专利名称：码分多址通信系统中生成和分配编码码元的设备和方法
技术领域：
本发明背景1．本发明领域本发明通常涉及一种用于CDMA通信系统的数据传输设备和方法，特别涉及一种用于生成和分配码元的设备和方法，这种码元能防止在数据传输过程中信道性能的下降。
2．相关技术描述目前，码分复用(CDMA)通信系统是基于IS-95标准实现的。但是，随着通信技术的发展，通信服务的用户数量显著增长。因此，很多方法都被提出来用于满足用户对高质量服务的不断增长的需求。这些方法的途径包括一种改进前向链路结构的方法。
对于已改进的前向链路结构，设计了一个前向链路基本信道用于TIA/EIA TR45.5会议中所提议的第三代多载波CDMA系统。在
图1中说明多载波CDMA通信系统的前向链路结构。
参考图1，信道编码器10对输入数据进行编码，速率匹配器20对信道编码器10的码元输出进行转发并穿孔(puncture)。在此，信道编码器10的数据输入具有一个可变的比特率。速率匹配器20转发并穿孔信道编码器10的编码数据位(即码元)输出，从而为具有可变比特率的数据匹配码元率。信道交错器30对速率匹配器20的输出进行交错处理。代表性地采用块交错器作为交错器30。
长码发生器91生成一个与用户所使用的长码完全相同的长码。该长码是用户唯一的识别代码。因此，不同的长码被分配给各个用户。抽取器92对长码进行抽取以便将长码的速率与从交错器30输出的码元的速率进行匹配。加法器93将信道交错器30的输出与抽取器92的输出相加。代表性地采用异或门作为加法器93。
多路分解器40顺序地将加法器93的数据输出多路复用到多载波A、B和C。第一到第三二进位一四进位(binary-to-four)电平转换器51-53通过将输入数据“0”变成“1”、将输入数据“1”变成“-1”来转换多路分解器40输出的二进制数据的信号电平。第一到第三正交调制器61-63对从第一到第三电平转换器51-53输出的数据采用Walsh代码分别进行编码。在此，Walsh代码具有256位的长度。第一到第三扩展器71-73分别扩展第一到第三正交调制器61-63的输出。在此，QPSK(正交移相键控)扩展器可用作扩展器71-73。第一到第三衰减器(或增益控制器)81-83依据相应的衰减信号GA-GC，分别控制从第一到第三扩展器71-73输出的扩展信号的增益。这里，从第一到第三衰减器81-83输出的信号就成为不同的载波A、B和C。
在图1的前向链路结构中，具有R=1/3编码率的信道编码器10将输入数据编码成每一位3个编码的数据位(即码字或码元)。这种编码的数据位在进行速率匹配和信道交错之后被多路分解到三个载波A、B和C。
通过除去多路分解器40并仅使用一组电平转换器、正交调制器、扩展器和衰减器，图1所示的多载波CDMA通信系统就可以改为单载波CDMA通信系统。
图2是说明信道编码器10、速率匹配器20和信道交错器30的详细示图。在图2中，第一速率的数据由每20ms帧172位组成(全速率)；第二速率的数据由每20ms帧80位组成(1/2速率)；第三速率的数据由每20ms帧40位组成(1/4速率)；第四速率的数据由每20ms帧16位组成(1/8速率)。
参考图2，第一到第四CRC发生器111-114生成对应于各个具有不同速率的输入数据的CRC位，并且将生成的CRC位加到输入数据中。具体的说，12位的CRC加到第一速率的172位数据中；8位的CRC加到第二速率的80位数据中；6位的CRC加到第三速率的40位数据中；6位的CRC加到第四速率的16位数据中。
第一到第四尾标位发生器121-124分别将8个尾标位加到已添加CRC的数据中。因此，第一尾标位发生器121输出192位；第二尾标位发生器122输出96位；第三尾标位发生器123输出54位；第四尾标位发生器124输出30位。
第一到第四编码器11-14对第一到第四尾标位发生器121-124输出的数据分别进行编码。在此，可以采用具有约束长度为K=9、编码率为R=1/3的卷积编码器作为编码器11-14。在这种情况下，第一编码器11将第一尾标位发生器121输出的192位数据编码成为全速率的576码元；第二编码器12将第二尾标位发生器122输出的96位数据编码成为1/2速率的288码元；第三编码器13将第三尾标位发生器123输出的54位数据编码成为1/4速率的162码元；第四编码器14将第四尾标位发生器124输出的30位数据编码成为1/8速率的90码元。
速率匹配器20包括转发器(repeater)22-24和码元删除设备27-28。转发器22-24对从第二到第四编码器输出的码元分别转发预定次数，从而将其输出码元率增加到全速率。码元删除设备27和28删除从转发器23和24输出的、数量上超过全速率码元的码元。由于第二编码器12输出288码元(是第一编码器11输出的576码元的1/2)，所以第二转发器22对接收到的288码元转发两次而输出576码元。此外，由于第三编码器13输出162码元(约为第一编码器11输出的576码元的1/4)，所以第三转发器23对接收到的162码元转发四次而输出648码元，其数量上超过了全速率的576码元。为了将该码元率与全速率相匹配，码元删除设备27将每个第九码元删除以便输出全速率的576码元。另外，由于第四编码器14输出90码元(约为第一编码器11输出的576码元的1/8)，所以第四转发器24对接收到的90码元转发八次而输出720码元，其数量上超过了全速率的576码元。为了将该码元率与全速率相匹配，码元删除设备28将每个第五码元删除以便输出全速率的576码元。
第一到第四信道交错器31-34对从第一编码器11、第二转发器22、码元删除设备27和码元删除设备28输出的全速率的码元分别进行交错处理。
对于具有低信噪比(SNR)的信道，通过提供信道编码增益，采用向前纠错(FEC)来维持移动台具有足够低的误码率(BER)。采用覆盖(overlay)的方法，多载波通信系统的前向链路可以与现有IS-95系统的前向链路共享同一个频带。但是，这种覆盖方法引起下列问题。
在覆盖方法中，在现有的IS-95 CDMA系统所采用的三个1.25MHz频带上覆盖了多载波系统的三个前向链路载波。图3表示IS-95系统和多载波系统基站的各个频带的传输功率电平。在覆盖方法中，由于多载波系统的频带被覆盖在现有IS-95系统的频带上，所以IS-95基站和多载波基站之间在同一频带上共享传输功率或信道容量。在两个系统之间共享传输功率的情况下，传输功率首先被分配给主要支持话音服务的IS-95信道，然后再确定分配给多载波CDMA系统各个载波的最大容许传输功率。这里，最大传输功率不能超过预定的功率电平，因为基站具有受限的传输功率。此外，当基站传输数据给太多用户时，用户间的干扰就会增大，导致噪声的增加。图3说明IS-95基站和多载波基站在各个1.25MHz频带上分配了几乎相等的传输功率的情况。
但是，1.25MHz频带的IS-95信道依据服务中用户数量的变化和用户话音活动的变化而具有不同的传输功率。图4和图5说明的情况是，由于IS-95用户数量的增多，随着分配给IS-95基站的传输功率在相应频带上迅速增强，分配给多载波基站的传输功率在某些载波上减弱。结果，不能对一个或更多个多载波分配足够的传输功率，以致SNR随接收器处的载波而有所不同。因此，以具有低SNR的载波所接收到信号的误码率(BER)就会增大。也就是说，当IS-95用户的数量增多以及话音活动相对较高时，经由相应频带上覆盖的载波所传输的信号的BER增大，导致系统的容量减少和IS-95用户之间的干扰增强。也就是说，覆盖方法可能引起多载波系统的容量减少以及IS-95用户之间的干扰增强。
如图4和图5所示，在多载波系统中，各个载波可以有独立的传输功率。在性能方面，图4显示了与采用R=1/2信道编码器情况类似的功率分配，图5显示了比不采用信道编码器的情况更糟的功率分配。在这些情况下，对于一个输入位进行编码后所得三位(即码元)中的一位或两位可能没有被传输，导致系统性能下降。
此外，即使在采用单载波的直接扩展的CDMA通信系统中，由信道编码生成的码元的权值分配也是很差的，可能导致信道编码的性能下降。
本发明概述因此，本发明的一个目的是提供一种CDMA通信系统中能够生成具有良好的信道编码性能的编码数据的信道编码设备和方法。
本发明的另一个目的是提供一种多载波CDMA通信系统中能够生成具有良好的信道编码性能的编码数据、并且将生成的信道编码数据有效地分配给各个载波的信道编码设备和方法。
本发明的另一个目的是提供一种在多载波CDMA通信系统中将生成的码元分配给各个载波，从而将传输期间被损坏码元的影响减到最小信道传输设备和方法。
本发明的另一个目的是提供一种CDMA通信系统中的R=1/6卷积编码设备和方法，能够增强信道发送器的信道性能。
为了达到上述目的，提供一种至少使用两个载波的通信系统。该通信系统包括信道编码器，用于对数据编码；信道控制器，用于生成控制信号以传输信道编码后的码元，从而使用由至少一个载波所接收到的数据来进行解码；码元分配器，用于将信道编码后的码元分配给至少两个载波。
还提供一种信道编码设备，具有多个延迟器，用于延迟一个输入数据位以生成第一到第八延迟数据位；第一运算器，用于对输入数据位和第三、第五、第六、第七及第八延迟数据位进行异或运算以生成第一码元；第二运算器，用于对输入数据位和第一、第二、第三、第五、第六及第八延迟数据位进行异或运算以生成第二码元；第三运算器，用于对输入数据位和第二、第三、第五及第八延迟数据位进行异或运算以生成第三码元；第四运算器，用于对输入数据位和第一、第四、第五、第六、第七及第八延迟数据位进行异或运算以生成第四码元；第五运算器，用于对输入数据位和第一、第四、第六及第八延迟数据位进行异或运算以生成第五码元；第六运算器，用于对输入数据位和第一、第二、第四、第六、第七及第八延迟数据位进行异或运算以生成第六码元。
附图简介通过结合附图对本发明进行如下详细描述，本发明的上述和其他目的、特性、优点将会变得更加清楚，其中图1是说明用于常规多载波CDMA通信系统的前向链路的示图；图2是说明图1所示前向链路的基本信道结构的示图；图3是说明在同一频带中多载波信道覆盖在IS-95信道上的情况下，IS-95信道频带和多载波信道频带的传输功率分配的示图；图4示图说明的状态是，由于系统传输功率或传输容量的限制，当相应IS-95信道的传输功率增强时，多个载波中一个载波的传输功率减弱；图5示图说明的状态是，由于系统传输功率或传输容量的限制，当相应IS-95信道的传输功率增强时，多个载波中两个载波的传输功率减弱；图6示图说明的是，依照本发明的实施例，使用信道编码器和码元分配器来生成码元率为1/6的卷积码的方案；图7是说明图6中R=1/6卷积编码器的详细示图；图8是说明图6中码元分配器的详细示图9是说明依照本发明实施例使用信道编码器和码元分配器的前向链路的一种传输模式的示图；图10是说明依照本发明实施例的R=1/3卷积码之间性能比较的模拟图；图11是说明R=1/2卷积码之间最差性能比较的模拟图，其中使用编码率为R=1/3的卷积编码器的发生器多项式；图12是说明用于R=1/6卷积码的R=1/2约束代码之间性能比较的模拟图；和图13是说明R=1/2约束代码之间最差性能比较的模拟图，其中使用具有最高性能的R=1/6卷积编码器。
优选实施例详述下面将参考附图对本发明的优选实施例进行描述。在下列描述中，由于众所周知的功能或结构会使本发明在不必要的细节上变得模糊，所以对其不再进行详细说明。
在此所使用的术语“码元”指的是从编码器输出的编码后的数据位。为了便于解释，假设多载波通信系统是采用三个载波的三载波CDMA通信系统。
在既支持IS-95系统又支持多载波系统的通信系统中，两个不同系统的传输信号覆盖在同一频带上，对编码后的码元进行分配以使得对损坏的码元进行解码的过程中性能下降减到最小，随后，分配后的编码位被指定给各个载波。因此，即使在接收过程中各载波中的一个有干扰，也可以仅对经其他载波所传输的编码位进行解码，从而改善系统的性能。
此外，在前向链路中，可使用R=1/6的卷积码作为信道编码器。所以，当信道编码器生成R=1/6卷积码时，很难找到具有良好解码性能的R=1/6卷积码。因此，本发明用于生成具有良好解码性能的R=1/6卷积码并且将生成的卷积码分配给多个载波。依照本发明生成的卷积码在多载波CDMA通信系统中和在DS-CDMA通信系统中都具有良好的性能。
现在，对依照本发明实施例的CDMA通信系统中的生成码元操作和分配码元操作进行说明，其中生成码元是为了使信道性能最佳。为了方便，以下将参考多载波CDMA通信系统对本发明进行说明。
首先，将参照采用三载波的多载波系统中的R=1/6卷积码。图6说明依照本发明实施例的卷积编码器和码元分配器。
参考图6，卷积编码器601对一个输入数据位进行编码，得到分配给三个载波A、B和C的六个码元。对于码元分配，码元分配器602均匀地将六个输入位以两位一组分配给三个载波。码元分配器602对卷积编码器601输出的码元进行分配，考虑到三个载波有几个被损坏。通过使用这种码元分配方法，即使三载波中的一个或两个载波被损坏，信道解码的性能下降也可以减到最小。
现在将对码元分配器602的设计方法进行描述。信道编码后的误码率(BER)取决于由信道编码器编码后的码元中受损坏的部分码元。所以，即使编码后的码元被损坏了，性能下降最小的那部分的码元也被均匀地分配给备载波。因此，即使某一信道的码元全部都被损坏，信道编码后BER的增加仍可以被减小到最少。
另外，在传输过程中，从信道编码器中的一个分支(constituent)编码器输出的码元被分配给各个载波；在解码过程中，即使某一载波的码元全被损坏，也仍可以选择信道解码器中的一个分支解码器以使BER较低。
按下面的步骤对信道解码器中的分支解码器进行选择。首先，参照具有约束长度K=9和速率R=1/3的卷积码。在下列说明中，发生器多项式gi由八进制数表示。K=9和R=1/3的卷积码具有自由距离(free distance)dfree=18。要注意的是，当对K=9、R=1/3和dfree=18的卷积码进行查找时，通过改变发生器多项式g1、g2和g3，存在5685种组合。在此，仅选择非恶性代码。另外，当准备应用于多载波系统时，即使某一载波完全中断，也必须防止性能下降。从这一点来看，最好使自由距离最大化。
采用现有IS-95系统所使用的(g1,g2,g3)=(557,663,711)卷积码作为性能比较的基准代码。在IS-95系统中，卷积码的自由距离dfree=18，各分支代码之间的自由距离为dfree(g557,g663)=9、dfree(g557,g711)=11和dfree(g663,g711)=10。采用由传递函数决定的BER上限公式可以预测卷积码的性能。
对于IS-95系统，卷积码的传递函数为T(D,I)︱1=1=5D18+7D20+O(D21),BER上限公式为(_/_I)T(D,I)︱I=1=11D18+32D20+O(D21)。当IS-95系统的卷积码当作分支代码来看，发生器多项式g1和g2的组合将发生恶性错误传播。因此，当IS-95系统的卷积码用于多载波系统时，必须适当地使用交错和穿孔处理。由于IS-95卷积码作为分支代码具有恶性错误传播，所以必须查找适合多载波系统的新的卷积码。对于K=9,dfree(gi,gj)≤12。从彻底的计算机查找可以发现，分支代码之间自由距离总是12的卷积码不存在。因此，只有八个自由距离dfree(gi,gj)≥11的代码。在此，不仅这些代码而且分支代码都是非恶性的。由于BER上限公式的第一项影响最大，所以第一个和第八个代码被认为是最佳代码。在此，由于第一和第八代码、第二和第七代码、第三和第四代码以及第五和第六代码都是相反的关系，所以它们本质上是相同的代码。因此，仅有四种代码。
表1用于说明K=9和R=1/3的卷积编码器的特性。
在表1中，第一项d12表示d(467,543)并且以下都用作这种意思。供参考的是，当所述代码与IS-95代码按照BER上限公式的第一项进行比较时，第一和第八代码的性能优于IS-95代码，第三、第四、第五和第六代码的性能与IS-95代码相类似，第二和第七代码的性能比IS-95代码差。因此，最好采用第八(或第一)代码。
同时，存在四种或更多种代码其分支代码之间的自由距离是12、12和10；在这些代码中，按照BER上限公式第一项，较优良的代码的发生器多项式为(g1,g2,g3)=(515,567,677)。图10所示的是，在多载波系统(三载波)具有最优性能、各载波没有损坏的情况下，AWGN(Additive White GaussianNoise,加性白高斯噪声)环境中R=1/3卷积码性能的模拟结果。在下列描述中，图11-13的模拟都是在AWGN环境下进行的。<情况1>表示现有IS-95系统的R=1/3卷积码，<情况2>和<情况3>表示用上述方法所查找到的R=1/3卷积码。
<情况1>IS-95(g1=557,g2=663,g3=711)→dfree=18<情况2>g1=731,g2=615,g3=537→dfree=18dfree(g1,g2)=11,dfree(g1,g3)=11,dfree(g2,g3)=12<情况3>g1=515,g2=567,g3=677→dfree=18dfree(g1,g2)=11,dfree(g1,g3)=12,dfree(g2,g3)=10现在将对R=1/3卷积码应用于三载波系统并且三载波中的某一个被损坏(或丢失)的情况进行描述。尽管原始编码率为1/3，但是某个载波的丢失导致编码率等于1/2。因此，图11所示的是1/2卷积码的模拟结果，该1/2卷积码使用的是用于1/3卷积码的发生器多项式。在图11中，各种情况可由下列<情况1>到<情况4>解释。图11表示R=1/2卷积码的最差性能图，该R=1/2卷积码使用的是用于R=1/3卷积码的发生器多项式。
<情况1>最优1/2卷积码→g1=561,g2=753,dfree(g1,g2)=12<情况2>三个R=1/2卷积码中的最差性能g1=557,g2=711，其中R=1/2卷积码使用的是用于IS-95系统R=1/3卷积码的发生器多项式(557,663,711)→发生恶性错误传播
<情况3>某一个R=1/2卷积码的最差性能g1=731,g2=615(dfree(g1,g2)=11)，其中R=1/2卷积码使用的是用于R=1/3卷积码的发生器多项式(731,615,537)<情况4>某一个R=1/2卷积码的最差性能g1=567,g2=677(dfree(g1,g2)=10)，其中R=1/2卷积码使用的是用于R=1/3卷积码的发生器多项式(515,567,677)当采用R=1/3卷积码的三载波系统中某个载波被损坏，则编码率变成等于R=1/2。在这种情况下，使用下面的码元删除矩阵，通过将最初的R=1/3卷积码适当分配给三个载波，找到用于码元分配器的码元分配方法，从而即使编码率变成R=1/2，也能使性能下降减到最小。采用最简单的方法生成下面两个码元删除矩阵。在下面的码元删除矩阵中，“0”意味着为其提供相应码元的载波被损坏的情况，而“1”意味着为其提供相应码元的载波未被损坏的情况。也就是说，这意味着对应于“0”的码元都被分配给在传输过程中被损坏的某个载波的情况。因此，选择下面各种模式的码元删除矩阵之一，即使某个载波被损坏也能使性能下降减到最小，并且码元分配器602使用所选择的模式为各个载波提供码元。下列为码元删除矩阵，用于查找码元分配器602所采用的模式。
此外，采用m序列通过二阶GF(3)生成一个长度=8的m序列。对于第九卷积码，生成序列{1,2,0,2,2,1,0,1,2}，然后采用这个序列生成下面的码元删除矩阵D3。 此外，通过对码元删除矩阵D3进行行变换，生成下面的码元删除矩阵D4和D5。
另外，经采用随机数通过GF(3)生成15个随机数来得到序列{2,1,0,1,1,0,1,2,1,0,0,0,2,1,2}，并且采用上述序列可以创建下面的码元删除矩阵D6。 如同采用m序列的方法，通过行变换也可以生成下列的码元删除矩阵D7和D8。
下面，将对码元率为1/6的卷积码进行描述。K=9、R=1/6的卷积码的自由距离为dfree=37。在通过随机地改变发生器多项式g1、g2、…、g6对自由距离dfree=37的卷积码进行查找的过程中，应满足下列条件。
第一，它应该是一个具有良好的编码性能的R=1/6卷积码。
第二，考虑到三载波系统的三载波中的某一个被损坏的情况，它应该是一个具有良好的编码性能的R=1/4卷积码，并具有发生器多项式(g1,g2,g3,g4)、(g1,g2,g5,g6)和(g3,g4,g5,g6)。
第三，考虑到三载波系统的三载波中的两个被损坏的情况，它应该是一个具有良好的编码性能的R=1/2卷积码，并具有发生器多项式(g1,g2)、(g3,g4)和(g5,g6)。
在上述三个条件的第二和第三条件中，规定多载波系统中卷积码的六个输出位每两位一组被分配给三载波，即使三载波中的一个或两个完全中断，性能下降也能减到最小。从这点来看，R=1/4卷积码和R=1/2卷积码最好有最大的自由距离。
从下列描述中将明确一种查找满足第三条件的R=1/2卷积码的方法。存在35个具有R=1/2、K=9和dfree=12的非恶性卷积码。给出BER的上限公式如下，决定BER的最重要项D12的系数c12的取值范围从33到123。
(_/_I)T(D,I)︱I=1=c12D12+c13D13+…首先，对于R=1/6卷积码，存在180个满足第三条件且具有dfree=37的卷积码。假设dfree(g2i-1,g2i)=12。在此，存在58个卷积码，其中R=1/6卷积码的BER上限公式的第一项具有系数c37=1。下列是在性能验证之后从所述58个卷积码中选出的R=1/6卷积码。
1)(457,755,551,637,523,727):c38=4(NO=1)2)(457,755,551,637,625,727):c38=4(NO=3)3)(457,755,455,763,625,727):c38=4(NO=5)4)(515,677,453,755,551,717):c38=6(NO=7)5)(515,677,453,755,551,717):c38=6(NO=9)6)(515,677,557,651,455,747):c38=6(NO=11)7)(457,755,465,753,551,637):c38=6(NO=13)8)(515,677,551,717,531,657):c38=8(NO=27)9)(515,677,455,747,531,657):c38=8(NO=29)10)(453,755,557,751,455,747):c38=10(NO=31)11)(545,773,557,651,551,717):c38=12(NO=51)12)(453,755,457,755,455,747):c38=20(NO=57)下列是从这12个性能已验证的1/6卷积码中选出的5个具有优良的解码性能的R=1/6卷积码。
1)(457,755,551,637,523,727):c38=4(NO=1)2)(515,677,453,755,551,717):c38=6(NO=7)3)(545,773,557,651,455,747):c38=6(NO=8)4)(515,677,557,651,455,747):c38=6(NO=11)5)(515,677,455,747,531,657):c38=8(NO=29)R=1/2卷积码的性能被验证,其中R=1/2卷积码使用的是用于R=1/6卷积码的五个发生器多项式，而且，R=1/4卷积码的性能也被验证，其中R=1/4卷积码使用的是用于R=1/6卷积码的五个发生器多项式。首先，参考表2说明用于R=1/2卷积码的传递函数，其中，发生器多项式用八进制数表示。
通过验证表2中各个R=1/2卷积码的性能来查找具有最高性能的R=1/2卷积码。另外,将所述R=1/2卷积码的性能与用于IS-95系统的最佳R=1/2卷积码的性能进行比较。
<情况1>发生器多项式→(435,657)8,NO=1,c12=33<情况2>发生器多项式→(561,753)8,NO=2,c12=33，用于IS-95标准的最佳R=1/2卷积码<情况3>发生器多项式→(557,751)8,NO=7,c12=40<情况4>发生器多项式→(453,755)8,NO=9,c12=40<情况5>发生器多项式→(471,673)8,NO=11,c12=50<情况6>发生器多项式→(531,657)8,NO=17,c12=52<情况7>发生器多项式→(561,755)8,NO=22,c12=57<情况8>发生器多项式→(465,771)8,NO=24,c12=58各个例子之间的性能比较如图12所示。图12表示用于R=1/6卷积码的R=1/2分支代码之间的性能比较。它表明R=1/6卷积码的R=1/2分支代码在性能上与最佳R=1/2卷积码相似。
表3表示R=1/6卷积码的传递函数。
参考表3，采用5个具有优良解码性能的R=1/6卷积码的R=1/2分支代码的最差性能如下。
<情况1>具有发生器多项式(457,755,551,637,523,727)8→(523,727)8、c12=68的R=1/6卷积码(NO=1)的最差性能
<情况2>具有发生器多项式(515,677,453,755,551,717)8→(515,677)8、c12=38的R=1/6卷积码(NO=7)的最差性能<情况3>具有发生器多项式(545,773,557,651,455,747)8→(545,773)8、c12=38的R=1/6卷积码(NO=8)的最差性能<情况4>具有发生器多项式(551,677,557,651,455,747)8→(551,677)8、c12=38的R=1/6卷积码(NO=11)的最差性能<情况5>具有发生器多项式(515,677,455,747,531,657)8→(515,677)8、c12=38的R=1/6卷积码(JO=29)的最差性能R=1/4分支代码的最差性能如下，其中R=1/4分支代码采用已对R=1/2分支代码验证过性能的R=1/6卷积码。
<情况1>具有发生器多项式(457,755,551,637,523,727)8→(551,637,523,727)8、c24=5的R=1/6卷积码(NO=1)的最差性能<情况2>具有发生器多项式(515,677,453,755,551,717)8→(515,677,551,717)8、c24=2的R=1/6卷积码(NO=7)的最差性能<情况3>具有发生器多项式(545,773,557,651,455,747)8→(545,773,455,747)8、c24=2的R=1/6卷积码(NO=8)的最差性能<情况4>具有发生器多项式(551,677,557,651,455,747)8→(551,677,557,651)8、c24=4的R=1/6卷积码(NO=11)的最差性能<情况5>具有发生器多项式(515,677,455,747,531,657)8→(515,677,531,657)8、c24=6的R=1/6卷积码(NO=29)的最差性能图13表示R=1/2分支代码最差性能之间的比较，其中R=1/2分支代码采用最高性能的R=1/6卷积码。
下面是两个具有良好解码性能的R=1/6卷积码，是从以上述方式对各种情况进行性能验证后的R=1/6卷积码中选出的。
1)(515,677,453,755,551,717)8:c38=6(NO=7)2)(545,773,557,651,455,747)8:c38=6(NO=8)此外，为了查找到用于三载波系统的码元删除模式，考虑各种不同的码元删除矩阵用于某一个载波损坏的情况，即，R=1/6卷积码变成R=1/4卷积码的情况。查找码元删除矩阵模式的原因与对于R=1/3卷积码所说明的原因相同。下列矩阵可用作码元删除矩阵的模式，用于对R=1/6卷积码分配码元的方法。 考虑到三载波系统中两个载波被损坏的情况，下列的码元删除矩阵模式可用于对R=1/2码元删除的卷积码的分配码元方法中，其中R=1/2码元删除的卷积码使用的是具有良好解码性能的R=1/6卷积码的发生器多项式。 参考图6，表示出依据本发明实施例的卷积编码器601和码元分配器602。在示范性的实施例中，卷积编码器601具有R=1/6的编码率并采用(545,773,557,651,455,747)的发生器多项式。R=1/6卷积编码器的详细结构如图7所示。
参考图7，一旦接收到输入数据，延迟器711-A到711-H便顺序地延迟各输入数据位。在各输入数据位的顺序延迟期间，异或门721-A到721F输出编码后的码元。图7中编码后的码元被提供给具有图8所示结构的码元分配器602。
参考图8，码元分配器602由开关811-A和811-B实现。在图8中，当控制开关811-A和811-B的时钟的码元率超过码元分配器602的码元率的六倍时，就可以无码元丢失地分配码元。也就是说，开关811-A顺序地接收输入的码元g1、g2、g3、g4、g5、g6、g1、g2、g3、…，而且开关811-B将输入的码元分配给输出节点c1、c2、c3、c4、c5和c6。
图9表示包含图6所示的信道编码器601和码元分配器602的传输方案。
参考图9，首先向第一到第四CRC发生器911-914将特定位数的CRC数据加到输入数据。具体地说，12位CRC加入第一速率的172位数据中；8位CRC加入第二速率的80位数据中；6位CRC加入第三速率的40位数据中；6位CRC加入第四速率的16位数据中。第一到第四尾标位发生器921-924将8个尾标位加入到已添加CRC的数据中。因此，第一尾标位发生器921输出192位；第二尾标位发生器922输出96位；第三尾标位发生器923输出54位；第四尾标位发生器924输出30位。
第一到第四编码器931-934对从第一到第四尾标位发生器921-924输出的数据分别进行编码。在此，可以使用K=9、R=1/6卷积编码器作为编码器931-934。在这种情况下，第一编码器931将从第一尾标位发生器921输出的192位数据编码成全速率的1152码元；第二编码器932将从第二尾标位发生器922输出的96位数据编码成1/2速率的576码元；第三编码器933将从第三尾标位发生器923输出的54位数据编码成约为1/4速率的324码元；第四编码器934将从第四尾标位发生器924输出的30位数据编码成约为1/8速率的180码元。
第一到第四码元分配器941-944对从编码器931-934输出的码元分别进行分配。在此，为了进行码元分配，信道控制器(未表示出)产生控制信号来分配信道已编码的位，从而，当在同一频带上已编码的码元覆盖在另一不同系统的码元上进行传输时，在对接收到的损坏位进行解码的过程中性能下降减到最小。码元分配器941-944然后将从编码器931-934输出的码元依据控制信号分别分配给相应的载波。
速率匹配器951-953中每个都包括码元转发器和码元删除设备。速率匹配器951-953将相应码元分配器942-944输出码元的速率与码元分配器941输出码元的速率进行匹配。第一到第四信道交错器961-964对从码元分配器941和速率匹配器951-953输出的码元分别进行交错处理。
对于DS-CDMA通信系统，可以去掉图9中的码元分配器941-944。
如上所述，在采用频率覆盖方法的多载波系统中，各个载波依据现有IS-95系统频带的加载情况而具有有限的传输功率，这会导致在一个或多个频带上接收到的数据发生丢失现象。为了解决这个问题，通过采用用于信道编码器的发生器多项式及码元分配方法，就可以对于由于载波丢失而发生的数据丢失提供一个高的编码增益，从而防止BER的下降。
尽管已参照其特定的优选实施例描述了本发明，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种修改。
权利要求
1．一种信道传输设备，用于使用至少两个载波的码分多址(CDMA)通信系统，包括信道编码器，用于将被要传输的信道数据以预定编码率编码成多个码元；信道控制器，用于依据预定的码元删除矩阵模式来生成码元分配信号，其中，码元删除矩阵模式是这样确定的即使某个特定的载波被损坏也能将码元分配给各个具有最小性能下降的载波；和符号分配器，用于接收所述符号，并根据所述符号分配信号将所接收到的符号分配给载波。
2．如权利要求1所述的信道传输设备，其中，所述信道编码器是具有R=1/6编码率的卷积编码器。
3．如权利要求2所述的信道传输设备，其中，所述卷积编码器采用下面表中的发生器多项式之一来生成所述码元，
4．如权利要求1所述的信道传输设备，其中，所述的码元分配器包括第一选择器，用于顺序地对接收到的码元进行多路复用；第二选择器，用于将多路复用后的码元依据所述码元分配信号分配给所述载波。
5．一种信道传输设备，用于采用至少两个载波的多载波CDMA通信系统，包括信道编码器，用于将要传输的信道数据以预定编码率编码成多个码元；码元分配器，用于接收所述码元并将接收到的码元依据预定的码元删除矩阵模式分配给所述载波，其中，码元删除矩阵模式是这样确定的即使某个特定的载波被损坏也能将码元分配给各个具有最小性能下降的载波；信道交错器，用于对分配的码元进行信道交错；多路分解器，用于将交错后的码元分配给所述载波；多个正交调制器，用于通过供将分配后的码元与相应信道的正交码倍乘，来生成正交调制后的信号；多个扩展器，用于接收经正交调制的信号，并通过用扩展码倍乘接收到的经正交调制的信号来生成扩展信号；和多个传输器，用于接收扩展后的信号，并采用所述载波对接收到的扩展信号进行传输。
6．如权利要求5所述的信道传输设备，其中，所述信道编码器是具有R=1/6编码率的卷积编码器。
7．如权利要求6所述的信道传输设备，其中，所书卷积编码器采用下面表中的发生器多项式之一来生成所述码元。
8．如权利要求5所述的信道传输设备，其中，所述码元分配器包括第一选择器，用于顺序地对接收到的码元进行多路复用；和第二选择器，用于将多路复用后的码元依据所述的码元分配信号分配给所述载波。
9．一种信道传输方法，用于使用至少两个载波的CDMA通信系统，包括以下步骤将要传输的信道数据以预定编码率编码成多个码元；和接收这些码元并依据预定的码元删除矩阵模式将接收到的码元分配给所述载波，其中，码元删除矩阵模式是这样确定的即使某个特定的载波被损坏也能将码元分配给各个具有最小性能下降的载波；
10．如权利要求9所述的信道传输方法，其中，所述信道编码器是具有R=1/6编码率的卷积编码器。
11．如权利要求9所述的信道传输方法，所述的码元分配步骤包括以下步骤顺序地多路复用所接收到的码元；和依据所述的码元分配信号将经多路复用的码元分配给所述载波；
12．一种信号编码设备包括多个延迟器，用于延迟一个输入数据位以生成第一到第八延迟数据位；第一运算器，用于对所述输入数据位和第三、第五、第六、第七及第八延迟数据位进行异或运算以生成第一码元；第二运算器，用于对所述输入数据位和第一、第二、第三、第五、第六及第八延迟数据位进行异或运算以生成第二码元；第三运算器，用于对所述输入数据位和第二、第三、第五及第八延迟数据位进行异或运算以生成第三码元；第四运算器，用于对所述输入数据位和第一、第四、第五、第六、第七及第八延迟数据位进行异或运算以生成第四码元；第五运算器，用于对所述输入数据位和第一、第四、第六及第八延迟数据位进行异或运算以生成第五码元；第六运算器，用于对所述输入数据位和第一、第二、第四、第六、第七及第八延迟数据位进行异或运算以生成第六码元。
13．一种用于CDMA通信系统的信道传输设备，包括信道编码器，包括多个延迟器，用于延迟一个输入数据位以生成第一到第八延迟数据位；第一运算器，用于对所述输入数据位和第三、第五、第六、第七及第八延迟数据位进行异或运算以生成第一码元；第二运算器，用于对所述输入数据位和第一、第二、第三、第五、第六及第八延迟数据位进行异或运算以生成第二码元；第三运算器，用于对所述输入数据位和第二、第三、第五及第八延迟数据位进行异或运算以生成第三码元；第四运算器，用于对所述输入数据位和第一、第四、第五、第六、第七及第八延迟数据位进行异或运算以生成第四码元；第五运算器，用于对所述输入数据位和第一、第四、第六及第八延迟数据位进行异或运算以生成第五码元；第六运算器，用于对所述输入数据位和第一、第二、第四、第六、第七及第八延迟数据位进行异或运算以生成第六码元；信道交错器，用于接收所述码元并对接收到的码元进行信道交错处理；正交调制器，用于通过将分配后的码元与信道的正交码倍乘，来生成正交调制后的信号；和扩展器，用于通过以扩展码倍乘正交调制后的信号来生成扩展信号。
14．如权利要求13所述的信道传输设备，其中，所述的码元分配器依据一种码元删除矩阵模式对从信道编码器输出的码元进行分配，其中，所述码元删除矩阵模式是这样确定的即使某个特定的载波被损坏也能将码元分配给各个具有最小性能下降的载波。
15．一种用于CDMA通信系统的信道编码方法，包括以下步骤移位地延迟一个输入数据位以生成第一到第八延迟数据位；对所述输入数据位和第三、第五、第六、第七及第八延迟数据位进行异或运算以生成第一码元；对所述输入数据位和第一、第二、第三、第五、第六及第八延迟数据位进行异或运算以生成第二码元；对所述输入数据位和第二、第三、第五及第八延迟数据位进行异或运算以生成第三码元；对所述输入数据位和第一、第四、第五、第六、第七及第八延迟数据位进行异或运算以生成第四码元；对所述输入数据位和第一、第四、第六及第八延迟数据位进行异或运算以生成第五码元；和对所述输入数据位和第一、第二、第四、第六、第七及第八延迟数据位进行异或运算以生成第六码元。
全文摘要
一种在CDMA通信系统中用于生成和分配卷积码、以使信道解码过程中由于较差链路环境引起的性能下降可以被减到最小的设备和方法。卷积编码器对传输数据以R=1/6的编码率进行编码,并可以被用作信道编码器。这种信道编码器既可用于DS－CDMA通信系统又可用于多载波CDMA通信系统。当这种信道编码器用于多载波CDMA通信系统时,依据预定的规则,从信道编码器的多个分支编码器输出的码元被分配给多个载波信道,并且即使在传输信道上某一特定分支编码器的输出完全中断,信道编码器的各分支编码器也可以使整个信道编码器的性能下降减到最小。
文档编号H03M13/27GK1303549SQ99806799
公开日2001年7月11日 申请日期1999年5月31日 优先权日1998年5月30日
发明者朴昌洙, 孔骏镇, 姜熙原, 金宰烈, 卢宗善, 粱景喆 申请人:三星电子株式会社