CN101479954B - 正交伪随机噪声解扩方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种正交伪随机噪声解扩方法。输入数据序列I′和Q′，以及输入要进行正交伪随机噪声解扩运算的伪随机噪声序列PNI和PNQ；在每一个时隙中，从每个伪随机噪声序列PNI和每个伪随机噪声序列PNQ中分别连续取出2048个码字，对2048个码字分别进行解时分复用运算，得到均为1600个码字的伪随机噪声序列PNI′和PNQ′；伪随机噪声序列PNI′和PNQ′与在时隙输入的长度为1600个码字的数据序列I′和数据序列Q′进行正交伪随机解扩运算，从而输出数据序列I和Q。对输入进行正交伪随机噪声解扩运算的序列进行了操作，从而满足系统的发送要求，使得发送端的复杂度有所降低。

Description

正交伪随机噪声解扩方法

技术领域

本发明涉及码分多址无线通信系统的增强广播多播服务，尤其涉及一种正交伪随机噪声解扩方法。

背景技术

第三代移动通信系统(IMT-2000)及其演进系统，亦即未来移动通信系统，被设计为一代有能力彻底解决第一、二代移动通信系统主要弊端的先进的移动通信系统。第三代移动通信系统一个突出特色就是，要在未来移动通信系统中实现个人终端用户能够在全球范围内的任何时间、任何地点，与任何人，用任意方式、高质量地完成任何信息之间的移动通信与传输。

第三代移动通信系统主要由中国所制订的TD-SCDMA、美国所制订的CDMA2000和欧洲所制订的WCDMA所组成。CDMA2000标准在北美和世界很多地方被广泛使用，并且为了进一步发展CDMA2000标准，制定了CDMA2000的演进标准：CDMA2000EV/DO和CDMA2000EV/DV。

在EV/DO系统中，提出了EBCMCS(Enhanced BroadCast MultiCastServices，增强广播多播服务)，增强的多媒体广播多播系统，该系统主要用于对整个覆盖区域内的移动台发送广播消息。EBCMCS信道结构由图1所示，首先输入的数据信息先经过信道编码，信道编码为1/5或者是1/3的Turbo编码101，然后对经过编码的数据进行信道扰码、交织、重复和打孔102，再通过16QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅调制)调制分为I、Q两路103，分别对I、Q两路进行OFDM(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，正交频分复用)调制处理，OFDM调制模块主要包括插入保护间隔和导频模块104，QPSK(Quadrature Phase Shift Keying，正交相移键控)Spreading(扩频)模块105，IFFT(Inverse Fast Fourier Transform，快速傅里叶逆变换)模块106和插入循环前缀模块107，而其中的QPSK Spreading模块105主要起到降低OFDM的峰均比的作用，然后再将数据通过Quadrature PNDe-spreading(正交伪随机噪声(Pseudo-random Noise)解扩)模块108，再与导频和MAC(Media Access Control，媒体接入控制)信息进行时分复用，如图2所示，最后通过Quadrature PN Spreading(正交伪随机噪声扩频)模块203加入基站信息发送。

在EBCMCS中，为了方便移动台端解调出广播信息，在原来的下行链路上需要屏蔽与基站有关的信息，该信息是通过Quadrature PN Spreading模块加入到发送序列的，因此在每个Slot(时隙)生成以前需要增加一个Quadrature PNDe-spreading模块，如图1和图2所示，先对输入的数据信息进行一次QuadraturePN De-spreading处理然后再输入TDM(Time Division Multiplexing，时分复用)模块与Pilot(导频)信道和MAC信息进行时分复用，最后通过Quadrature PNSpreading模块加入基站标识，形成一个完整的Slot再发送。整个发送端简化框图如图2所示。

在EBCMCS协议(3GPP2的3GPP2C.S0054-A Version 1.0cdma2000HighRate Broadcast Multicast Packet Data Air Interface Specification)中说明了Quadrature PN Spreading的方式，我们对Quadrature PN De-spreading方式进行了深入研究，并且提出了一种新的Quadrature PN De-spreading方式。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种正交伪随机噪声解扩方法，用于降低发送端的复杂度。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种正交伪随机噪声解扩方法。该正交伪随机噪声解扩方法包括以下步骤：

步骤S102，输入数据序列I′和Q′，以及输入要进行正交伪随机噪声解扩运算的伪随机噪声序列PNI和PNQ；

步骤S104，在每一个时隙中，从每个伪随机噪声序列PNI和每个伪随机噪声序列PNQ中分别连续取出2048个码字，对2048个码字分别进行解时分复用运算，得到均为1600个码字的伪随机噪声序列PNI′和PNQ′；

步骤S106，伪随机噪声序列PNI′和PNQ′与在时隙中输入的长度为1600个码字的数据序列I′和数据序列Q′进行正交伪随机噪声解扩运算，从而输出数据序列I和Q。

伪随机噪声序列PNI和PNQ均为32768个码字，在每个时隙分别取出2048个码字，下一个时隙顺序取出后面紧接的2048个码字，当取完整个伪随机噪声序列时，再从头开始取，每隔16个时隙循环取一轮。

伪随机噪声序列PNI和PNQ分别由以下多项式生成：

PI(x)＝x¹⁵+x¹³+x⁹+x⁸+x⁷+x⁵+1，

PQ(X)＝x¹⁵+x¹²+x¹¹+x¹⁰+x⁶+x⁵+x⁴+x³+1，

其中，当连续出现14个0时将自动添加一个0。

正交伪随机噪声解扩运算的计算式为：

伪随机噪声序列PNI和PNQ为

构成的序列。正交伪随机噪声解扩运算的计算式为：

在步骤S106之后，对数据序列I和Q进行时分复用和正交伪随机噪声扩频，然后发送。数据序列I和Q与导频和媒体接入控制信息进行时分复用。正交伪随机噪声扩频采用伪随机噪声序列PNI和PNQ。

该正交伪随机噪声解扩方法用于增强广播多播服务。

为了实现上述目的，根据本发明的第二方面，本发明提供了一种用于增强广播多播服务的广播方法。该广播方法包括以下步骤：

步骤S202，从物理层输入的数据流经过信道编码、信道扰码、交织、重复和打孔、16正交幅度调制、正交频分复用，生成数据序列I′和Q′；

步骤S204，根据上述的正交伪随机噪声解扩方法对数据序列I′和Q′进行正交伪随机噪声解扩，输出数据序列I和Q；

步骤S206，数据序列I和Q与导频和媒体接入控制信息进行时分复用，然后通过正交伪随机噪声扩频加入基站信息，从而发送广播多播数据。

通过上述技术方案，本发明对输入进行正交伪随机噪声解扩运算的序列进行了操作，从而满足系统的发送要求，使得发送端的复杂度有所降低。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是EBCMCS信道结构示意图；

图2是EBCMCS发送端简化框图；

图3是根据本发明的正交伪随机噪声解扩方法的流程图；

图4是根据本发明实施例的Quadrature PN De-spreading实现方式的示意图；

图5是根据本发明实施例的TDM方式的示意图；

图6是根据本发明实施例的短PN序列使用方式的说明图；以及

图7是根据本发明实施例的Quadrature PN Spreading框图。

具体实施方式

下面将参考附图详细说明本发明。

参照图3，根据本发明的正交伪随机噪声解扩方法包括以下步骤：

步骤S102，输入数据序列I′和Q′，以及输入要进行正交伪随机噪声解扩运算的伪随机噪声序列PNI和PNQ；

步骤S104，在每一个时隙中，从每个伪随机噪声序列PNI和每个伪随机噪声序列PNQ中分别连续取出2048个码字，对2048个码字分别进行解时分复用运算，得到均为1600个码字的伪随机噪声序列PNI′和PNQ′；

步骤S106，伪随机噪声序列PNI′和PNQ′与在时隙中输入的长度为1600个码字的数据序列I′和数据序列Q′进行正交伪随机噪声解扩运算，从而输出数据序列I和Q。

伪随机噪声序列PNI和PNQ均为32768个码字，在每个时隙分别取出2048个码字，下一个时隙顺序取出后面紧接的2048个码字，当取完整个伪随机噪声序列时，再从头开始取，每隔16个时隙循环取一轮。

伪随机噪声序列PNI和PNQ分别由以下多项式生成：

PI(x)＝x¹⁵+x¹³+x⁹+x⁸+x⁷+x⁵+1，

PQ(X)＝x¹⁵+x¹²+x¹¹+x¹⁰+x⁶+x⁵+x⁴+x³+1，

其中，当连续出现14个0时将自动添加一个0。

正交伪随机噪声解扩运算的计算式为：

伪随机噪声序列PNI和PNQ为

构成的序列。正交伪随机噪声解扩运算的计算式为：

在步骤S106之后，对数据序列I和Q进行时分复用和正交伪随机噪声扩频，然后发送。数据序列I和Q与导频和媒体接入控制信息进行时分复用。正交伪随机噪声扩频采用伪随机噪声序列PNI和PNQ。

该正交伪随机噪声解扩方法用于增强广播多播服务。

根据本发明的用于增强广播多播服务的广播方法包括以下步骤：

步骤S202，从物理层输入的数据流经过信道编码、信道扰码、交织、重复和打孔、16正交幅度调制、正交频分复用，生成数据序列I′和Q′；

步骤S204，根据图3所示的正交伪随机噪声解扩方法对数据序列I′和Q′进行正交伪随机噪声解扩，输出数据序列I和Q；

步骤S206，数据序列I和Q与导频和媒体接入控制信息进行时分复用，然后通过正交伪随机噪声扩频加入基站信息，从而发送广播多播数据。

本发明涉及CDMA(Code Division Multiple Access：码分多址)通讯领域的空中接口(Air Interface)部分，特别是涉及增强广播多播服务的空中接口部分。

本文提出了一种新的Quadrature PN De-spreading方式，通过对输入的I、Q两路PN序列进行处理完成了整个Quadrature PN De-spreading功能，该方式实现简单，复杂度比对输入数据序列进行处理要低，实现框图如图4。

1)设I′和Q′为输入的数据，PN_I和PN_Q分别是要进行Quadrature PNDe-spreading运算的PN序列I和Q两路。

2)对于一个slot，每次将从长度为32768个码字短PN序列中连续取出2048个码字进行运算，但是为了屏蔽掉Quadrature PN Spreading的影响，在进行Quadrature PN De-spreading时就不能简单地连续取出2048个码字。这是因为每个slot输入的数据序列长度并不是2048，而是1600(在进行时分复用后才会扩充到2048)，因此，只能从要进行Quadrature PN Spreading序列的2048个码字中按照解时分复用原则取出其中的1600个码字进行Quadrature PNDe-spreading运算。

3)为此，先将输入的PN_I和PN_Q的2048个码字先通过一个解时分复用模块，解时分复用原则根据图4确定，然后再将取出的1600个码字进行如图4所示的Quadrature PN De-spreading操作，这样获得数据序列I和Q。

4)再对数据序列I和Q进行TDM和Quadrature PN Spreading，最后发送。

5)这里提出的方法的基本原理在于：不是对数据进行操作满足发送要求，而是对输入进行Quadrature PN De-spreading运算的PN_I和PN_Q序列进行了操作，从而满足系统的发送要求，使得发送端的复杂度有所降低。

根据图4，对Quadrature PN De-spreading进行详细说明：

1)对参与Quadrature PN De-spreading的短码PN序列进行说明，根据EBCMCS协议，短PN序列I和Q两路分别由以下两个生成多项式生成：

P_I(x)＝x¹⁵+x¹³+x⁹+x⁸+x⁷+x⁵+1(1)

P_Q(x)＝x¹⁵+x¹²+x¹¹+x¹⁰+x⁶+x⁵+x⁴+x³+1(2)

根据(1)和(2)可知，短码PN序列长度本应为2¹⁵-1，协议中规定当连续出现14个’0’时将自动的添加一个’0’，使得短PN序列的长度为2¹⁵＝32768。

2)对短PN序列的使用是连续进行的，如图6所示，当发送第一个slot时取短PN序列的第1个到第2048个码字，发送第二个slot时取第2049个到第4096个码字，依次取下去，当取完一个短PN序列时循环再从第1个码字开始取，由于短PN序列长度为32768是2048的16倍，则每隔16个slot短PN序列将被循环取一次。

3)根据EBCMCS协议Quadrature PN Spreading的计算公式由以下两式表示：

I′＝IPN_I-QPN_Q  (3)

Q′＝IPN_Q+QPN_I  (4)

根据公式(3)和(4)可以用图7来表示Quadrature PN Spreading的框图，

其中I和Q为进行Quadrature PN Spreading的输入序列，I′和Q′为Quadrature PN Spreading输出的序列，根据EBCMCS协议中规定的下行链路信道结构，在一个slot中，I和Q都为2048个码字。PN_I和PN_Q分别是要进行Quadrature PN Spreading运算的PN序列I和Q两路，PN_I和PN_Q根据2)中叙述的原理进行选取。

4)根据Quadrature PN Spreading计算公式(3)和(4)，可以推出QuadraturePN De-spreading的公式如下式所示：

$I=\frac{1}{2}(I^{\′}{\mathrm{PN}}_I+Q^{\′}{\mathrm{PN}}_Q)---\left(5\right)$

$Q=\frac{1}{2}(Q^{\′}{\mathrm{PN}}_I-I^{\′}{\mathrm{PN}}_Q)---\left(6\right)$

其中I和Q为进行Quadrature PN De-spreading的输出序列，I′和Q′为Quadrature PN De-spreading输出的序列，PN_I和PN_Q分别是要进行QuadraturePN De-spreading运算的PN序列I和Q两路，PN_I和PN_Q根据2)中叙述的原理进行选取，这里在一个slot中PN_I和PN_Q与Quadrature PN Spreading中的PN_I和PN_Q相同。

5)由于EBCMCS协议中规定的Quadrature PN De-spreading模块位于时分复用模块之前，如图2所示，那么每个slot进入Quadrature PN De-spreading模块的I和Q两路数据序列长度为1600，因此将公式(5)和(6)改写为以下公式：

$I=\frac{1}{2}(I^{\′}{\mathrm{PN}}_I^{\′}+Q^{\′}{\mathrm{PN}}_Q^{\′})---\left(7\right)$

$Q=\frac{1}{2}(Q^{\′}{\mathrm{PN}}_I^{\′}-I^{\′}{\mathrm{PN}}_Q^{\′})---\left(8\right)$

其中PN′_I和PN′_Q是PN_I和PN_Q经过解时分复用后的短PN序列I、Q两路，解时分复用原则根据图5的逆过程确定，I′和Q′为输入的进行运算的数据序列，这里我们可知序列I′和Q′每slot长度为1600，因为这时的序列没有经过时分复用模块，因此总的运算框图可以用图4表示。

6)由于在EBCMCS协议中规定了PN_I和PN_Q为

构成的序列，所以(7)和(8)就可改写为：

$I=\frac{1}{\sqrt{2}}(I^{\′}{\mathrm{PN}}_I^{\′}+Q^{\′}{\mathrm{PN}}_Q^{\′})---\left(9\right)$

$Q=\frac{1}{\sqrt{2}}(Q^{\′}{\mathrm{PN}}_I^{\′}-I^{\′}{\mathrm{PN}}_Q^{\′})---\left(10\right)$

7)根据以上原则可以用图4表示整个Quadrature PN De-spreading的实现方式。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种正交伪随机噪声解扩方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S102，输入数据序列I′和Q′，以及输入要进行正交伪随机噪声解扩运算的伪随机噪声序列PNI和PNQ；

步骤S104，在每一个时隙中，从每个所述伪随机噪声序列PNI和每个所述伪随机噪声序列PNQ中分别连续取出2048个码字，对所述2048个码字分别进行解时分复用运算，得到均为1600个码字的伪随机噪声序列PNI′和PNQ′；

步骤S106，所述伪随机噪声序列PNI′和PNQ′与在所述时隙中输入的长度为1600个码字的所述数据序列I′和所述数据序列Q′进行正交伪随机噪声解扩运算，从而输出数据序列I和Q。

2.根据权利要求1所述的正交伪随机噪声解扩方法，其特征在于，所述伪随机噪声序列PNI和PNQ均为32768个码字，在每个时隙分别取出2048个码字，下一个时隙顺序取出后面紧接的2048个码字，当取完整个伪随机噪声序列时，再从头开始取，每隔16个时隙循环取一轮。

3.根据权利要求2所述的正交伪随机噪声解扩方法，其特征在于，所述伪随机噪声序列PNI和PNQ分别由以下多项式生成：

PI(x)＝x¹⁵+x¹³+x⁹+x⁸+x⁷+x⁵+1，PQ(X)＝x¹⁵+x¹²+x¹¹+x¹⁰+x⁶+x⁵+x⁴+x³+1，其中，当连续出现14个0时将自动添加一个0。

4.根据权利要求1所述的正交伪随机噪声解扩方法，其特征在于，所述正交伪随机噪声解扩运算的计算式为： $I=\frac{1}{2}(I^{\′}{\mathrm{PNI}}^{\′}+Q^{\′}{\mathrm{PNQ}}^{\′}),$ $Q=\frac{1}{2}(Q^{\′}{\mathrm{PNI}}^{\′}-I^{\′}{\mathrm{PNQ}}^{\′}).$

5.根据权利要求1所述的正交伪随机噪声解扩方法，其特征在于，所述伪随机噪声序列PNI和PNQ为

构成的序列。

6.根据权利要求5所述的正交伪随机噪声解扩方法，其特征在于，所述正交伪随机噪声解扩运算的计算式为： $I=\frac{1}{\sqrt{2}}(I^{\′}{\mathrm{PNI}}^{\′}+Q^{\′}{\mathrm{PNQ}}^{\′}),$ $Q=\frac{1}{\sqrt{2}}(Q^{\′}{\mathrm{PNI}}^{\′}-I^{\′}{\mathrm{PNQ}}^{\′}).$

7.根据权利要求1至6中任一项所述的正交伪随机噪声解扩方法，其特征在于，在步骤S106之后，对所述数据序列I和Q进行时分复用和正交伪随机噪声扩频，然后发送。

8.根据权利要求7所述的正交伪随机噪声解扩方法，其特征在于，所述数据序列I和Q与导频和媒体接入控制信息进行时分复用。

9.根据权利要求7所述的正交伪随机噪声解扩方法，其特征在于，所述正交伪随机噪声扩频采用所述伪随机噪声序列PNI和PNQ。

10.根据权利要求1至6、或、8至9中任一项所述的正交伪随机噪声解扩方法，其特征在于，所述正交伪随机噪声解扩方法用于增强广播多播服务。

11.根据权利要求7所述的正交伪随机噪声解扩方法，其特征在于，所述正交伪随机噪声解扩方法用于增强广播多播服务。

12.一种用于增强广播多播服务的广播方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S202，从物理层输入的数据流经过信道编码、信道扰码、交织、重复和打孔、16正交幅度调制、正交频分复用，生成数据序列I′和Q′；

步骤S204，根据权利要求1所述的正交伪随机噪声解扩方法对所述数据序列I′和Q′进行正交伪随机噪声解扩，输出数据序列I和Q；

步骤S206，所述数据序列I和Q与导频和媒体接入控制信息进行时分复用，然后通过正交伪随机噪声扩频加入基站信息，从而发送广播多播数据。

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