更加复杂。
还考虑到，如图10所示的发送系统可以在各种扩展带宽下进行操作，因而在除了1.2288兆码片/秒之外的其它各种速率下产生Walsh码和扩展码。具体而言，考虑扩展带宽为3.6864MHz，以及相应的Walsh码和扩展码速率为3,6864兆码片/秒。图11-14示出根据3.6864MHz扩展带宽的运用，对基础、补充和控制信道执行的编码。为了调节编码以与1.2288MHz扩展带宽一起使用，通常减小码元重复次数。这种原理或调节码元重复次数可更广泛地用来增加扩展带宽，它例如包含运用5MHz扩展带宽。在下面提供的图11-14的描述中特别指出除了减小码元重复次数之外的其它对1.2288MHz扩展带宽系统编码进行的调节。
图11示出对4种速率(例如，全、半、四分之一和八分之一速率)执行的编码，当根据本发明的一个实施例执行时这些速率构成IS-95速率组1。在具有对于每种速率所示的位数的20ms帧中提供数据，而且由CRC检查总和发生器500a-d和尾位发生器502a-d附加CRC校验位和8个尾位。此外，由卷积编码器504a-d对于每种速率执行1/4编码率卷积编码，从而对于每个数据位、CRC位或尾位产生四个编码码元。运用块交错器506a-d对所得编码码元的帧进行块交错，从而产生所示数量的码元。对于较低三种速率，由发送重复器508a-c重复发送码元，如图中所示，导致对每个帧产生768个编码码元。然后，由码元重复器510a-d重将每种数率的768个编码码元重复24次，从而每种数率产生每帧18,432个编码码元。
如上所述，利用以3,686,400码片/秒(3.6864兆码片/秒)产生的4位Walsh码WF调制在基础信道中的每个代码码元。因而，对于20毫秒时间间隔(1/50秒)，Walsh和扩展代码码片的数量是73,728，它相当于帧中18,432个编码码元的每个码元有4个Walsh码片。
对于以1.2288兆码片/秒工作的系统，由码元重复器510a-d执行的码元重复次数减至八次。此外，发送重复器508a将帧中的码元序列重复三次，加上第四次发送120个码元；发送重复器508c将帧中的码元序列重复六次，加上第七次重复48个码元。此外，对于全速率(未图示)，包括第四发送重复器(或者第四发送重复步骤)，它第二次发送包含在帧中的384个码元序列。这些重复的发送都提供768个码元的数据，当由码元重复器510a-d重复八次时，相当于6.144个码元，它是在1.2288兆码片/秒下，20毫秒帧中的码片数。
图12示出当根据本发明的一个实施例执行时，对于构成IS-95速率组2的四种速率执行的编码。在具有对于每种速率所示的位数的20毫秒帧中提供数据，而且由保留位增添器521a-d对每种速率添加保留位。还由CRC检查和发生器520a-d和尾位发生器522a-d添加CRC校验位和8个尾位。此外，由卷积编码器524a-d对每种速率执行1/4编码率卷积编码，从而对每个数据、CRC或尾位产生4个编码码元。运用块交错器526a-d对所得编码码元的帧进行块交错，从而产生所示数量的码元。对于较低三种数率，由所述的发送重复器528a-c重复发送码元，如图中所示导致对于每个帧产生768个编码码元。然后，由码元重复器530a-d将每种数率的768个编码码元重复24次，从而每种数率产生每帧18,432个编码码元。
对于在1.2288MH扩展带宽工作的系统，由码元重复器530a-d执行的码元重复次数减至4次。此外，发送重复器528a发送在帧中的码元序列两次，加上第三次发送384个码元。发送重复器528b将帧中的码元序列重复5次，加上第六次发送96个码元。发送重复器528c将帧中的码元序列重复10次，加上第11次重复96个码元。此外，对于全速率(未图示)，包含第四发送重复器(或第四发送重复步骤)，它第二次发送包含在帧中的384个码元序列。这些重复的发送都提供1,536个码元的数据，当由码元重复器530a-d重复4次时，相当于6.144个码元。
图13示出当根据本发明的一个实施例执行时对补充信道执行的编码。在指定的11种速率中的任一种速率下提供数据帧，而且CRC检查总和发生器540添加16位CRC检查和数据。尾位发生器542添加8位编码器尾部数据，导致形成具有所示数据速率的帧。卷积编码器544执行1/4编码率、约束长度K＝9的编码，对接收到的每个数据、CRC或尾位产生4个编码码元，而且块交错器546对每个帧执行块交错并根据输入帧的规模对于每个帧输出所示数量的编码码元。码元重复器548依据所示输入帧规模将帧重复N次。
示出对于附加的第十二种速率的编码，以与11种速率相类似的方法执行该编码，除了执行1/2编码率编码，而不是1/4编码率。此外，不执行码元重复。
在表VII中提供对于可用于图13来调节不同码片速率(它们与扩展带宽相对应)的各种码片速率的帧规模、编码器输入速率、编码率和码元重复因数N的列表。
  码片率(Mcps)   每帧八位位组的数量   编码器输入速率(kbps)   代码速率   码元重复因子(N)
  1.22887.37281.22881.22881.22881.2288   2193189381765   9.638.476.8153.6307.2   1/41/41/41/41/41/2   1684211
  3.68643.68643.68643.68643.68643.68643.68643.68643.68643.68643.68643.6864   21334569931411892853815731,1492,301   9.614.419.228.848.457.676.8115.2153.6230.4460.8921.6   1/41/41/41/41/41/41/41/41/41/41/41/2   48322416128543211
  码片率(Mcps)   每帧八位位组的数量   编码器输入速率(kbps)   代码速率   码元重复因子(N)
  7.37287.37287.37287.37287.37287.37287.37287.37287.37287.37287.37287.37287.37287.3728   21334569931411892853815737651,1492,3014,605   9.614.419.228.838.457.676.8115.2153.4230.4307.2460.8921.61,843.2   1/41/41/41/41/41/41/41/41/41/41/41/41/41/4   966448322416128643211
  14.745614.745614.745614.745614.745614.745614.745614.745614.745614.745614.745614.745614.745614.745614.745614.7456   21334569931411892853815737651.1491,5332,3014,6059,213   9.614.419.228.838.457.676.8115.2153.4230.4307.2460.8614.4921.61,843.23,686.4   1/41/41/41/41/41/41/41/41/41/41/41/41/41/41/41/4   192128966448322416128643211
图14是对3.6864MHz扩展带宽系统的控制信道执行的处理的方框图。除了附加工作用于将未编码的功率控制位引入编码码元流的复接器560和码元重复器562外，该处理一般与其它信道的处理相类似。以每帧16位的编码率产生功率控制位，而且由码元重复器562重复18次，产生每帧288个功率控制位。以每-编码数据码元3个功率控制位的比率将288个功率控制位复接成编码码元帧，从而形成每帧总码元数为384个。码元重复器564将384位重复24次，从而对扩展数据以500千比特/秒的有效数据速率，对功率控制位以800千比特/秒，产生9,216码元/帧。对1.2288MHz带宽系统执行的较佳处理仅将执行的码元重复次数从24减至8。
这样，描述了多信道、高速率的CDMA无线通信系统。进行说明以使熟悉本技术领域的任何人员能够进行或运用本发明。对于熟悉本技术领域的人员而言，这些实施例的各种变更是显而易见的，而且可将这里所定义的一般原理用于其它实施例，而无需进行创造性劳动。因此，本发明并不限于这里所示的实施例，而是要符合与这里所揭示的原理和新颖性相一致的最宽范围。

Claims (23)

1.一种发送可变数据速率信号的方法，其特征在于，包括；
交织代码码元帧以产生具有第一预定数量码元的交织码元序列；
重复交织码元序列多次；
重复交织码元序列子集，其中该子集具有第二预定数量的码元，而且所述码元的第二预定数量少于码元的第一预定数量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，码元的第一预定数量是216。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，第二预定数量是120。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，码元的第一预定数量是120。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，第二预定数量是48。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，码元的第二预定数量是120。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，第一预定数量是216，并且重复的次数是3次。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，码元的第二预定数量是48。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，第一预定数量是120，并且重复的次数是6次。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，重复的次数基于代码码元帧中的代码码元数量。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，码元的第二预定数量基于代码码元帧中的代码码元数量。
12.一种发射机设备，其特征在于，包括；
交织器，配置为交织代码码元帧以产生具有第一预定数量码元的交织码元序列；
重复器，配置为重复交织码元序列多次，并重复交织码元序列子集，其中该子集具有第二预定数量的码元，而且所述码元的第二预定数量少于码元的第一预定数量。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，码元的第一预定数量是216。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，第二预定数量是120。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，码元的第一预定数量是120。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，第二预定数量是48。
17.如权利要求12所述的方法，其特征在于，码元的第二预定数量是120。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，第一预定数量是216，并且重复的次数是3次。
19.如权利要求12所述的方法，其特征在于，码元的第二预定数量是48。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，第一预定数量是120，并且重复的次数是6次。
21.如权利要求12所述的方法，其特征在于，重复的次数基于代码码元帧中的代码码元数量。
22.如权利要求12所述的方法，其特征在于，码元的第二预定数量基于代码码元帧中的代码码元数量。
23.一种发射机装置，其特征在于，包括：
用于交织代码码元帧以产生具有第一预定数量的码元的交织码元序列的装置；
用于重复交织码元序列至少一次并附加重复交织码元序列的子集的装置，其中所述子集具有第二预定数量的码元，而且所述码元的第二预定数量少于码元的第一预定数量。
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