CN1096764C - 高速无线通信系统 - Google Patents

Abstract

集中控制装置控制总信号流。呼叫装置根据从集中控制装置发送的呼叫指令信号发送呼叫信号。信息接收装置接收呼叫信号，发送应答信号。应答接收装置在收到应答信号时发送应答确认信号。集中控制装置在收到应答确认信号时向信息发送/分配装置发送信息/控制信号。信息发送/分配装置为多个信息发送装置分配信息/控制信号。多个信息发送装置以无线方式向信息接收装置同时发送信息信号。

Description

高速无线通信系统

本发明涉及适于进行移动通信的高速通信系统。

图1的无线寻呼系统(所谓的便携电话(pocket-bell)服务系统)通常可作为从基站向终端发送信息的无线通信系统。在Masaaki Sinji所著的“移动通信”，Maruzen Co.，Ltd，1989一书中给出了图1的无线寻呼系统的详细结构。

首先，拨打电话的人(主叫方)通过固定电话等提出呼叫请求。一旦提出呼叫请求，则从主叫基站103向无线呼叫接收站105发送一个呼叫信号以产生一个呼叫。

这个无线寻呼系统是一个单向传输系统，只进行从无线基站到接收终端的下行传输。由于接收终端不需要发送功能，因此可以实现接收终端的小型化/低功耗。如上所述，无线寻呼系统是一个单向传输系统。但是，在配有固定电话的情况下无线寻呼系统可被用作一个等价的双向传输系统，其中该固定电话与有线公用电话(交换)网相连，这种无线寻呼系统已被广泛使用。为了改进无线寻呼系统的接收质量，通过从多个无线基站向某个终端同时发送信号以获得分集效应来构成多站同时传输。

在这样的多站同时传输中经常使用偏置传输，其中在无线寻呼系统中有意地对载波频率，调制波形或频率偏移进行偏置。在使用这种偏置传输的情况下由接收终端接收的信号的衰落率比不用偏置传输时获得的衰落率要高。结果就可以减小接收电平低于获取普通传输质量所需的电平的概率，改进传输特性。在前面“移动通信”一书中公开了这种情况。

但是这样的偏置传输存在一个缺陷，即为了偏置需要扩展所需的信号带宽，从而降低了频率利用效率。

因而，对于不扩展信号带宽的多站同时传输，曾考察了通过在处于发送器一边的多个无线基站之间有意发送延迟符号定时并由处于接收器一边的接收终端中的一个均衡器综合延迟波这样的系统。在这样的系统中，由于从目标基站到终端的传播路径可被认为是独立的，则可以获得所谓的路径分集效应。在专利应用第62-120130号，“传输路径分集传输系统”，专利应用第2-148935号，“分集接收器”，和Per-EricOstling，“单频多点广播环境中MMSE线性均衡器和判定反馈均衡器的性能”，43rd IEEE交通技术会议，1993，pp.629-632中公开了上述内容。

上述著作仅仅公开了传输系统，而包括接入无线信道等的具体过程并未被提及。

另外，由于当前无线寻呼系统最大传输速率为1.2千位/秒，这不适于高速传输大量信息。而且，在高速传输信息时必须扩展传输带宽。与窄带内进行低速传输时得到的灵敏度相比这样的带宽扩展使接收灵敏度下降了。为了保持接收灵敏度，必须使用比在窄带内进行低速传输时所需的要高的发送功率。

下面给出详细内容。如图2A所示，假定使用类似的调制系统，与进行低速传输时所需的相比在进行高速传输时信号带宽被扩展了。如图2A所示，如果具有带宽B₀的信号传输速率增加一倍，则带宽B₁变为B₁＝2B₀。此时，如图2B所示，在信号通过一个接收滤波器后，信号带宽增加两倍导致热噪声功率也增加一倍。因而，如图2 B所示，假定信号功率S₀和S₁彼此相等，而在热噪声功率增加一倍的情况下CN比下降。在这种情况下，为了即使是在信号已通过接收滤波器的情况下也获得类似的CN比，信号发送功率必须增加一倍。例如，如果在当前无线寻呼系统中使用的传输速率1.2千位/秒被增加到1.2兆位/秒，则发送功率需要增加到为原来的1000倍。因此，很难实现这样的系统。

与上述类似，如果用与在进行窄带低速传输时使用的相类似的结构来进行宽带高速传输，则会导致接收质量下降。因此，仅靠增加常规无线寻呼系统的传输速率并不能实现高速信息发送系统。

类似地，虽然在上述著作中提到了在多站同时传输中通过均衡器合成信号的技术，然而书中没有公开使用这种技术的具体系统的结构和操作。

本发明考虑了上述问题，因此本发明的一个目标是提供一个能够以高速高质量发送大量信息的高速无线通信系统。

为了实现上述目标，本发明提供了一个高速无线通信系统，该系统包括控制信号流的集中控制装置，根据从集中控制装置发来的呼叫指令信号发送呼叫信号的呼叫装置，接收从呼叫装置输出的呼叫信号并发送应答信号的信息接收装置，接收从信息接收装置输出的应答信号并发送应答确认信号的应答接收装置，和接收集中控制装置根据从应答接收装置输出的应答确认信号而发送的信息/控制信号，并以无线方式向上述信息接收装置高速发送载有大量信息的信息信号而不是上述呼叫信号的信息发送装置。

更具体地讲，在本发明中，集中控制装置控制总信号流。呼叫装置根据从集中控制装置发来的呼叫指令信号发送呼叫信号。信息接收装置接收从上述呼叫装置输出的呼叫信号向应答接收装置发送应答信号。应答接收装置在其接收到应答信号时向集中控制装置发送应答确认信号。集中控制装置在其接收到应答确认信号时向信息发送装置发送信息/控制信号。信息发送装置以无线方式向信息接收装置高速发送与呼叫信号相比载有更大量的信息的信息信号。

另外，本发明提供了一个高速无线通信系统，该系统包括控制信号流的集中控制装置，根据从集中控制装置发来的呼叫指令信号发送呼叫信号的呼叫装置，接收从呼叫装置输出的呼叫信号、发送应答信号的信息接收装置，接收从信息接收装置输出的应答信号、发送应答确认信号的应答接收装置，分配集中控制装置根据从应答接收装置输出的应答确认信号而发送的信息/控制信号的信息发送/分配装置，和多个以无线方式向信息接收装置发送来自发送/分配装置的信息/控制信号中的信息信号的信息发送装置。

更具体地讲，在本发明中，集中控制装置控制总信号流。呼叫装置根据从集中控制装置发来的呼叫指令信号发送呼叫信号。信息接收装置接收呼叫信号向应答接收装置发送应答信号。应答接收装置在其接收到应答信号时向集中控制装置发送应答确认信号。集中控制装置在其接收到应答确认信号时向信息发送/分配装置发送信息/控制信号。信息发送/分配装置向多个信息发送装置发送信息/控制信号。多个信息发送装置以无线方式向信息接收装置发送信息信号。

在本发明的最优实施例中，以无线方式发送呼叫信号和应答信号。

更具体地讲，如果集中控制装置和呼叫装置/应答接收装置以无线方式相连，则以无线方式发送这些信号。

在本发明的最优实施例中，呼叫装置向宽阔区域发送呼叫信号，而应答接收装置接收从狭窄区域发来的应答信号。

更具体地讲，与呼叫装置有关的区域比与应答接收装置有关的区域要宽阔。

在本发明的最优实施例中，分别从多个信息接收装置发送的相应信息信号帧彼此相互同步。

在本发明的最优实施例中，信息接收装置包括均衡分别从多个信息发送装置发送的信息信号的均衡装置。

在本发明的最优实施例中，集中控制装置包括无线基站选择装置，该装置根据已发送应答确认信号的应答信号接收装置的位置估计信息接收装置的位置，再根据估计的位置从多个信息发送装置中选择一些将要发送信息信号的信息发送装置。

在本发明的最优实施例中，信息接收装置包括接收呼叫信号的第一天线和接收信息信号的第二天线，与第一天线相比第二天线的接收灵敏度更高一些。

更具体地讲，用第二天线能够以较高的灵敏度接收信息信号。

在本发明的最优实施例中，通过改变结构来改变灵敏度的方式使第一天线和第二天线共享一个天线。

在本发明的最优实施例中，信息接收装置确定是否收到具有较高质量的信息信号，在信息信号质量较低的情况下向集中控制装置发送一个信号请求重发所涉及的信息信号，而集中控制装置在收到该信号时向信息发送装置重发信息信号。

在本发明的最优实施例中，信息接收装置向集中控制装置发送有关已接收的信息信号质量是否较高的判定结果，而集中控制装置在根据判定结果确定信息信号未被接收的情况下向信息发送装置重发信息信号。

更具体地讲，信息接收装置无条件地发送判定结果，而集中控制装置确定是否应重发信息信号。

在本发明的最优实施例中，信息接收装置包括在信息信号接收完成后向信息发送装置发送接收完成信号的接收完成通知装置。

在本发明的最优实施例中，信息发送装置自然地终止信息发送所需的一系列操作，除非发送信息信号后在预定的时间间隔内收到一个重发请求。

在本发明的最优实施例中，多个信息发送装置中的每一个均包括根据为各信息发送装置确定的延迟量延迟信息信号的信息信号延迟控制装置。

在本发明的最优实施例中，当指定延迟量时信息信号延迟控制装置为分开预定一段距离的信息发送装置指定相等的延迟量。

在本发明的最优实施例中，信息发送装置利用扩频调制系统发送信息信号，而信息接收装置则使用RAKE接收器。

如上所述，在本发明中，呼叫信号首先通过低速通信网发送给接收终端，在确认了来自接收终端的应答信号后再由一个或多个信息发送装置同时高速发送信息。

另外，在本发明中，以同样的载波频率从多个信息发送装置向接收终端同时发送信息信号。

本发明不同于当前技术的方面在于通过低速通信网络发送呼叫信号和应答信号而通过高速通信网络发送信息信号。

本发明不同于当前技术的方面在于增加了信息信号的传输速率并针对这种增加相应地使用了均衡装置，而且对信息信号发送装置之间的延迟时间加以调整以便均衡装置有效地进行操作。在本发明中，不象在无线寻呼系统中那样，这里并没有使用呼叫请求等信号，信息信号的发送与请求信号无关，信息接收装置总可以接收信息信号。

图1是说明有关当前技术的一个例子的模块图；

图2A和2B是说明在当前技术领域中增加传输速率的情况的视图；

图3是说明有关实现基于本发明高速无线通信系统的第一实施例的高速无线通信系统的结构的模块图；

图4是说明实现第一实施例的高速无线通信系统中的信号流的操作流程图；

图5A是说明有关呼叫基站的结构的一个例子的模块图；

图5B是说明有关移动站的结构的一个例子的模块图；

图5C是说明有关应答基站的结构的一个例子的模块图；

图6A是说明有关呼叫信号的一个例子的视图；

图6B是说明有关应答信号的一个例子的视图；

图6C是说明有关信息信号的一个例子的视图；

图7是说明有关实现基于本发明高速无线通信系统的第二实施例的高速无线通信系统的结构的模块图；

图8是说明以无线方式发送呼叫信号和应答信号的例子；

图9是说明基于本发明高速无线通信系统的第四实施例的模块图；

图10是说明实现基于本发明高速无线通信系统的第五实施例的高速无线通信系统中的信号流的操作流程图；

图11是说明第五实施例的模块图；

图12是说明有关实现基于本发明高速无线通信系统的第六实施例的高速无线通信系统的结构的模块图；

图13是说明有关实现基于本发明高速无线通信系统的第七实施例的高速无线通信系统的结构的模块图；

图14是说明实施例中在请求重发信息信号的第一方法的操作流程图；

图15是说明在实施例中请求重发信息信号的第二方法的操作流程图；

图16是说明基于本发明高速无线通信系统的第九实施例的模块图；

图17是说明有关RLS-MLSE类型自适应均衡器结构的一个例子的模块图；

图18是说明在把本发明的第九实施例应用于蜂窝系统的情况下有关信号接收的一个例子的视图；

图19是说明在把延迟量重复应用于基于本发明第十一实施例的蜂窝系统的情况下有关延迟量(七个单元重复)指定的一个例子的视图；

图20是说明蜂窝系统中延迟量种类的视图；

图21是说明有关延迟量(三个单元重复)指定的另一个例子的视图；

图22是说明有关基于本发明第十二实施例的RAKE接收器结构的一个例子的模块图。

                实现本发明的最佳模式

下面参照附图说明本发明的实施例。

图3是说明有关实现基于本发明高速无线通信系统的第一实施例的高速无线通信系统的结构的模块图。

基于本实施例的高速无线通信系统包括一个集中控制站1，一个呼叫基站3，一个移动站5，一个应答基站7，一个信息发送网9和多个信息发送基站11。

集中控制站1，呼叫基站3，移动站5，应答基站7，信息发送网9和多个信息发送基站11分别与集中控制装置，呼叫装置，信息接收装置，应答接收装置，信息发送/分配装置和信息发送装置对应。

移动站5包括一个呼叫信号接收部分5a，一个信息信号接收部分5b和一个应答信号接收部分5c。在服务区域内提供多个信息发送无线基站11以便能够完全覆盖该服务区域。在图3中，作为举例，将多个信息发送无线基站11描述成一个由第一信息发送无线基站11a(MS1)，一个第二信息发送无线基站11b(MS2)和一个第三信息发送无线基站11c(MS3)组成的系统。

图4是说明实现第一实施例的高速无线通信系统中的信号流的操作流程图；

下面参照图3和图4说明这个高速无线通信系统的操作和功能。集中控制站1控制所有的信号流。集中控制站1以有线方式向呼叫基站3发送呼叫指令信号。呼叫基站3在接收呼叫指令信号时向移动站5发送呼叫信号。

在图5A中描述了一个说明有关具体呼叫基站3的结构的一个例子的模块图。从集中控制站1发送的呼叫指令信号被输入到发送开/关控制器31中。当收到呼叫指令信号时发送开/关控制器31向发送器32提供一个发送开启指令。当收到发送开启指令时，发送器32发送由呼叫信号产生器33产生的呼叫信号。正如在后面一个实施例中描述的，如果以无线方式发送呼叫信号，则通过一个天线发送呼叫信号。

图6A说明了一个呼叫信号的例子。在这种情况下，呼叫信号包括一个同步信号，一个呼叫号码信号和一个呼叫信息信号。同步信号在接收端被用于进行同步。呼叫号码信号是一种指示被呼叫的移动站号码的信号。呼叫信息信号是一种指示信息信号内容的信号，该信号在已发布了应答确认信号后从信息发送无线基站11发送出去。根据这种呼叫信息信号，移动站5能够确定是否应接收信息信号。

呼叫基站3提供的呼叫信号被移动站5中的呼叫信号接收部分5a所接收。此时，移动站5处于等待呼叫信号的挂起状态，只有呼叫信号接收部分5a工作。因此，在这种挂起状态耗损功率可以降低。为了通知集中控制站1呼叫信号已收到，移动站5控制应答信号发送部分5c向应答基站7发送应答信号。同时，移动站5控制信息信号接收部分5b，允许它接收信息信号。

在图5B中给出了说明一个具体移动站5的结构的例子的模块图。这里接收器51接收来自呼叫基站3的呼叫信号并把该信号传给控制器52。通过发送器53将来自控制器52的应答信号发送出去。根据呼叫信号中呼叫信息信号内的内容，控制器52向接收器54发送一个开/关信号以开启或关闭接收器54，这样可以控制接收器54接收或不接收来自信息发送基站的信息信号。类似于后面描述的实施例，当以无线方式在呼叫基站3和应答基站7之间进行发送/接收时，可以通过一个天线进行这样的发送/接收。呼叫信号接收部分5a包括接收器51和控制器52。应答信号发送部分5c包括发送器53和控制器52。另外，信息信号接收部分5b包括接收器54和控制器52。

图6B给出了应答信号的一个例子。在这种情况下，呼叫信号包括同步信号，一个ID信号和一个应答信息信号。同步信号在接收端用来进行同步。ID信号是一个指示已接通呼叫的移动站的号码的信号。应答信息信号是一个指示需附加到应答确认信号上的信息的信号。根据这种应答信息信号，集中控制站1能够确定是否应发送这样的信息信号。

在其收到应答信号的情况下应答基站7向集中控制站1发送应答确认信号。

在图5C中给出了说明有关具体一个应答基站的结构的例子的模块图。其中接收器71接收来自移动站5的应答信号。当接收器71已接收到应答信号时，应答确认信号产生器72向集中控制站1发送应答确认信号。正如后面一个实施例所描述的，如果应答信号以无线方式接收，那么就是通过天线接收的。

在移动站确认已收到呼叫信号的情况下，已收到应答确认信号的集中控制站1通过信息发送网9向相应的信息发送无线基站11a，11b，11c发送信息/控制信号。信息/控制信号中含有需发向移动站5的信息信号和用来控制信息发送无线基站11的控制信号。在本发明中，同样的信息信号发送给信息发送无线基站11a，11b和11c。

图6C给出一个信息信号的例子。这里，信息信号包括同步信号，ID信号和一个信息信号。同步信号在接收器端用来进行同步。ID信号是一个指示已产生呼叫的移动站的号码的信号。信息信号是一个指示实际需发送给移动站的信息内容的信号。

集中控制站1再次向呼叫基站3发送呼叫指令信号，除非移动站已确认收到呼叫信号。

当已从集中控制站1发送信息/控制信号时，相应的信息发送无线基站11a，11b和11c以无线方式以高传输速率向移动站5同时发送信息信号。利用上述操作，移动站5可以高速接收大量的信息。

在本实施例中，以低速发送呼叫信号和应答信号，但以高速发送信息信号。呼叫信号和应答信号携带较少的信息量，所不需要通过高速通信网发送。由于接收高速信号的接收器需要较高的操作时钟频率，与接收低速信号的接收器相比通常需要消耗较大的功率。如果也以高速发送呼叫信号，则在移动站等待呼叫信号时耗损功率也会增加。相反，在本实施例中，由于以低速发送呼叫信号，在接收呼叫信号的挂起状态耗损功率可以降低。

在上述系统中，由于同时从多个基站发送信息信号，因此在基站之间需要进行同步。利用GPS(全球定位系统)信号在多个基站彼此同步的情况下可以实现高精度的同步。尽管GPS被开发成用于军事目的卫星，但它也可以被用于个人目的，例如，用于指示移动车辆位置的导航系统。虽然GPS主要被用于确定目标的位置，但利用GPS信号也能够以与世界标准时间误差不超过1微秒的精确度确定时间。因此，利用GPS信号设置时间可以实现高精确度的同步。

在本实施例的系统中，在基站之间传输信息信号的载波频率的误差会产生一个问题，尽管通过在相应基站内建立具有高频率稳定性的铷原子振荡器可以排除这样的错误。

此外，即使只使用石英振荡器，但如果通过GPS信号对误差进行补偿的话，也能得到等价于使用铷原子振荡器所得到的频率稳定性。通过在相应的基站内建立这样的石英振荡器，则可以用比使用铷原子振荡器所需的要低的费用构成基站。

图7是说明有关实现基于本发明高速无线通信系统的第二实施例的高速无线通信系统的结构的模块图。

在第二实施例中以无线方式发送呼叫信号和应答信号。也就是说，移动站5的呼叫信号接收部分5a和应答信号发送部分5c配有进行无线通信的一个公共天线或二个分别的天线。类似地，呼叫基站3和应答基站7均拥有各自的天线。为了使基于本实施例的高速无线通信系统在整个服务区域内提供服务，多个天线相应以适当距离配列在服务区域内。

由于在本实施例中以无线方式分别发送呼叫信号和应答信号，则不需要以构成网络的有线方式连接移动站5。结果，进行移动通信的便携终端可被用作移动站5。而且，当移动站5被用作便携终端时因使用内置电池而限制了耗电量。然而，类似于上述第一实施例，由于在第二实施例中通过接收呼叫信号的挂起状态能够得到低功耗，则能够更容易地把移动站用作便携终端。

参照图8，下面描述以无线方式发送呼叫信号和应答信号的一个例子。在图8中，象在当前无线寻呼系统中那样指定从呼叫基站3向一个非常宽阔的区域发送呼叫信号。相反，类似于当前的车辆/便携电话系统，接收应答信号的应答基站7被指定覆盖较窄的区域。通过向宽阔区域发送呼叫信号可以省略移动站5的位置登记，这样就导致了系统的简化。另外，如果接收应答信号的应答基站7分布得比呼叫基站3更为紧密，则可以减少发送应答信号所需的发送功率，这样就导致便携终端的低功耗。

多个应答基站7接收的应答信号的接收功率之间的比较使系统能够估计移动站5的位置。

作为本实施例的一个应用，可以考虑将当前无线寻呼系统用作呼叫基站3，而将当前车辆/便携电话系统用作应答基站7。

下面将描述基于本发明高速无线通信系统的第三实施例。

在第三实施例中，为了能够在移动站5内合成从多个基站发送的信息信号，在信息发送无线基站11a，11b，11c之间使用帧同步来发送信息信号。由于信息发送无线基站11a，11b，11c通过信息传输网9相连，则可以容易地根据一个公共时钟使帧定时频率和时钟定时频率同步。然而，如果连到信息发送无线基站11a，11b，11c的中继线长度不固定，比如为了维护方便采取中继线迂回路径，则这些定时的相位就可能改变。在这种情况下，在帧定时相位上允许在定时在几个时钟定时内改变以获得一个准同步状态。

图9是说明基于本发明高速无线通信系统的第四实施例的模块图。

第四实施例说明了为移动站5的信息信号接收部分5b提供一个均衡装置以便其即使是在分别从信息发送无线基站11a，11b，11c发送的信息信号之间存在延迟的情况下也能满意地接收信息信号。信息信号接收部分5b包括一个放大器55，一个准相关检测器56，一个振荡器57，一个均衡器58和一个鉴别器59。信息信号由准相关检测器56检测后由均衡器58均衡，再由鉴别器59进行信号符号判决。

均衡器58均衡在传播路径上被所谓的多路径衰落延迟的信号。即使是从信息发送无线基站11a，11b，11c发送同样的信息信号，当在这些信号之间存在延迟时，所接收的信号也类似于经过多路径衰落的信号。换句话说，由于接收信号是相同的信号被延迟和相加的信号，那么所引起的符号间干扰会降低传输特性。如上所述，由于均衡器具有消除符号间干扰的影响的功能，因此即使是在基站间存在延迟的情况下移动站5也能满意地接收信息信号。

为了消除符号间干扰，均衡器58执行一系列操作，从中综合了大量的延迟波的接收信号中选择一个最高电平的信号(基准波)，通过使用基准波消除其它较低电平的延迟波。因此，均衡器58执行类似于选择分集的操作，在该分集中总是选择最高电平的信号进行通信。由于从信息发送无线基站11a，11b，11c发送的信号的传播路径可以被看作独立的路径，通过接收器一端的均衡器可以获得路径分集效应，从而改进了传输特性。

由于通过有意延迟从信息发送无线基站11a，11b，11c发送的信号可以更肯定地获得这种分集效应，因此这种方法是较好的。由于信息发送无线基站11a，11b，11c通过信息传输网9相连，那么可以容易地控制在信息发送无线基站11a，11b，11c之间的延迟量。在该实施例中，由于不进行在常规多站同时传输中出现的频带扩展，所以不会降低频率利用效率。

下面将描述基于本发明高速无线通信系统的第五实施例。图10是说明实现基于本发明高速无线通信系统的第五实施例的高速无线通信系统中的信号流的操作流程图。

在第五实施例中，集中控制站1具有用于信息发送无线基站的选择装置。换句话说，集中控制站1根据发送应答确认信号的应答基站7的位置，估计移动站5的位置，再根据所估计的位置从多个信息发送无线基站中选择几个发送信息信号的信息发送无线基站。

在本实施例中，类似于当前的车辆/便携电话系统，假定在服务区域中分布大量的应答基站7。因此可以根据发送应答信号的应答基站7的位置来估计移动站5的位置。在以无线方式发送应答信号的情况下，可以通过比较各个应答基站7之间的接收电平来估计移动站5的位置。例如，如果象图11所示那样分布应答基站7a，…，7f，那么距离移动站5最近的应答基站7f通常具有平均接收电平最高的应答信号。这样，可以估计移动站5在应答基站7f附近。

在本实施例中，配列了大量的信息发送无线基站11a，…，以便为整个服务区域提供服务。除非估计出位置，否则必须从所有的信息发送无线基站11a，…发送信息信号，但从那些远离移动站5的信息发送无线基站11a，…发送的信息信号由于不能被移动站5接收到，没有什么用处。另外，如果需要选择信息发送无线基站11a，…，那么由于发送信息信号的信息发送无线基站11a，…是有限的几个，所以能够有效地发送信息信号。假定可以将信息发送无线基站11a，…设计成需要加以选择的，如果从分开一定距离的区域发送不同的信息，那么可以用同样的频率同时发送这样的信息。也就是说可以实现对频率的重复使用。这样，整个系统的频率利用效率得到改进。

图12是说明有关实现基于本发明高速无线通信系统的第六实施例的高速无线通信系统的结构的模块图。

如图12所示，在第六实施例中，移动站5具有一个接收呼叫信号的第一天线5d和一个接收信息信号并具有超过第一天线5d的接收灵敏度的第二天线5e。由于呼叫信号是低速窄带信号而信息信号是高速宽带信号，在以同样功率发送的情况下高速宽带信号的接收灵敏度比低速窄带信号的要低。在以同一天线接收这两种信号的情况下，在接收灵敏度方面存在差别。因而，在本实施例中，通过提供更灵敏的接收信息信号的专用天线可以解决上述问题。

作为本实施例的一个应用例，存在一种通过改变其配置来使用一个天线的方法。更具体地讲，例如天线处于移动站5中，当接收呼叫信号时和在接收呼叫信号之后，通过改变其天线的结构，例如抽出天线，可以增加天线的灵敏度，以便接收信息信号。如果可以确保结构这样改变，那么这种方法比较有效。作为一种确保方法，可以考虑一种在应答信号上附加一个确认信号那样的方法。而另一种方法可以是，在应答基站7接收到应答信号后，集中控制站1在一定时间间隔发送信息信号，以便给予移动站5一段用于改变天线模式但不专门确保该模式的时间。

图13是说明有关实现基于本发明高速无线通信系统的第七实施例的高速无线通信系统的结构的模块图。

在第七实施例中，移动站5具有当未收到质量合格的信息信号时向信息发送无线基站11请求重发信息信号的重发请求装置。在这个高速无线通信系统中，假定以无线方式发送信息信号，因此在某些情况下由于传播路径条件而不能获得足够的质量。在本实施例中，除非在接收信息信号时得到足够高的接收质量，移动站5会向应答基站7发送重发请求信号以请求再次发送信息信号。图3所示的移动站5中的应答信号发送部分5c可被用作发送重发请求信号的重发请求装置。

作为请求重发信息信号的实施例，存在如下两种方法。

图14是说明第一种方法的操作流程图。

接收信息信号的移动站5确定第一次信息信号是否具有足够高的质量，并在质量不够高时向应答基站7发送重发请求信号。一旦应答基站7收到重发请求信号，它就向集中控制站1发送对应于第一次发送的应答确认信号的重发请求确认信号。当收到重发请求确认信号时，集中控制站1通过再次向信息发送无线基站11发送信息/控制信号来通知信息发送无线基站11再一次发送信息。根据发送的信息/控制信号，信息信号再次从信息发送无线基站11发送出来。

图15是说明第二种方法的操作流程图。

第二种方法在下面几个方面不同于第一种方法。在第一种方法中移动站5只在接收到的信息信号质量不够高时才发送重发请求信号，而在第二种方法中，移动站5总把判定质量是否足够高的判定结果当作重发请求信号发送出去并不考虑判定结果内容如何，而由集中控制站1根据判定结果决定是否重发信息/控制信号。

在上述两种方法中，除非已收到具有足够高质量的重发信息信号，上述过程将再次重复。但由于上述过程因传播路径条件很差而反复重复，在实际应用中可以考虑在重复一定次数后终止该过程。利用上述方法，在移动站接收信息信号时总可以保证信息信号具有足够高的质量。

下面描述基于本发明高速无线通信系统的第八实施例。

在第八实施例中，移动站5具有在信息信号接收已终止后向信息发送无线基站11发送接收完成信号的接收完成通知装置。如果已收到具有足够高质量的信息信号，则移动站5向信息发送无线基站11发送接收完成信号。

联系第七实施例，可以考虑这样一个方法，代替发送接收完成信号，信息发送无线基站11在发送信息后设置某个时间间隔并自动终止一系列的涉及信息发送的操作，除非在该时间间隔内收到重发请求信号。

图16是说明基于本发明高速无线通信系统的第九实施例的模块图。

在第九实施例中，移动站5中的信息信号接收部分5b配有即使是在从信息发送无线基站11a，11b，11c发送的信息信号之间存在延迟时也能使移动站5满意地接收信息信号的均衡装置。图16中给出有关信息信号接收部分5b的一个例子。在图16中，给出了实现天线分集接收的结构，其中包括一个AGC(自动增益控制)82，一个正交检波器83，一个自适应均衡器58a和一个鉴别器59。AGC82消除因衰落等因素导致的接收信号的接收电平变化，而正交检波器83对接收信号进行检波。自适应均衡器58a均衡经检波的信号，而鉴别器59进行信息信号符号判决。自适应均衡器58a具有综合因所谓的多路径衰落在各个传播路径上被延迟的信号的功能。如果移动站5接收从各个信息发送无线基站11发送并在其间具有延迟的同样信号，由于情况与多路径衰落类似，移动站5可以通过使用自适应均衡器58a来综合这些信息信号。

图17是说明有关RLS-MLSE类型自适应均衡器结构的一个例子的模块图，在Kazuhiko FUGAWA和Hiroshi SUZUKI的文章“移动无线通信中递归最小二乘自适应最大似然序列估计(RLS-MLS)的特性”，Trans.IEICE(B-II)，J75-B-II，No.8，pp.535-546(1992-08)中介绍了该均衡器。下面简要描述这个自适应均衡器的工作情况。

首先，对应于在最大似然序列估计(RLS-MLS)中使用的Viterbi算法状态转移的状态号从最大似然序列估计器571输出，加到信号产生器572中。信号产生器572输出一个对应于该状态号的正交调制信号。横向滤波器573将一个脉冲响应估计向量和正交调制信号相乘，产生一个估计信号值。减法器574求出实际接收信号和估计信号值之差，计算出估计误差。

在横向滤波器573中使用的脉冲响应估计向量由抽头系数估计器575中的RLS算法更新，以便使估计误差绝对值最小。估计误差的平方当作分支度量输入到最大似然序列估计器571，而根据viterbi算法确定传输符号序列。

在上述有关RLS-MLSE均衡器的著作中提出了在由于多条传播路径而出现多个延迟波而造成的多路径衰落条件下的传输特性，而且还提出与不出现延迟波的情况相比这种传输特性可以改进。这是因为能够利用路径分集效应改进这种传输特性。在类似本实施例的从多个信息发送无线基站发送同样调制信号的情况下，从信息发送无线基站到移动站的各个传播路径可认为是独立的，并且通常在从各信息发送无线基站发送的这些信号之间存在延迟。因而接收信号处于与受多路径衰落影响类似的情况。为此，可以通过在本实施例中建立均衡器来改进传输特性。

若把使用均衡器的本实施例用于蜂窝系统，则可以改善小区交界附近的传输特性。通常在蜂窝系统中，在基站附近由于接收功率增大，可以获得很好的传输特性，但与邻近基站的区域相比，在远离基站的单元边界附近由于接收功率降低，传输特性就差了。

然而，在本实施例中，由于从多个基站发送同样的信号，在小区交界附近移动站可以接收从多个基站发送的信号。例如，在图18所示的例子中，移动站MS1可以接收从基站A和基站B发送的信号。如上所述，可以通过用均衡器综合这些接收信号来获得分集效应以改进传输特性。在上述RLS-MLSE类型均衡器中，由于根据从多个基站发送的信号的接收电平相应自适应调整横向滤波器的加权，那么即使是在移动站MS1从基站A移向基站B时也可以实现不间断通信连接的无缝通信。由于在小区交界附近传输特性因分集效应而没有下降，那么即使是在移动站在接收信号期间移动时也可以把传输特性变化降得很小，从而总是可以实现高质量的通信。

下面描述基于本发明高速无线通信系统的第十实施例。

由于在各信息发送无线基站发送的信号有意加以延迟的情况下总可以获得路径分集效应，上述第九实施例可变得更有效。在第十实施例中，在各基站，确定延迟量并根据各延迟量相应有意延迟信息信号后发送。由于信息发送无线基站通过信息传输网9相连，那么可以调整无线基站之间的延迟量。

下面描述基于本发明高速无线通信系统的第十一实施例。

在第十一实施例中，类似于上述第十实施例，为各基站也分配了相应延迟量，但相同的延迟量分配给一些彼此分开一定距离的基站。例如，在用于移动通信的蜂窝系统中，为了有效地使用频率，在相互距离足够远的基站中使用同样的频率以避免相互干扰。相反，在本实施例中使用同样的延迟量。

在图19中，说明了在把延迟量重复应用于蜂窝系统的情况下有关延迟量分配的一个例子。在图19中，以七个小区为一个单位反复使用一些延迟量。由于整个区域可被七种延迟量(T₀，T₁，…，t₆)覆盖，因此能够简化把本实施例具体应用于蜂窝系统的设计过程。

尽管在图19中重复分配七种延迟量，但在考虑分集效应的情况下可以进一步地减少延迟量的种类。如图20所示，如果是处于单元结构的位置MS2上，移动站可以主要接收从两个基站发送的两个信号，类似地，如果是位于位置MS3，移动站可以主要接收从三个基站发送的三个信号。在图20所示的蜂窝系统中，通过重复使用三种延迟量可以充分地覆盖整个区域。

在图21中，说明了在于蜂窝系统中使用三小区重复的情况下的延迟量分配情况。应该根据小区结构的情况选择延迟量的类型使之具有适当的数目。

代替上述固定的延迟量分配，可以根据小区形状和小区内的通信使用状态选择延迟量分配方式。这样可以用较少的延迟量种类，延迟量分配的设计过程更为简便，可以实现更有效的分配。

下面描述基于本发明高速无线通信系统的第十二实施例。

在第十二实施例中，扩频调制系统和一个RAKE接收器被用于发送。在扩频调制系统中，信号被扩展到比传输信息信号所需的更宽的频率带宽上发送出去，而在接收器端通过解扩可以把信号的扩展的带宽恢复到原来带宽。然而，由于传输信号是宽带信号，多路径衰落会大大地影响该系统。因此，在扩频系统中，通过RAKE接收器可以综合多路径以获得路径分集效应。图22给出了有关RAKE接收器60的结构的一个例子。

在理想上，RAKE接收器具有与多路径数相等的分支。在图22所示的RAKE接收器中，一个包括一个第一分支63a和一个第二分支63b的双分支结构被用来在接收两个路径上的信号。分支63a和63b各自由匹配滤波器63A和差分检波器63B构成。在接收时，延迟了延迟量TP的接收信号通过第二分支输入。在各个分支中，匹配滤波器63A进行接收信号的解扩，而差分检波器63B对经解扩的信号进行检波。合并器65综合经检波的信号，由鉴别器67进行符号判决。

在本实施例中，从多个基站发送同样的信号。在这种情况下，增加了接收路径的数量。因此如果扩频调制系统和RAKE接收器用于本实施例，RAKE接收器可以综合更多的路径。在第十二实施例中，与原来的那种扩频系统和RAKE接收器组合相比，可以获得更大的路径分集效应，从而改进了传输特性。

当然，可以实现在上述这些实施例中说明的所有方法或部分，将这些方法加以结合的方法。

                       工业可应用性

本发明的高速无线通信系统可以获得能够高速发送大量高质量信息的效果。

在本发明中，可以通过具有较好的带宽利用率的低速通信网发送呼叫信号和应答信号。在高速传输时，通过实现多站同时传输可以获得分集效应，从而可以实现高质量的高速通信。

另外，通过无线发送控制信号，可以结合移动通信的便携终端构成本发明的系统。因此无论在哪里都能高速接收大量信息。此时，呼叫信号发向宽阔地区，而应答信号则来自狭窄地区，因此可以省去信息接收装置的位置登记，从而简化了系统。另外，可以减少发送应答信号所需的发送功率，从而能够进一步降低便携终端的功耗。

通过提供均衡装置，当多站同时发送时在不需要扩展带宽的情况下可以有效综合从多个信息发送无线基站发送并相互具有延迟差的信号，进一步可以获得分集效应。这样，在不降低频率利用效率的情况下可以接收高质量的信息信号。

由于根据应答接收装置的位置能够估计信息接收装置的位置，因此可以根据估计的位置来限制发送信息信号的信息发送装置，从而还可以高效地实现高效多站同时传输。

通过在移动站中提供接收信息信号的专用高灵敏天线，则可以补偿因宽带造成的接收灵敏度下降。

在未收到具有足够高质量的信息信号的情况下，通过为信息接收装置和集中控制装置提供重发请求功能来再次发送信息信号，从而保证在接收信息信号时总可以获得足够高的质量。

通过有意延迟从各个信息发送装置发送的信息信号，可以获得较大的分集效应。结果，可以实现高速高质量传输。

通过在彼此分开一定距离上重复使用同样的延迟量，可以构成利用个数有限的延迟量的实际系统。

如果从各信息发送装置发送的信息信号通过扩频系统发送出去并用RAKE接收器接收，则可以构成能够进行高质量高速传输的传输系统。

如果用本发明构成类似于车辆/便携电话系统的蜂窝系统，则电视广播可被用于车辆接收系统，从而能够接收高质量的电视图像。

Claims (16)

1.一个包括下述装置的高速无线通信系统：

控制信号流的集中控制装置；

根据从上述集中控制装置发送的呼叫指令信号发送呼叫信号的呼叫装置；

接收从上述呼叫装置输出的上述呼叫信号、发送一个应答信号的信息接收装置；

接收从上述信息接收装置输出的上述应答信号、发送一个应答确认信号的应答接收装置；以及

接收上述集中控制装置根据来自上述应答接收装置的上述应答确认信号输出的一个信息/控制信号、以无线方式向上述信息接收装置高速发送大量信息而不是上述呼叫信号的信息发送装置。

2.如权利要求1的的高速无线通信系统，其中还包括多个所述信息发送装置，和一个信息发送/分配装置，所述信息发送/分配装置向所述多个信息发送装置分发由所述集中控制装置响应所述应答接收装置输出的所述应答确认信号分别向该多个信息发送装置发送的信息/控制信号。

3.一个如权利要求1或2所述的高速无线通信系统，其中所述呼叫装置包括一个天线，用于以无线方式发送所述呼叫信号，并且所述信息接收装置包括一个天线，用于以无线方式发送所述应答信号。

4.一个如权利要求3所述的高速无线通信系统，其中上述呼叫装置包括一个发送器，用于向一个宽阔区域发送上述呼叫信号，而上述应答接收装置包括一个接收器，用于从一个较窄的区域接收上述应答信号。

5.一个如权利要求2所述的高速无线通信系统，其中从多个上述信息发送装置分别发送的上述信息信号包括同步信号。

6.一个如权利要求2所述的高速无线通信系统，其中上述信息接收装置包括均衡从多个上述信息发送装置发送的上述信息信号的均衡装置。

7.一个如权利要求2所述的高速无线通信系统，其中上述集中控制装置包括根据已发送上述应答确认信号的应答信号接收装置的位置估计上述信息接收装置的位置，并且根据上述估计位置从多个上述信息发送装置中选择几个信息发送装置发送上述信息信号的信息发送装置选择装置。

8.一个如权利要求3所述的高速无线通信系统，其中上述信息接收装置包括接收上述呼叫信号的第一天线和接收上述信息信号的第二天线，与上述第一天线相比上述第二天线的接收灵敏度较高。

9.一个如权利要求8所述的高速无线通信系统，其中上述第一天线和第二天线共享一个天线，通过改变其结构而改变灵敏度。

10.一个如权利要求1或2所述的高速无线通信系统，其中上述信息接收装置包括一个信息信号接收部分，它确定是否已收到质量很好的信息信号，还包括一个信号发送部分，它在质量不好的情况下向集中控制装置发送一个请求重发所涉及的信息信号的信号，上述集中控制装置包括一个发送器，它在收到上述信号后向上述信息接收装置重发上述信息信号。

11.一个如权利要求1或2所述的高速无线通信系统，其中上述信息接收装置包括一个信号发送部分，它向集中控制装置发送一个有关已接收的信息信号质量是不是好的判定结果，上述集中控制装置包括一个发送器，它在根据收到的上述判定结果确定上述信息信号未被接收后向上述信息接收装置重发上述信息信号。

12.一个如权利要求1或2所述的高速无线通信系统，其中上述信息接收装置包括在上述信息信号接收完成后向上述信息发送装置发送一个接收完成信号的接收完成通知装置。

13.一个如权利要求1或2所述的高速无线通信系统，其中上述信息发送装置自然终止信息传输所需的一系列操作，除非在发送上述信息信号后的一个预定时间间隔内收到一个重发请求。

14.一个如权利要求6所述的高速无线通信系统，其中上述多个信息发送装置各自包括根据为本信息发送装置确定的一个延迟量延迟上述信息信号的信息信号延迟控制装置。

15.一个如权利要求14所述的高速无线通信系统，其中所述多个信息发送装置每一个包括上述信息信号延迟控制装置，用于根据一个延迟量延迟所述信息信号，其中该延迟量是为上述彼此分开预定一段距离的各信息发送装置指定的延迟量。

16.一个如权利要求2所述的高速无线通信系统，其中上述信息发送装置利用扩频调制系统发送上述信息信号，而上述信息接收装置使用一个RAKE接收器。

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