CN1319285C - 长码的快速解码 - Google Patents

Abstract

一种用于长码组确定的方法和装置。根据接收码字中一定数量的符号确定长码组，其中所述符号数量小于码字中的符号总数。可以通过利用码序列表或者通过降低复杂度的代码搜索来确定长码组数。这些技术的使用可以快速确定特定基站所用的长码组。

Description

长码的快速解码

背景

本发明涉及数字无线电系统，更确切地说，涉及确定长码组，作为在扩频无线电通信系统中接收信号处理的一部分。

无线电通信系统包括例如通过用信息调制载频经空中接口传输该信息。接收机收到之后，设法通过执行适当的解调技术从接收信号中准确地提取信息。一些系统利用称为码分多址(CDMA)的扩频技术提供信道化。在一些CDMA系统中，首先可以利用独特的扩频码对要发射的信息数据流编码或扩频，然后将其与长PN序列或较短的加扰序列组合，这些序列在本文中统称为“长码”。可以逐个小区地规划这些长码，使得相邻小区采用不同的长码。这种信息数据流和长码可以具有相同或不同的比特率。信息数据流与独特的扩频码和长码的相乘产生芯片的输出流。

为了进一步理解与CDMA无线电通信系统中信号处理相关的长码的使用，参考以下示例。图1说明在蜂窝系统中利用基站将无线电波发射到移动用户(移动台)。在CDMA系统中，基站10可以将信号作为单(合成)信号发送到移动台14和15。通常用短码对发到移动台14的信号进行编码，这种短码与用来对发到移动台15的信号进行编码的短码正交或大概正交。然后用与基站10相关的第二代码对这些信号加扰，第二代码有时称为长码。基站10则发送这两种编码和扩频信号之和。

当移动台14收到合成信号时，移动台14用长码和短码与扩频信号相乘以重建发往移动台14的信号，而发往移动台15的信号被作为干扰噪声抑制。同样，移动台15用分配给移动台15的长码和短码与扩频信号相乘，重建发往移动台15的信号。而发往移动台14的信号被作为干扰噪声抑制。为了对接收信号执行这种处理，除了认识或了解可适用的短码并且获得时间同步之外，移动台14和15必须识别出用于对接收信号加扰的长码。

在示例CDMA系统中，移动台能够通过收听称为同步信道(SCH)的控制信道来识别特定基站所用的长码。在初始“通电”同步阶段以及为小区再选执行相邻基站SCH的测量期间都执行SCH的解码。每个时隙中在SCH中发射一个符号。SCH由两种子信道组成，基本SCH(P-SCH)和辅助SCH(S-SCH)，它们是从基站并行发射的。P-SCH总是承载相同的符号。移动台收听P-SCH以检测S-SCH符号的定时，从而检测时隙定时。检测到P-SCH之后，利用P-SCH作为相位基准来读取S-SCH。

但是，在初始同步时移动台并不知道可收到所有可用长码的集合中的哪种具体长码。另外，在初始同步阶段，还没有获得与S-SCH的帧同步，因而移动台并不知道何时收到码序列中的第一个符号。所以解码器必须考虑到可能接收到每个可用长码字的所有时间偏移，作为其识别对特定SCH的传输加扰所需长码的工作的一部分。

如上所述，移动台14和15在与基站10进行通信的同时，可以对来自周围小区中其它基站、即基站20、30和40的信号执行测量，以确保它们正在与最佳基站通信。为了执行这种测量，需要确定各种基站所用的长码。当移动台14和15处于测量模式时，它们可接收相邻基站以及它们正在使用的长码组的列表。因此，对特定码字的搜索变得有限，例如在16个码字的组中识别一种码字。

需要尽快完成长码的确定。例如，当准备异频切换时，必须执行其它频率上的基站测量。因此，应该使每次测量的时间减至最少，因为在其它频率上执行测量时，中断了到终端的正常通信量。另外，由于移动台一般用电池作为电源，所以需要快速地执行解码，以便使用较少电力。而且，通过快速地执行解码，使所需硬件量减至最少，因为测量硬件可以是分时的。

在常规系统中，对于在帧上的15个符号执行所有16个符号的相关。然后在15个阶段中的任一阶段，利用所有长码组码序列与接收序列相关，并且选择具有最高相关值的序列作为正确的长码组。由于需要许多操作，所以根据这种传统方法执行相关需要复杂的解码器。例如，如果有32个长码组，那么用作候选者的序列数为15×32＝480。因此必须计算480个序列的相关，并选择最佳的一个。这种传统方法的另一缺点在于它需要相当大量的缓存以执行所需相关。而且，如果长码组数增加，那么解码复杂度会大大增加。因此，需要一种方法和装置，利用少于码字中符号总数的符号来执行长码组检测。

发明概述

本发明涉及减少为了确定与用于对特定基站的传输加扰的特定长码相关的特定长码组而估算时所需的比特数或符号数。根据本发明的示例实施例，在多个时隙中的每个时隙中，广播控制信道包括同步比特或符号。接收机可以利用这些比特或符号的顺序性来确定哪种长码组对应于所接收的码序列。

根据本发明的一个示例实施例，建立码序列表。将接收符号与该表进行比较，并且对所检测的长码组作出判定。在本发明的备选示例实施例中，采用迭代过程来确定符号序列，通过利用硬或软量度识别特定长码组。

因为本发明不需要对长码组的所有符号进行解码和相关来唯一地识别长码组，由于降低了缓存接收码序列所需的存储量，因此降低了解码的复杂度。另外，由于不需要确定接收码序列中所有符号的量度，也降低了解码的复杂度。

附图简述

现在参考附图描述本发明，其中：

图1说明蜂窝无线电通信系统；

图2描绘可实现本发明的示例物理和逻辑信道结构；

图3说明根据本发明的示例实施例的示例方法；

图4是说明示例长码组数和相应码字的表；

图5是说明示例接收码序列和相应检测的长码组数的表；

图6是说明根据本发明的第二示例实施例的备选方法的流程图；

图7是说明不同时段上的接收符号和相应量度的表；

图8是说明候选序列和幸存序列的表。

详细说明

在以下描述中，为了说明而非限定，给出具体细节，比如具体电路，电路元件、技术等，以便提供对本发明的全面理解。但是，本领域的技术人员显而易见，可以在其它实施例中实践本发明，并不背离这些特定细节。在其它示例中，为了不混淆本发明的描述，省略对众所周知的方法、装置和电路的详细描述。

本文所讨论的示例无线电通信系统被描述为利用混合TDMA/CDMA方法，其中利用扩频码和扰码进行基站和移动终端之间的通信，但是也在离散时隙中传送信息。然而，本领域的技术人员应当理解，本文公开的概念可以在其它接入技术中得到应用。同样，某些示例实施例提供关于示例帧和逻辑信道结构的说明示例，所述结构是为某些第三代无线电通信系统考虑的，但本文所述的技术同样可应用于任何系统中所用的设备。

在大部分通信系统中，当接收机收到所需信息信号的第一帧时，发射机中的时钟和接收机中的时钟不是“锁定”的，即它们在时间上不同步。这种锁定程序的一部分通常称为帧同步。为了说明而非限定，考虑图2中描绘的示例帧和逻辑信道格式。因此，尽管在本发明的示例实施例的描述中采用特定数量的无线电帧，但是本领域的技术人员将能够利用每超帧中不同数量的无线电帧实现本发明。其中，72个均为10ms的无线电帧组成一个超帧。每个无线电帧内有15个时隙。各个时隙包括各种类型和领域的信息，取决于其对应的信道。在图2中，描绘了三个这样的信道：基本公共控制物理信道(P-CCPCH)、公共导频信道(CPICH)和SCH。

这三种信道是由基站发射到该基站的服务区中的所有移动台的广播控制信道，例如利用移动台先验知道的不同短码。如图中所示以及以上所述，SCH在每个时隙中包括一个同步符号(或比特)。S-SCH中的同步符号(或比特)可用于确定如下所述的长码组。CPICH承载接收机可用于例如执行信道估算的导频符号。P-CCPCH是逻辑信息信道，它可以承载各种类型的开销信息，例如标识网络运营商、扇区等。

现在结合图3和图4描述本发明的第一示例实施例，其中图3和图4分别描绘了用于识别长码组的示例方法以及长码组及其对应码字的表。根据纯属说明性的实施例，在步骤310希望采用唯一识别码字所需的最少符号数来确定长码组。在图4的示例中，需要三个符号来唯一检测码字。唯一识别码字所需的最小符号数可以通过码字的全搜索来确定。例如，最初可以搜索所有码字以确定各个码字是否能够通过两个相邻符号唯一地识别。如果确定码字不能由两个相邻符号唯一识别，则搜索所有码字以确定各个码字是否能够由三个相邻符号唯一识别。重复该过程，并且每次迭代时符号数加一，直到确定各个码字能够被唯一识别为止。确定唯一识别码字所需的符号数的过程仅仅是示例性的，本领域的技术人员会认识到可以实现其它方法来确定唯一识别码字所需的最小符号数。

在步骤320，根据如步骤310所确定的唯一检测码字所需的最小符号数来建立所有可能码序列的表。该表在图5中示出。第一列是所检测的码序列的说明，第二列示出哪个长码组对应于特定码序列，而第三列包括码序列的注释，这些码序列对应于来自一个以上长码组的码字。在步骤330，从S-SCH信道接收码字或比特。然后，在步骤340，将接收码字与图5的码序列比较。根据步骤340的比较，在步骤350中确定长码组。

如果每个长码组可包括一个以上的长码，将在图3的方法中加入附加步骤。在该步骤中，移动台将设法通过测试所有的长码以确定哪个长码是正确的长码，从而在长码组中找到正确的长码。因为长码组中长码数较少，并且定时已通过长码组的确定而确定，所以移动台只需要最少量的处理以确定长码组之中哪个长码是正确的长码。

应该认识到，图5的表中第一列的码序列并不对应于长码组码字。当码字中出现接收错误时，提供这些码序列以识别长码组。例如，图5的第二行包括码序列1，1，2。但参考图4，没有包含码序列1，1，2的码字。因此，假设第一符号1是接收错误。利用其余两个符号，确定长码组1包含码序列1，2，因此将选择长码组1。

参考图5，应该认识到，由于接收错误，可能有一个以上的长码组与接收码序列相关。当发生这种情况时，将选择表中的第一个长码组作为与接收码序列相关的长码组。或者，可以从可能长码组的组中随机选择长码组。利用这些方法中的任一种，移动台可以尝试利用所选长码组对所接收的业务信道信号进行解码，而如果确定这些信号没有被正确地解码，则移动台可尝试利用其余长码组中的另一组对所接收的业务信道信号进行解码，直到识别正确的长码组为止。或者，移动台可以重新尝试对输入长码进行解码，而不是尝试利用另一种其余长码组对所接收的业务信道进行解码，例如移动台可以重新开始图3所示的方法。

可以看出，图3所示的方法需要非常大的表。而且，随着唯一确定长码组所需最小符号数的增加，表的长度增加。为了避免使用大的表，图6说明用于确定长码组的本发明的备选实施例，它包括降低复杂度的代码搜索。

在图6的实施例中，直接利用来自匹配滤波器的软或硬量度对接收数据进行解码。以下方法具有若干变量，并且对于这种示例实施例，将这些变量设置为K_i＝3、Thr_i＝2以及P＝1.1。K_i表示在第i阶段免于消除的符号序列数，本文中这些序列称为幸存序列。每个阶段中，K_i的值可以不同，例如为了使抛弃正确序列的机会最小，在下述方法的第一和第二迭代中，即对于i＝1和i＝2，可以将K_i设为较大的值。Thr_i是步骤i中用于判定的量度，对于每次迭代，即对于每个i，它都可能变化。部分根据所用相关器的类型来选择Thr_i的值。P是最大量度和第二大量度之比，选择它以使得这些序列长得足以为相关器提供正确的序列选择。在纯属示例的实施例中，图6的描述将包括图4的长码组。并且将结合图7和图8的表来描述。

从步骤605开始解码。在步骤610，将接收波形与所有N个符号相关，其中N等于码字字母表中包括的符号数。在当前示例实施例中，该字母表包括数字1-16，因此如图7所示，接收波形与所有16个符号相关。在步骤615，i被设为1。在步骤620，选择具有最大相关值的K₁＝3个序列作为幸存序列。在本示例中，图7的表说明在时间T₁，具有最高相关值的三个符号为2、3和4，它们分别具有量度0.5、0.9和0.4。在步骤625，确定最大相关值是否大于或等于Thr_i以及最大相关值是否是第二大相关值的P倍。在图8的表中，可以看出，接收符号3具有最大量度，即0.9。尽管0.9比第二大量度的P倍大，即0.9＞1.1*0.5，但该量度小于阈值2。因为步骤625中两个问题之一的答案是否定的，所以在步骤630中i加1。

在步骤635，来自步骤620的幸存序列用于确定候选序列。在本示例中，幸存序列为符号2、3和4，并将它们与图4的码字比较。比较表明，与长码组对应的每个码字包括一个2、一个3和一个4。因此，在步骤635中，四个码字中每一个码字将有三个候选者，对于码字1，将有候选者(2，3)、(3，4)和(4，5)，对于码字2，候选者是(2，1)、(3，2)和(4，3)，对于码字3，候选者是(2，4)、(3，5)和(4，6)，最后对于码字4，候选者是(2，15)、(3，1)和(4，2)。

在步骤640中，为候选序列作出新的相关，这些相关在图7的列T₂中示出。在步骤645，组合接收信号和长度i＝2的候选序列之间的相关。该步骤通过相加在时间T₁的序列的第一数字与在时间T₂的序列的第二数字的量度来实现。该操作的结果在图8的第二列示出。然后该过程返回到步骤620，并且选择来自图8的K₂＝3个幸存序列，即选择那些具有最大量度的序列。在本例中，所选序列为(3，4)、(3，5)和(3，1)，分别具有量度1.3、1.4和1.2。尽管序列(3，2)象序列(3，1)一样具有量度1.2，但不选择它，因为只能选择三个最大量度。但是，这种决定是任意的，也可选择序列(3，2)，而不是序列(3，1)。另外，本领域的技术人员将认识到，当两个序列具有相同的量度时，可以同时选择这两个序列。但这将导致解码复杂度增加，因为在下述步骤中解码所需的序列数增加。

在步骤625，确定量度1.4小于Thr₂。因此，在步骤630中i加1，并且在步骤635中选择长度为3的候选序列。以上幸存序列与图4的码字的比较表明，从幸存序列中只产生三个候选序列。在步骤640和645中，计算时间T₃的新相关并将该相关与候选序列组合。图8表示时间T₃上的三个候选序列为(3，4，5)、(3，5，7)和(3，1，16)，它们分别具有量度2.0、1.8和1.5。在步骤620中，这些序列被选为幸存序列。

在步骤625，确定候选序列(3，4，5)具有大于阈值2.0的所需量度，并且大于第二大相关、即(3，5，7)的1.1倍。然后在步骤650，确定码序列是否长得足以唯一检测码字。可以如以上关于图3所述的那样，或者通过采用任何其他已知方法来确定码序列是否长得足以唯一检测码字。如果确定码序列不是长得足以唯一检测，那么在步骤630，量度长度加1并且如上所述继续。如果在步骤650确定码序列长得足以唯一检测，则可对于帧边界和发射码字作出决定。因此，候选序列(3，4，5)表示应当选择长码组1。

尽管已经提到，步骤655获得的结果可用于确定帧边界，但关于如何实现这种确定的描述并不特别与本说明有关。然而，有兴趣的读者可以参考1998年6月19日提交的美国专利申请09/100233“扩频无线电通信的帧同步技术与系统”，其公开通过引用结合于此。

本发明可以有利地用于CDMA系统，这种系统在至少两个频带上工作。例如参考图1，如果基站10、20、30和40分别在不同频带上工作，为了使移动台对周围基站进行测量，移动台不得不切换频率。因为移动台可以与基站10通信，所以移动台需要第二接收机来同时接收两个不同频带上的信号。但是由于根据本发明，移动台只需要接收部分同步序列，所以移动台可以利用其通常接收其余同步序列的其余时间来在不同频带上进行测量。

已经通过本发明不限定的示例实施例来描述本发明。对于本领域的技术人员来说，只要不背离如所附权利要求书中定义的本发明的精神和范围，可以想出各种修改和变化。

Claims (9)

1.一种用于识别长码组的方法，包括以下步骤：

确定唯一检测长码组所需的符号数量；

建立长度等于唯一检测长码组所需的符号数量的所有码序列的表格；

接收一定数量的码字，其中所述码字数量等于唯一检测长码组所需的所述符号数量；

比较所述数量的码字与所述表格中的所有码序列；以及

根据所述比较识别所述长码组。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定唯一检测长码组所需的符号数量的步骤包括以下步骤：

搜索所有码字以确定各个码字是否可以通过第一数量的相邻符号来唯一识别；以及

如果各个码字不能通过所述第一数量的相邻符号来唯一识别，则为所述第一数量的相邻符号增加一个符号并且重复所述搜索步骤。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，从控制信道接收所述码字。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，如果不止一个码序列与所述数量的接收码字匹配，则所述比较步骤包括以下步骤：

尝试利用与各个码序列相关的长码组对所接收的业务信道信号进行解码。

5.一种用于对与长码组对应的码字进行解码的方法，其中，接收波形，并且将第一数量的符号与所述接收波形相关，从而确定与所述数量的符号中的各个符号对应的量度，还包括以下步骤：

选择具有最大量度的第一数量的序列；

将具有所述第一数量的序列的最大量度的序列的量度与阈值进行比较；

将具有所述最大量度的所述序列的所述量度与具有所述第一数量的序列的第二大量度的序列的量度进行比较；

确定具有所述第一数量的序列的最大量度的所述序列是否长得足以唯一检测码字；以及

如果具有所述第一数量的序列的最大量度的所述序列的量度大于或等于所述阈值，是所述第一数量的序列的所述第二大量度的所述量度的一定倍数，并且具有所述第一数量的序列的所述最大量度的所述序列长得足以唯一检测，则选择具有所述最大量度的所述序列，作为对应于所述长码组的码字。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于还包括以下步骤：

如果所述第一数量的序列的所述最大量度小于所述阈值，或者不是所述第一数量的序列的所述第二大量度的一定倍数，或者并非长得足以唯一检测，则选择具有最大量度的第二数量的序列作为候选序列。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，选择所述第二数量的序列的所述步骤还包括以下步骤：

利用具有最大量度的所述第一数量的序列确定一定数量的所述候选序列；

将第二数量的符号与所述接收波形相关，从而确定与所述第二数量的符号中的各符号对应的量度；

通过组合与各个候选序列对应的所述第一数量的符号的量度和所述第二数量的符号的量度，计算所述数量的候选序列中每一个的总量度。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于还包括以下步骤：

利用所述候选序列代替所述第一数量的序列，并且重复下列步骤：

将具有所述第一数量的序列的最大量度的序列的量度与阈值进行比较；

将具有所述最大量度的所述序列的所述量度与具有所述第一数量的序列的第二大量度的序列的量度进行比较；

确定具有所述第一数量的序列的最大量度的所述序列是否长得足以唯一检测码字；以及

如果具有所述第一数量的序列的最大量度的所述序列的量度大于或等于所述阈值，是所述第一数量的序列的所述第二大量度的所述量度的一定倍数，并且具有所述第一数量的序列的所述最大量度的所述序列长得足以唯一检测，则选择具有所述最大量度的所述序列，作为对应于所述长码组的码字。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在控制信道中接收所述波形。

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