CN1234657A - 减轻多径衰落效应的无线远程通信系统 - Google Patents

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Abstract

公开一种通过改进发射分集减轻多径衰落的无线远程通信系统。此外,本发明的诸实施例非常适用于所有正向信道多路复用方案(例如,频分多路复用,时分多路复用,码分多路复用,等等)和所有调制技术(例如,振幅调制,频率调制,相位调制,等等)。本发明的一个示范性实施例包括:信号反相器,用于按照程序反相的交替地不反相第一信号以产生第二信号;第一天线,用于发射第一信号;和第二天线,用于发射第二信号。

Description

减轻多径衰落效应的无线远程通信系统
本发明一般涉及远程通信，本发明具体涉及利用改善发射分集以减轻多径衰效应的无线远程通信系统。
图1表示现有技术的部分无线远程通信系统的示意图，这个系统给一个地理区域内若干个无线终端(例如，无线终端101-1至101-3)提供无线远程通信服务，无线远程通信系统的核心是无线交换中心(“WSC”)，它也可以称为移动交换中心或移动电话交换局。通常，无线交换中心(例如，WSC120)连接到分布在该系统提供服务的地理区域内多个基站(例如，基站103-1至103-5)，以及连接到本地和长途电话数据网(例如，本地局130，本地局138，和长途局140)。其中，无线交换中心负责建立和维持第一无线终端与第二无线终端之间，或一个无线终端与另一个无线终端(例如，无线终端150)之间的呼叫，无线终端150经本地和/或长途网连接到该系统。
无线远程通信系统服务的地理区域划分成若干个称之为“小区”的空间不同区域。如图1所示，每个小区大致用一个六边形表示。然而，实际上每个小区具有不规则的形状，取决于围绕该小区的地形。通常，每个小区包含一个基站，基站包括无线电设备和天线，用于基站与该小区内无线终端之间的通信，基站还包括传输设备，用于基站与无线交换中心之间的通信。
例如，当一个无线终端101-1用户需要传送信息到另一个无线终端101-2用户时，无线终端101-1发送一个常用户信息的数据信息到基站103-1。于是，基站103-1把该数据信息经天线102-1转发到无线交换中心120。因为无线终端101-2是在基站103-1服务的小区内，无线交换中心120把该数据信息返回到基站103-1，它再转发到无线终端101-2。
与基于卫星的系统对比，在地面无线远程通信系统中，称之为多径衰落的经验现象影响了基站与无线终端之间的通信能力。以下描述多径衰落的原因及影响其严重性的因素。
图2的例证有助于理解多径衰落的原因。当基站用定向天线或全向天线向一个无线终端发射信号时，以信号中至少一些图象发射的方向不是直接指向该无线终端。其结果是：(1)信号的一个图象可以被正向视线路径的无线终端接收，倘若存在这样一个图象(例如，图象202-3),(2)信号的其他图象经过此无线终端，但没有被接收(例如，图象202-2和202-4),(3)信号的其他图象投射到物体，比如一幢楼房上，被反射或折射后指向无线终端(例如，图象202-1和202-5)。这个结果是，发射的信号图象可以经过一条直接路径和一条或多条间接路径被无线终端接收。
此外，每个图象的信号质量(例如，用信噪比，平均功率，绝对功率，帧差错率，位差错率，等等来量度)随以下各个因素而变化，诸如，路径长度，究竟信号是被物体反射还是穿过物体而折射，信号入射到物体上的角度，以及物体的几何和物理性质。
因为每个图象以相同的速度(即，光速)传播通过不同的路径长度，所以，每个图象是在不同时刻到达无线终端。这就造成各个图象到达时具有各不相同的相位，因而互相干涉。当干涉是相消时，与相长干涉对比，这种干涉大大地妨碍了无线终端产生可接受的发射信号估算值的能力。由单个发射信号的多个相移图象引起的相消干涉现象称之为多径衰落。
接收天线上多径衰落的严重性是由以下三个因素决定的：(1)在经物体反射和折射传送信号的环境下，发射天线相对于该物体的位置，(2)接收天线相对于该物体的位置，(3)传送的信号波长。因为这些因素的性质是空间的，所以，多径衰落是一个局域化现象。换句话说，多径衰落发生在地理上分散的称之为“衰落”的孤立区内。与此相类似，地理区域内孤立和分散的衰落好像瑞士乳酪中孤立和分散的空洞。通常，衰落的平均直径等于传送信号的一个波长。
现有技术中有两个用于减轻多径衰落效应的方法，这两个方法都源于该现象具有局域化的性质。首先，讨论第一种方法，接收分集，然后，讨论第二种方法，发射分集。
按照接收分集，无线电接收机采用两个接收天线，这两个天线互相远离，接收从一个天线发射的信号。通常，两个接收天线互相之间的距离超过发射信号的几个波长。因为多径衰落是孤立的和分散的，好像瑞士乳酪中的空洞，大致呈圆形且其直径约为发射信号的一个波长，所以，两个接收天线同时处在衰落中是不太可能的。换句话说，若一个天线处在衰落中，则另一个天线也处在衰落中是不太可能的。所以，无线电接收机能够很有把握地运行在这样的情况，发射的信号以令人满意的质量被一个接收天线所接收。
图3是一个方框图，说明如何能在图1的无线远程通信系统中实现接收分集。在图3中，基站103-1经发射天线Tx发射一个信号给无线终端101-1，这个无线终端有两个接收天线Rx1和Rx2，它们之间相隔发射信号的几个波长。虽然图3中的布置缓和了多径衰落效应，但是，在一个无线终端上安装两个天线，若这两个天线之间需要相隔几英寸，一般来说不切实际的。而且，无线终端上需要安装两个天线大大地增加了其成本。由于这些原因，接收分集很少在无线终端中实现。
发射分集是接收分集的必然结果。按照发射分集，无线电发射机采用两个发射天线，这两个互相远离的天线发射一个信号。无线电接收机只有一个天线。通常，两个发射天线互相之间的距离超过发射信号的几个波长。无线电发射机经一个天线实时地输出感兴趣的信号，在经第二个天线输出之前，延迟同一信号的精确复本。因为多径衰落的位置取决于发射天线的位置，每个发射天线造成的衰落发生在不同的地方。所以，若接收天线处在来自一个发射天线的信号造成的衰落中，则很可能是接收天线会以令人满意的质量接收来自另一个发射天线的信号。换句话说，两个发射天线在相同的地方造成衰落是不太可能的，所以，无线电接收机在任何给定的位置接收来自至少一个发射天线的信号是很可能的。
图4是一个方框图，说明如何能在图1的无线远程通信系统中实现发射分集。在图4中，基站103-1经一个发射天线Tx1实时地发射一个信号，在经第二天线Tx2输出此信号之前，延迟同一信号的精确复本。然而，现有技术的发射分集是有缺点的，因为，与没有发射分集比较，平均来说，在接收机处产生发射信号的两倍图象。这就要求无线终端能够区分两个时间移位的图象，因而大大地增加了无线终端的复杂性，也增大了其成本。
所以，需要有一个减轻多径衰落的方法，而没有与现有技术相关的成本增加和缺点。
本发明是一种减轻多径衰落效应的无线远程通信系统，而没有与现有技术相关的成本增加和缺点。特别是，本发明改进了发射分集，利用信号反相器交替地反相和不反相信号的复本，导致减轻多径衰落效应。这种改进是不昂贵的，具有与传统发射分集类似的性能特征，且往往不需要对无线终端的设计作变动。在对无线终端作变动是有利的或必需的情况下，这种变动通常不会给无线终端增加多少成本或根本不增加成本。
本发明的示范性实施例包括：用于发射第一信号的第一天线，用于发射第二信号的第二天线，和信号反相器，按照程序(schedule)产生基于反相和不反相第一信号的第二信号。这个程序的目的是确定无线终端似乎进入和退出衰落的速率，无线终端以此速率相对于发射天线在运动，在以下的小结和详细描述中讨论不同速率的意义。
经第一天线发射第一信号和经第二天线发射第二信号，两个信号干涉成两个交替的图形。若两个天线分开的距离至少等于发射信号载波的几个波长，则两个图形的区别是，在相同位置处二者都产生多径衰落是不太可能的，换句话说，一个图形在一组位置处可能产生一组衰落，另一个图形在另一组位置处可能产生另一组衰落，但是，两个图形在相同位置处产生衰落是不太可能的。所以，若无线终端是在两个图形中之一处在衰落状态，则它不可能在另一个图形中也处在衰落状态。这一事实以及以下的情况能使本发明的诸实施例减轻多径衰落效应。
无线终端上的多径衰落效应与无线终端处在衰落状态的连续时间量有关。当无线终端长时间(例如，1秒)处在衰落状态时，此无线终端可能接收不了如此多的连续位，即使利用差错检测和修正机构，此无线终端不可能产生可接受的发射信号估算值。与此对比，当无线终端短时间(例如，50毫秒)处在衰落状态时，此无线终端能够产生可接受的发射信号估算值，因为典型的差错检测和修正机构能克服较短时间的衰落。所以，若能够减小无线终端处在衰落状态的时间长度，则可以减轻多径衰落效应。
减小无线终端处在衰落状态时间长度的一种方法是，实际地移动此无线终端，好像把它放在运动的汽车中，以避免在衰落的状态中徘徊。然而，这往往是不切实际的，尤其是无线终端处在静止状态或缓慢地运动(例如，走路，等等)。
然而，运动是相对的，不是想办法实际地移动无线终端，取而代之的是，本发明设法移动衰落，因而产生实际上移动无线终端的效果。因此，通过反相和交替地不反相输入信号，本发明移动了衰落，因而避免了无线终端在衰落状态中徘徊。
此外，通过控制反相和交替地不反相输入信号的速率，本发明能够限制无线终端处在衰落状态中的时间长度。若反相和交替地不反相输入信号的速率是高的，则无线终端处在衰落状态中的连续时间量是短的，差错检测和修正机构能够克服短时间的衰落效应。
所以，无线终端能够处在衰落状态中而又不受衰落不利影响的最大连续时间量是由正向信道上采用的差错修正质量所决定。反相和交替地不反相输入信号的速率决定了无线终端处在衰落状态中的最大时间量，而程序控制反相和交替地不反相输入信号的速率。
总之，本发明的几个实施例通过移动衰落减轻了多径衰落效应，因而减小了无线终端处在衰落状态中的时间长度。
图1表示现有技术无线远程通信系统的示意图；
图2表示正在发射信号到无线终端的基站；
图3是采用接收分集的无线终端方框图；
图4是采用发射分集的基站方框图；
图5是按照本发明示范性实施例的基站方框图；
图6是按照本发明示范性实施例的正向信道无线电方框图；
图7是按照本发明示范性实施例的放大级方框图；
图8是按照图6所示本发明示范性实施例的正向信道无线电的运行流程图；
图9是按照本发明示范性实施例的另一个正向信道无线电方框图；
图10是按照本发明示范性实施例的正向信道无线电方框图，它发射一个与导频信号时分多路复用的带信息信号。
图11是带信息信号与导频信号时分多路复合成一系列时隙的坐标图；
图12是图10中无线终端的运行流程图；
图13是按照本发明示范性实施例的另一个正向信道无线电方框图，它发射一个与导频信号时分多路复用的带信息信号；
图14是按照本发明示范性实施例的又一个正向信道无线电方框图，它发射一个与导频信号时分多路复用的带信息信号；
图15是按照本发明示范性实施例的正向信道无线电方框图，它发射一个与导频信号码分多路复用的带信息信号；
图16是按照本发明示范性实施例的导频正向信道无线电方框图，它发射一个与一个或多个带信息信号码分多路复用的导频信号；
图17是按照本发明示范性实施例的无线终端方框图；
图18是图17的无线终端中指状器(finger)方框图，按照本发明的示范性实施例，它能接收一个与导频信号时分多路复用的带信息信号；
图19是图17的无线终端中另一个指状器方框图，按照本发明的示范性实施例，它能接收一个与导频信号时分多路复用的带信息信号；
图20是图19中指状器的运行流程图；
图21是图17的无线终端中指状器方框图，按照本发明的示范性实施例，它能接收一个与导频信号码分多路复用的带信息信号；
图22是图17的无线终端中另一个指状器方框图，按照本发明的示范性实施例，它能接收一个与导频信号码分多路复用的带信息信号；
图23是图22中指状器的运行流程图。
对本发明的几个实施例给以详细的描述，所以，简要的介绍有利于理解各个实施例及其之间的关系。图5表示按照本发明支持所有正向信道多路复用方案(例如，频分多路复用，时分多路复用，码分多路复用，等等)和所有调制技术(例如，振幅调制，频率调制，相位调制，等等)的基站方框图。图6表示用于图5的基站内正向信道无线电方框图，按照本发明，此基站支持任意的正向信道多路复用方案和任意的调制技术。
因为某些远程通信系统发射带信息信号和导频信号，图10和图13至16表示按照本发明多路复用导频信号和带信息信号的正向信道无线电方框图。图10,13和14表示时分多路复合导频信号和带信息信号成单个码分多路复用信道的正向信道无线电方框图。与此对比，图15和16表示码分多路复合导频信号和带信息信号成单个频率定界信道的正向信道无线电方框图。
现有技术的某些无线终端设计完全能够接收和处理按照本发明的正向信道无线电信号。然而，其他的一些无线终端设计最好充分利用本发明加以改进。所以，图17至19和图21至22表示特别适合于接收和处理按照本发明来自正向信道无线电信号的无线终端方框图。
图17至19表示设计成接收导频信号和带信息信号的无线终端，这两个信号时分多路复合成单个码分多路复用信道。与此对比，图17,21和22表示设计成接收引导信号和带信息信号的无线终端，这两个信号码分多路复合成单个频率定界信道。其他的一些附图是便于理解各个示范性实施例。
发射机结构
图5表示按照本发明示范性实施例的基站500主要部件方框图，这个基站发射C个带信息信号中的每一个信号到C个无线终端(例如，无线终端511，无线终端512)中仅有的一个。基站500的正向信道设备最好包括：多路分解器501，正向信道无线电503-1至503-C，正向导频无线电504，放大级505，天线507-1，和天线507-2，如图所示互相连接。
按照这个示范性实施例，无线交换中心(未画出)发射含m个带信息信号的多路复用符号数据流到基站500。如图5所示，多路复用符号数据流被多路分解器501接收，这个多路分解器多路分解此数据流，路由m个带信息信号中的一个或多个信号到C个正向信道无线电503-1至503-C中的一个。每个正向信道无线电的功能是，按照多路复用方案(例如，频分多路复用，时分多路复用，码分多路复用，等等)信道编码和调制一个或多个带信息信号，准备发送到一个无线终端。此外，专业人员清楚地知道，本发明的诸实施例可以采用任何的调制方案(例如，振幅调制，频率调制，相位调制，等等)。
图6表示一个正向信道无线电503-i实施例的方框图，它能够采用结合所有调制技术的所有正向信道多路复用方案。虽然图6中的示范性实施例没有其他正向信道无线电503-i示范性实施例那么复杂，但是，它清楚地展示了本发明的突出特点。
在图6中，正向信道无线电503-i最为从多路分解器501接收一个或多个带信息信号，并把它馈入到调制器611中。调制器611按照熟知的方式把带信息信号调制到载波信号上。调制器611的输出最好馈入到：(1)天线507-1(经放大级505中的加法器701-1)和(2)天线507-2(经信号反相器613和放大级505中的加法器701-2)。
按照调度器(scheduler)615中的程序，信号反相器613产生基于反相和交替地不反相输入信号的输出信号。值得说清楚的是，如同在传统的发射分集系统中一样，信号反相器613最好不延迟输出信号，而是反相和交替地不反相输入信号。
在这个说明书中，术语“反相”定义为等同于把输入信号乘以负1(-1)，术语“不反相”，“非反相”及其类似词语定义为等同于把输入信号乘以正1(+1)，专业人员清楚地知道如何制作和使用信号反相器613。
调度器615最好包括时序逻辑，控制信号反相器613何时反相输入信号，何时不反相输入信号。此外，调度器615最好按照程序控制信号反相器613，这个程序可以根据时间确定。例如，程序可以指使信号反相器613每50毫秒在反相与不反相之间交替地变化。专业人员清楚地知道如何制定和使用调度器615。
经天线507-1发射调制器611的输出和经天线507-2发射调制器611输出的反相和交替地不反相复本，两个信号干涉成两个交替变化的图形，若天线507-1与507-2之间分开的距离至少等于发射信号载波几个波长，则两个图形的区别是，二者在相同位置处产生多径衰落是不太可能的。换句话说，一个图形可以在一组位置处产生一组衰落，另一个图形可以在另一组位置处产生另一组衰落，但是两个图形在相同位置处产生衰落是不太可能的。所以，无线终端在两个图形之一中处在衰落状态，则它又在另一个图形中处在衰落状态是不太可能的。这个事实以及以下的情况能使本发明的诸实施例减轻多径衰落效应。
无线终端上的多径衰落效应与无线终端处在衰落状态的连续时间量有关。当无线终端长时间(例如，1秒)处在衰落状态时，则此无线终端可能接收不了如此多的连续位，即使利用差错检测和修正机构，此无线终端不可能产生可接受的发射信号估算值。与此对比，当无线终端短时间(例如，50毫秒)处在衰落状态时，此无线终端能够产生可接受的发射信号估算值，因为典型的差错检测和修正机构能克服较短时间的衰落。所以，若能够减小无线终端处在衰落状态的时间长度，则可以减轻多径衰落效应。
减小无线终端处在衰落状态时间长度的一种方法是，实际地移动此无线终端，好像把它放在运动的汽车中，以避免在衰落的状态中徘徊。然而，这往往是不切实际的，尤其是无线终端处在静止状态或缓慢地运动(例如，走路，等等)。
然而，运动是相对的，不是想办法实际地移动无线终端，取而代之的是，正向信道无线电503-i设法移动衰落，因而产生实际上移动无线终端的效果。因此，通过反相和交替地不反相输入信号，正向信道无线电503-i移动了衰落，因而避免了无线终端在衰落状态中徘徊。
此外，通过控制反相和交替地不反相输入信号的速率，正向信道无线电503-i能够限制无线终端处在衰落状态中的时间长度。若反相和交替地不反相输入信号的速率是高的，则无线终端处在衰落状态中的连续时间量是短的，差错检测和修正机构能够克服短时间的衰落效应。
所以，调度器615能够保证，通过控制信号反相器613以高速率(例如，50毫秒)反相和交替地不反相输入信号，无线终端不会长久保持在衰落状态，不管无线终端究竟是静止的还是运动的。
图7表示按照本发明示范性实施例的放大级505方框图，它包括：加法器701-1和701-2，滤波器702-1和702-2，以及放大器703-1和703-2。加法器701-1接收每个正向信道无线电未改变的输出信号，对其求和，输出合成信号到滤波器702-1。滤波器702-1是一个带通滤波器，抑制合成信号中任何杂散的频率分量，这些杂散的频率分量是在基站500允许辐射的频谱之外。放大器703-1放大合成信号，并把放大的信号输出到天线507-1。
加法器701-2，滤波器702-2，和放大器703-2的运行类似于加法器701-1，滤波器702-1，和放大器703-1的运行。加法器701-2接收每个正向信道无线电短暂变化的输出信号，对其求和，输出合成信号到滤波器702-2。滤波器702-2是一个带通滤波器，抑制合成信号中任何杂散的频率分量，这些杂散的频率分量是在基站500允许辐射的频谱之外。放大器703-2放大合成信号，并把放大的信号输出到天线507-2。
再一次参照图5，如以下所述，正向导频无线电504被本发明某些实施例所采用，且天线507-1与507-2之间分开的距离至少等于发射信号载波的几个波长，所以，来自每个发射信号的多径衰落是独立的。
图8表示图6中正向信道无线电503-i的运行流程图。在步骤801中，正向信道无线电503-i接收一个或多个带信息信号，在步骤802中，按熟知的方式调制带信息信号。在步骤803中，经一个天线输出调制的信号一个复本，在步骤804中，最好反相和交替地不反相调制的信号第二个复本。在步骤805中，经第二个天线发射调制的信号第二个复本。专业人员清楚地知道，步骤803,804，和805互相之间是可分配的，如同以下表达式中乘法和加法的步骤是可分配的一样：
A·(B+C)=(A·B)+(A·C)    (公式1)所以，专业人员清楚地知道，图9中的正向信道无线电产生与图6中相同的输出信号，虽然方法并不相同，但只要调制器611-1和611-2是匹配的一对且互相同步。
图10表示正向信道无线电503-i的第二个示范性实施例的方框图，它采用带相位调制的码分多路复用技术，因为采用码分多址技术(以下称之为“CDMA”)的无线终端处理引起多径衰落的各个相移图象与非CDMA无线终端的处理方法基本不同，讨论CDMA无线终端的运行有助于理解图10的示范性实施例。
虽然引起多径衰落的多个相移图象能够干扰非CDMA终端，与此对比，CDMA无线终端实际上都从多个相移图象中受益。CDMA无线终端孤立和分析多个相移图象，试图识别出最强的那些图象。然后，检出每个最强的图象，再进行组合，产生一个比从任何单个图象能够获得的发射图象更佳估算值。
然而，不同图象之间不相同的相移可以使检出图象的组合很复杂，因为每个图象从发射机到接收机传播了不同的路径，所有图象传播的距离完全相同是根本不可能的。如上所述，相对的传播距离之间差异表现为各个图象之间的相对时间延迟。而且，并不精确地等于载波信号波长整数倍的时间延迟图象表现为此图象相对于其他图象的部分相移。在某些情况下，这个部分相移能够阻挠无线终端正确地组合各个图象。
例如，若基站500采用的调制方案不影响载波的相位(例如，振幅调制，频率调制，等等)，则在接收机处诸图象的部分相移是没有关系的，这种部分相移并不影响无线终端组合各个图象的能力。与此对比，若基站500采用的调制方案确实改变了载波信号的相位，(例如，四相移相键控，等等)，则各个图象的部分相移就使组合各个图象的任务复杂化。特别是，在可以组合各个图象之前，必须补偿各个图象的部分相移。通常，补偿诸图象的部分相移是通过重新调准它们的相位而完成的。
为了有助于无线终端相位调准各个图象，基站500采用了称之为“导频辅助CDMA”的技术。按照导频辅助CDMA，基站500除了发射带信息信号到每个无线终端以外，还发射导频信号到每个无线终端。带信息信号传送信息有效负载到无线终端。与此对比，导频信号并不传送用户信息，而是被无线终端用于估算带信息信号中每个相移图象经历的部分相移。
通常，导频信号和带信息信号是从同一个天线以相同的频率发射出去，所以，这两个信号经历相同的环境效应和相同的部分相移。带信息信号至少是部分地调相的，与带信息信号不同，导频信号以不变的相位发射出去。
因为导频信号的每个图象与其相关的带信息信号传播了相同的路径，所以，导频信号的每个图象与其相关的带信息信号经历了相同的相移。因此，通过研究相关导频信号的图象相移，CDMA无线终端就能够合理地估算带信息信号中每个图象的相移。藉助这些估算，CDMA无线终端能够相位校准带信息信号的诸图象，因而能正确地加以组合。
如上所述，导频信号和带信息信号通常以相同的频率从同一个天线发射出去，以保证这两个信号经历了相同的部分相移。有两种方法可以达到这个目的。
按照第一种方法，导频信号和带信息信号时分多路复合成单个码分信道。图11是有助于理解第一种方法的坐标图，在图11中，导频信号和带信息信号是这样时分多路复合，每对导频信号和带信息信号确定一个时隙，与时隙中哪一个信号在先无关，也与时隙中每个信号占的百分比无关。图10的正向信道无线电采用第一种方法。
按照第二种方法，导频信号和带信息信号码分多路复合成单个频率定界信道。换句话说，导频信号和带信息信号在同一频率定界信道内同时发射出去，但是采用不同的正交代码多路复合。图15的正向信道无线电采用第二种方法。
参照图10所示正向信道无线电，正向信道无线电503-i最好从多路分解器501接收带信息信号，按照熟知的方式，用信道编码器1001编码带信息信号，信道编码器1001的用途是对带信息信号加密，并使无线终端能够检测和修正传输期间产生的差错。来自信道编码器1001编码的带信息信号馈入到时分多路复用器1005中。
按照熟知的方式，导频信号发生器1003产生导频信号，把它输出到时分多路复用器1005中。
时分多路复用器1005从信道编码器1001接收编码的带信息信号，进行时分多路复用以产生时分多路复用导频信号。在这个说明书中，“时分多路复和导频信号”定义为导频信号和带信息信号时分多路复合成一系列时隙。此外，不管时隙中哪一个信号在先，也不管时隙中每个信号占的百分比，这个定义均成立。
时分多路复用导频信号馈入到多路复用器1007，并利用伪噪声序列发生器1009的输出扩展时分多路复用导频信号，以产生“时分多路复用导频辅助直接序列扩展频谱信号”。在这个说明书中，“时分多路复用导频辅助直接序列扩展频谱信号”定义为包含一系列时隙的信号，其中每个时隙包括时分多路复用的导频信号和带信息信号，这两个信号已扩展成一个直接序列扩展频谱信号。在这个说明书中，“直接序列扩展频谱信号”定义为第一信号乘以确定性序列，此确定性序列的符号速率大于第一信号的符号速率。多路复用器1007的输出在图11中表示。
多路复用器1007的输出馈入到调制器1011中，它把时分多路复用导频辅助直接序列扩展频谱信号调制到一个载波信号上。专业人员清楚地知道如何制作和使用信道编码器1001，导频信号发生器1003，时分多路复用器1005，乘法器1007，伪噪声序列发生器1009，和调制器1011。调制器1011的输出最好馈入到：(1)天线507-1(经放大级505中的加法器701-1)和(2)天线507-2(经信号反相器1013和放大级505中的加法器701-2)。
信号反相器1013与图6中的信号反相器613完全相同。高度程序1015最好包括时序逻辑，它能够控制信号反相器1013何时反相输入信号和何时不反相输入信号。此外，调度器1015最好按照程序控制信号反相器1013，此程序可以根据时间表或时隙，或确定性序列或以上这些的组合而确定。例如，若信号反相器1013的输入包括一系列时隙，则调度器1015能够在交替的时隙期间控制信号反相器1013反相该输入。在这个说明书中，术语“交替的时隙”定义为每隔一个的时隙。或者，若信号反相器1013的输入包括一系列时隙，则调度器1015能够按照确定性程序，如伪噪声序列，控制信号反相器1013反相该输入。
图12表示图10中正向信道无线电503-i的运行流程图。在步骤1201中，正向信道无线电503-i从解调器501接收一个带信息信号。
在步骤1202中，信道编码带信息信号，以便对此带信息信号加密，并使无线终端能够在传输期间检测和修正差错。
在步骤1203中，时分多路复合带信息信号和导频信号以产生时分多路复用信号，在步骤1204中，按照熟知的方式扩展时分多路复用信号以产生时分多路复用导频辅助直接序列扩展频谱信号。
在步骤1205中，按照熟知的方式，把时分多路复用导频辅助直接序列扩展频谱信号调制到一个载波信号上，在步骤1206中，经第一天线发射调制的信号第一个复本。
在步骤1207中，最好反相和交替地不反相调制的信号第二个复本。在步骤1208中，调制的信号第二个复本经第二天线发射出去。控制从步骤1208转到步骤1201。
专业人员清楚地知道，反相和交替地不反相这个步骤(即，步骤1207)是与扩展步骤(即，步骤1204)和调制步骤(即，步骤1205)可分配的。所以，图13的正向信道无线电与图10输出相同的信号，虽然方法不同，但只要调制器1311-1和1311-2是匹配的一对且同步。类似地，图14的正向无线电信道与图10输出相同的信号，虽然方法不同，但只要调制器1411-1和1411-2是匹配的一对且同步，专业人员清楚地知道如何制作和使用图10,13和14中的正向信道无线电。
图15和图16分别表示正向信道无线电503-i和正向导频无线电504的方框图，其中导频信号和带信息信号是在同一频率定界信道内同时发射出去的，但采用不同的正交代码多路复用，按照这个实施例，在一个天线电中(图15所示)扩展和调制带信息信号，在分开的无线电中(图16所示)产生，扩展和调制导频信号。
图15的正向信道无线电从多路分解器501接收带信息信号，并利用信道编码器1501信道编码此带信息信号。信道编码器1501的功能与上述信道编码器1001的功能完全相同。
信道编码器1501的输出馈入到乘法器1507中，它利用伪噪声序列发生器1509的输出产生一个直接序列扩展频谱信号。伪噪声序列发生器1509的功能与上述伪噪声序列发生器1009的功能完全相同。
乘法器1507的输出馈入到调制器1511，它把直接序列扩展频谱信号调制到一个载波信号上。调制器1511与上述调制器1011完全相同。调制器1511的输出最好馈入到：(1)天线507-1(经放大级505中的加法器701-1)和天线507-2(经信号反相器1513和放大级505中的加法器701-2)。信号反相器1513和调度器1515分别与信号反相器613和调度器615完全相同。
图16表示正向导频无线电504的方框图，它藉助导频信号发生器1603产生一个相位不变的导频信号。导频信号发生器1603与上述导频信号发生器1303完全相同。
导频信号发生器1603的输出馈入到乘法器1607中，它利用导频伪噪声序列发生器1609的输出扩展该信号，以产生一个直接序列扩展频谱信号。除了伪噪声序列发生器1609产生不同的代码以外，伪噪声序列发生器1609与上述的伪噪声序列发生器1509完全相同，所以，导频信号和带信息信号是码分多路复用的。
乘法器1607的输出馈入到调制器1611中，它把直接序列扩展频谱信号调制到一个载波信号上。调制器1611与上述的调制器1011完全相同。调制器1611的输出最好馈入到：(1)天线507-1(经放大级505中的加法器701-1)和(2)天线507-2(经信号反相器1613和放大级505中中的加法器701-1)。信号反相器1613和调度器1615分别与信号反相器1513和调度器1515完全相同。专业人员清楚地知道如何制作和使用图15的正向信道无线电和图16的正向导频无线电。
接收机的结构
当带信息信号或导频信号由基站500作相位调制时，反相和交替地不反相造成反相的信号中180°相移，这个信号最好在无线终端511中加以补偿。图17表示示范性无线终端中主要部件的方框图，此无线终端能够接收导频辅助直接序列扩展频谱信号并输出发射信号的估算值。CDMA接收机511包括：天线1701，无线电前端1702，和瑞克(Rake)接收机1705。瑞克接收机1705通常包括一组N个指状器1701-1至1707-N，每个指状器输出带信息信号的组成部分Ii(n)和相关的共轭导频估算值Pi(n),i=1至N，其中n指出接收信号的时间序列。每个带信息信号的组成部分Ii(n)与其相关的共轭导频估算值Pi(n)由共轭的导频乘法器相乘，按照熟知的方式由组合器1712加以组合，给出原先发射的带信息信号估算值(n)。
当导频信号和带信息信号时分多路复合成单个码分多路复用信道时，无线终端511必须从带信息信号中时分多路分解导频信号，例如，采用图18中所示的指状器设计。与此对比，当导频信号和带信息信号码分多路复合成单个频率定界信道时，无线终端511必须从带信息信号中码分多路分解导频信号，例如，采用图20中所示的指状器设计。
图18表示指状器1707-i主要部件的方框图，这个指状器从带信息信号中时分多路分解导频信号并修正导频信号的反相和交替的不反相。图18中的指状器从无线电前端1702接收多个码分多路复用信号到引线1703上，并把此信号馈入到乘法器1801。伪噪声序列发生器1803与伪噪声序列发生器1009(图10中)完全相同，并把相同的伪噪声序列馈入到乘法器1801中去扩展(despread)所感兴趣的信号。
乘法器1801的输出馈入到累加器1804中，这个累加器按照熟知的方式累加去扩展信号以提高去扩展信号的保真度。累加器1804的输出馈入到时分多路分解器1805中，这个多路分解器完成时分多路复用器1005(图10中)的逆向功能，并输出带信息信号到引线1708-i上和输出导频信号到引线1709-i上。专业人员清楚地知道，带信息信号包括用“非反相的带信息信号”间隔的“反相的带信息信号”，导频信号包括用“非反相的导频信号”间隔的“反相的导频信号”。在这个说明书中，术语“反相的带信息信号”定义为信号反相器(例如，信号反相器613，信号反相器1013，等等)反相其输入后发射出的带信息信号，术语“非反相的带信息信号”定义为信号反相器不反相其输入而发射出的带信息信号。此外，在这个说明书中，术语“反相的导频信号”定义为信号反相器(例如，信号反相器613，信号反相器1613，等等)反相其输入后发射出去的导频信号，术语“非反相的导频信号”定义为信号反相器不反相其输入而发射出去的导频信号。
而且，时分多路复用器1805输出带信息信号和导频信号，所以，反相的带信息信号相位被反相的导频信号的调整(例如，相乘等等)，非反相的带信息信号相位被非反相的导频信号所调整(例如，相乘，等等)。然而，图18中示范性实施例的指状器1707-i在利用导频信号调整带信息信号的相位之前，并不滤波此导频信号。
图19表示指状器1707-i主要部件的方框图，这个指状器在利用导频信号调整带信息信号的相位之前，并不滤波此导频信号。与图17中的指状器一样，图19中的指状器从无线电前端1702接收多个码分多路复用信号到引线1703上，并把此信号馈入到乘法器1901中。伪噪声序列发生器1903与伪噪声序列发生器1009(图10中)完全相同，并把相同的伪噪声序列馈入到乘法器1901中去扩展所感兴趣的信号。乘法器1901的输出馈入到累加器1904中，这个累加器按照熟知的方式累加去扩展信号以提高去扩展信号的保真度。
累加器1904的输出馈入到时分多路分解器1905中，这个时分多路分解器完成时分多路复用器(图10中)的逆向功能，并把带信息信号输出到延迟电路1911和把导频信号输出到多路分解器1907中。
多路分解器1907在调度器1909的指导下，把来自时分多路分解器1905的导频信号多路分解成反相的导频信号和非反相的导频信号。调度器1909与调度器1015(图10中)完全相同。反相的导频信号馈入到滤波器1913中，非反相的导频信号馈入到滤波器1915中，滤波器1913和1915最好是减轻导频信号中乱真变化的匹配低通滤波器，专业人员清楚地知道如何制作和使用滤波器1913和1915。
滤波器1913和滤波器1915的输出在调度器1909的指导下重新多路复用，以产生修正的导频信号到引线1709-i上，用于补偿引线1708-i上发射出带信息信号的部分相移。延迟电路1911和延迟电路1917保持带信息信号与导频信号的同步，所以，反相的带信息信号相位被反相的导频信号所调整(例如，相乘，等等)，非反相的带信息信号相位被非反相的导频信号所调整(例如，相乘，等等)。专业人员清楚地知道如何制作和使用图19中的指状器1701-i。
图20表示图19中指状器的运行流程图。在步骤2001中，指状器1707-i接收输入信号；在步骤2002中，按照熟知的方式码分多路分解(例如，去扩展)输入信号以产生时分多路复用信号。
在步骤2003中，指状器1707-i时分多路分解时分多路复用信号成带信息信号和导频信号。在步骤2004中，指状器1707-i按照程序多路分解导频信号成反相的导频信号和非反相的导频信号。
在步骤2005中，指状器1707-i滤波反相的导频信号以产生滤波后的反相导频信号并滤波非反相的导频信号以产生滤波后的非导频信号。在步骤2006中，指状器1707-i按照步骤2004中的程序多路复用滤波后的反相导频信号和滤波后的非反相导频信号以产生平滑的导频信号。
在步骤2007中，根据滤波后的非反相导频信号调整非反相的带信息信号，根据滤波后的反相导频信号调整反相的带信息信号。控制从步骤2008返回到步骤2001。专业人员清楚地知道如何制作和使用能够接收导频信号和带信息信号的无线终端，这两个信号时分多路复合成单个码分多路复用信道。
图21表示指状器1707-i主要部件的方框图，这个指状器设计成接收导频信号和带信息信号，这两个信号码分多路复合成单个频率定界信道。图21中的指状器从无线电前端1702接收多个码分多路复用信号到引线1703上，并把该信号馈入到乘法器2101和乘法器2102中。伪噪声序列发生器2103与伪噪声序列发生器1505(图15中)完全相同，并把相同的伪噪声序列馈入到乘法器2101中以码分多路分解(即，去扩展)所要的带信息信号。然后，把带信息信号馈入到累加器2105中，这个累加器按照熟知的方式累加去扩展的信号以提高去扩展信号的保真度。累加器2105的输出到引线1708-i上。
类似地，导频伪噪声序列发生器2104与导频伪噪声序列发生器1605(图16中)完全相同，并把相同的伪噪声序列馈入到乘法器2102中以码分多路分解(例如，去扩展)导频信号。然后，把导频信号馈入到累加器2106中，这个累加器按照熟知的方式累加去扩展的信号以提高去扩展信号的保真度。累加器2106的输出到引线1709-i上。专业人员清楚地知道，带信息信号包括用非反相带信息信号间隔的反相带信息信号，导频信号包括用非反相导频信号间隔的反相导频信号。然而，图21中指状器的缺点是，在利用导频信号调整带信息信号的相位之前并不滤波此导频信号。
图22表示指状器1707-i主要部件的方框图，在利用导频信号调整带信息信号的相位之前并不滤波此导频信号。图22中的指状器1707-i从无线电前端1702接收多个码分多路复用信号到引线1703上，并把此信号馈入到乘法器2201和乘法器2202中。伪噪声序列发生器2203与伪噪声序列发生器1505(图15中)完全相同，并把相同的伪噪声序列馈入到乘法器2201中以码分多路分解(例如，去扩展)所要的带信息信号。然后，把带信息信号馈入到累加器2205中，这个累加器按照熟知的方式累加去扩展的信号以提高去扩展信号的保真度。累加器2205的输出到延迟电路2211。
类似地，导频伪噪声序列发生器2204与导频伪噪声序列发生器1605(图16中)完全相同，并把相同的伪噪声序列馈入到乘法器2202中以码分多路分解(例如，去扩展)导频信号。然后，把导频信号馈入到累加器2206中，这个累加器按照熟知的方式累加去扩展的信号以提高去扩展信号的保真度。累加器2206的输出到多路分解器2207中。
多路分解器2207在调度器2209的指导下把导频信号多路分解成反相的导频信号和非反相的导频信号。调度器2209与调度器1015(图10中)完全相同。反相的导频信号馈入到滤波器2213，非反相的导频信号馈入到滤波器2215。滤波器2213和滤波器2215最好是减轻导频信号中乱真变化的匹配低通滤波器。专业人员清楚地知道如何制作和使用滤波器2213和2215。
滤波器2213和2215的输出在调度器2209的指导下重新多路复用，以产生修正的导频信号到引线2209上，这个修正的导频信号可用于补偿引线2208-i上发射的带信息信号的部分相移。延迟电路2211和延迟电路2217保持带信息信号与导频信号的同步，所以，反相的带信息信号相位被反相的导频信号所调制(例如，相乘，等等)，非反相的带信息信号被非反相的导频信号所调制(例如，相乘，等等)。专业人员清楚地知道如何制作和使用图22中的指状器7707-i。
图23表示图22中指状器的运行流程图。在步骤2301中，指状器1707-i接收输入信号；在步骤2302中，按照熟知的方式码分多路分解(例如，去扩展)输入信号以产生带信息信号。
在步骤2303中，指状器1707-i码分多路分解和累加输入信号以产生导频信号。在步骤2304中，指状器1707-i按照程序多路分解和累加导频信号成反相的导频信号和非反相的导频信号。
在步骤2305中，指状器1707-i滤波反相的导频信号以产生滤波后的反相导频信号，以及滤波非反相的导频信号以产生滤波后的非反相导频信号。在步骤2306中，指状器1707-i按照步骤2304中的程序多路复用滤波后的反相导频信号和滤波后的非反相导频信号，以产生平滑的导频信号。
在步骤2307中，根据滤波后的非反相导频信号调整非反相的带信息信号，根据滤波后的反相导频信号调整反相的带信息信号。控制从步骤2308返回到步骤2301。专业人员清楚地知道如何制作和使用能够接收导频信号和带信息信号的无线终端，这两个信号码分多路复合成单个频率定界信道。
应当明白，上述实施例仅仅可作本发明的例证，专业人员可以在不偏离本发明范围的条件下设计出多种变化。所以，这些变化应该包括在以下权利要求书及其相关内容的范围内。

Claims (40)

1．一种方法，包括：
按照程序反相和交替地不反相第一信号以产生第二信号；
经第一天线发射所述第一信号；和
经第二天线发射所述第二信号。
2．按照权利要求1的方法，其中所述第一信号是直接序列扩展频谱信号。
3．按照权利要求1的方法，其中所述第一信号是时分多路复用导频辅助直接序列扩展频谱信号。
4．按照权利要求3的方法，其中所述第一信号包括一系列时隙，所述程序在交替的时隙期间反相所述第一信号。
5．按照权利要求3的方法，其中所述第一信号包括一系列时隙，所述程序按照伪噪声序列反相所述第一信号。
6．一种设备，包括：
信号反相器，按照程序反相和交替地不反相第一信号以产生第二信号；
第一天线，用于发射所述第一信号；和
第二天线，用于发射所述第二信号。
7．按照权利要求6的设备，其中所述第一信号是直接序列扩展频谱信号。
8．按照权利要求7的设备，其中所述第一信号是时分多路复用导频辅助直接序列扩展频谱信号。
9．按照权利要求6的设备，其中所述第一信号包括一系列时隙，所述程序在交替的时隙期间反相所述第一信号。
10．按照权利要求9的设备，其中所述第一信号包括一系列时隙，所述程序按照伪噪声序列反相所述第一信号。
11．一种方法，包括：
扩展一个带信息信号以产生直接序列扩展频谱信号；
时分多路复用所述直接序列扩展频谱信号和导频信号，以产生第一时分多路复用导频辅助直接序列扩展频谱信号，这个信号被划分成一系列时隙；和
按照程序反相和交替地不反相所述第一时分多路复用导频辅助直接序列扩展频谱信号，以产生第二时分多路复用导频辅助直接序列扩展频谱信号。
12．按照权利要求11的方法，还包括：
经第一天线发射所述第一时分多路复用导频辅助直接序列扩展频谱信号；和
经第二天线发射所述第二时分多路复用导频辅助直接序列扩展频谱信号。
13．按照权利要求11的方法，其中所述第一时分多路复用导频辅助直接序列扩展频谱信号包括一系列时隙，所述程序在交替的时隙期间反相所述第一时分多路复用导频辅助直接序列扩展频谱信号。
14．一种设备，包括：
乘法器，用于扩展带信息信号以产生直接序列扩展频谱信号；
时分多路复用器，用于时分多路复用所述直接序列扩展频谱信号和导频信号，以产生第一时分多路复用导频辅助直接序列扩展频谱信号，这个信号被划分成一系列时隙；和
信号反相器，按照程序反相和交替地不反相所述第一时分多路复用导频辅助直接序列扩展频谱信号，以产生第二时分多路复用导频辅助直接序列扩展频谱信号。
15．按照权利要求14的设备，还包括：
第一天线，用于发射所述第一时分多路复用导频辅助直接序列扩展频谱信号；和
第二天线，用于发射所述第二时分多路复用导频辅助直接序列扩展频谱信号。
16．按照权利要求14的设备，其中所述第一时分多路复用导频辅助直接序列扩展频谱信号包括一系列时隙，所述程序在交替的时隙期间反相所述第一时分多路复用导频辅助直接序列扩展频谱信号。
17．一种方法，包括：
接收一个时分多路复用导频信号；
按照程序时分多路分解所述时分多路复用导频信号，以产生反相的带信息信号，反相的导频信号，非反相的带信息信号，和非反相的导频信号；
根据所述反相的导频信号调整所述反相的带信息信号；和
根据所述非反相的导频信号调整所述非反相的带信息信号。
18．按照权利要求17的方法，其中所述时分多路复用导频信号是一个时分多路复用导频辅助直接序列扩展频谱信号。
19．按照权利要求17的方法，其中所述时分多路复用导频信号包括一系列时隙，所述程序籍助交替的时隙区分所述时分多路复用导频信号。
20．按照权利要求17的方法，其中所述时分多路复用导频信号包括一系列时隙，所述程序按照伪噪声序列区分所述时分多路复用导频信号。
21．一种设备，包括：
接收机，用于时分多路复用导频信号；
多路分解器，按照程序时分多路分解所述时分多路复用导频信号，以产生反相的带信息信号，反相的导频信号，非反相的带信息信号，和非反相的导频信号；
第一乘法器，根据所述反相的导频信号调整所述反相的带信息信号；和
第二乘法器，根据所述非反相的导频信号调整所述非反相的带信息信号。
22．按照权利要求21的方法，其中所述时分多路复用导频信号是一个时分多路复用导频辅助直接序列扩展频谱信号。
23．按照权利要求21的方法，其中所述时分多路复用导频信号包括一系列时隙，所述程序藉助交替的时隙区分所述时分多路复用导频信号。
24．按照权利要求21的方法，其中所述时分多路复用导频信号包括一系列时隙，所述程序按照伪噪声序列区分所述时分多路复用导频信号。
25．一种方法，包括；
码分多路分解输入信号以产生时分多路复用信号；
时分多路分解所述时分多路复用信号以产生带信息信号和导频信号，其中所述带信息信号包括反相的带信息信号和非反相的带信息信号，以及其中所述导频信号包括反相的导频信号和非反相的导频信号；
根据所述反相的导频信号调整所述反相的带信息信号；和
根据所述非反相的导频信号调整所述非反相的带信息信号。
26．按照权利要求25的方法，还包括从所述非反相的导频信号多路分解所述反相的导频信号。
27．按照权利要求26的方法，其中所述多路分解步骤是按照程序完成的。
28．按照权利要求26的方法，还包括：
滤波所述反相的导频信号；和
滤波所述非反相的导频信号。
29．一种设备，包括：
接收机，用于接收输入信号；
时分多路分解器，用于时分多路分解所述时分多路复用信号以产生带信息信号和导频信号，其中所述带信息信号包括反相的带信息信号和非反相的带信息信号，以及其中所述导频信号包括反相的导频信号和非反相的导频信号；
乘法器，根据所述反相的导频信号调整所述反相的带信息信号，以及根据所述非反相的导频信号调整所述非反相的带信息信号。
30．按照权利要求29的设备，还包括多路分解器，用于从所述非反相的导频信号多路分解所述反相的导频信号。
31．按照权利要求30的设备，还包括调度器，用于按照程序控制所述多路分解器。
32．按照权利要求30的设备，还包括：
第一滤波器，用于滤波所述反相的导频信号；和
第二滤波器，用于滤波所述非反相的导频信号。
33．一种方法，包括：
码分多路分解输入信号以产生时分多路复用信号和导频信号，其中所述带信息信号包括反相的带信息信号和非反相的带信息信号，以及其中所述导频信号包括反相的导频信号和非反相的导频信号；
根据所述反相的导频信号调整所述反相的带信息信号；和
根据所述非反相的导频信号调整所述非反相的带信息信号。
34．按照权利要求33的方法，还包括从所述非反相的导频信号多路分解所述反相的导频信号。
35．按照权利要求34的方法，其中所述多路分解步骤是按照程序完成的。
36．按照权利要求33的方法，还包括：
滤波所述反相的导频信号；和
滤波所述非反相的导频信号。
37．一种设备，包括：
接收机，用于接收输入信号；
第一乘法器，用于码分多路分解所述输入信号以产生带信息信号，其中所述带信息信号包括反相的带信息信号和非反相的带信息信号；
第二乘法器，用于码分多路分解所述输入信号以产生导频信号，其中所述导频信号包括反相的导频信号和非反相的导频信号；和
乘法器，根据所述反相的导频信号调整所述反相的带信息信号，以及根据所述非反相的导频信号调整所述非反相的带信息信号。
38．按照权利要求37的设备，还包括多路分解器，用于从所述非反相的导频信号多路分解所述反相的导频信号。
39．按照权利要求38的设备，还包括调度器，用于按照程序控制所述多路分解器。
40．按照权利要求37的设备，还包括：
第一滤波器，用于滤波所述反相的导频信号；和
第二滤波器，用于滤波所述非反相的导频信号。
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