CN1281610A - 数据传输方法和发射机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数据传输的方法和发射机,该发射机包括一个编码器(204),用于将所要发送的信号乘以调制指数的第一乘法器(212),和一个调频器(220)。所要发送的信号可具有不同的数据速率。为了使得能很好地进行不同数据速率的传输,该发射机包括用于将所要发送的信号乘以随所要发送的信号的数据速率而定的调制指数的装置(212、216)。

Description

数据传输方法和发射机

本发明涉及一种数据传输方法，该方法采用连续调相，并且在这种方法中，将所要发送的信号乘以调制指数，而该信号可具有不同的数据速率。

在无线电信系统中，信道即无线路径的质量不断地变化。在许多场合，信道质量良好。不过，在许多场合，信道质量也可能差。在无线系统中，信道质量受多种因素的影响。信号从发射机到接收机的传播尤其还受到多径传播、衰落和环境干扰的影响。

在开发现有技术的无线系统时，目的是即使信道质量差也要保证信号的质量。在设计数据传输系统时，一个重要的参数是传输路径上所采用的调制方法。由于传输路径有损耗而且由于传输路径容量，所要发送的数据码元无法通过这样的传输路径发送，然而，为了获得良好的传输路径容量和传输质量，必须采用适当的方法将码元调制。换言之，在开发现有技术的系统时，重点是选择一种保证传输质量的调制方法，因此，在不良信道条件下调制方法的性能十分重要。因此，现有方法发送具有高数据速率的信号的能力相对较差。换言之，只有通过牺牲容量才能保证传输容量。现有方法的缺点在于，即使在信道质量良好的场合，也不可能在该信道上发送具有高数据速率的信号，因为这些调制方法不适用。

在现有技术方案中，试图利用信道编码减轻上述问题。不过，这种方法是一种很受限的方法而且不能得到满意的结果。

现有技术调制方法的一个例子是GSM蜂窝无线系统中所采用的高斯最小频移键控GMSK。它具有窄频谱和高性能，而数据传输速率却不太高。编码连续调相CPM方法通常具有窄频谱和高性能，同时能达到高数据速率。然而，所需设备结构复杂，因此，在现有技术系统中没有采用这些方法。

本发明的目的是提供一种能发送不同数据速率的数据传输方法和发射机。利用引言中提出的那种方法可达到这一目的，该方法其特征在于，根据所要发送的信号的数据速率改变所用的调制指数。

本发明还涉及一种发射机，该发射机包括一个编码器，用于将所要发送的信号乘以调制指数的第一装置，和一个调频器，所要发送的信号可能具有不同的数据速率。本发明的发射机其特征在于，该发射机包括用于将所要发送的信号乘以随所要发送的信号的数据速率而定的调制指数的装置。

本发明的优选实施方式如附属权利要求书中所阐述。

本发明的方法和装置具有很多优点。本发明的方法使得能根据某一时刻的传播条件和传输要求优化频带的传输容量。当信道质量不良时，可以可靠地发送较少量的信息。当信道质量良好时，可提高传输容量。因此，在良好的传播条件下，不会出现现有方法中所存在的没有充分利用信道的情况。

下面将通过优选实施方式并参照附图详述本发明，其中：

图1示出了一例可应用本发明的系统，

图2是说明本发明的第一例发射机结构的框图，

图3是说明本发明的第二例发射机结构的框图，和

图4是说明本发明的第三例发射机结构的框图。

本发明的方法可应用于任一数据传输系统，在该系统中采用连续调相，并且在这种方法中，将所要发送的信号乘以调制指数，该信号可能具有不同的数据速率。本发明当应用于无线数据传输系统(如采用FDMA多址联接方法或TDMA多址联接方法或这两种方法的混合方法的GSM类型的蜂窝无线系统)中时，优点更突出。首先，我们来讨论图1，图1示出了一例可应用本发明方法的蜂窝无线系统。图中示出了一个与其区域中的终端108至112进行通信102至106的基站100。该基站与基站控制器114通信，该基站控制器控制基站的操作并将连接转送到网络的其他部分。一个基站控制器可以控制多个基站。该基站控制器和由其所控制的这些基站构成一个基站系统。

在本发明的方法中，通过改变调制中所用的调制指数，可利用同一频带来发送不同的数据速率。

在本发明的系统中，采用了不同的数据速率。在不同的连接102至106上，数据速率可以不同，另一方面，数据速率在连接当中也可以变化。换言之，如果在不同的方向上数据速率不同，那么在不同的传输方向上可采用不同的调制指数。每一连接上所用的调制指数可在呼叫建立阶段被确定。另一方面，如果要用不同的数据速率，那么必要时还可以在连接期间改变调制指数。

当本方法应用于蜂窝无线系统中时，终端与基站之间的每个连接上所用的调制指数在基站系统中被确定。这一确定不仅受到所需数据速率的影响而且还受到传输信道的质量的影响。如果连接质量差，则不能采用小调制指数，这是因为，对于高数据速率，采用小调制指数比起采用较高调制指数，连接更容易出错。

首先，我们根据图2中所示的框图来讨论本发明的发射机结构的一个例子。该图示出了对本发明而言必不可少的无线系统的发射机结构。该发射机可以是基站的发射机也可以是终端的发射机。当然，为了有效地工作，所要实现的装置除了图2中所示的那些部件之外还必须包括其他一些部件，这对熟练技术人员而言是很显然的。不过，为了简明起见，在图中及描述中没有涉及这些其他部件。

该装置包括一个产生所要发送的数字信号202的数据源200。数据源可包括例如连接到语音编码器的麦克风。在这样情况下，所要发送的信号包括数字形式的语音。别的数据源可包括例如计算机或调制解调器。这里，假定所要发送的信号由数据码元d_i=[0，1]组成。另外，还假定码元速率为1／T，其中T为数据码元的长度。在本发明的装置中，信号202首先输入到对每个数据码元d_i=[0，1]进行差分编码的差分编码器204。因此，差分编码器的输出包括如下码元： ${\hat{d}}_i=d_i\⊕d_{i-1}$ 其中 $\⊕$ 表示模2加。编码后的码元呈0或1状态。所得到的值再输入到进行变换的变换装置206，其中码元[-1，1]代表码元[0，1]。换言之，变换装置的输出包括值 $a_i=1-2{\hat{d}}_i$ ，其中α∈｛-1，1}。在本发明的一种优选实施方式中，所得到的码元输入到第一切换开关208。接收机包括第一切换开关和第二切换开关208、218，通过这些切换开关选择所用的调制指数。在图2的例子中，发射机可采用两种调制指数，而切换开关208、218可从这两种可选项中选定某一种。当然，甚至还可以有两种以上的选择项。当调制指数改变时，所要发送的信号202的数据速率也随之改变。

每一信号路径都包括一个滤波器210、214和一个将信号乘以所需调制指数的乘法器212、216。滤波器根据所用的调制指数被选定。不同的调制指数也可以用同一滤波器。我们来讨论例如上面的信号支路。信号从第一切换开关208输入到滤波器210，滤波器根据所要求的频谱特性对信号进行滤波。最好选择遵循高斯分布的转移函数作为滤波器的转移函数。这样，该转移函数可定义为如下形式：

$g\left(t\right)=h\left(t\right)\⊗\mathrm{rect}(t/T)$

其中，t代表时间， $\⊗$ 表示卷积，而函数rect（x）定义为：

rect(t／T)=1／T当|t|＜T／2

rect(t／T)=0在其他情况下。

当采用高斯分布时，函数h(t)选为：

这里，B代表滤波器脉冲响应h(t)的3-dB带宽，而T为数据码元的长度。

所得到的信号再输入到乘法器212，以乘以形式为π／(2m)的因子h，其中m为大于1的正整数。所得到的信号再输入到第二切换开关218。

同样，在另一支路中，可以对信号进行另一种滤波，例如余弦型升余弦根(root raised cosine)RRC滤波。滤波后的信号乘以形式为π／(2m)的调制指数，其中m为大于1的正整数但不同于上面那条支路中的整数。所得到的信号再输入到第二切换开关218。

信号再从第二切换开关输入到调频器220，调频器例如通过压控振荡器进行现有技术的调频。调制后的信号的相位如下：

其中，h的形式为π／(2m)，m=2，3，4，…。时间基准t’是所要发送的数据的起点。

调制后的信号再输入到可根据现有技术实现的射频部件222。本发明的一个优点是，可以将例如GSM系统的射频部件作为其射频部件，尽管当采用本发明的调制方法而m的值为2时，对比GSM系统中的情况数据速率T可加倍。调制后的RF信号可表示为： $\mathrm{\&KHgr;}\left(t^{\′}\right)=\sqrt{\frac{{2E}_c}{T}}$ $\cos ({2\mathrm{\πf}}_0{t}^{\′}+\mathrm{\φ}\left(t^{\′}\right)+{\mathrm{\φ}}_0)$

其中，E_c是调制码元的能量，f₀是中心频率，而φ₀是随机相位，该相位在一个脉冲串时间段内是恒定的。在射频部件中，可采用C-类放大器，这种放大器尤其就便携式终端而言优点更为突出。

该信号再由射频部件馈入到天线224。

本发明的发射机还包括控制该装置的其他部件的操作的控制处理器226。控制处理器控制切换开关208、218，切换开关根据来自基站系统的控制可选择所采用的调制指数和数据速率。基站系统利用现有技术方法即利用控制信道将控制发送到终端的控制处理器。

图3示出了本发明的第二种实施方式。在这一实施方式中，第一切换开关位于数据源200之后。信号从切换开关被切换到两条或两条以上支路之一。除了滤波器210、214和乘法器212、216之外，每条支路还包括编码器204、300。换言之，所采用的编码根据所用的数据速率和调制指数而改变。另外，在编码器之后支路可以不包括滤波器。在编码器之后，每条支路还包括各自的变换装置206、302。在其他方面，该方案类似于上述方案。

图2和3的方案最好可采用数字信号处理方式实现，其方式是：编码器、变换装置、滤波器和乘法器利用带有信号处理器或通用处理器的软件来实现。这样，当调制指数改变时，实际乘法器不改变，而由软件来改变乘法器。

图4示出了本发明的发射机的调频器的另一种可选的实施方式。在这种实施方式中，来自第二切换装置218的信号400输入到积分器402再输入到调相器404，然后信号再从调相器输入到射频部件，从而提供所需的调频。在其他方面，该方案类似于图2和3中所述的方案。

以上用一种连续调制方法作为例子描述了本发明。不过，本发明的方法也可应用于其他调制方法，这些调制方法其细节可能与以上描述不同，这对熟练技术人员而言是很显然的。

尽管以上参照附图中的例子描述了本发明，显然本发明并不局限于此，而可以在附属权利要求书中所阐述的本发明思想的范围内以多种方式进行修改。

Claims (16)

1．一种数据传输方法，该方法采用连续调相，并且在这种方法中，将所要发送的信号乘以调制指数，而该信号可具有不同的数据速率，其特征在于，根据所要发送的信号的数据速率改变所用的调制指数。

2．如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用恒定的频带。

3．如权利要求1所述的方法，其特征在于，信号在乘以调制指数之前先被滤波。

4．如权利要求1所述的方法，其特征在于，不同的调制指数进行不同的滤波。

5．如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法应用于双向电信连接中，还在于，在不同的传输方向上所用的调制指数不同。

6．如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法应用于双向电信连接中，还在于，在不同的传输方向上所用的调制指数相同。

7．如权利要求1所述的方法，其特征在于，每一连接上所用的调制指数在呼叫建立阶段被确定。

8．如权利要求1所述的方法，其特征在于，在连接期间改变调制指数。

9．如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法应用于蜂窝无线系统中，在该系统中，基站控制器控制至少一个与一个或多个终端通信的基站，还在于，该基站和基站控制器构成一个基站系统，还在于，终端与基站之间的每个连接上所用的调制指数在基站系统中被确定。

10．如权利要求9所述的方法，其特征在于，基站系统与终端测量信道的质量，还在于，信道质量影响调制指数的选用。

11．一种发射机，该发射机包括一个编码器(204)，用于将所要发送的信号乘以调制指数的第一装置(212)，和一个调频器(220)，所要发送的信号可能具有不同的数据速率，其特征在于，该发射机包括用于将所要发送的信号乘以随所要发送的信号的数据速率而定的调制指数的装置(212、216)。

12．如权利要求11所述的发射机，其特征在于，该装置包括一个操作上与编码器的输出端连接的滤波器(210)。

13．如权利要求12所述的发射机，其特征在于，该发射机包括针对每个所用的调制指数的滤波器(210、214)。

14．如权利要求12所述的发射机，其特征在于，该发射机包括针对每个所用的调制指数的编码器(204、300)。

15．如权利要求13和14所述的发射机，其特征在于，该发射机包括根据信号的数据速率用于选择每次所用的编码器、滤波器和乘法器的装置(208、218)。

16．如权利要求11所述的发射机，其特征在于，利用积分器(300)和调相器(302)来实现调频器(120)。

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