CN1304599A - 通过在另一个信号中嵌入一个信号来提高通信性能 - Google Patents

Abstract

在通过传输信道向接收机发送通信信号中,发射机产生(44,75)一个复合信号(100),该复合信号包括接收机可从中判断(51)信道评估信号其他控制信息的信息.该复合信号通过传输信道(15)传输。这样改进了信道容量,减少了功率传输要求,和减少了传输信道的干扰。

Description

通过在另一个信号中嵌入 一个信号来提高通信性能

本发明一般涉及改进通信性能，更具体地说，通过在另一个信号中嵌入一个信号来改进性能。

图1示出了一个传统无线通信系统的例子。在图1的例子中，基站通过无线电信号经由一个传输信道15与多个移动站13进行双向通信。这种配置的一个典型的例子是蜂窝电信系统和其他的无线通信系统。传输技术可以是采用许多传统技术中的任何一种，例如，可采用码分多址(CDMA)，时分多址(TDMA)和频分多址(FDMA)。

图2是一个说明可包括在图1的每个移动站13和基站11的传统收发信机21的一个例子的方框图。收发信机21通过传输信道15向其他的通信站发送无线电信号。收发信机21包括一个发射机17和接收机19。12处的传统的发射机处理装置提供各种信号给一个将来自发射机处理装置12的信号送到天线20的传统的发射部分14，再由天线20将相应的无线电信号通过传输信道15发射出去。天线20也接收来自传输信道15的无线电信号并将其送到接收部分16，将从天线20接收到的信号变换成为输入到在18的传统接收机处理装置的信号。

12处的发射机处理装置产生实质信息，即，要通过传输信道传送到一个接收通信站的消息，也提供诸如导频符号，功率控制信息和其他空中信号的控制信号。也从传输信道1接收实质信息，导频符号，功率控制信息和其他控制信息并将其从接收部分16提供给接收机处理装置18。

为了补偿诸如衰落这种在发射和接收站之间的传输信道上的变化，要有规律地发射功率控制信息或功率控制符号(通常称之为TPC(传输功率控制)比特)。传输导频信号来帮助接收机评估信道和进行接收信号的相关检测。由发射机发射的导频符号在接收机总是预先知道的，这样接收机能够通过比较实际的收到的导频信号与期望的导频信号评估信道状况。

导频符号和功率控制符号构成了通过传输信道传送的非信息信号的主要部分。而且，这些信号需要比较大的功率。导频信号和功率控制符号通常既可以在与实质信息同样的物理信道上传输，也可以在与信息信道相分离的控制信道上传输。功率控制和导频符号既可以在如图1所示的系统的上行也可以在下行方向传输。在传统的CDMA系统中，诸如在IS-95所规定的，达20％的总的传输功率用于导频符号传送，而功率控制符号则构成了在信道上传送的总符号的10％。这是一些在诸如“码分测试台”(CODIT)那样的其他传统CDMA系统和在日本和欧洲开发的宽带CDMA标准中的数字。

图3示出了一个在无线通信系统中的传输信道中导频符号功率控制符号的传送的例子。图3的表示是在一条与用于实质信息信号传送的物理信道相分离的一条物理信道上传输导频符号和功率控制符号的一个例子。不管导频符号和功率控制符号是在在一条分离的信道或是在与实质信息信号同一信道上传输，本发明都认为，任何在要传送的导频符号和/或功率控制符号的减少都会使可提供的信道容量相应增加，传输功率的相应降低，和传输信道上的干扰的相应减少。

因此需要在能提供所有需要的导频符号和功率控制信息的发送和接收的同时，能提供以下其中之一或其中几个要求：增加可用信道容量；减少发送功率；和减少干扰。

本发明提供了对所有需要的导频符号和功率控制信息的发送和接收，而又针对下列之一或一个以上的方面作了改进：需要的信道容量；需要的发送功率；和传输信道上的干扰。上述目的是通过在导频符号中嵌入功率控制信息来达到的。

本发明的上述优点也可通过在导频符号中除了嵌入功率控制信息以外还嵌入控制信息来达到，此外，在上述将控制信息嵌入到一个信道评估信号(即，导频符号)中的技术用于有线通信系统中也具有如用于无线通信系统那样的优点。

图1示出了可实施本发明的传统的无线通信系统的一个例子。

图2示出了可用于图1的通信系统站的传统收发信机的例子。

图3图示了在传统的无线通信系统中的分离控制信道上发送导频符号功率控制符号。

图4示出了本发明的用于无线通信系统的的发射机分例子。

图5示出了用于无线通信系统的收发信机的本发明的接收机的例子

图6示出了图5的提取器的实施例。

图6A示出了图5的提取器的另一个例子。

图7是说明图4的发射机的工作的例子的流程图。

图8是一个说明图5和图6的提取器的示例性操作的流程图。

图9是说明图5和6的提取器另一个示例性操作的流程图。

图10示出了图4-6的发射机和接收机的工作的数字举例。

图11说明本发明的包括导频符号信息和功率控制信息的复合信号的例子。

图4和5的例子分别示出了用于无线通信系统的通信站的本发明的发射机和接收机，例如图1的移动站和基站的收发信机的例子。图4的发射机包括一个连接在图2的发射部分14和发射处理部分12之间的复合信号发生器。复合信号发生器44产生一个包括有关从传统发射机处理部分12的传统的输出端23和27接收的传统的导频符号和功率控制符号的信息的复合信号。复合信号发生器44包括用来译码从发射机处理部分12在27传统输出的功率控制符号的译码器41。译码器41分配一个码表示功率控制信息并在43输出该码。在43处的编码的功率控制信息然后被用于调制从发射机处理部分传统在23上输出的导频符号。

调制器45作为一个输入接收输出端23的导频符号和编码的功率控制信息43。编码的功率控制信息43被用于调制输出端23来的导频符号，调制器45输出被送到发射部分14的传统的输入端24。复合信号表示被功率控制信息调制的导频符号，这样功率控制信息被嵌入到导频符号信息中。发送部分14以就像处理从现有技术的图2的发射处理部分12的输出端23传统接收的导频符号一样的传统方式来处理输入端24的复合信号。

通常从发射机处理装置12输出的功率控制信息通常指示发射功率需要增加或减少，即功率下降或上升。发射机处理装置12通常根据当前信道状况选择功率升或降。因为功率控制符号并不实际传输，装置12只需要在27处提供一个功率升或降的指示。在任何情况下，译码器41能够如前所述的信息43。

例如，利用图3，因为每个导频信息单元31包括四个导频符号，即图3的1111，所以在该例中译码器41在43提供一个包括要在45用四个导频符号调制的四个符号的功率控制信息码。图10的列111和112表示相应于在发射极处理部分12的输出27的“功率升”和“功率降”指示的译码器41的输出43。具体地说，如果传统的输出27指示“功率升”，则译码器41输出1111，而如果输出27指示“功率降”，则译码器输出43为1100。可以注意到，“升”码1111是正交于“降”码1100的。如以下可看到的，此正交关系促成了在接收机解调该调制(复合)的信号的较好的性能。图10的列113示出了当在43的升(1111)和降(1100)码(见列111和112)被用于调制导频符号时从调制器45输出和在发送部分14的输入24的复合信号。在图10中示出了导频符号的两个不同的例子，即1111和0000。在图10中的0代表-1。

图5的接收机例子中通过天线20从空中接口15接收复合信号。接收部分16以在现有技术图2中的处理传统导频符号的同样的方式处理复合信号。一个提取器51有一个连接到传统接收机部分16的传统导频符号输出25。提取器51提取从接收机部分16在25处输出的复合信号中提取原来导频符号和原来的功率控制信息。提取器51在图2传统用于接收导频符号的输入端26将原来的符号输出到接收机处理部分。提取器51提供常规的功率控制符号给传统接收功率控制符号的输入端28(见图2)。

图6示出了图5的提取器51的实施例。图6的提取器例子中，从接收部分16的输出端25接收的复合信号被送到一对解调器61和63。再参阅图10的列111和112，可以发现，解调器61也接收用来解调已调导频信号的“功率升”码111。类似地，解调器63接收用来解调已调导频信号的“功率降”码1100。解调器61和63的各自的输出端被连接到各自的累加器62和64。每个累加器计算从相应的解调器输出的解调的导频符号之和。在每个累加器62和64的反馈环中的复合T-1表示一个符号时间延迟。这样，每个导频符号被接收，它可被适当地加到当前存储在累加器中达到部分和。

现参阅图10的列114和116，当列113的已调导频符号(即复合信号)在解调器61和63的各自的输入端接收到时，这些列分别表示解调器61和63的输出。例如，在行119，列113的已调导频符号1100将成为在列114中解调器61的输出1100。如箭头行119，列115所示，解调器61的1100输出在累加器62被加以提供0的结果，在1100中的0表示-1。类似地，图10的行119，列117说明：从解调器63的输出1111在累加器累计为和4。因为功率升码1111与功率降1100相正交，从累加器62和64的输出，如图10所示的，理想的是相互差别最大。虽然正交码可能提供最大的性能，其他合适的码也可用于实现本发明。

如果，如上述例子所述，累加器64产生的值比累加器62的大，则这就表示译码器43产生了解调器63的功率降码1100，被用来在调制器45调制导频符号。因此，如果累加器62累加一个较大的和值，则就表示译码器43产生了功率升码1111并被用于在调制器45调制导频符号。图10的行118示出了用1111功率升码(见行118，列112)调制导频符号的例子。该在62的累加和是4(行118，列115)和在64的累加和是0(行118，列117)。

再参阅图6，与累加器62和64相连的量值比较器65比较由累加器计算的各自的和并相应控制选择器66和67。当累加器62具有较大和时，量值比较器的输出选择一个功率升符号通过选择器67送到接收机处理部分18的输入端28，并选择缓冲器68的内容选择器66送到接收机处理部分18的输入端26。因此，如果由累加器64累加的和比累加器62累加的和大，则量值比较器65的输出选择一个常规的功率降符号通过选择器67送到接收机处理部分18的输入端28，并选择缓冲器69的内容通过选择器67送到接收机处理部分18的输入端26。

缓冲器68和69用来缓冲解调器61和63的输出直至量值比较器65可从62和64累加的和确定哪个解调器61和63已经输出原导频符号。这就是说，如果功率升码1111被用来在发射机调制导频符号，则解调器61将输出原导频符号，和如果功率降码1100被用来在发射机调制导频符号，则解调器63将输出原导频符号。于是，解调器61和63分别定义功率升和功率降支路。这些支路一起向比较器指示比较器哪个功率控制码用来调制导频符号，哪个解调器已经输出原导频符号。当累加器62的和比累加器64的和大时，则在67选择功率升符号和在66选择解调器61的输出(在缓冲器68)，而如果累加器64的和是两个和的较大的一个，则在67和66分别选择功率降和解调器63的输出(在缓冲器69)。于是，量值比较器65，和选择器66和67组成了一个总的选择器，它通过在66和67作出适当的选择对累加器62和64作出相应。

任何需要对码(正交码最佳)可以用来调制/解调导频符号。另外，任何要求的码数(即两个以上)可提供比只是功率升降更高的分辨率的功率控制。这种较高分辨率当然要求诸如在61-62和63-64处所示的附加的调制/累加支路，即一个为图6所示的两个支路之外的每个附加码提供一个附加的调制/累加支路。图6A示出了示例的提取器。在该例子中，比较器65将选择在其累加器中具有最大量值和的支路。

图7示出了上述对图的发射机的例子的工作。在71首先判断接收处理部分12已经准备好导频和功率控制符号。当准备就绪时，功率控制符号信息在73用编码器41被编码。然后，在75，在23处从在23处由发射机处理部分12输出的导频符号在45出用从编码器41输出的功率控制码43调制。接着，在77以传统方式通过空中接口发射已调导频符号。

图8示出了上述对图6的解调/累加支路所描述的操作。以调制器61和累加器62为例，当导频符号信息已经从接收部分16的输出端25被接收时(81)，则在83的累加器为零，而解调器61在85试图解调该第一导频符号。接着，在87，从解调器61输出的导频符号与累加器62的内容相加，并被存储在缓冲器68中。此后，重复85和87步直到解调器61完成对所有收到的导频符号的解调操作。当在89确定到解调器61已经对所有导频符号进行了操作，则在88，将累加器62的内容送到量值比较器65，并在81控制返回等待更多导频符号信息的到达。虽然已经相对于解调器61，累加器62和缓冲器68的功率升支路描述了图8的操作，但图8的操作当然同样可应用于解调器63，累加器64和缓冲器69的功率降支路。

图9示出了向接收机处理部分18的输入端26和28提供所需的功率控制和导频符号的量值比较器65，复用器66和67的选择操作。在91首先确定是否累加器62和64的内容(和)已经接收。如果是，则在93量值比较器65将累加器62的内容的量值与累加器64的内容的量值相比较。如果累加器62的内容较大，则在97步，比较器选择在复用器的升符号并在复用器68选择缓冲器68。如果在95步判断到累加器64的内容较大，则在99步，比较器在复用器67选择降符号并在复用器66选择缓冲器69．经98步在复用器进行了适当的选择之后，从复用器67选择的功率控制符号和从复用器66选择的导频符号被送到接收机处理部分18的各自的输入端28和26，此后，在91步量值比较器65等待下一个来自累加器62和64的和。

对本技术领域的人们显而易见的是，上述图4-10的描述可以作为在在处理导频符号和功率控制符号的传统无线通信收发信机中那些部分中的硬件，软件，或其适当的组合的改进加以实现。

因为根据本发明，功率控制符号信息被嵌入到导频符号信息中以产生一个复合信号，不需要发送任何功率控制符号信息，所以在图3的32所示的功率控制符号可从发送中消除，于是使得能达到上述增加可用信道容量(即传输信息上的传输时间减少)，减少传输功率和减少干扰的目的。图11示出了复合信号100，包括所有导频符号和功率控制符号信息。如对图3的对比可见，复合信号有图3的导频符号一样的效果，但图11的复合信号携带了导频符号和功率控制复合信息。

虽然上述例子包含在无线通信系统中在导频符号中嵌入功率控制信息，但本发明也可用于在导频符号中嵌入其他类型的控制信息，诸如帧速率信息，语音编解码器信息，码片速率信息，更新位置坐标的命令，等等。此外，上述本发明的技术也可用于有线通信系统。许多传统的有线通信系统，诸如调制解调器采用信令被叫训练序列。这些训练序列被用于有线系统执行传输信道评估功能，类似于为获得这些功能而在无线通信系统中使用导频符号。于是，这些训练序列同样可用来嵌入用于有线系统的其他控制信息。

虽然上面已经详细地描述了本发明的示例性的实施例，但这并不限制可被大量实施例实施的本发明的范围。

Claims (34)

1．用来通过一个传输信道向接收机传输通信信号的发射机，包括：

一个用来提供一个由接收机使用的信道评估信号和其他控制信息的装置；

一个复合信号产生器，具有一个与所述装置相连用来接收所述信道评估信号和所述其他控制信息的输入端，所述复合信号产生器具有一个响应于所述信道评估信号和所述其他控制信息的输出以产生一个包括复合信息的复合信号，接收机可由此确定所述信道评估信号和所述其他控制信息；和

一个与所述复合信号产生器的所述输出相连发送接口，用来在所述复合信号产生器和传输信道之间实现接口。

2．权利要求1的发射机，其中所述复合信号产生器可将所述其他控制信息嵌入到所述信道评估信号中。

3．权利要求1的发射机，其中所述复合信号产生器包括一个与所述输入端相连的调制器，它接收所述信道评估信号，和一个与所述输入端相连的编码器，它接收所述其他控制信息，所述编码器具有一个用来提供代表所述其他控制信息的编码的控制信息的输出端，所述调制器与所述编码器输出端相连用来用所述编码的控制信息调制所述信道评估信号以产生所述复合信号，所述调制器与所述复合信号产生器输出相连以产生所述复合信号。

4．权利要求1的发射机，其中所述复合信号在传输信道上所需的传输时间比作为两个独立信号来传输所述信道评估信号所述其他控制信息所需的时间要少。

5．权利要求1的发射机，其中所述复合信号要求传输的功率比作为两个独立信号传输所述信道评估信号所述功率控制信息。

6．权利要求1的发射机，其中所述的复合信号在传输信道产生的干扰比作为独立信道传输所述信道评估信号和所述功率控制信息要小

7．用来通过传输信道从发射机接收通信信号的接收机，包括：

一个提取器，具有接收由发射机产生的和包括表示信道评估信号的信息和其他被接收机使用的控制信息的复合信号的一个输入端，所述提取器包括一个与所述输入端相连的输出端，用来根据所述复合信号提供所述信道评估信号和所述其他控制信息；和

一个与所述提取器相连的接口，用来在所述提取器和传输信道之间实现接口。

8．权利要求7的接收机，其中所述的提取器包括多个与所述输入端相连的并也与相应的解调码相连的解调器，用来用每个所述解调码来解调所述复合信号，所述解调码分别表示多个可能包括在所述其他控制信息中的控制指示。

9．权利要求8的接收机，其中所述提取器包括一个累加器，该累加器与所述解调器相连，根据从各自的解调器接收的输出信号计算各自的和。

10．权利要求9的接收机，其中所述提取器包括一个选择器，具有一个与所述累加器相连的输入端，用来接收所述和和响应于所述和来提供所述信道评估信号和所述其他控制信息，所述选择器与所述提取器的输出相连用来提供所述信道评估信号所述控制信息。

11．权利要求10的接收机，其中所述提取器包括多个各自与所述解调器相连的缓冲器，用于从中接收并存储各自的解调其输出信号，其中所述解调器输出信号之一包括所述信道评估信号，而其中所述选择器包括所述和并根据所述比较结果提供一个控制输出信号用来指明在所述缓冲器中的哪个解调器输出信号包括所述信道评估信号。

12．一种通过一条传输信道向一个接收机发送通信信号的方法，包括：

提供一个要被接收机使用的信道评估信号和其他控制信息；和

根据信道评估信号和其他控制信息产生一个复合信号，该信号包括接收可从中判断信道评估信号其他控制信息的信息。

13．权利要求12的方法，其中所述产生步骤包括在所述信道评估信号中嵌入其他控制信息。

14．权利要求12的方法，其中所述产生步骤包括用代表所述其他控制信息的被编码的信息来调制所述信道评估信号。

15．权利要求12的方法，包括经由比当作独立信号发送所述信道评估信号和所述其他控制信息所需低的传输时间少的传输信道向接收机发送所述复合信号。

16．权利要求12的方法，包括经由比作为独立信号发送所述信道评估信号所述其他控制信息所需低的传输功率的传输信道向接收机发送复合信号。

17．权利要求12的方法，包括通过传输信道向接收机发送所述复合信号，其中所述发送步骤在传输信道上的干扰要比作为独立信号来发送所述信道评估信号所述其他控制信息低。

18．一种操作一个接收机经由传输信道从发射机接收通信信号的方法，包括：

接收由发射机产生的并包括代表被接收机使用的信道评估信号和其他控制信息的信息的复合信号；和

从复合信号中提取信道评估信号其他控制信息。

19．权利要求18，其中所述提取步骤包括用各自解调码调制所述复合信号，所述解调码说明多个可能包括在其他控制信息中的多个控制指示。

20．权利要求19的方法，其中所述提取步骤包括根据在用各自的解调码解调所述复合信号的步骤中产生的各自的输出信号，计算各自的和。

21．权利要求20的方法，其中所述提取步骤包括根据所述和提供信道评估信号其他控制信息。

22．权利要求21的方法，其中所述提取步骤包括存储由用各自解调码解调所述复合信号的步骤产生的各自的输出信号，所述提供步骤包括根据所述和的比较结果判断所述存储的输出信号中一个信号包括所述复合信号，及=选择所述一个存储的输出信号。

23．权利要求1的发射机，其中发送信道包括一个蜂窝电信系统的CDMA传输信道。

24．权利要求1的发射机，其中传输信道是一个无线电信道和所述信道评估信号包括用来评估无线电信道的导频符号。

25．权利要求24的发射机，其中所述其他控制信息包括用在控制无线电信道的传输功率的功率控制信息。

26．权利要求7的接收机，其中传输信道包括一个蜂窝电信系统的CDMA传输信道。

27．权利要求7的接收机，其中传输信道是一个无线电信道和所述信道评估信号包括用于评估无线电信道的导频符号。

28．权利要求27的接收机，其中所述的其他控制信息包括用于控制无线电信道的传输功率的功率控制信息。

29．权利要求12的方法，其中传输信道包括一个蜂窝电信系统的CDMA传输信道。

30．权利要求12的方法，其中传输信道是一个无线电信道和而所述信道评估信号包括用于评估无线电信道的导频符号。

31．权利要求30的方法，其中所述其他控制信息包括用于控制无线电信道的传输功率的功率控制信息。

32．权利要求18的方法，其中传输信道是一个无线电信道而所述信道评估信号包括用于评估无线电信道的导频符号。

33．权利要求18的方法，其中传输信道是一个无线电信道和所述信道评估信号包括用于评估无线电信道的导频符号。

34．权利要求33，其中所述的其他控制信息包括用于控制无线电信道的传输功率的功率控制信息。

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