TWI241080B - Application of spreading codes to signals - Google Patents

Description

1241080 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關於一種方法與裝置用來對通訊訊號擴散及/ 或解擴散。 【先前技術】 如大家所知，擴散碼係應用於編碼劃分多重存取（c〇de division multiple access，CDMA)。擴散碼係用於在訊號傳 遞過程中產生擴散頻譜訊號，並且也用於在訊號接收過程 中對擴散頻譜訊號作解擴散。

至少以目前的通用移動電話系統（Universal Mobile Telephone System，UMTS)標準而言，對一訊號作擴散的 過程係定義為將至少擾動碼（scrambling C0(je)及槽化碼 (channelisation code)其中之一應用至訊號中。該UMTS 標準定義該擾動碼為一複數值序列，每一複數值具有一實 部及一虛部。該UMTS標準定義槽化碼為全實數序列。一 擾動碼以及一槽化碼係依序應用至一訊號而作擴散或解擴 散。選擇性地，一擾動碼以及一槽化碼可以相乘使其乘^ 可用於一訊號中作擴散或解擴散。 、 第8圖表示一習知電路用於對一輸入訊號作擴散或解 擴散（其值具有複數形式f+jg)，該擴散或解擴散係藉由一 擾動碼（其值具有複數形式a-jb)以及一槽化碼（其值為實 數形式標記為c)。如第8圖所示該電路包括一擾動生 1241080 =，裝置係排列成通過該碼值的分量其中之—而成為乘 ' ，並對該碼值分量作XOR以產生選擇器值。。 Φ 2 —實施例中，有第—及第二碼值應驗輸入訊號 :。料-碼㈣與上述之該鱗距並具有分量沿該轴分 而第—碼值麟於該軸其巾之—。該邏輯裝置係以該 弟一石馬值對該第—碼值的—分量作XOR而產生-值用為 該些乘法器值，並對該碼值分量作x〇R以產生 ★在另-實施财，有第-、第二及第三碼值應；於輸 ^汛號中。該第一碼值係與上述之該軸等距並具有分量沿 該軸分佈，該第二及第三碼值係分別落於該軸其中之一（未 必要同-軸）。該邏輯裝置係係以該第二碼值或該第三碼值 對該第i值的—分量作x〇R運算，並且以祕未用之該 第二或该第二碼值對該第一碼值的另一分量作x〇r以產 生邊些乘法器值。該邏輯裝置亦對第一碼值分量作x〇r以 產生該選擇器值。

在另一實施例中，有第一、第二及第三碼值應用於輸 入訊號中。不像上-段所述之實施例，第一及第二碼係分 =於該等鱗距並具有分量沿該等軸分佈。該第三碼值係 落於該軸其中之一。該邏輯裝置係排列成對第一碼的分量 作XOR ,對第二碼的分量作x〇R，對該等x〇R的操作結 果作XOR，並以一 NOT功能作調整而產生該選擇器值。 該邏輯裝置亦排列成提供該第一及第二碼至一組AND 閘，其中某些輸入值係作反相。該等AND閘的輸出值係併 入一 OR閘中，以該第三碼值對該〇R閘的輸出值作x〇R 1241080 RF載波作調變。然後該調變過的即載波經過放大從 1〇傳送出去。 ' 在訊號接收中，經過調變的載波抵達天線1〇並由該 RF區段12作解調變’以恢復成一基本頻帶的擴散頻譜^ 號。然後該擴散頻譜訊號傳送至該CRp 14，該CRp 14執 行-解擴散操作’該解擴散操作使用—分離多徑接收演算 法（rake receiver aig〇rithm)。該 CRp 14 的輸出為一解擴散 =資訊訊號’可由該BRP 16處理而回復，例如，回復成數 字化的語言而顯示於使用者的電話上。 該CRP 14係負責對欲傳送的資訊訊號作擴散，並將接 收的基本頻帶的擴散頻譜訊號作解擴散。此兩個角色包括 將一或多個擴散碼或擴散訊號施加於該CRp輸入中。通過 該RF區段12及該CRP 14的該基本頻帶的擴散頻譜訊號包 括-串列的資料單元稱為基片（ehip)，而該等訊號稱為處 於「^片^率」。通過該BRP 16以及該CRP 14的資訊訊號 二包，資料單元的序列（sequence)稱為符號（symb〇1)，而 s亥等峨稱為處於「符號速率」。有時，該BRp被稱為一 符號速率處理器。 基片與符號之間的關係可略述如下。考慮使用包括數 值序列的一訊號擴散碼的情況。在對一資訊訊號作擴散而 用於傳送的過程中，將示範碼（exemplar^c〇de)的值加於 ^虎中的速率是典型的，以致於該碼的數個值係加於每個 符號中，每個值的加人產生—個基片。在解擴散的過程中， 由於用於接收，所產生的一擴散頻譜訊號使用該示範碼， 1241080 =擴政碼的每個數值係施加於絲本織擴散頻譜訊號 、接收，片（該碼係循環以處理所有的基片）。此程序的結 果係於每個符酬射作累積，·復組成-資訊訊號的 符號串流。 CRP14施加擴散碼至基片或符號速率訊號的程序係參 照第2圖作說明。 在第2圖中，二個擴散碼係施加於正在作擴散/解擴散 的汛谠。该二擴散碼為一擾動碼以及一槽化碼。該擾動碼 係由一擾動碼源18所提供，而該該槽化碼係由一槽化碼源 2〇所提供。正在作擴散/解擴散的訊號係加於終端f及吕， 而該程序的輸出係從終端η及p取得。 忒擾動碼為複數，而其數值序列係為下列之一的複數 形式· 1+j、1-j、-1+j、。於二進位形式中，該複數係以 二個位元的字組表示，其中該字組的第一及第二位元係分 別表示該複數的實部及虛部。二進位數值〇用於表示十進 位數值+1 ’而二進位數值1用於表示十進位數值_1。按， 上述之複數分別轉換成二進位形式⑻，⑴，⑴以及11。另 一方面該槽化碼係完全實數而可以取十進位數值+1及“。 該數值分別計算成二進位形式的0及i。 在第2圖中，該擾動碼的每個數值的二進位實部及虛部 係分別施加於終端a及b。該槽化碼的二進位數值係施加於 終端c。正在作擴散/解擴散的訊號包括一個複數值的序列。 此訊號之每一數值的二進位實部及虛部分別施加於終端f及 g。遠輸出號係從終端η及p取得，並具有與施加於終端f 1241080 及g的訊號相同的一進位複數形式。施加於每個終端f、g、n 及ρ的數目可以是多數個位元。 訊號a、b及c係施加於X〇R閘22及24的輸入。X0R 閘22的輸出d為擾動碼複數數值的二進位部分作乂〇11操 作的結果。XOR閘24的輸出為槽化碼數值^與擾動碼數值 的實部a作XOR的結果。XOR閘22及24的真值表表示 於第3圖。 第2圖電路處理訊號d及e的部分包括三彳固乘法器26、 28與30以及二個多工器32與34。乘法器26及3〇 ^別產 生兩個乘積訊號k及h，其係分別將訊號6乘上訊號 所得。乘積訊號h係提供至兩多工器32及34的輸入。乘 積‘號k係&供至多工器34的一輸入。此外，乘積訊號& 係和:供至乘法器28，於该處被乘上十進位數值_ι而產生乘 積訊號m。換言之’乘法器28作為一反相器來改變乘積訊 號k的正負。乘積訊號m提供至多工器32的一輸入。訊號 d被施加於兩多工器32、34的控制輸人，以控制每一多工 器之兩輸人其中之—傳送至多I器的輸出。若訊號d具有 二進位值卜則乘積訊號m傳送至終端n而_訊號h傳 =終端P。若訊號d具有二進位值〇，則乘積訊號h傳送 〜端η而乘積訊號k傳送至終端p。如稱早所述，在終端 的减械複數數值輸出的實部與虛部。第4圖提供 二”值表，在n及P的輪料施加於上述終端之輸入的函 數。 第2圖卿之電路可吨行解槪及狐。若一基片 1241080 速率訊號施加於終端£及g，則出現於終端n及p的結果 ^符號週射作累積郎復—符號速率訊號 。相反地，若 化加於終端f及g的訊號是符號鱗，雜肢率訊號可取 自，端η及p。施加於終端f及g以及從終端n及p所提供 的複數值傳統上為多個位福長度。保持施加於終端a、b、 c f及g之數值崎續躺支配擴散祕擴散是否執行， 對於熟習此技藝之人士是明顯的。必須有的認知是如果一 擴散操作係定義為-複數資料數值v係由—擴散碼進行操 作’則對於-触t聰i v其對應轉繼触係定義為 V · U* 〇 第2圖之電路的計算為 (a- bj) · c · 1/2 - (1+j) . (f+jg) 因此’若該電路用來以一 a_bj的碼作擾動而產生一結 果s+tj，則該電路的輸出結果以计句表示成 1/2(1+j)(S+tj) 另一方面，若該電路用於作解擴散以抵消用a+bj的碼 作的擾動而產生解擴散的結果w+zj，則該電路的輸出以 W+zj表示成 1/2(1+j) (w+zj) 在這兩情況中，可以很清楚地看出所欲之結果被偏移 了 1/2 (Ι+j)的量。此偏移可藉由一換算單元35作修正， 將n+pj栗以Ι-j ’因為l/2(l+j) ( i_j) 。在某些實施例 中，也許無須作如此的換算，現作說明。 在一 UMTS系統中，一包含參考資料的前導訊號通常 1241080 與一或多個資料訊號並列傳送。包含於該前導訊號的參考 資料會由需要該前導訊號的接收器所辨識出，且所^妾&的 前導訊號可峰作頻道量測，即，量_前導訊號所行經 之環境的性質。既然該資料訊號將會行經通過與該前導訊 號相同的環境，該頻道量測可用於修正所接收的資料訊 號。若一資料訊號以及一前導訊號係使用如第2圖所示的 電路作擴政，則該資料訊號及該前導訊號會偏移而具有 l/2(l+j)的偏移係數。然而，由一接收器對該前導訊號所做 的頻道量測可測得係數l/2(l+j)，且對資料頻道之修正所做 的頻道估算會對資料頻道作係數l/2(l+j)的修正。因此，在 該傳送器中無須一換算電路。同樣地，若一接收器欲使用 如第2圖的電路對前導及資料訊號作解擴散，在該接收器 中的别導資料之l/2(l+j)的偏移會抵消資料訊號中的等效 偏移。 若輸出n+pj用於乘幂的計算，或類似者，其中需要其 模數的平方’该偏移係數l/2(i+j)的相位部分（phasepart) 可以忽略，雖然仍必須考慮平方後的模數作虛擬減半（除 非將所有以相同方式產生並具有1/2係數之訊號的模數作 對比）。如此的計算可用於一接收器中（即，第2圖的電路 被用於作解擴散之處）以量測訊號強度，其可用於偵測入 射訊號的出現及時序。 如果該槽化碼由複數Ι+j作換算，則第2圖的輸出d 及e具有額外的意義。這將槽化碼在複數平面上反時針旋 轉45°。該槽化碼只取ι+j及丨十若該槽化碼取此複數形式， 1241080 則該複數懸碼及該複㈣化碼内容的 值，其為全實數或全餘且為正或負。在財d 中的二進位值G及1分猶指此乘積為實數及虛數，且輸 出e中的二進位值〇及丨分別意指此乘積為正及負。 若比較第2圖及第8圖的電路，报明顯第2圖中的電 路佔用較少的㈣域’因為省略了第8圖中的加法哭以及 二個乘法器。當然，儘管第2圖使用了兩個多工器y但在 秒區域還是節省。 第5圖表示第2圖之電路的另一種構造，只使用一個 擾動碼。第5圖的電路係等效於將第2圖中的e值固定。 於第5圖中，訊號d的演變與第2圖中相同，而訊號e僅 與訊號a相同。在終端n之輸出訊號（來自使用 及e的終端f及g的輸入訊號）的乘積係無改變並遵循第4 圖的真值表。 ά亥3GPP標準需要某些資料頻道以包含既定的符號於 頻道中之既定位置。來自一前導序列的符號（與先前所提 到的前導訊號有區別）。一接收器可使該已知的前導序列相 對於一經由如此的頻道所接收的訊號作相互的關連，以追 蹤該入射訊號的時序。在前導序列的符號為複數，該符號 的複數部分共旱相同的大小。然而，複數分量的正負在該 付说中以及在该符说之間會不同。此一前導序列相對於一 已接收的符號串的關連可視為使用該前導序列對該符號作 解擴散。另一方面，該前導序列可被當作一擴散碼。第7 圖表示實施此一方法的實施例。 15 1241080 利用訊號d及e的第7圖中之該電路的部分，如前一 實^所述之相同方法操作。第7圖中的電路亦保留擾動 碼源18以及槽化碼源L，這些本體係由更進-步的 擾動碼源76 _作，該擾動碼源76提 符號，其形式為x-yj。第7圖之該電路係將該量岣$， 為期望值的I/2。與第2圖的電路相反，表示真實與期 望值之_差異的係數不是複數。因此，若—換算單元使 用在第7圖中之電路’則該換算單元不會旋轉輸 相位。 ’及f+gj相乘。然而，該電路所真正執行的運算為 1/2· (a-bj) - (x.yj) .c.(f+gj) 二個碼源（code source)產生訊號d 現在說明該電路從 及e的部分。 該訊號a及b係輸人於—皿閘78，而該訊號X及y 則輸入另- X0R閘80。此二x〇R閘的輸出成為一 x〇R 閘82的輸入。X0R閘82的輸出係藉由一 Ν〇τ功能（x〇r 閘後的圓圈所表示）作變號而產生訊號d。 efL號a b X及y係提供至—排四個三輸人的皿〇閘 84-9(m作為不同的輸入。AND閘84及88每一接收訊號『 b及y’而AND閘86及90接收訊號a，b及χ。所有至AND 閘84的輸入係由NOT功能作變號，如輸入a至AND閘 86以及輸入b及X至and閘9〇。

AND閘84-90的輸出係提供至一四輸入的〇R閘％。 該OR間92的輸出以及該槽化碼數值c係提供作為一 x〇R 1241080 閘94的輸入，其輸出為訊號e。 該輸出符號n+pj可以累積超過一適當的時間以建立擾 動碼76的前導序列相對於一資料訊號的關連，該資料訊號 係用於由擾動碼a+bj及槽化碼c作擴散。 此外，第7圖的電路明顯地可用於引進一前導序列至 一訊號用於傳送。如第7圖所示，一前導序列χ-yj用於一 訊號，該訊號係由一碼c-dj作擾動。 如上所述，電路使用一或二個擾動碼，具有零或一個 槽化碼。以前述之電路為基礎，熟習此技藝之人士可推得 並製造不同的電路，可施加不同數量的擾動及槽化碼至一 訊號，僅藉由重新設計邏輯電路，該邏輯電路產生來自擾 動碼及槽化碼的訊號d及e。 為了有助於瞭解本發明如何延伸至不同的其他擴散碼 、、且口，將擴散碼以下列的碼形式（用丨表示實部及虛部是 為了簡化）表示是有用的： 類型1 : 1或-1 (即完全實數） 類型2 : j或-j (及完全虛數） 類型 3 ]+j ’ H(即複數） 7成至乂這些類型中的兩碼的乘積會產生類型1-3中 勺另一媽或第四種類型·· ^^:卜七紹即完全實數或完全虛數） 合 3\心科_ 1及2 _僅是類型4的子华 因此，為了 _清楚起見，僅討論類型3及4。” 1241080 若類型3及/或類型4某些碼的乘積形成，則結果碼會 屬於： -類型3，若該乘積包含奇數個類型3的碼。 -類型4 ’若該乘積包含偶數個類型3的碼。 先前所述之電路明顯地使用下列組合： 圖式 類型3 類型4 2 1 1 7 2 1 因此’另外一種分類變數的方法係參考類型3及4之 輸入至邏輯電路的擴散碼的數目，該變數可由調整產生訊 號d及e的邏輯電路而得。若該邏輯電路係重新設計以接 文N1個類型3的碼及]sj2個類型4的擴散碼以產生訊號d 及e，使整個電路用於計算結果p〆（f+y)，其中pr是所 有擴散碼的乘積，然後整個電路事實上所產生的是 n+RKl+j) · Pr · (f+gj) · 2·+1)/2 n 為奇數 U十gj) · 2-(Ν1/2) 一 rr

N 因此，當N1為偶數時，在期望的（pr · (^治)）及真 實的結果之間無相位的旋轉。 一 某些實施例’如第6 _示者，並不遵照以上述之類 型3及類里4所做的歸納。有時，需要施加個別的槽化碼 至輸入訊號數值的實部及虛部。第6圖表示_此目的之 1241080 排列。1地說，帛6 _電路具有與第2圖的電路相同 =構造/現於第2圖中的第6圖之元件保留相同的參考 ^而/、功能不再作說明。在第6圖中，X0R問24的輸 分ft僅供給至乘法器3〇，該乘法器3〇作用於輸入數值的部 數。第6圖中出現一額外的槽化碼產生器以，產生槽化碼 士值q。該槽化碼數值q提供至一 X〇R閘25的一輸入。 =閘25的其他輸入係提供至乘法器26，其作用於目 =輪入數值的部分g。在其他方面，第6圖之電路的操作與 第2圖相同。 ’、

Claims (1)

1. 詹妓號翻案之麵書修正) 皂川 ^ μ! 曰| 拾、申請專利範圍： L —種5DMA通訊裝置，用於將—❹個碼值應用至-輸 入訊號以產生-輸出訊號值，該些碼值對應於由一對正 交的軸所定義出之-二_訊號空間時，該些落點可為 J列η落於任—對軸上β於與任—對軸成等距離 =位置}，母-_入及輸出訊號值具有沿每一輛的分 置，該裝置包括:一邏輯裝置，用來處理該些碼值以產生 ::ί:=Γ選擇器值;一乘法裂置，藉由將該 些乘法碰各自乘上該輸人訊號值的_分量而產生二 乘積值；-負號裝置，用於使該些乘積值其中之一變 ^值而產生-第三乘積值；—選擇裝置，基於 ^用，擇該三«積值中的_以成為該輸出訊號 值的分置。 2·如申請專利翻第！項所述之奸，其中當—單一碼值 被應用至該輸人訊號值中，該碼值係__等距，並 具有分量沿該_分佈，該邏财置侧職通過該碼 值的分量其中之-而成為乘法器值，並對 XOR以產生選擇器值。 刀里1下 3.如申請專利細第丨項所述之裝置，其中有第—及第二 碼值應用於輸人訊號中，該第—碼值係與該對轴等距^ 具有分量沿該雜分佈，而第二碼鋼落於該對轴 之-’該邏輯裝置係以該第二碼崎該第—碼值的二分 量作XOR而產生-值料該縣法雜，並對該 一碼值分量作XOR以產生該選擇器值。 一 22 1241080 lili —·—·093105033號專利案之麵書修正） 4·如專她圍帛丨項所述之裝置，其中有第―、第二 f讀人崎巾，該第—碼⑽與該對抽 於卞斟置沿該對轴分佈，該第二及第三碼值係落 :對1 Γ中之―’該邏輯裝置係排職對該第一碼值 斗二二刀里=別以该第二以及該第三碼值作x〇R，以產 5. 八=些乘法H值，魏财置雜列成觸些第一碼值 为置作XOR以產生該選擇器值。

   如專利Id圍第1項所述之裝置，其中有第―、第二 ，第三碼值細於輸人訊號中，該第—及第二碼係分別 =亥f修成等距’並具有分量沿該對轴分佈，該第三碼 似^於該對軸射之—，該邏輯裝置係制成結合第 ，弟一，的該些分量數值以產生該選擇器數值，並結 δ弟-及第二碼之該些分量以及第三碼的數值以產生一 數值，ΰ亥數值係用作該些乘法哭值。 如申請專利範圍第W + 項所述之裝置，其更

   包括-旋轉裝置’用於將輸出訊號數值繞相位空間軸的 原點轉動45。。 7. -種訊號擴散碼制之方法，將—或多個碼值應用於一 輸入訊號财，以在CDMA通姉射產生—輸出訊號 值’該些碼值對應於由—對正交的軸所定仙之-二維 的訊號空間時’該些落點可為下列任一 ：{落於任一對轴 上嚐於與任-對軸成等距離之位置}，每一該輸入及輸 出訊號值具有沿每-軸的分量，該方法包括：經由一邏 輯功能處理該些碼值以產生二_法器值以及—選擇器 23 1241080 lf¥

   保093105033號專利案之說明書修正） =m亥些乘法器值乘上該輸人訊號值的個別分量 生==該些乘積值其中之-變成負值而: 由从采 於闕值，該三個乘積值 中々兩個糾為雜$訊驗的分量。 、 8. =請專利範圍第7項所述之方法，其中當—單一碼值 ft用f嫌人訊號值中，該碼值係與該對軸等距4 二ί iff對軸分佈，該處理步驟包括通過該碼值的 =/、之—而成為該乘法器值，並對該碼值分量作 XOR以產生該選擇器值。 9. 如申請專利細第7項所叙接， =用於輸入訊號中，該第一碼值係與該對軸等;τ f财分量沿該f谁分佈，而第二碼_落_對轴其 =之旦该處理步驟包括係以該第二碼值對該第一碼值 兮此二里作X〇R而產生一值作為該些乘法器值，並對 ,玄些弟-碼值分量作X0R以產生該選擇哭值。 10. 如申—請專利範圍第7項所述之方法，其中有第一、第二 =第三碼值應祕輸人訊號中，該第—碼值係與該對轴 距’並具有分量沿該對軸分佈，該第二及第三碼值係 落於該對軸其中之一，該處理步驟包括成對該第一碼值 的該些分量分別以該第二以及該第三碼值X0R，以產生 該些乘法器值，該邏輯裝置亦排列成對該些第一碼值分 量作XOR以產生該選擇器值。 11·如申凊專利範圍第7項所述之方法，其中有第一、第二 及第二碼值應用於輸入訊號中，該第一及第二瑪係分別 24 1241080

   093105033 號專利案之說明 書修正) 值具有分量沿該對轴分佈’該第三碼 於韻軸其中之-，該處理步驟包括結合該第一 人=一碼的該些分量數值以產生該選擇器數值，並結 2弟-及該第二碼之該些分量以及該第三碼的數值以 產生一數值，該數值係用作該些乘法哭值。 12. 如申請專利範圍第7、8、9、1〇或^所述之方法，其 更包括將該輸出訊號數值繞相位空間轴的原點轉動45。。 法，該等方法之執行可透過程式之執行。 14.-種無線電裝置，該裝置適驗CDMa通訊，並包括任 如申睛專利範圍第1至6項所述之裝置。 15·種無線通訊網路的組成單元，該組成單元使用cdma 通訊架構，並包括任一如申請專利範圍第丨至6項所述 之裝置。

   13. 如申請專利範圍第7、8、9、1G、11或12項所述之方

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