CN1330816A - 数字信号传输的方法和无线系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于发送数字信号的一种方法和一种无线系统。该方法包括如下步骤:(300)发射机通过至少两个不同的发射天线通路发送信号的至少一部分;(302)发射机利用为各发射天线通路所确定的可变加权系数,对要通过不同的发射天线通路发送的信号的发射功率彼此相对地进行加权;(304)接收机接收该信号。在一种实施方式中,(306)发射机执行对通过不同的发射天线通路发送的接收信号的测量;(308)接收机将根据测量得到的加权系数数据以信令方式发送给发射机;(312A)发射机利用加权系数数据信令得出加权系数。在另一种实施方式中,(310)发射机针对接收到的加权系数数据信令得出质量值;(312B)发射机利用加权系数数据信令的质量值和信令本身得出加权系数。

Description

数字信号传输的方法和无线系统
本发明涉及无线系统中尤其是移动系统中发送数字信号的一种方法和一种无线系统。具体地说，本发明涉及采用发射分集。
在移动系统中，无线通路上的信号衰落对可靠传输有影响。在以相当高的数据传送速率发送除了语音之外还有对误码率要求很高的新业务(如数据传输)的新型系统中，这一问题更为严重。
解决这一问题的一种可行的方案是采用发射分集。也就是说，基站利用两个或两个以上不同的天线将信号发送给用户设备。因此，经不同信道传播的多径信号分量将不大可能受同时衰落的干扰。
在选择性发射分集(STD)中，基站利用至少两个不同的候选天线将信号发送给用户设备。用户设备测量各候选天线发送的信号的质量，并选择提供最好质量的天线。用户设备将所选天线的标识数据以信令方式发送给基站，然后，移动系统的网络部分通过所选天线与用户设备进行传输。这种信令方法构成闭环控制。这种方法的问题在于，用户设备必须能可靠地将所选天线的标识数据以信令方式发送给网络部分。STD如“Ari Hottinen & Risto Wichman：Transmit Diversity by Antenna Selection in CDMA Downlink”(IEEE Fifth International Symposium on Spread SpectrumTechniques & Applications.IEEE ISSSTA’98 Proceedings.September 2-4，1998，Sun City，South Africa)中所述，在此作为参考。
实现发射分集的另一种方式是采用空间-时间发射分集(STTD)。STTD的工作原理与STD的不同之处在于：在STTD中，利用至少两个不同的天线将信号连续地发送给用户设备。通过不同天线发射的信号是不同的。实现这种区分有两种方式：空间-时间格码和空间-时间分组码。
空间-时间格码如WO 97/41670中所述，在此作为参考。它们既可以提供编码又可以提供分集增益。这些码利用格构图构成，格构图提供利用两个码元来描述每种可能的状态和到其他状态的分支。当知道格构的初始状态时，在格构图中可以利用代表不同层之间传送的码元来指示所要编码的比特。然后，将得到的码元分配给经不同天线的传输。
在空间-时间分组码中，所要编码的比特分成例如二比特序列，这些比特序列被排列成所要发送的码元，这样，要通过第一天线发送的码元包括第一比特和第二比特的复共轭，而要通过第二天线发送的码元包括第二比特和第一比特的复共轭。空间-时间分组码的构成如“A.R.Calderbank，Hamid Jafakhani，Ayman Naguib，NambiSeshadri & Vahid Tarokh：Space-Time Coding for High Data RateWireless Communications”(Fifth Workshop on Smart Antennas inWireless Mobile Communications.July 23-24，1998，StanfordUniversity)中所述，在此作为参考。
在STTD中，发射天线的发射功率是恒定的或者它可通过闭环控制来控制，其中，用户设备测量它接收到的信号的质量，据此，网络部分可调节它通过天线发射的信号的绝对发射功率，这样，采用发射分集，在各发射天线通路上发射功率的比率总是相同的。然而，这种配置可能造成对移动系统中的其他用户的不必要的大量干扰。这种方法也存在信令的可靠性问题，换言之，用户设备要能可靠地将功率控制数据以信令方式发送给网络部分。
本发明的目的在于，提出一种方法和实现这种方法的设备，以便解决上述问题。可用下述方法达到这一目的，这种方法是在无线系统中将数字信号从发射机发送到接收机，该方法包括：发射机通过至少两个不同的发射天线通路发送信号的至少一部分；接收机接收该信号。在发射机中，利用为各发射天线通路所确定的可变加权系数，对要通过不同的发射天线通路发送的信号的发射功率彼此相对地进行加权。
本发明还涉及一种发送数字信号的无线系统，该系统包括：用于发送信号的发射机；可与发射机连接的至少两个发射天线通路；用于接收信号的接收机。发射机包括：改变装置，用于彼此相对地改变为各发射天线通路所确定的加权系数；和加权装置，用于利用可彼此相对地改变的加权系数，对要通过不同的发射天线通路发送的信号的发射功率进行加权。
本发明的优选实施方式如从属权利要求中所述。
本发明基于：进一步对发射功率进行调节，使得，可以分别调节发射分集中所用的各发射天线通路。不过，要彼此相对地调节发射天线通路的功率电平。这意味着，调节对所有发射天线通路而言不尽相同，各发射天线通路上互相独立地进行的调节也不尽相同。
根据本发明的这种方法和系统具有多个优点。闭环控制中(例如从用户设备到基站的信令中)的错误对系统容量影响不明显。在现有技术中，接收机盲目地遵循闭环的天线选择命令，这样会因错误命令而导致发射天线的随机变化。从而，导致了信号质量下降。
下面，参照附图通过一些优选实施方式来详述本发明，其中：
图1A和1B示出了一例根据本发明的系统，
图2A示出了根据本发明的发射机和接收机的操作，
图2B示出了发射机中执行的扩展和调制，
图3A是根据本发明的基本方法的流程图，
图3B是根据本发明的方法的优选实施方式的流程图，
图4示出了安排在帧中的移动系统的信道，
图5示出了本发明的一种优选实施方式，和
图6示出了本发明的另一优选实施方式。
本发明可应用于可通过至少两个发射天线通路发送信号的至少一部分的无线系统中。传输信道可利用例如时分、频分或码分多址方法构成。本发明也适用综合利用不同多址方法的系统。这里的例子描述了本发明在采用直接序列宽带码分多址方法的通用移动电信系统中的应用，然而，不能将本发明局限于此。
下面参照图1A和1B描述通用移动电信系统的结构。图1B只示出了与说明本发明有关的块，不过，对熟练技术人员而言，显然常规移动系统还包括其他一些功能和结构，这些功能和结构在此不必详述。移动系统的主要部分是核心网CN、UMTS地面无线接入网UTRAN和用户设备UE。CN与UTRAN之间的接口称为Iu，而UTRAN与UE之间的接口称为Uu。
UTRAN由一些无线网子系统RNS构成。RNS之间的接口称为Iur。RNS包括一个无线网控制器RNC和一个或多个节点B。RNC与节点B之间的接口称为Iub。节点B的覆盖区即小区在图1B中用C表示。
由于图1A中的图解很抽象，因此，在图1B中通过示出GSM系统与UMTS彼此差不多相应的部分来进一步阐明。应当注意，这里所示的图并不是限定的而只是可作参考的，这是因为UMTS的各个部件的作用和功能尚在开发中。
图1B示出了从与移动系统连接的计算机100通过因特网102到与用户设备UE连接的便携式计算机122的分组传输。UE可以是例如固定安装的终端设备、车载终端或便携式手持设备。无线网基础结构UTRAN由一些无线网子系统RNS或基站系统构成。RNS包括一个无线网控制器RNC或一个基站控制器，以及至少一个由RNC所控制的节点B或基站。
基站B包括一个复用器114、收发信机116和一个控制收发信机116和复用器114的操作的控制单元118。复用器114将多个收发信机116所用的业务和控制信道置于传输链路Iub上。
基站B的收发信机116与天线单元120连接，该天线单元实现到用户设备UE的双向无线连接Uu。通过该双向无线连接Uu所发送的帧的结构是严格规定的。
基站控制器RNC包括一个群交换区110和一个控制单元112。群交换区110用来交换语音和数据并用来合成信令电路。由基站B和基站控制器RNC构成的基站系统还包括一个变码器108。基站控制器RNC与基站B之间操作的划分以及这些单元的物理结构可以因实现方式的不同而不同。基站B通常管理上述无线通路的实现。基站控制器RNC通常控制以下内容：无线资源管理，小区间越区切换的控制，功率控制，时序和同步，以及用户终端的寻呼。
变码器108通常尽可能靠近移动业务交换中心106，以便在变码器108与基站控制器RNC之间能按移动电话系统方式来发送语音，从而节省传输容量。变码器108可使公用交换电话网与移动电话网之间所用的不同的数字语音编码方式互相适用，因此，它可以将例如64 kbit/s的固定网方式变换为蜂窝无线网的某些其他(比如13kbit/s)的方式，反之亦然。所需设备在此不作详述。只要说语音是变码器122中所变换的唯一的数据类型就够了。控制单元112执行呼叫控制、移动性管理、统计数据收集和信令。
核心网CN由UTRAN之外的移动电话系统的基础结构构成。根据核心网CN的装置，图1B示出了移动业务交换中心106和一个信关移动业务交换中心104，该信关移动业务交换中心管理从移动电话系统到外界(这里是到因特网102)的连接。
图2B通过信道的扩展码及其调制详细示出了信道的扩展。信道比特流从图中左侧到达块S/P。在该块中，各个二比特序列从串行方式转换为并行方式，也就是说，一个比特输入到信号的I分支，而另一比特输入到Q分支。然后，信号的I和Q分支都乘以相同的扩展码Cch，从而将相对窄带信息扩展到宽频带。每个连接Uu都具有其特有的扩展码，这样使得接收机可以识别指定给它的传输。然后，通过将信号乘以扰码C扰码对信号进行扰码，对各用户设备和基站而言，扰码是不同的。所得到的信号脉冲形式被滤波器p(t)所滤波。最后，通过将不同的信号分支乘以载波，将信号调制成射频载波。不同分支的载波之间有90度的相移。将不同的分支合成单一载波，该载波准备传输到无线通路Uu，从而排除可能的滤波和功率放大。所述调制方法是四相移键控(QPSK)。
能同时使用的相互正交的扩展码的最大个数通常是256个不同的码。例如，在载波为4.096兆码片的UMTS中，扩展因子256相应于32 kbit/s的传送速率，而实际上用扩展因子4就可达到相应的最高传送速率，这便给出了2048 kbit/s的数据传送速率。因此，信道上的传送速率以32、64、128、256、512、1024和2048 kbit/s逐级变化，相应地扩展因子变化如下：256、128、64、32、16、8和4。分配给用户的数据传送速率取决于所采用的信道编码。例如如果采用1/3卷积编码，则用户数据传送速率通常为信道数据传送速率的三分之一左右。扩展因子可以表示扩展码的长度。例如，与扩展因子1相应的扩展码为(1)。扩展因子2具有两个相互正交的扩展码：(1，1)和(1，-1)。再者，扩展因子4具有四个相互正交的扩展码：在上一级扩展码(1，1)之下的是扩展码(1，1，1，1)和(1，1，-1，-1)，和在另一上一级扩展码(1，-1)之下的是扩展码(1，-1，1，-1)和(1，-1，-1，1)。特定级上的扩展码通常是相互正交的，例如当采用Walsh-Hadamard代码组时。
下面参照图4来描述物理信道上所用的帧结构的一个例子。帧440A、440B、440C、440D从1到72连续编号，从而它们构成一个720ms的超帧。一帧440C的长度为10ms。帧440C可划分为16个时隙430A、430B、330C、330D，一个时隙330C的长度为0.625ms。一个时隙430C通常对应于一个功率控制周期，这期间，例如将功率上调或下调1分贝。
物理信道可分为不同的类型，包括公用物理信道和专用物理信道。专用物理信道包括专用物理数据信道(DPDCH)410和专用物理控制信道(DPCCH)412。DPDCH 410用来载送OSI(开放系统互连)的第二层中和它以上的层中(即专用控制信道和专用业务信道)产生的数据406。DPCCH 412用来载送OSI的第一层中产生的控制信息。该控制信息包括：信道估算所用的领示比特400，发射功率控制命令(TPC)402，和可选项传送格式指示符(TFI)404。传送格式指示符404为接收机指示各上行链路DPDCH的当前传送速率。
如图4所示，下行链路DPDCH 410和DPCCH 412被时分复用成同一时隙430C。在上行链路方向上，以并行方式发送信道，因此，它们被IQ/码分复用(I＝同相，Q＝正交)成各帧440C，并且它们采用双信道四相移键控(QPSK)调制被发送。如果要发送另外一些DPDCH 410，那么它们被码分复用成第一信道对的I或Q分支。
图2A示出了根据采用发射分集的本发明的发射机200，和接收机220。图2示出了下行链路情况，其中发射机位于无线网子系统RNS中，而接收机位于用户设备UE中。
图2A只示出了无线发射机200的基本功能。以物理信道传送的各种业务包括语音、数据、活动或静止的视频图象以及系统控制信道，它们在无线发射机的控制部件208中进行处理。图中只示出了对数据的处理。不同的业务需要不同的信源编码装置，例如语音呼叫需要语音编解码器。不过，为简明起见，图2A中未示出信源编码装置。
来自计算机100的分组到达图1B中所示的无线网子系统RNS，然后在信道编码器202中进行信道编码。信道编码一般是卷积编码及其各种改进型编码，如湍流式编码(turbo coding)。信道编码还包括各种分组码，例如循环冗余校验(CRC)和Reed-Solomon码。
也可以采用上述空间-时间码。在空间-时间分组码的情况下，信号首先可以采用Reed-Solomon编码来编码，然后再采用空间-时间分组编码来编码。在空间-时间分组编码时，将所要发送的码元S1和S2分配到两个不同的发射天线通路，使得，信号[S1-S2 *]通过第一通路214B发送，而信号[S2 S1 *]通过第二通路214C发送。符号*表示信号的复共轭。这样形成的信号相互正交，并且可以利用相同的扩展码来发送。实现正交性的其他可能性包括，在各发射天线分支的传输中，采用特殊扩展或信道码，不同的传输频率或不同的时隙。
在时刻T通过通路j接收到的信号为： r j 1 = w 1 α j 1 S 1 - w 2 α j 2 S 2 * + n j 1 , - - - - - - - ( 1 )
其中，wj表示天线j的发射功率的加权系数，而ai j表示接收机中第i个发射天线通路的第j个多径的瑞利衰落。相应地，rk j表示接收信号的第j个多径传播信号，而nk j表示第j个多径传播信号中所叠加的加性白高斯噪声。
相应地，在时刻2T接收到的信号为： r j 2 = w 1 α j 1 S 2 + w 2 α j 2 S 1 * + n j 2 - - - - - - - ( 2 )
以下，用
Figure A9981444800163
表示wa，据此，线性处理提供了下列第j个通路的码元S1和S2的软输出： r j 1 α ^ j 1 * + r j 2 * α ^ j 2 = ( | α ^ j 1 | 2 + | α ^ j 2 | 2 ) S 1 + n j 1 α ^ j 1 * + n j 2 * α ^ j 2 - - - - - - - - - - - ( 3 ) 和 - r j 1 * α ^ j 2 + r j 2 α ^ j 1 * = ( | α ^ j 1 | 2 + | α ^ j 2 | 2 ) S 2 - n j 1 * α ^ j 2 + n j 2 α ^ j 1 * - - - - - - - - ( 4 ) 可将所有多径的软输出合成，得到码元S1的总软输出： Σ j = 1 L r j 1 α ^ j 1 + r j 2 * α ^ j 2 , - - - - - - - ( 5 )
其中，L是接收多径的总数。相应地，可得到码元S2的总软输出如下： Σ j = 1 L - r j 1 * α ^ j 2 + r j 2 α ^ j 1 * - - - - - - - - ( 6 )
图2A中未示出交错。交错的目的是为了便于纠错。交错时，以某种方式将信号比特混合，从而，无线通路上的瞬时衰落未必会使所发射信息难以识别。
在块204中，信号用扩展码进行扩展，用扰码进行扰码，然后再进行调制，该块的操作结合图2B来详述。
在交换区206中，信号被分配到不同的发射天线通路214A、214B、214C。控制单元208控制交换区206的操作。发射分集一般这样来实现：同一信号通过至少两个不同的发射天线通路214A、214B、214C发送到用户设备UE。在图2A所示的例子中，发射天线分集由两个通路214B、214C来实现。当采用上述空间-时间编码时，通过不同天线发送的信号是不同的。在这种情况下，必须注意，交换区将具有至少部分不同内容的信号分配到不同的发射天线通路214B、214C。
在各发射天线通路214B、214C上，信号输入到含有功率放大器212B、212C的射频部件210B、210C。射频部件210B、210C也可包括限定带宽的滤波器。然后，模拟射频信号240、242通过天线214B、214C被发送到无线通路Uu中。
无线接收机220通常是瑞克接收机。通过天线222，从无线通路Uu中接收模拟射频信号240、242。信号240、242输入到含有滤波器的射频部件224，该滤波器滤除所需频带之外的频率。然后，在解调器226中将信号变频为中频或直接变换到基带，并对变频后的信号进行抽样和量化。
由于信号是通过多条通路传播的，因此在块226中最好将多径传播的信号分量合成，该块包括多个根据现有技术的瑞克指针(finger)。
排列的瑞克指针查找出各个多径传播的信号分量的延时。查找出这些延时后，每一不同的瑞克指针用来接收特定的多径传播的信号分量。接收时，利用所用的扩展码与查找出所讨论多径的延时所延时的接收信号分量进行相关。同一信号的不同解调和解扩展的多径传播分量被合成，以得到更强的信号。
然后，再将信号输入到信道解码器228，该解码器将传输中所用的信道编码如分组编码和卷积编码解码。卷积编码最好用维特比解码器解码。空间-时间分组编码利用结合公式3、4、5和6所述的线性处理来解码。所得到的最初发送的数据输入到与用户设备UE连接的计算机122，以便进一步处理。
在无线系统中，将数字信号从发射机发送到接收机的方法包括参照图3A所述的下列步骤。
在块300中，发射机200通过至少两个不同的发射天线通路214B、214C发送信号的至少一部分。
在块302中，发射机200中，利用专门为各发射天线通路214B、214C所确定的可变加权系数w，对要通过不同的发射天线通路214B、214C发送的信号的发射功率彼此相对地进行加权。
在块304中，接收机接收该信号。
当发射机在制造时或者系统在被指定时或稍后，例如当无线网刚建立时，加权系数可以给出发射天线分集时发射机所用的缺省值。
图3B示出了根据无线连接上的信道条件如何动态改变加权系数。块300、302和304的执行情况与图3A中所示类似。
在块306中，接收机220执行对通过不同的发射天线通路214B、214C发送的各接收信号240、242的测量。测量涉及信道状态，例如，信道参数，信号接收功率，误码率，信号/干扰＋噪声比(SINR)，或可测量信道质量的任何其他方式。
在块308中，接收机220将根据块306中所执行的测量所得到的加权系数数据以信令方式发送给发射机200。
然后，有两种可选择的方法可进行，如图3B中从块308引出的两个不同的分支A和B所示。
分支A通向块312A，在此，发射机200利用接收到的表示加权系数数据的信令得出加权系数。
分支B通向块310，在此，发射机200针对接收到的加权系数数据信令得出质量值。在块312B中，发射机200利用加权系数数据信令的质量值和信令本身得出加权系数。可通过监测信令的质量值作出关于信令的可靠性的判定：如果含有信令的信号是以低质量信道传播的，那么针对利用加权系数数据信令来改变加权系数，要想作出良好的判定可能不太可靠。质量值的形成与结合块308所述类似。
可以为信令的可靠性设置一个阈值。当信令的质量值小于预定阈值时，不改变加权系数。相应地，当信令的质量值超过预定阈值时，改变加权系数。根据特殊的规则，当信令的质量值小于预定阈值时，可使连接上所用的各发射天线通路214B、214C上的加权系数相等。用户设备也可以特意改变即提高或降低加权系数信号的可靠性来控制发射机。在执行加权系数信令时，例如可通过降低信号发射功率来降低可靠性。在CDMA系统中，这可以通过利用与通常不同的扩展码扩展信令数据来实现。在这种情况下，基站可检测执行信令所用的扩展码，或者信号可不用这种数据来解扩展。在后一种情况下，接收的信号不太可靠，这是因为，基站使用了与扩展信号所用不同的码将信号解扩展。
加权系数数据信令的频率是这样的：可以以图4中所示的每一0.625ms的时隙330C发送加权系数数据。也就是说，加权系数的变化频率正好等于典型的功率控制周期。加权系数数据可以与图4中所示的发射功率控制命令字段402合并，或者，它可以置于为DPCCH 412中的控制信息所预留的某一其他空间中。
加权系数数据信令是指接收机220发射给发射机200的在调节加权系数中所要用的信令。对熟练技术人员而言，显然，可以以不同的方式执行这一信令。下面将描述几种可行的方式，但不能将本发明局限于此：
1.加权系数数据指示可以通过其发送具有最好质量值的信号240、242的发射天线通路214B、214C。如果只有两个发射天线通路，那么一比特足以传送这一数据。如果有更多的天线通路，相应地使用更多的比特。
2.加权系数数据包括差异信息，该信息指示如何有区别地改变发射天线通路214B、214C的加权系数的比率。这可以例如利用如下的差异信息的内容来执行：“将第一发射天线通路214B的发射功率的两个单位传送给第二发射天线通路214C”。差异加权是时刻t的加权取决于时刻t-1所用的相对加权的情况一个例子。也可以使用例如三组加权系数：1：{0.8 0.2}，2：{0.5 0.5}，和3：{0.2 0.8}，其中一个移位足以用于1<->2、2<->3的变化，而1<->3的变化则需要两个单独的移位。
3.加权系数数据包括接收机220所测量的至少一个信道参数。这一实施方式的优点在于，需要的话，可以将大量的信息以信令方式发送给发射机200，因此，接收到足够多信息的发射机200可以作出关于加权系数的判定。可利用信号的部分来得出发射天线通路，而部分用于发射天线通路的信号的加权。
4.可以预先确定加权系数的值。加权系数的预定值分为不同的组，各组包括各发射天线通路214B、214C的一个特殊的加权系数。在这种情况下，加权系数数据信令包括关于接收机220想要用哪组加权系数的数据。如果有两个发射天线通路214B、214C，这些组例如可以如下：{0.5，0.5}，{0.8，0.2}，和{0.2，0.8}。假定，合成的发射功率为1。在第一组中，各发射天线通路214B、214C的发射功率相同。在第二组中，第一发射天线通路214B以功率0.8发送，而第二发射天线通路214C以功率0.2发送。在第三组中，第一发射天线通路214B以功率0.2发送，而第二发射天线通路214C以功率0.8发送。如果所用的信道编码方法使得可以只通过一个发射天线通路传输，那么，还可确定两个组：{1，0}和{0，1}。这意味着，在第四组中，信号只通过第一发射天线通路214B发送。相应地，在第五组中，信号只通过第二发射天线通路214发送到接收机220。
接收机将接收信号的信道系数用于信号检测。为此，信号通常包括一个预定的已知领示序列，该领示序列可用来估算信道，如果信道系数变化慢的话。当采用加权时，接收到的信道系数随传输通路和发射机的加权而变化。因此，接收机220如果知道发射机200所用的加权系数，那么它可以更好地操作。如果在传输所用的加权系数中可能有大量的瞬时变化，那么这些系数最好利用插在发射信号中的标识比特400以信令方式发送给接收机220。这些比特的操作原理如结合图4所述。此外，如果加权系数已被分组，那么传输中所用的系数组的标识数据利用插在发射信号中的标识比特以信令方式发送给接收机220。如果加权系数没有以信令方式发送给接收机220，那么接收机采用例如盲估算方法来检测所用的加权系数。然而，这甚至不需要。例如，当加权系数被调节致使两个天线之间的相对功率只以十进制被调节时，接收机220未必检测这一调节而是将其理解为信道条件中的变化。
将所用的加权系数以信令方式发送给接收机的其他可选择的方案包括专门针对各发射天线通路对信号的调制、扩展或编码。
可以以两种不同的方式来确定加权系数：无线系统中的用户设备UE确定无线系统的网络部分RNS在向所讨论的用户设备发射时所用的加权系数，或者，网络部分RNS自身确定它所用的系数。这两种方式各具优点。如果用户设备UE作出判定，那么也许能减少要以信令方式发送的加权系数数据量。而如果网络部分RNS作出判定，那么它也许能利用用户设备UE所不知道的关于RNS的负载的数据。当然可以综合采用这种方法来确定加权系数。
网络数据的一个例子是，无线系统的网络部分RNS当它作出决定时考虑各发射天线通路214B、214C的功率放大器212B、212C的负载。如果要通过所讨论的发射天线通路214B发送的信号被调节到高功率电平，那么功率放大器212B、212C必须被设计成经受得住最大功率电平。网络部分RNS可被编程，以观察功率放大器的特定功率限制。在这种情况下，网络部分RNS为各无线连接查明发射天线通路214A、214B、214C的这样一种合成，这种合成可以提供足够好的连接质量，并且可以尽可能均匀地分配功率放大器212A、212B、212C的负载。
结合图2A所述的例子说明了本发明在这样一个系统中的应用，在该系统中，所用的发射天线通路214A、214B、214C与单个基站B连接。然而，根据本发明的加权系数的使用也适用于图5中所示的系统，其中，信号240、242通过至少两个不同的基站BI、B2的发射机200B、200C和发射天线通路214B、214C被发送。典型的情形是软切换，其中，基站控制器RNC例如通过两个不同的基站B1、B2将同时的传输通向用户设备UE。在这种情况下，用户设备UE位于两个小区C1、C2之间的边界处。具体地说，结合图3B所述的方法适用于这种情形。
发射天线通路214A、214B、214C涉及到实现传输中所用的天线配置的不同方式。普通的天线配置是采用全方向天线。分为扇形区的基站B可采用覆盖特定传输扇形的天线。基站B可以采用例如三个120°的传输扇形或者甚至更多个至少基本上交叠的扇形。另一种可行的天线配置是实现定相的结构。相控天线配置使得发射天线分集可具有定向天线射束，例如如图6中所示。两个不同的发射天线通路214B、214C通过定向天线射束602B、602C将信号发送给用户设备UE。因此，发射机200必须包括射束形成器600B、600C。“Juha Ylitalo & Marcos Katz：An Adaptive Antenna Method forImproving Downlink Performance of CDMA Base Stations”(IEEEFifth International Symposium of Spread Spectrum Techniques &Applications.IEEE ISSSTA’98 Proceedings.September 2-4，1998，Sun City，South Africa)公开了自适应天线的使用，在此作为参考。本发明的本质特征在于，发射天线分集和加权系数的使用必定可行，而与天线配置无关。当采用空间-时间分组编码时，例如可以利用已到达接收机的信号确定发射天线通路的模式(不同天线的相位)，选择两个最强的信号，和将空间-时间分组码的部分同时发到这些射束。通过利用射束或发射天线通路的标识符，用户设备可以估算出上述两个射束的加权系数。当然，确定射束的复定相可以通过闭合环以信令方式发送给发射机，但是，这种配置只有当发射天线个数较少时才有好处。因此，可以将测量结果同确定发射天线通路和所选定发射天线通路所用的加权系数的信令分开。空间-时间分组编码有好处，这是因为，由于这种编码信号在不同的射束中是正交的，从而，基站可以在不同的射束中使用相同的扩展码。
天线定相可以利用接收机以信令方式发送的信道参数来确定。
传输的定相可以利用到达相同天线元的信号来确定。这意味着，将传输发向平均起来接收到信号的相同方向。例如可以在一个时隙(0.625ms)、帧(10ms)或更长的时间间隔上估算方向。
在一种实施方式中，传输从至少一个天线元以至少两个不同的相位或两个不同的天线射束发送，这样，以不同相位发送的信号具有不同的领示序列、标识序列、结构或不同的编码，最好是空间-时间码的不同部分，据此：
-估算射束的信道参数，
-合成射束的信号，
-计算出射束的加权系数信息，并以信令方式将其发送给发射机。
在图2A的无线系统中，本发明要求发射机200包括改变装置208，用于彼此相对地改变为各发射天线通路214B、214C所确定的加权系数。发射机还包括加权装置208、212B、212C，用于利用可彼此相对地改变的加权系数，对要通过不同的发射天线通路214B、214C发送的信号240、242的发射功率进行加权。加权装置包括功率放大器212A、214B、214C及其控制逻辑。
本发明最好用软件实现，因此，发射机200包括控制单元208，其中，改变装置208和加权装置的控制逻辑用软件实现。当然，本发明也可以用能提供所需功能的集成电路实现。本发明还要求在控制基站控制器RNC、基站B和用户设备UE的操作的控制单元的软件中的限定变化。
接收机220包括：装置230，用于执行对通过各个不同的发射天线通路发送的接收信号的测量；和装置230、232，用于将根据测量得出的加权系数数据以信令方式发送给发射机200。测量装置230是现有技术装置。类似地，信令装置230、232也是已知的，即实际上它们包括用户设备UE的信令软件和发射机。加权系数数据信令通过发射天线234以射频信号250的形式被发送。
发射机200包括用于接收加权系数数据信令的装置216，而改变装置208利用信令得出加权系数。接收装置216包括具有天线218的射频接收机216和信令软件。改变装置208最好用软件实现。
发射机200包括用于针对接收到的加权系数数据信令得出质量值的装置208、216，而改变装置208利用信令的质量值和信令本身得出加权系数。用于得出质量值的装置是以前已知的。
发射机200包括装置208，用于利用插在发射信号240、242中的领示或标识比特，将传输中所用的加权系数或加权系数组的标识数据以信令方式发送给接收机。这涉及在信令软件中作出的精确限定的变化。
用户设备UE包括装置230，用于确定无线系统的网络部分在向所讨论的用户设备UE发射时所用的加权系数。这是一种最好用软件实现的判定逻辑，它采用了与本方法有关的上述规则。
网络部分RNS可包括用于确定传输中所用的加权系数的判定装置208。这最好是一种用软件实现的判定逻辑，它采用了与本方法有关的上述规则。
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 (56)

1.无线系统中将数字信号从发射机发送到接收机的一种方法，该方法包括：
(300)发射机通过至少两个不同的发射天线通路发送信号的至少一部分；
(304)接收机接收该信号；
其特征在于：
(302)在发射机中，利用为各发射天线通路所确定的可变加权系数，对要通过不同的发射天线通路发送的信号的发射功率彼此相对地进行加权。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
(306)接收机执行对通过不同的发射天线通路发送的接收信号的测量；
(308)接收机将根据测量得到的加权系数数据以信令方式发送给发射机；
(312A)发射机利用加权系数数据信令得出加权系数。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：
(310)发射机针对接收到的加权系数数据信令得出质量值；
(312B)发射机利用加权系数数据信令的质量值和信令本身得出加权系数。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，预定加权系数的值，并将加权系数的预定值分为不同的组，各组具有各发射天线通路的一个特殊的加权系数，加权系数数据信令包括关于接收机想要用哪组加权系数的信息。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，加权系数数据包括关于通过其可发送具有最好质量值的信号的发射天线通路的信息。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，加权系数数据包括差异信息，该信息指示如何有区别地改变发射天线通路的加权系数的比率。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，加权系数数据包括接收机所测量的至少一个信道参数。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，发射天线通路与无线系统中的网络部分的至少两个不同的基站连接。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，传输中所用的加权系数以信令方式发送给接收机。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，加权系数利用插在发射信号中的并随信号的加权而变的标识序列以信令方式发送给接收机。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，加权系数利用专门针对各发射天线通路对信号的调制、扩展或编码以信令方式发送给接收机。
12.如权利要求4所述的方法，其特征在于，传输中所用的加权系数组的标识数据利用插在发射信号中的标识比特以信令方式发送给接收机。
13.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当信令的质量值小于预定阈值时，不改变加权系数。
14.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当信令的质量值小于预定阈值时，使各发射天线通路上的加权系数值相等。
15.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当信令的质量值超过预定阈值时，改变加权系数。
16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，要通过两个不同的发射天线通路发送的信号尽可能相互正交。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，针对各发射天线通路采用不同的扩展或信道码来实现正交性。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，针对各发射天线通路采用不同传输频率来实现正交性。
19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，针对各发射天线通路采用不同的时隙来实现正交性。
20.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对信号进行编码，以便使传输信道中的传输差错最小。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，编码是空间-时间编码。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，空间-时间编码是空间-时间分组编码。
23.如权利要求21所述的方法，其特征在于，空间-时间编码是空间-时间格编码。
24.如权利要求1所述的方法，其特征在于，发射天线通路与无线系统中的网络部分的一个基站连接。
25.如权利要求1所述的方法，其特征在于，发射机位于无线系统网络部分的无线网子系统中，而接收机位于无线系统的用户设备中。
26.如权利要求1所述的方法，其特征在于，无线系统的用户设备确定无线系统的网络部分在向所讨论的用户设备发射时所用的加权系数。
27.如权利要求1所述的方法，其特征在于，无线系统的网络部分自身确定它在传输中所用的加权系数。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，无线系统的网络部分当它作出判定时考虑发射天线通路上的各功率放大器的负载。
29.如权利要求1所述的方法，其特征在于，发射天线通路利用提供定相的天线结构来实现。
30.如权利要求29所述的方法，其特征在于，定相可以利用接收机以信令方式发送的信道参数来确定。
31.如权利要求29所述的方法，其特征在于，传输的定相可以利用到达相同天线元的信号来确定。
32.如权利要求29所述的方法，其特征在于，传输从至少一个天线元以至少两个不同的相位天线射束发送，这样，以不同相位发送的信号具有不同的领示序列、标识序列、结构或不同的编码，最好是空间-时间码的不同部分，据此：
-估算射束的信道参数，
-合成射束的信号，
-计算出射束的加权系数信息，并以信令方式将其发送给发射机。
33.一种发送数字信号的无线系统，该系统包括：
用于发送信号(240，242)的发射机(200)；
可与发射机(200)连接的至少两个发射天线通路(214B，214C)；
用于接收信号(240，242)的接收机(220)；
其特征在于：
发射机(200)包括：
改变装置(208)，用于彼此相对地改变为各发射天线通路(214B，214C)所确定的加权系数，和
加权装置(208，212B，212C)，用于利用可彼此相对地改变的加权系数，对要通过不同的发射天线通路(214B，214C)发送的信号(240，242)的发射功率进行加权。
34.如权利要求33所述的无线系统，其特征在于：
接收机(220)包括：装置(230)，用于执行对通过不同的发射天线通路发送的接收信号的测量；和装置(230，232)，用于将根据测量得出的加权系数数据以信令方式发送给发射机(200)；
发射机包括用于接收加权系数数据信令的装置(216)，和改变装置(208)，以利用加权系数数据信令得出加权系数。
35.如权利要求34所述的无线系统，其特征在于，发射机(200)包括用于针对接收到的加权系数数据信令得出质量值的装置(208，216)，和改变装置(208)，以利用加权系数数据信令的质量值和信令本身得出加权系数。
36.如权利要求34所述的无线系统，其特征在于，预定加权系数的值，并将加权系数的预定值分为不同的组，各组具有为各发射天线通路(214B，214C)确定的一个特殊的加权系数，加权系数数据信令包括关于接收机(220)想要用哪组加权系数的信息。
37.如权利要求34所述的无线系统，其特征在于，加权系数数据包括关于通过其可发送具有最好质量值的信号(240，242)的发射天线通路(214B，214C)的信息。
38.如权利要求34所述的无线系统，其特征在于，加权系数数据包括差异信息，该信息指示如何有区别地改变发射天线通路(214B，214C)的加权系数的比率。
39.如权利要求34所述的无线系统，其特征在于，加权系数数据包括接收机(220)所测量的至少一个信道参数。
40.如权利要求34所述的无线系统，其特征在于，发射天线通路(214B，214C)与无线系统中的网络部分的至少两个不同的基站连接。
41.如权利要求33所述的无线系统，其特征在于，发射机(200)包括装置(208)，用于利用插在发射信号(240，242)中的领示比特，将传输中所用的加权系数以信令方式发送给接收机(220)。
42.如权利要求36所述的无线系统，其特征在于，发射机(200)包括装置(208)，用于利用插在发射信号(240，242)中的领示比特，将传输中所用的加权系数组的标识数据以信令方式发送给接收机。
43.如权利要求35所述的无线系统，其特征在于，当信令的质量值小于预定阈值时，改变装置(208)不改变加权系数。
44.如权利要求35所述的无线系统，其特征在于，当信令的质量值小于预定阈值时，改变装置(208)使各发射天线通路(214B，214C)上的加权系数值相等。
45.如权利要求35所述的无线系统，其特征在于，当信令的质量值超过预定阈值时，改变装置(208)改变加权系数。
46.如权利要求33所述的无线系统，其特征在于，要通过两个不同的发射天线通路(214B，214C)发送的信号尽可能相互正交。
47.如权利要求33所述的无线系统，其特征在于，发射机(200)包括用于对信号进行编码的装置(202)，以便使传输信道中的传输差错最小。
48.如权利要求47所述的无线系统，其特征在于，编码是空间-时间编码。
49.如权利要求48所述的无线系统，其特征在于，空间-时间编码是空间-时间分组编码。
50.如权利要求48所述的无线系统，其特征在于，空间-时间编码是空间-时间格编码。
51.如权利要求33所述的无线系统，其特征在于，发射天线通路(214B，214C)与无线系统的网络部分的一个基站连接。
52.如权利要求33所述的无线系统，其特征在于，发射机(200)位于无线系统网络部分的无线网子系统(RNS)中，而接收机(220)位于无线系统的用户设备(UE)中。
53.如权利要求33所述的无线系统，其特征在于，无线系统的用户设备(UE)包括装置(230)，用于确定无线系统的网络部分在向所讨论的用户设备(UE)发射时所用的加权系数。
54.如权利要求33所述的无线系统，其特征在于，无线系统的网络部分包括用于确定它在传输中所用的加权系数的判定装置(208)。
55.如权利要求54所述的无线系统，其特征在于，判定装置(208)当它们作出判定时利用关于各发射天线通路(214B，214C)的功率放大器(212B，212C)的负载的数据。
56.如权利要求33所述的无线系统，其特征在于，发射天线通路(214B，214C)利用可提供定相的天线结构来实现。
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