CN1074875C - 移动通信单元 - Google Patents

移动通信单元

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Abstract

移动通信单元给高比特率通信的用户分配多个信道号，执行高比特率信息传输，具有发射机侧21的一组单元和接收机侧22的一组单元，通过给小网孔内的信道分配扩频码进行通信。发射机侧单元包括分离单元23、扩频调制器30、和组合电路31。接收机侧单元包括解扩器32，和多路复用单元33。据此，提供高比特率传输业务。

Description

移动通信单元
本发明涉及通过给一个用户分配多个信道号码执行高质量信息传输的一种移动通信单元。
近年来，已经研制了实际应用的码分多址移动通信单元，正如在文章“关于应用于数字蜂窝和个人通信网络的码分多址(CDMA)的系统设计的概况，(1991年5月19日-22日IEEEVehicular Technology Conference)”中所叙述的。图1中表示了码分多址移动通信单元的现有技术的结构。在图1中，标号1表示在本发射机侧的一组单元，如基站等，标号2表示在接收机侧的一组单元如汽车电话机和便携式电话机。标号3、4和5表示相应于分配给每个用户的信道号码为该发射机侧的该组各单元提供的信息输入电路，各用户的信息输入到这些电路。信息输入电路3相应于信息#1，信息输入电路4相应于信息#2，而信息输入电路5相应于信息#M。标号6、7和8表示分别连接到信息输入电路3、4和5的扩频调制器，用于以相应于每个信道号的扩频码进行扩展处理。标号9表示一个组合单元，通过将这些扩展的信号组合在一起发送多个用户的扩展信号。标号10表示一个解扩器，用于以分配给在接收机侧2的各组单元的每个用户的信道的扩频码进行解扩处理。在该发射机侧1的该组单元中，参数W1(t)、W2(t)，……和Wm(t)作为正交扩频码输入，而参数PN(t)作为伪噪声序列分别输入到扩频调制器6、7和8。通过将这些正交扩频码乘以伪噪声序列，得到相应于各个信道的扩频码S1(t)、S2(t)、…和Sm(t)，并且以这些扩频码进行扩展处理。在下面的说明中，上面的伪噪声序列将称为“PN序列”。在接收机侧2的该组单元中，每个单元有解扩器10。当图1所示的接收机侧单元的信道号为#i时，参数Wi(t)作为正交扩频码、参数PN(t)作为PN序列分别被输入到去扩展器10，以便以相应于这个信道的扩频码进行解扩处理。图2表示所使用的扩频码的一个例子，相应于分配给在特定网孔中的用户的信道号，用于进行上面所述的扩展和解扩处理。
在具有上述结构的移动通信单元中，当用户信息已经从信息输入电路3、4和5以预定的信息传输比特率如B(bps)输入时，则由扩频调制器6、7和8以相应于分配给那些用户的信道号的扩频码进行扩展处理。然后，组合器9将用户的扩展信号组合并发送组合的结果。同时，当组合的扩展信号已由接收机侧2的单元接收时，解扩器10使用相应于分配给用户的信道号扩频码进行解扩处理，以致于该信息以该信息传输比特率B(bps)再生，然后从信道输出电路11输出。
图3至图5表示在作为用户信息以一定的信息传输比特率发送的信号被处理、发送和解扩时，信号波形变化的状态。该用户信息从信息输入电路以具有如图3所示的带宽B及功率频谱密度P的扩展信号12的形式输入。当频谱信号12已经由扩频调制器6、7和8扩展处理时，带宽B内的功率分布在图4所示电路上的扩展多重频谱的扩展带宽S中，形成如图4中所示的扩展信号13。扩频调制器6、7和8相应于分配给用户的信道号，而扩频码以图2中所示的不同值设置给各信道号。因此，扩展信号13采用在信道之间具有不同值的多重结构。图4表示四信道扩展的多重频谱的一个例子。
在接收机侧2的单元中，扩展的信号13用正交扩频码Wi(t)和PN序列PN(t)进行解扩处理。因此，四信道扩展的多重频谱的相应于扩频码Si(t)的信道的扩展信号，即要求的波的功率再次集中在带宽B，而多个其它用户信号(三个信道分量)采取扩展的波形。扩展状态中的波形仍是一个干扰波。当在接收机侧2的单元中加上滤波以通过频带区B时，得到如图5所示的解扩之后的要求的波14和干扰波15。当要求波14的功率与干扰波15的功率的比率SIR(信号干扰比)为一预定值时，可以保持要求的通信质量。
当B＝9600时，即信息传输比特率为9600bps，在该范围内可设置至多64信道，从干扰比的观点看，在该范围内SIR可保证预定值。在这一方面有一个例子，64种活尔什码已经用作正交扩频码。
但是，按照上述现有技术的移动通信单元，存在一个问题：对于一个用户可能获得的信息传输比特率几乎跟相应于以扩展率除扩频码的片比特率(chip bit rate)所得的值的信息传输比特率一样高，以致于以高的信息传输比特率发送的用户信息不能被发送。
本发明的目的是克服现有技术中的上述问题并提供一种能够以高比特率和以高质量发送信息的移动通信单元。
为了获得上述目的，本发明提供的移动通信单元具有在发射机侧的单元和在接收机侧的单元，通过分配扩频码给在小网孔内的每个信道进行通信，该扩频码是通过将正交扩频码(序列数：m)乘以伪噪声序列得到的。对于小网孔内的信道数，由m正交扩频码乘以伪噪声序列得到的扩频码是相符的，而且多个(n个)信道号分配给一个用户。在发射机侧的单元包括一个分离单元，将用户信息分为n个；多个扩频调制单元，用于扩展处理每个信息，该信息已经用相应于分配给用户的信道号的扩频码分离的；和一个组合单元，用于组合扩展处理的信息并且输出该组合的结果到接收机侧的单元。接收机侧单元包括多个解扩单元，使用分配给该用户的该信道的扩频码解扩该扩展处理的信息；和一个多路复用单元，用于组合几个信道的解扩的信息。
利用上述结构，按照本发明，当nB比特/秒(bps)的高比特率信息已经发送到发射机侧的该用户时，分离单元将用户信息分离为n个，然后，扩频调制单元使用相应于该信道号的扩频码以比特率B(bps)扩展n个分离的用户信息的每个信息。这样，用户信息的扩展信号用n产生了，而且使用组合单元这些扩展信号被多路复用到一个扩展的多重频谱。然后多重扩展频谱被发送到接收机单元。在接收机侧，n个解扩单元以分配给一个用户的信道号的扩频码解扩已经用比特率B(bps)扩展的该扩展处理信息或该扩展多重频谱。然后扩展单元利用n个信道再生接收的信息，而且多路复用单元将n个信道的再生信息组合为原始的用户信息。在上述过程中，能够提供nB(bps)的高比特率信息传输业务。而且，在码分多址中以正常的信息传输比特率B(bps)(即只给他分配一条信道的用户信息传输比特率)发送和接收的结构可以直接地加在接收机单元。为取得高比特率传输而要求加到发送和接收单元的功能只是将nB(bps)信息分离为nB(bps)信息的功能和反向多路复用信息的功能，不涉及结构的重大改变。而且，通过仅仅设定n为各个值，能够适用于以各种比特率的信息传输。
图1是表示现有技术移动通信单元的结构的方框图；
图2是表示在现有技术中采用的信道结构的例子的示意图；
图3是表示以现行的信息传输速率发送的用户信息的频谱信号的示意图；
图4是表示利用扩展处理该频谱信号得到的扩展多重频谱信号的示意图；
图5是表示利用扩展处理该扩展多重频谱信号得到的要求的波和干扰波频谱的示意图；
图6是表示按照本发明的移动通信单元的第一个实施例的结构的方框图；
图7是表示在第一个实施例中采用的信道结构的一个例子的示意图；
图8是表示按照本发明的移动通信单元的第二个实施例的结构的方框图；和
图9是表示在第二个实施例中采用的信道结构的一个例子的示意图。
本发明的第一个实施例将参照以下附图说明。图6是表示本发明的一个实施例中的结构的方框图。图7是表示在这个实施例中的信道结构的示意图。在图6中，标号21表示在发射机侧的一组单元，如基站，而标号22表示在移动台的单元如汽车电话机、便携式电话机等。标号23表示发送信息传输比特率nB(bps)的信息的数据电路，标号24表示一个分离电路，用于将信息传输比特率nB(bps)的信息分离为n个信息传输比特率B(bps)的信息，标号25和26表示信息输入电路，用于输入相应于信道号提供的用户信息，一个信道号分配给除了在发射机侧的单元21以外的每个用户#1，…和#m。27a、…和27b表示相应于信道号提供的信息输入电路，n个信道号分配给一个用户(图7中的用户2)，用于输入从分离电路24输出的n个分离信息的各个信息。28、29、30a、…和30b表示分别连接到信息输入电路25、26、27a、…和27b的扩频调制器，使用相应于各个信道号码的扩频码进行扩展处理。标号31表示一个组合单元，组合通过扩展处理获得的扩展信号、产生一个扩展的多重频谱和输出并发送这个组合信号。在本实施例中，信道号#2至#(1+n)分配给具有n个信道的用户#2。
接收机侧单元22是包括具有n个信道的用户#2的便携式电话机等的接收机单元。在接收机单元22中，标号32a、…和32b表示相应于分配给用户#2的信道#2至#(1+n)提供的n个解扩器，用于以相应于各个信道号的扩频码进行解扩处理。标号33表示一个多路复用电路，用于组合n个信道的被解扩信息。
在发射机侧单元21中，如上所述的，分离电路24具有将信息传输比特率nB(bps)的信息分离为n个B(bps)传输比特率的信息的功能。但是，也可能安排成：分离电路24本身具有一个单元，用于检测从数据电路23输入的用户信息的比特率，并且信息分离倍数是变化的。例如，假设分配给用户#2具有n＝5的信道(即图7中的信道号#2、#3、#4、#5和#6)，和传输比特率3B(bps)的用户信息已经发送给用户#2。在这个情况下，分离电路24可利用传输比特率检测单元检测3B(bps)，以便将用户信息分离为三个信息，并且从五个信息输入电路27a、…和27b中选出三个信息输入电路来输出分离的信息。利用这个安排，能够适应各种信息传输比特率。
扩频调制器28、29、30a和30b分别输入作为正交扩频码的参数W1(t)、W2(t)、…和Wm(t)(序列数为m)和作为PN序列的PN(t)。正交扩频码乘以PN序列得到扩频码S1(t)、S2(t)、…和Sm(t)，并且以这些扩频码进行扩展处理。同时，在接收机侧22的单元中，这些单元的用户被分配n条信道，以致相应于信道号#2至#(1+n)的正交扩频码W2(t)、…和W1+n(t)乘以PN序列得到扩频码S2(t)、…和S1+n(t)，并且使用相应于这些信道的各个信道的扩频码进行解扩处理。图7表示用于进行扩展和解扩处理的信道结构。
在下面说明具有上述结构的移动通信单元的工作情况。在发射机单元21中，用户信息以nB(bps)传输比特率从数据电路23输入，并且用户信息以B(bps)传输比特率从信息输入电路25和26输入。从数据电路23输入的用户信息利用分离电路24被分离为n个信息，然后该n个信息以B(bps)传输比特率分别从信息输入电路27a、…和27b输出。因此，在这级，这些输出的用户信息的传输比特率变为与从信息输入电路25和26输入的用户信息的传输比特率相同。接着，从信息输入电路25、26、27a…和27b输入的用户信息分别输入到相应的扩频调制器28、29、30a、…和30b。在这些用户信息已经用扩频调制器28、29、30a、…和30b进行扩展处理之后，这些用户信息输出到组合器31。在相同的条件下，组合器31组合多个用户的扩展信号和分配给用户#2的n个信道的扩展信号，产生一个扩展的多重频谱并且输这个信号，用于传输。
另一方面，在接机侧22的单元中，收到该组合的扩展信号，这个信号由解扩器使用相应于各个信道号的扩频码进行解扩处理。当分配给用户接收机侧单元一个信道号时，使用一个解扩器，而当分配给用户接收机侧单元(像用户#2)n个信道号时，如图6所示，接收机侧单元22使用从32a至32b的n个解扩器。在接收机侧单元22中，接收的信息由解扩器32a、…和32b进行解扩处理，使得接收的信息通过n个信道以信息传输比特率B(bps)再生。再生的信息输入到多路复用电路33，然后n个信道再生的信息由多路复用电路33组合得到原始的用户信息，这个信息从信息输出电路34输出。这样，nB(bps)用户信息已经再生了。参见图3至5，已经叙述了当在已用B(bps)传输比特率发送的作为用户信息的信号被进行扩展处理、发送和解扩时波形改变的工作状况。因此，这个说明将被省略。
通过上面叙述的操作，可以以信息传输比特率nB(bps)提供高比特率信息传输业务。此外，在码分多址中以正常信息传输比特率B(bps)(即只分配给他一条信道的用户的信息传输比特率)发送和接收的结构可以直接适用于接收机侧单元的结构。为取得高比特传输要求加到发送和接收单元的功能仅仅是将nB(bps)信息分离为n个B(bps)的信息的功能，或者反向多路复用该信息的功能，不涉及结构的显著改变。此外，通过只设定n为各个值，能够适用于以各种比特率的信息传输。
下面对照以下附图说明本发明的第二个实施例。图8是表示按照本发明的一个实施例的结构的方框图。图9是表示在这个实施例中信道结构的示意图。在图8中，标号41表示在发射机侧的一组单元，如基站等，而标号42表示在接收机侧的一组单元，如移动台，包括汽车电话在机，便携电话机等。标号43表示用于发送高质量信息传输的B(bps)用户信息的电路，而标号44表示一个纠错编码电路，用于将纠错冗余数据加到用户信息上以得到高质量的信息传输，并且用于分离整个信息。标号45和46表示相应于信道号提供的信息输入电路，除了在发射机侧单元41中的用户#2外，每一个信道号分配给一个用户#1、…和#m，用于输入各个用户信息。标号47a、…和47b表示相应于用n分配给一个用户(图9中的用户#2)的信道号提供的信息输入电路，用于输入从纠错编码电路44已经输出的各个分离的n个信息。标号48、49、50a、…和50b表示分别连接到信息输入电路45、46、47a、…和47b的扩频调制器，用于使用相应于各个信道号的扩频码进行扩展处理。标号51表示一个组合器，用于组合由扩展处理得到扩展信号，产生一个扩展的多重频谱和输出并发送这个信号。在本实施例中，具有n个信道的用户#2被分配有信道号#2至#(1+n)。
接收机侧单元42是包括便携电话机等的单元，用户#2具有n个信道。在接收机侧单元42中，标号52a、…和52b表示相应于分配给用户#2的从#2至#(1+n)信道提供的n个解扩器，用于以相应于各个信道号的扩频码进行解扩处理。标号53表示一个纠错解码电路，在组合n个信道的解扩的信息之后执行纠错处理。
接收机侧单元42是包括便携电话在机等的单元，用户#2具有n个信道。在接收机侧单元42中，标号52a、…和52b表示相应于分配给用户#2的从#2至#(1+n)信道提供的n个解扩器，用于以相应于各个信道号的扩频码进行解扩处理。标号53表示一个纠错解码电路，在组合n个信道的解扩的信息之后执行纠错处理。
在发射机侧单元41中，纠错编码电路44将用于纠错的(n-1)B(bps)的冗余数据加到已通过数据电路43输入的B(bps)的用户信息，以产生nB(bps)信息，并将整个信息分离为信息传输比特率B(bps)的n个信息。在这种情况下，纠错编码电路44将整个nB(bps)信息中的用户信息分配给一个信道号，用(n-1)分离(n-1)B(bps)的纠错编的冗余分量，并且将每个分离的冗余分量分配给剩下的(n-1)个信道号。
扩频调制器48、49、50a、…和50b分别被输入作为各个正交扩频码(序列数为m)的参数W1(t)、W2(t)、…和Wm(t)以及作为PN序列的参数PN(t)。该正交扩频码被乘以PN序列得到相应于各个信道的扩频码S1(t)、S2(t)、…和Sm(t)，以便以这些扩频码进行扩展处理。另一方面，在接收机侧单元42中，这些单元的用户被分配n个信道，使得相应于从#2至#(1+n)信道号的正交扩频码W2(t)、…和W1+n(t)被乘以PN序列得到扩频S2(t)、…和S1+n(t)，利用相应于这些信道的扩频码进行解扩处理。图9表示用于执行这些扩展和解扩处理的信道结构的表。
下面说明具有上述结构的移动通信单元的工作情况。在发射机侧单元41中，高质量信息传输的用户信息从数据电路43输入，而正常质量信息传输的用户信息从信息电路45和46输入。这两种用户信息的信息传输比特率都是B(bps)。从数据电路43输入的用户信息利用纠错编码电路加到用于纠错的(n-1)B(bps)的冗余数据上，以致产生nB(bps)的信息。纠错编码电路44进一步将整个信息分离为信息传输比特率B(bps)的n个信息。在这种情况下，纠错编码电路44将nB(bps)的整个信息中的用户信息分配给一个信道号，用(n-1)分离(n-1)B(bps)的纠错的冗余分量，并且将每个分离的冗余分量分配给剩下的(n-1)个信道号。
从信息输入电路45、46、47a、…和47b输入的用户信息或者纠错编码的冗余分量分别输入到相应的扩频调制路48、49、50a、…和50b，利用各个扩频调制器48、49、50a、…和50b对这些信息或冗余分量进行扩展处理，然后输出到组合器51。在相同的条件下，组合器51组合多个用户的扩展信号和分配给用户#2的n个信道的扩展信号，产生扩展的多重频谱和输出并发送这个信号。
另一方面，在接收机侧单元42中，当已收到组合的扩展信号时，由解扩器使用相应于各个信道的扩频码解扩处理这个信号。当一个信道号被分配给用户接收机侧单元时，使用一个解扩器，而当n个信道分配给用户接收机侧单元时，如用户#2，如图8所示，该接收机侧单元42有从52a至52b的n个解扩器。在接收机侧单元42中，接收的信息由解扩器52a、…和52b进行解扩处理，使得由n个信道以信息传输比特率B(bps)再生接收的信息。再生的信息输入到一个纠错解码电路53，它组合n个信道再生的信息，然后进行纠错解码处理以得到原始的用户信息。然后，这个信息从信息输出电路54输出。在接收机侧单元42的接收操作中，在再生n个信道的信息时，对(n-1)个信道再生用于纠错的冗余数据。因此，从信息输出电路54输出的用户信息变为极高可靠性的信息，并得到了高质量的信息传输。参见图3至5，已经叙述了当作为用户信息(已经以B(bps)传输比特率发送)的信号进行了扩展处理，发送和解扩时，波形改变的工作状态。因此，其说明省略了。
通过上面叙述的操作，可以提供高比特率的信息传输业务。此外，在码分多址中以正常信息传输比特率B(bps)(即只有一条信道分配给他的用户的信息传输比特率)发送和接收的结构可以直接适用于接收机侧单元的结构。为取得高比特率传输要求加到发送和接收单元的功能仅仅是用于将B(bps)信息扩展为nB(bps)信息的纠错编码功能和用于将nB(bps)信息还原为B(bps)信息的纠错解码功能，不涉及结构的显著改变。此外，通过增加n的值，能够适应更高质量的信息传输。
用户信息是通过一条特定的信道传送的。因此，当发射机侧单元21已进行高质量的传输和接收机侧单元22不要求极高质量的信息传输时，则以信息传输质量为代价仅仅对多条信道中的一条信道进行解码就可以得到信息。因此，能够减少在接收机侧单元22的操作负荷。因而，接收机侧单元22可选择地执行操作以扩大信息传输操作的范围，这是通过选择以下操作实现的，亦即选择分配给该用户的信道号的扩频码中的扩展处理接收信息的解扩操作，组合多个信道的信息然后进行纠错处理的操作，或通过选择仅对用户信息的信道号的扩频码中用户信息解扩操作，然后执行被解扩的用户信息的纠错处理操作。
作为向特定用户提供高质量信息传输的另一个方法，这里有一种方法用于将进行高质量信息传输(例如要求误码率为10-5)的用户的传输功率设定在比正常质量信息传输(例如要求误码率为10-2)的用户的传输功率更高的值上。但是，本发明的方法可使一个用户的所需传输功率通过由纠错码保持的代码增益分量而变得更小。此外，正象本发明那样，利用将多个信道分配给一个用户的结构提供高质量信息传输的移动通信单元在其与建立向一个用户提供超过B(bps)的高比特率的信息传输业务的系统时的高比特率传输结构兼容方面是很好的。

Claims (6)

1.一种用于通过多个信道传送信息数据的通信系统，这种通信系统包括一个发射机和一个接收机，发射机包括用于将要发射的信息数据分离成多个数据的分离装置，利用对应于所述多个信道的扩展码对分离出来的多个数据每个进行扩展的扩展装置，以及用于组合这样获得的扩展数据并发射组合的扩展数据的发射装置，所述接收机包括利用与所述多个信道对应的扩展码解扩展组合的扩展数据的解扩展装置以及用于组合所述多个信道的解扩展信息数据的组合装置。
2.根据权利要求1的移动通信系统，其中所述对应于多个信道的扩展码是对应于分配给一个用户的多个信道的扩展码。
3.一种发射机，包括用于将要发射的信息数据分离成多个数据的分离装置，利用对应于所述多个信道的扩展码对分离出来的多个数据每个进行扩展的扩展装置，以及用于组合这样获得的扩展数据并发射组合的数据的发射装置。
4.如权利要求3的发射机，其中所述对应于多个信道的扩展码是对应于分配给一个用户的多个信道的扩展码。
5.一种接收机，包括利用与所述多个信道对应的扩展码解扩展组合的扩展数据的解扩展装置以及用于组合所述多个信道的解扩展信息数据的组合装置。
6.一种通过多个信道传送信息的通信方法，该方法的特征在于：
发送要被发送的信息数据时包括步骤：将所述要发射的信息数据分离成多个数据，利用对应于所述多个信道的扩展码对分离出来的多个数据每个进行扩展，以及组合这样获得的扩展数据并发射组合的数据，
接收所述的组合数据时包括步骤：利用与发射机所用的相同的扩展码解扩展接收到的数据以及组合所述多个信道的解扩展信息数据。
CN94108731A 1993-07-16 1994-07-16 移动通信单元 Expired - Lifetime CN1074875C (zh)

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