CN1136672C - 运用切换天线获得发送分集的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于对接收单元提供分集发送的方法和装置。用于与接收单元进行通信的发送站具有第一和第二天线(34，36)和在把信息发送到接收单元期间在两根天线(34，36)之间重复切换。可启动从第一天线(34)发送信息，而且当终止时，启动从第二天线(36)发送信息。同样，在终止从第二天线(36)发送信息之后，继续从第一天线(34)发送信息。继续这种天线的“交换”直至信息传递结束。天线交换导致分集发送，它提高了接收单元接收从发送站发送的经编码的和交错的信息的能力。交错器还在每根天线停止期间内分散经编码码元，从而解码器确定是基于来自每根天线的码元混合。

Description

运用切换天线获得发送分集的方法和装置

技术领域

本发明一般涉及运用至少具有两根天线的发射站的无线电话(wirelessradio telephone)系统，其中上述天线用于把信息发送到由发射站服务的一个或多个接收单元。具体地说，本发明涉及用于向由发射站服务的接收单元提供分集发送的新颖的经改进方法和装置。

背景技术

在现有技术中已知，通过提供多发送路径，可以提高无线通信系统的反向链路的性能。利用多个发送路径，通过接收时组合来自不同路径的相位调节信号，获得分集增益。组合信号很少可能衰减到一般的程度，这是因为只有当相互校准(align)在各路径中的衰减，才会发生在组合信号中的深度衰减。

还可能在从基站到移动站的信道中(即，前向链路)获得信号分集。然而，获得在前向链路中的信号分集比获得在反向链路中的信号分集更难，这是因为移动单元必须很小，而且尽可能简单。一般，在世界的一些地区，在移动单元中使用双移动接收天线。例如，在日本使用带有PDC系统的双接收天线。切换这些天线中的大多数天线(即，两根天线没有同时接收到信号)。这有共享前端硬件的优点。但是它的接收情况不如两根天线同时接收的情况那么好。然而，这种方法增加了更多移动接收机的成本。在现有技术中已知几种方法来只用一个移动接收天线就获得在前向链路上的发送分集。在码分多址(CDMA)通信链路中提供发送分集的一个考虑是每个发送信道最好保持与每个其他信道正交以减小信道之间的干扰。在电子工业协会标准TIA/EIA IS-95-A中描述一个CDMA系统，名称为“对于双模式宽带扩展频谱蜂窝状系统的移动站-基站兼容性标准”。在CDMA系统中，由正交码(诸如，沃尔什码)将每个信道从每个别的信道区分开来。对于这些码保持正交，发送路径延迟需要对于通过前向链路发送的每个信道都相对相等。可由从不同天线发送不同信道或者穿越在发射机和接收机之间的不同路径导致在通过前向链路发送的多个信道的接收时间之差。在一种情况下，可对于每个天线运用不同载波频率，在多个基站上发送前向链路信号。由于信号是以不同载波频率发送的，所以在移动站处的接收信号不相互干扰。此外，不同频率具有不同衰减特性，特别是如果广泛分开频率。这有助于提供不同分集路径。虽然这种方法有效，但是它需要足够带宽，从而可在每个发送天线上运用不同CDMA载波频率。

在另一种现有技术方法中，可在单个天线和载波频率上发送前向链路信号的多个延迟模式(delayed version)。如果以足够的时间分开多种延迟模式，那么对于不同延迟模式，衰减不同。因此，获得时间分集。这种方法有一个缺点，即，在CDMA系统中，由于非延迟信号的沃尔什码相对于延迟信号不校准，使得它们不正交，所以多个路径相互干扰。即使基站到移动站链路只产生一个可解决路径和使用在每个延迟路径上带有一个指的分离多径CDMA接收机(rake CDMA receiver)时，每个指的接收机也接收来自其他延迟信号发送的干扰。

可运用正交波形，在具有相同载波频率的多个基站天线上还可发送前向信号。例如，在CDMA系统中，可在多个天线上运用不同沃尔什码。如果发送天线相互靠近而且在从多个基站天线接收到的主路径上发送信号是时间校准的，那么信号保持正交。于是，利用小的主路径时间差，对于分离多径接收机的一个指的接收机不受到来自其他主路径的干扰。然而，当有多于一个路径，每个路径都从基站到移动站有不同的延迟，那么因相互正交而不接收多个路径。

本发明以下面描述的方法认识和解决这些问题和不足。

发明内容

本发明通过在发送期间在两根天线之间重复切换一个、几个或所有复合信号的码信道，提供从至少具有第一和第二天线的基站到接收单元的分集发送，从而从第一和第二天线交替地发送经切换码信道。根据较佳实施例，将来自基站的所有码信道从在基站中的第一天线发送到接收单元。在开始从第一天线发送信息之后，终止将信息从第一天线发送到接收单元，而且启动将消息信息从基站中的第二天线发送到接收单元。在启动从第二天线发送消息信息之后，终止将消息信息从第二天线发送到接收单元，而且启动将消息信息从基站中的第一天线发送到接收单元。重复在第一和第二天线之间的切换过程。较佳的是，在沃尔什码边界上发生切换，以保持沃尔什码的正交性。如果运用可变长度的沃尔什码，那么最好在最长沃尔什码的边界上发生切换。因此，不在第一和第二天线之间分裂沃尔什码。而是，在将发送信号切换到第二天线之前，从第一天线发送全沃尔什码。同样，在将发送信号切换回到第一天线之前，从第二天线发送全沃尔什码。假设，切换相对于交错数据块的大小相对较块，切换导致分集发送，它提高了接收单元接收从基站发送的编码的和交错消息信息的能力。交错器在每根天线的停止期间分散经编码码元，从而解码器确定是基于来自每根天线的码元混合。因此，只在解码器在其确定过程中使用的码元范围内来自不同天线具有不同衰减特性的码元混合是不可靠时，解码器确定才是不可靠的。

附图说明

当结合附图，通过下面的描述，本发明的特性、目的和优点将显而易见，其中相同标号表示相应一致的部分：

图1是用于提供发送的系统的方框图。

图2是其中在第一和第二天线之间切换的整个前向链路的系统的方框图。

图3示出根据本发明的一个实施例的可允许切换时间。

图4示在从两个基站天线发送并在移动站接收到的发送信号之间的关系。

具体实施方式

参照附图，示出本发明的切换天线分集系统10。切换天线分集系统10通过在多个天线(例如，天线34和36)之间切换发送信号提供发送分集。根据一个实施例，切换单个码信道。根据另一个实施例，一起切换前向链路的几个码信道。在又一个实施例中，一起切换前向链路的所有码信道(即，切换整个前向链路)。虽然只示出两根天线34，36以简化示图，但是应理解可在分集系统10中提供任意数量的天线，而且这里所述的在多根天线之间切换信号的方法可用于任意数量的天线，假设天线在相互预定的距离内，它允许接收来自这些天线的接收信号保持正交(即，从每根天线到接收机的路径延迟差不太大)。此外，虽然参照从基站到移动站的发送，描述切换天线分集系统10，但是应理解本发明的方法可用于从任一发送站到任一接收单元的发送。

根据符合TIA/EIA IS-95-A的CDMA系统，来自基站的复合信号包括多个码信道，其中每个码信道对于一个或多个接收单元。由检错循环码冗余校验块12以传统方法(诸如，在TIA/EIA IS-95-A中所述)接收在几个可获得沃尔什信道之一上发送的信息信号。把纠错编码器尾部加入块14。分别在块16，18中，对发送信号执行编码和块交错。如在现有技术中已知，交错数据块允许在整个块中分配“突发(bursty)”误差。这样做，更可能由纠错装置(诸如，维特比解码器)校正误差。在块20中，多路解复用发送信号来提供正交I和Q比特流信号。在框22中，可将功率控制信息穿入比特流信号。在混频器24中，为每个特定码信道，对所得的发送信号进行沃尔什编码。由有限脉冲响应滤波器26滤波所得信号。由与混频器24和交换机28耦合的沃尔什发生器25产生沃尔什码。将经滤波发送信号施于交换机28。交换机28将经滤波的发送信号耦合到第一和第二加法器27。加法器组合用于其他码信道的其他切换输出。把加法器27的输出耦合到上变频器30，32。沃尔什发生器25向交换机28提供信号，它表示何时发生沃尔什边界，于是允许交换机28在沃尔什码边界处交替变化。图2示出在沃尔什码边界301处发生的允许的切换时间。通过天线34，36发送来自上变频器30，32的经切换信号。交换机最号以保证可从每根天线34，36发送每个交错器块的几个部分的速率进行切换。由于可与从第二天线36发送第二组码信道同时从第一天线34发送第一组码信道，所以需要两个上变频器和两个功率放大器30，32。

在另一个实施例中，可将脉冲响应滤波器26用于分集交换机28的输出，而不是分集脉冲响应交换机28的输入。这允许对发送信号滤波得较好，但是所需脉冲响应滤波器26的数量是两倍。在任一种情况下，最好是移动单元包括导频滤波器，用于接收和处理在切换天线分集系统10中的导频沃尔什信道发送。可在上变频器30，32中执行发送信号的所需PN扩展。

当实践本发明的方法时，分集交换机28将脉冲响应滤波器26的输出交替施于分集系统10的路径A和路径B，以便从天线34，36交替发送。从天线34，36交替发送具有不同的衰减特征，而且可在接收单元处组合以提供用于接收机单元的所需发送分集。应理解，在用于由基站向移动单元提供分集信号的系统中描述本发明只为了说明目的而已。本发明可用于任一种分集发送，包括从具有多个移动单元天线的移动单元到基站或其他接收机的发送。

可运用适于交替将导频和发送信号施于分集系统10的多个天线路径的任一种切换装置，获得由分集交换机28执行的切换和控制器操作。例如，可由传统数字逻辑切换电路形成分集交换机28，其中在上述切换电路中交替打开和关闭与每根天线相对应的数字交换机。在本发明的另一个实施例中，可将导频信号连续施于天线34，36，而且可只对话务信号执行分集交换机28的切换操作。这种方法要求两个导频信号是正交，而且会增加发送信号之间的干扰。此外，切换操作可包括在切换天线分集系统10中的另一等级的沃尔什编码。

将发送信号切换到分集系统10的多个路径的速度不是关键。切换甚至可以是随机的。一般，如果切换速度太低，那么接收单元很难跟踪来自不同天线的信号。快速切换使得接收单元更容易跟踪来自不同天线的信号。然而，如果切换速度太快，那么扩展发送信号的频谱，导致与相邻载波频率下的信号干扰。在本发明的较佳实施例中，天线34，36的切换周期等于沃尔什序列周期的整数倍，而且在沃尔什码边界上发生。这保持了信道的正交性。在具有码片速率为3,6864Mchips/s的切换天线分集系统10中，最佳天线切换速率是每512码片后切换一次。

此外，应理解，在天线34，36之间的切换不必是理想的。例如，当通过一根天线终止发送和从另一天线开始发送时，减小来自滤波器26的输出可能导致来自天线34，36的发送重叠。

在本发明的另一个实施例中，一次对整个前向链路进行切换。即，一起切换构成前向链路的所有码信道。如果一起切换整个前向链路，那么只需一个上变频器和功率放大器。将交换机28设置在组合器、上变频器和功率放大器29(为了简便用一个框示出)与天线之间，如图3所示。

图4示出在通过第一和第二天线从基站发送的信号与在移动单元处接收那些信号之间的关系。如401和403所示，移动单元接收在移动单元内的分离多径接收机的第一和第三指上的第一信号。同样，移动单元接收在接收单元内的分离多径接收机的第二和第四指上的第二信号。实践中，基站天线靠得足够近，从而路径延长几乎与两根天线的相同。这允许指1和3(以及2和4)具有与在路径1和3以及2和4之间快速切换的指相同的物理指。

向熟悉本技术领域的人员提供对本发明的上述描述以使他们制造和运用本发明。对于熟悉本技术领域的人员，对这些实施例的各种变更是显而易见的，而且可将这里确定的一般原理用于其他实施例，而无需进行创造性劳动。于是，本发明并不打算限定在这里所述的方法和装置，而是根据与下面所述的权利要求一致的最宽范围。

Claims (10)

1.在一种包括发送站和至少一个接收单元的无线电话系统中，所述发送站至少具有第一和第二天线，用于把消息信息发送到所述接收单元，一种用于提供从所述发送站到所述接收单元的分集发送的方法，其特征在于，包括下列步骤：

(a)将消息信息从所述发送站的所述第一天线发送到所述接收单元；

(b)终止从所述第一天线发送所述消息信息到所述接收单元，并启动从所述发送站的所述第二天线发送所述消息信息到所述接收单元；

(c)在步骤(b)之后，终止从所述第二天线发送所述消息信息到所述接收单元，并启动从所述发送站的所述第一天线发送所述消息信息到所述接收单元；和

(d)通过重复步骤(b)和(c)，在所述第一和第二天线之间反复切换，

其中，在步骤(a)和(c)中运用第一波形从所述第一天线发送所述消息信息，在步骤(b)中运用第二波形从所述第二天线发送所述消息信息，并且所述第一波形与所述第二波形正交。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(d)包括以有规律间隔周期性重复步骤(b)-(c)。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，运用码分多址(CDMA)调制，从所述第一和第二天线发送所述消息信息，所述第一波形相当于第一沃尔什码，所述第二载波波形相当于第二沃尔什码，所述第一沃尔什码与所述第二沃尔什码正交。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，把CDMA码片速率与所述CDMA调制相关，而且以小于所述CDMA码片速率的速率在所述第一和第二天线之间进行切换。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述CDMA调制中，每512个码片之后，在所述第一和第二天线之间进行切换。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(a)还包括只在所述第一天线上把导频信号从所述发送站发送到所述接收单元，和步骤(b)包括：

(b)终止把所述消息信息和所述导频信号从所述第一天线发送到所述接收单元，并启动只从所述发送站中的所述第二天线将所述消息信息和所述导频信号发送到所述接收单元；

和步骤(c)包括：

(c)在步骤(b)之后，终止把所述消息信息和所述导频信号从所述第二天线发送到所述接收单元，和启动只从所述发送站中的所述第一天线将所述消息信息和所述导频信号发送到所述接收单元。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(a)还包括只在所述第一天线上把第一导频信号从所述发送站发送到所述接收单元，而且只在所述第二天线上把第二导频信号从所述发送站发送到所述接收单元，其中在步骤(a)-(d)期间，连续从所述第一和第二天线分别发送所述第一和第二导频信号。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，从所述第一天线发送的所述第一导频信号与从所述第二天线发送的所述第二导频信号正交。

9.在一种包括发送站和至少一个接收单元的无线电话系统中，所述发送站具有多根天线，用于把消息信息信号发送到所述接收单元，一种用于提供从所述发送站到所述接收单元的分集发送的设备，其特征在于，所述设备包括：

(a)与所述发送站相关的第一天线，所述第一天线将消息信息从所述发送站发送到所述接收单元；

(b)与所述发送站相关的第二天线，所述第二天线将消息信息从所述发送站发送到所述接收单元；

(c)控制器，用于从所述第一天线到所述第二天线然后从所述第二天线回到所述第一天线的重复切换，所述控制器通过终止从所述第一天线发送所述消息信息到所述接收单元同时启动从所述发送站的所述第二天线发送所述消息信息到所述接收单元，来实现从所述第一天线切换到所述第二天线，所述控制器通过终止从所述第二天线发送所述消息信息到所述接收单元并启动从所述发送站的所述第一天线发送所述消息信息到所述接收单元，来实现从所述第二天线切换到所述第一天线，

其中，运用第一波形从所述第一天线发送所述消息信息，运用第二波形从所述第二天线发送所述消息信息，并且所述第一波形与所述第二波形正交。

10.在一种包括发送站和至少一个接收单元的无线电话系统中，所述发送站至少具有第一和第二天线，用于将消息信息信号发送到所述接收单元，一种用于提供从所述发送站到所述接收单元的分集发送的设备，其特征在于，所述设备包括：

(a)用于只从所述发送站的所述第一天线发送消息信息到所述接收单元的装置；

(b)第一装置，用于终止从所述第一天线发送所述消息信息到所述接收单元，并启动从所述发送站的所述第二天线发送所述消息信息到所述接收单元；

(c)第二装置，用于终止从所述第二天线发送所述消息信息到所述接收单元，并启动从所述发送站的所述第一天线发送所述消息信息到所述接收单元；和

(d)切换装置，用于交替激励用于终止的所述第一装置和用于终止的所述第二装置，

其中，运用第一波形从所述第一天线发送所述消息信息，运用第二波形从所述第二天线发送所述消息信息，并且所述第一波形与所述第二波形正交。

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