專(zhuān)利名稱(chēng)：多速率多載波多碼分工系統(tǒng)的通訊方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種展頻通信方法，且特別關(guān)于一種產(chǎn)生展頻碼的展頻通信方法。
背景技術(shù)：
行動(dòng)電話(huà)在全球各地的應(yīng)用及市場(chǎng)的快速發(fā)展，促進(jìn)了無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的突飛猛進(jìn)。目前廣泛使用的第二代(2G)行動(dòng)通信系統(tǒng)之成功不僅影響了現(xiàn)代人的生活，也加速了第三代行動(dòng)通信系統(tǒng)(3G)的發(fā)展。目前蓬勃發(fā)展的第三代無(wú)線(xiàn)通信中，較重要者包括以碼分多址(Code Division Multiple Access，CDMA)技術(shù)為基礎(chǔ)的CDMA2000、與現(xiàn)行2.5代GSM網(wǎng)路兼容的Wideband-CDMA(W-CDMA)以及中國(guó)大陸提出TD-SCDMA技術(shù)等。
然而，人們并不滿(mǎn)足所謂的3G技術(shù)，隨著對(duì)于無(wú)線(xiàn)通信科技的需求與日俱增，為了以更新的技術(shù)提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，已經(jīng)有許多國(guó)際大廠開(kāi)始投入比3G更為先進(jìn)的技術(shù)研發(fā)，這些研發(fā)通稱(chēng)為后第三代行動(dòng)通信(Beyond 3G)技術(shù)。這些技術(shù)將加強(qiáng)3G不足之處，例如提高頻譜的使用效率、增加傳輸?shù)念l寬、提高傳輸速率、分時(shí)雙工(Time Division Duplex，TDD)、全球漫游服務(wù)以及高服務(wù)品質(zhì)等等。
例如，在3G系統(tǒng)中，高速率和多速率傳輸?shù)奶匦允?G所不能達(dá)到的。然而，為了有更高的位元傳送能力，多載波調(diào)變的方式已經(jīng)被提出來(lái)，此系因?yàn)槎噍d波技術(shù)有抗多路徑衰減和抑制窄頻帶干擾等等優(yōu)點(diǎn)。將多載波調(diào)變技術(shù)容納到CDMA的技術(shù)中，便是后第三代行動(dòng)通信的重要一環(huán)。
必須面對(duì)的課題是，當(dāng)多載波調(diào)變的技術(shù)與CDMA技術(shù)結(jié)合時(shí)，如何與原先的CDMA技術(shù)予以有效地整合，將成為后第三代行動(dòng)通信能否成功的重要關(guān)鍵之一。
舉例來(lái)說(shuō)，在基地臺(tái)(Base Station)對(duì)多個(gè)用戶(hù)端(Mobile Station)的展頻應(yīng)用中，為了同時(shí)使用多個(gè)載波來(lái)進(jìn)行展頻數(shù)據(jù)傳輸，一個(gè)用戶(hù)需要使用多個(gè)展頻碼以在多個(gè)載波中編譯及解譯數(shù)據(jù)。此時(shí)，為了達(dá)成多速率的傳輸需求，基地臺(tái)將配置不同長(zhǎng)度的展頻碼給不同傳輸速度需求的用戶(hù)或?qū)τ谕挥脩?hù)配給多個(gè)展頻碼。為了避免這些不同長(zhǎng)度的展頻碼彼此間發(fā)生干擾，理想的方法是所有用戶(hù)使用彼此間在各載波正交的展頻碼。然而，如何有效地配置并將展頻碼傳輸給各個(gè)用戶(hù)，則決定整個(gè)通信系統(tǒng)建構(gòu)的成本。
由于通信頻寬非常珍貴，因此在通信過(guò)程才將數(shù)據(jù)量相當(dāng)大的展頻碼直接傳輸給用戶(hù)端將不是一件符合成本效益的事。相對(duì)地，如果在用戶(hù)端直接儲(chǔ)存所有可用的展頻碼表格，例如儲(chǔ)存一整個(gè)碼樹(shù)，則將造成整體設(shè)備的成本提升，無(wú)法有效地普及運(yùn)用在市場(chǎng)上。
綜上所述，如何找出一種展頻碼的產(chǎn)生與傳輸方法，使用于多載波多速率的碼分多址系統(tǒng)，便成為一件非常具有價(jià)值的工作。

發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明目的之一系在于提供一種能夠用在多速率、多載波的通信方法，使展頻碼能夠有效地在基地臺(tái)跟用戶(hù)端之間進(jìn)行傳遞。
依據(jù)本發(fā)明之一較佳實(shí)施例，此種通信方法，系用于一碼分多址多速率通信系統(tǒng)，并至少包括下列步驟。
首先，傳送一索引標(biāo)簽給用戶(hù)端，此索引標(biāo)簽之長(zhǎng)度決定一傳輸速率。用戶(hù)端依據(jù)該索引標(biāo)簽建構(gòu)一索引標(biāo)簽矩陣。用戶(hù)端則依據(jù)該索引標(biāo)簽矩陣及一產(chǎn)生矩陣以產(chǎn)生一展頻碼矩陣，使索引標(biāo)簽矩陣之每一列對(duì)應(yīng)至該展頻碼矩陣之一對(duì)應(yīng)列，而展頻碼矩陣之每一列則個(gè)別對(duì)應(yīng)至一個(gè)載波。并且，展頻碼矩陣之各列間系保持正交，以避免用戶(hù)端間信號(hào)互相干擾。接著，用戶(hù)端使用展頻碼矩陣之這些列，以解譯分別承載在多個(gè)載波之一展頻數(shù)據(jù)。
這些索引標(biāo)簽?zāi)軌蛞愿窭状a序列實(shí)作成碼樹(shù)，換言之，基地臺(tái)只要傳送一個(gè)格雷碼給用戶(hù)端，然后用戶(hù)端便可依據(jù)此格雷碼產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的索引標(biāo)簽矩陣。在格雷碼的碼樹(shù)建構(gòu)例子中，所有用戶(hù)端皆?xún)?chǔ)存相同的產(chǎn)生矩陣。對(duì)于不同大小的索引標(biāo)簽矩陣，使用產(chǎn)生矩陣的子矩陣即可，因?yàn)檫@些產(chǎn)生矩陣皆重疊在同一矩陣中。
因此，本發(fā)明至少具有下列優(yōu)點(diǎn)。首先，基地臺(tái)能夠快速傳遞展頻碼給用戶(hù)端，在此同時(shí)，用戶(hù)端也只需存放一產(chǎn)生矩陣。其次，經(jīng)由本發(fā)明之方法所提供的裝置，其電路簡(jiǎn)單，但亦同時(shí)能夠支援多速率、多載波的碼分多址通信系統(tǒng)的需求。此外，通過(guò)索引標(biāo)簽在碼樹(shù)的位置，即能判斷索引標(biāo)簽之間彼此是否為會(huì)發(fā)生干擾，因此基地臺(tái)亦能用有效的電路來(lái)有效地分配展頻碼。

圖1系例示一通信系統(tǒng)示意圖；圖2系例示多載波展頻系統(tǒng)示意圖；圖3系例示一碼樹(shù)結(jié)構(gòu)；圖4系例示另一碼樹(shù)結(jié)構(gòu)；圖5系例示另一碼樹(shù)結(jié)構(gòu)；圖6系例示在碼樹(shù)中互相干擾的節(jié)點(diǎn)；圖7系例示依據(jù)實(shí)施例之流程圖；圖8系例示一組格雷碼序列；圖9系例示用格雷碼序列建構(gòu)的碼樹(shù)；圖10系例示一碼樹(shù)結(jié)構(gòu)；圖11系例示單體電路示意圖；圖12系例示單體電路邏輯示意圖；圖13系例示電路示意圖；圖14系例示電路邏輯示意圖；圖15系例示用戶(hù)端裝置示意圖；圖16系例示基地臺(tái)示意圖；以及圖17系例示另一碼樹(shù)示意圖。
具體實(shí)施方式較佳實(shí)施例以下將以多速率多載波的CDMA通信系統(tǒng)為例，由此說(shuō)明本發(fā)明的特征。
圖1系示意在一個(gè)區(qū)域內(nèi)，由一個(gè)基地臺(tái)100服務(wù)多個(gè)用戶(hù)端102。在行動(dòng)通信的應(yīng)用中，用戶(hù)端102有時(shí)會(huì)在不同的區(qū)域內(nèi)移動(dòng)，因此同一基地臺(tái)100未必一直都連接到相同的用戶(hù)端102。此外，這些用戶(hù)端102則通過(guò)展頻技術(shù)，每一個(gè)用戶(hù)端使用不同的展頻碼，以重疊使用相同的多個(gè)載波。
舉例來(lái)說(shuō)，假如要傳送給A用戶(hù)端102的待傳位元為a(值為+1或-1)，A用戶(hù)端102在第一個(gè)載波展頻用的展頻碼為(+1，-1)；要傳送給B用戶(hù)端102的待傳位元為b(值為+1或-1)，B用戶(hù)端102在第一個(gè)載波展頻用的展頻碼為(+1，+1)。此例中的展頻因子數(shù)目為2，a經(jīng)過(guò)展頻后在第一個(gè)載波傳送的片碼(chip code)為(+a，-a)，b經(jīng)過(guò)展頻后在第一個(gè)載波傳送的片碼為(+b，+b)。當(dāng)a與b的片碼加總后成為(a+b，-a+b)，也就是基地臺(tái)100通過(guò)第一個(gè)載波以無(wú)線(xiàn)方式傳播出來(lái)的展頻數(shù)據(jù)。
接著，當(dāng)A用戶(hù)端102在第一個(gè)載波收到這個(gè)展頻數(shù)據(jù)，并將其乘上A用戶(hù)端102專(zhuān)屬的展頻碼(+1，-1)，將得到a+b+a-b也就是2a的值。相對(duì)地，B用戶(hù)端102在第一個(gè)載波收到這個(gè)展頻數(shù)據(jù)并乘上B用戶(hù)端102專(zhuān)屬的展頻碼(+1，+1)后，將得到a+b-a+b也就是2b的值。因此，即使在空中傳播的是混雜有要傳給不同用戶(hù)端102的數(shù)據(jù)，各用戶(hù)端102只要有對(duì)應(yīng)的展頻碼，即能將其所需要的數(shù)據(jù)取回。
依此類(lèi)推，如果有四個(gè)相關(guān)系數(shù)低的展頻碼，可以同時(shí)容納四個(gè)用戶(hù)端102使用相同的頻段傳送數(shù)據(jù)a，b，c，d而不會(huì)互相干擾。如過(guò)這四個(gè)展頻碼又是正交的話(huà)，接收端解碼后將分別得到4a、4b、4c、4d。然而，如果是其他的第三者，將因?yàn)榍啡闭诡l碼，解出的數(shù)據(jù)將在四個(gè)維度互相干擾，而無(wú)法接近4a，4b，4c，4d的程度，反而將獲得類(lèi)似亂數(shù)數(shù)據(jù)的結(jié)果。換言之，經(jīng)由適當(dāng)?shù)恼诡l碼之選定，多個(gè)用戶(hù)可共用頻段同時(shí)傳送數(shù)據(jù)，只要接收端有對(duì)應(yīng)的展頻碼，便能將數(shù)據(jù)還原回來(lái)。
圖2例示使用四個(gè)載波傳送給某一用戶(hù)端102的展頻方法示意圖。需要展頻的數(shù)據(jù)202，204，206，208分別乘上對(duì)應(yīng)四個(gè)載波的展頻碼212，214，216，218，再分別傳送到四個(gè)載波222，224，226，228。這四個(gè)載波系以部分重疊但正交的方式，分割原先的波段，這樣以增加數(shù)據(jù)的傳輸容量，此系多頻段調(diào)變的技術(shù)，例如OFDM，在此不贅。
依據(jù)圖2，要使用四個(gè)載波來(lái)進(jìn)行展頻，需要有四組展頻碼212，214，216，218，也就是一個(gè)具有四列的展頻碼矩陣，每一列為對(duì)應(yīng)到一個(gè)載波的展頻碼。相同道理，要使用十六個(gè)載波來(lái)進(jìn)行展頻，則需要十六組展頻碼，亦即列為16的展頻碼矩陣，每一列為對(duì)應(yīng)到一個(gè)載波的展頻碼。
為了避免不同用戶(hù)端102間的信號(hào)互相干擾，因理想狀況下，共用同一載波的展頻碼彼此間互相正交。此外，當(dāng)展頻因子越小，也就是展頻碼的長(zhǎng)度越短時(shí)，其能夠用來(lái)支援較快的傳輸率，例如多媒體視訊。反之，當(dāng)展頻因子越大，也就是展頻碼的長(zhǎng)度越長(zhǎng)時(shí)，其能夠用來(lái)支援較低的傳輸率，例如文字簡(jiǎn)訊。
為了支援多速率的傳輸，不同傳輸速率的用戶(hù)端102給定不同長(zhǎng)度的展頻碼。由于不同長(zhǎng)度展頻碼的分配相當(dāng)復(fù)雜，因此為了使指定展頻碼的效率提升，使用碼樹(shù)來(lái)整理不同長(zhǎng)度之展頻碼。以下說(shuō)明如何建構(gòu)碼樹(shù)。
產(chǎn)生矩陣大小為N×N和基數(shù)為N的二維正交可變展頻碼AN×N(i)(i∈{1，2，…，N))要從兩個(gè)正交矩陣A2×2(1)和A2×2(2)開(kāi)始A2×2(1)=+++----(A01)]]>A2×2(2)=+-++---(A02)]]>其中，N＝2k，k為正整數(shù)，“+”表示“+1”和“-”表示“-1”。然而欲產(chǎn)生N＝22(也就是k＝2)的二維正交碼的步驟可表示如下
A4×4(1)=[A2×2(1)⊗A2×2(1)]=+++++-+-++--+--+---(A03)]]>A4×4(2)=[A2×2(2)⊗A2×2(1)]=++--+--++++++-+----(A04)]]>A4×4(3)=[A2×2(1)⊗A2×2(2)]=+-+-+++++--+++-----(A05)]]>A4×4(4)=[A2×2(2)⊗A2×2(2)]=+--+++--+-+-++++---(A06)]]>其中，表示兩個(gè)矩陣BM2×N2AM1×N1的Kronecker乘積被定義為 (A07)因此，要產(chǎn)生碼長(zhǎng)為N＝2k的二維正交展頻碼可以寫(xiě)成下列的通式A2k+1×2k+1(2i-1)=[A2×2(1)⊗A2k×2k(i)]=A2k×2k(i)-A2k×2k(i)A2k×2k(i)A2k×2k(i)---(A08)]]>A2k+1×2k+1(2i)=[A2×2(2)⊗A2k×2k(i)]=A2k×2k(i)A2k×2k(i)A2k×2k(i)-A2k×2k(i)---(A09)]]>必須指出的是，此處使用上述之A2×2(1)及A2×2(2)系作為說(shuō)明之用。熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該知道，如果將A2×2(1)及A2×2(2)之行列互換或提供其他的轉(zhuǎn)換，只要符合了上述的遞回產(chǎn)生方式，仍然能夠維持上述的性質(zhì)。舉例來(lái)說(shuō)，將A2×2(1)及A2×2(2)的”+”改成”-“，“-“改成”+”。并且，Kronecker乘積亦可替代以其他的運(yùn)算，提供遞回產(chǎn)生上述矩陣的能力。
圖3所示為M＝N＝2k的二維正交可變展頻碼使用樹(shù)狀結(jié)構(gòu)被反復(fù)地產(chǎn)生直到第三層(k＝3)的碼樹(shù)(code tree)圖，而其樹(shù)狀結(jié)構(gòu)的根(root)為A2×2(1)和A2×2(2)。此外，任一的二維正交碼的自相關(guān)波瓣為零，亦即將同一列進(jìn)行移動(dòng)(shift)彼此間正交，且任兩個(gè)不同二維正交展頻碼的互相關(guān)亦為零。
上述的展頻碼矩陣的列數(shù)代表其所使用的載波數(shù)目，而行數(shù)則代表展頻因子。展頻因子亦未必要等同于載波數(shù)目，以下說(shuō)明當(dāng)M不等于N的情況，如何建構(gòu)碼樹(shù)。
產(chǎn)生矩陣大小為M×N和基數(shù)為N的二維正交展頻碼AM×N(i)(i∈{1，2，…，M})亦可從(A01)和(A02)兩個(gè)正交矩陣A2×2(1)和A2×2(2)開(kāi)始A2×4(1)=A2×2(1)A2×2(2)=+++-+-++---(A10)]]>A2×4(2)=A2×2(1)-A2×2(2)=++-++------(A11)]]>其中，M＝2k，N＝2k+α，k和α為正整數(shù)。
用M＝2和N＝21+α(α≥1)根據(jù)下式(A12)和(A13)的遞回規(guī)則可產(chǎn)生二維正交碼的碼樹(shù)的根(k＝1)A2×21+α(1)=A2×2α(1)A2×2α(2)---(A12)]]>A2×21+α(2)=A2×2α(1)-A2×2α(2)---(A13)]]>若把2k+1×2k+1替換成2k+1×2k+1+α，這種遞回的步驟很類(lèi)似于(A08)和(A09)。通常，A2k+1×2k+1+α(2i-1)和A2k+1×2k+1+α(2i)是從A2k×2k+α(i)所產(chǎn)生，也就是在(A08)和(A09)中可將A2k×2k(i)替換成A2k×2k+α(i)去建構(gòu)二維正交碼。
當(dāng)然，上述的A2×2(1)和A2×2(2)僅作為說(shuō)明之用，亦可尋找正交的矩陣來(lái)替代A2×2(1)和A2×2(2)，通過(guò)遞回的方式亦可建構(gòu)同樣效果的碼樹(shù)。
圖3所示為M＝2k，N＝2k+α(α＝1)的二維正交可變展頻碼使用樹(shù)狀結(jié)構(gòu)被反復(fù)地產(chǎn)生直到第三層(k＝3)之碼樹(shù)圖，而其樹(shù)狀結(jié)構(gòu)的根為A2×4(1)和A2×4(2)此外，任一的二維正交碼之自相關(guān)波瓣為零，且任兩個(gè)不同二維正交展頻碼之互相關(guān)亦為零。M和N為2的任意次方，所以二維正交碼可被建構(gòu)成完整的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，如圖4所示。
圖3(M＝N)和圖5(M＜N)說(shuō)明了二維正交碼的碼樹(shù)中，不同的碼序列間彼此保持正交。而二維正交碼A2k×2k+α(i)，上標(biāo)i表示第k層中二維碼的號(hào)碼，1≤i≤M。每一層的碼長(zhǎng)是一樣的。而第k+1層的二維碼是從第k層所產(chǎn)生。因此，二維正交展頻碼可使用樹(shù)狀結(jié)構(gòu)被反復(fù)地產(chǎn)生。同一層的任何兩個(gè)二維碼是正交的，而相同α但不同層的兩個(gè)二維碼除非彼此是母碼(mother code)或子碼(child code)的關(guān)系，不然亦為正交。如果一個(gè)碼樹(shù)中的任兩個(gè)二維碼擁有相同的根，則位于上層的碼稱(chēng)母碼，位于下層的碼稱(chēng)為子碼。例如圖6所示，A2×2(1)、A4×4(1)、A8×8(2)和A16×16(3)都是A32×32(5)的母碼，而A4×4(1)、A8×8(2)、A16×16(3)和A32×32(5)都是A2×2(1)的子碼。所以，A2×2(1)、A4×4(1)、A8×8(2)、A16×16(3)和A32×32(5)都不是正交。
換句話(huà)說(shuō)，這些二維碼不能在同一個(gè)通道同時(shí)被使用。當(dāng)一個(gè)二維碼被分配時(shí)，其他的二維碼被分配不能是這個(gè)二維碼的母碼或是這個(gè)二維碼的子碼，然而才能維持碼之間的正交性。因此，若隨意地將較大的展頻因子碼指定給需要低速率的使用者時(shí)，則可能會(huì)對(duì)較小的展頻因子碼之分配造成阻礙。假設(shè)A8×8(2)被分配給一個(gè)使用者，由A8×8(2)所產(chǎn)生的子碼{A16×16(3)，A16×16(4)，A32×32(5)，…，A32×32(8)}就都不能被分配給其他需要較低速率的使用者。此外，A8×8(2)的母碼{A2×2(1)，A4×4(1)}亦不能被分配給其他需要較高速率的使用者。換句話(huà)說(shuō)，可被其他使用者使用之碼的個(gè)數(shù)不僅要視在碼樹(shù)中所被分配的碼而定，而且也要視這些被分配的碼之母碼和子碼的關(guān)系而定。
上述之碼樹(shù)在建構(gòu)上沒(méi)有問(wèn)題，也確實(shí)提供了多速率、多載波的碼分多址通信系統(tǒng)展頻碼建構(gòu)的需求。然而，如果將整個(gè)碼樹(shù)存在用戶(hù)端102，將會(huì)造成用戶(hù)端102的電路制作上的成本問(wèn)題。相對(duì)地，如果每次皆將所需展頻碼直接傳給用戶(hù)端102，則亦浪費(fèi)寶貴的頻寬。
以下的方法僅需在用戶(hù)端102存放產(chǎn)生矩陣，而不用存放整個(gè)碼樹(shù)，即可通過(guò)將索引標(biāo)簽傳給用戶(hù)端102而達(dá)成指定展頻碼的工作。
圖7例示使用索引標(biāo)簽技巧的方法，以在多速率、多載波的碼分多址通信系統(tǒng)中，指定用戶(hù)端102所需的展頻碼。
首先，將索引標(biāo)簽傳給用戶(hù)端102(步驟702)，該索引標(biāo)簽的長(zhǎng)度系對(duì)應(yīng)該用戶(hù)端102所需的傳輸速率。接著，該用戶(hù)端102依據(jù)該索引標(biāo)簽建構(gòu)索引標(biāo)簽矩陣(步驟704)。然后，該用戶(hù)端依據(jù)該索引標(biāo)簽矩陣及存于內(nèi)部之一產(chǎn)生矩陣以產(chǎn)生一展頻碼矩陣(步驟706)，使該索引標(biāo)簽矩陣之每一列對(duì)應(yīng)至該展頻碼矩陣之一對(duì)應(yīng)列，該展頻碼矩陣之每一列則個(gè)別對(duì)應(yīng)至一個(gè)載波，且該展頻碼矩陣的各列間系保持正交。在完成上述的步驟后，該用戶(hù)端使用該展頻碼矩陣的這些列，以解譯分別承載在多個(gè)載波之一展頻加碼數(shù)據(jù)(步驟708)。
換言之，通過(guò)上述的方法，用戶(hù)端102要存放的是產(chǎn)生矩陣，而基地臺(tái)100在指定用戶(hù)端102的展頻碼時(shí)，亦無(wú)需將整個(gè)展頻碼矩陣傳給用戶(hù)端102，乃系通過(guò)傳送一個(gè)索引標(biāo)簽，以有效的方法完成展頻碼的指定。
通過(guò)下列的技巧，可將索引標(biāo)簽對(duì)應(yīng)到整個(gè)碼樹(shù)，并進(jìn)一步使所有用戶(hù)端102只需存放一個(gè)最大的產(chǎn)生矩陣，因?yàn)榇a樹(shù)其他階層所需的產(chǎn)生矩陣，系該存放之產(chǎn)生矩陣的子矩陣。
建構(gòu)索引標(biāo)簽的方法之一是使用格雷碼(Gray code)序列。格雷碼系二位元序列，此序列相鄰二數(shù)僅有一個(gè)位元不同?；旧希唤M格雷碼可以想象成一個(gè)超方塊(Cube)的一個(gè)漢彌爾頓路徑(Hamilton Path)。因此，格雷碼并非指一組固定的序列，圖8例示一個(gè)格雷碼的范例。
圖9例示如何將格雷碼序列的索引標(biāo)簽嵌入到一個(gè)前述的碼樹(shù)。在碼樹(shù)的第一層(LV＝1)中的一條漢彌爾頓路徑為0->1。在第二層(LV＝2)中的一條漢彌爾頓路徑為00->01->11->10?？鄢總€(gè)碼最左邊的位元，剩下的位元順序剛好為上一層(LV＝1)由左邊走到右邊，再?gòu)挠疫呑呋刈筮叺拇涡?0->1 ＝> 1->0)。同理，第三層(LV＝3)中的一條漢彌爾頓路徑為(排版)000->001->011->010＝>110->111->101->100，亦通過(guò)扣除最左邊的位元后，剩下的位元序列為上一層(LV＝2)中由左邊走到右邊再?gòu)挠疫呑呋刈筮叺拇涡?00->01->11->10＝>10->11->01->00)。同理，對(duì)于第四層以后的碼樹(shù)也可依據(jù)此種方式予以配置。
在圖9及上面所描述的配置方法下，此碼樹(shù)具有一個(gè)非常特別的性質(zhì)，就是只要從索引標(biāo)簽的開(kāi)頭就可以辨識(shí)出兩個(gè)碼是否為母節(jié)點(diǎn)與子節(jié)點(diǎn)的關(guān)系。舉例來(lái)說(shuō)，00的兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)為000與001。當(dāng)然，如果兩個(gè)碼的長(zhǎng)度一樣，則表示其在碼樹(shù)的同一階層中。
接下來(lái)說(shuō)明如何把碼樹(shù)的索引標(biāo)簽對(duì)應(yīng)到最后的展頻碼矩陣。
在碼樹(shù)其根為M＝N的二維正交展頻碼，也就是，二維的華許碼(Walsh code)可表示如下D2×2(0)=0001---(A14)]]>D2×2(1)=0100---(A15)]]>其中，下標(biāo)為矩陣的大小，(0)和(1)分別表示第一層中兩個(gè)碼的編號(hào)，而(A14)和(A15)的“0”和“1”則分別表示(A01)和(A02)的“+”和“-”。
所以通過(guò)通過(guò)上述的對(duì)應(yīng)方式，(A14)的第一列為00可被標(biāo)成格瑞碼為0，第二列為01則被標(biāo)成格瑞碼為1。同理，(A15)的第一列為01可被標(biāo)成格瑞碼為1，第二列為00則被標(biāo)成格瑞碼為0。因此，(A14)和(A15)的索引標(biāo)簽矩陣可表示如下
T1(0)=01---(A16)]]>T1(1)=10---(A17)]]>，其中，下標(biāo)為第一層，上標(biāo)(0)和(1)分別表示第一層中兩個(gè)碼的編號(hào)。
所以在二維正交展頻碼的碼樹(shù)中，可標(biāo)上所有二維正交碼所對(duì)應(yīng)的索引標(biāo)簽矩陣，且亦可標(biāo)上一維的格瑞碼標(biāo)簽，以便判別兩個(gè)碼之間是否為母碼或子碼的關(guān)系，如圖10所示。圖中， …為格瑞碼標(biāo)簽，其用途是判斷某一個(gè)碼的格瑞碼標(biāo)簽是否為另一個(gè)碼的格瑞碼標(biāo)簽的字首。
圖10例示一碼樹(shù)以及其索引標(biāo)簽、索引標(biāo)簽矩陣與展頻碼。例如，格瑞碼標(biāo)簽為 是 和 的字首，所以可以知道二維正交展頻碼D4×4(1)為D8×8(2)和D8×8(3)的母碼。此外，由圖10可發(fā)現(xiàn)另一個(gè)產(chǎn)生索引標(biāo)簽矩陣的方法。首先，由圖可發(fā)現(xiàn)在任意相鄰的兩層(k≥1)中，索引碼標(biāo)簽全為0的二維正交展頻碼之索引標(biāo)簽矩陣間的關(guān)系式可表示如下 (A18)其中，Tk(0)和Tk+1(0)分別表示第k層和第k+1層格瑞碼標(biāo)簽全為0的二維正交展頻碼之格瑞索引矩陣，而02k-1和12k-1則分別表示2k-1個(gè)全為0和全為1的向量。因此，通過(guò)(A18)可得到各層索引標(biāo)簽全為0的索引標(biāo)簽矩陣。然而再利用一維索引標(biāo)簽就可分別得到該層的所有二維正交展頻碼的索引標(biāo)簽矩陣。
例如，欲求第二層(k＝2)格瑞碼標(biāo)簽為 和 的二維正交展頻碼的格瑞索引矩陣。首先，由T1(0)求得T2(0)。然而，
(A19)可知D4×4(0)和D4×4(1)的格瑞碼標(biāo)簽分別為 和 而這兩個(gè)標(biāo)簽有一個(gè)位元不同，即為第二個(gè)位元，所以可以將T2(0)的第二行序列作二位元補(bǔ)數(shù)(complement)運(yùn)算，其所得結(jié)果即為D4×4(1)的格瑞索引矩陣。
T2(1)=01100011---(A20)]]>)又可知D4×4(2)的索引標(biāo)簽為 與D4×4(0)的索引標(biāo)簽 有兩個(gè)位元不同，所以可將T2(0)作補(bǔ)數(shù)運(yùn)算，其所得結(jié)果即為D4×4(2)索引標(biāo)簽矩陣。
T2(2)=T2(0)‾=11001001---(A21)]]>在每一層中，索引標(biāo)簽矩陣是依每個(gè)索引標(biāo)簽不同而不同。在本處所揭示的例子中，只要決定或存放每一層的最左方的第一個(gè)索引標(biāo)簽矩陣，該層的其他索引標(biāo)簽矩陣可以將索引標(biāo)簽分別加到第一個(gè)索引標(biāo)簽矩陣的各列而獲得。也就是說(shuō)，每個(gè)索引標(biāo)簽有自己的索引標(biāo)簽矩陣。此外，索引標(biāo)簽矩陣的每一列系對(duì)應(yīng)一個(gè)用于某載波的展頻碼。
在有了索引標(biāo)簽矩陣后，為了快速取得展頻碼，可存放一生產(chǎn)矩陣，使得索引標(biāo)簽矩陣在乘上該生產(chǎn)矩陣后即能得出展頻碼。在此例中，任意相鄰兩層(k≥1)間的產(chǎn)生矩陣之關(guān)系式可以表示如下
(A22)其中，Gk和Gk+1分別為第k層和第k+1層的產(chǎn)生矩陣，Gk是Gk的二位元補(bǔ)數(shù)，02k=(0,0,···,0)]]>和12k=(1,1,···,1)]]>則分別表示2k個(gè)全為0和全為1的向量。
每一層的產(chǎn)生矩陣是可以通過(guò)(A22)反復(fù)地產(chǎn)生。也就是說(shuō)，第二層的產(chǎn)生矩陣G2可從第一層的產(chǎn)生矩陣G1得到，而第三層的產(chǎn)生矩陣G3可以由第二層的產(chǎn)生矩陣G2得到，以此類(lèi)推。
G1＝
(A23) (A24) (A25)說(shuō)明至此，以解釋如何產(chǎn)生索引標(biāo)簽、索引標(biāo)簽矩陣，以及生產(chǎn)矩陣。接著，將說(shuō)明如何用真實(shí)的電路來(lái)完成上述概念。
假設(shè)(N，K)的區(qū)段碼(block code)代表一組數(shù)目為2K且長(zhǎng)度為N的碼字(code word)。任何(N，K)的線(xiàn)性碼(linear code)可以用一個(gè)K×N的產(chǎn)生矩陣G來(lái)產(chǎn)生。位于一維正交展頻碼中，第k層中之2k個(gè)碼是一組(2k，k)的線(xiàn)性碼所產(chǎn)生。可利用這個(gè)觀念將一維正交展頻碼擴(kuò)展二維正交展頻碼。因此，位于第k層中的第j個(gè)二維正交展頻碼可利用下列的關(guān)系式所產(chǎn)生D2k×2k(j)=Tk(j)·Gk---(A26)]]>)也就是，
其中，0≤j≤2k-1，0≤m≤2k-1和0≤n≤2k-1。
如，欲產(chǎn)生第二層(k＝2)格瑞碼標(biāo)簽為 的二維華許碼D4×4(0)。首先，根據(jù)(A24)從D2×2(0)的格瑞索引矩陣T1(0)得到D4×4(0)的格瑞索引矩陣T2(0)，然而 (A28)又(A24)為第二層(k＝2)的產(chǎn)生矩陣，所以該碼的格瑞索引矩陣乘上該層的產(chǎn)生矩陣就可得到所需之二維華許碼。
D4×4(0)=T2(0)·G2=00110110·01100011=0000010100110110---(A29)]]>圖11與圖12所示為根據(jù)(A26)或(A27)的關(guān)系式所產(chǎn)生第k層第j個(gè)二維正交可變展頻碼的第m列第n行元素之編碼器示意圖與電路圖。其中，0≤j≤2k-1，0≤l≤k-1，0≤m≤2k-1和0≤n≤2k-1。此示意圖中，假如gk，l，n＝1，則“→○→”代表電路有連接，相反的，若gk，l，n＝0，則代表沒(méi)有連接，而“”則表示一個(gè)模數(shù)2的加法器(modulo-2adder)。圖12所示為用邏輯閘的組合電路來(lái)實(shí)現(xiàn)二維正交展頻碼的元素的電路圖。圖13和圖14所示為產(chǎn)生在第二層中索引標(biāo)簽為 的二維正交展頻碼的完整編碼器示意圖與電路圖。
圖15例示用戶(hù)端之展頻通信接收裝置15，例如手機(jī)，的電路示意圖。此展頻通信接收裝置15系用于多速率之一碼分多址通信系統(tǒng)，并具有存儲(chǔ)電路151、接收電路153、計(jì)算電路155，及解碼電路157。存儲(chǔ)電路151供存放上述的產(chǎn)生矩陣，而接收電路153則接收一展頻數(shù)據(jù)及上述的索引標(biāo)簽，該展頻數(shù)據(jù)系承載于多個(gè)載波上。計(jì)算電路155以該索引標(biāo)簽為參數(shù)計(jì)算索引標(biāo)簽矩陣，并將該索引標(biāo)簽矩陣與該產(chǎn)生矩陣進(jìn)行一運(yùn)算以產(chǎn)生展頻碼矩陣，該展頻碼矩陣的各列分別對(duì)應(yīng)一個(gè)該載波。此外，解碼電路155則分別利用該展頻碼矩陣的各列分別解譯該展頻加碼數(shù)據(jù)。
圖16例示與用戶(hù)端相對(duì)的基地臺(tái)的裝置示意圖。此基地臺(tái)16系用于一碼分多址通信系統(tǒng)，以對(duì)應(yīng)多個(gè)接收裝置，且至少具有產(chǎn)生電路162、分派電路164與傳送電路166。產(chǎn)生電路162紀(jì)錄可使用之多個(gè)索引標(biāo)簽，每一索引標(biāo)簽對(duì)應(yīng)一碼樹(shù)上的一節(jié)點(diǎn)，每一索引標(biāo)簽對(duì)應(yīng)一索引矩陣，以該索引矩陣參照一產(chǎn)生矩陣后進(jìn)行一運(yùn)算以獲得一展頻碼矩陣，該展頻碼矩陣之每一列則供于一載波上進(jìn)行展頻傳輸，并且該碼樹(shù)之母節(jié)點(diǎn)跟子節(jié)點(diǎn)間以及該碼樹(shù)之同一階層之節(jié)點(diǎn)間，所對(duì)應(yīng)之這些展頻碼矩陣在各載波彼此正交。分派電路164將不同長(zhǎng)度之該索引標(biāo)簽傳分別送給需要不同傳輸速率之這些接收裝置。至于傳送電路166則依據(jù)這些接收裝置所使用之該索引標(biāo)簽所對(duì)應(yīng)之該展頻碼矩陣，以多個(gè)載波以碼分多址方法傳送數(shù)據(jù)。
此外，當(dāng)載波數(shù)目小于展頻因子，也就是M不等于N的時(shí)候，為了使編碼器能夠產(chǎn)生所有M≠N的二維正交可變展頻碼之標(biāo)簽索引矩陣，則必須改變碼樹(shù)(α＝0)中的根。而所改變的根又可以通過(guò)(A12)和(A13)得到碼樹(shù)(α≠0)中的根，然而再利用上述的建構(gòu)方式仍然可以產(chǎn)生此碼樹(shù)中所有的二維正交展頻碼?；诖朔N方法所產(chǎn)生的二維正交展頻碼，只要在同步的系統(tǒng)中，仍可正確使用。
例如，在α＝0的碼樹(shù)中，原來(lái)的根(A14)和(A15)可改變?yōu)?A30)和(A31)的二維正交展頻碼來(lái)作為此碼樹(shù)中的新根。然而根據(jù)(A12)和(A13)可得到碼樹(shù)(α＝1)中的根(A32)和(A33)。
D2×2(0)=0000---(A30)]]>D2×2(0)=0011---(A31)]]>D2×4(0)=00000011---(A32)]]>D2×4(1)=00110000---(A33)]]>此外，如同上述的建構(gòu)方式，可將(A32)和(A33)分別與(A14)、(A15)作Kronecker乘積來(lái)產(chǎn)生第二層4×8的二維正交展頻碼，其運(yùn)算過(guò)程如下D4×8(0)=[D2×2(0)⊗D2×4(0)]=00000000001100110000111100111100---(A34)]]>D4×8(1)=[D2×2(1)⊗D2×4(0)]=00001111001111000000000000110011---(A35)]]>
D4×8(2)=[D2×2(0)⊗D2×4(1)]=00110011000000000011110000001111---(A36)]]>D4×8(3)=[D2×2(1)⊗D2×4(1)]=00111100000011110011001100000000---(A37)]]>所以利用此建構(gòu)的方式可反復(fù)地產(chǎn)生第三層8×16、第四層16×32、…等等所有的二維正交展頻碼。因此，上述產(chǎn)生M≠N的二維正交展頻碼之索引標(biāo)簽矩陣皆可被編碼器所產(chǎn)生。
欲使用編碼器產(chǎn)生M≠N的二維正交展頻碼，如2×4、2×8、4×8、4×16…等等，必須要先知道每個(gè)碼所對(duì)應(yīng)的索引標(biāo)簽矩陣與每一層所對(duì)應(yīng)的產(chǎn)生矩陣。其索引標(biāo)簽矩陣可利用之前敘述的二維華許碼之索引標(biāo)簽矩陣得之，也就是說(shuō)，想要得到M≠N的二維正交展頻碼之索引標(biāo)簽矩陣，可從M＝N的二維華許碼之索引標(biāo)簽矩陣取出奇數(shù)列的序列，然而所形成的矩陣即為所對(duì)應(yīng)的二維正交展頻碼之索引標(biāo)簽矩陣。例如，在α＝1的碼樹(shù)中，2×4的二維正交展頻碼之索引標(biāo)簽矩陣可從4×4的二維華許碼之索引標(biāo)簽矩陣取第一列與第三列的序列所形成的矩陣即是2×4的二維正交展頻碼之索引標(biāo)簽矩陣；4×8的二維正交展頻碼之索引標(biāo)簽矩陣則可從8×8的二維華許碼之索引標(biāo)簽矩陣取第一列、第三列、第五列及第七列的序列所形成的矩陣即是4×8的二維正交展頻碼之索引標(biāo)簽矩陣，以此類(lèi)推則可取得該碼樹(shù)中所有碼所對(duì)應(yīng)之索引標(biāo)簽矩陣。同理，在α＝2的碼樹(shù)中，取8×8的二維華許碼之索引標(biāo)簽矩陣的第一列和第五列序列可得到2×8的二維正交展頻碼之索引標(biāo)簽矩陣；4×16、8×32…等等的二維正交展頻碼之索引標(biāo)簽矩陣亦可用相同的方式得之。此外，亦可利用根(即為2×21+α的二維正交展頻碼)之索引標(biāo)簽矩陣與(A38)或(A39)的關(guān)系式，則可產(chǎn)生碼樹(shù)中所有的索引標(biāo)簽矩陣。
(A38) (A39)其中，j為二維正交展頻碼的編號(hào)，0≤j≤2k-1。
至于產(chǎn)生矩陣則必須選擇行數(shù)與欲產(chǎn)生的二維正交展頻碼之碼長(zhǎng)相同的矩陣。例如，要產(chǎn)生4×8的二維正交展頻碼，則要選擇(A25)矩陣大小為3×8的產(chǎn)生矩陣。
圖17所示為α＝1的二維正交展頻碼之碼樹(shù)圖。第一層(k＝1)的產(chǎn)生矩陣為(A24)，可通過(guò)(A22)反復(fù)地產(chǎn)生每一層的產(chǎn)生矩陣。然而欲產(chǎn)生第二層(k＝2)索引標(biāo)簽 的二維正交展頻碼D4×8(0)，可以將該碼的索引標(biāo)簽矩陣乘上第二層的產(chǎn)生矩陣即可獲得。其索引標(biāo)簽矩陣為T(mén)2(0)=000011011010---(A40)]]>該層的產(chǎn)生矩陣為G2=011010010011110000001111---(A41)]]>所以此二維正交展頻碼為
D4×8(0)=T2(0)·G2=00000000001100110000111100111100---(A42)]]>雖然本發(fā)明已以一較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明之保護(hù)范圍應(yīng)根據(jù)權(quán)利要求書(shū)的范圍所界定為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種通信方法，用于一碼分多址多速率通信系統(tǒng)，該方法包含傳送一索引標(biāo)簽給一用戶(hù)端，該索引標(biāo)簽之長(zhǎng)度決定一傳輸速率；該用戶(hù)端依據(jù)該索引標(biāo)簽建構(gòu)一索引標(biāo)簽矩陣；該用戶(hù)端依據(jù)該索引標(biāo)簽矩陣及一產(chǎn)生矩陣以產(chǎn)生一展頻碼矩陣，使該索引標(biāo)簽矩陣之每一列對(duì)應(yīng)至該展頻碼矩陣之一對(duì)應(yīng)列，該展頻碼矩陣的每一列則個(gè)別對(duì)應(yīng)至一個(gè)載波，且該展頻碼矩陣的各列間系保持正交；以及該用戶(hù)端使用該展頻碼矩陣的這些列，以解譯分別承載在多個(gè)載波之一展頻碼數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該索引標(biāo)簽是一碼樹(shù)的一節(jié)點(diǎn)，該碼樹(shù)的不同階層代表不同傳輸速率，且該碼樹(shù)的同一階層所對(duì)應(yīng)的多個(gè)該展頻碼矩陣在對(duì)應(yīng)到同一載波之列彼此間保持正交。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，該碼樹(shù)的同一階層所對(duì)應(yīng)的展頻碼矩陣在對(duì)應(yīng)到同一載波之列彼此間保持正交。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包含依據(jù)一所需傳輸速率及目前該碼樹(shù)的一使用狀態(tài)，以決定分配哪一個(gè)節(jié)點(diǎn)的該索引標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包含通過(guò)該索引標(biāo)簽的碼判別兩個(gè)該索引標(biāo)簽彼此間是否為母節(jié)點(diǎn)與子節(jié)點(diǎn)的關(guān)系。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，該索引標(biāo)簽是由依據(jù)一格雷碼序列建構(gòu)而成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，該碼樹(shù)供應(yīng)多個(gè)該用戶(hù)端于一通信區(qū)域同時(shí)接收數(shù)據(jù)，而該多個(gè)該用戶(hù)端存放相同的該產(chǎn)生矩陣。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，該用戶(hù)端是將該索引標(biāo)簽矩陣乘上該產(chǎn)生矩陣以獲得該展頻碼矩陣。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，該碼樹(shù)的母節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的該產(chǎn)生矩陣系子節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的該產(chǎn)生矩陣的一子矩陣。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該用戶(hù)端系一行動(dòng)通信裝置，用于后第三代行動(dòng)通信。
全文摘要
在碼分多址多速率通信系統(tǒng)中，基地臺(tái)將索引標(biāo)簽傳給數(shù)個(gè)用戶(hù)端。索引標(biāo)簽之長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)其所容許之傳輸速率，并且所有的索引標(biāo)簽構(gòu)成一個(gè)碼樹(shù)。在這個(gè)碼樹(shù)中，母節(jié)點(diǎn)與子節(jié)點(diǎn)互相阻擋，但同一階層節(jié)點(diǎn)則彼此正交。用戶(hù)端依據(jù)索引標(biāo)簽先產(chǎn)生索引標(biāo)簽矩陣，接著在利用預(yù)先存于所有用戶(hù)端中的產(chǎn)生矩陣，去乘索引標(biāo)簽矩陣，以產(chǎn)生展頻碼矩陣，而此展頻碼矩陣之各列分別對(duì)應(yīng)到不同的載波。
文檔編號(hào)H04J13/02GK1702991SQ20041002860
公開(kāi)日2005年11月30日 申請(qǐng)日期2004年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月4日
發(fā)明者楊谷章 申請(qǐng)人:智邦科技股份有限公司