实现多用户数据在码道上复用的方法

专利名称：实现多用户数据在码道上复用的方法
技术领域：
本发明涉及数据传输技术领域，特别是指一种实现多用户数据在码道上复用的方法。
背景技术：
高速上行分组接入(High Speed Uplink Packet Access，HSUPA)是为第三代移动通信系统中传输高速上行数据所开发的技术，能提供完整的IMT2000所要求的多媒体、视频流和其它因特网协议(IP)业务。HSUPA的关键技术之一是混合自动重传请求(HARQ)技术，该技术需要发端在发送一个数据分组后等待从收端发送回来的反馈消息(ACK/NACK)，然后，发端根据反馈消息确定是否需要进行数据块的重发。在一个HSUPA传输间隔内，可能会有多个用户终端(UE)向基站(NodeB)发送上行数据，因此，在一个传输间隔内，NodeB需要向多个UE发送反馈消息(ACK/NACK)。但是，每个ACK/NACK消息仅占用1个比特，在时分双工(TDD)系统中扩频因子的最大值为16，假设采用QPSK调制方式，宽带时分双工(WTDD)系统一个码道的比特数为244-276、窄带时分双工(NTDD)系统一个码道的比特数为88。如果用一个码道传递一个ACK/NACK消息将是一种极大的资源浪费，同时考虑在一段时间内有多个UE的ACK/NACK消息需要传递，所以需要在一个码道中同时传递多个UE的ACK/NACK消息。
WTDD系统中现有的多个UE的ACK/NACK消息复用的方法为采用码分复用的方式将多个UE的数据复用到一个码道中。
图1为WTDD系统中多个针对UE的ACK/NACK消息复用的方法具体实现示意图。WTDD系统采用240比特的正交码，为了减少UE的存储量，采用两阶级连生成正交码的方式。
如图1所示，在发射端，被复用的每个ACK/NACK消息分别经过扩频形成一个长度为240比特的正交码，然后进行比特填充、比特加扰、QPSK调制、功率调整，所有复用的ACK/NACK消息的对应比特位相加，最后经过扩频发射出去。
当接收端收到该消息后，再对收到的该消息进行逆处理。即对收到该消息进行解扩、解调、去比特加扰、比特删除，最后利用正交码的特性可以得到NodeB为接收UE所传递的ACK/NACK消息。
具体的，参见图2所示，WTDD系统采用一级20阶和二级12阶的哈达码矩阵生成240长的正交码，20阶和12阶的哈达码矩阵见图3所示。
为了不增加额外的信令，承载ACK/NACK消息的正交码由生成该ACK/NACK消息的物理资源确定，见公式(1)。
r=16(t0-1)+(q0-1)16Q0---(1)]]>其中，r正交码的编号，t0是由生成该ACK/NACK消息的物理资源所占用的起始时隙号，q0是该物理资源的码道号，Q0是该物理资源的扩频因子。
i、j分别是所采用的一级和二级哈达码的行号，即C1，i和C2，j。
综上所述，现有技术中实现多个UE的ACK/NACK消息复用的方法采用两次扩频，只能用于WTDD系统，而且，WTDD系统用于承载ACK/NACK消息一个码道的比特数为244-276，该方法只利用了其中的240比特，剩余4-36比特，所以该方案没有有效的利用码道资源，造成资源浪费，资源利用率低。

发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种实现用户数据在码道上复用的方法，能提高资源的利用率。
为了达到上述目的，本发明提供了一种实现用户数据在码道上复用的方法，该方法包含A.设置一组正交码，正交码的个数不小于同时复用的用户终端UE个数，并且每个UE对应一个正交码；B.利用对应的正交码分别对针对每一UE的待发送单比特信息进行扩展，再将扩展后的待发送单比特信息进行调制；C.将经过扩展和调制处理后的所有单比特信息进行叠加，完成复用。
步骤A中所述一组正交码可以由一个以上短的正交码生成。
步骤A中所述一组正交码可以是采用张量积的形式利用多个短的正交码生成。
在步骤A中，当正交码的个数大于最大复用的UE个数时，可以删除多余个数的正交码。
所述多余个数的正交码可以是根据正交码的自相关性和互相关性从该组正交码中选择。
该方法还可以进一步包括D.将复用后的单比特信息经过信道化码的扩频调制处理后发送给接收端。
所述的单比特信息可以是针对每一UE而发送的用于确认UE上行数据包是否正确接收的ACK/NACK消息。
本发明的方法，利用预先设置的正交码将UE的比特消息进行扩展，然后再将扩展后的比特消息进行调制后，再进行复用。该方法适用于WTDD和NTDD系统。该方法可以直接利用预选设置的长码作为扩频码，增加了UE和基站的实现灵活性，减少资源的浪费，提高了资源的利用率。并且长码不仅可以是预先存储的长码，也可以是利用短码构成的长码，而生成长码的短码还可以由更短的码构成，这样可以进一步降低存储量的需求。


图1为现有WTDD系统中多个UE的ACK/NACK消息复用具体的实现示意图；图2为两阶级连正交码生成示意图；图3为实现本发明方法的流程示意图；图4为本发明TDD系统复用过程示意图；图5为本发明TD-SCDMA ACK/NACK消息复用图；图6包括6a和6b两部分，其中6a为矩阵A，6b为矩阵B；图7包括7a、7b、7c、7d和7e五部分，其中，7a为矩阵A，7b为矩阵C，7c为矩阵D，7d为矩阵E，7e为矩阵F。
图8包括8a、8b、8c、8d和8e五部分，其中，8a为矩阵A，8b为矩阵C，8c为矩阵D，8d为矩阵E，8e为矩阵F。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
为了提高资源利用率，本发明的方法需要设置一组正交码，并且每个正交码与一个UE相对应，正交码的个数要不小于同时复用的UE个数；然后利用对应的正交码将针对每一UE的待发送单比特信息进行扩展，再将扩展后待发送单比特信息进行调制，然后将经过扩展和调制后的所有单比特信息进行叠加，完成复用。这里，需要复用的UE的比特消息可以是针对每一UE而发送的用于确认UE上行数据包是否正确接收的ACK/NACK消息。
参见图3所示，实现本发明的方法包括以下步骤步骤301设置一组正交码，正交码的个数不小于同时复用的UE个数，并且每个UE对应一个正交码。
步骤302利用对应的正交码分别对针对每一UE的待发送单比特信息进行扩展，再将扩展后的待发送单比特信息进行调制。
扩展的步骤可以这样实现假设与UEk相对应的正交码字为Lk，那么UEk需要发送的比特1扩展为Lk，比特0扩展为 是Lk的取反，将Lk中的0用1代替、1用0代替，即可得到 步骤303将经过扩展和调制处理后的所有单比特信息进行叠加，完成复用。
进一步地，复用后的单比特信息还可经过信道化码的扩频调制等处理过程，再发送给接收端。
在上述步骤301中，可采用如下方法构建正交码(1)确定码的长度，码的长度是偶数且码的长度要大于或等于最大复用的UE个数。
(2)当UE的可用存储空间相对较小时，可用多个较短的正交码构成一个较长的码。
这里，采用张量积的形式利用多个较短的正交码构成一个较长的码。即L＝L1L2…Ln，L1，L2…Ln是构成L码的短码，L的长度是所有构成L的短码长度的积。并且，L的短码可以为任何正交码，通常可采用Hadamard或者是Williamson-Hadamard。
(3)为了降低峰均比(PAR)，可以对短码进行翻转，即对短码的每一个比特进行翻转。
(4)正交码个数可以与码长相同。这样，当正交码的长度大于最大复用的UE个数时，为了提高系统效率，仅选取其中较好的码，或者是删除其中较差的码，如可以将所有正交码中自相关性和互相关性较差的码删除。
并且，为了保证接收端能正确解析出消息，接收端与发送端一样，都需要获得该UE对应的正交码。较佳的一种方式是由生成针对该UE的ACK/NACK消息的物理资源确定UE与正交码字之间的对应关系，这种方法不需要增加额外的信令。
r=16(t0-1)+(q0-1)16Q0]]>其中，r正交码的编号，t0是由生成该ACK/NACK消息的物理资源所占用的起始时隙号，q0是该物理资源的码道号，Q0是该物理资源的扩频因子。
参见图4所示，有N个针对UE的单比特消息进行复用，分别为UE1、UE2、UE3……UEN，将这个N个针对UE的单比特消息分别经过其对应的正交码进行扩展，然后进行调制等处理，然后将调制后的N个针对UE的单比特消息进行复用，再进行扩频处理后，发送出去。
下面以NTDD系统为例，说明本发明的复用过程。
NTDD系统中t0的取值从1到5，r的取值范围是
，且同时需要复用的UE个数小于80，所以仅需要80个正交码，就可以建立UE与正交码字之间的对应关系。即，每个UE都有一个唯一的r值与一个正交码字相对应。
TD-SCDMA系统是一个典型的NTDD系统。在TD-SCDMA系统中，需要将多个UE的ACK/NACK消息复用到一个扩频因子为16、调制方式为QPSK的码道中，该码道可承载88个比特。
图5为TD-SCDMA ACK/NACK消息复用图。参见图5所示，有N个针对UE的ACK/NACK消息，将这个N个ACK/NACK消息分别经过其对应的正交码进行扩展，然后再进行比特填充输出88比特的消息，然后将该88比特的消息进行比特加扰、QPSK调制后乘以用户特定的增益，再将所有消息进行复用后进行扩频，再将经过扩频后的消息发送出去。
在本实施例中，构建正交码的方法为AB，其中，A和B都是由正交码构成的矩阵但不要求A或B为单位矩阵，表示张量积。
在本实施例中，构建80正交码的具体实现方案可以有两种。
第一种构建正交码的方法为[20，20][4，4]其中，[x，y]表示x行y列的矩阵。这种方案的特点是所需存储空间较小。
A为20阶Williamson-Hadamard矩阵，如图6a。其中，r是正交码的编号，取值范围是
。 j＝r mod 4首先从矩阵B中找出第j行的4位比特，然后根据矩A第i行的20个比特对B矩阵的4位比特进行重复(比特1)或是取反操作(比特0)，即可得到80位的正交码。
例如r＝10，i＝2，j＝2。
A矩阵的20位比特是
B矩阵的4位比特是 r＝10所对应的正交码字为
在实现时，可以仅存储A和B矩阵就可以生成相应的正交码字，所需存储空间为20*20+4*4比特。
如果数据的发送或接收端的存储空间很大，且为了减少计算量可以直接存储80×80的矩阵，这样可以根据r值直接找到相应的扩频码。
如图8所示，20阶Williamson-Hadamard由4个5阶子矩阵构成。
如果仅存储子矩阵，存储量可进一步降低，所需存储空间为5*5*3+4*4*3+4*4比特。
第二种方案[40，44][2，2]。第二种方案相对于第一种方案来说，充分利用了空闲的比特，带来了更大的正交“扩频”增益，所需存储空间40*44比特。
参见图8所示，8a为矩阵A，8b为矩阵C，8c为矩阵D，8d为矩阵E，8e为矩阵F。矩阵A是44阶Williamson-Hadamard矩阵，44阶Williamson-Hadamard矩阵也由4个11阶的子矩阵构成，即矩阵C、D、E、F。
44阶Williamson-Hadamard矩阵删除了第5、16、29和40行，且对第6和第7行进行反转以降低峰均。如果仅存储子矩阵，存储量可进一步降低，所需存储空间为11*11*4+4*4*3+2*2比特。
当码长大于正交码个数时，可以将所有正交码中自相关性和互相关性较差的码删除。
例如表1为多个序列对在多谱勒频移下的互相关值。

表1从表1中找出多谱勒频移下互相关较大的序列对，如(5，30)、(15，40)、(4，29)、(16，41)互相关值依次降低。因此，每删除这四个序列中的一个就可以使最大互相关降低。在决定删除的序列时，比较各个序列与其余序列的互相关和，去除较大的一个。表2为各个序列与其余序列的互相关和。

表2

j＝r mod 2对于第r个正交码字可采用下面的方式生成如果j＝0，根据矩阵A第i行的44个比特对2位比特11进行重复或是取反操作，即可得到88位的正交码。
如果j＝1，根据矩阵A第i行的44个比特对2位比特10进行重复或是取反操作，即可得到88位的正交码。
权利要求
1.一种实现多用户数据在码道上复用的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤A.设置一组正交码，正交码的个数不小于同时复用的用户终端UE个数，并且每个UE对应一个正交码；B.利用对应的正交码分别对针对每一UE的待发送单比特信息进行扩展，再将扩展后的待发送单比特信息进行调制；C.将经过扩展和调制处理后的所有单比特信息进行叠加，完成复用。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A中所述一组正交码由一个以上短的正交码生成。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤A中所述一组正交码是采用张量积的形式利用多个短的正交码生成。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤A中，当正交码的个数大于最大复用的UE个数时，删除多余个数的正交码。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述多余个数的正交码是根据正交码的自相关性和互相关性从该组正交码中选择。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括D.将复用后的单比特信息经过信道化码的扩频调制处理后发送给接收端。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的单比特信息为针对每一UE而发送的用于确认UE上行数据包是否正确接收的ACK/NACK消息。
全文摘要
本发明公开了一种实现多用户数据在码道上复用的方法，该方法包括A.设置一组正交码，正交码的个数不小于同时复用的用户终端UE个数，并且每个UE对应一个正交码；B.利用每个UE对应的正交码分别对针对每一UE的待发送单比特信息进行扩展，再将扩展后的待发送单比特信息进行调制；C.将经过扩展和调制处理后的所有单比特信息进行叠加，完成复用。该方法增加了UE和基站的实现灵活性，减少资源的浪费。
文档编号H04L12/56GK101064582SQ20061007910
公开日2007年10月31日 申请日期2006年4月29日 优先权日2006年4月29日
发明者周海军, 胡金玲, 邢艳萍 申请人:大唐移动通信设备有限公司