Способ и система для осуществления параллельной демодуляции множественных элементарных посылок сигнала в условиях обеспечения коллективного доступа с кодовым разделением каналов

 

В демодуляторе сигнала коллективного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA) в системе связи выборки сигнала CDMA сохраняют в буфере выборок. После этого вызывают из буфера выборок множество выборок, представляющих множество элементарных посылок символа. После этого параллельно демодулируют множество выборок с использованием выбранного кода пользователя для формирования по меньшей мере части пользовательского символа в сигнале коллективного доступа с кодовым разделением каналов. Сигналы от многочисленных пользователей, имеющие многочисленные лучи, демодулируют путем распределения ресурсов параллельного демодулятора. При поиске сигналов можно использовать тот же параллельный демодулятор. Отводы для многочисленных пользователей могут быть динамически распределены и перераспределены с учетом потребностей каждого пользовательского сигнала и всех доступных ресурсов демодуляции. 3 с. и 21 з.п.ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к цифровым системам связи, более конкретно к усовершенствованным способу и системе для одновременной демодуляции множественных элементарных посылок сигнала, передаваемого в условиях обеспечения коллективного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA).

Под процедурой модуляции с расширенным спектром обычно понимается любой из методов модуляции, формирующий у передаваемого сигнала спектр значительно шире, чем ширина спектра информации, передаваемой независимо от информационно-пеленгового сигнала. Процедура модуляции с расширенным спектром в настоящее время используется в цифровых радиотелефонных системах связи, в частности в цифровых радиотелефонных системах связи, удовлетворяющих требованиям Промежуточного стандарта (IS) 95 Ассоциации телекоммуникационной промышленности (TIA).

Система IS-95 создавалась с целью замены существующих многочисленных аналоговых сотовых радиоканалов одной непосредственной последовательностью несущей CDMA. В прямой линии связи (типа "база - мобильный объект") и в обратной линии связи (типа "мобильный объект - база") применялись способы асимметричной модуляции, хотя для обеих этих линий связи величина скорости передачи данных достигает 1,2288 мегапосылок/с, что позволяет использовать для обеих линий один и тот же частотный диапазон. Для прямой линии связи используется когерентная модуляция/демодуляция. Для обратной линии связи используется некогерентная модуляция/демодуляция.

В мобильных передатчиках обратной линии связи выход устройства кодирования речевых сигналов снабжен устройством сверточного кодирования с соотношением 1/3 и длиной ограничения 9. Сигнал с выхода устройства сверточного кодирования далее поступает на устройство перемежения 32 х 18 блоков с длиной 576 символов (32 х 18). Затем закодированные и перемеженные символы подвергают операции блочного кодирования с использованием ортогонального 64-ичного модулятора.

На выходе операции 64-ичной модуляции величина скорости передачи символов соответствует 28,8 килосимволов/с х 64/6 = 307,2 килопосылок Уолша/с. Поток закодированных символов в дальнейшем расширяют и скремблируют посредством смешения с маскированным 1,2288 мегапосылок/с удлиненным кодом (период 2⁴²-1) из генератора удлиненного кода. Этот маскированный удлиненный код также можно обозначить как код пользователя или код абонента, поскольку он отграничивает сигналы один от другого. Этот поток данных далее расширяют посредством одновременного расширения потока данных в квадратуре с двумя короткими (период 2¹⁵) последовательностями. Образующиеся квадратурные каналы затем поступают на сдвиговый модулятор, обеспечивающий фазовую манипуляцию с четвертичными сигналами (QPSK) для инфазно/квадратурной (I/Q) фильтрации и для смешения с выходной несущей частотой.

На базовой станции полученный сигнал первоначально сужают с псевдошумовыми (PN) последовательностями квадратурной длины 2¹⁵. Результирующий сигнал затем подвергают дальнейшему сужению/дескрембированию с удлиненным кодом пользователя перед подачей на 64-ичный коррелятор. Известные из уровня техники, традиционные IS-95 демодуляторы Рейка осуществляют сужение данных сигнала последовательно, по мере получения каждой выборки сигнала. Таким образом, демодуляторы Рейка, известные из уровня техники, предполагали использование по меньшей мере одной полной схемы демодулятора для каждого пользователя, а также предпочтительное использование дополнительных демодуляторов для демодуляции отводов или многолучевых сигналов от каждого пользователя. Отводом можно назвать копию сигнала CDMA, которую обычно принимают позже во времени, вследствие задержки распространения при прохождении по более протяженному пути.

В дополнение к дублирующей схеме демодулятора пропускная способность последовательной архитектуры сужения является ограниченной скоростью поступающих данных, которая обычно фиксирована и не может быть увеличена с целью увеличения пропускной способности. Следовательно, было бы желательно иметь новую архитектуру демодуляции, которая позволила бы схеме сужения работать со скоростью, большей чем скорость поступающих данных, которая увеличивает информационную пропускную способность.

Как показано на фиг. 1 и упомянуто выше, эта последовательная архитектура демодуляции CDMA требует применения большого числа однотипных демодуляторов и декодеров для демодуляции сигналов от многочисленных пользователей системы. Как показано, цифровая беспроводная система связи 20 принимает сигналы CDMA от абонентов 22 и 24. Абонент 22 передает сигнал A, а абонент 24 передает сигнал B, и оба эти сигнала принимаются антенной 26. Пользователь 22 показан расположенным ближе к антенне 26, чем пользователь 24. Это означает, что кадр или группа символов в сигнале A поступает на антенну 26 раньше кадра, передаваемого пользователем 24. Более того, сигнал A и сигнал B могут перекрываться во времени.

С антенны 26 радиочастотные сигналы передаются на приемное устройство 28, которое отделяет сигналы A и B от радиочастотной несущей.

Сигнал с выхода приемного устройства 28 преобразуется из аналогового в цифровой сигнал с использованием аналого-цифрового преобразователя 30. Поток цифровых данных, образующихся на выходе аналого-цифрового преобразователя 30, содержит информацию, содержащуюся в обоих сигналах A и B, которые разделяются между собой различными кодами пользователя.

В типичной системе IS-95 аналого-цифровой преобразователь 30 обеспечивает формирование 4-разрядных выходных сигналов для представления диапазона значений в виде смещенного дополнительного кода. Также типичные системы IS-95 используют сдвоенные аналого-цифровые преобразователи 30, при этом один преобразователь предназначен для канала I, а другой - для канала Q. Демодуляторы 32 используют выбранные коды пользователей для разделения сигналов CDMA, а устройства декодирования 38 обеспечивают декодирование закодированных символов с целью восстановления информации абонентов.

В соответствии с уровнем техники, демодуляторы 32 осуществляют перемножение выборок выходного сигнала аналого-цифрового преобразователя 30 с точно синхронизированной копией кода пользователя 34, который был первоначально использован для расширения абонентских данных. Это перемножение поступающих выборок с кодом пользователя выполняется последовательно, выборка сигнала за выборкой сигнала, для формирования суженных выборок, которые представляют суженный сигнал.

Для поддержания приема с разнесением или приема многолучевых сигналов каждому абоненту может выделяться несколько демодуляторов 32 для восстановления всей мощности сигнала, полученного от конкретного абонента. В соответствии с уровнем техники, каждому абоненту выделяется четыре схемы демодуляции для формирования четырехотводного или четырехлучевого приемного устройства Рейка на базовой станции цифровой сотовой системы. На фиг. 1 показано множество схем демодуляции, каждая из которых принимает код пользователя или задержанную копию кода пользователя, при этом выход каждой схемы демодуляции соединен с сумматором 36, который суммирует мощности демодулированных в каждом из 4 отводов приемника Рейка. Выходные сигналы сумматоров 36 поступают на устройства декодирования 38, которые декодируют закодированные символы от сумматоров 36, для формирования выборок речевых сигналов абонента или данных пользователя. Устройство декодирования 38 может быть реализовано в виде устройства сверточного декодирования, например в виде устройства декодирования Витерби.

Таким образом, одним из недостатков в известном уровне техники является большое число дублирующих схем, требуемых для обеспечения многоотводного приемника Рейка для каждого абонента. Другим недостатком известного уровня техники является то, что отводы приемного устройства Рейка постоянно выделены конкретному пользователю. Следовательно, если одному пользователю потребуется больше, чем фиксированное число отводов, а другому пользователю не потребуются все выделенные ему отводы, избыточные для одного пользователя отводы не смогут быть выделены пользователю, которому нужны дополнительные отводы.

Таким образом, существует потребность в усовершенствованных способе и системе для демодуляции сигнала коллективного доступа с кодовым разделением каналов, что позволит осуществлять перераспределение ресурсов демодуляции и уменьшить число схем, требуемых для демодуляции CDMA от одного или более абонентов.

Новые существенные признаки, которые, как предполагается, являются отличительными для настоящего изобретения, приведены в формуле изобретения. Само же настоящее изобретение и его предпочтительный вариант исполнения, дополнительные цели и его преимущества очевидны из нижеследующего подробного описания варианта осуществления настоящего изобретения, со ссылкой на сопутствующие чертежи, на которых: фиг. 1 - цифровая система связи, содержащая демодуляторы и устройства декодирования коллективного доступа с кодовым разделением каналов, в соответствии с известным уровнем техники; фиг. 2 - укрупненная структурная схема, представляющая архитектуру демодулятора / устройства декодирования коллективного доступа с кодовым разделением каналов, в соответствии со способом и системой по настоящему изобретению; фиг. 3 - более подробная структурная схема параллельного демодулятора CDMA, в соответствии со способом и системой по настоящему изобретению; фиг. 4 - более подробная структурная схема функции параллельного сужения и интегрирования элементарной посылки, в соответствии со способом и системой по настоящему изобретению; фиг. 5 - алгоритм, представляющий процедуру загрузки выборок сигнала в буфер выборок, в соответствии со способом и системой по настоящему изобретению; фиг. 6 - алгоритм, представляющий процедуру поиска сигнала пользователя, в соответствии со способом и системой по настоящему изобретению; фиг. 7 - алгоритм, представляющий способ и систему для демодуляции и декодирования сигнала пользователя, в соответствии со способом и системой по настоящему изобретению.

Со ссылкой на сопутствующие чертежи и, в частности, на фиг. 2, представлены новые компоненты цифровой беспроводной системы связи в соответствии с настоящим изобретением. Как показано, абоненты 22 и 24 передают сигналы CDMA A и B, которые, соответственно, принимаются антенной 26. В системе коллективного доступа с кодовым разделением каналов прямой последовательности сигналы A и B одновременно передают на одной и той же частоте, а информация, которую несут сигналы A и B, разделяется кодом пользователя, который применяется в передатчиках для расширения информации.

Каждый из сигналов CDMA A и B содержит группу символов, образующих информационный кадр. Информационные кадры сигналов A и B поступают на антенну 26 с одной и той же скоростью, однако могут поступать не в фазе один с другим. Как показано на фиг. 2, абонент 22 может быть ближе к антенне, чем абонент 24, что может вызывать или не вызывать перекрывание границ символов Уолша в сигналах A и B.

Радиочастотные сигналы от антенны 26 поступают на приемное устройство 28, которое убирает радиочастотную несущую из полного сигнала CDMA, для формирования аналогового сигнала полосы частот модулирующих сигналов.

Далее аналого-цифровой преобразователь 30 осуществляет выборку сигнала полосы частот модулирующих сигналов и формирует на выходе цифровой сигнал полосы частот модулирующих сигналов, который сохраняется в буфере выборок 52. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, например в IS-95 цифровой сотовой системе связи, аналого-цифровой преобразователь 30 предпочтительно может преобразовывать аналоговый сигнал данных полосы частот модулирующих сигналов в цифровой сигнал данных полосы частот модулированных сигналов со скоростью, превышающей скорость элементарных посылок в 1,2288 мегапосылок/с. Предпочтительно, аналоговый сигнал полосы частот модулирующих сигналов подвергается операции избыточной дискретизации с повышенной частотой, возможно, в восемь раз. Выборки, формируемые аналоговым цифровым преобразователем 30, могут также представлять сложный поток данных, содержащий I и Q компоненты. В одном из вариантов осуществления компоненты I и Q могут сохраняться в верхнем и нижнем полубайтах 8-разрядного слова. Следует отметить, что любая выбранная группа выборок, хранимая в буфере выборок 52, может нести информацию, относящуюся к более чем одному пользователю.

В отношении размеров буфера выборок 52, этот буфер выборок 52 является предпочтительно достаточно емким для сохранения числа выборок от аналого-цифрового преобразователя 30, которые представляют по меньшей мере один символ Уолша. Если используется больший буфер выборок 52, обеспечивающий сохранение выборок, представляющих, скажем, три символа Уолша, то в одном буфере выборок может быть сохранена задержка замкнутого маршрута, равная двум периодам символов Уолша, которую имеют различные пользователи. Размещение задержки двух символов Уолша предполагает наличие очень большой сотовой области. Если используют соты меньшего размера, может быть меньше буфер выборок 52. Применение буферов выборок достаточно больших, чтобы сохранять более чем три символа Уолша от выборок, позволяет использовать технологию двойной буферизации для сохранения следующей группы выборок сигнала CDMA, в то время как предыдущая грeппа выборок демодулируется.

После того как выборки цифровой полосы частот модулированных сигналов сохранены в буфере выборок 52, средство адресации 54 адресует или выбирает диапазон выборок, который представляет множество элементарных посылок от конкретного пользователя. Средство адресации 54 вызывает этот диапазон выборок, начиная с любой выборки в буфере выборок 52. То есть, средство адресации 54 не ограничено границами символа или кадра. Выходной сигнал средства адресации 54 поступает на параллельный демодулятор 56. Параллельный демодулятор 56 принимает диапазон выборок параллельным образом для формирования множества суженных выборок. Эти суженные выборки затем интегрируют параллельным образом для формирования по меньшей мере части символа Уолша.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, параллельный демодулятор 56 используют для реализации двух режимов работы: режима поиска и пользовательского режима демодуляции. Выбор режима работы управляется средством управления режимом 58. При пользовательском режиме демодуляции управление режимом 58 может устанавливать очередность демодуляции сигналов от многочисленных пользователей. Другими словами, средство управления режимом 58 определяет, какую задачу демодуляции выполняет параллельный демодулятор.

Управление режимом 58 управляет адресным мультиплексором 60, который выбирает адрес буфера и данные выбора кода пользователя от либо устройства поиска 62, либо пользовательского списка 64. Выходной сигнал адреса буфера с адресного мультиплексора 60 поступает на средство адресации 54 для обеспечения адреса буфера выборок. Выходные данные выбора кода пользователя с адресного мультиплексора адреса 60 поступают на средство выбора кода 66 для выбора одного из множества кодов пользователя 68.

Устройство поиска 62 используется для сканирования буфера выборок 52 для обнаружения кодированного канала пользователя. Следовательно, когда средство управления режимом 58 переходит в режим поиска, устройство поиска 62 обеспечивает адрес буфера и данные выбора кода пользователя средству адресации 54 и устройству выбора кода 66. Для обнаружения закодированного канала пользователя устройство поиска 62 принимает входной сигнал от параллельного демодулятора 56. Этот входной сигнал усредняется по периоду времени или по числу символов Уолша и сравнивается с пороговым уровнем мощности для определения того, присутствует или нет сигнал CDMA от пользователя, который сужают с определенным кодом пользователя, по определенному адресу или смещению в буфере выборок и коррелирует ли он с выбранным кодом пользователя.

Когда устройство поиска 62 выявляет присутствие сигнала пользователя, это устройство поиска 62 выдает адрес буфера 70 и данные выбора кода пользователя 72, которые хранятся в пользовательском списке 64. Таким образом, пользовательский список 64 хранит данные выбора кода пользователя и адреса буферов для многочисленных пользователей системы. Кроме того, пользовательский список 64 может быть использован для сохранения адресов буферов 70 и данных выбора кода пользователя 72 для многочисленных отводов для каждого пользователя системы. Следует отметить, что для одного и того же пользователя каждый отвод использует одни и те же данные выбора кода пользователя, в то время как каждый отвод имеет другое смещение или адрес буфера. В системе IS-95 данные выбора кода пользователя могут быть удлиненной кодовой маской, используемой для маскирования генератора удлиненного кода. В альтернативном варианте осуществления данные выбора кода пользователя могут быть действительными разрядами кода.

В соответствии с существенным признаком настоящего изобретения, отводы для каждого абонента могут динамически распределяться и перераспределяться в соответствии с числом отводов, требуемых для каждого конкретного абонента, посредством управления элементами данных в пользовательском списке 64. В противоположность этому, многие варианты осуществления из известного уровня техники используют фиксированное число отводов на одного пользователя. Число алементов данных в пользовательском списке 64 ограничено возможностью параллельного демодулятора 56 поддерживать загрузку новых выборок в буфер выборок 52 и необходимостью по разделению циклов демодуляции с устройством поиска 62. Управление элементами данных в пользовательском списке 64 можно охарактеризовать как распределение ресурсов демодуляции, где ресурсом является число циклов демодулятора за одну секунду, или эквивалентная мера соотношения пропускной способности демодулятора.

В режиме демодуляции данных пользователя, выход демодулятора 56 селективно маршрутизируется маршрутизатором символов 76 к буферам кадров пользователя 74. Буферы кадров пользователя 74 собирают полный кадр 20 нс символов и могут быть использованы для обращенного перемежения символов в системе IS-95. Следует отметить, что число символов в буфере кадра 74 определяется, в частности, типом выбранного устройства декодирования.

Устройство декодирования 78 принимает обращенно перемеженные символы от буферов кадров пользователя 74 через мультиплексор кадров 80. Устройство декодирования 78 может быть выполнено с программно реализованным устройством декодирования Витерби. Следует отметить, что в подобной архитектуре одно устройство декодирования 78 может использоваться совместно множеством пользователей, а мультиплексор кадров 80 устанавливает очередность использования этих ресурсов устройства декодирования. Данные, выдаваемые устройством декодирования 78, направляются через устройство маршрутизации 84 на выходные буферы 82. Данные в выходных буферах 82 могут представлять такие данные пользователя, как машиночитаемые данные или закодированные речевые сигналы, которые могут быть преобразованы в звуковые речевые сигналы с помощью устройства декодирования речевых сигналов.

Алгоритм декодирования Витерби был разработан и проанализирован Витерби в 1967 году в статье под названием "Оценки ошибок для сверточных кодов и асимптотически оптимальный алгоритм декодирования" в журнале IEEE Transaction on Information Theory, том IT13, апрель 1967 года, стр. 260-269. Этот алгоритм предусматривает расчет показателя подобия, или расстояния между принятым в момент времени t_i сигналом и всеми путями решетки, принимающими каждое состояние в момент времени t_j. Алгоритм Витерби исключает из рассмотрения те пути решетки, которые не могут быть выбраны по максимальной вероятности. Когда два пути имеют одно и то же состояние, выбирается тот путь, у которого лучше метрика, этот выбранный путь называют выбранным путем. Следует отметить, что цель выбора оптимального пути может быть охарактеризована так же, как и выбор кодового слова с максимальной метрикой вероятности или как выбор кодового слова с минимальной метрикой расстояния.

Хотя на фиг. 2 представлен пример осуществления настоящего изобретения, для применения цифровой беспроводной системы связи IS-95, для специалистов в данной области техники очевидно, что параллельный демодулятор 56 может непосредственно выдавать речевые сигналы или биты данных пользователя, при этом устройство маршрутизации 76 пересылало бы информацию пользователя непосредственно на выходные буферы 82 без использования буферов кадров 74 для буферизации данных для устройства декодирования 78. Другими словами, для некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения устройство декодирования 78 не требуется.

Обратимся теперь к фиг. 3, на которой приведена структурная схема параллельного демодулятора 56, показанного также на фиг. 2, для способа и системы в соответствии с настоящим изобретением. Как показано, параллельный демодулятор 56 содержит параллельное средство сужения 100, которое принимает блок выборок 102 и блок кодов пользователя 104, как входные сигналы, и формирует суженные выборки. Блок выборок 102 содержит ряд выборок сигнала, представляющих многочисленные элементарные посылки цифрового сигнала полосы частот модулирующих сигналов CDMA от конкретного пользователя.

В соответствии с существенным признаком настоящего изобретения, параллельное устройство сужения 100 сужает параллельно ряд выборок, которые представляют более чем одну элементарную посылку для конкретного пользователя. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения ряд выборок сигнала, которые представляют один символ Уолша от одного пользователя, может быть сужен параллельно. В другом варианте осуществления настоящего изобретения устройство параллельного сужения 100 может быть использовано для сужения ряда элементарных посылок, которые представляют часть, скажем, одну восьмую, символа Уолша от одного пользователя. Если параллельное сужение выполняется лишь в отношении части символа, то для полного символа Уолша выполняется множество операций параллельного сужения. Если выполняется сужение части символа, в ходе каждой последовательной операции сужения используется соответствующая часть кода пользователя 104.

После формирования параллельным устройством сужения 100 суженных выборок эти суженные выборки передаются на параллельное устройство интегрирования элементарных посылок 106. Параллельное устройство интегрирования элементарных посылок 106 суммирует мощности каждой суженной выборки для формирования на выходе множества элементарных посылок Уолша, образующих символ Уолша. Так, в системе IS-95 предусматривается использование символа Уолша, состоящего из 64 элементарных посылок Уолша.

В не-М-ичном варианте осуществления настоящего изобретения выходным сигналом параллельного интегратора 106 элементарных посылок может быть символ.

Для преобразования элементарных посылок Уолша в символ Уолша эти элементарные посылки Уолша с выхода параллельного интегратора 106 подвергаются факультативному быстрому преобразованию Адамара (FHT) 108. Для получения более подробной информации относительно применения быстрого преобразования Адамара, см. гл. 9 во "Введении в системы связи с расширенным спектром", опубликованном Prentice Hall в 1995 году.

С выходом устройства 108 факультативного быстрого преобразования Адамара соединено устройство оценки символа 110. Назначение устройства оценки символа 110 состоит в формировании оценки или принятии решения относительно того, который из 64 символов Уолша был в действительности передан пользователем, и выдаче программного 64-ичного модуляционного символа 112, который в системе IS-95 является 6-ью закодированными символами. Устройства оценки символа 110 и FHT 108 требуются лишь при М-ичных системах модуляции.

Обратимся теперь к фиг. 4, на которой приведена более подробная структурная схема для реализации функции параллельного сужения и интегрирования элементарных посылок способа и системы в соответствии с настоящим изобретением. Устройство параллельного сужения и интегратор элементарных посылок 120 реализует функции устройства параллельного сужения 100 и параллельного интегратора элементарных посылок 106, представленных на фиг. 3. Как показано, устройство параллельного сужения и интегратор элементарных посылок 120 содержит множество мультиплексоров 122, соединенных с интегратором элементарных посылок 124 в каждом элементе устройства сужения/интегратора 126. Устройство параллельного сужения и интегратор элементарных посылок 120 могут содержать 64 элемента устройства сжатия/интегратора для того, чтобы в параллельном режиме выполнять сужение и интегрирование 64 элементарных посылок Уолша, которые составляют полный символ Уолша для конкретного пользователя в системе IS-95. В альтернативном случае, другие варианты осуществления настоящего изобретения могут использовать менее 64 элементов устройства сужения/интегратора 126, при этом должны обеспечиваться последовательный отбор частей блока выборок 102 и ввод их в устройство параллельного сужения и интегратор элементарных посылок 120.

В не-М-ичной системе может использоваться единичный элемент устройства сужения/интегратора 126 с множеством умножителей 122, связанных с интегратором элементарных посылок 124. Отношение числа умножителей 122 к интеграторам элементарных посылок 124 определяется отношением скорости распространения псевдошумового (PN) сигнала к скорости поступающих символов.

Вне зависимости от того, производятся операции сужения и интегрирования над всем символом Уолша или сужение и интегрирование производятся последовательно над меньшими частями символа Уолша, в настоящем изобретении используют множество умножителей 122 и интеграторов элементарных посылок 124, работающих параллельно для того, чтобы суживать и интегрировать элементарные посылки Уолша. Умножители 122 домножают одно значение выборки S_t на +1 или -1, в соответствии с кодовым битом C_t. Интегратор 124 складывает все знаковые значения, выдаваемые умножителями 122, для формирования элементарных посылок Уолша. Интегратор 124 и умножители 122 могут осуществлять сложные операции, как, например, в IS-95 осуществлении, в соответствии с настоящим изобретением.

В известном уровне техники элементарные посылки Уолша последовательно сужают и интегрируют, так что результаты выполнения сужения и интегрирования в каждый момент времени определяют одну элементарную посылку Уолша. В противоположность этому, в соответствии с настоящим изобретением "сужение и интегрирование множества элементарных посылок Уолша выполняются одновременно, как это представлено выходами устройства параллельного сужения и интегратора элементарных посылок 120 на фиг. 4.

Обратимся теперь к фиг. 5, где приведен в укрупненном виде алгоритм процедуры заполнения буфера выборок выборками сигнала CDMA в соответствии со способом и системой по настоящему изобретению. Как показано, эта процедура начинается с блока 200 и переходит к блоку 202, где инициализируется входной адрес буфера выборок. Затем процедура загружает выборку сигнала по текущему входному адресу буфера выборок, как это представлено блоком 204. Таким образом, со ссылкой на фиг. 2, выборка от аналого-цифрового преобразователя 30 загружается в буфер выборок 52 по входному адресу буфера.

Далее процедура определяет, является ли текущий адрес буфера последним входным адресом буфера, как это представлено блоком 206. Если текущий адрес буфера не является последним входным адресом буфера, осуществляется инкрементирование входного адреса буфера, как это представлено блоком 208. В альтернативном случае, если текущий адрес буфера является последним входным адресом буфера, входной адрес буфера устанавливается на исходный входной адрес буфера, как это представлено блоком 210. После завершения расчета нового адреса буфера в блоке 208 или 210 алгоритма процедура предусматривает итеративный цикл с блоком 204, причем следующая выборка сигнала загружается по новому входному адресу буфера.

В рамках настоящего описания термин "адрес буфера" используется в широком смысле. Адрес буфера может содержать больше, чем только адресное слово, составленное из разрядов с логическими нулями и единицами. Поскольку буфер выборок сохраняет конечное число значений выборки цифровой полосы частот модулирующих сигналов и поскольку эти выборки непрерывно загружаются в/выгружаются из буфера 52 выборок, термин "адрес буфера" предполагает содержание данных, необходимых для описания местонахождения загружаемых/выгружаемых значений выборок. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения буфер 52 выборок может применяться с регистром циклического сдвига, в этом случае адрес буфера может соответствовать числу сдвигов, необходимых для загрузки или выгрузки значений выборок. В другом варианте осуществления настоящего изобретения к буферу 52 выборок может быть обеспечен доступ посредством сети мультиплексоров, в этом случае адрес буфера может соответствовать конфигурации такой сети мультиплексоров.

Обратимся теперь к фиг. 6, на которой представлена процедура поиска буфера выборок для сигнала CDMA, в соответствии со способом и системой по настоящему изобретению. Как показано, процедура начинается с блока 230, после чего переходит к блоку 232, где осуществляется инициализация адреса буфера выборок. Как правило, инициализация адреса буфера выборок выполняется для адреса самой первой выборки в буфере выборок. Затем процедура считывает блок выборок из буфера выборок по текущему адресу буфера выборок, как это представлено блоком 234. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения блок выборок содержит все выборки, необходимые для сужения и интегрирования для полного символа Уолша. Тем не менее, из буфера 52 выборок может осуществляться последовательное считывание и обработка меньших блоков выборок.

После считывания блока выборок процедура выбирает код сужения, как это представлено блоком 236. Когда способ и система, в соответствии с настоящим изобретением, осуществляют поиск нового пользователя, выбранный код сужения обычно является кодом сужения, используемым в соответствии со спецификацией системы IS-95. Следует отметить, что операции поиска могут продолжаться и после того, как будет обнаружен пользователь, для обнаружения отводов или многолучевых сигналов от этого пользователя.

Затем процедура осуществляет демодуляцию блока выборок с использованием выбранного кода сужения, как это представлено блоком 238. Эта операция демодуляции выполняется так, как это было проиллюстрировано и описано выше со ссылками на фиг. 3 и 4. После завершения демодуляции процедура определяет, коррелирует или нет блок выборок с выбранным кодом сужения, как представлено блоком 240. Если блок выборок действительно коррелирует с выбранным кодом сужения, корреляция может быть обнаружена посредством сравнения амплитуды принятой энергии с предварительно установленным порогом.

После обнаружения корреляции процедура предусматривает добавление данных пользователя, которые могут содержать адрес буфера выборок и данные выбора кода пользователя в пользовательский список, как это представлено блоком 242. Эта информация, хранимая в пользовательском списке, содержит информацию, необходимую для расчета адреса следующего блока выборок, и данные выбора кода пользователя, необходимые для выработки кода сужения для сигнала CDMA от вновь обнаруженного пользователя. Кроме того, у каждого пользователя могут быть данные, введенные в пользовательский список, которые идентифицируют многочисленные отводы. В соответствии с существенным признаком настоящего изобретения, некоторые пользователи могут иметь в пользовательском списке данные для одного или двух отводов, тогда как другие пользователи могут иметь данные в этом списке для четырех или большего числа отводов, в зависимости от потребностей пользователей и от эффективности распределения ресурсов демодуляции. Таким образом, число отводов, распределяемых каждому пользователю, может динамически распределяться и перераспределяться по мере изменения самого сигнала и уровня сигнала каждого конкретного пользователя. В противоположность известному уровню техники, настоящее изобретение не ограничено максимальным или минимальным числом наличных отводов, распределяемых на каждый сигнал пользователя.

Обращаясь снова к блоку 240, если блок выборок не коррелирует с выбранным кодом сужения, в пользовательский лист не заносится ничего, а процедура определяет, является ли текущая выборка последним адресом буфера выборок, как это представлено блоком 244.

Если текущий адрес не является последним адресом буфера выборок, процедура рассчитывает следующий адрес буфера выборок, как это представлено блоком 246. При расчете следующего адреса буфера выборок, адрес может инкрементироваться одной выборкой или заданным числом выборок, в этом случае поиск в буфере выборок может быть выполнен быстрее, но, возможно, не так тщательно.

Если в блоке 244 процедура обнаруживает, что настоящий адрес является последним адресом буфера выборок, эта процедура повторно инициализирует адрес буфера выборок для начала поиска с начала буфера выборок, как это представлено блоком 248. После расчета нового адреса буфера выборок в блоке 246 или 248 процедура итеративно возвращается на блок 234, где происходит считывание нового блока выборок по новому адресу буфера выборок. Таким образом процедура осуществляет непрерывный поиск новых сигналов CDMA и новых отводов для уже обнаруженных сигналов CDMA.

Обратимся к фиг. 7, на которой представлена процедура демодуляции и декодирования блока выборок в соответствии со способом и системой по настоящему изобретению. Как показано, процедура начинается с блока 260 и переходит к блоку 262, где происходит выбор адреса буфера выборок для исходного пользователя из пользовательского списка. Затем процедура считывает блок выборок из буфера выборок по выбранному адресу буфера выборок, как это представлено блоком 264. Если настоящее изобретение используется в системе IS-95, то считанный блок выборок может содержать несколько выборок, представляющих полный символ Уолша.

После этого процедура осуществляет выбор кода пользователя, соответствующего текущему пользователю в пользовательском списке, как представлено блоком 266. Этот шаг может быть выполнен с использованием данных выбора кода пользователя из пользовательского списка 64 и устройства 66 выбора кода, позволяющих выбирать один из множества кодов 68 пользователя, как это представлено на фиг. 2.

Далее процедура обеспечивает демодуляцию блока выборок, как это представлено блоком 268. Этот шаг демодуляции включает в себя сужение и интегрирование элементарных посылок выборки для формирования элементарных посылок Уолша, которые в системе IS-95 подвергаются в дальнейшем FHT для выработки 64-программных модуляционных символов Уолша. Более того, один из 64 модуляционных символов устанавливается, как переданный символ.

После этого процедура выполняет декодирование демодулированных программных символов, как представлено блоком 270. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения это может быть выполнено посредством полностью параллелизованного декодирования Витерби. После декодирования символов, процедура выдает данные для выбранного пользователя, как это представлено блоком 272. Выводимые данные могут принимать форму выборок речевых сигналов или машиночитаемой информации.

По завершению вывода данных для выбранного пользователя процедура определяет, присутствуют или нет дополнительные пользователи в пользовательском списке, как это представлено блоком 274. Если дополнительные пользователи присутствуют в пользовательском списке, процедура осуществляет выбор адреса буфера выборок для блока выборок, соответствующего следующему пользователю в пользовательском списке, а также выбор соответствующего кода пользователя, как это представлено блоком 276. Если в пользовательском списке отсутствуют дополнительные пользователи, процедура замыкается циклически на блок 262, где выполняется повторный выбор исходного пользователя для демодуляции следующего блока выборок для исходного пользователя.

Как видно при сравнении фиг. 1 и 2, архитектура демодуляции в соответствии с настоящим изобретением исключает использование большого числа копий схем демодуляции и схем декодирования. Схема параллельного демодулятора, в соответствии с настоящим изобретением, используется для целей демодуляции многочисленных сигналов CDMA от многочисленных пользователей системы. Это сопровождается динамическим выделением и перераспределением ресурсов демодуляции (циклов параллельного демодулятора за одну секунду) по потребностям поискового процессора и многочисленных пользователей, использующих многочисленные отводы.

Поскольку архитектура по настоящему изобретению предусматривает буферизацию поступающих выборок, операция демодуляции может реализовываться со скоростями синхронизации, по величине превышающими скорости передачи поступающих элементарных посылок сигнала. Работа с такой, более высокой скоростью синхронизации позволяет существенно улучшить пропускную способность демодулятора.

Хотя настоящее изобретение выше было проиллюстрировано и описано со ссылками на обратную линию связи IS-95, все принципы функционирования, в соответствии с настоящим изобретением, могут быть использованы применительно к любой прямой последовательности CDMA.

Использование одного параллельного демодулятора и одного устройства декодирования позволяет создать эффективную структуру для демодуляции сигналов CDMA от многочисленных пользователей системы. Архитектура по настоящему изобретению, идеальным образом подходит для демодуляции и декодирования сигналов от всех пользователей в одном или более секторах, в пределах одной интегральной схемы.

Приведенное выше описание предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения было представлено исключительно для иллюстративных целей. Упомянутый предпочтительный вариант осуществления не может рассматриваться в качестве ограничивающего или сужающего настоящее изобретение. При этом несложно видеть, что в этот предпочтительный вариант осуществления могут быть внесены многочисленные изменения и модификации. Следует особо отметить, что этот пример осуществления был специально выбран и описан с целью обеспечения лучшего раскрытия принципов настоящего изобретения и возможностей его практического применения, а также с целью предоставить возможность специалистам в данной области техники использовать настоящее изобретение в виде различных вариантов его осуществления и посредством привнесения в него различных модификаций, которые могут оказаться удобными для конкретных условий применения. Все подобные модификации и изменения, однако, будучи интерпретированы в соответствии с существующим законодательством и общепринятыми подходами, не будут выходить за объем изобретения, определяемый нижеследующей формулой изобретения.

Формула изобретения

1. Способ демодуляции множества сигналов коллективного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA) для многочисленных пользователей в системе связи, отличающийся тем, что в буфере выборок сохраняют выборки упомянутого множества сигналов CDMA, причем упомянутые сигналы CDMA содержат сигналы от многочисленных пользователей, а число сохраненных выборок представляет полные символы от каждого из многочисленных пользователей, считывают из упомянутого буфера выборок первый ряд упомянутых выборок, которые представляют множество элементарных посылок в сигнале от первого из упомянутых многочисленных пользователей, демодулируют упомянутый первый ряд упомянутых выборок с использованием первого кода пользователя для формирования по меньшей мере части символа первого пользователя в упомянутых сигналах коллективного доступа с кодовым разделением каналов, считывают из упомянутого буфера выборок второй ряд упомянутых выборок, которые представляют множество элементарных посылок в сигнале от второго из упомянутых многочисленных пользователей, демодулируют упомянутый второй ряд упомянутых выборок с использованием второго кода пользователя для формирования по меньшей мере части символа второго пользователя в упомянутых сигналах коллективного доступа с кодовым разделением каналов.

2. Способ демодуляции множества сигналов коллективного доступа с кодовым разделением каналов по п.1, отличающийся тем, что при демодуляциях сужают упомянутый первый ряд упомянутых выборок с использованием упомянутого первого кода пользователя для формирования первого множества суженных выборок, интегрируют упомянутое первое множество суженных выборок для формирования по меньшей мере части упомянутого символа первого пользователя, сужают упомянутый второй ряд упомянутых выборок с использованием упомянутого второго кода пользователя для формирования второго множества суженных выборок и интегрируют упомянутое второе множество суженных выборок для формирования по меньшей мере части упомянутого символа второго пользователя.

3. Способ демодуляции множества сигналов коллективного доступа с кодовым разделением каналов по п.2, отличающийся тем, что на каждом из упомянутых этапов сужения одновременно умножают каждую выборку в диапазоне упомянутых выборок на +1 или -1 согласно соответствующей части упомянутого первого или второго кода пользователя.

4. Способ демодуляции множества сигналов коллективного доступа с кодовым разделением каналов по п.1, отличающийся тем, что выполняют первую операцию декодирования в отношении упомянутого символа первого пользователя и выполняют вторую операцию декодирования в отношении упомянутого символа второго пользователя.

5. Способ демодуляции множества сигналов коллективного доступа с кодовым разделением каналов по п.4, отличающийся тем, что при выполнении операций декодирования выполняют операции сверточного декодирования.

6. Способ демодуляции множества сигналов коллективного доступа с кодовым разделением каналов по п.1, отличающийся тем, что в упомянутом буфере выборок выполняют поиск упомянутого первого ряда выборок упомянутого сигнала CDMA, которые коррелируют с упомянутым первым кодом пользователя, и поиск упомянутого второго ряда выборок упомянутого сигнала CDMA, которые коррелируют с упомянутым вторым кодом пользователя.

7. Способ демодуляции множества сигналов коллективного доступа с кодовым разделением каналов по п.6, отличающийся тем, что в пользовательский список вносят информацию, необходимую для вызова из упомянутого буфера выборок следующего первого ряда упомянутых выборок, представляющих по меньшей мере часть следующего символа первого пользователя в упомянутом сигнале CDMA.

8. Способ демодуляции множества сигналов коллективного доступа с кодовым разделением каналов по п.6, отличающийся тем, что в упомянутом буфере выборок при поиске дополнительно выполняют поиск ряда выборок, которые представляют дополнительную копию сигнала от первого из упомянутых многочисленных пользователей.

9. Способ демодуляции сигнала коллективного доступа с кодовым разделением каналов по п.8, отличающийся тем, что в пользовательский список вносят информацию, необходимую для вызова из упомянутого буфера выборок следующего ряда упомянутых выборок, представляющих по меньшей мере часть следующего символа в упомянутой дополнительной копии упомянутого сигнала CDMA.

10. Способ демодуляции множества сигналов коллективного доступа с кодовым разделением каналов по п.8, отличающийся тем, что число циклов демодуляции за 1 с является ресурсом демодуляции, а упомянутые сигналы от упомянутых многочисленных пользователей требуют различных объемов ресурсов демодуляции, причем ресурсы демодуляции между упомянутыми многочисленными пользователями распределяют на основе имеющихся ресурсов и потребностей упомянутых многочисленных пользователей демодулировать изменяющееся число отводов упомянутого сигнала CDMA, в расчете на одного пользователя.

11. Способ демодуляции множества сигналов коллективного доступа с кодовым разделением каналов по п.1, отличающийся тем, что в упомянутом буфере выборок при сохранении дополнительно сохраняют число выборок, которые представляют символ в упомянутом сигнале CDMA.

12. Система для демодуляции множества сигналов коллективного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA) для многочисленных пользователей в системе связи, отличающаяся тем, что содержит средство для сохранения выборок упомянутого сигнала СDМА, в буфере выборок причем упомянутый сигнал CDMA содержит сигналы от многочисленных пользователей, а число сохраненных выборок представляет полные соответствующие символы в выбранном кадре от каждого из многочисленных пользователей, средство для считывания из упомянутого буфера выборок первого ряда упомянутых выборок, которые представляют множество элементарных посылок в сигнале от первого из упомянутых многочисленных пользователей, средство для демодуляции упомянутого первого ряда упомянутых выборок с использованием первого кода пользователя для формирования по меньшей мере части символа первого пользователя в упомянутом сигнале коллективного доступа с кодовым разделением каналов, средство для считывания из упомянутого буфера выборок второго ряда упомянутых выборок, которые представляют множество элементарных посылок в сигнале от второго из упомянутых многочисленных пользователей, средство для демодуляции упомянутого второго ряда упомянутых выборок с использованием второго кода пользователя для формирования по меньшей мере части символа второго пользователя в упомянутом сигнале коллективного доступа с кодовым разделением каналов.

13. Система для демодуляции множества сигналов коллективного доступа с кодовым разделением каналов по п.12, отличающаяся тем, упомянутое средство для демодуляции содержит средство для сужения упомянутого первого ряда упомянутых выборок с использованием упомянутого первого кода пользователя для формирования первого множества суженных выборок, средство для интегрирования упомянутого первого множества суженных выборок для формирования по меньшей мере части упомянутого символа первого пользователя, средство для сужения упомянутого второго ряда упомянутых выборок с использованием упомянутого второго кода пользователя для формирования второго множества суженных выборок и средство для интегрирования упомянутого второго множества суженных выборок для формирования по меньшей мере части упомянутого символа второго пользователя.

14. Система для демодуляции множества сигналов коллективного доступа с кодовым разделением каналов по п.13, отличающаяся тем, что каждое из упомянутых средств для сужения содержит средство для одновременного умножения каждой выборки в диапазоне упомянутых выборок на +1 или -1 согласно соответствующей части упомянутого первого или второго кода пользователя.

15. Система для демодуляции множества сигналов коллективного доступа с кодовым разделением каналов по п.12, отличающаяся тем, что содержит средство для выполнения операций декодирования упомянутых символов первого и второго пользователей.

16. Система для демодуляции множества сигналов коллективного доступа с кодовым разделением каналов по п. 15, отличающаяся тем, что упомянутое средство для выполнения операции декодирования содержит средство для выполнения операций сверточного декодирования.

17. Система для демодуляции множества сигналов коллективного доступа с кодовым разделением каналов по п.12, отличающаяся тем, что содержит средство для поиска в упомянутом буфере выборок упомянутого первого множества выборок упомянутого сигнала CDMA, которые коррелируют с упомянутым первым кодом пользователя, и упомянутого второго ряда выборок упомянутого сигнала CDMA, которые коррелируют с упомянутым вторым кодом пользователя.

18. Система для демодуляции множества сигналов коллективного доступа с кодовым разделением каналов по п.17, отличающаяся тем, что содержит средство для внесения в пользовательский список информации, необходимой для считывания из упомянутого буфера выборок следующего первого ряда упомянутых выборок, представляющих по меньшей мере часть следующего символа первого пользователя в упомянутом сигнале CDMA.

19. Система для демодуляции множества сигналов коллективного доступа с кодовым разделением каналов по п.17, отличающаяся тем, что упомянутое средство для поиска дополнительно содержит средство для поиска в упомянутом буфере выборок ряда выборок, которые представляют дополнительную копию сигнала от первого из упомянутых многочисленных пользователей.

20. Система для демодуляции множества сигналов коллективного доступа с кодовым разделением каналов по п.19, отличающаяся тем, что содержит средство для внесения в пользовательский список информации, необходимой для вызова из упомянутого буфера выборок следующего ряда выборок, представляющих по меньшей мере часть следующего символа в упомянутой дополнительной копии упомянутого сигнала от первого из упомянутых многочисленных пользователей.

21. Система для демодуляции множества сигналов коллективного доступа с кодовым разделением каналов по п.19, отличающаяся тем, что число циклов демодуляции за 1 с является ресурсом демодуляции, а упомянутые сигналы от упомянутых многочисленных пользователей требуют различных объемов ресурсов демодуляции, причем упомянутая система содержит средство для распределения ресурсов демодуляции между упомянутыми многочисленными пользователями на основе имеющихся ресурсов и потребностей упомянутых многочисленных пользователей демодулировать изменяющееся число отводов упомянутого сигнала CDMA в расчете на одного пользователя.

22. Система для демодуляции множества сигналов коллективного доступа с кодовым разделением каналов по п.12, отличающаяся тем, упомянутое средство для сохранения выборок содержит средство для сохранения в упомянутом буфере выборок числа выборок, которые представляют символ в упомянутом сигнале CDMA.

23. Система для демодуляции множества сигналов коллективного доступа с кодовым разделением каналов в системе связи, отличающаяся тем, что содержит буфер выборок для сохранения выборок CDMA-сигнала, причем упомянутый сигнал CDMA содержит сигналы от многочисленных пользователей, а число сохраненных выборок представляет полные соответствующие символы в выбранном кадре от каждого из многочисленных пользователей, средство адресации, соединенное с упомянутым буфером выборок для избирательного вызова множества упомянутых выборок сигнала CDMA, представляющих множество элементарных посылок избранного сигнала пользователя, параллельный демодулятор, соединенный с упомянутым вызываемым множеством упомянутых выборок сигнала и избранным источником кода пользователя, причем упомянутый параллельный демодулятор содержит множество умножителей, каждый из которых принимает от источника упомянутого избранного кода пользователя одну выборку из упомянутого множества выборок сигнала и соответствующую часть избранного кода пользователя, и интегратор, имеющий множественные входы и выходы, причем каждый вход интегратора соединен с выходом одного из умножителей упомянутого множества умножителей, а упомянутый выход интегратора обеспечивает часть символа.

24. Система для демодуляции множества сигналов коллективного доступа с кодовым разделением каналов по п.23, отличающаяся тем, содержит устройство поиска сигнала, вход которого соединен с выходом упомянутого параллельного демодулятора, и пользовательский список, соединенный с выходом упомянутого устройства поиска сигнала, для сохранения пользовательской информации декодирования для упомянутых многочисленных пользователей, причем информация в упомянутом перечне в пользовательском списке избирательно соединена с упомянутым средством адресации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7