CN1273009A - 在移动通信系统中根据发送天线进行功率控制比特模式通信的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种在移动通信系统中的数据通信装置和相关方法,用于在至少具有两个发送天线的基站、以及至少具有一个接收天线的移动台之间进行数据通信,所述的装置包括:基站上的发信机,用于将功率控制比特(PCB)模式插入到数据中,并发送插入有PCB模式的数据,PCB模式指示一个用来发送该数据的发送天线;以及,移动台上的收信机,用于接收所述数据、检测在接收数据中的PCB模式、以及根据所检测的PCB模式来确定一个发送天线。

Description

在移动通信系统中根据发送天线 进行功率控制比特模式通信的装置和方法

                       发明背景

                      1.发明领域

本发明一般涉及一种移动通信系统，具体涉及一种在采用分集发送的移动通信系统中用于发送功率控制比特模式以使移动台能够区别发送天线的装置和方法。

                      2.相关技术描述

发送天线分集技术一般有以下三种特征：(1)一个基站同时向一个移动台发送多个公共导频信号，其中每个公共导频信号按照基站上的特定发送天线而采用不同的扩频序列；(2)一个用户的数据信号仅通过多个天线中的一个天线来发送；以及(3)移动台必须预先了解基站当前向移动台发送用户数据所使用的发送天线的特性。如果移动台不了解发送天线的特性，则其必须能够正确估计所述特性。

根据如前所述的第三特征，移动台必须预先从基站获得用于发送数据的发送天线的特性，或者能够通过从基站接收的信号来估计天线的特性。无论哪种情况，基站都必须向移动台发送有关发送天线的辅助信息。

通常，用于发送有关发送天线的辅助信息的方法要在基站上使用用户专用的导频符号。在本领域众所周知的是，采用导频信号的通信系统一般可分成以下两类：按照与基站通信的每个用户使用不同导频信号的第一类通信系统，以及由所有用户共享公共导频信道的第二类通信系统。但不能使用公共导频信道系统来发送有关发送天线的信息，因为它是由所有用户共享的。

大家都知道，为了执行反向链路功率控制，基站在对数据信号穿孔后，要将一个功率控制比特(PCB)插入穿孔后的数据信号，并向移动台发送所修改的信号。本发明公开了一种方法，它通过采用现有的PCB比特插入方法来向移动台提供有关发送天线的附加信息，以便实现发送天线的分集。

                         发明概述

因此，本发明的一个目的是提供这样的一种装置和方法，用于在采用发送天线分集技术的移动通信系统中，按照发送天线产生不同PCB模式，并且进行关于所产生PCB模式的通信。

本发明的另一个目的是提供一种用于根据PCB来识别发送天线的装置和方法，所述PCB通过特定的天线识别模式来调制。

为了实现本发明的上述目的，提供这样一种在移动通信系统中的装置和相关方法，用于在至少具有两个发送天线的基站、以及至少具有一个接收天线的移动台之间进行数据通信，所述的装置包括：基站上的发信机，用于将功率控制比特(PCB)模式插入到数据中，并发送插入有PCB模式的所述数据，所述的PCB模式指示一个用来发送所述数据的发送天线；以及，移动台上的收信机，用于接收所述数据、并检测在接收到的所述数据中的PCB模式、以及根据所检测的PCB模式来确定所述的一个发送天线。

                      附图的简要说明

参照附图以及下面的详细说明，本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得更加清楚。附图中相同的标号表示相同的部件。在附图中：

图1的方框图表示本发明一个实施例的一种在移动通信系统中用来在基站上产生对应于一个发送天线的PCB模式的装置；

图2的方框图表示本发明一个实施例的一种在移动通信系统中用来在移动台上检测从基站接收的数据中包含的PCB模式的装置。

                   优选实施例的详细说明

以下将参照附图来说明本发明的优选实施例。在下面的说明中，不对公知的功能和结构进行详细说明，以免影响对本发明的理解。

                           概述

在采用发送天线分集技术的移动通信系统中，移动台必须具有有关在基站上用来发送数据的特定发送天线的正确信息，以便能够成功地解调数据。而且，如果移动台能够识别该发送天线，则移动台应能够向为该移动台服务的基站发送天线选择信号。为此，本发明通过使用在发送数据期间插入穿孔后数据的PCB识别模式，使移动台能够识别发送天线。通过利用特定的比特模式例如正交码来调制PCB，以产生PCB模式。本发明的优点在于，它不需要使用单独在基站和移动台之间交换的控制信号，就可获得有关发送天线的信息。

一般来说，发信机向移动台发送多种PCB模式中的一种模式。所发送的特定PCB模式对应于基站为发送数据当前正在使用的天线。每种PCB模式与一个发送天线相关，而且每种模式具有与其余各种PCB模式成正交关系的性质，这样使移动台能够容易地识别相应的发送天线。收信机利用PCB模式的正交性来提取PCB模式，从而同时获得功率控制信息和发送天线信息。

简而言之，在本发明中，基站通过将PCB模式插入穿孔后的发送数据，向移动台发送与基站当前正在使用的用于发送数据的发送天线有关的辅助信息。具体是，为了执行反向链路功率控制，基站在对发送数据穿孔后，将PCB插入穿孔后的数据，并向移动台发送该数据。该方法适用于这样的场合，即移动台不知道基站当前正在使用的用于发送数据的特定发送天线。该方法也适用于按照公共导频信道结构来构建的移动通信系统。

                        详细说明

图1表示本发明一个实施例的一种用于在移动通信系统中在基站上根据发送天线产生不同PCB模式并向移动台发送所产生的PCB模式的装置。

参照图1，信号转换器111将输入的代码符号多路分解成同相通道(I通道)和正交通道(Q通道)，并将分解后的数据作为第一和第二通道信号输出。而且，信号转换器111将符号数据的电平从“0”转换到“+1”并从“1”转换到“-1”。这里，输入到信号转换器111的编码符号是通过编码器和交织器等接收的符号数据。

第一通道增益控制器112从信号转换器111接收第一通道(即I通道)信号，并按照第一增益控制信号来控制第一通道信号的增益。第二通道增益控制器113从信号转换器111接收第二通道(即Q通道)信号，并按照第二增益控制信号来控制第二通道信号的增益。

PCB模式产生器模块116包括乘法器117、选择器118和第一和第二天线模式产生器119和120。PCB模式产生器116根据基站当前正用来发送编码符号的发送天线而产生不同的PCB模式。第一和第二天线模式产生器119和120分别产生用于第一和第二天线的PCB模式，并向选择器118输出所产生的天线模式。这里，在各个天线模式之间存在正交性。选择器118选择当前用来发送数据的发送天线的天线模式。乘法器117将PCB(“1”或“-1”)乘以选择器118的输出，即所选择的天线模式。

PCB增益控制器121接收从PCB模式产生器116输出的被乘以天线模式的PCB，并按照增益控制信号来控制PCB的增益。

第一插入器114接收第一通道增益控制器112和PCB增益控制器121的输出。第一插入器114根据比特选择器(未示出)的选择，在第一通道增益控制器112输出信号的预定位置对数据进行穿孔，然后在穿孔位置上插入PCB增益控制器121输出的PCB模式。第二插入器115接收第二通道增益控制器113和PCB增益控制器121的输出。第二插入器115根据比特选择器的选择，在第二通道增益控制器113输出信号的预定位置对数据进行穿孔，然后在穿孔位置上插入PCB增益控制器121输出的PCB模式。

正交码产生器124产生相应正交码号“W#”(即W0、W1、W2、…、等等)和正交码长度的用于信道化的正交码。这里，正交码可以是沃尔什码(Walsh code)或准正交码。乘法器122将第一插入器114输出的第一通道信号乘以正交码，以便产生正交调制的第一通道信号。乘法器123将第二插入器115输出的第二通道信号乘以正交码，以便产生正交调制的第二通道信号。

PN码产生器126产生两种PN码PN_I和PN_Q，并将它们输出到复PN扩展器125。复PN扩展器125对乘法器122和123的输出以及PN码PN_I和PN_Q进行复数乘法运算。切换器127用来实现发送天线分集技术，以便按照发送天线分集控制信号，将复PN扩展器125的输出信号发送到第一和第二发送器128和129。第一和第二发送器128和129执行普通的低通滤波，以便将发送信号限制在预定的带宽内，并且将低通滤波后的信号转换成射频信号，然后将射频信号发送给相应的天线。

现在，将参照图1说明在基站上根据数据发送天线来发送PCB模式的过程。

信号转换器111将通过编码器和交织器接收的符号数据分成I通道和Q通道数据，并变换发送信号的电平。即，将发送信号的逻辑值“1”改变成“-1”，将逻辑值“0”改变成“+1”。通道增益控制器112和113是用于按照功率控制为输入信号增加增益的数据通道增益加法器。PCB模式产生器116按照基站上当前正在用来发送数据的发送天线来产生PCB模式。

接下来，将说明按照数据发送天线产生PCB模式的方法。

正如本领域中众所周知的，反向链路功率控制是移动台用来按照从基站接收的PCB模式控制其发送功率的功率控制方法。例如，在接收到“+1+1”的PCB模式之后，移动台将提高发送功率；而在接收到“-1-1”的PCB模式之后，移动台将降低其发送功率。如上所述，PCB模式具有相互正交的结构。因此，每个PCB唯一标识一个在基站上采用的发送天线。例如，通过将对应于第一天线模式的用于提高(或降低)移动台发送功率的PCB比特(+1用于提高功率而-1用于降低功率)乘以“+1+1”，来确定通过第一天线接收的用于提高(或降低)移动台发送功率的PCB模式。相反，通过将对应于第二天线模式的用于降低(或提高)移动台发送功率的PCB比特(+1或-1)乘以“+1-1”，来确定通过第二天线接收的用于降低(或提高)移动台发送功率的PCB模式。结果，PCB模式按照发送天线来改变，并且PCB模式相互正交。即，本发明的PCB模式产生器按照发送天线产生相互正交的PCB模式。

例如，如果假定第一天线模式为“+1+1”，则为了保持天线模式之间的正交性，可以将第二天线模式选成“+1-1”。表1示出了PCB模式产生器116的输出。[表1]

发送天线	PCB	PCB模式产生器的输出
			第一天线	用于提高移动台发送功率的“+1+1”	+1+1
第二天线	用于提高移动台发送功率的“+1+1”	+1-1
			第一天线	用于降低移动台发送功率的“-1-1”	-1-1
第二天线	用于降低移动台发送功率的“-1-1”	-1+1

在确定PCB时，PCB增益控制器121控制PCB模式产生器116输出的PCB的增益。然后，插入器114和115分别将被增益控制的PCB插入相应通道的数据中。即，插入器114和115在通道数据的预定位置上对符号进行穿孔，然后在穿孔位置上插入PCB。乘法器122和123分别将相应输入通道信号乘以正交码产生器124输出的正交码。这里，正交码可以是沃尔什码或准正交码。

复PN扩展器125分别对乘法器122和123的输出以及PN码PN_I和PN_Q进行复数乘法运算。切换器127按照发送分集控制信号，将复PN扩展器125的输出信号传送给第一发送器128或第二发送器129。最后，第一和第二发送器128和129将穿孔后插入有天线专用PCB的发送信号转换成射频信号，然后将射频信号发送给相应的天线。

一般而言，当在移动通信系统中采用发送天线分集技术时，所有位于基站上的发送天线将连续发送每个天线的专用导频信号。移动台接收来自各个发送天线的导频信号。移动台检查所有接收的导频信号，以便判断是否来自各天线的接收信号具有高品质。即，移动台检查所有信道的信号品质，并请求基站通过高品质信道来进行数据通信。在接收到来自移动台的请求之后，基站将在移动台请求的特定信道上发送数据。然而，由于信道传输质量的突然降低，所以移动台的某些请求将不能成功地传送。一旦没有接收到移动台的请求，基站将采用任意一个天线发送数据，因为它不知道哪个信道的信号传输品质高。于是，移动台将不能采用有关所需发送天线的信息来解调数据，它不得不通过从基站接收的数据来作出对发送天线的正确估计。

本发明将提供这种估计能力。即，本发明允许移动台获取有关基站当前使用天线的知识。通过基站发送对应于当前为执行数据发送而正在使用的天线的PCB模式，来实现这种估计能力。移动台检测所接收的PCB模式，以便获得有关基站当前为发送数据而正在使用的天线的知识。

参照图2，下面将说明在移动台上的用于检测接收数据的PCB模式并确定数据发送天线的收信机。

首先，接收器211将通过天线从基站接收的射频信号转换成基带信号。PN码产生器225产生两种PN码，PN_I和PN_Q，并将它们输出给复PN解扩器212。复PN解扩器212通过对接收器211的输出与PN码PN_I和PN_Q进行复数乘法，执行复PN解扩。

正交码产生器214产生相应正交码号“W#”(即W0、W1、W2、…、等等)和正交码长度的正交码。这里，正交码可以是沃尔什码或准正交码。乘法器213将复PN解扩器212的输出信号乘以正交码产生器214产生的正交码，来执行正交解扩。

积分器215在等于一个符号间隔的周期内对乘法器213的输出求和，以产生符号估计值。PCB提取器216从积分器215的输出信号中提取PCB信号，并将提取出的PCB信号输出给PCB模式检测器217。而且，PCB提取器216还将提取出的PCB信号发送给解调器225，然后，解调器225将基带信号解调成数据信号。这里，按照先前保存的信道估计信息对接收信号进行幅度和相位失真的补偿。PCB模式检测器217检测解扩信号中的PCB模式，并利用检测出的PCB模式来判断当前哪一个发送天线正在用于发送输入信号。

这里，PCB模式检测器217由天线模式产生器218和219、乘法器220和221、积分器222和223以及检测器224组成。天线模式产生器218和219产生相应的天线模式。乘法器220将PCB提取器216的输出乘以第一天线模式产生器218的输出。相对照，乘法器221将积分器215的输出乘以第二天线模式产生器219的输出。第一积分器222对乘法器220的输出信号进行积分操作，并卸出积分信号，而第二积分器223对乘法器221的输出信号进行积分操作，并卸出积分信号。检测器224根据积分器222和223的输出信号来判断真正的发送天线，并将判断结果提供给系统控制器(未示出)。这里，提供给系统控制器的检测器224输出用于获得信道估计信息，后者又用于补偿接收信号的幅度和相位失真。此后，通过解码处理将解调器的输出信号恢复成原始数据。

接下来，将参照图2更详细地说明为了判断数据发送天线而检测PCB模式的移动台操作。

首先，接收器211将通过天线从基站接收的射频信号转换成基带信号。复PN解扩器212通过对接收器211的输出与PN码PN_I和PN_Q进行复数乘法，执行复PN解扩。乘法器213将复PN解扩器212的输出信号乘以正交码产生器214产生的正交码，以执行正交解扩。积分器215在一个符号间隔内对乘法器213的输出求和，以产生符号估计值。PCB提取器216从积分器215的输出信号中提取PCB信号，并将提取出的PCB信号输出给PCB模式检测器217。而且，PCB提取器216还将积分器215的输出信号发送给解调器225。

接下来，将更详细地说明用于检测对应于特定发送天线的PCB模式的PCB模式检测器217的操作。

首先，天线模式产生器218和219产生对应于基站上产生的天线模式的天线模式。如上所述，假定第一天线模式是“+1+1”，第二天线模式是“+1-1”。乘法器220将PCB提取器216的输出乘以“+1+1”即第一天线模式产生器218的输出。相对照，乘法器221将PCB提取器216的输出乘以“+1-1”即第二天线模式产生器219的输出。第一和第二积分器222和223分别对乘法器220和221的输出信号进行积分操作，并卸出积分信号。

然后，接收到积分信号的检测器224根据积分器222和223的输出信号来检测真正的发送天线模式，并将检测结果通知系统控制器(未示出)。

下面，将参照表1来说明天线模式检测方法，其中假定发送天线是第一天线。首先，检测器224检测出在接收信号中PCB的穿孔位置，从而从积分器222和223的输出信号中读出穿孔位置的数据值。若穿孔位置上的数据值等于将天线模式乘以前级积分器215的输出而得到的值，则当前输入信号被认为是通过该发送天线发送的信号。即，PCB模式检测器217利用PCB模式的正交性来检测天线模式。

这里，提供给系统控制器的有关发送天线的信息用于获得信道估计信息，后者又用于在解调器225上补偿接收信号的幅度和相位失真。最后，解调器225利用信道估计信息来补偿积分器215输出信号的幅度和相位失真。此后，通过解码处理将解调器225的输出信号恢复成原始数据。

虽然已经参照本发明的某些优选实施例展示并说明了本发明，但是，本领域普通技术人员会理解，在不脱离所附权利要求限定的本发明的实质和范围的情况下，可以对这些实施例进行各种形式和细节上的修改。

Claims (22)

1.一种在移动通信系统中的数据通信装置，用于在至少具有两个发送天线的基站、以及至少具有一个接收天线的移动台之间进行数据通信，所述的装置包括：

基站上的发信机，用于将功率控制比特(PCB)模式插入到数据中，并发送插入有PCB模式的所述数据，所述的PCB模式指示一个用来发送所述数据的发送天线；以及

移动台上的收信机，用于接收所述数据、并检测在接收到的所述数据中的PCB模式、以及根据所检测的PCB模式来确定所述的一个发送天线。

2.如权利要求1所述的数据通信装置，其中，由发送天线确定将发送的PCB模式。

3.如权利要求2所述的数据通信装置，其中，由PCB模式产生器产生所述的PCB模式，所述的PCB模式产生器至少具有两个天线模式产生器，各个天线模式产生器产生相互正交的天线模式。

4.一种在移动通信系统中的基站发信机，它至少具有两个发送天线，并包括：

PCB模式产生器，用于产生PCB模式；

PCB插入器，用于将所述PCB模式插入到数据中；

扩频调制器，用于扩频调制插入有所述PCB模式的所述数据；以及

切换器，用于将所述扩频调制的数据切换到所述的一个发送天线。

5.如权利要求4所述的基站发信机，其中，所述的PCB模式产生器包括：

至少两个模式产生器，用于产生对应于各个发送天线的天线模式；

选择器，用于按照天线选择控制信号来选择相应的天线模式；以及

乘法器，用于将控制移动台发送功率的PCB乘以所选择的天线模式，并产生指示所述的一个发送天线的PCB模式。

6.如权利要求5所述的基站发信机，其中，由发送天线确定从基站发送的PCB模式。

7.如权利要求5所述的基站发信机，其中，所述天线模式相互正交。

8一种在移动通信系统中的移动台收信机，它从至少两个发送天线中的一个天线接收数据，并包括：

PCB信号提取器，用于接收包括指示所述发送天线的PCB信号的所述数据，并用于提取所述数据中包含的所述PCB信号；以及

PCB模式检测器，用于产生用于区别所述至少两个天线的天线模式，并通过处理所述天线模式以及所述PCB信号，来确定所述发送天线。

9.如权利要求8所述的移动台收信机，其中，所述的PCB模式检测器包括：

多个天线模式产生器，用于产生用于区别所述至少两个天线的模式；

多个乘法器，用于将提取出的所述PCB信号乘以各个天线模式产生器产生的所述模式；以及

检测器，用于按照乘法器的输出信号电平来标识发送天线。

10.如权利要求9所述的移动台收信机，其中，由发送天线确定将发送的PCB模式。

11.如权利要求9所述的移动台收信机，其中，所述天线模式相互正交。

12.一种在移动通信系统中的数据通信方法，用于在至少具有两个发送天线的基站、以及至少具有一个接收天线的移动台之间进行数据通信，所述的方法包括下列步骤：

由基站将PCB模式插入到数据中，并向移动台发送插入有PCB模式的所述数据，所述的PCB模式指示一个用来发送所述数据的发送天线；以及

由移动台接收所述数据，以检测在接收数据中的所述PCB模式、以及根据所检测的PCB模式来确定所述的一个发送天线。

13.如权利要求12所述的数据通信方法，其中，由发送天线确定将发送的PCB模式。

14.如权利要求13所述的数据通信方法，其中，由PCB模式产生器产生所述的PCB模式，所述的PCB模式产生器至少具有两个天线模式产生器，各个天线模式产生器产生相互正交的天线模式。

15.一种在移动通信系统中从基站发送数据的方法，所述基站至少具有两个发送天线，所述的方法包括下列步骤：

产生用于指示所述至少两个发送天线中用来发送所述数据的发送天线的PCB模式；

将所述PCB模式插入到所述数据中；

扩频调制插入有所述PCB模式的所述数据；以及

将所述扩频调制的数据切换到用于发送所述数据的所述发送天线。

16.如权利要求15所述的方法，其中，所述的PCB模式的产生包括下列步骤：

产生多个天线模式，其中每个天线模式对应于所述至少两个发送天线中的一个天线；

按照天线选择控制信号来选择所述多个天线模式之一；以及

将控制移动台发送功率的PCB乘以所选择的天线模式，并产生指示所述发送天线的PCB模式。

17.如权利要求16所述的方法，其中，由发送天线确定所产生的PCB模式。

18.如权利要求16所述的方法，其中，所述PCB模式相互正交。

19.一种在移动通信系统中移动台从至少两个基站发送天线中的一个基站发送天线接收数据的方法，包括下列步骤：

接收包括指示所述发送天线的PCB模式的所述数据，并提取所述数据中的所述PCB信号；以及

产生用于区别所述至少两个天线的天线模式，并通过处理所述天线模式以及所述PCB信号，来确定所述的基站发送天线。

20.如权利要求19所述的方法，其中，确定所述基站发送天线的所述步骤包括：

为所述至少两个天线中的每一个天线产生用于相互区别的天线模式；

将提取出的所述PCB信号乘以所产生的各个天线模式；以及

按照相乘步骤获得的相对信号电平来确定所述的一个发送天线。

21.如权利要求20所述的方法，其中，由发送天线确定所产生的PCB模式。

22.如权利要求20所述的方法，其中，对应于所述发送天线的所述天线模式相互正交。

Images