CN100364243C - 接收机、发射装置和通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种接收机，发射装置和通信系统。该接收机包括：一信号分离器，用于将接收机接收的数据信号转换为单时隙数据突发；一均衡器；一联合检测器；和一控制器，根据从外部接收到的高层控制信号控制所述信号分离器、均衡器和联合检测器，该控制信号包括关于所述数据信号的扩频因子信息，当数据信号的扩频因子等于1时，控制器控制信号分离器将单时隙数据突发输入均衡器，且该控制器激活均衡器，使其对该单时隙数据突发进行均衡技术处理；当数据信号的扩频因子大于1时，控制器控制信号分离器将单时隙数据突发输入联合检测器，且该控制器激活联合检测器，使其对该单时隙数据突发进行联合检测技术处理。

Description

接收机、发射装置和通信系统

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别是第三代移动通信系统TD-SCDMA(时分同步码分多址)系统的接收机、发射装置和通信系统。

背景技术

随着未来多媒体业务对高速数据传输日益增长的需求，无线数据业务将急剧增加，这就要求第三代移动通信系统必须具有适合传输数据业务的一些特点，如高数据量、高突发性、高可靠性等。对于第三代移动通信标准之一的TD-SCDMA系统，可以针对不同通信需求的各类用户，既提供高质量的低速语音业务，还提供高质量的高速数据传输业务，特别是提供针对多载波技术支持下的高速数据传输业务。通常的TD-SCDMA系统为单载波系统，在TD-SCDMA的长期演变中，为了进一步提高数据传输的速率，TD-SCDMA系统还支持多载波技术，尤其是当扩频因子等于1时优势更为明显。当扩频因子大于1时，TD-SCDMA系统干扰主要是不同用户间的多址干扰，由多径传播引起的符号间干扰占次要地位，此时在TD-SCDMA系统中得到广泛应用的联合检测算法可以在恶劣的传输环境下获得比较好的接收效果。当传输环境良好，可以使用扩频因子为1的多载波高速数据传输业务时，这时就可以只采用均衡器。

在通信系统中，根据需要有时利用单个载波承载数据信号，有时利用多载波承载数据信号。参照图1，描述一个多载波信号的例子的频谱结构图。该频谱以ω₀，ω₀+Δω，ω₀-Δω三频点为中心，载波间隔为Δω＝1.6MHz。

下面，参照图2，描述TD-SCDMA系统的接收端的结构。该接收端包括天线21，射频处理部22，基带处理部23，接收机24和解码处理部25。首先，无线信号经过接收端的天线21进入射频处理部22，进行混频、滤波和放大，然后送入基带处理部23映射到数字信号序列，所以接收端的接收机24接收的都是基带数字信号，接收机能够对输入的基带数字信号解调，最后解调后的软比特信息送入解码处理部25，解码处理部25处理后即可得到所期望的用户比特信息，从而达到传输信息的目的。上面提到的对数据信号执行的联合检测处理和均衡处理皆由接收机24执行。

但是，迄今为止，还没有提出一种能够将多载波均衡技术和联合检测技术相结合的接收方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能够结合多载波均衡技术和联合检测技术的接收机，以及相应的发射装置和通信系统。

依照本发明的接收机，其包括：一信号分离器，用于将接收机接收的数据信号转换为单时隙数据突发；一均衡器；一联合检测器；和一控制器，根据从外部接收到的高层控制信号控制所述信号分离器、均衡器和联合检测器，该控制信号包括关于所述数据信号的扩频因子信息，当数据信号的扩频因子等于1时，控制器控制信号分离器将单时隙数据突发输入均衡器，且该控制器激活均衡器，使其对该单时隙数据突发进行均衡技术处理；当数据信号的扩频因子大于1时，控制器控制信号分离器将单时隙数据突发输入联合检测器，且该控制器激活联合检测器，使其对该单时隙数据突发进行联合检测技术处理。

依照本发明的发射装置，其包括一高层控制信号生成器，该高层控制信号生成器根据发射装置对数据信号执行的扩频处理以及发送的数据信号是单载波数据信号还是多载波数据信号生成高层控制信号，该高层控制信号包括与数据信号相关的扩频因子信息和多载波信息，发射装置将数据信号和高层控制信号通过一发射单元发送。

依照本发明的通信系统，其包括一发射装置和一接收装置，所述发射装置包括一高层控制信号生成器，该高层控制信号生成器根据发射装置对数据信号执行的扩频处理以及发送的数据信号是单载波数据信号还是多载波数据信号生成高层控制信号，该高层控制信号包括与数据信号相关的扩频因子信息和多载波信息，该发射装置将数据信号和高层控制信号通过一发射单元发送，所述接收装置接收来自发射装置的数据信号和高层控制信号，且其包括如上所述的接收机。

依照本发明，可以实现对多载波下数据的有效接收，使具有高低不同的扩频因子的数据都能够达到高质量的接收效果，使得接收机更为灵活，提高了接收机的整体性能，从而满足未来互联网和多媒体应用对3G无线高速数据业务需求的急剧增加。

附图说明

图1是三载波的频谱结构示意图。

图2是TD-SCDMA系统的接收端的结构框图。

图3是依照本发明的一实施方式的接收机的结构框图。

图4是信号分离器处理信号的流程图。

图5是多载波分离器的一个例子的结构框图。

图6是在外围控制装置的控制下均衡单元处理数据的一个例子。

图7是在外围控制装置的控制下均衡单元处理数据的另一例子。

图8为选择器的示意图。

具体实施方式

依照本发明的通信系统至少包括一发射端和一接收端。相对于现有的发射端，依照本发明的发射端的改进之处在于：其进一步包括一高层控制信号生成器，该高层控制信号生成器根据发射端对数据信号执行的扩频处理以及发送的数据信号是单载波数据信号还是多载波数据信号生成高层控制信号，该高层控制信号包括与数据信号相关的扩频因子信息和多载波信息。发射端通过发射单元(例如，天线)将数据信号和高层控制信号发送给接收端。和现有技术相比，接收端的改进在于位于基带处理部23之后、解码处理部25之前的接收机24。

如图3所示，其描述依照本发明的一实施方式的接收机。该接收机包括一控制器31、一信号分离器32、一联合检测器33、一控制该联合检测器33的外围控制器34、一均衡器35、一控制该均衡器35的外围控制器36、一选择器37、和一后处理器38。

所述控制器31接收来自发射端的高层控制信号，信号分离器32接收来自发射端并经射频处理部22和基带处理部23处理后的基带数字信号。该高层控制信号包括关于从发射端接收到的数据信号的多载波信息和扩频因子信息以及其他系统信息。控制器31根据该高层控制信号控制信号分离器32、联合检测器33、均衡器35和选择器37。

根据接收到的高层控制信号中的扩频因子信息，当接收数据的扩频因子为1时，控制器31使信号分离器32将数据送入均衡器支路，且同时激活均衡器35工作；当接收数据的扩频因子大于1时，控制器31使信号分离器32将数据送入联合检测支路，且同时激活联合检测器33工作。

此外，根据接收到的高层控制信号中的多载波信息，控制器31可以判断接收到的基带数字信号是为单载波信号，还是多载波混合信号，并控制信号分离器32对其执行不同的处理，这将在下面详细描述。

此外，根据接收到的高层控制信号中的扩频因子信息，控制器31控制选择器37选择均衡器33或联合检测器35的输出。

参照图4，描述该信号分离器32处理信号的流程。

首先，根据控制器31的控制，判断输入的基带数字信号是否为多载波。如果确定该基带数字信号为单载波，则将基带数字信号发送至信号分离器的、与单载波基带信号相匹配的单载波滤波器41。该单载波滤波器41可以是各种有效带通滤波器，例如，加窗的根升余旋滤波器。单载波滤波器41将该基带数字信号转换为单时隙数据突发。接着，根据控制器的控制，判断扩频因子是否为1。如果扩频因子等于1，则将单时隙数据突发发送至均衡器支路。如果扩频因子大于1，则将单时隙数据突发发送至联合检测支路。

如果确定该基带数字信号为多载波，则将基带数字信号发送至信号分离器的、与多载波混和信号相匹配的多载波分离器42。该多载波分离器42为一组与多载波混和信号相匹配的多载波分离器，带通滤波器组是一个实施例，例如，根升余旋滤波器组，该滤波器组将对应频带内的信号提取出来，并置于零中频，使多载波信号化为一组并行的零中频数字基带信号。

参照图5，描述多载波分离器42的一个例子。图5所示的多载波分离器42包括一组具有多个频点的滤波器和一数据缓冲器54。所述多个频点的滤波器包括：零频点滤波器51，邻频点滤波器52、53。例如，若零频点滤波器51为具有频率响应H(jw)的根升余旋滤波器，则邻频点滤波器的频率响应为H(jw)·e^jk·w0t，k＝±1，±2，…。这些滤波器依据信号所处的频段将信号分离出来，送入数据缓冲器54。数据缓冲器54包括数个与数据分离滤波器组相对应的存储单元(图未示)，其中每一个存储单元均可以存储一个数据突发的数据容量。数据突发以时隙为单位存储，传送和处理。

当多载波分离器42执行处理之后，根据控制器31的控制，判断扩频因子是否为1。如果扩频因子等于1，则将单时隙数据突发发送至均衡器支路。如果扩频因子大于1，则将单时隙数据突发发送至联合检测支路。

联合检测器33是具有下述功能的接收装置，首先将接收信号与系统信息做相关运算，以期得到初步的解调结果。然后经过矩阵求逆(通过矩阵分解，矩阵求逆以及方程求解模块完成)即可达到同时消除多址干扰和符号间干扰的目的，其能够联合所有信号的信息对有用信号进行干扰消除，以期获得更好的检测质量。

联合检测器33可以为现有技术中的任一种联合检测器，其可以包括数据分离模块、信道估计模块、码道激活检测模块、匹配滤波模块、矩阵求逆模块和方程求解模块。

均衡器35是指具有下述功能的接收装置，能够根据信道响应特征消除符号间干扰，其能够根据信道响应信息对接收信号进行干扰消除，以期获得更好的检测质量。

均衡器35可以为现有技术中的任何一组线性或非线性的均衡装置，这些均衡装置均可用于补偿或减小在接收信号中的符号间的干扰。这里给出了一个MVA均衡的例子，其包括数据分离模块、信道估计模块、DIR估计模块、MVA网格初始化模块、计算分支度量模块、路径比较选择模块和测量可靠性模块等。

需要说明是，在控制调度允许的情况下，均衡器和联合检测器可以共用同一个数据分离模块和信道估计模块，以达到简化接收机结构和成本的目的。

在本发明中，联合检测器33和均衡器35皆可以分别包括多个联合检测单元和均衡单元，并可以利用联合检测器33的外围控制装置34和均衡器35的外围控制装置36分别对它们进行控制。

所述外围控制装置34、36是一种任务时序的安排装置，在数据突发少的时候，外围装置根据任务调度和时间可以只触发一个均衡单元或联合检测单元，当任务繁忙时，尤其是多载波存在时外围装置就可并行触发多个均衡单元或联合检测单元，以满足接收机的解调需求。

图6和图7给出了两个解调器为均衡器的例子，图6是指3个数据突发由3个并行的均衡单元一次运算完成，而图7说明8个数据突发可以由4个均衡单元二次运算完成。

如图8所示，当联合检测器33或均衡器35完成解调后，选择器37将根据控制器31的控制，选择输入结果并输出给后处理器38完成相位旋转和码道重排，最后将经过量化处理的软比特送给解码器25。

依照本发明，可以实现对多载波下数据的有效接收，使具有不同的扩频因子的数据都能够达到高质量的接收效果，使得接收机更为灵活，提高了接收机的整体性能，从而满足未来互联网和多媒体应用对3G无线高速数据业务需求的急剧增加。

以上以具体的实施例说明了本发明，但是这些实施例是示例性的，本发明不限于具体的实施例。本领域的普通技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行修改、变化或替代。

Claims (9)

1.一种接收机，其特征在于包括：

一信号分离器，用于将接收机接收的数据信号转换为单时隙数据突发；

一均衡器；

一联合检测器；和

一控制器，根据从外部接收到的高层控制信号控制所述信号分离器、均衡器和联合检测器，该控制信号包括关于所述数据信号的扩频因子信息，

当数据信号的扩频因子等于1时，控制器控制信号分离器将单时隙数据突发输入均衡器，且该控制器激活均衡器，使该均衡器对该单时隙数据突发进行均衡技术处理；

当数据信号的扩频因子大于1时，控制器控制信号分离器将单时隙数据突发输入联合检测器，且该控制器激活联合检测器，使该联合检测器对该单时隙数据突发进行联合检测技术处理；

所述控制信号进一步包括确定所述数据信号是单载波信号还是多载波信号的多载波信息，

当所述数据信号为单载波信号时，控制器控制所述信号分离器的单载波滤波器对数据信号进行处理，并将其转换为单时隙数据突发；

当所述数据信号为多载波信号时，控制器控制所述信号分离器的多载波滤波器对数据信号进行处理，并将其转换为并行的单时隙数据突发。

2.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于：

进一步包括一控制所述联合检测器的外围控制装置，所述联合检测器包括多个联合检测单元，所述外围控制装置根据数据突发的密集程度触发单个联合检测单元工作或多个联合检测单元并行工作。

3.根据权利要求2所述的接收机，其特征在于：

当数据突发的密集程度低时，所述外围控制装置只触发一个或二个联合检测单元工作，当数据突发的密集程度高时，触发所有联合检测单元工作。

4.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于：

进一步包括一控制所述均衡器的外围控制装置，所述均衡器包括多个均衡单元，所述外围控制装置根据数据突发的密集程度触发单个均衡单元工作或多个均衡单元并行工作。

5.根据权利要求4所述的接收机，其特征在于：

当数据突发的密集程度低时，所述外围控制装置只触发一个或二个均衡单元工作，当数据突发的密集程度高时，触发所有均衡单元工作。

6.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于：

进一步包括一选择器，

所述控制器根据控制信息中的扩频因子信息控制该选择器选择均衡器或联合检测器的输出，该选择器将选择的输出输入一后处理器。

7.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于：

所述多载波滤波器包括一组滤波器和相应的数据缓冲器，该数据缓冲器用于缓冲存储滤波器处理后的数据。

8.根据权利要求7所述的接收机，其特征在于：

所述一组滤波器中的每个滤波器具有不同的中心频点，用于分离多载波信号。

9.一种通信系统，其包括一发射装置和一接收装置，

所述发射装置包括一高层控制信号生成器，该高层控制信号生成器根据发射装置对需发送的数据信号执行的扩频处理以及需发送的数据信号是单载波数据信号还是多载波数据信号生成高层控制信号，该高层控制信号包括与需发送的数据信号相关的扩频因子信息和多载波信息，该发射装置将需发送的数据信号和高层控制信号通过一发射单元发送，

所述接收装置接收来自发射装置的数据信号和高层控制信号，且其包括如权利要求1-8任一项所述的接收机。

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