TW387177B - Channelization code allocation for radio communication systems - Google Patents

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Α7 Β7 五、發明説明（1) 【發明之背景】 本j發明是關於可變數據速率傳输，以及更具骽而言， 是關於有效率地爲可變敢據速库:篆輸分ϋ展布碼之_ ° 細胞式無線電通訊系統近來的發展是使甩展頻調變及 分碼多路進接（CDMA)技術。在典型的直接序列CDMA系統 中，要傳送的資訊數據流被叠加在有時被稱爲展布序列的 較高符猇速率數據流上。展布序列的每個符號通常被稱爲 片碼（Chip)。每個資訊信號被分配一個唯一的展布碼通常 用來透過週期性反復以產生展布序列。資訊信號及展布序 列一般是在通常被稱爲資訊信猇編碼或展布的程序中透過 乘法組合。多個展布資訊信號以無線電頻率載波調變的方 式傳送並且在接收器中以複合信號形式共同被接收。每個 展$信號與其他所有已編碼信號以及雜訊相關信號在頻率 瓦歷_間上都相重叠。藉由將複合信號與雎一展布序到.篡虫· -- -, 4 一.. .. 一· · _.<< · -* .之一進行相關，可以隔離及解礙出對咿的資訊信號。 經濟部中央橾率局貝工消费合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

S 在無線電通訊日益被廣泛接受之際，更需要提供不同 類型的無線電通訊服務以滿足客戶需求。例如，可以預見 透過無線電通訊系統來支援傳眞、電子郵件、視訊、網際 網路進接等。更進一步，預期用戶也可能會希望同時進接 不同類型的服務。例如，兩個用戶間的視訊會議可能同時 涉及語音及視訊的支援。這些不同的服務中有些與無線電 通訊系統傳統上所提供之語音服務相比需要相當高的數據 速率，而其他的一些服務則需要可變的數搛速率服務。因 此，預期未來的無綠鼋通訊系統將必須能支援高數據速率 本紙張尺度適州中國國家標準（CNS ) Λ4规格（2丨ο X 297公釐） 經濟部中央標率局員工消费合作社印繁 A7 ___ B7 五、發明説明（2) 通訊以及可變數據速率通訊。 gCDMA無線電通訊系統中已經發展出數種可變速率通 訊的實作技術。從以可變速率傳送數據的觀點而言，這些 技術包括例如非連嫌傅輸（DTX)、可變展布因子、多碼傳 輸、以及可變前向糾錯（FEC)編碼。就實作DTX的系統而 言，傳輸只發生在每個時框的可變部份，亦即定義爲傳送 特定大小數據區塊的時間週期。用來傳輸的時框部份與整 個時框時間的比値通常被稱爲是塡充係數。例如當以最 高的可能速率、亦即在整個時框週期進行傳输時，r =1， 而以零速率傳输，例如在語音中的停頓時，7· =〇。DTX在 例如根據美國標準名爲「雙模寬頻展頻細胞式系統之行動 台-基地台相容標準」、TIA/EIA臨時標準TIA/EIA/IS-95 (1993年七月）及其修訂版TIA/EIA臨時標準TIA/EIA/IS-95-A ( 1995年五月）設計之系統中用來提供可變·數據速率 傳輸。這些決定美國細胞式通訊系統功能的標準是由位於 維吉尼亞洲·阿靈頓的電信公會及電子公會所頒佈。 可變展布因子是提供可變數據速率通訊的另一種已知 技術。如前所述，DS-CDMA展頻系統藉由將每個數據信號 與展布序列相乘以便將數據信號展布在可用頻寬上。藉由 變動每個數據符號之片碼數目，亦即展布因子，同時保持 片碼速率不變，就可以控制有效數據速率的變動。在可變 展布因子法的典型實作中，展布因子是由關係式SF=2kxSFmin 所限制，此處的SFmin是對應於最高許可用戶速率的最小 許可展布因子。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2丨0X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

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All A7 B7 五、發明説明（3) 另一種改變傳送數據速率的已知技術通常稱爲多碼傳 輸。巧據該技術，數搛的傅输是使用可變數目的展布碼， 使用的碼之確實數目視瞬時的用戶位元速率而定。這種方 法有效地分配可變數目的實體頻道給一條連線以提供可變 頻寬。多碼傳输的一個範例描述於美國專利申請案第08/ 636,648號標題爲「多碼壓縮模式DS-CDMA系統及方法」， 1996年4月23日提出申請，在此提及以供參考。 在無線電通訊系統改變傳送數搛速率的另一種技術涉 及FEC。更具體而言，前向糾錯編碼的速率是藉由使用碼 收縮及重複或藉由不同速率碼間交換加以改變。以這種方 法可改變用戶速率而保持頻道位元速率不變。嫻熟於本領 域人士應該可以瞭解改變FEC及可變展布因子用來實作可 變速率傳输機制方面的相似性。 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 (請先W讀背面之注意事項再填寫本頁) 在上行連線及下行連線中，都希望任何數目的邏輯頻 道可以同時被傅送以支援基地台及行動台間單一連線的可 變數據速率。爲了要在無線電介面上傳送這些邏輯頻道， 因此分酝了數個實髋頻道。這些實糖頻道使用不同的展布 碼(頻道化碼）加以分離，亦即俾用多碼傳替。每個實體 頻道可以擁有數個可能數嫌速率其中之一，亦即將在實體 頻道上傳送之數據進行展布時使用的數個可能展布因子其 中之一。然而，到目前爲止，尙沒有提供一個有彈性的解 決之道，能在分配碼字給實體頻道時同時考慮已經分配給 其他頻道的碼及對應於同相（I)和正交（¾)發射機分支 的功率考量。 -4 - 本紙張U適用中國國家標準（CNS ) A4洗格（2丨OX297公釐） 五 發明説明（4) A7 B7 經濟部中央標率局負工消費合作社印取

據此，期望能建立以有彈性的方式分配展布碼之新技 術和_統以支援多碼傳輸及可變展布因子，並最佳化功率 效率。 【發明之概要】 申請人之發明係要解決關於先前通訊系統的這些及其 他問題，此處分配給實懺頻道之展布碼考慮了已分配給其 他要與之並行傳輸之實體頻道的展布碼。例如，假設要分 配展布碼之實髋頻道是控制頻道（PCCH)，則根據本發明 之技術會調查在發射機I或Q分支上的另一實體頻道是否已 經指定了展布碼以分配給該PCCH—個能讓該PCCH與其他所 有在複合展頻信號中使用的實體頻道正交之展布碼。更進 —步，對實體數據頻道（PDCH)而言，根據本發明之技術 會判斷任何其他頻道是否已被指定與目前調查之頻道相同 之I或Q分支的展布碼。果眞如此，則貪分配給該PDCH能使 pPDCH與其他相同分支之PDCH&I^CH正交进展布碼。' -- .一· 根據本發明之其他範例古作，除了指定展布碼給每一 實體頻道外，實體頻道也以試圖平衡兩個分支間之功率並 改善功率放大器效能的方式分配於發射機的I及Q分支之間 。例如，假設對應於連線之數據速率設定相當的低，則連 線可能由一個PDCH及一個PCCH支援，其中之一指定給發射 機的I分支，另一給Q分支。然而，如果對應於連線之數據 速ΐ設定相當的高，則指定PDCH給一個分支而PCCH給另一 分支會造成兩個分支間很大的功率差異。在這種情形下， 數據可以在兩個PDCH上傳送，毎個分別分配給發射機的I 請 先 閲 讀- 背 意 訂 Λ 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Λ4规格（210Χ297公釐） A7 B7 五、發明説明（5) 及Q分支，而控制頻道則可以分配給〖或Q分支。 【圖$之簡述】 ιέ合附圖及下面之詳細的說明，可以了解申請人的發 明之目的及特色，图中： 圖一Α是代表本發明可以實作之發射機結構範例的方 塊圖； 圖一B是可以實作圖一A之發射機的另一種擾頻技術； 圖二是碼樹範例； 圖三是描述根據本發明之具释實作在發射機的I及Q分 支間分配實體頻道之流程圖；以及 圖四是描述根據本發明分配展布碼給實體頻道之流程 圖。 [較佳實作例之詳細說明】 雖然下面的描述是就涉及手提或行動式無線電話之細 胞式通訊系統而論，然嫻熟於申請人之發明的專業人士應 能瞭解它也可應用於其他的通訊應用中。 根據本發明之實施例，CDMA系統可以藉由在每個時框 提供指定該時框之瞬時數據符號速率的控制資訊以支援諸 如語音之可變位元速率服務。爲了在規則的時間間隔中達 成這個目標，實髖頻道可以被組織爲等長（時間上）的時 框。每一時框載運整數個片碼及整數個資訊位元。 利用該範例時框結構，可以藉由在分離的實體頻道上 傳送位元速率控制資訊以提供該資訊給每個CDMA時框。載 運齡據及控制資訊（例如包括頻道估計的導頻/參考符號 本紙張尺度適用中闽1家橾率（CNS ) A4«t格< 210Χ297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 -----------------— 五、發明説明（6) 、數據的功率控制命令及速率資訊）的實體頻道可以分別 指定馬實髋數據頻道（PDCH)及實骽控制頻道（PCCH)。一 行動台及基地台間的每條連線由一個*PCCH及至少一個PDCH 支援。瘦收運先就知道PCCH的展布碼、符號速率:對 等的展布因f。如此，接收器可以在對PDCH進行解調/解 碼前先從PCCH判斷PDCH的數據速率。處理BRI資訊的範例 技術描示於同一申請人受讓同日申請之美國專利申請第__ 號授與Dahlman等人之「可變速率通訊系統之低延遲速率 檢測」。 可變速率傳输有許多潛在的優點。舉例而言，系統中 不同用戶的干擾可以降低因爲片碼速率保持不變且較低位 元速率會給予較高展布因子，因此允許較低的傳输功率。 嫻熟於本領域人士應該瞭解在CDMA系統中變化資訊速率的 這項能力可以有利地用來變動其他參數。然而，仍然需要 有效率地將展布碼分配給不同實懂頻道（亦即PCCH及PDCH) 的技術並描述於下。 實髋頻道是特定速率的位元流，使用特定的碼並且兮 配在發射機的同相（I)或正交（Q)分支上進行展布。可 變速率服務的支援是透過上述可變展布因子之展布。數個 數據流使用不同長度之Walsh碼展布爲片碼速率，隨即被 加總，並且視需要做擾頻。進行這些展布、加總及擾頻運 算的發射機範例結構（可用於例如基地台或行動台）表示 於圖一A。 、 在此*提供給乘法器10的第一數嫌流具有相當於片 本紙張尺度II用中國國家揉準（CNS > A4规格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 丁 -* Γ 經滴部中央標準局—工消費合作社印聚 A7 ____B7__ 五、發明説明（7) 碼速率R除以該數據流之展布因子SFU的數據速率R。數 據流;^展布使用具有長度爲2k個片碼之頻道化碼字（channelization' cod word) cn ，其選擇係藉由_ 擇與實體頻道 、 所需之數據速率相關的k値使得乘法器30的輸出具有片碼 速率舉例而言，數據速率250 kbps之實體頻道是藉由 使用16 (24)個片碼長度之頻道化碼以展布於4 Mcps片碼 速率。關於根據本發明之特定頻道化碼之分配細節將描述 於下。同樣地，額外數據流被提供給乘法器12、14、及16 (和其他描示之分支）以使用具有被選取以求得片碼速率 Re之長度的頻道化碼展布它們各自的數據流。數據流的速 率可以侷限於該種間隔使得所用之展布因子比預定之SFmin 較大或相等。每個實體頻道隨即由各自的放大器18、20、 22、及24進行加權。可以個別選取權數來分配功率給每個 實體頻道以滿足預定之品質需求，例如每一實體頻道之位 元錯誤率。在發射機「I」分支的實體頻道在加法器26中 加總。同樣地，在發射機「Q」分支的實體頻道在加法器 28中加總。如果需要則隨即在實髋頻道之上進行擾頻。這 個可以用至少兩種方式完成。第一種，如圖一A所示，可 以藉由在方塊30及32中將I及Q對形成複數隨即在方塊34中 將結果乘以另一個複數（亦即複數値擾頻碼cseMmb =c1+jcQ 以進行展頻。也可以如圖一B所示藉由在方瑰36及38使用 兩個實數値擾頻碼(：1及(：()與1及Q相乘以分別進行I及Q分支 上之擾頻。擾頻碼的時脈爲片碼速率。最後所得的信號即 輸出至例如傳輸信號處理線路（如QPSK或0-QPSK調變器， -8 * 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4«l格（2丨0X29*7公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)

*1T 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A7 _B7___ 五、發明説明（8) 並可能緊跟著脈衝形成濾波器），由傳输功率放大器（未 示）大，最後被耦合至天線（也未示）.。 在乘法器10-16中用於展布之Walsh碼可以類似樹狀方 式表示，如圖二'所示。在樹中同一層級的碼彼此正交並且 具有相同展布因子。因此，碼c4>1、（: 4>2V c4_3、及c4.4 是正交碼且彼此具有相同的展布因子，^即同樣數目的片 碼。如果某個實糖頻道是以樹中的第一個碼進行展布，而 另一實體頻道用來展布的另一個碼是（1)與第一個碼不同、 (2)不在第一個碼通往樹根的路徑左方、且（3)不在以第一 個碼爲根部的子樹中，則這兩個展布實體頻道爲正交。例 如，假設PCCH分配的碼爲c4 i且某PDCH分酝的碼爲c8>5， 則這兩個展布頻道是正交。k而，假設PDCH分配的碼kc8 或c8>2，則PCCH及PDCH將不會正交。每個實體頻道會從樹 中分配一個展布碼，而其展布因子會符合各自的數搛速率 。當特定PDCH的數據速率變動時，將會分配到來自樹中不 同層級的碼。例如，增加數據速率會造成碼的選擇移往樹 的左端，而降低數搛速率時碼的選擇會移往右端。因此典 型的可變速率PDCH在它的數據速率變動時通常會沿著碼樹 的某條路徑上下移動。分配實體頻道給發射機的I及Q分支 ，以及圖二碼樹之碼爲展布碼（如圖一之Acu、cQ1等）可 以裉據下述本發明之規則爲之。 圖三是表示在可以使用單一PDCH來支援一條連線（亦 即頻重足夠）的情況下，根據本發明在發射機I及Q分支間 分配實體頻道之範例技術的流程圖。嫻熟於本領域人士可 -9 - 本紙張尺度通用中囷囷家標準（CNS ) Λ4規格（210 X W7公嫠〉 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)

,1T Μ A7 B7 五、發明説明（9) 以瞭解本技術提供在每個I及Q分支上相當平衡的傳輸功率 ，並,此提供更好的功率放大效能。流稈開始於方塊40， 在此判斷傳輸單一PDCH所需的功率是否非常大於傳輸PCCH 所需。舉例而言，如果PDCH要以比PCCH高得多的速率傳送 或是如果PDCH的服務品質（QoS)需求比PDCH高，則其功率 需求相對也會較高。在此情況下，流程前進至方塊42，數 據流在此被分割爲兩個較低速率的PDCH。三個實體頻道隨 即可以例如方塊42所示以有助於更平均地平衡兩個分支間 的傳輸功率的方式分配給I及Q分支。另一方面，如果在方 塊40中判斷PDCH的傳輸功率沒有比PCCH大很多則流程前進 至方塊44，控制頻道在此分配給分支之一而數據頻道則分 配給另一個。請注意在方塊42及44中Q及I的特定選取僅供 示範而其指定則當然可以互換。 經濟部中央標隼局貝工消費合作社印簟 (請先閲讀背面·<··注$項再填寫本頁) 在分別指定實體頻道給發射機I及Q分支之一後，要根 據本發明進行的下一分配是每個實體頻道的展布碼選擇。 根據本發明，選來展布PCCH之展布碼應該能使PCCH與所有 要在複合展頻信號中傳送的其他實體頻道正交，亦即與I 及Q分支上的所有頻道正交。需要這項特徵是因爲PCCH必 須先在接收器進行解調及解碼以提供用來處理在同一展頻 信號中傳送之數據頻道的頻道估計。據此，現在將根據圖 四的流程圖描述根據本發明分配展布碼的技術範例。流程 開始於方塊52,在此判斷目前正在分配展布碼的頻道是數 據頻道或控制頻道。如果目前正在分配展布碼的頻道是PDCH 則流程前進至方塊54。在此，分配給該PDCH之展布碼可使 -10 - 本紙張尺度適扣中國國家橾率（CNS ) A4规格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説明（1〇) 該PDCH與PCCH正交（如果該PCCH已經分配了展布碼）以及 使該Pj)CH與其他位於發射機相同I或Q分支之PDCH正交。例 如，假設該特定PDCH在分配展布碼的同時PCCH已經分配了 碼c4>1且另一PDCH也分配了碼c8^。更進一步，假設該特 定PDCH的傳輸數據速率需要相對於圃二碼樹之第三層級碼 。根據本發明，該特定PDCH隨即可以被分配爲碼c8j、（:8<4 、c8 6、c8 7、及c8 8中的任一。該PDCH不能分E爲c8 j 或c8j因爲種分配^造成與控制頻道非正交。然而，該 PDCH可以分配爲碼c8^如果它被指定給已經指定該展布碼 的PDCH之相反發射機分支。 流程隨即前進至方塊56在此如果有額外頻道剩下則更 多的碼會被分配。否則結束流程。如果在方塊52中，控制 頻道正在進行展布碼分配的評估，則流程前進至方塊58。 在此，會選擇能使該PCCH可以在接收器端被解碼及解調的 碼以提供頻道估計供數據頻道評估之用。 申請人之發明並不限於前述之特定實施例且嫻熟於此 技琴之人士得進行修改。因此，申請人之發明範圍係由下 面之申請專利範圍所指明，且任何及所有在本案意思及等 效範噶內之改變應被視爲涵蓋在本發明範圍內。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 經濟部中央標隼局貝工消费合作社印裝 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公嫠）

Claims (1)

1. A8 B8 C8 ---一 —_^_ t -..-.......... ： ^ 中請專利範圍 1. -種具有同相（I)分支及正交（Q)分支用以傳送 包含至少兩個實體頻道的複合、展頻信號的發射機，該發 射機包括： 對應於it述I分支，使用第一展布碼產生第一展布實 體頻道以展布對應於前述至少兩個賨體頻道之一的數據之 裝置，·以及 對應於前述Q分衮，使用第二展布碼產生第;1展_布實 -體頻道以展布對應於前述至少兩個實體頻道另一個之數據 的裝置； 其中該第一及第二展布碼具有不同數目的片碼，該第 -及第二展布碼係被選擇爲會使得前述第一及第二展布胃 體頻道彼此正交。 2. 根據申諝専利範園第1項之發射I其中該至少兩 個實體頻道中之一是控制頻道(PCCH)，且該至史兩個實 體頻道中之另一是數搛頻道（?1CH丨。 3. 磕搛申請尊利範園第2項之發射機，進一步包括： 藉由根據傅輸功率需求遘-性地分記前述至少MJT 燁頻道給前述1及Q分支，以平衡對應於前述發射機之前述·. 1及4^:支之边·率的袅置0 經濟部中央揉準扃身工消费合作社印It 4. 根據申請専利範圃第3項矣發射樓其中該至少兩 個實髓頻道包括使用第三碼展布以靡生第三展布直盟鍟道 的第二PDCH，以及其中該平衡功i的裝置會根搛前述傅輸 功率需求分配前述第二PDCH給前述發射機的同一 支炸爲 12 - ----J_丨 IIAJ ! (請先閲免背面么注^^項再填寫本頁) -訂- 本紙張AAA财目CNS ) A齡（21GX297公羞) I六、申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 經濟部中央梯準局貝工消费合作社印$L 5. 根據申請專利範圍第4項之發射機，其中該第二及 第三展布實雔頻道是正交的。 6. 根據申請專利範圍第4項之發射機Λ其中該第二及 第三展布實體頻道是非正交的。 7. 根據申請專利範圍第4項之發射機，其中該第二及 第三碼是相同的碼。 8. —種在無線電通訊系統中分配展布碼給多個要在複 合展頻信號中傳送之實糖頻道的方法，包括下列步驟： 分配具有第一數目片碼之第一展布碼給控制頻道以使 前述控制頻道與前述複合展頻信號中的其他前述多個實體 頻道正交；以及 分配具有與前述第一數目片碼不同之第二數目片碼的 第二展布碼給第一數據頻道，此處第二展布碼是選擇爲會 使前述控制頻道與前述第一數據頻道彼此正交。 9. 根據申請専利範圍第8項.之方法，其中該控制頻道 會傳送可用來進行頻道估計的參考資訊.,。 10. 根據申請專利範圍第Λ項之方法_，進—步包括下列 步驟： 分鼦具有第三位元長度之第三展布碼給第二數據頻道 ，前述第三展布碼是選擇爲會使前述控制頻道與前述第二 數據頻道彼此正交。 11. 根據申請專利範圍第10項之方法，其中該第—及第 二數搛頻道是正交的。 12. 根據申請専利範圍第10項之方法，其中該第一及第 13 本紙尺度逋用中國«家棣率（CNS ) A4规格（210X297公釐） 意 事 項 再 % 本 訂 經濟部中央標準局負工消费合作社印装 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 二數據頻道是非正交的。 、13.根據申請専利範圍第10項之方.法，其中該第二及第 三展布碼是相同的碼。 14. 根據申請專利範圍第10項之方法，進一步包括下列 步驟： 指定前述第二數據頻道給發射機中的一個I及一個Q分 支其中之一；以及 指定前述第三數據頻道給前述I及Q分支其中的另一個。 15. 根據申請專利範圍第\項之發射機，進一步包括： 對前述I及Q分支之前述第一及第二展布實體頻道進行 擾頻的裝置。 16. —種在無線鼋通訊系統中分配展布碼給要在複合展 頻信號中傳送之多個實《I轉填_的方法，包括下列步驟： 分配具有第一數目片碼的第一展布碼給第一數據頻道 ;以及 分配具有與前述第一數目片碼不同之第二數目片碼的 第二展布碼給控制數搛頻道；此處第二展布碼是選擇爲會 使前述控制頻道與前述第一數據頻道彼此正交。 17. 根據申請專利範圍第項之方法，甚中該控制頻道 會傳送可用來進行頻道估計的參考資訊。 18. 根據申請專利範画第16項之方法，進一步包括下列 步驟： 分配具有第三位元長度之第三展布碼給第二數據頻道 ，前述第三展布碼是選擇爲會使前述控制頻道與前述第二 -14 - ------------ (請先閱^*背面<注$項再填寫本頁) 订 本紙張尺度逍用中國國家橾準（CNS > A4规格（210X297公釐） 387177 II D8 六、+請專利範圍 數掾頻道彼此正交。 19. 根據申請專利範圍第18項之方法，.其中該第一及第 二數據頻道是正交的。 20. 根'據申請専利範圍第巧項之方事，其中該第一及第 二數據頻道是非正交的。 21. 根據申請專利範圍第18項之方法，其中該第二及第 三展布碼是相同的碼。 22. 根據申請專利範圔第1?項之方法，進一步包括下列 步驟： 指定前述第二數據頻道給發射機中的一個I及一個Q分 支其中之一；以及 指定前述第三數據頻道給前述I及Q分支其中的另—個 (請先閲請背面<注^^項再填寫本頁) Λ 經濟部中央揉準局身工消费合作社印ιί. -15 本纸張ΛΑϋ用料（CNS ) A4^ ( 210X297公釐）