專利名稱：正交變長擴(kuò)頻碼產(chǎn)生方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多路復(fù)用通信，更具體地指一種符合寬帶碼分多址(WCDMA)標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中應(yīng)用的正交變長擴(kuò)頻碼(OVSF)(OVSF,Orthogonal VariableSpreading Factor)產(chǎn)生方法及其裝置。
在使用擴(kuò)頻技術(shù)的通信系統(tǒng)中，擴(kuò)頻碼字的長度與所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。WCDMA系統(tǒng)憑借其帶寬的優(yōu)勢，可提供語音、圖象、數(shù)據(jù)等多種不同的業(yè)務(wù)。各種業(yè)務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率的要求各不相同。因此，為了實(shí)現(xiàn)不同的數(shù)據(jù)傳送速率，需要使用不同長度的擴(kuò)頻碼字。
擴(kuò)頻碼字來自于一種在代數(shù)中稱為哈達(dá)瑪矩陣的行向量。一長度為N的擴(kuò)頻碼字是N×N的哈達(dá)瑪矩陣的某一行向量。行向量在矩陣中的位置對(duì)應(yīng)該碼字的碼號(hào)。哈達(dá)瑪矩陣的行向量從第一行開始編號(hào)依次遞增得到的有序向量集合稱為Walsh碼集。
受擴(kuò)頻技術(shù)固有的相關(guān)接收方法的限制，系統(tǒng)在分配擴(kuò)頻碼資源時(shí)，為了防止信號(hào)的相關(guān)性受到影響，要求在同一信道上同時(shí)使用的所有擴(kuò)頻碼字中不允許有重復(fù)部分出現(xiàn)。也就是說，分配一擴(kuò)頻碼字后，必然將對(duì)其它碼字是否可以使用產(chǎn)生影響。因此，某一特定的擴(kuò)頻碼字的碼長和碼號(hào)與受其影響的擴(kuò)頻碼字的碼長和碼號(hào)之間必須存在一種簡單的對(duì)應(yīng)關(guān)系。而Walsh碼集無法滿足這樣的要求，因此，必須對(duì)Walsh碼集按照一定規(guī)律進(jìn)行重新排序才能應(yīng)用于WCDMA系統(tǒng)，這構(gòu)成了相應(yīng)長度的一種稱為正交變長擴(kuò)頻碼(OVSF)(OVSF)的編碼集合。
對(duì)Walsh集，有如下遞推公式C1=|1|]]>
對(duì)OVSF集，遞推關(guān)系則為C1=|1|]]> 對(duì)給定長度的OVSF編碼集合而言，每個(gè)碼字有自己與Walsh碼集不同的固定的序號(hào)。由此可見，OVSF碼實(shí)際上是另外一種排序的集合。
在實(shí)際應(yīng)用中，無論是OVSF碼集還是Walsh碼集，人們更關(guān)心如何根據(jù)給定的碼長和碼號(hào)直接產(chǎn)生所需的碼字，這比產(chǎn)生直接整個(gè)碼集更具有實(shí)際意義若按照上述遞推方法將給定長度的OVSF碼的整個(gè)集合生成后，將整個(gè)集合存儲(chǔ)于內(nèi)存中。使用時(shí)從事先得到的碼字集合中取出相應(yīng)的碼字即可。這種方法要求有能夠存儲(chǔ)最大長度的OVSF碼集整個(gè)集合的內(nèi)存空間；以最大碼長為256為例，所需空間為256×256=64K，按比特存儲(chǔ)為8KB，按字節(jié)存儲(chǔ)則為64KB。這樣所耗費(fèi)的資源較大，提高了所形成的產(chǎn)品成本。
若根據(jù)Walsh碼集與OVSF碼集的“同源”特性，先找出長度相同的OVSF碼號(hào)到Walsh碼號(hào)的一種映射關(guān)系，然后再利用已有的Walsh碼產(chǎn)生的方法，來得到所需要的OVSF碼字的方法，則存在一兩者的映射過程，增加了OVSF碼產(chǎn)生的復(fù)雜度，還提高了所形成的產(chǎn)品成本。
到目前為止，根據(jù)碼長和碼號(hào)產(chǎn)生Walsh碼字的技術(shù)已有出現(xiàn)，例如美國專利號(hào)US3701143、US368077等。但國內(nèi)外尚未見有根據(jù)碼長和碼號(hào)直接產(chǎn)生OVSF碼的技術(shù)報(bào)道。
為此，本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問題，根據(jù)所需要的OVSF碼字的碼長和碼號(hào)，提出一種簡單直接、實(shí)現(xiàn)方便的正交變長擴(kuò)頻碼(OVSF)產(chǎn)生方法及其裝置為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，本發(fā)明所采用的方法步驟為該方法從碼字的初值開始，根據(jù)碼字已產(chǎn)生部分，按照長度從1開始呈2的冪次幾何增長的步長，以復(fù)制或取反的方式逐步外推到碼字的后續(xù)部分，外推的方式由待產(chǎn)生的OVSF碼號(hào)從最高位起的相應(yīng)比特位決定。
依本發(fā)明的上述方法所采用的裝置為該裝置包括一可讀可寫寄存器、一移位寄存器、一多路復(fù)用器、一多路開關(guān)、一乘法器和一控制信號(hào)發(fā)生器，其中，可讀可寫寄存器寬為N=2n，用于存放待生成的OVSF碼字，它的低N/2位作為多路復(fù)用器的輸入；移位寄存器存放待產(chǎn)生的OVSF碼字的碼號(hào)，寬為n位，移出的比特送入與來自多路復(fù)用器的輸出經(jīng)乘法器相乘，乘法器將相乘的結(jié)果輸出至多路開關(guān)；多路開關(guān)有N-1個(gè)輸出端，分別與寄存器的第2位至第N位相連，控制信號(hào)發(fā)生器有兩路輸出，兩路輸出分別控制多路復(fù)用器和多路開關(guān)的動(dòng)作，決定OVSF各位產(chǎn)生。
由于采用了本發(fā)明的方法和裝置，根據(jù)OVSF碼號(hào)和碼長直接產(chǎn)生OVSF碼，使得所需的一定的碼長和碼號(hào)的OVSF碼字的產(chǎn)生過程簡單，且只需要N個(gè)時(shí)鐘就可以完成，速度極快，全過程僅需與碼長一樣多的時(shí)鐘數(shù)即可；其裝置簡單易行，所需的資源非常少，達(dá)到了節(jié)省資源和提高效率的目的，具有很高的實(shí)用價(jià)值。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作一詳細(xì)地說明

圖1是本發(fā)明的產(chǎn)生裝置結(jié)構(gòu)示意圖之一。
圖2是本發(fā)明的產(chǎn)生裝置結(jié)構(gòu)示意圖之一。
圖3是控制信號(hào)發(fā)生器一路輸出控制波形示意圖。
圖4是控制信號(hào)發(fā)生器另一路輸出控制波形示意圖。
本發(fā)明的指導(dǎo)思想是根據(jù)正交變長擴(kuò)頻碼(OVSF)碼字的排列中隱含的內(nèi)在固有規(guī)律，由OVSF的產(chǎn)生公式(2)，對(duì)于給定碼長為N=2n、碼號(hào)為m的OVSF碼字C(N,m)滿足如下關(guān)系C(N,m)=[C(N/2,m/2) C(N/2,m/2)]如果m為偶數(shù)=[C(N/2,m/2) -C(N/2,m/2)] 如果m為奇數(shù)其中假設(shè)m的取值范圍為0,1,…,(2n-1)，上述等式對(duì)雙極性碼成立。對(duì)單極性則將負(fù)號(hào)改為取反即可(下同，以下按雙極性碼來敘述)。
而C(N/2,m/2)也可以按照同樣的規(guī)律遞推，直到將碼長將為1，中間總共經(jīng)過了n步。注意到實(shí)際上由碼號(hào)m的最低位決定了m是奇數(shù)還是偶數(shù)，并且上述遞推過程中所用到的除2操作相當(dāng)于移位的過程。因此，實(shí)際產(chǎn)生碼長為N，碼號(hào)為m的OVSF碼字時(shí)，可以按照與上述遞推過程相反的過程來進(jìn)行。
因此，本發(fā)明的方法是從碼字的初值開始，根據(jù)碼字已產(chǎn)生部分，按照長度從1開始呈2的冪次幾何增長的步長，以復(fù)制或取反的方式逐步外推到碼字的后續(xù)部分，外推的方式由待產(chǎn)生的OVSF碼號(hào)從最高位起的相應(yīng)比特位決定。
其具體步驟為(a)、從碼長為1、碼字初值為1開始，根據(jù)碼號(hào)的最高位，確定碼字的第2位；(b)、由已經(jīng)得到的碼字的第1位和第2位，根據(jù)碼號(hào)的次高位，確定碼字的第3和第4位；(c)、根據(jù)已經(jīng)得出的碼字前4位，按照相同規(guī)則得出第5～8位，即生成碼字的前8位；(d)、再根據(jù)得到碼字的前8位，按照相同規(guī)則生成第9～16位，依此，直到完成碼字的所有位的產(chǎn)生。
在步驟(a)中，如果最高位為比特0，那么，碼字的第2位與第1位相同，否則為-1。
在步驟(b)中，如果次高位為比特0，那么，碼字的第3位等于第1位，第4位等于第2位；否則，碼字的第3位等于第1位的相反數(shù)，第4位等于第2位的相反數(shù)，依次類推，直至產(chǎn)生碼字的所有位。
實(shí)施例，首先，從碼長為1、碼字初值為1開始，根據(jù)碼號(hào)m的最高位，確定碼字的第2位。如果最高位為比特0，那么，碼字的第2位與第1位相同，否則為-1。如果碼號(hào)的最高位0對(duì)應(yīng)1、1對(duì)應(yīng)-1，那么這個(gè)過程相當(dāng)于一乘法操作。對(duì)單極性碼而言則為一異或操作。
第二步，由已經(jīng)得到的碼字的第1位和第2位，根據(jù)碼號(hào)m的次高位，確定碼字的第3和第4位。如果次高位為比特0，那么，碼字的第3位等于第1位，第4位等于第2位；否則，碼字的第3位等于第1位的相反數(shù)，第4位等于第2位的相反數(shù)。這樣得到了碼字的前4位。
第三步，由已經(jīng)得出的碼字前4位，按照相同規(guī)則得出第5～8位。即生成碼字的前8位。
第四步，由碼字的前8位按照相同規(guī)則生成第9～16位，依此類推，直到完成碼字的所有位的產(chǎn)生。
對(duì)產(chǎn)生一碼長為N=2n來說，總共需要n個(gè)步驟。其中，每個(gè)步驟產(chǎn)生的位數(shù)按照2的冪次增長第1步生成1位、第2步生成2位、第3步生成4位…。每個(gè)步驟都僅僅包括兩個(gè)相同的簡單操作移位和相乘。
請參閱圖1所示，根據(jù)上述方法，本發(fā)明的產(chǎn)生裝置包括一可讀可寫寄存器11、一移位寄存器18、一多路復(fù)用器12、一多路開關(guān)21、一乘法器33和一控制信號(hào)發(fā)生器16，其中，可讀可寫寄存器11寬為N=2n，用于存放待生成的OVSF碼字，它的低N/2位作為多路復(fù)用器12的輸入；移位寄存器18存放待產(chǎn)生的OVSF碼字的碼號(hào)，寬為n位，移出的比特送入與來自多路復(fù)用器12的輸出經(jīng)乘法器33相乘，乘法器33將相乘的結(jié)果輸出至多路開關(guān)21；多路開關(guān)21有N-1個(gè)輸出端，分別與寄存器11的第2位至第N位相連；控制信號(hào)發(fā)生器16有兩路輸出，用61、62表示，兩路輸出61、62分別控制多路復(fù)用器12和多路開關(guān)21的動(dòng)作，決定OVSF各位產(chǎn)生。在本發(fā)明實(shí)施例圖1中N為2，n為3，該圖指示了一個(gè)碼長為8的OVSF碼字生成的初始時(shí)刻多路復(fù)用器12和多路開關(guān)21的指針位置。
如圖2所示，該圖也指示了一個(gè)碼長為8的OVSF碼字生成的終止時(shí)刻多路復(fù)用器12和多路開關(guān)21指針位置。
請?jiān)賲㈤唸D1或2所示，該產(chǎn)生裝置還進(jìn)一步包括一極性變換器10(圖中虛框)，極性變換器10的輸入、輸出分別與移位寄存器18的輸出和乘法器33的輸入相接，移位寄存器18移出的比特送入極性變換器10進(jìn)行極性變換后與來自多路復(fù)用器12的輸出經(jīng)乘法器33相乘，乘法器33將相乘的結(jié)果輸出至多路開關(guān)21；多路開關(guān)21有N-1個(gè)輸出端，分別與寄存器11的第2位至第N位相連，控制信號(hào)發(fā)生器16同樣有兩路輸出61、61，兩路輸出61、62分別控制多路復(fù)用器12和多路開關(guān)21的動(dòng)作，決定OVSF各位產(chǎn)生。
請?jiān)賲㈤唸D3、圖4所示，控制信號(hào)發(fā)生器16的一路輸出61產(chǎn)生長度為周期時(shí)鐘個(gè)數(shù)NCk的線性增長控制信號(hào)，主要用于控制多路復(fù)用器12。而另一路輸出62產(chǎn)生長度為周期時(shí)鐘個(gè)數(shù)NCk的從第一操作周期的初值2開始按照每時(shí)鐘加1的規(guī)律線性增長的控制信號(hào)，用于控制多路開關(guān)21。
該產(chǎn)生裝置的工作過程為以雙極性碼為例，首先完成必要的初始化工作，寄存器11的最低位置為1。對(duì)單極性碼字而言則為0。
存放有碼號(hào)m的移位寄存器18從最高位開始移位，移出的比特經(jīng)過極性變換器10，完成0到1、1到-1的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換結(jié)果送入乘法器33；如果要生成單極性碼字，則無須極性變換器10，并且將乘法器33改為異或器即可。
控制信號(hào)發(fā)生器16產(chǎn)生控制信號(hào)61，從N/2個(gè)輸入選擇一路輸出。正如前面所提到過的，控制信號(hào)輸出61的特點(diǎn)是每個(gè)操作周期均從地址1開始，在本操作周期內(nèi)按照每時(shí)鐘加1的規(guī)律線性增長，每個(gè)操作周期所需要的時(shí)鐘數(shù)從1開始按照2的冪次幾何增長，即第k個(gè)操作周期NCk=2(k-1),k=1…,n。因此，本次操作周期內(nèi)控制信號(hào)輸出61將寄存器11的第1至第NCk位輸出至乘法器33，與極性變換器33的輸出相乘，相乘結(jié)果送入多路開關(guān)21。
控制信號(hào)發(fā)生器16產(chǎn)生的另一路控制信號(hào)輸出62，從N-1個(gè)輸出選擇一路，將乘法器33的結(jié)果送出至寄存器11的相應(yīng)位?？刂菩盘?hào)輸出62與控制信號(hào)輸出61兩者不同，前者，在每一操作周期內(nèi)控制信號(hào)輸出61需要回溯至1，然后按照每時(shí)鐘加1的規(guī)律增長；而控制信號(hào)62從第一操作周期的初值2開始，一直按照每時(shí)鐘加1的規(guī)律線性增長。
從上述的工作過程可以看出，生成一長度為N=2n的OVSF碼字需要n個(gè)操作周期，總共N個(gè)時(shí)鐘。每個(gè)操作周期所需要的時(shí)鐘數(shù)呈幾何增長規(guī)律。
從上述產(chǎn)生方法和裝置來看，其實(shí)質(zhì)是根據(jù)碼號(hào)相應(yīng)的比特的值，將碼字已有的部分比特逐步按照一種鏡像操作的方法外推，直至該OVSF碼字的所有比特均已生成。鏡像操作由控制信號(hào)發(fā)生器所控制。因此也可以方便地用軟件代碼實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明所用的方法在COSSAP環(huán)境下用GC語言實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過模擬和仿真，確證原理正確、實(shí)現(xiàn)簡單。產(chǎn)生過程的軟件代碼僅僅幾行代碼即可完成。
權(quán)利要求
1.一種正交變長擴(kuò)頻碼產(chǎn)生方法，其特征在于該方法從碼字的初值開始，根據(jù)碼字已產(chǎn)生部分，按照長度從1開始呈2的冪次幾何增長的步長，以復(fù)制或取反的方式逐步外推到碼字的后續(xù)部分，外推的方式由待產(chǎn)生的OVSF碼號(hào)從最高位起的相應(yīng)比特位決定。
2.如權(quán)利要求1所述的正交變長擴(kuò)頻碼產(chǎn)生方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括以下步驟(a)、從碼長為1、碼字初值為1開始，根據(jù)碼號(hào)的最高位，確定碼字的第2位；(b)、由已經(jīng)得到的碼字的第1位和第2位，根據(jù)碼號(hào)的次高位，確定碼字的第3和第4位；(c)、根據(jù)已經(jīng)得出的碼字前4位，按照相同規(guī)則得出第5～8位，即生成碼字的前8位；(d)、再根據(jù)得到碼字的前8位，按照相同規(guī)則生成第9～16位，依此，直到完成碼字的所有位的產(chǎn)生。
3.如權(quán)利要求2所述的一種正交變長擴(kuò)頻碼產(chǎn)生方法，其特征在于在步驟(a)中，如果最高位為比特0，那么，碼字的第2位與第1位相同，否則為-1。在步驟(b)中，如果次高位為比特0，那么，碼字的第3位等于第1位，第4位等于第2位；否則，碼字的第3位等于第1位的相反數(shù)，第4位等于第2位的相反數(shù)，依次類推，直至產(chǎn)生碼字的所有位。
4.一種正交變長擴(kuò)頻碼產(chǎn)生裝置，其特征在于該裝置包括一可讀可寫寄存器、一移位寄存器、一多路復(fù)用器、一多路開關(guān)、一乘法器和一控制信號(hào)發(fā)生器，其中，可讀可寫寄存器寬為N=2n，用于存放待生成的OVSF碼字，它的低N/2位作為多路復(fù)用器的輸入；移位寄存器存放待產(chǎn)生的OVSF碼字的碼號(hào)，寬為n位，移出的比特送入與來自多路復(fù)用器的輸出經(jīng)乘法器相乘，乘法器將相乘的結(jié)果輸出至多路開關(guān)；多路開關(guān)有N-1個(gè)輸出端，分別與寄存器的第2位至第N位相連，控制信號(hào)發(fā)生器有兩路輸出，兩路輸出分別控制多路復(fù)用器和多路開關(guān)的動(dòng)作，決定OVSF各位產(chǎn)生。
5.如權(quán)利要求4所述的正交變長擴(kuò)頻碼產(chǎn)生裝置，其特征在于該裝置還進(jìn)一步包括一極性變換器，極性變換器的輸入、輸出分別與移位寄存器的輸出和乘法器的輸入相接，移位寄存器移出的比特送入極性變換器進(jìn)行極性變換后與來自多路復(fù)用器的輸出經(jīng)乘法器相乘，乘法器將相乘的結(jié)果輸出至多路開關(guān)；多路開關(guān)有N-1個(gè)輸出端，分別與寄存器的第2位至第N位相連，控制信號(hào)發(fā)生器有兩路輸出，兩路輸出分別控制多路復(fù)用器和多路開關(guān)的動(dòng)作，決定OVSF各位產(chǎn)生。
6.如權(quán)利要求4或5所述的正交變長擴(kuò)頻碼產(chǎn)生裝置，其特征在于所述的控制信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生長度為周期時(shí)鐘個(gè)數(shù)NCk的線性增長控制信號(hào)，用于控制多路復(fù)用器。
7.如權(quán)利要求4或5所述的正交變長擴(kuò)頻碼產(chǎn)生裝置，其特征在于所述的控制信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生長度為周期時(shí)鐘個(gè)數(shù)NCk的從第一操作周期的初值2開始按照每時(shí)鐘加1的規(guī)律線性增長的控制信號(hào)，用于控制多路開關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種正交變長擴(kuò)頻碼產(chǎn)生方法及其裝置,該方法從碼字的初值開始,根據(jù)碼字已產(chǎn)生部分,按照長度從1開始呈2的冪次幾何增長的步長,逐步外推到碼字的后續(xù)部分;該裝置包括一可讀可寫寄存器、一移位寄存器、一多路復(fù)用器、一多路開關(guān)、一乘法器和一控制信號(hào)發(fā)生器,本發(fā)明具有速度極快。實(shí)現(xiàn)方便、簡單易行,所需的資源非常少,達(dá)到了節(jié)省資源和提高效率的目的,具有很高的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)H04L23/02GK1302124SQ9912703
公開日2001年7月4日 申請日期1999年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月29日
發(fā)明者曹愛軍 申請人:華為技術(shù)有限公司