專利名稱：帶有多種編碼率的蜂窩式通訊系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及蜂窩式無線通訊系統(tǒng)，尤其涉及在蜂窩式數(shù)字數(shù)據(jù)無線電通訊系統(tǒng)中為前向糾錯而使用多種編碼率的方法和設備。
本發(fā)明的背景技術前向糾錯(FEC)編碼技術經常被用于在通訊信道中提供改進的錯誤率功能。前向糾錯編碼使得接收站重新構建另一個發(fā)射站發(fā)出的信號的毀壞版本。例如，原始信號中的錯誤可能來自屏蔽了低功率信號的噪音，干擾，或者因為地理條件遮蔽了信號，或者是瑞利干涉(多路干涉)。
前向糾錯編碼技術從20世紀60年代開始使用，在許多文件中對此有介紹(例如，“數(shù)字通訊糾錯編碼”，George C.Clark&J.BibbCain，Plenum出版社，1981年出版)。前向糾錯編碼技術的共同特色在于，編碼的過程增加了所需傳輸?shù)奈粩?shù)。進入解碼器的位數(shù)目和通過信道發(fā)送的位數(shù)目之比通常被稱為“編碼率”。編碼率越低，必須傳輸?shù)奈粩?shù)目(包括數(shù)據(jù)位數(shù)與糾錯碼位數(shù))越大。
要增加要傳輸?shù)奈粩?shù)，就需要采用更大的傳輸用帶寬，或者使信道上用戶信息的發(fā)送速率(即“數(shù)據(jù)速率”)降低到包含編碼數(shù)據(jù)的信號與未編碼信號占據(jù)的帶寬相同。
一般來說，在其他條件相同的情況下，使用帶有較低編碼率的前向糾錯碼可以提供較好的糾錯性能。因此，在極差的信道中，可使用較低的編碼率以獲取可接受的錯誤率性能。在好的信道中，低編碼率下的糾錯功能并非必要。在這類情況下，較高的編碼率可以提供帶有較低傳輸碼位速率的適當?shù)腻e誤率性能。因此，在這類情況下，特別是在可用帶寬固定的系統(tǒng)中，使用較高編碼率可能會理想一些。
在許多通訊系統(tǒng)，例如衛(wèi)星系統(tǒng)中，接收方的信號電平隨地點和時間的不同而稍有變化。此系統(tǒng)的設計者主要應考慮的經常是鏈路上傳送所需要的功率，而帶寬則成為次要的因素。系統(tǒng)設計者可以選擇單個的低編碼率，而且如果選擇得當，在大多數(shù)情況下這種編碼率無需浪費資源就能提供充分的性能。
然而，在地面移動無線通訊中，接收方的信號隨基地電臺和可移裝置的距離不同而大幅度改變，它受可能遮蔽信號的地面特征存在與否的影響，以及由于瑞利效應引起衰減。信道的帶寬是固定的，所以使用前向糾錯編碼可以減少信道吞吐量。在前向鏈路(從基地電臺到可移裝置)上，僅僅要提高發(fā)射機功率以確保接收到的信號電平充足而且編碼率保持相對較高，就要花費很大代價。在反向鏈路上，由于需要為延長電池壽命而降低電能消耗，以及人體附近的高功率微波發(fā)射機會潛在地威脅人類的健康，可移裝置經常特別地限制發(fā)射功率。在許多情況下，前向鏈路的功率電平對于可移裝置正常接收是足夠的，但是反向鏈路上的錯誤率接受不到，因為基地電臺的接收功率不夠。使用較低的編碼率通?？梢越鉀Q此問題，但需以降低系統(tǒng)吞吐量為代價。
因此，需要一種在蜂窩式數(shù)字數(shù)據(jù)無線通訊系統(tǒng)中使用前向糾錯的改進方法。本發(fā)明正是提供了這樣一種改進措施。
本發(fā)明概述本發(fā)明包括在蜂窩式數(shù)字數(shù)據(jù)無線通訊系統(tǒng)中使用前向糾錯的多種編碼率的方法和設備。每一個基地電臺播發(fā)一個被稱為功率乘積(PP)的值，它等于基地電臺的發(fā)射功率PAT(單元為瓦特)乘以基地電臺所需要的接收功率電平PBR(單元為瓦特)的積。對于可移裝置，要確定其合適的發(fā)射功率PMT(單元為瓦特)，只需測量在可移裝置的接收功率PMR(單元為瓦特)并且進行以下計算PMT＝PP/PMR當信道的條件，如距離和遮蔽等，使得信道的通道損失巨大時，很可能以上的功率控制計算會返回到一個大于可移裝置最大發(fā)射功率能力的值。在這種情況下，基地電臺的接收功率比理想的要小，而且導致的錯誤功能是不可接受的。因此，在本發(fā)明的系統(tǒng)中，當一個可移裝置確定其發(fā)射功率電平超過其能力時，可移裝置可以選擇較低的編碼率?；仉娕_的接收器靈敏度隨編碼率降低而提高，因此效果相當于提高發(fā)射機功率。
在優(yōu)選實施例中，本發(fā)明使用了三種不同的編碼率。每種編碼率都基于工業(yè)標準中的約束長度7卷積碼。在大多數(shù)情況下，使用的編碼率是2/3。但是當一個可移裝置確定其需要的發(fā)射功率比所能提供的更高時，編碼率變?yōu)?/2，而且在惡劣的情況下編碼率會變?yōu)?/3。
本發(fā)明的其他特點在于可移裝置的編碼率選擇是基于發(fā)射的數(shù)據(jù)量而定的?；仉娕_可以通過試圖解碼所有編碼率并選擇最佳效果來確定可移裝置使用的編碼率。
本發(fā)明的關鍵好處在于它(1)允許移動無線數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)中大多數(shù)不利的可移裝置通過很低的編碼率獲得可接受的反向鏈路錯誤性能，(2)無需將由于低編碼率引起的容量劣化引入所有非不利可移裝置的發(fā)射中，后者包括蜂窩式無線通訊系統(tǒng)中的大多數(shù)發(fā)射。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例中的細節(jié)在附圖和以下的細節(jié)描述中給出。一旦得知本發(fā)明的細節(jié)，另外的革新和改變對熟練掌握技術的人員來說將會變得非常明確。
附圖的簡要說明

圖1是一個顯示典型的先有技術的蜂窩式無線通訊系統(tǒng)的框圖。
圖2a和2b是用于選擇根據(jù)本發(fā)明的可移裝置的編碼率的優(yōu)選方法的流程圖。
圖3a是可用于本發(fā)明的前向糾錯碼編碼器的第一實施例的框圖。
圖3b是可用于本發(fā)明的前向糾錯碼編碼器的第二實施例的框圖。
圖3c是可用于本發(fā)明的前向糾錯碼編碼器的第三實施例的框圖。
不同圖中的相同參考數(shù)字和標志表示相同的單元。
本發(fā)明的詳細描述在本說明書中的優(yōu)選實施例和范例只是示例，而非對本發(fā)明限制。工作原理本發(fā)明使用前向糾錯技術，使得蜂窩式數(shù)字數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)中的可移裝置可以以多種編碼率發(fā)射。由于前向糾錯編碼是一種克服可移裝置中發(fā)射功率能力不足的一種方法，所以編碼率的選擇最好結合到可移裝置功率控制算法中去。在優(yōu)選實施例中，功率控制算法基于蜂窩式數(shù)字分組數(shù)據(jù)(CDPD)標準中使用的方法。該方法利用了以下事實，即前向鏈路和反向鏈路的通道損失平均算來基本相同。前向鏈路的通道損失可以由基地電臺的發(fā)射功率PBT(單元為瓦特)除以可移裝置的接收功率PMR(單元為瓦特)確定。反向鏈路的通道損失與則等于可移裝置發(fā)射功率PMT(單元為瓦特)除以基地電臺的接收功率電平PBR(單元為瓦特)。將這兩種通道損失設為相等，并處理結果可得PMT＝PBT*PBR/PMR因此，如果一個可移裝置能確定基地電臺的發(fā)射機功率并能估計可移裝置自身接收到的功率電平，而且該可移裝置能確定基地電臺需要接收到可接受性能的功率電平的話，則該可移裝置可以確定所需的移動發(fā)射功率。在CDPD標準中，每一個基地電臺播發(fā)一個被稱為功率乘積(PP)的量，它等于PBT×PBR。對于一個可移裝置來說，確定其合適的發(fā)射功率只需要測量可移裝置處的接收功率和進行簡單的計算。因此，本發(fā)明的系統(tǒng)確定發(fā)射出的糾錯編碼數(shù)據(jù)是否令人滿意地被基地電臺接收，如果沒有，可移裝置會選擇使用較低的編碼率。
當信道的條件，如距離和遮蔽等，使得信道的通道損失巨大時，很可能以上的功率控制計算會返回一個大于可移裝置最大發(fā)射功率能力的值。在這種情況下，基地電臺的接收功率比預想的要小，而且導致錯誤功能會不可接受。因此，在本發(fā)明的系統(tǒng)中，當一個可移裝置確定其要求的發(fā)射功率電平超過其能力時，可移裝置可以選擇較低的編碼率?；仉娕_的接收器靈敏度隨編碼率降低而提高，因此效果相當于提高發(fā)射機功率。
在優(yōu)選實施例中，本發(fā)明使用了三種不同的編碼率。每種編碼率都基于工業(yè)上的標準約束長度7卷積碼。在大多數(shù)情況下，使用的編碼率是2/3速率。但是當一個可移裝置確定其需要比能提供的發(fā)射功率更高的發(fā)射功率時，編碼率變?yōu)?/2，而且在嚴重的情況下編碼率會變?yōu)?/3。這些代碼中的每一個都能簡單地在基地電臺使用單芯片解碼器(例如，QUALCOMM Q1650集成電路)解碼。編碼率數(shù)目的準確選擇、使用精確前向糾錯代碼、和選定的速率并非本發(fā)明的限制條件。例如，前向糾錯碼可以從Reed Solomon碼、BCH碼、Hamming碼、和其它前向糾錯碼中選擇，或者是其組合。
一般來說，整體的系統(tǒng)能力是性能的關鍵問題，因而在大多數(shù)條件下，希望保持盡可能高的編碼率。在優(yōu)選實施例中，數(shù)據(jù)被劃分為字塊的形式(盡可能每字塊400位)。因此，有時在字塊中會存在多余的位，因為發(fā)送的數(shù)據(jù)不夠添滿字塊。所以，可以使用較低的編碼率并將數(shù)據(jù)填充到由較高編碼率已要求的同樣數(shù)目的字塊中。因而，可以選擇較低編碼率而且使用的功率電平數(shù)和較高速率碼要求的相同，這就導致性能超過需要值，或者是發(fā)射功率可以被降低以提供在高編碼率下能獲得的同樣性能，從而導致可移裝置的電池泄漏的的可能性降低和降低在蜂窩式系統(tǒng)中的其它單元中由發(fā)射引起的RF干擾量。
因為當錯誤互不相干時，卷積碼工作性能最好，所以由于衰減而產生的使錯誤互不相干的方法是有效的(這在其它類型的碼中可能并不需要)。在優(yōu)選實施例中，交叉因子被用于解開已知方式的發(fā)射數(shù)據(jù)。在優(yōu)選實施例中，交叉因子使用20×20的行列交叉式(盡管可以使用另外的維數(shù)和別的交叉方法)。
在優(yōu)選實施例中，反向鏈路信息以與CDPD標準相似的方式傳送信息以點序列方式開始，后面是同步字和其它標頭位，然后是一系列的與控制位交叉的一對多的字塊。功率電平和編碼率最好在信息傳輸?shù)拈_始處選定，而且在發(fā)射過程中不得改變。每一字塊都使用通用的碼“削尾”或位沖洗技術獨立編碼，以將卷積碼應用到擁有塊結構的數(shù)據(jù)上。
在優(yōu)選實施例中，基地電臺能通過兩種方式之一確定到達信息的編碼率。在第一方法中，在每一信息塊的字塊頭中提供未編碼位，以表示編碼率。然而，這些位易于被因衰減而產生的錯誤影響，而且基地電臺可能無法從這些位中取出合適的編碼率。因此，提供了第二種方法，它利用了這樣一種事實，即每一字塊都包含一個循環(huán)冗余校驗(CRC)碼，它使得基地電臺能確定在解碼數(shù)據(jù)中是否還留有錯誤。因而基地電臺能試圖用每一種可能的編碼率解碼數(shù)據(jù)，并選擇是哪一種編碼率產生了被循環(huán)冗余校驗認為無錯誤的結果。如果沒有一種編碼率產生似乎是無誤的字塊，則拋棄該信息。
并非一定要循環(huán)冗余校驗才能確定編碼率，還可以使用其它方法確定哪種編碼率能提供最佳結果。這些方案的一些實例在于(1)觀察每一種編碼率中的解碼量度增長率，或(2)使用選定的比率，將解碼數(shù)據(jù)與解調數(shù)據(jù)對比，并且選擇能導致最佳結果的比率，以便對基地電臺解碼器發(fā)射的數(shù)據(jù)重新編碼。另一個可能性是利用CDPD標準“彩碼”域。在CDPD標準下，一個字塊的頭8位是固定的，因而可以預先知道。因此，如果一種接收到的字塊的編碼率解碼產生了符合已知模式的位時，則可選擇該編碼率。優(yōu)選實施例的詳細說明圖1是示出了一個典型的先有技術的蜂窩式無線通訊系統(tǒng)的框圖?；仉娕_1和可移裝置2通過天線無線發(fā)射相匹配?？梢蒲b置2包括一個用戶界面10，一個協(xié)議棧11，一個媒體訪問控制(MAC)處理器12，一個調制和發(fā)射電路13，一個雙路開關14，一個天線15，一個接收和解調電路16，以及一個功率估計電路17，以顯示的已知方式耦合。
本發(fā)明的系統(tǒng)可以以硬件或軟件方式執(zhí)行，或者兩者結合起來。特別的，可移裝置發(fā)射功率的計算，可移裝置采用編碼率的選擇，以及基地電臺對從可移裝置接收到信息的編碼率的確定，都可以由蜂窩式無線通訊系統(tǒng)的基地電臺和可移裝置中的可編程計算機處理器上運行的計算機程序執(zhí)行。每一個計算機程序最好存儲在可以被通用和特定用途的計算機處理器所讀的存儲媒體和設備中(例如ROM或磁盤)，當存儲媒體或設備被計算機處理器讀取以執(zhí)行所介紹的步驟時，這些程序可以配置和操作計算機的處理器。本發(fā)明的系統(tǒng)可以被認為是作為計算機配置在存儲媒體中的可讀計算機程序執(zhí)行的。用計算機程序配置，存儲媒體被如此配置使得計算機處理器以特定和預先定義的方式運行，執(zhí)行所描述的協(xié)議。
圖2a和2b是為根據(jù)本發(fā)明的可移裝置選擇編碼率的優(yōu)選方法的流程圖。開始，可移裝置的處理系統(tǒng)以已知方式取得將要被傳送的數(shù)據(jù)(步驟21)。在優(yōu)選實施例中，數(shù)據(jù)采用每400位一個字塊的格式。即使為特定的信息并非需要整塊的容量，還是要發(fā)射整個字塊。
在一個蜂窩式系統(tǒng)中，功率乘積定期由基地電臺1發(fā)射，并被范圍中的所有可移裝置2接收。功率乘積基于的前提是所有的可移裝置2通常都使用2/3的編碼率進行發(fā)射。從基地電臺1接收到的功率乘積從可移裝置2中適當?shù)亩ㄎ黄骰虻攸c得到(步驟22)。來自基地電臺1處的接收信號的功率PMR估計是以已知的方式從功率估計電路17中獲得的(按CDPD標準，PMR是標準接受信號強度指示器(RSSI)信號)(步驟23)?？梢蒲b置2能夠將功率乘積除以估計的接收功率PMR(步驟24)，計算出標稱發(fā)射功率PMT。在優(yōu)選實施例中，每次發(fā)射都要進行這種計算。然而，可以為每個信息字塊進行這種計算。
將標稱發(fā)射功率PMT與可移裝置2的最大發(fā)射功率Pmax相比較(步驟25)。如果要求的標稱發(fā)射功率PMT比最大發(fā)射功率Pmax小，那么可移裝置2計算采用編碼率2/3、1/2、1/3中的一種對信息編碼時所需字塊的數(shù)目(步驟32)。這樣做是利用了這樣一個事實即用戶的數(shù)據(jù)可能不會填滿一個完整的信息字塊，因此有許多“寬松”可能會存在于信息字塊中。因此，一個可以被運用的規(guī)則是如果對于兩個編碼率來說字塊的數(shù)目是相同的，則在相同的發(fā)射功率下選擇較低的編碼率以提供較高的可靠性，并不用提高發(fā)射總位數(shù)(因為一般來說發(fā)射整個字塊)。另外，“寬松”的存在允許在低編碼率下使用較低的發(fā)射功率，從而為可移裝置節(jié)約電能，同時在較高的編碼率下使用較高的發(fā)射功率時保持相同的錯誤率性能。通常，發(fā)射功率、編碼率和錯誤率能根據(jù)需要交換。在優(yōu)選實施例中，儲備能量和低編碼率被優(yōu)化以提供可接受的錯誤率。因此，對比編碼率2/3和1/3的字塊數(shù)目(步驟33)。如果相等，信息是使用編碼率1/3編碼的，而且選定發(fā)射功率，其大小約等于在計算出來的標稱發(fā)射功率PMT中減去編碼率1/3的一個偏差因子(詳情見下文)(步驟27)。然后編碼信息最好被先交叉再發(fā)射(步驟28)。
如果步驟33中的比較結果為不等，比較編碼率2/3和1/2的字塊數(shù)目(步驟34)。如果相等，信息使用編碼率1/2編碼，而且選定發(fā)射功率，其大小約等于在計算出來的標稱發(fā)射功率PMT中減去一個編碼率1/2的偏差因子(步驟31)。然后編碼后的信息最好被交叉和發(fā)射(步驟28)。
如果步驟34中的比較結果為不等，信息使用編碼率2/3編碼，而且選定的發(fā)射功率大小約等于計算出來的標稱發(fā)射功率PMT(步驟35)。
如果標稱發(fā)射功率PMT不小于最大發(fā)射功率Pmax(步驟25)，比較標稱發(fā)射功率PMT和可移裝置2的最大發(fā)射功率Pmax加上編碼率1/2的偏差因子(步驟26)。如果要求的標稱發(fā)射功率PMT小于此和，由可移裝置2計算用來以每一個編碼率1/2和1/3來進行信息編碼要求的字塊數(shù)目(步驟29)。比較編碼率1/2和1/3的字塊數(shù)目。如果相等，使用編碼率1/3對信息編碼，選定一個發(fā)射功率，其大小約等于計算出的標稱發(fā)射功率PMT減去編碼率1/3的一個偏差因子(步驟27)，然后編碼信息最好先被交叉再發(fā)射(步驟28)。
如果編碼率1/2和1/3的字塊數(shù)目不等(步驟30)，信息使用編碼率1/2進行編碼，而且選定的發(fā)射功率大小約等于在計算的標稱發(fā)射功率PMT中減去一個編碼率1/2的偏差因子(步驟31)。然后編碼信息最好被交叉再發(fā)射(步驟28)。
如果要求的標稱發(fā)射功率PMT不小于最大發(fā)射功率Pmax加上編碼率1/2的一個偏差因子(步驟26)，信息使用編碼率1/3編碼，并選定一個發(fā)射功率，其大小約等于計算出的標稱發(fā)射功率PMT減去編碼率1/3的一個偏差因子(步驟27)。然后編碼信息被發(fā)射(步驟28)。
每一個偏差因子代表用于特定編碼的信噪比的預期增加(含義是基地電臺的接收功率PBR可能較低，而且能獲得和較高的編碼率相同的錯誤率性能)。在優(yōu)選實施例中，編碼率1/2的偏差是大約1.5db，而編碼率1/3的偏差是大約3db。因此，包含這些偏差因子可以改善發(fā)明系統(tǒng)的整體性能。然而，在實現(xiàn)本發(fā)明的基本概念時，這些偏差因子并非必不可少。
圖3a是可用于本發(fā)明的前向糾錯碼編碼器的第一實施例的框圖。在每秒N/3個位的速率下的輸入數(shù)據(jù)被輸入一個7位寄存器40。寄存器40的內容與三個“異-或”電路C0、C1、C2耦合，如圖所示。對于圖3a，前向糾錯組合多項式如下所示C0＝X1+X2+X3+X4+X7C1＝X1+X3+X4+X6+X7C2＝X1+X2+X3+X5+X7“異-或”電路C0、C1、C2的輸出以已知的方式與并-串轉換器42的并口耦合。并-串電路的輸出是具有速率為N的數(shù)據(jù)流。
圖3b是可用于本發(fā)明的前向糾錯碼編碼器的第二個實施例的框圖。在每秒N/2個位的速率下的輸入數(shù)據(jù)被輸入一個7位寄存器40。寄存器40的內容與兩個“異-或”電路C0和C1耦合，如圖所示。對于圖3b，前向糾錯組合多項式如下所示C0＝X1+X2+X3+X4+X7C1＝X1+X3+X4+X6+X7
“異-或”電路C0和C1的輸出以已知的方式與并-串轉換器42的耦合。并-串電路的輸出是具有速率為N的數(shù)據(jù)流。
圖3c是可用于本發(fā)明的前向糾錯碼編碼器的第三個實施例的框圖。在每秒2N/3位的速率下的輸入數(shù)據(jù)被輸入一個7位寄存器40。寄存器40的內容與兩個“異-或”電路C0和C1耦合，如圖所示。對于圖3c，前向糾錯組合多項式與圖3b的相同。“異-或”電路C0和C1的輸出以已知的方式與并-串轉換器42耦合。并-串轉換器42的輸出為每秒4N/3位。然而，并-串轉換器42的輸出與每4位中只讓3位通過(即拋棄第4位)的簡單計數(shù)器電路44耦合，以獲得擁有速率為N的輸出數(shù)據(jù)流。在優(yōu)選實施例中，計數(shù)方式間隔拋棄C0的位(二進制數(shù)10的選通或“穿孔方式”)，而對C1中的每一位都保存(二進制數(shù)11的選通或“穿孔方式”)。
本發(fā)明還可用于蜂窩式數(shù)字數(shù)據(jù)無線通訊系統(tǒng)的前向鏈路。也就是說，人們可以通過改變基地電臺到可移裝置之間前向(向外)信號的編碼率來獲得系統(tǒng)性能的改善。在鏈路是一對一的情況下(例如，每個基本信道一個可移裝置)，這種優(yōu)勢是明顯的。但是，本發(fā)明還提供了在一對多鏈接系統(tǒng)中的優(yōu)異性能。如果在一個基地電臺接收到的信號電平比使用的編碼率需要的電平高，基地電臺可以初步確定可移裝置需要的是多大的功率電平。為了確定該電平，基地電臺假設可移裝置正以最大功率發(fā)射而且基地電臺知道最大的功率是多少。這種步驟是直接的。如果可移裝置發(fā)射的功率是PMT且基地電臺的接收功率是PBR(將接收與發(fā)射之間的天線增益差別考慮在內)，那么通道損失用PMT/PBR來計算。則可移裝置在前向信道上接收到的電平PMR是PBT*PBR/PMT。系統(tǒng)應該設置成對每一個可用的編碼率都有理想的最小PMR值。當基地電臺確定可移裝置的功率對于所選的前向信道編碼率來說太低，那么基地電臺能選擇較低的編碼率以降低可移裝置接收器的信息字塊錯誤率。
另外，在鏈路平衡的條件下(即可移裝置和基地電臺的接收器性能大體相同時)，當基地電臺發(fā)現(xiàn)可移裝置已改變編碼率時可以改變編碼率。可移裝置會大體知道它的接收信號何時改變編碼率，從而減少可移裝置的復雜性。
另外，可移裝置可以通過發(fā)射信息通知基地電臺，對于當前的編碼率來說可移裝置的接收電平太低，并要求新的編碼率。如果可移裝置沒有注意到編碼率已改變，可移裝置會假設它的信息沒有被基地電臺接收，所以它必須重新發(fā)送該信息，直到編碼率改變。確定什么時候要求編碼率改變，是基于短期信息字塊錯誤率、接收的功率電平、短期位錯誤率、或其它特征。
另外，還是在鏈路平衡的假定下，基地電臺可以使用反向信道信息字塊錯誤率指示在反向方向中使用的編碼率不足，因而為前向信道選擇的編碼率應該降低到比大多數(shù)用于反向鏈接上的近期已知的編碼率低一些?？偨Y總的來說，本發(fā)明的主要優(yōu)點在于它(1)允許移動無線數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)中大多數(shù)不利的可移裝置通過使用很低的編碼率獲得可接受的反向鏈路錯誤功能，(2)無需將由于低編碼率引起的容量降低引入所有非不利可移裝置的發(fā)射中，后者包括蜂窩式無線通訊系統(tǒng)中的大多數(shù)發(fā)射。本發(fā)明的某些獨特特性包括(1)在移動無線數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)的反向鏈路中的可變速率編碼；(2)可移裝置編碼率選擇與移動功率控制集成以提供基地電臺的最小可接受性能級；
(3)基于發(fā)射數(shù)據(jù)量的可移裝置編碼率選擇；以及(4)基地電臺通過試圖解碼所有編碼率并選擇最佳效果來確定編碼率。
雖然已結合優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了說明，但是在無需脫離本發(fā)明的精神實質和范疇的情況下，還可以實現(xiàn)多種變化。例如，選定編碼率的算法方式可以(1)基于接收(前向)信道信息字塊錯誤率；(2)基于發(fā)射(反向)信道信息字塊錯誤率；(3)基于鏈路中的再發(fā)射率；以及(4)由基地電臺根據(jù)可移裝置的已知特征和基地電臺與可移裝置之間信道的測量進行計算，然后發(fā)射到該可移裝置。作為進一步的示例，僅使用二種編碼率，或使用三種以上的編碼率。另外，正如技術中可以看出的那樣，圖2a和2b中顯示的步驟次序在許多情況下可以改變而不會改變過程的結果。再進一步，本發(fā)明可以應用在通訊系統(tǒng)的前向鏈路以及反向鏈路中。因此，可以理解，本發(fā)明并不受特定示圖顯示實施例的限制，而只受附加的權利要求書范疇約束。
權利要求
1.一種在蜂窩式數(shù)字數(shù)據(jù)無線通訊系統(tǒng)中改進發(fā)射性能的方法，其特征在于包括以下步驟a)使用第一編碼率將糾錯編碼數(shù)據(jù)從可移裝置發(fā)射到基地電臺；b)確定使用第一編碼率的發(fā)射糾錯編碼數(shù)據(jù)是否會被基地電臺令人滿意地接收，如不能，則為可移裝置選擇低于第一編碼率的第二編碼率；以及c)使用第二編碼率將糾錯編碼數(shù)據(jù)從可移裝置發(fā)射到基地電臺。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法還包括以下步驟a)確定使用第二編碼率的發(fā)射糾錯編碼數(shù)據(jù)是否會被基地電臺令人滿意地接收，如不能，則為可移裝置選擇低于第二編碼率的第三編碼率；以及b)使用第三編碼率將糾錯編碼數(shù)據(jù)從可移裝置發(fā)射到基地電臺。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法還包括以下步驟a)在基地電臺，通過使用可移裝置所有可能使用的編碼率，嘗試解碼從可移裝置接收到的編碼數(shù)據(jù)，從而確定其編碼率，并選擇解碼效果最佳的編碼率。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法還包括以下步驟a)在從可移裝置發(fā)射之前，將糾錯編碼數(shù)據(jù)交叉。
5.一種在蜂窩式數(shù)字數(shù)據(jù)無線通訊系統(tǒng)中改進發(fā)射性能的方法，其特征在于包括以下步驟a)確定移動單元將數(shù)據(jù)發(fā)射到基地電臺的理想發(fā)射功率電平；b)確定理想的發(fā)射電平是否小于移動單元的最大發(fā)射功率電平；(1)如果是，則為糾錯編碼數(shù)據(jù)選擇第一編碼率以及小于或等于移動單元最大發(fā)射功率電平的第一發(fā)射功率電平，并使用第一編碼率和第一發(fā)射功率電平將糾錯編碼數(shù)據(jù)從移動單元發(fā)射到基地電臺；(2)如果否，為糾錯編碼數(shù)據(jù)選擇低于第一編碼率的第二編碼率，和小于或等于可移裝置最大發(fā)射功率電平減去與第二編碼率相關的偏差因子的第二發(fā)射功率電平，并使用第二編碼率和第二發(fā)射功率電平將糾錯編碼數(shù)據(jù)從可移裝置發(fā)射到基地電臺。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中數(shù)據(jù)以字塊的方式發(fā)射，所述方法還包括以下步驟a)如果理想的發(fā)射功率電平低于可移裝置的最大發(fā)射功率電平，且發(fā)射此數(shù)據(jù)需要的字塊的數(shù)目對第二編碼率和第一編碼率相同，則選擇第二編碼率。
7.根據(jù)權利要求5所述的方法，還包括以下步驟a)在基地電臺，通過使用可移裝置所有可能使用的編碼率，嘗試解碼從可移裝置接收到的編碼數(shù)據(jù)，從而確定其編碼率，并選擇解碼效果最佳的編碼率。
8.根據(jù)權利要求5所述的方法，還包括以下步驟a)在從可移裝置發(fā)射之前，將糾錯編碼數(shù)據(jù)交叉編碼。
9.一種在蜂窩式數(shù)字數(shù)據(jù)無線通訊系統(tǒng)中改進發(fā)射性能的方法，其特征在于包括以下步驟a)確定可移裝置將數(shù)據(jù)發(fā)射到基地電臺的理想發(fā)射功率電平；b)確定理想的發(fā)射電平是否小于可移裝置的最大發(fā)射功能電平，如果是，則為糾錯編碼數(shù)據(jù)選擇第一編碼率以及小于或等于可移裝置最大發(fā)射功率電平的第一發(fā)射功率電平，并使用第一編碼率和第一發(fā)射功率電平將糾錯編碼數(shù)據(jù)從可移裝置發(fā)射到基地電臺；c)如果否，確定理想的發(fā)射電平是否小于可移裝置的最大發(fā)射功能電平加上與第二編碼率有關的第一偏差因子，如果是，則為糾錯編碼數(shù)據(jù)選擇比第一編碼率低的第二編碼率，和小于或等于可移裝置最大發(fā)射功率電平減去第一偏差因子的第二發(fā)射功率電平，并使用第二編碼率和第二發(fā)射功率電平將糾錯編碼數(shù)據(jù)從可移裝置發(fā)射到基地電臺；以及d)如果否，為糾錯編碼數(shù)據(jù)選擇低于第二編碼率的第三編碼率，和小于或等于可移裝置最大發(fā)射功率電平減去與第三編碼率相關的第二偏差因子的第三發(fā)射功率電平，并使用第三編碼率和第三發(fā)射功率電平將糾錯編碼數(shù)據(jù)從可移裝置發(fā)射到基地電臺。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中，數(shù)據(jù)以字塊的方式發(fā)射，所述方法還包括以下步驟a)如果理想的發(fā)射功率電平低于可移裝置的最大發(fā)射功率電平，則(1)如果發(fā)射此數(shù)據(jù)需要的字塊的數(shù)目對第三編碼率和第一編碼率相同，選擇第三編碼率；否則(2)如果發(fā)射此數(shù)據(jù)需要的字塊的數(shù)目對第二編碼率和第一編碼率相同，則選擇第二編碼率。
11.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中，數(shù)據(jù)以字塊的方式發(fā)射，所述方法還包括以下步驟a)如果理想的發(fā)射功率電平低于可移裝置的最大發(fā)射功率電平加上第一個偏差因子，則(1)如果發(fā)射此數(shù)據(jù)需要的字塊的數(shù)目對第三編碼率和第二編碼率相同，則選擇第三編碼率。
12.根據(jù)權利要求9所述的方法還包括以下步驟a)在基地電臺，通過使用可移裝置所有可能使用的編碼率，嘗試解碼從可移裝置接收到的編碼數(shù)據(jù)，從而確定其編碼率，并選擇解碼效果最佳的編碼率。
13.根據(jù)權利要求9所述的方法還包括以下步驟a)在從可移裝置發(fā)射之前，將糾錯編碼數(shù)據(jù)交叉編碼。
14.一種在蜂窩式數(shù)字數(shù)據(jù)無線通訊系統(tǒng)中改進發(fā)射性能的系統(tǒng)，其特征在于包括a)將糾錯編碼數(shù)據(jù)從可移裝置發(fā)射到基地電臺的無線發(fā)射系統(tǒng)；b)與無線發(fā)射系統(tǒng)耦合的選擇器，用于(1)為此類數(shù)據(jù)的糾錯編碼選擇可移裝置的第一編碼率；以及(2)如果使用第一編碼率的發(fā)射糾錯編碼數(shù)據(jù)不能被基地電臺令人滿意地接收，則為可移裝置選擇低于第一編碼率的第二編碼率用于此類數(shù)據(jù)糾錯編碼。
15.根據(jù)權利要求14所述的系統(tǒng)，還包括在從可移裝置發(fā)射之前，將糾錯編碼數(shù)據(jù)交叉編碼。
16.根據(jù)權利要求14所述的系統(tǒng)，其中，數(shù)據(jù)以字塊的方式發(fā)射，所述系統(tǒng)還包括a)一個與選擇器耦合的比較器，用于確定發(fā)射此類數(shù)據(jù)要求的字塊的數(shù)目對第二編碼率和第一編碼率是否相同，如果是，則使得選擇器選擇第二編碼率，而不是第一編碼率。
17.一種在蜂窩式數(shù)字數(shù)據(jù)無線通訊系統(tǒng)中改進發(fā)射性能的計算機程序，每個計算機程序被存儲在可被計算機處理器讀取的媒體中，用于在被計算機處理器讀取和執(zhí)行的基礎上進行配置，以實現(xiàn)以下功能a)使用第一編碼率將糾錯編碼數(shù)據(jù)從可移裝置發(fā)射到基地電臺；b)確定使用第一編碼率的發(fā)射糾錯編碼數(shù)據(jù)是否會被基地電臺令人滿意地接收，如不能，則為可移裝置選擇低于第一編碼率的第二編碼率；以及c)使用第二編碼率將糾錯編碼數(shù)據(jù)從可移裝置發(fā)射到基地電臺。
18.一種與計算機程序一起配置的計算機存儲媒體，其中所述的存儲媒體的配置使得計算機的處理器以特定的和預先定義的方式執(zhí)行a)使用第一編碼率將糾錯編碼數(shù)據(jù)從可移裝置發(fā)射到基地電臺；b)確定使用第一編碼率的發(fā)射糾錯編碼數(shù)據(jù)是否會被基地電臺令人滿意地接收，如不能，則為可移裝置選擇低于第一編碼率的第二編碼率；以及c)使用第二編碼率將糾錯編碼數(shù)據(jù)從可移裝置發(fā)射到基地電臺。
全文摘要
用于在蜂窩無線通信系統(tǒng)中選擇糾錯碼率的方法和裝置。每個基地電臺播發(fā)一個功率乘積值,它是發(fā)射功率和接收功率之乘積。移動單元通過測量其接收功率并計算功率乘積和接收功率的值來確定其適當?shù)陌l(fā)射功率。如果由于嚴重的信道損失而使計算機結果超過移動單元的最大發(fā)射功率能力,則移動單元采用低碼率并調整發(fā)射功率,碼率2/3、1/2、和1/3根據(jù)信道損失量而被采用,碼率選擇亦可由收發(fā)送的數(shù)據(jù)量決定,基地電臺可通過對所有碼率進行編碼并選擇最好結果的方法進行碼率檢測。
文檔編號H04L29/06GK1197558SQ96197129
公開日1998年10月28日 申請日期1996年9月20日 優(yōu)先權日1995年9月22日
發(fā)明者史蒂文·H·伽得勒, 詹姆斯·E·潘特拉諾維奇, C·托馬斯·哈汀 申請人:太平洋通訊科學有限公司