CN101127583A

CN101127583A - 用于在无线通信中实现前同步信道的及方法

Info

Publication number: CN101127583A
Application number: CNA2007101453827A
Authority: CN
Inventors: 古建; 杨鸿魁; 何琳琳; 苏鹏程
Original assignee: MEISHANG WEIRUI ELECTRIC Co
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2006-09-13
Filing date: 2007-09-11
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2027-09-11
Also published as: CN101127583B

Abstract

本发明提供一种用于在无线通信***中实现前同步信道的***及方法，比如在UHDR－DO***中，前同步信道编码器使用的信道结构能够有效传送更多信息位，且可达到足够的检测和虚警性能。前同步信道编码器使用尾比特卷积译码和循环冗余校验。前同步信道结构可以用于对比如速率指示位进行编码；而MAC标识编码器，比如Reed－Solomon里德－所罗门编码器，被用于对MAC标识位进行编码。在OFDM编码方法中，编码后的速率指示位和MAC标识位能够映射到适当的载波。本发明可实现无线通信***中的前同步信道。

Description

用于在无线通信***中实现前同步信道的***及方法

技术领域

本处说明的实施例涉及无线通信，更具体地，涉及前同步信道(preamble channel)的实现，该信道提供涉及如何在无线通信***中接收业务信道(traffic channel)的信息。

背景技术

可以理解，在无线通信***中，特定的业务信道用于在例如基站或无线接入点与无线通信设备之间传递数据。还可以理解，为了使无线通信设备准确地接收业务信道并对其解码，需要特定的信息。例如，在码分多址(CDMA)***中，声音和数据业务可被多种长度的信息帧携带。无线通信设备可能需要对多个信息帧解码以确定完整的信息净荷(payload)。前同步信号(preamble)被附加在信息帧中以传送关于将携带净荷的帧数的信息。除了帧数量之外，前同步信号还可以携带用于标识MAC(介质存取控制)ID和数据传送格式的信息。传送格式可以包含目标目的地、信息帧的传送速率、总包数、包大小、调制、HARQ(混合自动重发请求)传送时间编码速率以及MIMO(多输入多输出)阶数(rank)。前同步信号中也可以包含其他的信息，例如，信息帧的无线链路协议(RLP)序列数量。

因为对真实净荷准确解码需要前同步信号所包含的信息，所以对前同步信号的准确解码是很重要的。因此近来，更多的***已实现有助于确保对前同步信号信息准确解码的方法。例如，在特定的***中，比如cdma2000演进数据优化(EV-DO)***，在与业务信道同时或之前传送的前同步信道上对前同步信号信息进行实际编码。这样的前同步信道可以包括如下信息，比如介质存取控制标识、子包标识、用于信息的速率指示、ARQ(自动重发请求)信道标识、HARQ传送时间编码速率、MIMO排列、包数量、包大小以及调制。当无线通信设备进入特定的通信***时，MAC标识根据唯一的国际移动台身份码(IMSI)被分配给无线通信设备。附加信息，例如每一个数据业务信道中使用的时隙(slot)数量，也可以被用在例如多信道***中的前同步信号所携带。

在本说明书和所附权利要求书中使用的术语“无线通信设备”，指的是任何能够与例如基站或是无线接入点进行无线通信的设备。因此，术语“无线通信设备”包含但不限于蜂窝电话型设备，还有手持设备(handset)、移动电话、移动手机、移动通信设备等，具有无线通信能力的个人数字助理(PDA)、小型无线电话(smartphone)、具有无线通信能力的计算设备，包括手持式计算机、手提计算机，甚至是台式计算机等。

也可以理解，虽然在这里提供的许多示例和实施例涉及无线广域网络(WWAN)，但在这里说明的***和方法也可以应用于无线个人区域网络(WPAN)、无线局域网(WLAN)、无线城域网络(WMAN)等。也可以理解，这种网络包含某些类型的接入设备或基础设施，比如在WWAN或WMAN中的基站，或比如在WLAN中的接入点。因此可以理解，说明书中出现的这些接入设备/设施是可互换的，并且当使用一个词时不意味着不能使用另一个词，除非是明确声明的或由使用该词时的上下文所决定的。

因此，比如EV-DO***包含上面所述的前同步信道；然而，EV-DO族标准已从原始标准开始演变，即1×EV-DO，演变至Rev.A、Rev.B以及现在的Rev.C，这将提供更高的数据速率。Rev.C可以具有多操作模式，至少其中的一个模式可以向后与EV-DO兼容，称为超高速数据速率标准UHDR-DO。为了使UHDR-DO***能够向后与EV-DO***兼容，必须执行前同步信道，其并不是Rev.C中的必要部分。

EV-DO Rev.C使用已知的正交频分复用(OFDM)的调制技术，可以认为这项技术既是调制技术也是多存取技术，多存取技术以使很多用户可以共享信道的方式分割通信信道。和频分复用(FDM)一样，OFDM通过将信道谱划分为一定数量的等距子载波的方式来分割信道频率。然后，面向特定用户的净荷段可以被每一个子载波或子载波的子集携带。然而不同于FDM，OFDM中的子载波是正交的，且因此可以发生轻微重叠。

图4是示出了OFDM方法中重叠载波402的图。如图所示，整个频谱(B)被分成特定数量的载波402。可以理解，在FDM***中，频率信道之间需要一定的保护带使彼此之间不发生干涉。然而，在图4的OFDM方案中看出，载波402彼此之间可以发生重叠。这是因为载波402是正交的，所以彼此之间不会发生干涉。由于载波402的正交特性，可以使用更大整体带宽的频谱(B)。

OFDM***通常具有串行数据流，并将其分为N-并行数据流，每一个的数据速率为串行数据流数据速率的1/N，每一个数据流都映射到一个载波并使用逆快速傅立叶变换(FFT)组合在一起，以产生待传送的时域波形。

OFDM***也可以被认为是多存取技术，因为单个载波或载波群组可以被分配给不同用户。当用户有信息发送或接收时，可以给他们分配固定数量的载波，或者也可以向用户分配变化数量的载波，比如可以基于用户接收或发送的数据量来分配载波。分配可由MAC层来控制，其基于用户需求确定资源分配。

图5是OFDM***中信道资源的二维图。如图所示，信道资源可以按照频率划分，也就是划分为载波和时槽。因此，信道资源可以被视为一套信息片。每一个信息片可以被分配给不同的用户或信道。例如，前同步信道可被分配给特定的信息片，而业务信道1可分配给另一套信息片，且业务信道2也被分配给另一套信息片等。

发明内容

下面将给出用于在例如UHDR-DO***中实现前同步信道的***和方法。用于实现前同步信道的信道结构可以有效传送更多信息位，而使用尾比特卷积编码和循环冗余校验(CRC)达到足够的检测和虚警性能。前同步信道结构可以用于对比如速率指示位进行编码，而MAC指示编码器比如里德-所罗门(Reed-S olomon)编码器用于对MAC标识位进行编码。编码后的速率指示符和MAC标识位可以映射到OFDM编码方案中适当的载波。

一方面，提出的传送器方案包含了上述的编码技术。这个传送器方案可以根据需要并入上行线或下行线传送器方案中。前同步信道的传送器包括编码器、调制块、介质存取控制(MAC)标识编码器和载波映射块。编码器，被配置以在前同步信道上对信息位进行编码，其包括循环冗余校验编码块、与CRC编码模块相配套的尾比特卷积编码器、以及与尾比特卷积编码器相配套的交错块。CRC编码块被配置以接收信息位，生成CRC位，并将CRC位加入信息位形成输入符号。尾比特卷积编码器被配置以利用尾比特技术从输入符号生成输出符号。交错块被配置以交错输出符号。调制块被配置以调制交错后的输出符号并生成调制后的输出符号。MAC标识编码器被配置以对MAC标识数据进行编码。且载波映射块被配置以将调制后的输出符号和编码后的MAC标识数据映射到分配给前同步信道的载波。

另一方面，提出的一种用于对前同步信道信号编码的方法包含上面及下面所述的各种技术。在前同步信道上对信息位编码的方法包括下面的步骤：从信息位生成CRC位；将CRC位加入信息位形成输入符号；利用尾比特技术从输入符号生成输出符号；交错输出符号；调制交错后的输出符号；对MAC标识位编码；并将调制后的输出符号和编码后的MAC标识位映射到分配给前同步信道的OFDM载波。

另一方面，提出的接入点包含上面及下面说明的各种技术。接入点包括接收器，用于接收编码后的信号，以及OFDM传送器，用于生成前同步信道的编码信号。

另一方面，用于对信息位进行编码的编码器包含上面及下面说明的各种技术。编码器包括重复块、CRC编码块、尾比特卷积编码器和交错块。重复块被配置以重复信息位。CRC编码块被配置以接收重复后的信息位，生成CRC位，并将CRC位加入信息位形成输入符号。尾比特卷积编码器被配置以利用尾比特技术从输入符号生成输出符号。并且交错块与尾比特卷积编码器配套，交错块被配置以交错输出符号。

本发明的这些和其他特征、方面以及实施例将在下面“具体实施方式”部分中进行说明。

本发明可实现无线通信***中的前同步信道。

附图说明

参考附图对本发明的特征、方面和实施例进行说明，其中：

图1是示出根据一个实施例的示例前同步信道编码器的图，该编码器被配置以对用于前同步信道的速度指示位进行编码；

图2是示出根据另一实施例的示例CRC生成电路的图，该电路可被包含在图1的编码器中；

图3是示出根据另一实施例的示例传送器的图，该传送器包含图1的前同步信号编码器；

图4是示出在OFDM***中示例载波的图；

图5是示出在OFDM***中示例信道资源的图；以及

图6是示出根据一个实施例的示例方法，该方法用于对数据控制信道进行编码。

具体实施方式

下面说明的实施例提供了前同步信道编码方法，可有效地传送前同步信息位。实施例使用尾比特卷积编码和与调制方法如BPSK(二相相移键控)，QPSK(四相相移键控)或QAM(正交调幅)配套的CRC(循环冗余校验)。一般地，下面说明的实施例参考BPSK进行说明；然而，可以理解，这里并不排斥使用其它便于简单实现的调制技术。

此外，在尾比特卷积编码和调制之后，调制后的符号可根据执行中的空中接口标准比如CDMA或OFDM而进一步转换以用于传送。例如，信号能够被转换为比如具有或不具有多天线MIMO或波束成形的OFDM子载波波形。

下面说明的实施例的实现导致帧结构具有缩短了开销(overhead)的符号，其可使容量增加并使方案更有效。此外，这样的帧结构需要较低的传送功率和接收器中较低的信噪比(Eb/NO)以达到与常规解决方案相近的虚警和漏检性能。此外，在某些实施例中，没有必要在虚警和漏检概率中有任何折衷，因为在特定实现中，CRC位与信息位一样包含用户信息、传送格式信息、和/或子载波或通道化代码等，它们能够用于检查错误。在某些实施例中，影响虚警率与漏检概率之间的折衷是否存在的因素包含CRC位的数量和需要的虚警率。如果CRC位的数量太少以至于无法提供较低的虚警率，那么折衷将仍然存在。

图1是示出了根据这里所说明的***和方法的实施例而配置的示例前同步信道编码器100的图。例如，图1的编码器可被包含在UHDR-DO***中的正向链路或反向链路传送器中。特别地，编码器100可被用在正向链路上，以向无线通信设备中传送前同步信号信息。可以理解，图1中的编码器以及在这里说明的所有实施例，都可在软件、硬件或其它的组合件中执行。

因此，图1的编码器100可以用来对速度指示信息进行编码，通常是2位。如图所示，编码器100包括重复块202，它被设置以接收比如2比特速率指示符并将它重复一定次数，以生成特定数量的位(b)。然后，CRC块104被配置以将CRC位(c)加入输入数据位(b)的序列中。在图1的示例中，2比特速率指示符被重复一次以生成4位数据流。四个反相CRC位(c)被加入到输入位(b)中以形成接下来将输入尾比特卷积编码器106中的8位符号。在某些实现中，使用反相的CRC位(c)可轻微地改进性能；然而，可以理解，在其它的实施例中，非反相CRC位(c)可以被加入CRC块104中。CRC位能够用于确定接收器中的报警或漏报概率。下面将更详细说明CRC块104的示例实现。

然后，CRC块104的输出包括(b+c)位，并将被输入至尾比特卷积编码器106。和理解的一样，卷积编码器在k＝b+c的情况下将(k)输入位转换为(n)位的序列。N位序列，或符号，可以用于在接收器中确定k位。因此，编码器102的有效速率(R)是R＝k/n。

可以理解，在常规的卷积编码器106中，为了适当地结束编码过程，需要将尾序列加入生成的序列末端。典型地，尾序列为一串“0’s”，其被加入到与数据控制信道相关联的开销中。尾比特意味着编码器开始的状态由信息序列的最后(m)位给出，其中m是存储器的大小或编码器中包含的寄存器长度。因此，编码器以同样的状态开始和结束，并由此可以消除在常规卷积编码器中产生的编码速度上的损失。换而言之，可以消除对尾段序列的需求，这缩短了开销。

然后，尾比特卷积编码器106的输出被输入至块交织器108。交错是一种以非邻接方式排列数据以提升性能的方法。交错主要用于数字数据传送技术中以使传送避免产生猝发误差。这些误差将重写一行中的许多位，但是这种误差很少发生。交错用于解决此问题。所有传送的数据是具有控制位(与交错独立)的，比如可以使信道解码器对特定数量的改变后的位进行校正的误差校正位。如果发生了猝发误差，且发生改变的位比这些更多，则代码字不能被正确解码。所以一定量的代码字或符号的位被交错，然后被传送。这样，猝发误差只影响每一个代码字中可校正的位数量，所以解码器可以正确解码。

块交织器108的输出可以被调制，比如，使用BPSK，并被映射到一定的OFDM载波中用于传送，这将在下面详细说明。

图2是示出了根据一个实施例的CRC块104的示例实现的图。如图所示，图2的CRC块包括执行：输入端201，在其中接收输入位(b)；和一个输出端203，输出位(k)位于其中。图2的CRC块还包括3个开关208a、208b和208c，当信息位(b)被接收时，它们位于上方位置。因此，输入位(b)将简单地从输入端201送入输出端203。

为了相加CRC位，开关208a、208b和208c被移动至下方位置，将输入端205及207与编码器部分200连接。在这个例子中，输入端205和207被配置以将“0’s”送入编码器部分200。编码器部分200包括4个1位存储寄存器202a、202b、202c和202d，它们被配置以将输入存储到每一个寄存器202中并持续一个时钟周期，然后将输入向右移动出来至3个模二加法器204a、204b、204c。然后，加法器204c的输出被输入到反相器206，反相器被配置以将加法器204c的输入反相，并将反相结果输送至输出端203。在图1的示例中，四个反相后的CRC位(c)被加到信息位(b)。

图3是示出了传送器300的图，传送器包含用于对2比特速率指示符编码的编码器100。此外，传送器300也可在前同步信道上对比如8位MAC标识信号进行编码。传送器300还可包含用于其它信道的编码器，比如业务信道和导频信道(pilotchannel)以及其它控制信道。为了简便，没有示出这些信道的编码器。

编码器100的输出被输入BPSK块303，其中输出符号被调制然后在扰频块306中被扰频。扰频使数据位随机化，这可以改进用于传送信号的峰值与平均功率比。例如，如果需要传送长字符串“1’s”，则将其导致峰值与平均功率比很高。通过随机化，或扰频数据位，峰值与平均功率比将减小。

然后，扰频块306的输出被送入增益块308a中，并随后进入OFDM映射块310，在其中，编码和调制后的速率指示位被映射到分配给前同步信道的信息片。同时，MAC标识位可以在RS编码块302中进行Reed-Solomn(RS)里德-所罗门编码。Reed-Solomn误差校正是一种依靠对由输入位构成的多项式进行过采样来工作的误差校正编码。多项式在一些点估计，然后这些值被发送或被记录。通过对多样式进行超过所需的采样，多项式成为超定。只要能够正确接收“很多”点，那么即使在含有“一些”坏点的情况下，接收器仍可以恢复原始多项式。因此，在一个实施例中，8位MAC标识位能够被编码成为32位码。然后，编码后的MAC标识位能够和编码后的速率指示位一起映射至适当的载波。

在一些实施例中，3GPP2标准C30-20060731-046中提供的信息片分配方法可以用于前同步信道。因此，OFDM映射块310能够被配置以将编码后的速率指示位和MAC标识位映射到根据C30-20060731-046标准分配的信息片。

图6是示出了根据这里说明的***和方法的一个实施例的示例方法的流程图，该方法用于对前同步信道编码。首先，在步骤602中，数据位(b)生成并重复。在步骤604中CRC位(c)可以从数据位(b)中生成，并被加到数据位(b)中。在步骤606中，产生的输入符号可以使用尾比特卷积编码过程来编码，以生成输出符号。在一些实施例中，输出符号在步骤608中交织。

然后，输出可以在步骤610中被调制，比如使用BPSK、QPSK、QAM等。最后，调制后的输出可以在步骤612中使用比如CDMA或OFDM进行进一步调制用于进行传送。

注意，图3的传送器可以被包含在基站或接入点中，接入点是用于使前同步信道与无线通信设备通信。还应注意，为了获得最好的性能，比如在时间和/或频率上的分集(diversity)应该达到最大。

虽然本发明的特定实施例已在上面说明，但可以理解这里所说明的实施例仅仅是一种示例。因此，本发明不应仅限于所说明的实施例。更确切地说，当与上述说明和附图关联时，这里所说明的本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims

1.一种前同步信道的正交频分复用传送器，其特征在于，包括：

编码器，用于在前同步信道上对信息位进行编码，所述编码器包括：

循环冗余校验编码块，用于接收信息位，生成循环冗余校验位，并将循环冗余校验位加到信息位以形成输入符号；

尾比特卷积编码器，与所述循环冗余校验编码块连接，所述尾比特卷积编码器用于使用尾比特技术从输入符号生成输出符号；以及

交错块，与所述尾比特卷积编码器连接，所述交错块用于交错输出符号；

调制块，用于调制交错后的输出符号并生成调制后的输出符号；

介质存取控制标识符编码器，用于对介质存取控制标识符数据进行编码；以及

载波映射块，用于将调制后的输出符号和编码后的介质存取控制标识符数据映射到分配给所述前同步信道的载波。

2.根据权利要求1所述的前同步信道的正交频分复用传送器，其特征在于，所述调制块使用以下调制方法之一对输出符号进行调制：

二相相移键控；

四相相移键控；以及

正交调幅。

3.根据权利要求1所述的前同步信道的正交频分复用传送器，其特征在于，还包括与所述调制块连接的扰频块以及与所述扰频块连接的增益块，所述扰频块用于使用扰码来扰频调制后的输出符号，所述增益块用于增加扰频后的输出符号的增益。

4.根据权利要求1所述的前同步信道的正交频分复用传送器，其特征在于，所述循环冗余校验编码块还用于在将所述循环冗余校验位加到所述信息位之前将其反相。

5.根据权利要求1所述的前同步信道的正交频分复用传送器，其特征在于，所述信息位包括速率指示位，所述正交频分复用传送器还包括重复块，用于重复所述信息位。

6.一种编码方法，用于在前同步信道上对信息位进行编码，其特征在于，包括：

从信息位生成循环冗余校验位；

将循环冗余校验位加到信息位以形成输入符号；

使用尾比特卷积技术从输入符号生成输出符号；

交错输出符号；

调制交错后的输出符号；

对介质存取控制标识位进行编码；以及

将调制后的输出符号和编码后的介质存取控制标识位映射到分配给前同步信道的OFDM载波。

7.根据权利要求6所述的编码方法，其特征在于，对所述介质存取控制标识位进行编码包括使用里德-所罗门编码对所述介质存取控制标识位进行编码。

8.一种接入点，其特征在于，包括：

接收器，用于接收编码信号；以及

正交频分复用传送器，用于生成传送用前同步信道的编码信号，所述传送器包括：

信道编码器，用于对信息位进行编码，所述信道编码器包括：

载波映射块，用于将调制后的输出符号和编码后的介质存取控制标识符数据映射到分配给前同步信道的载波。

9.一种编码器，用于对信息位编码，其特征在于，所述编码器包括：

重复块，用于重复信息位；

循环冗余校验编码块，用于接收重复后的信息位，生成循环冗余校验位，并将循环冗余校验位加到所述信息位以形成输入符号；

交错块，与所述尾比特卷积编码器连接，所述交错块用于交错所述输出符号。

10.根据权利要求9所述的编码器，其特征在于，所述循环冗余校验编码块包括：

输入端，用于接收重复后的信息位；

输出端，用于输出输入符号；

编码块，所述编码块用于生成循环冗余校验位，所述编码块包括至少一个1位存储寄存器和至少一个模二加法器；以及

开关网络，连接在所述输入端和所述输出端之间以及所述编码器和所述输出端之间，所述开关网络用于可切换地将所述输入端和所述编码器与所述输出端连接。