CN1278507C - 使用多重展开码的简易区块空时传输分集 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种用于CDMA通信系统的系统及方法，该系统包括一传输器以及一接收器，传输用的数据被提供，一第一通信脉冲经由该传输器的一第一天线被传输，而一第二通信脉冲经由该传输器的一第二天线被传输，该第一及第二通信脉冲的被检测符元于该接收器被结合以复原该被提供的数据的符元，该方法特征在于，包括步骤：使用产生第一展开数据的一第一频道化码展开该被提供的数据；使用产生第二展开数据的一第二频道化码展开该被提供的数据，该第一频道化码与该第二频道化码不同；藉由插入一第一训练序列至该第一展开数据而产生该第一通信脉冲；藉由插入一第二训练序列至该第二展开数据而产生该第二通信脉冲，该第一训练序列与该第二训练序列不同；使用该第一训练序列的接收的版本评估该第一通信脉冲的频道信息作为第一频道信息；使用该第二训练序列的接收的版本评估该第二通信脉冲的频道信息作为第二频道信息(步骤311)；使用该第一及第二频道化码以及该第一及第二频道信息检测该接收器的该第一及第二通信脉冲的符元。

Description

使用多重展开码的简易区块空时传输分集
(1)技术领域
本发明是关于使用分码多重存取技术(CDMA)的通信系统。尤其是，本发明是关于一种可应用于CDMA通信系统的传输分集计划。
空间分集(spacial diversity)为了支持第三代宽频分码多重存取系统，例如CDMA，中极高速率的使用者而被提出。使用多重天线，系统实现较佳的增益及链接的品质，产生增加的系统容量。在传统中，分集经由波束的控制或经由分集的结合而被使用。
(2)背景技术
近来已经了解分集的协调使用可经由空时码(space-time)的使用而实现。此种系统在理论上可以使容量增加至等于数组中传输及接收天线的数量的因子。空时区块码在产生遍及天线及时间的一数组输出的输入符元(symbol)的一区块上运作。
在以前，空时传输分集系统同时传输连续的符元与其共轭(conjugate)。此型态的系统虽然可以产生在接收端的重叠符元，重叠的数量依据传播频道的脉波响应长度而定。在分时双工(TDD)模式中，此符元重叠在联合检测接收器中必须被列入考虑。此联合检测器必须评估被传输的符元以及它们的共轭，造成联合检测复杂度的增加。
为了消除联合检测中的增加，已有一种传输二个类似但不同数据区域的系统产生。具有第一部份D1以及第二部份D2的第一数据区域被第一天线传输。藉由修改第一数据区域而产生一第二数据区域。D2的共轭的相反-D2*是第二数据区域的第一部份，而D1的共轭D1*是第二部份。第二数据区域同时由第二天线传输。此型态的系统使得接收端所实施的联合检测仅需评估与单一传输天线情况相同数量的符元。此系统的方块图如图1所示。
虽然以上系统降低单一信号数据区块所需的联合检测的复杂度，联合检测在使用二传输分集天线系统中需要使用二联合检测器。每一联合检测装置评估来自天线之一的数据。被评估的数据被结合以产生原始数据。因此，此种系统中的接收器具有高复杂度，因此造成较高的接收器成本。
美国第5,652,764号专利揭示一种使用二传输天线的射频通信系统。将被传输的数据与一第一及第二正交码混合。第一混合数据由第一天线传输而第二混合数据由第二天线传输。接收器接收由每一天线传输的数据。与第一正交码匹配的第一匹配滤波器过滤接收的数据，而与第二正交码匹配的第二匹配滤波器过滤接收数据。因此二匹配的滤波器被结合以复原原始数据。
因此，存在着需要较低复杂度及接收器费用的传输分集系统的需求。
(3)发明内容
本发明的目的在于提供一种用于CDMA通信系统的系统及方法，该系统包括一传输器以及一接收器，传输用的数据被提供，一第一通信脉冲经由该传输器的一第一天线被传输，而一第二通信脉冲经由该传输器的一第二天线被传输，该第一及第二通信脉冲的被检测符元于该接收器被结合以复原该被提供的数据的符元，该方法特征在于，包括步骤：使用产生第一展开数据的一第一频道化码展开该被提供的数据；使用产生第二展开数据的一第二频道化码展开该被提供的数据，该第一频道化码与该第二频道化码不同；藉由插入一第一训练序列至该第一展开数据而产生该第一通信脉冲；藉由插入一第二训练序列至该第二展开数据而产生该第二通信脉冲，该第一训练序列与该第二训练序列不同；使用该第一训练序列的接收的版本评估该第一通信脉冲的频道信息作为第一频道信息；使用该第二训练序列的接收的版本评估该第二通信脉冲的频道信息作为第二频道信息(步骤311)；使用该第一及第二频道化码以及该第一及第二频道信息检测该接收器的该第一及第二通信脉冲的符元。
本发明的另一目的是提供一种传输数据的传输器，该传输器包括一第一天线(15)用以传输一第一通信脉冲，一第二天线(16)用以传输一第二通信脉冲，该传输器特征在于，包括：一第一及第二展开装置(8，9)，用以展开该被提供数据，其中该第一展开装置(8)使用一第一频道化码展开该被提供数据以产生一第一展开数据，该第二展开装置(9)使用一第二频道化码展开该被提供数据以产生一第二展开数据，该第一频道化码与该第二频道化码不同；以及一第一训练序列插入装置(12)用以插入一第一训练序列至产生一第一通信脉冲的该第一展开数据；以及一第二训练序列插入装置(13)用以插入一第二训练序列至产生一第二通信脉冲的该第二展开数据。
本发明的又一目的是提供一种CDMA通信系统，包括多个基地台及一使用者设备，每一者用以互相通信，该多个基地台包括：一第一天线(15)用以传输一第一通信脉冲以及一第二天线(16)用以传输一第二通信脉冲，该使用者设备具有用以结合该第一及第二通信脉冲的被检测符元以复原该被提供的数据的符元，该系统特征在于：该多个基地台的每一者具有：一第一及第二展开装置(8，9)，用以展开该被提供数据，其中该第一展开装置(8)使用产生第一展开数据的一第一频道化码展开该被提供数据，该第二展开装置(9)使用产生第二展开数据的一第二频道化码展开该被提供数据，该第一频道化码与该第二频道化码不同；一第一训练序列插入装置(12)用以插入一第一训练序列至产生一第一通信脉冲的该第一展开数据；以及一第二训练序列插入装置(13)用以插入一第二训练序列至产生一第二通信脉冲的该第二展开数据；以及该使用者设备具有：频道评估装置(23)，用以使用该第一训练序列的接收的版本评估该第一通信脉冲的频道信息作为第一频道信息，以及用以使用该第二训练序列的接收的版本评估该第二通信脉冲的频道信息作为第二频道信息；以及联合检测装置(24)，用以使用该第一及第二频道化码及该第一及第二频道信息检测该第一及第二通信脉冲。
(4)附图说明
图1是习知使用空时传输分集的通信系统的方块图。
图2是依据本发明较佳实施例的通信系统中的传输器及接收器的方块图。
图3是本发明传输分集系统的流程图。
图4是本发明传输分集系统的性能图。
图5是依据本发明另一实施例的通信系统的传输器及接收器的方块图。
图6是本发明另一传输分集系统的流程图。
(5)具体实施方式
图2是依据本发明较佳实施例的CDMA系统中的传输器10的方块图，位于例如一基地台，以及一接收器20，位于例如一使用者设备(UE)中。虽然较佳状态是使传输器位于基地台而接收器位于UE，传输器及接收器可以交换位置，而本发明在上行链接(uplink)运作。传输器10包括一区块编码器11，多个频道化装置8，9，多个展开序列插入装置12，13，以及多个天线15，16。虽然图1表示一传输器包括二天线，熟悉本技术的人士应了解，大于二个的天线，如N天线，也可被使用。
典型的脉冲(burst)具有被中间缓冲序列分离的二数据区域。较佳者，一数据区域的相同编码程序，如以下所讨论，也在其它数据区域实施。将被传输器10传输的数据由数据产生器(未示出)产生。所产生的第一数据区域的数据符元(S1，S2，...SN/2)，(S N/2+1，S N/2+2，....S N)，其可被表示为次数据区域D1及D2，被输入区块编码器11，例如一区块空时传输分集(space-timetransmit diversity，BSTTD)编码器。此编码器11将输入的符元编码并产生D1的多个共轭，以及D2的共轭的相反：D1*，-D2*。此编码器11也改变符元的次序，因此，-D2*在D1*的前。较佳者，也执行第二数据区域的模拟编码。
依据本发明的较佳实施例，数据区域D1，D2及-D2*，D1*分别被传输至一第一与第二频道化装置8，9。第一频道化装置8藉由第一频道化码展开数据区块D1，D2，而-D2*，D1*藉由第二频道化码的使用由第二频道化装置9展开。来自第一及第二频道化装置8，9的每一展开数据区块随后被与传输器10相关的扰乱码所扰乱。
一旦D1，D2及-D2*，D1*已被扰乱，它们经由序列插入装置12，13与一第一及第二中间缓冲混合，产生二通信脉冲17，18。此二通信脉冲17，18被调变并同时分别经由天线15与分集天线16被传输至接收器20。
接收器20包括一联合检测装置(JD)24，一BSTTD检测器22，一频道评估装置23以及一天线26。UE的天线26接收包括来自传输器10的脉冲17，18不同的RF信号。此RF信号随后被解调变以产生一基频信号。
此基频信号随后被传输至联合检测装置24以及频道评估装置23。如同熟悉本技术的人士所知，频道评估装置23提供频道信息，例如频道脉冲响应，至该联合检测装置24。
耦合至频道评估装置23及BSTTD译码器22的联合检测装置24使用频道信息及频道化码以检测被接收信号中的软数据符元d1，d2及-d2*，d1*。每一脉冲的频道脉冲响应使用脉冲的中间缓冲序列而被决定。因为每一脉冲是使用不同的展开码被传输，联合检测装置24将每一脉冲视为来自一不同使用者的传输。因此，可以使用任何能够复原来自不同传输器的数据的联合检测装置。此整联合检测装置包括零强迫区块线性均衡器，使用Cholesky或近似Cholesky分解的检测装置以及其它。此联合检测装置24评估传输器天线15，16所输出的每一数据符元，并传输该评估至BSTTD译码器22。
耦合至联合检测装置24的BSTTD译码器22接收对应天线15，16的被评估的软数据符元d1，d2，及-d2*，d1*，并将该等符元译码以产生一单一数据区域的软符元，dSTTD。
本发明的流程图表示于图3。一数据产生器产生将被传输至接收器20的数据(步骤301)。每一数据区域被分离为二次数据区域D1，D2(步骤302)。此次数据区域D1，D2被传输至区块编码器11及第一频道化装置8(步骤303)。被传输至区块编码器11的次数据区域被编码(步骤304)并被传输至第二频道化装置9(步骤305)。每一频道化装置8，9使用与一个别天线15，16相关的一分离频道化码展开其个别的数据输入(步骤306)。此二展开信号随后使用与基地台相关的扰乱码被扰乱(步骤307)，并经由分集天线15，16传输至接收器20(步骤308)。
接收器20接收来自分集天线15，16的包含二展开信号的一RF通信信号(步骤309)，将该信号解调变并传输被解调变的信号至频道评估装置23以及联合检测装置24(步骤310)。被接收的信号由频道评估装置23处理(步骤311)且由联合检测装置24输入的频道信息以及频道化码处理评估来自天线15，16的传输符元(步骤312)。对应每一分集天线15，16的被检测的次数据区域被传输至BSTTD译码器(步骤313)，其对软符元次区域译码以产生一单一数据区域的软符元，dSTTD(步骤314)。
类似以上所述的实施例，图5是另一传输器40的方块图，位于例如一基地台，以及一接收器50，位于例如一使用者设备(UE)中。传输器40包括多个频道化装置48，49，多个展开序列插入装置42，43，以及多个天线45，46。
被传输器40传输的数据由数据产生器(未示出)产生。所产生的第一数据区域的数据符元(S1，S2，...SN/2)，(S N/2+1，S N/2+2，....S N)，其可被表示为次数据区域D1及D2，分别被输入频道化装置48，49。第一频道化装置48藉由第一频道化码展开数据区块D1，D2，而-D2*，D1*藉由第二频道化码的使用由第二频道化装置49展开。来自第一及第二频道化装置48，49的每一展开数据区块随后被与传输器10相关的扰乱码所扰乱。
一旦符元已被扰乱，它们经由序列插入装置42，43与一第一及第二中间缓冲混合，产生二通信脉冲44，45。此二通信脉冲44，45被调变并同时分别经由天线46与分集天线47被传输至接收器50。
接收器50包括一联合检测装置(JD)54，一译码器52，一频道评估装置53以及一天线51。UE的天线51接收包括来自传输器40的通信脉冲44，45不同的RF信号。此RF信号随后被解调变以产生一基频信号。
此基频信号随后被传输至联合检测装置54以及频道评估装置53。耦合至频道评估装置53及译码器52的联合检测装置54使用频道信息及频道化码以检测被接收信号中的软数据符元d1，d2。每一脉冲的频道脉冲响应使用脉冲的中间缓冲序列而被决定。因为每一脉冲是使用不同的展开码被传输，联合检测装置54将每一脉冲视为来自一不同使用者的传输。此联合检测装置54评估传输器天线46，47所输出的信号44，45的每一信号的数据符元，并传输该评估至BSTTD译码器52。
耦合至联合检测装置54的译码器52接收对应天线46，47的被评估的软数据符元d1，d2，，并将该等符元译码以产生一单一数据区域的软符元d。
本发明的另一实施例的流程图表示于图六。一数据产生器产生将被传输至接收器40的数据(步骤601)。每一数据区域被分离为二次数据区域D1，D2(步骤602)。此次数据区域D1，D2被传输至第一频道化装置48及第二频道化装置49(步骤603)。每一频道化装置48，49使用与一个别天线46，47相关的一分离频道化码展开其个别的数据输入(步骤604)。此二展开信号随后使用与基地台相关的扰乱码被扰乱(步骤605)，并经由分集天线46，47传输至接收器50(步骤606)。
接收器50接收来自分集天线46，47的包含二展开信号的一RF通信信号(步骤607)，将该信号解调变并传输被解调变的信号至频道评估装置53以及联合检测装置54(步骤608)。被接收的信号由频道评估装置53处理(步骤609)且由联合检测装置54输入的频道信息以及频道化码处理评估来自天线46，47的传输符元(步骤610)。对应每一分集天线46，47的被检测的次数据区域被传输至译码器52(步骤611)，其对软符元次区域译码以产生一单一数据区域的软符元，dSTTD(步骤612)。
藉由使用额外的频道化码，以上的方法可被应用于具有数个天线的天线数组。每一天线具有其本身相关的频道化码及中间缓冲。如果使用区块编码器，由每一天线传输的数据区域具有特定的编码，允许在接收器的单一联合检测器的使用。
本发明具有二频道化码的BSTTD传输器允许传输分集的较便宜及较简单的使用。每一传输天线的不同频道化码的使用在接收器仅需一个联合检测器，产生比习知技术的接收器不复杂的接收器系统。图4表示不同区块STTD译码器的列BER的图式。此模式是基于使用JD的基本方式的一区块线性均衡器(BLE)的所有接收器。NTD表示单一天线情况，亦即，无传输分集。具有1码的STTD是传统的区块STTD JD。具有2码的STTD是所揭露的区块STTD传输器。具有2码的简单STTD是另一实施例中所揭露的传输系统。如所示，STTD用的2码的好处可整理如下：1)在1码STTD上的0.01列位高达0.5dB的增益；以及2)藉由消除具有2码的简单STTD中的编码区块，在0.1列BER的性能衰退锦有0.2dB，且在0.01列BER并无衰退。在NTD方面的性能改善依然是1.0dB，而在0.1及0.01列BER则为2.7dB。

Claims (11)

1.一种在CDMA通信系统中传输数据的方法，该系统包括一传输器以及一接收器，传输用的数据被提供，一第一通信脉冲经由该传输器的一第一天线被传输，而一第二通信脉冲经由该传输器的一第二天线被传输，该第一及第二通信脉冲的被检测符元于该接收器被结合以复原该被提供的数据的符元，该方法特征在于，包括步骤：
使用产生第一展开数据的一第一频道化码展开该被提供的数据；
使用产生第二展开数据的一第二频道化码展开该被提供的数据，该第一频道化码与该第二频道化码不同；
藉由插入一第一训练序列至该第一展开数据而产生该第一通信脉冲；
藉由插入一第二训练序列至该第二展开数据而产生该第二通信脉冲，该第一训练序列与该第二训练序列不同；
使用该第一训练序列的接收的版本评估该第一通信脉冲的频道信息作为第一频道信息；
使用该第二训练序列的接收的版本评估该第二通信脉冲的频道信息作为第二频道信息；
使用该第一及第二频道化码以及该第一及第二频道信息检测该接收器的该第一及第二通信脉冲的符元。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括藉由与该传输器相关的一扰乱码扰乱该第一及第二展开数据的步骤。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，一基地台还包括该接收器，而一使用者设备还包括该传输器。
4.如权利要求1所述的方法，还包括对所提供的数据编码，因此被编码的数据具有多个共轭并被记录，且其中产生该第二通信脉冲是藉由使用该被编码的数据。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，检测该符元是藉由一联合检测装置实施。
6.一种传输数据的传输器，该传输器包括一第一天线(15)用以传输一第一通信脉冲，一第二天线(16)用以传输一第二通信脉冲，该传输器特征在于，包括：
一第一及第二展开装置(8，9)，用以展开被提供数据，其中该第一展开装置(8)使用一第一频道化码展开该被提供数据以产生一第一展开数据，该第二展开装置(9)使用一第二频道化码展开该被提供数据以产生一第二展开数据，该第一频道化码与该第二频道化码不同；
一第一训练序列插入装置(12)用以插入一第一训练序列至产生一第一通信脉冲的该第一展开数据；以及
一第二训练序列插入装置(13)用以插入一第二训练序列至产生一第二通信脉冲的该第二展开数据；以及
一第一及第二扰乱装置，藉由与该传输器相关的单一扰乱码扰乱该第一及第二展开数据。
7.如权利要求6所述的传输器，其特征在于，还包括一编码器(11)用以对该被提供的数据编码，因此被编码的数据具有多个共轭并被记录，且其中产生该第二通信脉冲是藉由使用该被编码的数据。
8.一种CDMA通信系统，包括多个基地台及一使用者设备，每一个用以互相通信，该多个基地台包括：一第一天线(15)用以传输一第一通信脉冲以及一第二天线(16)用以传输一第二通信脉冲，该使用者设备具有用以结合该第一及第二通信脉冲的被检测符元以复原被提供的数据的符元，该系统特征在于：
该多个基地台的每一个具有：
一第一及第二展开装置(8，9)，用以展开该被提供数据，其中该第一展开装置(8)使用产生第一展开数据的一第一频道化码展开该被提供数据，该第二展开装置(9)使用产生第二展开数据的一第二频道化码展开该被提供数据，该第一频道化码与该第二频道化码不同；
一第一训练序列插入装置(12)用以插入一第一训练序列至产生一第一通信脉冲的该第一展开数据；以及
一第二训练序列插入装置(13)用以插入一第二训练序列至产生一第二通信脉冲的该第二展开数据；以及
该使用者设备具有：
评估装置(23)，用以使用该第一训练序列的接收的版本评估该第一通信脉冲的频道信息作为第一频道信息，以及用以使用该第二训练序列的接收的版本评估该第二通信脉冲的频道信息作为第二频道信息；以及
检测装置(24)，用以使用该第一及第二频道化码及该第一及第二频道信息检测该第一及第二通信脉冲。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括，对每一基地台，藉由与该基地台相关的一扰乱码扰乱该第一及第二展开数据的装置。
10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括一编码器(11)用以对该被提供的数据编码，因此被编码的数据具有多个共轭及该被提供数据符元的重新排序，且其中产生该第二通信脉冲是藉由使用该被编码的数据。
11.如权利要求8所述的系统，其特征在于，检测装置(24)是一联合检测器。
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