CN1565092A

CN1565092A - 在通用移动电话系统地面无线电接入的时分双工模式中用于有效的同步信道编码的编码器和方法

Info

Publication number: CN1565092A
Application number: CN02819606.6A
Authority: CN
Inventors: 艾伦·E·琼斯; 保罗·霍华德
Original assignee: IPWireless Inc
Current assignee: Intellectual Ventures Holding 81 LLC
Priority date: 2001-09-13
Filing date: 2002-09-13
Publication date: 2005-01-12
Anticipated expiration: 2022-09-13
Also published as: GB0122109D0; WO2003024000A2; GB2379841A; JP4223400B2; US20030138066A1; US7301930B2; EP1474882A2; JP2005503067A; CN100492939C; WO2003024000A3; KR100901406B1; KR20050027205A

Abstract

一种用于在UTRA TDD模式中进行有效的同步信道编码的编码器和方法，包括：产生一个码字a，其中，a＝dG+z模2，d表示一个预定的待编码的码群，G表示一个预定的发生器矩阵，而z表示所述码群号码和发生器矩阵的一行的一个函数；产生各个值s_k＝2a_2k+1+a_k；k＝0，1，2，3，和相关的各值b₀，b₁，b₂，以及产生与所述码群相关的值S_ssc，这里S_ssc＝(b₀ c_π(0)，b₁ c_π(1)，b₂ c_π(2))，c_π表示所述码群中的一个码，以及b₀，b₁，b₂∈(±1，±j)。本发明提供了一种用于在UTRA TDD模式下对同步信道的有效编码架构；此外，通过简单地控制发生器矩阵，就能发出较高码片速率的信号，同时保留用于较低码片速率的信令信息。

Description

在通用移动电话系统地面无线电接入的时分双工模式中用于有效的同步信道编码的编码器和方法

技术领域

本发明涉及无线通信网络，特别是涉及工作于时分双工(TDD)模式下的通用移动电话系统地面无线电接入(UTRA)网络。

背景技术

在UTRA TDD模式中，同步信道(SCH)具有两种功能。主要功能是提供一个信号，这个信号使用户设备(“UE”，例如一无线终端)能搜索和识别一个“节点B”(即，一通用移动通信系统(UMTS)的无线基站)。次要功能是提供足够的信息，使用户设备能解调主公共控制物理信道(P-CCPCH)传输，并获取由P-CCPCH在BCH(广播信道)传输信道上发送的系统信息，这些信息是为了跟网络进行通信所需的。

存在如下两种SCH和P-CCPCH分配的情况：

情况1)SCH和P-CCPCH被分配在时隙#k，其中，k＝0...14情况2)SCH被分配在两个时隙：时隙#k和时隙#k+8，其中，k＝0...6；P-CCPCH被分配在时隙#k

其中，时隙#k是第k个时隙。由于采用这种SCH方案，可以从SCH获知P-CCPCH的位置。同步信道(SCH)由一个实数值的主同步码(PSC)和3个复数辅助同步码(SSCs)组成，总长度为256个码片。对所有的节点B来说，PSC都是共同的，但是SSC是节点B所特定的。PSC和SSC在从时隙0的起点算起的一个特定的固定时间偏移(toffset)点上同时从一个给定的节点B发送出去。纳入该时间偏移是为了避免可能的俘获效应的出现，当所有的节点B在同一时间发送共同的主(同步)码时，就会发生这种效应。

考虑一个支持多码片速率的网络，在初始起动状态下，用户设备将不知道可用的码片速率。为了处理这种情况，已知同步信道中总是用固定的码片速率(例如，3.84Mcps)来发送，同时通过使用辅助同步码SSC(通过对辅助序列进行调制)，将在该峰窝小区中由其他传输信道使用的码片速率以信号通知各用户设备。

在此之前，这是通过将码群(code group)以及定义这些码的帧位置信息存储到网络和用户设备的存储器的表格之中来完成的。然而，用这种方法需要存储的信息量是很可观的。

因此，在通用移动电话系统地面无线电接入的时分双工模式中，存在着对有效同步信道进行编码的需求，这将能使上述的(各项)缺点得以缓解。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种如权利要求1所述的用于在UTRA TDD模式下进行有效同步信道编码的方法。

根据本发明的第二方面，提供了一种如权利要求6所述的用于在UTRA TDD模式下进行有效同步信道编码的方法。

根据本发明的第三方面，提供了一种如权利要求12所述的用于在UTRA TDD模式下进行有效同步信道编码的编码器。

根据本发明的第四方面，提供了一种如权利要求17所述的用于在UTRA TDD模式下进行有效同步信道编码的编码器。

附图说明

现在仅借助于实例，并参照诸附图，来说明纳入本发明的、用于在UTRA TDD模式中进行有效同步信道编码的一种编码器和方法，在诸附图中：

图1以示意图的形式来表示在UTRA TDD模式中同步信道(SCH)的格式；

图2以表格形式来表示针对情况1的码分配；

图3以表格形式来表示针对情况2的码分配；

图4以方框图的形式来表示纳入本发明的一个编码器。

具体实施方式

同步信道的一般格式示意性地示于图1。如图所示，主同步码(PSC)，C_p，是以功率P_psc发送的长度为256个码片的实数值序列。长度为256个码片的辅助同步码(SSC)，C_s，i(i＝1，2，3)，与PSC同时发送；SSC的总功率被设置为P_ssc。此外，这些码都被乘以一个复数值b_j(j＝1，2，3)。C_s，i中的下标s指一个具有32个元素的码集(code set)，在技术规范《3GPP TS25.223》中对此作了规定，在第三代合作伙伴项目的网站www.3gpp.org上可以公开地查到这些。各码集s，连同复数的各乘数值b_j，被用来向用户设备传送各信息比特。

同步信道相对于时隙起点的位置由t_offset，n定义。其可按如下公式进行计算：

上式可以简化为：

式中，T_c为码片宽度，并且n＝0，1，...，31。n的值涉及码群，并且通过对SSC上的信息进行解调而获得。

对SSC上的信息进行编码

构成SSC的3个码是与PSC并行调制和发送的正交相移键控(QPSK)。QPSK调制传送下列信息：

●基站所属的码群(32个码群：5比特；情况1，2)；

●在一个20ms的交织周期内的帧的位置(2帧：1比特，情况1，2)；

●在该帧内(各)同步信道时隙的位置(2个同步信道时隙：1比特，情况2)；

对情况1来说，各SSC被划分为两个码集，对情况2来说，各SSC被划分为4个码集。码集被用来提供下列信息：

码集	码群
码集	码群	1	0-15
2	16-31	1	0-15

针对情况1的码集分配

通过调制码集中的各辅助码提供码群和帧位置信息。

码集	码群
码集	码群	1	0-7
2	8-15	1	0-7
2	8-15	3	16-23
4	24-31	3	16-23

针对情况2的码集分配

下列同步信道码被分配给每一个码集：

情况1

码集1：C₁，C₃，C₅。

码集2：C₁₀，C₁₃，C₁₄。

情况2

码集1：C₁，C₃，C₅。

码集2：C₁₀，C₁₃，C₁₄。

码集3：C₀，C₆，C₁₂。

码集4：C₄，C₈，C₁₅。

针对情况1的码分配

图2是针对情况1的码分配的说明表格。

请注意，图中示出了仅使用来自码集1的各同步信道码的码群0至15的码结构。不难理解，使用来自码集2的各同步信道码的码群16至31的码结构也以相同方式表示。

针对情况2的码分配

图3表示针对情况2的码分配的说明表格。

请注意，图中示出了仅使用来自码集1和2的各同步信道码的码群0至15的码结构。使用来自码集3和4的各同步信道码的码群16至31的码结构也以相同方式表示。

应当理解，常规的方案是将在图2和图3的表格中所定义的信息存储在网络和用户设备的存储器之中。应当懂得，使用这种常规方案，需要存储的信息量是很可观的。

现在提出一种新的方法，它能简化上述映射过程。

针对情况1的有效编码器

为了便于说明，引入下列符号。若C＝(c_π(0)，c_π(1)，c_π(2))表示在码集中各个码的排列，式中π为排列，则跟一个码群相关的SSC由分量积(component-wise product)给出

S_ssc＝bC

式中S_ssc＝(b₀c_π(0)，b₁c_π(1)，b₂c_π(2))以及b₀，b₁，b₂∈(±1，±j)。

令u＝(u₀，u₁，u₂，u₃，u₄)^T—上标T表示矩阵转置—为码群号码的二进制表示，并定义下列发生器矩阵：

G^{1} = [\begin{matrix} 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 & 0 & 0 \\ 1 & 0 & 1 & 0 & 0 & 0 \end{matrix}]

该矩阵具有被标记为g₀ ¹，g₁ ¹，g₂ ¹，g₃ ¹的各行。我们定义一个二进制码字

a＝dG¹+z模2

式中，d＝(f，u₀，u₁，u₂)^T，

以及

z = u_{3} (u_{2} + 1) g_{3}^{1}

reduced模2。我们使用表达式

s_k＝2a_2k+1+a_k；k＝0，1，2，3

将码字a的各元素成对地映射到整数集(0，1，2，3)式中，序列s＝(s₀，s₁，s₂)具有一个相关的复数序列b＝(j^S0，j^S1，j^S2)。码集和排列的选择由下表给出

(u₄，u₃，u₂)	码群	码集的排列
(u₄，u₃，u₂)	码群	码集的排列	000	0→3	c₁c₃c₅
001	4→7	c₁c₃c₅	000	0→3	c₁c₃c₅
001	4→7	c₁c₃c₅	010	8→11	c₁c₅c₃
011	12→15	c₃c₅c₁	010	8→11	c₁c₅c₃
011	12→15	c₃c₅c₁	100	16→19	c₁₀c₁₃c₁₄
101	20→23	c₁₀c₁₃c₁₄	100	16→19	c₁₀c₁₃c₁₄
101	20→23	c₁₀c₁₃c₁₄	110	24→27	c₁₀c₁₄c₁₃
111	28→31	c₁₃c₁₄c₁₀	110	24→27	c₁₀c₁₄c₁₃

表1

针对情况2的有效编码器

定义下列发生器矩阵

G^{2} = [\begin{matrix} 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 1 & 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 \\ 1 & 0 & 1 & 0 & 0 & 0 \end{matrix}]

该矩阵具有被标记为g₀ ²，g₁ ²，g₂ ²，g₃ ²的各行。我们定义一个二进制码字

a＝dG²+z模2

式中，d＝(k，f，u₀，u₁)^T，

以及

z = u_{2} (u_{1} + 1) g_{3}^{2}

reduced模2。随后的过程同实例1，所不同的是排列以及码集映射发生改变，以表示实例2，如下表所示。

(u₄，u₃，u₂，u₁)	码群	码集的排列
(u₄，u₃，u₂，u₁)	码群	码集的排列	0000	0→1	c₁c₃c₅
0001	2→3	c₁c₃c₅	0000	0→1	c₁c₃c₅
0001	2→3	c₁c₃c₅	0010	4→5	c₁c₅c₃
0011	6→7	c₃c₅c₁	0010	4→5	c₁c₅c₃
0011	6→7	c₃c₅c₁	0100	8→9	c₁₀c₁₃c₁₄
0101	10→11	c₁₀c₁₃c₁₄	0100	8→9	c₁₀c₁₃c₁₄
0101	10→11	c₁₀c₁₃c₁₄	0110	12→13	c₁₀c₁₄c₁₃
0111	14→15	c₁₃c₁₄c₁₀	0110	12→13	c₁₀c₁₄c₁₃
0111	14→15	c₁₃c₁₄c₁₀	1000	16→17	c₀c₆c₁₂
1001	18→19	c₀c₆c₁₂	1000	16→17	c₀c₆c₁₂
1001	18→19	c₀c₆c₁₂	1010	20→21	c₀c₁₂c₆
1011	22→23	c₆c₁₂c₀	1010	20→21	c₀c₁₂c₆
1011	22→23	c₆c₁₂c₀	1100	24→25	c₄c₈c₁₅
1101	26→27	c₄c₈c₁₅	1100	24→25	c₄c₈c₁₅
1101	26→27	c₄c₈c₁₅	1110	28→29	c₄c₁₅c₈
1111	30→31	c₈c₁₅c₄	1110	28→29	c₄c₁₅c₈

表2

因此，可以理解，只需要将处于上面表1和2之中的数据存储在存储器之中，就能遵循上述的编码过程，实现必要的辅助同步信道编码，而不必像在现有技术中那样，必须存储图2和图3的表格中的数据。

图4一般表示一个用以实施上述针对情况1和情况2的处理过程的有效的编码器400。如图所示，在按块步骤410，计算二进制码字a＝dG+z模2。其次，在块420中，计算表达式s_k＝2a2_k+1+a_k；k＝0，1，2，3。最后，在块430中，计算辅助同步码S_ssc＝(b₀c_π(0)，b₁c_π(1)，b₂c_π(2))。

发出较高的码片速率的信号

正如将在下面说明的那样，通过对发生器矩阵进行修改，允许对在蜂窝小区中使用的码片速率进行编码。

令C_r表示码片速率，这里

将出现下列情形：

情况1：

定义下列发生器矩阵

G^{1} = [\begin{matrix} 0 & 0 & 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 & 0 & 0 \\ 1 & 0 & 1 & 0 & 0 & 0 \end{matrix}]

以及一个二进制码字

a＝dG¹+z模2

式中，d＝(C_r，f，u₀，u₁，u₂)^T，以及

z = u_{3} (u_{2} + 1) g_{4}^{1} .

我们注意到，当C_r为0时，由该发生器矩阵产生的码字将保持不变。当C_r为1时，表示较高的码片速率，序列b＝(j^S0，j^S1，j^S2)的第三个元素将变为虚数，而不是实数。

情况2：

定义下列发生器矩阵

G^{2} = [\begin{matrix} 0 & 0 & 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 1 & 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 \\ 1 & 0 & 1 & 0 & 0 & 0 \end{matrix}]

以及一个二进制码字

a＝dG²+z模2

式中，d＝(C_r，K，f，u₀，u₁)^T，以及

z = u_{2} (u_{1} + 1) g_{4}^{2} .

应当懂得，上述编码过程典型地将由在一个处理器(未示出)上运行的软件来实施，并且该软件可以作为在任何适当的数据载体(例如磁盘或光盘，未示出)之上承载的计算机程序单元来提供。

应当懂得，上述编码器典型地将被纳入UMTS系统的基站(“节点B”—未示出)和移动台(“用户设备”—未示出)，跟它互补的解码将分别在“用户设备”和“节点B”中提供。

不难理解，上述在UTRA TDD模式中用于有效的同步信道编码的编码器和方法提供了下列好处：

●在UTRA TDD模式中，用于同步信道的一种有效的编码架构。

●此外，通过简单地控制发生器矩阵，就能发出较高码片速率的信号，同时保留用于较低码片速率的信令信息。

Claims

1.一种用于在通用移动电话系统地面无线电接入的时分双工(UTRA TDD)模式中进行有效的同步信道编码的方法，包括：

产生一个码字a，其中，a＝dG+z模2，d表示待编码的一个预定码群，G表示一个预定的发生器矩阵，而z表示所述码群号码和发生器矩阵的一行的一个函数，

产生值s_k＝2a_2k+1+a_k；k＝0，1，2，3，以及相关的值b₀，b₁，b₂，以及

产生一个与所述码群相关的值S_ssc，这里S_ssc＝(b₀ c_π(0)，b₁ c_π(1)，b₂ c_π(2))，c_π表示所述码群中的一个码，以及b₀，b₁，b₂∈(±1，±j)。

2.如权利要求1所述的方法，其中，在第一种情况下的发生器矩阵基本上等于

[\begin{matrix} 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 & 0 & 0 \\ 1 & 0 & 1 & 0 & 0 & 0 \end{matrix}] .

3.如权利要求1或2所述的方法，其中，在第二种情况下的发生器矩阵基本上等于

[\begin{matrix} 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 1 & 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 \\ 1 & 0 & 1 & 0 & 0 & 0 \end{matrix}] .

4.如权利要求1，2或3所述的方法，其中，在第一种情况下：

d包括(f，u₀，u₁，u₂)，这里，对第一帧来说，f为0，对第二帧来说，f为1，u₀，u₁，u₂表示来自所述码群号码的二进制表示的各比特，以及

z＝u₃(u₂+1)g₃ reduced模2，式中，g₃表示发生器矩阵中的一行。

5.如权利要求1，2，3或4所述的方法，其中，在第二种情况下：

d包括(K，f，u₀，u₁)，这里，对第k时隙来说，K为0，对第(k+1)时隙来说，K为1，对第一帧来说，f为0，对第二帧来说，f为1，u₀，u₁，u₂表示来自所述码群号码的二进制表示的各比特，以及

z＝u₂(u₁+1)g₃ reduced模2，式中，g₃表示发生器矩阵中的一行。

6.一种用于在UTRA TDD模式中进行有效的同步信道编码的方法，包括：

从一个预定的待编码的码群，一个预定的发生器矩阵G，以及所述码群号码和发生器矩阵的一行的一个函数中产生一个码字a，以及

产生与所述码群相关的值S_ssc，这里S_ssc＝(b₀ c_π(0)，b₁ c_π(1)，b₂c_π(2))，c_π表示所述码群中的一个码，以及b₀，b₁，b₂∈(±1，±j)，

其中，该发生器矩阵具有这样一些值，使得从中产生的一个参数在表示第一码片速率的第一值和表示第二码片速率的第二值之间改变。

7.如权利要求6所述的方法，其中，在第一种情况下的发生器矩阵基本上等于

[\begin{matrix} 0 & 0 & 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 & 0 & 0 \\ 1 & 0 & 1 & 0 & 0 & 0 \end{matrix}] .

8.如权利要求6或7所述的方法，其中，在第二种情况下的发生器矩阵基本上等于

[\begin{matrix} 0 & 0 & 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 1 & 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 \\ 1 & 0 & 1 & 0 & 0 & 0 \end{matrix}] .

9.如权利要求6-8中任何一项所述的方法，其中，码字a被表示为a＝dG+z模2，这里d表示一个预定的待编码的码群，G表示一个预定的发生器矩阵，而z表示所述码群号码和发生器矩阵的一行的一个函数。

10.如权利要求9所述的方法，其中，在第一种情况下：

d包括(C_r，f，u₀，u₁，u₂)，这里，C_r为表示码片速率的一个比特，对第一帧来说，f为0，对第二帧来说，f为1，u₀，u₁，u₂表示来自所述码群号码的二进制表示的各比特，以及

z＝u₃(u₂+1)g₄ reduced模2，式中，g₄表示发生器矩阵中的一行。

11.如权利要求9或10所述的方法，其中，在第二种情况下：

d包括(C_r，K，f，u₀，u₁)，这里，C_r为表示码片速率的一个比特，对第k时隙来说，K为0，对第(k+1)时隙来说，K为1，对第一帧来说，f为0，对第二帧来说，f为1，u₀，u₁，u₂表示来自所述码群号码的二进制表示的各比特，以及

z＝u₂(u₁+1)g₄ reduced模2，式中，g₄表示发生器矩阵中的一行。

12.一种用于在UTRA TDD模式中进行有效的同步信道编码的编码器，包括：

用于产生一个码字a的装置，其中，a＝dG+z模2，d表示一个预定的待编码的码群，G表示一个预定的发生器矩阵，而z表示所述码群号码和发生器矩阵的一行的一个函数，

用于产生值s_k＝2a_2k+1+a_k；k＝0，1，2，3，和相关值b₀，b₁，b₂的装置，以及

用于产生与所述码群相关的值S_ssc的装置，这里S_ssc＝(b₀ c_π(0)，b₁c_π(1)，b₂ c_π(2))，c_π表示所述码群中的一个码，以及b₀，b₁，b₂∈(±1，±j)。

13.如权利要求12所述的编码器，其中，在第一种情况下的发生器矩阵基本上等于

[\begin{matrix} 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 & 0 & 0 \\ 1 & 0 & 1 & 0 & 0 & 0 \end{matrix}] .

14.如权利要求12或13所述的编码器，其中，在第二种情况下的发生器矩阵基本上等于

[\begin{matrix} 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 1 & 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 \\ 1 & 0 & 1 & 0 & 0 & 0 \end{matrix}] .

15.如权利要求12，13或14所述的编码器，其中，在第一种情况下：

16.如权利要求12，13，14或15所述的编码器，其中，在第二种情况下：

17.一种用于在UTRA TDD模式中进行有效的同步信道编码的编码器，包括：

从一个预定的待编码的码群，一个预定的发生器矩阵G，以及所述码群号码和发生器矩阵的一行的一个函数中产生一个码字a的装置，以及

用于产生与所述码群相关的值S_ssc的装置，这里S_ssc＝(b₀ c_π(0)，b₁ c_π(1)，b₂ c_π(2))，c_π表示所述码群中的一个码，以及b₀，b₁，b₂∈(±1，±j)，

其中，所述发生器矩阵具有这样一些值，使得从中产生的一个参数在表示第一码片速率的第一值和表示第二码片速率的第二值之间改变。

18.如权利要求17所述的编码器，其中，在第一种情况下的发生器矩阵基本上等于

[\begin{matrix} 0 & 0 & 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 & 0 & 0 \\ 1 & 0 & 1 & 0 & 0 & 0 \end{matrix}] .

19.如权利要求17或18所述的编码器，其中，在第二种情况下的发生器矩阵基本上等于

[\begin{matrix} 0 & 0 & 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 1 & 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 \\ 1 & 0 & 1 & 0 & 0 & 0 \end{matrix}] .

20.如权利要求17-19中任何一项所述的编码器，其中，码字a被表示为a＝dG+z模2，这里d表示一个预定的待编码的码群，G表示一个预定的发生器矩阵，而z表示所述码群号码和发生器矩阵的一行的一个函数。

21.如权利要求20所述的编码器，其中，在第一种情况下：

22.如权利要求20或21所述的编码器，其中，在第二种情况下：

z＝u₂(u₁+1)g₄ reduced模2，式中，g₄表示发生器矩阵的一行。

23.一种用于UMTS系统的无线基站，包括如权利要求12-22中任何一项所述的编码器。

24.一种计算机程序单元，包括用以执行如权利要求1-10中任何一项所述的编码功能的计算机程序装置。