CN1238985C - 传输系统、传输方法和传输装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的传输系统是为在传输装置和接收装置之间使用多个的载波传送多个信号而设计的，包含一个无线链路特征评估器4，用于评估传输装置和接收装置之间的无线链路的特征；和一个载波数判断装置3，用于根据无线链特征接评估器4的评估结果确定载波数。无线链路特征评估器4根据多通路信号的延迟时间间隔和多通路信号的数量来评估无线链路的特征。当多通路干扰小时，载波数判断装置3确定更少的载波；当多通路干扰大时，载波数判断装置3确定更多的载波。

Description

传输系统、传输方法和传输装置
技术领域
本发明涉及传输系统、传输方法和传输装置，用于在传输装置和接收装置之间传输使用多个载波的多个信号，例如，一个多载波/DS-CDMA。
背景技术
本申请基于在先日本专利申请，其申请号为P2001-345171，申请日为2001年11月9日，并要求其优先权，其整个内容在此通过参考合并。
宽带码分解多路复用接入(CDMA)和cdma2000已经被用作第三代移动远程电讯系统(IMT-2000)的无线接入方法。每个载波的无线带宽是：对于W-CDMA是1.5MHz，对于cdma2000是1.25MHz。
在移动通讯环境里，一个被传输的无线信号作为多个无线信号(多通路信号)到达接收装置，其中，每个信号由于位于传输装置和接收装置之间的建筑物和地面上物体等的影响具有不同的传播延迟，称为“多通路传播”。
关于多通路信号，直接顺序码分解多路复用接入(DS-CDMA)，作为W-CDMA和cdma2000的基础，将多个多通路信号分解成独立信号并排列这些独立信号的相位从而将它们合并成一个复合信号(它被称为RAKE接收)。作为合并这些信号的结果，所期望的无线信号的信号功率增加了，即RAKE时间分集效果增加，因此DC-CAMA可以提高接收质量。
特殊地，由于W-CDMA的无线带宽为5MHz，cdma2000的无线带宽为1.25MHz，区分多通路信号的最小时间间隔大约是cdma2000的四分之一。因此，在W-CDMA里，接收信号可以分解成很大数量的通路，从而有效地完成RAKE接收。关于接收质量提高的实验结果，接收质量的提高通过扩展RAKE时间分集效果的无线带宽而得以实现，在文献“相干的宽带DS-CDMA移动无线的现场实验的进一步结果”(T.DOHi，Y.Okumuram，and F.Adachi：IEICE Trans.Commun.，Vol.E81-B，No.6，pp.1239-1247，June，1998)中已经有所报道。
这篇文献给出使用无线带宽为1.25MHz～10MHz的DS-CDMA无线信号传输的现场实验的结果。在这篇文献里，已经报道了通过将无线带宽扩展到10MHz，具有大数量的分解离路径的RAKE接收是可能的。该文献还报道了，作为上面所述的结果，无线信号的接收质量可以通过RAKE时间分集效果而得以提高。
而且在文献“在密集的多通路信道里的RAKE接收质量：扩展带宽和选择分集等级的影响”(M.Z.Win，G.Chrisikos，and N.R.Sollenberger：IEEE JSAC.c vol.18，No.8，pp.1516-1525)里，已经分解析了如果RAKE接收是使用这些增加的多通路信号，通过扩展无线带宽，多通路的通路数量增加，而且DS-CDMA的无线信号的接收质量得以提高。而且，这篇文献指出RAKE时间分集效果随着多通路的数量增加而减少，通过RAKE时间分集效果获得的接收质量提高的程度变得饱和了。附带地，在这篇文献里，既然它假设接收各个区分开的多通路信号的定时是已知的，它没有考虑通路时间检测的精度。
然而，在实际的环境里，在大量的多通路信号由于无线的扩展而被观察到的情况下，出现多通路干扰(此后称为MPI)，即在接收装置处各个信号互相干扰。由于MPI，每个通路的信号功率下降，它引起对各个通路的通路时间检测的精度下降。而且，用来在检测的信号的基础上评估无线连接上出现的波动量的信道评估的精度，也因此而下降，这影响接收装置处的无线信号的接收质量。
考虑到上述情况，在文献“用于宽带DS-CDMA移动无线的相干RAKE接收装置的实验评估”(T.Ikeda，K.Odaga，M.Sawahashi，andF.Adachi：IEEE VTC Spring，pp.1849-1853，2000)里，已经考虑了通路时间检测精度对RAKE接收下的接收质量进行了评估，同时通过使用100MHz带宽完成一个DS-CDMA无线信号传输的实验室实验进行了信道评估。根据实验结果，该文献声明在多通路以非常大数量存在的情况下，由于MPI和通路时间检测的精度以及信道评估精度的下降，使RAKE时间分集效果的程度趋向于达到饱或下降。
因此，关于DS-CDMA传输，我们认为在无线信号接收质量的提高和接收质量的下降之间关系的基础上能够确定一个合适的无线带宽。无线信号接收质量的提高是通过RAKE时间分集效果而实现的，而无线信号接收质量的下降是由于MPI的增加和每个通路的信号功率的下降引起的。
常规地，考虑到一个移动通讯系统，在最大值时，大约几兆赫兹(MHz)的带宽被采用。
然而，甚至在移动通讯系统里，人们还是期望能够实现一个大于每秒几十个兆比特(Mbps)的传输速率。因此人们期望将要分解配给移动通讯系统的无线带宽被扩展，几十到100MHz甚至更大的无线带宽被分解配给移动通讯系统是高度可能的。在使用多载波/DS-CDMA作为无线接入解决无线带宽扩展的情况下，有这样一个问题，即无线链路的效果，特别是由于MPI，无线信号的接收质量随着每个载波的无线带宽，即载波数变化而显著变化。
发明内容
本发明就是观察到了上面的问题而发明的，因此，它的目的是提供一个传输系统、传输方法和传输装置，减小当使用多个的载波在传输装置和接收装置之间传送多个信号时发生的MPI等效果，从而实现信号的高质量传输。
为了实现上述目标，在传输装置和接收装置之间使用多个载波传送多个信号的情况下，计算所述载波的多通路的最小延迟时间间隔(τ)，确定比所述最小延迟时间间隔(τ)小的扩展码的码片周期(Tc)，根据所述码片周期(Tc)，计算每个载波的无线带宽；根据无线链路特征评估器算出的无线带宽，确定载波数。
附带地，在本发明中，更可取的是当MPI小时，载波数减少；当MPI大时，载波数增加。
根据本发明，RAKE时间分集效果有效地通过在无线链路特征的评估结果的基础上采用适宜数量的载波而获得的，无线信号的接收质量也因此而提高。
根据本发明，多个信号是通过将一串信号流转换为复数信号、并扩展这种信号而形成的，因此本发明适用于DS-CDMA。
根据本发明，更可取的是载波数是通过接收一个利用扩展码而扩展的扩展信号，解扩展接收到的定时转换的信号，在解扩展的信号的基础上产生一个延迟分布图，根据延迟分布图选择满足一个规定条件的通路，在所选择通路的基础上算出最小延迟时间间隔(τ)，而确定的。
因此，在由于多通路而导致接收到的信号有延迟时间波动的情况下，实现了适宜的扩展和和满足规定条件的通路的选择。因此，甚至在这样的环境下，根据有效的通路，能够容易地和精确地确定载波数。
根据本发明，延迟分布图是根据导频符号产生的，在传输装置和接收装置里该导频符号的振幅和相位都是已知的。这样，评估无线链路的特征就准确地完成了。
根据本发明，无线带宽是在周期的基础上进行计算的。因此，这种周期性的变化允许判断适宜的载波数来反映无线链路特征的连续变化，从而以一种及时方式跟踪特征的变化。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的传输方法的示意图；
图2是根据本发明第一实施例的传输系统里的传输装置的结构框图；
图3是根据本发明第二实施例的传输系统里的接收装置的结构框图；
图4是显示根据第二实施例的传输系统里的接收装置的接收过程的流程图；
图5是显示根据第三实施例的传输系统里的接收装置的结构的框图；
图6是显示根据第三实施例的传输系统里的接收装置的接收过程的流程图。
具体实施方式
[第一实施例]
传输方法概要
此后，将描述一个根据本发明的传输方法的实施例。图1显示本实施例的传输方法的概念。图1中给出用一个“n”片并行载波传输的DS-CDMA信号的频谱。
根据这个实施例的传输方法被应用于在传输装置和接收装置之间使用多个载波传送多个信号的情况下，载波数是在传输装置和接收装置之间的无线链路的特征评估基础上确定的。这里，当MPI小时，载波数减少；当MPI大时，载波数增加。
特殊地，如图1所示，传输装置使用用于在传输装置和接收装置之间的无线通讯的无线带宽完成串行信号到“n”(n是一个自然数，它的范围为1≤n≤N)片并行信号的串行-并行转换。而且，传输装置将各个信号扩展到一个是所提供的无线带宽的n分之一的无线带宽里，并用相应的载波传输每个信号。
在DS-CDMA里，由于每个载波的带宽随着载波数的减少而被扩展，通过无线链路接收到的信号能够被分解成大数量的多通路信号，通过校准这些信号的相位来合并这些信号，无线信号的接收质量能够得到提高。
因此，在该实施例里，在MPI小的环境里，较小数量“n”被用于多载波/DS-CDMA，通路定时检测和信道评估充分得到保证，即有希望得到RAKE时间分集效果。
另一方面，在被分解割的多通路信号的数量很大的情况下，MPI也很大，通路定时检测和信道评估的精度显著降低，导致更窄的带宽的较大数“n”被用于多载波/DS-CDMA。
使用该传输方法的传输系统
下面将描述用于实现根据本实施例的传输方法的传输系统。图2是这个实施例的传输装置10的结构框图。
如图2所示，传输装置10在本实施例的传输装置10和接收装置之间使用多个的载波传输多个的信号。传输装置10包含一个传输装置/接收装置2，一个载波数判断装置3，一个无线链路特征评估器4，一个串行-并行转换器5，一个扩展器6和一个信息符号发生器11。
传输装置/接收装置2用于使用一条无线通讯线路在传输装置10和接收装置之间传送无线信号，并且使用载波数判断装置3所确定的载波数传送信息符号(有效载荷数据)。而且。这个实施例的传输装置/接收装置2从接收装置接收评估无线链路特征所需要的信息，并且将接收到的信息传递给无线链路特征评估器4。
串行-并行转换器5用于将串行信号转换成多个的并行信号。串行-并行转换器5将信息符号发生器11传递来的串行信号转换成对应于载波数判断装置3所确定的载波数的复数组成的信号，并将各个转换后的信号传递到扩展器6。
扩展器6用于扩展多个信号。特殊地，扩展器6将转换后的信号与一个规定的扩展因子相乘，从而将信号扩展为1/n无线带宽。然后扩展器6将经过这样扩展的信号传递给传输装置/接收装置2。
无线链路特征评估器4用于评估传输装置和接收装置之间的无线链路(多通路的链路)的特征。至于评估的方法，
可以考虑基于多通路信号之间的时间差的方法或者接收端多通路信号的数量的方法。在这个实施例里，无线链路评估器4在传输装置/接收装置2传递过来的信息基础上检测多通路信号之间的延迟时间差，从而评估无线链路的特征。附带地，一个由接收装置传输的延迟时间分布图也可以用作由传输装置/接收装置2传递的信息。下面将描述延迟分布图。
载波数判断装置3根据无线链路特征评估器4的评估结果确定载波数。当MPI小时，载波数判断装置3减少载波数；反之，当MPI大时，载波数判断装置3增加载波数。在这个实施例里，由载波数判断装置3确定的关于载波数的信息被传递到传输装置/接收装置2个串行-并行转换器5。传输装置/接收装置2根据由载波数判断装置3传递过来的关于载波数(信号的数量)的信息产生载波。然后，通过使用所产生的载波传送信息符号。
第一个实施例的传输方法和传输系统的效果和功能
如上所述，根据这个实施例的传输系统，使用在无线链路评估特征的评估结果基础上确定的适宜的载波数所划分解的无线带宽，提高多载波/DS-CDMA的无线信号的接收质量是可能的。
[第二个实施例]
传输系统的结构
下面将描述本发明的第二个实施例。在第二个实施例的传输系统里，接收装置接收用扩展码扩展的扩展信号，并且解扩展所接收到的定时已经被转换的信号。接收装置在解扩展过程的结果基础上产生一个延迟分布图，并根据延迟分布选择一个满足规定条件的通路。然后接收装置根据这样选择的通路确定载波数。
图3是用于这个实施例的传输系统里的接收装置20的结构示意框图。如图所示，接收装置20包含一个传输装置/接收装置2，一个载波数判断装置3，一个无线链路特征评估器4，一个延迟分布图发生器7，一个有效通路选择器8，一个载波数通知装置32和一个信息符号处理器33。
传输装置/接收装置2用于在接收装置20和传输装置之间传输无线信号，传输装置/接收装置2接收由传输装置传输过来的无线信号，并将所接收到的信号传递到延迟分布图发生器7。
延迟分布图发生器7包含一个复制信号发生器71，一个时间转换器72，一个解扩展器73和一个导频符号发生器74。
复制信号发生器71用于产生并储存一个复制信号，它是来自传输装置/接收装置2接收到的无线信号的扩展代码的复制。
时间转换器72用于转换导频符号的定时，该导频符号通过导频符号发生器74与扩展码相乘。然后，时间转换器72将转换后的信号发往解扩展器73。这里，导频符号发生器74产生一个接收装置20和传输装置已知的信号，并由导频符号的扩展码相乘，能够将信号发往时间转换器72。应该注意到“导频符号”表示一个在接收装置20和传输装置之间的预先确定的监测信号，而且导频符号的振幅和相位在接收装置20和传输装置之间是已知的。
倍增的导频符号转换产生的复制信号的时间。然后时间转换器72将转换过的信号传递给。这里，导频符号发生器74从传输装置/接收装置2接收到的无线信号里提取导频符号，并能够将所提取的导频符号传递到。
解扩展器73用于使用接收到的信号完成校正操作，该信号是由复制信号发生器71产生并储存的。而且由符号发生器74产生的具有信号定时的信号通过时间转换器72转换，以便计算导频符号在每一个定时段的振幅和相位。而且，解扩展器73将计算的振幅转换为无线功率值，因而产生延迟分布图。然后，解扩展器73将所产生的延迟分布图传递到有效通路选择器8。更确切地说，“延迟分布图”代表包含复制信号的多通路信号中各个通路的无线功率，和来自导频符号的各个通路的相对延迟时间等。延迟分布图可以将定时已转换的复制信号解扩展而产生。
有效通路选择器8用于根据延迟分布图发生器7所产生的延迟分布图选择满足一个规定条件的通路，并将所选择的通路作为一个有效通路传递给无线链路特征评估器4。在这个实施例里，有效通路选择器8在延迟分布图的基础上选择一个有效通路，如果该通路具有规定的接收的功率，或者如果来自导频符号的延迟时间位于一个规定的范围里。然后有效通路选择器8将有效通路的选择结果传递到无线链路特征评估器4。
这个实施例的无线链路特征评估器计算来自导频符号的各个通路的相对延迟时间。而且，无线链路特征评估器4能够在天天有效通路的相对延迟时间的基础上计算最小延迟时间间隔。然后无线链路特征评估器4将计算结果传递到载波数判断装置3。
载波数判断装置3用于根据无线链路特征评估器4的评估结果判断载波数。根据无线链路特征评估器4传递过来的有效通路的数量和延迟时间间隔，当MPI小时，载波数判断装置3确定用更少的载波，当MPI大时，载波数判断装置3确定用更多的载波。在这个实施例里，数量判断装置3确定的关于载波数的信息被传递到数量通知装置32，传输装置/接收装置2和信息符号处理器33。
载波数通知装置32用于通过传输装置/接收装置2将数量判断装置3确定的关于载波数的信息传送到传送装置。信息符号处理器33用于通过传输装置/接收装置2将信息符号传送到传送装置。
传输系统的过程
具有上述结构的第二个实施例的接收装置20具有如下过程。图4是接收装置20的接收过程流程图。
首先，在振幅和相位已知的导频符号的基础上产生延迟分布图，用以评估无线链路的特征(S101)。特殊地，利用复制信号发生器71产生一个扩展码的复制信号，所产生的复制信号被传递到时间转换器72。在时间转换器72，根据由导频符号发生器74传递过来的导频符号复制信号以时间为单位转换。而且，解扩展器73将复制信号解扩展，然后，列出关于通过解扩展得到的信号的信息。
接下来，从所产生的延迟分布图选择有效通路(S102)。根据这些有效通路，确定有效通路之间的最小延迟时间间隔和有效通路的数量(S103)。此后，根据在步骤S103里所确定的有效通路数量确定最小的所需带宽(S104)。
接着，在有效通路之间的最小延迟时间间隔(τ)和有效通路数量(L)的基础上确定载波数(S105)。例如，DS-CDMA的无线带宽可以被表达为(1+a)/Tc。这里(Tc)是扩展码的小的周期(chip period)，(a)是用于限制带宽的衰减(roll-off)滤波器的因子。这里，用于区分多通路的最小延迟时间间隔等于Tc。在这个使用根据延迟分布图检测的有效通路的最小延迟时间间隔的实施例的传输系统里，确定Tc满足条件Tc＜τ。另外，确定每个载波的带宽，它可以由(1+a)/Tc推导出来。
在步骤S105确定的关于载波数的信息被从接收装置通知到传送装置，从而在传送装置和接收装置之间共享该信息(S106)。
接着，使用传输装置和接收装置之间的带宽(载波数)传输信息符号(S107)。
第二个实施例的传输系统的效果和功能
根据这个实施例，在接收到的无线信号由于多通路而存在延迟时间差别的情况下，实现了适宜的扩展和满足规定条件的通路的选择。结果，根据有效通路，能够容易地和准确地确定载波数。
而且，由于延迟分布图是在传输装置和接收装置里已知振幅和相位的导频符号基础上产生的，延迟分布图能够根据传输装置和接收装置之间共享的导频符号而产生，从而准确地评估无线链路的特征是可能的。
[第三个实施例]
传输系统的结构
下面将描述本发明的第三个实施例。第三个实施例具有在周期基础上评估无线链路特征的特点，这在第二个实施例里已经描述过了。图5是第三个实施例的接收装置的结构框图。
这个实施例的接收装置30除了包含接收装置20外进一步包含一个计时器34。计时器34在周期的基础上将控制信号传输给延迟分布图发生器，从而触发延迟分布图发生器7以一定的时间间隔产生一个延迟分布图。延迟分布图发生器7产生的延迟分布图被传递到有效通路选择器8。从而无线链路的特征被周期地进行评估。
传输系统的过程
具有上述结构的接收装置30根据下面的程序进行工作。图6是接收装置的工作过程流程图。
首先，在振幅和相位已知的导频符号的基础上产生延迟分布图，以评估传输装置和接收装置之间的无线链路的特征(S201)。在这个实施例里，导频信号用于整个覆盖所分解配的带宽。传输装置和接收装置之间的无线链路的特征在所产生的延迟分布图里包含的导频符号信息的基础上进行评估(S202)。
接着，在步骤202(S203)里完成的无线链路特征评估结果的基础上确定每个载波的适宜的带宽和数量。然后，在步骤S203里确定的关于载波数的信息被从接收装置通知到传输装置，该信息在接收装置和传输装置之间共享(S204)。接下来，信息符号被在传输装置和接收装置之间以所确定的无线带宽进行传送(S205)。
然后，在这个实施例里，观察一个来自已经确定的载波数的规定的时间量(S206)。当规定的时间量已经过去时，从S201到S204的过程被周期地重复执行，从而依赖于无线链路的特征来改变载波数。该规定的时间量由计时器34测量。
第三个实施例的效果和功能
根据本发明，无线链路的特征被在一周期的基础上进行评估，载波数相应地被改变。这种周期改变允许确定适宜的载波数来反映无线链路特征的连续变化，从而以实时方式跟随特征的变化。
正如从前面所述可以看出，本发明通过减少MPI的影响，允许传送高质量的信号，该MPI的影响在使用多个载波在传输装置和接收装置之间传送多个信号时发生。
在接受到本发明公开的内容的教导后，在不背离本发明范围的情况下，对于那些专业人员，可能实现各种的改变。

Claims (12)

1.一个传输系统，用于在传输装置和接收装置之间使用多个载波传输多个信号，其包括：
一无线链路特征评估器，计算所述载波的多通路的最小延迟时间间隔，确定比所述最小延迟时间间隔小的扩展码的码片周期，根据所述码片周期，计算每个载波的无线带宽；
一载波数判断装置，用于根据无线链路特征评估器算出的无线带宽确定载波数。
2.如权利要求1所述的传输系统，其特征在于：当所述载波的多通路干扰小时，载波数判断装置减少载波数；当所述多通路干扰大时，载波数判断装置增加载波数。
3.如权利要求1所述的传输系统，进一步包含：
一串行-并行转换装置，用于将串行信号转换成多个的信号；
一扩展器，用于扩展多个的信号。
4.如权利要求1所述的传输系统，进一步包含：
一接收装置，用于接收用所述扩展码扩展的信号；
一延迟分布图发生器，用于使用定时转换过的扩展码，通过解扩展接收到的信号，产生延迟分布图；
一有效通路选择器，用于根据延迟分布图选择一个满足规定条件的通路；
因而，无线链路特征评估器根据有效通路选择器所选择的通路，算出所述的最小延迟时间间隔。
5.如权利要求4所述的传输系统，进一步包含：
一导频符号发生器，用于产生一个在传输装置和接收装置里已知振幅和相位的导频信号；
因而，延迟分布图发生器根据导频符号产生延迟分布图。
6.如权利要求1所述的传输系统，其特征在于：无线链路特征评估器用于在周期的基础上计算无线带宽。
7.一种用于在传输装置和接收装置之间使用多个载波传输多个信号的传输方法，包含以下步骤：
(1)计算所述载波的多通路的最小延迟时间间隔，确定比所述最小延迟时间间隔小的扩展码的码片周期，根据所述码片周期，计算每个载波的无线带宽；
(2)根据步骤(1)算出的所述无线带宽，确定载波数。
8.如权利要求7所述的传输方法，其特征在于：在步骤(2)，当所述载波的多通路干扰小时，载波数被减少；当所述多通路干扰大时，载波数被增加。
9.如权利要求7所述的传输方法，进一步包含以下步骤：
(3)将串行信号转换为多个信号；
(4)扩展多个信号。
10.如权利要求7所述的传输方法，进一步包含以下步骤：
(5)接收通过所述扩展码扩展的信号；
(6)通过使用定时已转换的扩展码，解扩展所接收到的信号来产生一个延迟分布图；
(7)根据延迟分布图选择一个满足规定条件的通路；
因而，在步骤(1)，是根据步骤(7)里所选择的通路，算出所述的最小延迟时间间隔。
11.如权利要求10所述的传输方法，其特征在于：在步骤(5)，产生振幅和相位已知的导频符号，而且
在步骤(6)，根据导频符号产生延迟分布图。
12.如权利要求7所述的传输方法，其特征在于：在步骤(1)和步骤(2)的处理是周期地进行的。
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