CN1327632C - 在移动通信***中映射和扩展数据码元的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在移动通信***中用于映射和扩展数据符号的装置,通过使用二进制运算执行数据符号映射和扩展处理,可以提高***的效率。当正交相移键控调制在移动通信***时分双工模式中被执行时,装置通过使用二进制操作映射和扩展数据符号。
Description
技术领域
本发明涉及一种移动通信***,特别涉及一种移动通信***中用于映射和扩展数据码元的装置和方法。
背景技术
通常,当在3G移动通信时分双工(TDD)模式中使用正交相移键控(QPSK)调制时,物理信道映射的二进制信息根据QPSK调制的特性被映射成一个2比特码元,被映射的码元通过信道化处理和扰频处理。这里,包括映射和扰频处理的扩展处理在美国专利号6,393,047中被公开。
但是,在执行码元映射、信道化和扰频处理时需要映射表和复数乘法。因此,运算处理时间以及移动通信***中软件和硬件的复杂度都将增加。
通过参考其中适于附加或可供选择的细节、特征和/或技术背景的合适原理,上述引用通过引用被结合于此。
发明内容
本发明的目的是至少要解决上述问题和/或缺陷,并至少提供在下文中所描述的优点。
因此,本发明的一个目的是提供一种在移动通信***中映射和扩展数据码元的装置和方法,当在移动通信时分双工(TDD)模式中执行正交相移键控(QPSK)调制时,通过使用二进制运算而不是使用复数运算,执行数据码元映射和扰频处理,可以改进***效率。
为了获得上述发明目的,当在移动通信TDD模式中执行QPSK调制时,在移动通信***中用于映射和扩展数据码元的装置通过使用二进制运算映射和扩展数据码元。
根据本发明的一个实施例,提供了一种当在移动通信时分双工模式中执行正交相移键控调制时在移动通信***中用于映射和扩展数据码元的装置,所述装置包括:二进制信道化数据码元发生器,用于产生二进制信息映射码元的虚系数;和二进制扰频编码发生器,用于把扰频编码映射为0和1,并输出映射值;二进制计数器,用于对虚系数进行计数;第一异或(XOR)电路,用于计算二进制计数器的最高有效位和最低有效位的异或值,并输出结果值;第二异或电路,用于为来自二进制扰频码发生器的输出值、来自第一异或电路的输出值、以及由二进制信道化数据码元发生器所映射的码元的实系数计算异或值;映射表,用于将第二异或电路所计算的值映射成如1和-1这样的二进制数,并输出映射值;以及开关,用于根据二进制计数器的最低有效位,将来自映射表的输出值输出成一个实部和一个虚部。第二异或电路所计算的值是被分为一个实部和一个虚部的由0和1构成的二进制数。映射表把二进制数0映射为二进制数1,把二进制数1映射为二进制数-1。
根据本发明的另一个实施例,在移动通信***中用于映射和扩展数据码元的方法包括:产生二进制信息映射码元的虚系数;对虚系数计数;为计数值的最高有效位和最低效位计算异或值,输出结果值;把扰频码映射为0和1,输出映射值;为映射的输出值、输出结果值、以及映射码元的实系数计算异或值;把计算出的异或值映射成二进制数并输出被映射的所计算的异或值;以及根据最低有效位,将输出的已映射的计算出的异或值输出成一个实部和一个虚部。计算出的异或值是被分成一个实部和一个虚部的二进制数。
本发明的其他优点、目的和特点将在下述说明书中部分地被阐明,并且基于下列内容或可以从本发明的实践中被理解的检验,其它部分对于那些本领域普通技术人员来说将变得显而易见。正如在附加的权利要求中被特别指出的,本发明的目的和优点可以被实现和获得。
附图说明
参考附图本发明将变得更加明显,示出附图仅是示例性地说明,并不是对本发明的限制,其中:
图1是说明数据码元扩展处理的示例性图表;
图2是说明按照本发明优选实施例在移动通信***中用于映射和扩展数据码元的装置的方框图;以及
图3是说明图2的二进制信道化数据码元发生器的方框图。
具体实施方式
现在将详细地描述当在移动通信时分双工模式中执行正交相移键控调制时,通过使用二进制运算而不是使用复数运算执行数据码元映射和扰频处理,可以提高***效率的在移动通信***中用于映射和扩展数据码元的装置和方法。
图1是示例数据码元扩展处理的典型图表,参考图1,二进制数据由QPSK星座的2比特映射成一个码元,并且映射码元通过扩展处理。
扩展处理大致被分成两部分处理。首先处理频谱扩展和信道化数据码元,其次处理扰频信道化的数据。这里,数据码元是所有的QPSK信号,并通过复数表示。另外,信道码和扩展码由复数组成。
因此,附图1中的扩展处理通过复数乘法被执行。依照本发明,复数乘法被转换成二进制运算,并且此二进制运算被执行。扩展处理由下列公式表示:
公式(1)
这里,d(k,i)代表被分配成每个脉冲的两个数据部分的复数数据,Nk代表被分配成各个数据部分的多个数据码元,而Qk代表扩展因数。
扰频码
v通过使用一个由按标准(例如,3GPP TS 25.223 V5.0.0,TDD LCRstandard,pp19)定义的长度为16的二进制扰频码而产生,如下列公式表示的,并且根据已编码数据的长度被重复使用。
v i=(j)i.vi,vi∈{1,-1},i=1,K,16 公式(2)
图2是说明按照本发明优选实施例在移动通信***中用于映射和扩展数据码元的装置的方框图,也就是用于通过使用二进制运算执行码元映射、信道化和扰频处理的装置。在上述标准中,二进制扰频码被定义为一个包括±1且长度为16的编码。但是,图2的二进制扰频码包括0和1且长度为16。此编码由二进制扰频码发生器10重复地产生。依照本发明,在原始标准(例如,3GPP TS25.223V5.0.0)中定义的二进制扰频码±1被映射成0和1。例如,二进制扰频码中的+1被映射成0,二进制扰频码中的-1被映射成‘1’。其结果是,使用了被映射成0和1的编码。因此,二进制扰频码由0和1组成。
如图2所示,在移动通信***中用于映射和扩展数据码元的装置包括:二进制信道化数据码元发生器20,用于产生二进制信息映射码元的虚系数(虚数输出);二进制计数器30(例如2位计数器),用于从二进制信道化数据码元发生器20接收虚系数,并且对虚系数计数;第一异或(XOR)电路XOR1,用于为二进制计数器30的最高有效位和最低有效位计算异或值,并输出结果值;二进制扰频码发生器10,用于把扰频码映射为0和1,并输出映射值;第二异或电路XOR2,用于为来自二进制扰频码发生器10的输出值、来自第一异或电路XOR1的输出值、以及来自二进制信道化数据码元发生器20的映射码元的实系数(实输出)计算异或值,并输出结果值;映射表40,用于把来自第二异或电路XOR2的输出值(分成实部和虚部的二进制数诸如0和1)分别映射为像1和-1这样的二进制数,并输出映射值;以及开关SW1,用于根据二进制计数器30的最低有效位,把来自映射表40的输出值输出为一个实部和一个虚部。
现在将参照图2详细地描述依据本发明在移动通信***中用于映射和扩展数据码元的装置的操作。
二进制计数器(例如:2位计数器)接收来自二进制信道化数据码元发生器20的映射码元的虚系数,并对接收到的虚系数计数。当二进制信道化数据码元发生器20的虚系数是0时,二进制计数器30被初始化为00。当二进制信道化数据码元发生器20的虚系数是1时,二进制计数器30被初始化为01。
第一异或电路XOR1为二进制计数器30的最高有效位和最低有效位计算异或值,并把结果值输出到第二异或电路XOR2。二进制扰频码发生器10把扰频码映射为0和1,并把映射值输出到第二异或电路XOR2。
第二异或电路XOR2为来自二进制扰频码发生器10的输出值、来自第一异或电路XOR1的输出值、以及二进制信道化数据码元发生器20的实系数计算异或值,并把结果值输出到映射表40。
映射表40映射由第二异或电路XOR2所计算的值(被分成实部和虚部的像0和1这样的二进制数映射为像+1和-1这样的二进制数),并把映射值输出到开关SW1。
根据二进制计数器30的最低有效位,开关SW1输出来自映射表40的输出值的实部或虚部。例如,当二进制计数器30的最低有效位是0时,开关SW1把映射为+1的编码输出到实部。当二进制计数器30的最低有效位是1时,开关SW1把映射为-1的编码输出到虚部。另外,当把+1输出到虚部时,开关SW1把0输出到实部,当把+1输出到实部时,开关SW1把0输出到虚部。另一方面,当把-1输出到虚部时,开关SW1把1输出到实部,当把-1输出到实部时,开关SW1把1输出到虚部。
因此,依据本发明,数据码元映射、信道化和扰频处理可以通过使用二进制运算而不是使用复数乘法而执行。
现在将参照图3详细地描述图2的二进制信道化数据码元发生器20。
图3是说明图2的二进制信道化数据码元发生器20的方框图。如图3所述,二进制信道化数据码元发生器20包括:加权符号二进制单元22,用于输出对应于加权符号的诸如0和1的二进制数,并且输出对应于加权虚数的如0和1的二进制数;二进制码元单元21,用于对两个连续比特序列进行异或,通过转换器电路将结果值分成实部和虚部,根据对应于虚数的来自加权符号二进制单元22的二进制数,转换实部和虚部,并输出所转换的部分;二进制正交变量扩展因数(OVSF)编码发生器25,用于把通过选择扩展因数而产生的OVSF编码映射为0和1,并输出映射值;二进制信道化器23,用于对被分成实部和虚部的来自二进制码元单元21的二进制数、来自加权符号二进制单元22的二进制数以及来自二进制OVSF编码发生器25的二进制数进行异或,并输出结果值;以及开关SW2,用于输出来自二进制信道化器23的异或值(被分成实部和虚部的0和1)。这里,开关SW2选择性地输出来自二进制信道化器23的与(AND)值,也就是被分成实部和虚部的0和1。
二进制码元单元21包括:第三异或电路XOR3,用于对两个连续比特序列进行异或,并输出结果值;转换器电路INV1,用于通过转换对应于来自第三异或电路XOR3的值的一个比特而产生虚部,并输出该虚部;以及开关26,根据一个用于通知加权符号二进制单元22内加权虚部的比特,选择性地输出对应于实部的来自第三异或电路XOR3的一个输出比特、以及对应于虚部的来自转换器电路INV1的一个输出比特,或者相反地输出两个输出比特。
二进制信道化器23的组成为:第四异或电路XOR4,对用于决定对应于二进制码元单元21中连续比特序列的码元符号的一个比特、用于通知加权符号二进制单元22中的加权符号的一个比特、以及基于二进制OVSF编码发生器25中的二进制OVSF编码的一个比特序列进行异或,并输出结果值;第五异或电路XOR5,用于对用于通知加权符号二进制单元22中加权虚数的一个比特以及来自第四异或电路XOR4的一个比特序列进行异或,并输出结果值;以及双稳态多谐振荡器(flip-flop)24,用于存储对应于来自二进制码元单元21的虚部的一个比特,直到产生OVSF编码为止。
现在将参照图3详细地描述二进制信道化数据码元发生器20的操作。
二进制OVSF编码发生器25根据扩展因数产生OVSF编码,把编码的+1值映射为0,把编码的-1值映射为1,并输出映射值。
加权符号二进制单元22分别产生并输出对应于加权符号的一个比特以及对应于加权虚数的一个比特。也就是说,当加权符号为负时,加权符号二进制单元22把对应于负的比特输出为1,当加权符号为正时,加权符号二进制单元22把对应于正的比特输出为0。
对应于加权符号二进制单元22中的虚数的比特被输入到二进制码元单元中以决定是否需要转换二进制码元单元21的实部和虚部的输出比特。也就是说,如果加权具有一个虚数,二进制码元单元21的开关SW3必须被切换为闭合电路,开关SW4必须被切换到断路。否则,不能执行转换操作。
二进制码元单元21接收两个连续的比特序列,对比特序列进行异或以产生对应于实部的比特,并通过转换器电路INV1转换比特以产生对应于虚部的比特。
如上所述,二进制码元单元21的开关26根据与来自加权符号二进制单元21的虚数相对应的比特,转换或不转换对应于实部和虚部的比特。与来自二进制码元单元21的虚部相对应的比特被输入到二进制信道化器23的双稳态多谐振荡器24中,并且被保持直到产生OVSF编码为止。
二进制信道化器23的第四异或电路XOR4对用于决定对应于二进制码元单元21中的连续比特序列的码元符号的比特、用于通知加权符号二进制单元22中加权符号的比特、以及基于二进制OVSF编码发生器25中的二进制OVSF编码的比特序列进行异或,并输出结果值。
二进制信道化器23的第五异或电路XOR5对用于通知加权符号二进制单元22中加权虚数的比特以及来自第四异或电路XOR4的比特序列进行异或,并输出结果值。第四、五异或电路XOR4、XOR5对应于比特运算处理,所述比特运算处理将对应于实部和虚部的比特与编码和虚数相乘。
与来自二进制信道化器23的实部和虚部相对应的比特通过开关SW2由虚部被转换。最终输出值变成把二进制数映射成码元并对所映射的码元进行信道化的复数值的结果。
结果,码元映射和信道化处理可以通过使用二进制运算而执行,而不需要码元映射表或复数运算。信道化数据的输出是实数或纯虚数。信道化数据的输出是实数还是纯虚数由映射码元的实系数或虚系数所决定。图3的码元映射和信道化处理的输出包括映射码元的虚系数和信道化信号的二进制值。
根据本发明,在执行QPSK调制的3G移动通信TDD模式中用于映射和扩展数据码元的装置通过使用二进制运算而不是使用复数乘法来执行码元映射和扩展处理,从而减少了运算处理时间以及移动通信***中软件和硬件的复杂度。
另外,在移动通信***中用于映射和扩展数据码元的装置减少了处理时间以及软件和硬件的复杂度,其结果是改进了移动通信***的效率。
而且,在移动通信***中用于映射和扩展数据码元的装置在使用二进制运算的同时执行映射码元的信道化和扰频处理,并且不需要映射列表和复数运算。
前述的实施例和优点仅仅是示例性的,并不能被解释为对本发明的限制。现有教导能够被容易的应用到其它类型的装置。本发明的描述意图是说明性的,而不是限制权利要求的范围。许多替代、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。在权利要求中,装置加功能的语句意图覆盖在此所描述的结构,作为执行所述功能并且不仅结构相同,而且是其等价的结构。
Claims (10)
1、一种当在移动通信时分双工模式中执行正交相移键控调制时在移动通信***中用于映射和扩展数据码元的装置,其特征在于,所述装置包括:
二进制信道化数据码元发生器,用于产生二进制信息映射码元的虚系数;
二进制扰频编码发生器,用于把扰频编码映射为0和1,并输出映射值;
二进制计数器,用于对虚系数进行计数;
第一异或电路,用于为二进制计数器的最高有效位和最低有效位计算异或值,并输出结果值;
第二异或电路,用于为来自二进制扰频码发生器的输出值、来自第一异或电路的输出值、以及被二进制信道化数据码元发生器所映射的码元的实系数计算异或值;
映射表,用于把第二异或电路所计算的值映射为二进制数,并输出映射值;以及
开关,用于根据二进制计数器的最低有效位,将来自映射表的输出值输出成一个实部和一个虚部。
2、如权利要求1所述的装置,其特征在于,由第二异或电路所计算的值是被分成实部和虚部的由0和1构成的二进制数。
3、如权利要求2所述的装置,其特征在于,所述映射表把二进制数0映射为二进制数1,把二进制数1映射为二进制数-1。
4、如权利要求1所述的装置,其中二进制信道化数据码元发生器包括:
加权符号二进制单元,用于输出对应于加权符号的二进制数,并输出对应于加权虚数的二进制数;
二进制码元单元,用于对两个连续比特序列进行异或,通过转换器电路将结果值分成实部和虚部,根据对应于虚数的来自加权符号二进制单元的二进制数转换实部和虚部,并输出所转换的部分;
二进制正交变量扩展因数编码发生器,用于把通过选择扩展因数而产生的正交变量扩展因数编码映射为0和1,并输出映射值;
二进制信道化器,用于对被分成实部和虚部的来自二进制码元单元的二进制数、来自加权符号二进制单元的二进制数以及来自二进制正交变量扩展因数编码发生器的二进制数进行异或,并输出结果值;以及
第二开关,用于选择性地输出来自二进制信道化器的异或值。
5、如权利要求4所述的装置,其特征在于,所述第二开关选择性地输出被分成实部和虚部的来自二进制信道化器的0和1。
6、如权利要求4所述的装置,其中二进制码元单元包括:
第三异或电路,用于对两个连续比特序列进行异或,并输出结果值;
转换器电路,用于通过转换来自第三异或电路的一个比特而产生虚部,并输出该虚部;以及
第三开关,根据用于通知加权符号二进制单元内的加权虚部的一个比特,选择性地转换对应于实部的来自第三异或电路的一个输出比特以及对应于虚部的来自转换器电路的一个输出比特。
7、如权利要求4所述的装置,其中二进制信道化器包括:
第四异或电路,对用于决定对应于二进制码元单元中连续比特序列的码元符号的一个比特、用于通知加权符号二进制单元中加权符号的一个比特、以及基于二进制正交变量扩展因数编码发生器中的二进制正交变量扩展因数编码的一个比特序列进行异或,并输出结果值;
第五异或电路,对用于通知加权符号二进制单元中加权虚数的一个比特以及来自第四异或电路的一个比特序列进行异或,并输出结果值;
双稳态多谐振荡器,用于存储对应于来自二进制码元单元的虚部的比特,直到产生正交变量扩展因数编码为止。
8、一种在移动通信***中用于映射和扩展数据码元的方法,包括:
产生二进制信息映射码元的虚系数;
对所述虚系数进行计数;
为计数值的最高有效位和最低有效位计算第一异或值;
输出所述计算的第一异或值;
把扰频码映射为二进制数;
输出映射值;
为所述输出的映射值、所述输出的计算的第一异或值、以及所述映射码元之一的实系数计算第二异或值;
把所述计算的第二异或值映射为二进制数;
输出所述被映射的计算的第二异或值;以及
根据所述最低有效位,把所述输出的被映射的计算的第二异或值输出成一个实部和一个虚部。
9、如权利要求8所述的方法,其特征在于,所述计算的第二异或值是被分成一个实部和一个虚部的二进制数。
10、如权利要求8所述的方法,其特征在于,正交相移键控调制是在移动通信***时分双工模式下的移动通信***中被执行的。
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