專利名稱：借助空間和時間交錯來優化鏈路質量的制作方法
技術領域：
本發明涉及在無線電信道中，從發射器向接收器傳輸數據的方法，還涉及實現該方法的發射器和接收器。
在常規的數字信息傳輸中，通過使用某些類型的冗余，保護要傳輸的信號，以免受到噪聲的影響。從數字通信時代的一開始，就已認識到編碼作為一種改進傳輸可靠性的方法的重要性。在接收方，根據處理的受保護或編碼信號，例如通過考慮同一信息塊的重復樣本，確定接收的特定二進制位。假定影響每個樣本的噪聲是互不相關的，則加入的冗余的總效果加強了所需的信號，同時中和了噪聲的影響。當要傳輸的信號被預先編碼時，接收器做出的確定的可靠性被極大地提高，這清楚地反映為數字鏈路性能的提高，例如反映為誤碼率的降低。通常，信道編碼提供防范附加白高斯噪聲(AWGN)的降低效應所必需的保護。這是通過采用時間分集，常規編碼方案使用的原理來實現的。
當考慮(快速)衰落信道的影響時，為了保持與只具有噪聲的信道的性能指標可比的性能指標，需要進行其它考慮。事實上，衰落往往會以近似相同的比例，改變相鄰的傳輸二進制位。從而當信號的連續二進制位受到高度相關的衰落包絡的影響時，任何編碼保護，包括糾錯碼，都將不能保護傳輸的信息。為了采用任意的常規編碼方案，必須改變要傳輸的二進制位的時間結構。這種情況下，相關的衰落將不會影響對應于非連續信號二進制位的連續二進制位。如果按照預定的順序改變時間結構，則借助反向操作，產生按照和初始傳輸的位流相同的順序產生位流，可容易地重構接收的二進制位。則可如同通常一樣，進行信道解碼。上述時域操作在發射方被稱為(位)交錯，在接收方被稱為解交錯。通常通過以行方向方式把編碼二進制位寫入矩陣中，并以列方向方式讀取要傳輸的二進制位，實現交錯。應指出的是交錯-解交錯操作對信號施加了一個固有延遲。對于r×q交錯矩陣，信號將被延遲對應于rq二進制位的相同時間。在緩慢變化的環境中，相應地，衰落包絡將較為緩慢，相反地，相干時間將較大。快速衰落包絡越慢，涉及衰落(或者與衰落相關)的連續二進制位越多，提供有效保護的交錯深度應越大。
在由低移動性表征的無線電環境中，例如室內單元中，信道的相干時間較大，通常至少為幾百毫秒。相干時間反映信道的變化速度，并且可認為相干時間確定交錯中，二進制位應被放置多遠的距離，從而在衰落信道的情況下，它們的交叉相干足夠小。相應地，衰落深度較長，從而提供足夠的保護所需的較大的交錯深度會導致過長的延遲。在較大的延遲會影響傳輸質量的意義上，許多應用對延遲比較敏感。這直接與實時應用，例如語音和視頻通信相關，對于實時應用來說，長延遲是不可接受的。另外，系統制約也會限制使用的交錯深度的最大數量，尤其是對于高位速率用戶來說更是如此。事實上，長延遲及高位速率通信在發射方和接收方都要求非常大的信號緩存能力。總之，在低移動性無線電環境中，大多數情況下，交錯的使用意味著不可接受的長處理延遲。對于較高的位速率來說，該問題變得更為嚴重。從上述情況是在皮/微小區中工作的WCDMA(寬帶碼分多址)系統的特征的事實，可看出該問題的重要性。
移動站接收的信號的包絡延遲相關可近似為ρ(τ)=J02(βντ)-----(1)]]>這里，τ是關心的時間延遲，J0是Bessel函數，v是移動站速率，β＝2π/λ，λ為信號波長。對于約為2，4的變元來說，產生Bessel函數的第一個零值(對應于具有零相關性的最小延遲)。例如，對于移動站幾乎固定不動或者緩慢移動(v＜1Km/h＝的2GHz無線電信道來說，延遲相關性(該指標與信道的相干時間可比)大于約200毫秒。假定使用相同等級的交錯深度，則對于2M bit/s信號業說，至少必須緩存400K信號。這很容易超出終端設備的處理能力。
交錯主要用于解除快速衰落對信息的鄰近二進制位的影響的相關性。但是，通過從不同的天線發射這些相鄰的二進制位，可獲得相同的效果。在原理上，可通過利用等同的空間處理或空間交錯，代替或擴展利用時間交錯獲得的去相關效果。應指出的是，為了獲得空間和時間行為方面的二元性，發射天線必須在接收方產生相應不相關信號。幸運地，由于皮/微小區通常具有較大的角度擴展，因此在皮/微小區中，這是完全正確的，另外如果天線分離足夠大，或者采用了極化分集，則在宏觀小區中也是正確的。可把由等式1表述的相同原理擴展到空間域，以便得到下述空間相關表達式ρ(d)=J02(βd)-----(2)]]>這里d表示空間分離。同樣，零相關性的分離導致所需的空間分離d＝0.38λ(βd＝2，4)，假定標準的多普勒頻譜。重要的是強調當ρ(τ)＝0(等式1)時，在時域中可獲得相同的去相關效果，當ρ(d)＝0(等式2)時，在空間域中，可獲得相同的去相關效果。
本發明的目的是提供一種在無線電信道中，從發射器向接收器傳輸數據的改進方法，并提供改進的發射器和改進的接收器。根據本發明的一個方面，提供了一種如權利要求1中限定的，在無線電信道中，從發射器向接收器傳輸數據的方法。根據本發明的另一方面，提供了一種如權利要求17中限定的發射器。根據本發明的又一方面，提供了一種如權利要求33中限定的接收器。從屬權利要求中要求保護本發明的優選實施例。
本發明的原理是為了把處理延遲保持在可接受的限度內的首要目的，在時間和空間域中，自適應交換資源。由于給定無線電信道的緩慢，如果給予足夠保護所需的交錯延遲過大，則考慮使用空間域。換句話說，提出的方案通過自適應組合空間和時間資源，獲得指定的鏈路質量或者最大的鏈路延遲。本發明的獨特特征是由其自適應性帶來的靈活性。資源易于選擇，以達到最終目標，例如指定的鏈路質量，特定的最大許可處理延遲等。資源選擇過程還考慮了發射方的可用資源，以及各個特定無線電信道的特性。
表1表1表示了在要采用的資源，即時間和空間交錯的確定中所涉及的因素。假定編碼資源可提供有限數目的空間和時間交錯的組合。特定ST(空間時間)交錯組合的選擇由決定算法完成。該算法力圖實現預定的標準(例如鏈路性能，處理延遲)，為此，該算法利用了輸入信息。輸入信息可包括無線電環境信息(例如，估計的信道脈沖響應，角度，頻率及延遲擴展)，用戶級信息(例如質量要求，用戶優先級，通信類型)，網絡級信息(例如同信道用戶信息)及設備級信息(例如可用的物理資源，功率放大器的負載條件)。另外，來自于所需移動站的反饋信息也可用于控制編碼方案決定過程。
下面參考附圖，舉例說明
具體實施例方式
圖1A和1B圖解說明了無線電系統的一個例子；圖2圖解說明了發射器；圖3圖解說明了接收器；圖4是圖解說明在無線電信道中，從發射器向接收器傳輸數據的方法的流程圖。
在下面的例子中，在不對本發明進行限制的情況下，在通用移動電話系統(UMTS)中描述本發明的實施例。
下面參考圖1A和1B，說明典型的移動電話系統結構。圖1B只包含了對于本發明的說明來說，是必不可少的部件，不過對于本領域的技術人員來說，顯然常見的移動電話系統還可包括這里不必詳細說明的其它功能元件和結構。移動電話系統的主要部分是核心網絡CN，UMTS地面無線電接入網絡UTRAN和用戶設備UE。CN和UTRAN之間的接口被稱為Iu接口，UTRAN和UE之間的接口被稱為Uu接口。
UTRAN由無線電網絡子系統RNS構成。兩個RNS之間的接口被稱為Iur接口。RNS由一個無線電網絡控制器RNC和一個或多個節點Bs B構成。RNC和節點B之間的接口被稱為Iub接口。節點B的接收區域，即小區在圖1A中用C表示。
由于圖1A中的表示非常抽象，于是在圖1B中，通過表示出對應于UMTS各個部分的GSM系統各部分，闡明圖1的表述。顯然，給出的附圖決不是對本發明的約束，而只是一種近似，因為UMTS的各個部分的職責和功能仍然處于緩慢的設計過程中。
圖1B表示了從電話136到用戶設備UE的電路交換傳輸。用戶設備UE可以是固定安裝的無線本地環路終端，安裝于車輛上的終端或者手持式便攜終端。
無線電網絡UTRAN的基礎結構由無線電網絡子系統RNS，即基站子系統構成。無線電網絡子系統RNS由無線電網絡控制器RNC，即基站控制器，和處于RNC控制之下的至少一個節點B，即基站構成。
基站B包括多路復用器114，收發器116和控制收發器116和多路復用器114的操作的控制器118。多路復用器114安排通信量，并控制若干收發器116用于單個傳輸連接Iub的信道。
基站B的收發器116具有與天線裝置120的連接，天線裝置120被用于提供與用戶設備UE的雙向(或者有時為單向)無線電連接Uu。無線電連接Uu中傳輸的幀的結構被詳細確定，并且該連接被稱為空中接口。
基站控制器RNC包括組交換場(group switching field)110和控制器112。組交換場110被用于交換語音和數據，并被用于連接信令電路。基站B和基站控制器RNC構成基站子系統，所述基站子系統還包括代碼轉換器，也稱為語音編解碼器，或者TRAU(代碼轉換器和速率適配器)108。
按照基站子系統的實際實現，基站控制器RNC和基站B的功能劃分和物理結構可不同。一般來說，基站B實現無線電連接。基站控制器RNC通常管理下述內容無線電資源控制，小區間切換控制，功率控制，計時和同步，以及用戶設備的尋呼。
代碼轉換器108通常盡可能近地位于移動交換中心106附近，因為這允許以節省傳輸容量的蜂窩無線電網絡形式，在代碼轉換器108和基站控制器RNC之間傳輸語音。
代碼轉換器108轉換在公用交換電話網絡和蜂窩無線電網絡之間使用的不同數字語音編碼模式，以使它們兼容，例如，從64kbit/s固定網絡形式轉換為蜂窩無線電網絡的另一形式(例如13kbit/s)，反之亦然。自然地，只對語言進行代碼轉換。控制器112執行呼叫控制，移動性管理，統計數據的收集和信令。
核心網絡CN由屬于移動電話網絡，并且不是UTRAN一部分的基礎結構構成。圖1B圖解說明了為核心網絡CN一部分的兩個設備，即移動交換中心106和網關移動交換中心104，網關移動交換中心104操縱面向外界，在本例中面向公用交換電話網絡134的移動電話系統接口。
用戶設備UE的基本部件是與用戶設備UE的天線的接口，收發器，用戶設備UE的控制部分，與電池的接口，及包括顯示器，鍵盤，麥克風和揚聲器的用戶接口。
系統還可采用分組交換傳輸設備，例如GPRS(通用無線電分組服務)。GPRS(通用分組無線電服務)是電路交換中未被使用的接口能力被用于分組傳輸的一種服務。由于GPRS是一種基于GSM的新興服務，因此將不給出和GPRS與UMTS的配合有關的細節。
如圖1B所示，交換場110可執行通過移動服務交換中心106，向公用交換電話網絡(PSTN)134的切換，以及向分組傳輸網絡142的切換(用黑點表示)。公用交換電話網絡134中的一種典型終端136是普通電話機或ISDN(綜合業務數字網)電話機。
分組傳輸網絡142和交換場110之間的連接由支持節點(SGSN＝服務GPRS支持節點)144建立。支持節點140的目的是在基站系統和網關節點(GGSN＝網關GPRS支持節點)144之間傳送分組，并且記錄在其范圍內的用戶終端UE的位置。
網關節點144連接分組傳輸網絡142和公用分組傳輸網絡146。在接口處可使用網間協議或者X.25協議。通過封裝，網關節點144使公用分組傳輸網絡無法知道分組傳輸網絡142的內部結構，從而對于公用分組傳輸網絡146來說，分組傳輸網絡142類似于一個子網，公用分組傳輸網絡能夠向置于其中的用戶終端UE發送分組，并從所述用戶終端UE接收分組。
分組傳輸網絡142通常是使用攜帶信令和用戶數據的網間協議的專用網絡。關于網間協議層下的結構體系和協議，網絡142的結構可針對操作人員發生變化。
公用分組傳輸網絡146可以是，例如全球因特網，與之連接的終端148，例如服務器計算機希望把分組傳送給用戶終端UE。
圖2圖解說明了根據本發明的自適應無線電發射器250的簡化結構。無線電發射器250可位于節點B，或者位于用戶設備中。相應地，無線電接收器226可位于用戶設備或者節點B中。
其目的是使用自適應方案，以便通過可用的多樣性資源的靈活分配，獲得確定的質量水平。這里，質量代表鏈路性能的優良指數，以及獲得所需性能需要的處理延遲。可以連續地，或者在連接的基礎上實現自適應性。在前一種情況下，可根據時隙，突發或者分組，改變使用的編碼方案，在后一種情況下，當要建立新的連接時，選擇編碼方案。根據連接，或者根據幀/分組，使用的時間和空間交錯水平被傳輸給接收器226。
置于無線電信道中的不同服務的數據200包括，例如，語音，數據，影視視頻，或者靜態視頻圖象，以及在無線電發射器的控制部分240中處理的系統的控制信道。控制部分240與設備自身的控制相關，并且與連接的控制相關。不同的服務需要不同的源編碼設備，例如，語音需要語音編解碼器。不過，出于清楚起見，在圖2中沒有表示出源編碼設備。
數據200在信道編碼器202中被信道編碼。一種形式的信道編碼是不同的信息組編碼，其中一個例子是循環冗余檢驗或CRC。執行信道編碼的另一種典型方式是卷積編碼及其不同的變化，例如，刪截卷積編碼。在WCDMA中，還使用級聯卷積編碼(特播編碼)。
進行信道編碼之后，信道在交錯器204中被交錯。原理上，交錯器204是常規的交錯部件，其中可從有限數目的可能值dI中選擇交錯深度。選擇交錯深度的方法將在稍后說明。只要說控制部分240含有編碼方案決定算法就夠了，編碼方案決定算法控制交錯器204的操作，以及空間分集部件206的操作。
控制部分240從部件242接收關于數據200的質量和延遲要求的信息。部件242包括檢測數據傳送延遲要求的傳送延遲裝置242，和根據要發送的數據的要求，檢測無線電信道質量要求的質量裝置242。控制部分240還可從部件242接收網絡級信息。
同樣，空間分集部件206的詳細操作將在后面說明，不過在原理上，空間相異性部件206是實現空間交錯，即傳輸中，分集式天線的使用的部件。
在自適應編碼過程之后，借助獨特的署名，例如特殊的擴展碼，單獨識別對應于選擇的各個天線214A，214B，214C的信號。將利用一個傳輸部件212A，212B，212C發送具有不同署名的各個信號208A，208B，208C。每個傳輸部件212A包括一個用于在無線電信道中，傳輸調制，交錯并且信道編碼后的數據的調制部件210A，調制部件210A與天線214A相連。傳輸部件212A，212B，212C的數目為N。
眼下，和天線214A，214B，214C相關的任何控制信息還可附屬于數據流上。署名操作及控制信息的加入由部件238進行，部件238又由控制控制部分240控制。
信號在調制部件210A中被調制，例如，利用擴展碼擴展信號。調制部件210A可包括功率放大器和限帶濾波器。隨后通過選擇的天線214A，214B，214C把模擬無線電信號傳輸給無線電路徑224。
無線電發射器250還包括一個無線電接收器234，無線電接收器234用于實現雙向無線電連接的另一半230。本發明的一個有趣特征是能夠利用信道測量部件236，測量來自于到來的無線電連接的信息，信道測量部件236把測得的信息傳送給控制部分240。部件236包括用于確定無線電信道相干時間的相干時間裝置236。
空間分集部件206的功能是向編碼方案提供自適應空間交錯能力。如上所述，自適應時間交錯已在交錯204中完成。時間交錯器204的輸出是具有由編碼方案決定算法240選擇的指定交錯深度的數據流。空間分集部件206中的核心操作是把連續的位數據流映射到和發射天線214A，214B，214C相關的平行空間編碼信號矢量中。可借助數據映射矩陣M實現位映射，這里M是N維的二進制方矩陣。把具有來自于時間交錯器的最后N個二進制位的數據位矢量看作d＝[d1，d2，……，dN]T，則映射操作之后的輸出矢量為s＝Md(3)這里s是Nx1-矢量，其第k個元素是將被送入第k個發射天線的二進制位。
為了評述映射法則如何作用于輸入矢量d，下面給出一個例子。為了把第i個二進制位映射到第j個天線，矩陣M的第j列的第i個元素為“1”，其余的列元素為“0”。如果M＝8，d1從天線1，2和3發射，d2從天線4發射，d3從天線5發射，d5從天線7和8發射，M得到1000000010000000100000000100000000100000000000000000100000001000]]>易于發現s＝Md＝[b1，b1，b1，b2，b3，0，b5，b5]T。
作為一個簡單的規則，可以認為按照如下所述進行位映射如果使用第j個天線，則M的第j行必須含有唯一的一個“1”。“1”的位置表示將從第j個天線發射的相應二進制位。如果第j行是全零矢量，則不使用第j個天線。按照類似的方式，M的列指出要發射的二進制位。每列中可有一個以上的“1”。第i列第j位置中的“1”指出二進制位bi將從第j個天線發射。如果第i行是全零矢量，則當前不發射第i個二進制位。通過矩陣M中條目的適當選擇，可實現可用天線中，存在的二進制位的任意組合。
基本上，編碼方案決定算法240確定矩陣M的元素。為了做到這一點，如表1所示，考慮多個輸入。在本說明中，信道測量及質量要求將主要被看作將根據其做出決定的最相關輸入。
于是，控制部分240中的編碼方案決定算法包括交錯選擇裝置240，交錯選擇裝置240通過把無線電信道相干時間和數據傳送延遲用作決定參數，選擇交錯深度。交錯選擇裝置240獲得來自于相干時間裝置236及傳送延遲裝置242的輸入，交錯選擇裝置240把交錯深度輸入交錯器204。編碼方案決定算法240還包括如果無線電信道質量要求沒有得到滿足，則除主天線之外，還至少選擇一個發射分集式天線的天線分集選擇裝置240，以便滿足無線電信道質量要求。天線分集選擇裝置240獲得質量裝置242輸入的無線電信道質量要求，并且天線分集選擇裝置240把選擇的發射部件212A，212B輸入空間分集部件206。
控制器240控制通過虛箭頭線與之相連的部件。本發明最好用軟件實現，不過ASIC(專用集成電路)或者其它一些HW實現當然也是可行的。由HW和SW組成的混合實現也是可行的。因此，信道編碼器202，交錯器204，空間分集部件206，相干時間裝置236，傳送延遲裝置242，交錯選擇裝置240，質量裝置242及天線分集選擇裝置240可以是駐留于發射器250的處理器中的軟件模塊。
圖4中表示了根據本發明的方法。該方法開始于方框400。
在方框402中，根據用戶和系統信息，設置無線電信道質量要求。
在方框404中，設置數據傳送延遲要求。
在方框406中，確定無線電信道相干時間。
在方框408中，對數據進行信道編碼。
在方框410中，通過利用無線電信道相干時間和數據傳送延遲作為決定參數，選擇交錯深度。
在方框412中，對信道編碼數據進行交錯。
在方框414中，進行測試是否滿足無線電信道質量要求？如果不滿足，則在方框416中，除主天線之外，還至少選擇一個發射分集式天線，以便滿足無線電信道質量要求，之后該方法將在方框418中繼續。如果滿足無線電信道質量要求，則直接在方框418中繼續進行操作，而不向信號加入空間交錯。
在方框418中，利用選擇的天線傳輸調制，交錯并且信道編碼后的數據。在方框420中，該方法結束。
下面以一組六條規則的形式，給出發射器250用于為下行鏈路224選擇最合適的時間和空間交錯組合的策略。假定發射器250位于基站，接收器226位于移動站，不過下述規則也適合于優化上行鏈路230。
1.網絡根據傳送模式，設定數據傳送的質量要求。傳送模式可以是具有不同數據速率的實時通信和非實時通信。質量要求是誤碼率或幀錯誤率和傳送延遲Dreq。
2.在發射器250中，存在預設的時間交錯水平(或深度)(例如10ms，20ms，30ms，…，80ms，…)和空間交錯水平。估計的相關系數以具有特定角度擴展的天線分離為基礎。如果如同在線性陣列中一樣，天線間隔相同的距離，則相鄰天線之間的距離對應于給定角度擴展中最低的空間交錯水平，并且遠端天線之間的距離對應于最高的空間交錯水平。
3.發射器250測量反向鏈路(或者上行鏈路)230，并根據這些測量，確定信道的相干時間，信道的相干時間直接與所需的交錯深度有關。另外還可測量可用的多路分集的數量，以及天線振子之間的相關性。上行鏈路230信息通常可用作下行鏈路信息的近似結果。
相干時間Tcoh近似于多普勒線寬的倒數。估計多普勒線寬的已知方法有幾種，這里假定使用能夠以一定精度估計多普勒線寬的一種方法。當然，測量精度會影響本發明的技術效果。
通過觀測功率超過預設功率水平Ptr(與功率最強的組件相比，例如Ptr＝-19dB)，并且相互之間的距離大于相干距離(約為矩形脈沖波形的一小片(chip))的多路組件的數目。多路組件的功率可用于計算可能的最大多路組合增益Gmmax。
4.把相干時間與所需的傳送延遲進行比較。
4.1.如果相干時間Tcoch無窮大，則使用空間交錯，即使用至少一個分集式天線。
4.2.如果相干時間Tcoch大于所需的傳送延遲Dreq，則估計多路分集的數量。多路分集的這種估計是一個可選的特征。它優化了無線電資源的使用，因為如果在接收器226中，存在足夠的多路分集，則可降低時間和/或空間交錯。
4.2.1.如果不存在多路分集(Gmmax≤Gtr，參見下面對Gtr的定義)，并且信道正在衰落，則把時間交錯水平設定為對應于所需的傳送延遲，從而選擇的時間交錯深度dI≤Tcoch。選擇空間交錯水平mj，以便兩個連續符號之間的有效相干值低于預定的門限水平Ctr。根據時間交錯深度和空間交錯值，計算有效的相干值。預定的門限水平保證連續符號之間一定水平的去相關性，從而在解碼之后，可以和閉環功率控制一起獲得所需的誤差性能。
4.2.2.如果多路分集增益Gmmax≥Gtr，并且時間交錯深度dI≤Tcoch，則只利用一個天線發射數據。預設門限增益Gmtr，以便和時間交錯深度dI，及閉環功率控制一起，能夠在解碼之后，獲得所需的誤差性能。
4.3.如果相干時間Tcoch小于所需的傳送延遲Dreq，則把時間交錯水平設定為對應于相干時間，即dI≤Tcoch。估計多路分集的數量。
4.3.1.如果不存在多路分集(Gmmax≤Gtr)，則天線被用于產生仿真多路分集，從而獲得的多路組合增益Gmach和時間交錯深度dI，以及閉環功率控制一起，保證在解碼之后，獲得所需的誤差性能。
4.3.2.如果存在足夠的多路分集(Gmmax≥Gtr)，則只使用一個天線發射數據。
5.利用選擇的時間交錯深度dI對編碼數據序列進行交錯，并根據選擇的空間交錯水平mj或傳輸分集水平，實現天線映射。在空間交錯中，把連續的二進制位分配給不同的天線振子ak。在傳輸分集中，單個二進制位被分配給多個天線振子ak，…，ak＋n。借助映射矩陣M的適當充填，可容易地實現這一點。
6.通過把特殊的擴展碼分配給天線發射的每個二進制位，或者通過把不同的引導符包含在考慮的天線發射的每個二進制位或二進制位序列中，識別天線。
上面給出的編碼方案決定主要由上行鏈路測量結果驅動。其目的是獲得所需的鏈路質量水平。另外，決定過程中還可結合其它用戶和網絡信息。這些用戶和網絡信息包括基站信息，例如處理資源的可用性，硬件局限性(例如功率放大器負載)，硬件故障(例如當在給定發射分支中出現故障時，基站將重新安排發射方案，以避免服務中斷)，網絡信息，例如某些用戶服務的優先級及同信道用戶信息，來自于移動站的反饋信息，例如編碼決定也可由移動站完成，或者可由基站和移動站做出共同的決定。
到目前為止，只介紹和分析了發射器250一方。下面將參考圖3，介紹能夠處理由自適應發射器250發射的信號的自適應接收器226。dI，這里，強調的是使用的編碼方案最終由發射方決定，但是選擇的方案必須易于通知給接收方。下行鏈路專用控制信道可用于傳送和使用的編碼方案中的任何改變有關的信息。
提出的方法可和類屬M天線接收器一起使用，這里M≥1。從而，接收器或者是單天線接收器，或者是多天線接收器。
在檢測數據位之前，接收器必須檢測使用的時間和空間交錯水平，并且接收器必須配置自身。這是由控制部分326完成的，控制部分326接收來自于控制信道的信息，或者控制部分326通過使用盲檢測，找出所述信息。
每個天線302A，302B，302C接收從不同天線214A，214B，214C發射的符號。如果特定的代碼被用于提供身份證明，則相應的去擴展部件被用于重新排列空間交錯后的二進制位，使之恢復初始的順序，或者允許最大比率的組合，如果使用了傳輸分集的話。如果引導符被用于提供身份識別，則在處理數據位之前，必須檢測這些引導符。在這種情況下，必須緩存接收的信號。
圖3表示了CDMA無線電系統中使用的一種可能的接收器。它采用M發射天線分離部件300A，300B，300C，每個部件與一個天線相連。如果不使用接收器天線分集，則只存在一個發射天線分離部件300A。
無線電接收器通常是瑞克接收器。天線從無線電路徑接收模擬無線電信號。接收的信號被傳送給構成阻止所需頻帶外的頻率的濾波器的射頻部分304A，304B，304C。隨后信號被轉換為中頻信號，或者直接被轉換為基帶信號，在前一種情況下，信號被采樣并被量化。由于所討論的信號是多路傳播信號，因此需要在包括幾個瑞克指狀元件的部件中組合在不同多路中傳播的信號分量。在行化瑞克指狀元件中，搜索不同多路傳播的信號分量的延遲。在找出所述延遲之后，通過使接收的信號和利用找出的特定多路的延遲，所延遲的使用擴展碼相關，分配用于接收每個多路傳播信號的不同瑞克指狀元件。隨后組合同一信號的不同解調和去擴展多路，以便獲得更強的信號。
每個發射天線分離部件300A，300B，300C包含N個瑞克接收器，瑞克接收器的數目N對應于發射器使用的發射天線214A，214B，214C的數目。每個瑞克接收器306A，308A，310A與特定的天線214A，214B，214C代碼匹配。于是，接收分集組合部件312中的每個第i個組合網絡(i＝1，2，…N)314A，314B，314C將具有M個輸入。第i個組合網絡314A，314B，314C的輸出代表第i個發射天線的組合后的M階分集信號。
在發射分集組合部件320中，對使用的空間交錯進行解交錯。隨后，在解交錯器332中，對信號進行時間解交錯。之后，可在信道解碼器324中，對信道編碼進行解碼，以恢復初始數據200。例如，最好利用維特比解碼器對卷積編碼進行解碼。同樣，本發明的接收器最好用軟件實現，但是如同發射器一樣，也可利用硬件來實現。
雖然上面參考附圖中所示的例子說明了本發明，但是顯然本發明并不局限于此，相反在附加的權利要求中公開的本發明的原理的范圍內，可以多種方式變化本發明。
權利要求
1.一種在無線電信道中，從發射器向接收器傳輸數據的方法，所述方法包括(402)根據用戶和系統信息，設置無線電信道質量要求；(404)設置數據傳送延遲要求；(406)確定無線電信道相干時間；(408)對數據進行信道編碼；(410)通過利用無線電信道相干時間和數據傳送延遲作為決定參數，選擇交錯深度；(412)交錯信道編碼數據；(414 NO)如果無線電信道質量要求不被滿足，(416)除主天線外，還至少選擇一個發射分集天線，從而滿足無線電信道質量要求；(418)利用選擇的天線，發射調制，交錯并且信道編碼后的數據。
2.按照權利要求1所述的方法，其中無線電信道質量要求被表示為誤碼率或幀錯誤率。
3.按照權利要求1所述的方法，其中從預定的水平內選擇交錯深度，并用天線之間的估計相關因素作為參數，來選擇天線。
4.按照權利要求1所述的方法，其中無線電信道相干時間被定義為多普勒頻寬的倒數。
5.按照權利要求1所述的方法，其中當選擇交錯深度時，還考慮無線電信道的多路分集組合增益。
6.按照權利要求5所述的方法，其中當計算多路分集組合增益時，將接收功率超過預定門限，并且相互之間的距離大于相關距離的多路組件考慮進去。
7.按照權利要求1所述的方法，其中以把連續符號分配給不同天線的方式使用天線。
8.按照權利要求1所述的方法，其中以把同一符號分配給至少兩個不同天線的方式使用天線。
9.按照權利要求1所述的方法，其中通過每個天線的發射含有一個唯一的署名，例如擴展碼或引導符序列。
10.按照權利要求1所述的方法，其中在無線電連接開始時，在無線電信道上，把使用的交錯深度通知接收器。
11.按照權利要求1所述的方法，其中關于無線電信道的各幀或各個分組，把使用的交錯深度通知接收器。
12.按照權利要求1所述的方法，其中借助二進制方矩陣，把交錯并且信道編碼后的數據映射到天線。
13.按照權利要求12所述的方法，其中二進制方矩陣是N維矩陣，其中N是天線的數目；矩陣各行分別對應于一個天線；矩陣各列分別對應于一個要發送的符號；矩陣位置中的值“1”表示借助于該行的天線發送對應于該列的符號；矩陣位置中的值“0”表示不借助于該行的天線發送對應于該列的符號。
14.按照權利要求1所述的方法，其中當無線電信道相干時間無限大時，相干深度被設定為零，并且至少使用一個分集式天線。
15.按照權利要求1所述的方法，其中交錯深度被設定為對應于數據傳送延遲，并且選擇天線的數目，以便兩個連續符號之間的有效相干值低于預定的門限水平。
16.按照權利要求1所述的方法，其中用戶和系統信息包括和接收器相關的信息，例如，使用一個以上天線的接收器的天線組合增益；或者和無線電系統相關的信息，例如不同用戶中的優先級，不同服務中的優先級，和干擾源相關的信息；或者和發射器相關的信息，例如硬件局限性，處理資源的可用性，硬件故障。
17.一種無線電發射器，包括對要發送的數據(200)進行信道編碼的信道編碼器(202)；與信道編碼器(202)相連、用于交錯信道編碼數據的交錯器(204)；與交錯器(204)相連的空間分集部件(206)；與空間分集部件(206)相連的至少兩個發射部件(212A，212B，212C)；包括在無線電信道中，發射調制、交錯并且信道編碼后的數據的調制部件(210A)，以及與調制部件(210A)相連的天線(214A)的發射部件(212A)；確定無線電信道相干時間的相干時間裝置(236)；檢測數據傳送延遲要求的傳送延遲裝置(242)；通過把無線電信道相干時間和數據傳送延遲作為決定參數，來選擇交錯深度的交錯選擇裝置(240)，交錯選擇裝置(240)獲得來自于相干時間裝置(236)和傳送延遲裝置(242)的輸入，并且交錯選擇裝置(240)把交錯深度輸入交錯器(204)；根據用戶和系統信息，檢測無線電信道質量要求的質量裝置(242)；如果無線電信道質量要求不被滿足，除主天線外，還選擇至少一個發射分集天線，從而無線電信道質量要求將被滿足的天線分集選擇裝置(240)，天線分集選擇裝置(240)從質量裝置(242)獲得無線電信道質量要求，并且天線分集選擇裝置(240)把選擇的發射部件(212A，212B，212C)輸入空間分集部件(206)中。
18.按照權利要求17所述的無線電發射器，其中在質量裝置(242)中，無線電信道質量要求被表示為誤碼率或幀錯誤率。
19.按照權利要求17所述的無線電發射器，其中在交錯選擇裝置(240)中確定的預定水平內，選擇交錯深度，并通過把在天線分集選擇裝置(240)中確定的天線(214A，214B，214C)間的估計相關因素作為參數，來選擇天線(214A，214B，214C)。
20.按照權利要求17所述的無線電發射器，其中在相干時間裝置(236)中，無線電信道相干時間被規定為多普勒頻寬的倒數。
21.按照權利要求17所述的無線電發射器，其中發射器還包括信道測量部件(236)，并且當在交錯選擇裝置(240)中選擇交錯深度時，還把無線電信道的多路分集組合增益考慮進去。
22.按照權利要求21所述的無線電發射器，其中當計算多路分集組合增益時，把接收功率超過預定門限，并且相互之間的距離大于相關距離的多路組件考慮進去。
23.按照權利要求17所述的無線電發射器，其中以在天線分集選擇裝置(240)中，把連續符號分配給不同天線(214A，214B，214C)的方式使用天線(214A，214B，214C)。
24.按照權利要求17所述的無線電發射器，其中以在天線分集選擇裝置(240)中，把同一符號分配給至少兩個不同天線(214A，214B，214C)的方式使用天線(214A，214B，214C)。
25.按照權利要求17所述的無線電發射器，其中發射器還包括用于向通過每個天線(214A，214B，214C)的發射加入一個唯一署名，例如擴展碼或引導符序列的裝置(238)。
26.按照權利要求17所述的無線電發射器，其中發射器還包括用于在無線電連接開始時，在無線電信道上，把使用的交錯深度通知接收器的裝置(238)。
27.按照權利要求17所述的無線電發射器，其中發射器還包括關于無線電信道的各幀或各個分組，把使用的交錯深度通知接收器的裝置(238)。
28.按照權利要求17所述的無線電發射器，其中在空間分集部件(206)中，借助二進制方矩陣，把交錯并且信道編碼后的數據映射到天線(214A，214B，214C)。
29.按照權利要求28所述的無線電發射器，其中二進制方矩陣是N維矩陣，其中N是天線(214A，214B，214C)的數目；矩陣各行分別對應于一個天線；矩陣各列分別對應于一個要發送的符號；矩陣位置中的值“1”表示借助于該行的天線發送對應于該列的符號；矩陣位置中的值“0”表示不借助于該行的天線發送對應于該列的符號。
30.按照權利要求17所述的無線電發射器，其中當在相干時間裝置(236)中，無線電信道相干時間無限大時，在交錯選擇裝置(240)中把相干深度設定為零，并且在分集選擇裝置(240)中，至少使用一個分集式天線(214A，214B，214C)。
31.按照權利要求17所述的無線電發射器，其中在交錯選擇裝置(240)中，把交錯深度設定為對應于數據傳送延遲，并且在天線分集選擇裝置(240)中選擇天線的數目，以便兩個連續符號之間的有效相干值低于預定的門限水平。
32.按照權利要求17所述的無線電發射器，其中質量裝置(242)中的用戶和系統信息包括和接收器相關的信息，例如，使用一個以上天線的接收器的天線組合增益；或者和無線電系統相關的信息，例如不同用戶中的優先級，不同服務中的優先級，以及干擾源相關的信息；或者和發射器相關的信息，例如硬件局限性，處理資源的可用性，硬件故障。
33.一種無線電接收器，包括包含天線(302A)的至少一個發射天線分離部件(300A)，與天線(302)相連的射頻部分(304A)，與射頻部分(304A)相連的至少兩個瑞克接收器(306A，308A，310A)，瑞克接收器的數目對應于用于發射接收的信號的發射天線的數目；與瑞克接收器(306A，308A，310A)相連、用于組合從不同發射天線接收的信號的發射分集組合部件(320)；與發射分集組合部件(320)相連、用于對接收信號進行解交錯的解交錯器(322)；與解交錯器(322)相連、用于對接收信號的信道編碼進行解碼的信道解碼器(324)。
34.按照權利要求33所述的無線電接收器，其中在瑞克接收器(306A，308A，310A，306B，308B，310B，306C，308C，310C)和發射分集組合部件(320)之間，存在接收分集組合部件(312)，接收分集組合部件(312)包括用于組合利用同一發射天線發送的、并通過不同天線(302A，302B，302C)接收的信號的至少兩個組合網絡(314A，314B，314C)。
全文摘要
本發明涉及一種在無線電信道中,從發射器向接收器傳輸數據的方法,以及實現這種方法的發射器和接收器。所述方法包括:(402)根據用戶和系統信息,設置無線電信道質量要求;(404)設置數據傳送延遲要求;(406)確定無線電信道相干時間;(408)對數據進行信道編碼;(410)通過利用無線電信道相干時間和數據傳送延遲作為決定參數,選擇交錯深度;(412)交錯信道編碼數據;(414NO)如果無線電信道質量要求不被滿足,(416)除主天線外,還至少選擇一個發射分集天線,以便滿足無線電信道質量要求;(418)利用選擇的天線,發射調制,交錯并且信道編碼后的數據。
文檔編號H04L1/06GK1331869SQ99814751
公開日2002年1月16日 申請日期1999年10月19日 優先權日1999年10月19日
發明者凱里·霍恩曼, 馬考斯·凱茨, 朱哈·耶里塔洛 申請人:諾基亞網絡有限公司