TW387178B - Low-delay rate detection for vairable rate communication systems - Google Patents

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經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（1) 【發明之背景】 本發明是關於可變數據速率傳输，更具體而言，是關 於當ΐί輸顯位元速率資訊時能有效率地檢測出可變速率數 據傳输的技術。 細胞式無線電通訊系統近來的發展是使用展頻調變及 分碼多路進接（CDMA)技術。在典型的CDMA系統中，要傳送 的資訊數據流被叠加在有時被稱爲展布碼的較高位元速率 數據流上。展布碼的每個符號通常被稱爲片碼（Chip)。資 訊信號及展布碼信號一般是在通常被稱爲資訊信號編碼或 展布的程序中透過乘法組合。毎個資訊信號分配有一個唯 一的展布碼。多個已編碼之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被共同接收 。毎個已編碼信號與其他所有已編碼信號以及雜訊相關信 號在頻率及時間上都相重叠。藉由將複合信號與唯一展布 碼其中之一進行相關，可以隔離及解碼出對應的資訊信號。 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傅眞、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 通訊系銳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據速率服務。因 此，預期未來的無線電通訊系統將必須能支援高數據速率 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---„-------裝-----^—訂------S'踩 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（2) 通訊以及可變數據速率通訊。 $CDMA無線罨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 •技術包括例如非連續傳輪（DH)、可變展碼® 輪、以及可變前向糾錯（FEC)編碼。就資作DTX的系統而 言，傳输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。用來傅輪的時框部份與整 個時框時間的比値通常被稱爲是塡充係數r。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， 而以零速率傅輸，例如在語音中的停頓時，r =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/E1A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搛速率傳 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。 變動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，展頻系統藉由將每個數據信魷與展布碼 相乘以便將數據信號展布在可用頻寬上。藉由變動每個數 據符號之碼符號或片碼數目，亦即展布因子，同時保持碼 符號的速率不變，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。 {請先閲讀背面之注f項再填寫本頁) •裝-

，1T •ο- 本紙張尺度適用中國國家標牟（CNS > A4規格（210X297公釐） 經滴部中央標準局貝工消费合作社印t 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 輪。辦據該技術，數據的傳輸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。多碼傳 輸的一個範例描述於美國專利申請案第08/犯6,648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據速率的另一種技術渉 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。 不論在無線電通訊系統中採用何種特定技術以提供可 變速率傳輸能力，劈收器都必須知道ff號傳Jt的特定數據 達率以適當地检測及解遞接|到之，號。_知~會接收器其戶斤 接收信號之瞬時數據速率的方法分爲兩大類，即，將位元 速率資訊（BRI)與停送之信故一起_顯示地傳送的系統，以 及提供給接收器以「盲目；判酹數歉被舞送速率的能力， 例如藉由嘗試~:不同速率並尋找正確的循環冗餘i查（CRC) 之系統。授與Butler等人之美國専利案第5,566,206號提 供盲目速率檢測的一個範例。 顯式BRI的傳输及盲目速率檢測方法都有些缺點。舉 例而言，由於正確辨識多個可能數據傳输速率之一所需的 額外電路/邏輯，使得盲目速率檢測導致相當複雜的接收 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS〉Λ4规格（2丨0X297公釐〉 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（4) 器0 @式MI的傳输也會產生設計問題。例如，BRI可以在 它所描述之數據訊框之前的數嫌訊框中傳送或是在它所描 述的同一訊框中傳送。如果ΒΙΠ在前一個訊框中傳輸，則 發射機中會被引入一個訊框的額外延遲。也就是說，當發 射機中的訊框之數據可用時，該訊框的BRI會被計算及傳 送，而數據訊框的傅送則延遲至下個訊框週期。這項額外 的延遲在諸如語音的低延遲服務中，特別是在訊框長度很 大時相當不利。 另一方面，如果BRI與數據在同一訊框中傳輸，接收 器將需要暫時儲存接收到的信號直到它對該訊框的BIU完 成檢測及解碼。這種解決方法導致接收器中額外的緩衝， 以及因此造成的額外成本及複雜度。 據此，希望能建立新的技術及系統以允許顯式速率資 訊在它所描述的同一訊框中傅送，同時最小化接收器所需 的緩衝量。 [發明之概要】~ 透過申請人之發明可以解決前述通訊系統的這些及其 他問題，其中使用可變展布因子的可變速率數嫌傳輸在資 料本身昀同二的傳逸。當使甩Wal5h碼展布 時，解展布程序可以分割爲兩個分離_的解展布階段，在 兩锢階段間則有緩衝。緩衢隨即可以最大用戶嚴據速莲服 不是更基。如掩，緩衝器的大小可以大幅. 的條低。 本紙張尺度適用中两國家揉準（CNS ) Λ4规格（210X297公釐) --J-----—^“裝-----^—訂------Λ線 (锖先閱讀背面之注f項再填寫本頁) 經濟部中央標準扃貝工消费合作社印擊 A7 ____B7_ 五、發明説明（5〉 在第一解展布階段，解展布的進行可以根據最大用戶 數據_率及源自共同根部之碼的Walsh碼字羼性使用所有 實體頻道共同之第一碼。在BRI例如從實髋控制頻道解碼 之後；該資訊隨即提供給第二解展布階段以判斷對應於將 被解碼之每個實體頻道的個別碼字。 【圖式之簡式】 配合附圖及下面之詳細的說明，可以了解申請人之發 明之目的及優點，圖中： 圖一代表本發明可以實作之範例接收器結構之方塊圖； 圖二描示在具有共同擾頻之兩個實體頻道上的可變展 布； 圖三是碼樹範例； 圖四描示根據本發明之實施例的兩階段解展布；以及 圖五描示圖四方塊圖的更詳細版本。 【較佳實施例之詳細說明】 本描述雖是就涉及手提或行動式無線電話之細胞式通 訊系統的例子而論，然嫻熟於該領域之人士可以瞭解本發 明得應用於其他之通訊應用中。 根據本發明的實施例，CDMA系統可以藉由在每個訊框 提供指定該訊框之瞬時數嫌符號速率的控制資訊以支援諸 如語音等可變位元速率服務。爲了在規則的時間間隔完成 ，黉體頻道可以組織声等長的訊框。每一訊框負載整數個 片碼及整數個資訊位元。 、 ' 使用該範例訊框結構，藉由在分離的實嫌頻道上傅輪 本紙張尺度適Λ中國固家標率（CMS > A4规格（210X297公釐） ------------Γ “裝丨一——^丨訂^----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消费合作社印掣 A7 ___B7_ 五、發明説明（6) 該資訊可以提供每個CDMA訊框的位元速率控制資訊。負載 、數據乓控制資訊的實髋頻道可以分別指定爲實髋數據頻道 _ (PDCH)及賨懂控制頻道（PCCH)。接收器早先已知PCCH的 展布碼、符號速奉、莰對％之展布因子。 可變速率傅输有許多潛在的優點。例如，由於片碼速 率保持不變且較低位元速率會得到較高展布因子，因此允 許較低的傳輸功率，所以系統中不同用戶的干擾可以降低 。嫻熟於本領域人士應該瞭解在CDMA系統中改變資訊速率 的能力可以被有效地用來改變其他參數。 图一描述的是範例接收器的結構（可用於例如基地台 或行勘台）。被接收的信躭首先由處理器10進行處理以産 生複合基頻樣本。該信號隨即被分送至分別包括控制頻道 及數據頻道之RAKE解調器12及14的信號處理分支。雖然圖 一只有描示一個PDCH信躭處理分支，嫻熟於本領域人士應 該瞭解根嫌本發明之接收器中可以包括多個該種分支。解 調器12及14也由單元16及18提供PCCH及PDCH對應的展布碼 。如上所述，PCCH訊框包含關於同時傳送之PDCH的相關資 訊，因此，PCCH資訊將在PDCH被解調前進行解碼。因此， 在PDCH RAKE解調器14上游的訊框籲衝凝會暴該基頻 值號迫_艙入使摄ftlCHJUKEJI颥器14能在解碼前先接收到 PDCH的展布因子。關於PDCH中數嫌傳输速率的相關資訊是 由PCCH解碼器22以逐個訊框的方式提供。在下游提供有PDCH 解碼器24以對PDCH進行解碼，如本領域者所熟知。下面將 描述根嫌本發明之實施例可以使訊框緩衝器20的大小最小 本紙張尺度適用中«家標率（CNS M4规格（210X297公釐） --------^ 裝------訂------冰 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明説明（7) 化0 _了完全瞭解緩衝器20的大小如何降低，首先提供可 變展^因子及正交碼的簡單討論。如前所述，可以透過以 可變展布因子對數據流進行展布以支援可變速率服務。例 如，考虑一種在第一週期需要第一（較低）數據速率且在 第二週期需要第二（較高）數據速率並且在行動台與基地 台間使用一個PDCH支援的服務。在第一週期，可以根搛第 一數據速率選擇第一展布碼。在第二週期，可以選取第二 展布碼以對腾私第二率傳送之展祐埶框進行展布。 由於第二數據速率比第一數嫌速率更高，第二展布碼將比 第一展布碼短。 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 -------II (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 線 更進一步，轰個可變速率MCH可丛薄似方式處理。例 如，數個數據流可以使用不同長度之Walsh碼展布至片碼 速率，接著進行加總及擾頻。图二描示這些展布及擾頻運 算，以兩個實儺頻道爲例。在此，第一數搛軺道被提供給 具有等於片碼速率除以該數嫌流展布因子SFi之數嫌速 率Rl的乘法器30。該數嫌流會選擇長度能使乘法器30之输 出爲片碼速率h之實雔頻道的碼字Ct進行展布。同樣地， 第二數搛流提供給具有等於片碼速率R〇除以第二展布因子 SF2之第二數據速率卩2的乘法器32。該數據流會遢擇長度 能產生片碼速率Re之實儸頻道的第二碼字C2進行展布。這 兩個寶《I頻道在加總器34中進行加總並且隨即在方塊3.6中 以擾頻碼進行擾頻。得到的信猇會被輸出至例如傅输 信號處理電路並且最後耦合至天線。數據流的速率可以限 本紙張尺度適用中闺國家揉牟（CNS ) Λ4規格（210XW·；公釐） 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 __._ B7___ 五、發明説明（8) 制爲使用大於或等於預定SFmin之展布因子的間隔。 $乘法器30及32中用來展布的Walsh碼可以樹狀形式 觀之，如圖三所示。樹中同一層級迫 同的展布因子。如果某個實雔頻道是使用樹中的第一碼進 行展布，而另一實髋頻道是使用另一碼進行展布，該碼（1) 與第一碼不同、（2)不在第一碼通往樹根之路徑左方、且 (3〉不在以第一碼爲根部的子樹中，則這些展布實體頻道 將會正交。每一實體頻道都會從樹上配置一個展布碼，具 有符合各自敗據速率的展布因子。當特定PDCH的數據速率 變動時，將會被配置來自樹上不同層級的碼。例如漸增數 據速率會造成碼的選擇移往樹的左方，而漸減數據速率的 碼之選取會移往右方。因此，典型可變速率PDCH的數據速 率變動時通常會沿著特定路徑上下移動。 從圖三中可以看出樹中任何特定的碼被用來建立它右 方的碼（亦即從根部進一步延伸）。因此，任何特定的碼 可以視爲是包含通往碼樹根部路徑上之較低層級的碼。申 請人已經發現該碼的特性可以用來降低接收器所需之緩衝。

在圖一所示之接收器中，接收到的信號被解擾頻及解 展布。然而，在爲訊框解展布之前接收器必須知道用來傳 输該訊框的展布因子。由於根據本發明之實施例，BRI是 在同一訊框中進行傳輸，所以信號必須進行緩衝。然而， 申餚人已經發現使用特定連線建立可用之所有Walsh碼的 最大共同部份可以不需緩衝地進行解展布〗亦即在BRI解 碼之前。據此，圖一接收器中包含緩衝器20及PDCH RAKE 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规格（210X297公釐） --------裝------訂------~ζ, %. (请先閲讀背面之注f項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央樣準局負工消費合作社印製 五、發明説明（9) 解調器14的分支可以修改爲圖四。此處，信號與在方塊50 發現巧所有可能碼之子樹根部的第一碼進行相關以對接收 的符號進行部份的解展布。這項程序會在所有多路徑敢束 中進行、RAKE組合會被完成、且取得的中間符號會被緩衝 在緩衝器20中。一旦PCCH解碼器22完成BRI的解碼，來自 緩衝器20的中間符號會在方塊52中與第二碼進行相關以取 得解展布之原始位元。用於解展布第二步驟的碼很容易從 碼樹中辨識出來。例如，解展布碼（+1+1-1-1-1-1+1+1) 的實作可以首先在方塊50中使用（+1+1)解展布隨即在方 塊52中以（+1-1-1+1)解展布。另一種選擇是在方塊50中 以（+1 +卜卜1)解展布隨即在方塊52中使用（+卜1)。前者 的組合導致較高速率的中間符號緩衝，因此需要較大的緩 衝器20。然而，任一情況下，根據本發明的緩衝都是在非 常低於片碼速率的速率下進行。例如，在使用介於64及256 的可變展布因子之系統中，緩衝的速率是在低於片碼速率 的64倍下進行。 圖五描示根據本發明在兩指RAKE接收器中的兩個碼之 範例解展布程序。首先，在方塊60及62中，接收到的信號 被解擾頻以反轉在圖二方塊36中進行的程序。接著，在方 塊64及66，對接收到的信號使用共同碼，亦即該特定傳輸 中所有可變展布因子選項之共同碼樹的最左部份之碼，進 行部份解展布。所得的部份解展布信號被分別整合在方塊 6δ及70，並且在方塊72及74根據頻道估計進行修正。後面 這南個運算相對於RAKE接收器之信號處理爲本領域人士所 -10 - 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4规格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本真) 裝· ir 線_ A7 ________B7_ 五、發明説明（10) 熟知。所得的部份解展布信號隨即於方塊76中加總並且引 入緩巧器20中，它們在此儲存直到PCCH解碼器可以提供其 位元速率資訊爲止。然而，由於信號在儲存於緩衝器20前 曾被部份解展布，儲存器的數搛速率會比片碼速率低得多 ，提供設計者降低緩衝器18的機會。一旦該訊框的BRI資 訊可以取得後，就可以選取第二碼Q"及C2"以分別在方塊 78及80中完成解展布的運算。再一次，解展布信號會在方 塊82及84中整合且其後續處理的進行如在傳統RAKE接收器 中所熟知。 申請人之發明並不限於前述之特定實施例且嫻熟於此 技藝之人士得進行修改。因此，申請人之發明範圍係由下 面之申請専利範圍所指明，且任何及所有在本案意思及等 效範疇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f項再填寫本頁) 寐 經濟部中央標準扃員工消費合作社印製 -11 - 本紙張又度通闲中國國家樣準（（:NS > A4规格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 打 1 1〇〇5 9 A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局*c工消费合作社印製 申請專利範圍 1.—種垮收.華，包括： 用以接收包含至少兩個實體頻道之歷顏 使5第一碍對前述至少兩個實髖頻道進行部份解展布 的裝置1 用以緩衝前述部份解JP布信號之裝置；以及 使甩第二碼對前述被緩衡信號進行解展布之裝置。 2·根嫌申諝専利範圍声一項之接收器，其中該展頻信 號是以片碼速率被接收，且該緩衝里上趁蓝逾片碼 罈率儲f前述部份解展布信號。 3. 根搛申請専利範園第丨項之接收器，其中該至少兩 個實體頻道包含一個控制頻道及一個第一數嫌頻道。 4. 根據申請専利範圍第1填£~接收器，其中該至少兩 _ · -* · — 個實JIMM_可以任篮多:©數據速率後接收，且前述第一碼 是根搛煎难多個數嫌速率所選9。 5. 根搛申請専利範園第3項之接_收器，進一步包括： 對前述控制頻道進行解調及解碼以取得對應於前述第 —數嫌頻道之位元速率資訊的裝置；以及 提供前述位元速率考訊每疼用至少一個第二碼對前述 _ 被緩衝信號解展布之前述裝置的裝置。 , · ... - —------ - _.* ―一 …- 6. 根嫌申諝專利範園第^項$學收器，其中該第二碼 的選擇晕根嫌前述位元速率i訊。 7. 根搛申請専利範團第3夷„之接收器，其中該至少兩 個實偃頻道進一步包含一個第二數嫌頻道。 8. 根嫌申請專利範圈第7項之接收器，其中該部份解 12 本紙張AA逋用中••家標率《CNS > U10X297公釐） -------f’i—I (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) tr· 線 387178 B88 C8 D8 六、申請專利範園 展布裝置也使用前述第一碼對前述第二數據頻道進行解展 布0 9.根據申請専利範圔著8項之接胜器·，進一步旬括： 對前述控制頻道解調及解碼以取得對應於前述第一及 第二數嫌頻道每一個之位元速率資訊的裝釐；而 其中該解展布裝置會根據前述位元速率資訊選取前述 、 第二碼及第三碼以分別解展布前述第一及第二數據頻道。 10. 根據申請專利範圍第9項之接收器，其中該位元速 率資訊包括前述第一及第二數據頻道每一個之展布因子。 11. 根據申請專利範圍第5項之接其中該位元速 率資訊是展布因子》 12. 根嫌申請専利範圍第&項之接收器，其中該第一碼 的選取是根嫌前述第一及第二數嫌頻道共同之碼位元。 13. —種解展布數據訊框的方锋，包括下列布驟： (a) 使用第一碼對前述數嫌訊藶显布J (b) 對步驟（a)输出進行緩衢； (c )決定前述數嫌訊框的傳输速率；以及 · 1 1 {(Π使用第二碼對前述f緩衝綸出進行解展f，前述 第二碼的選取是根嫌前述被決定之速率。 經濟部t央搮準局工消费合作社印装 -------ΛI.裝-- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本霣) 線 14. 根搛申請專利範圍第13項;t方法，其中步驟（a)進 一步包含下列步驟： 以小於前述數據訊框之片碼速率的速率對前述輪出進 行緩衝。 15. 根據申請専利範鬮第13項之方法，其中步驟(c)進 -13 - 本紙張又度逍用中國國家揉準（CNS ) A4规格(210X297公釐） 經濟部中央揉率局貝工消費合作社印裝 387178 I D8 六、申請專利範圍 一步包含下列步驟： 藉由對控制頻道進行解調及解碼以取得前述速率。 16. 根據申請專利範園第13f之方法，，其中步驟（a)進 —步包含下列步驟： 根搛前述數搛訊框可以被傅输的多種速率以決定前述 第一碼。 17. 二種接HI器包括： 解展布被接收之展頻信號的第一解展布器； 連接至前述第一解展布器以儲存其输出的緩衝器；以 及 連接至前述緩衝器以解展布前述被儲存输出之第二解 展布器。 18. 根據申請專利範園第17項之接收器，其中該第一解 展布器會使用至少兩個分支對前述被接收之展頻信號進行 解展布，每一分支使用同樣之第一碼以解展布前述被接收 之展頻信號。 19. 根嫌申請專利範園第17項之揆收器？其中該第二解 展布器會使用至少兩個分支對前述被儲存的输出進行解展 布，每一分支使用的碼與前述至少兩個分支所使用的其他 碼不同。 20. 根據申請專利範圍第17項之接服器，其中該第一解 展布器會使用擾頻碼對前述被接收之展頻信號進行解擾頻。 -14 - 1 ____：_ 本紙張尺度逋用中國·家揉準（CNS > Λ4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注$項再填窝本筲) -裝. 訂