CN1545780A

CN1545780A - 通过在单个时隙中包括交织发射数据来提高发射分集可靠性的方法

Info

Publication number: CN1545780A
Application number: CNA028163362A
Authority: CN
Inventors: S・W・瓦勒斯; S·W·瓦勒斯
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Nokia Technologies Oy
Priority date: 2001-08-23
Filing date: 2002-08-20
Publication date: 2004-11-10
Anticipated expiration: 2022-08-20
Also published as: EP1419605A1; CN1309198C; WO2003019849A1

Abstract

一种在电信系统中经由至少两个发射路径(信道)来发射数字化数据并且包括在空间域中应用交织，也就是在一个单个时隙中交织的步骤的方法。这最好包括步骤：通过使用多个扩展码来扩展数据从而对于所述数据进行编码；在空间域中应用交织对于数据进行帧分段；经由至少两个天线来发射所述数据。交织也可以穿过时间域被应用。

Description

通过在单个时隙中包括交织发射数据来提高发射分集可靠性的方法

背景

本发明涉及提高发射分集可靠性的方法。

在移动通信系统中，术语“发射分集”是用于通过提供到移动接收机的不同发射路径来提高下行链路接收性能的已知技术。

例如，当基站(收发信机)从一个移动通信单元(电话)接收数据时，能够确定哪条路径，也就是基站此时能够提供对于来自移动通信单元的信号的最佳接收。因此，可以假设到移动通信单元的后续应答发射也是从具有最佳接收的基站进行的。这是因为链路可以被假设为互易信道，也就是信道脉冲响应在两个方向中是相同的。

来自移动通信单元的接收机的反馈信息表明从哪个基站进行发射是最佳的。这个技术被称作“切换(switched)天线分集”。如果施加到每条发射路径的特征信号衰落被充分解相关，则所有发射路径相等地遭受信号衰落的可能性被减小。

现有技术

公开的国际专利申请WO-A-01/65760(诺基亚网络OY)描述了使用与turbo编码组合的时空编码的系统。经由多信道通信系统来发射时空编码的信号，以便提高发射谱效率。

所述系统看起来使用一个并行或串行链接的卷积码。由发生器输出的多项式被映射到不同的天线。交织器是标准链接码的一部分，其中在编码步骤之间执行交织。代替把不同的生成多项式输出复用到一个单个的流中，不同的生成多项式被复用到不同的天线中。在纠错编码之后并且不是作为纠错编码过程的一部分来执行交织。

已经开发了多种发射分集方案，包括上述的切换天线分集。延迟分集也是已知的，其中从每个天线进行相同的发射，但是在发射之间故意地引入一个已知的延迟。

切换天线分集存在许多问题。首先，需要一个互易信道对于一个信号精确地显示相同的特征。这在实践中是难以达到的。例如，如果移动电话正在移动，则由基站做出的关于在哪条路径上发射“应答”信号的决定不提供最佳互易路径。这是因为到发射实际上发生的时间，一个不同的基站可能更适合于经由一条替代链路或路径进行发射。

在采用码分多址的系统中，不同的扩展码或者不同组的扩展码被指派给不同的用户。如果使用一个固定的扩展因子，则通过形成一个多码组，由多个扩展码扩展的数据采用不同的发射速率。多码组的码并行地被发射。

本发明的一个目的是克服上述问题。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种在电信系统中经由至少两条发射路径(信道)来发射数字化数据的方法，该方法包括在空间域中应用数据交织的步骤。

所述方法最好被使用下列步骤来执行：

a)通过使用多个扩展码来扩展数据，从而对数据进行编码；

b)在空间域中对于编码的数据应用交织；

c)对于编码的数据进行帧分段；以及

d)经由至少两个天线来发射所述帧分段的数据。

当使用多码发射，其中不同的码被映射到不同的天线时，发明人确定了一种克服上述问题的方法。

在一个优选实施例中，交织也被应用到时间域中。

在多个码被指派给一个用户的情况下，可能采用一个发射分集方案，其中要被发送的数据首先被交织并且被划分成为M个数据流。然后，使用一个扩展码来扩展和调制M个数据流中的每个数据流。然后，经由N个发射天线之一来发射已调和扩展的数据。采用这种形式的分集发射的优点出现在信道编码被应用时，特别是在衰落持续时间长于应用到每个码块的交织周期时。

当衰落被高度相关时，在一个码块的持续时间上，任何纠错解码器的性能将变得较差。通过经由不同的天线来发射不同的数据流并且穿过不同的数据流应用交织，穿过码块的衰落的解相关出现，并且通过纠错码的改善的性能实现了分集增益。

交织是一种用于防止严重的数据丢失以及在与一个纠错码使用时扩展错误的技术。当在时间域中应用一个数据块时，获得一个交织的块。然后，如果采用一个分时隙的发射格式，则该交织的块被分段并且在不同的时隙中被发射。作为交织的结果，数据比特在插入到时隙中之前被滑移。在接收机中，滑移的数据被重新排序。如果一个时隙中的数据例如由于衰落而被丢失、破坏或者毁坏，则有一个在后续时隙中到达的数据保持无损的机会。因此，错误被扩展并且纠错方法的后续应用允许丢失的数据被更有效地恢复。

附图说明

下面举例并参考附图来描述本发明，在附图中：

图1是本发明的一个简单实施例的示意表示，其表明使用编码(空间)域中的交织来经由多个天线进行下行链路发射；

图2表示采用时间和编码(空间)域中的交织的另一个实施例；以及

图3比较表明其中也包括了时间域交织的本发明的另一个实施例。

本发明优选实施例的详述

例1

在图1所示的系统中，首先使用卷积编码器1来对于发射的数据进行编码。诸如涡轮(turbo)编码器的其它编码器也可以被使用。在下一级2，在分段之前在空间域中对于编码的数据进行交织。这是通过在分段3到并行数据块之前在一个单个时隙中对于要被发射的数据进行交织来实现的。利用多码组的每个码来发射数据块。下文中把这个交织称作在空间域中的交织，并且对于它的任何参考都应当被如上所述地进行解释。在这一级之后，要在每个码中发射的数据被根据一个已知的扩展函数进行调制和扩展4。然后，由基站中的天线5之一来发射所述数据。

例2

这个例子类似于上述的例1，但是包括在时间域中进行交织的额外级，这在图2中示为7。数据也被编码。然后，所得到的数据被穿过多个帧进行交织并且被分段为要在每个帧中发射的数据。一个帧的数据在一个单个的时隙中被映射到多个扩展码。上述帧交织过程实质上是时间交织。

然后，应用空间域交织。这是通过下列过程来实现的，如上所述的在一个时隙中对于发射的数据应用交织；也就是时隙交织是应用码域交织的一种方法。

接下来，数据被划分成为多个段。每个段被使用一个不同的扩展码进行发射。经由不同的天线来发射扩展数据。如果M个扩展码形成一个多码组并且有N个发射天线，则根据n＝mod_Nm来获得扩展码到天线的简单映射，其中n是发射天线索引(index)并且m是扩展码索引。

由移动电话来接收发射。信号被解扩，然后遭受检测过程，包括一个信道脉冲响应估计器和一个适当的检测算法。发射的数据必须支持的可能性是：接收机基站估计到移动电话的每个发射路径并且把相应的信道脉冲响应与多码组的一个或多个扩展码相关联。这可以用多种方式通过例如用在UTRA TDD系统中的特定已知数据序列或者通过发射天线特定已知的数据序列和天线码映射的知识来获得。在检测之后，在被解码之前，数据被解交织。

由于有N个发射路径，每个的特征是其自己的信道脉冲响应，所以需要一个估计信道脉冲响应的装置。在UTRA(UMTS陆地无线电接入)TDD(时分双工)系统中，数据在脉冲串中被发射，每个脉冲串包括一个已知中置码序列的任何一侧的两个数据字段。这个唯一的中置码序列可以根据一个缺省的映射来与一个扩展码相关联，因此，移动电话能够获得与每个扩展码相关联的信道估计，并且这对于检测目的来说是足够的。移动电话不需要关于扩展码到天线的映射的信息。

例2中描述的技术提供与TDD系统中的切换天线分集的相同的性能，其中信道的互易性质被用于选择从哪个天线进行发射。时空交织发射分集的一个优点是它不依赖于任何反馈的存在，并且可以被用于公共控制信道。

图3示出了对于一个典型的多径信道模型的使用时空交织所获得的性能的一个例子。在这个例子中，一个64k比特/秒的信道被使用一个1/3速率涡轮码进行编码并且被使用映射到两个天线的6个扩展码进行发射。时空交织(S-TI)的性能被示为可以与切换天线分集(SA)相比较，切换天线分集依赖于来自移动电话的发射以便确定从哪个天线进行发射。

上面利用示范的实施例描述了本发明，应当理解，在不偏离本发明范围的情况下，可以对本发明做出各种改变。

Claims

1.一种经由至少两个发射路径(信道)来发射数字化数据的方法，该方法包括在空间域中应用交织的步骤。

2.如权利要求1所述的方法，包括步骤：

a)通过使用多个扩展码来扩展数据，从而对数据进行编码；

b)在空间域中对于编码的数据应用交织；

c)对于来自步骤b)的数据进行帧分段；

d)经由至少两个天线来发射来自步骤c)的所述数据。

3.如权利要求1所述的方法，其中交织还被穿过时间域而应用。

4.如权利要求3所述的方法，由时隙交织和进一步分段的步骤来执行。

5.如权利要求2到4中的任何一个所述的方法，包括应用调制扩展和代码天线映射的额外步骤。

6.一种根据前面任何一个权利要求的接收数据的方法，包括步骤：

a)从对应于多个天线的多个信道中接收数据；

b)把一个解扩码应用到所述数据；

c)为每个信道估计一个信道脉冲响应；

d)把信道脉冲响应与多码组中的一个或多个扩展码相关联；

e)对于所述数据进行解交织；以及

f)应用解码。

7.一种用于经由至少两个发射路径(信道)来发射数字化数据的系统，该系统具有在空间域中应用所述数据的交织的装置。

8.如权利要求7所述的系统，其中所述应用交织的装置包括：

a)通过使用多个扩展码来扩展数据从而对数据进行编码的装置；

b)在空间域中对于所述扩展数据应用交织的装置；

c)对于来自步骤b)的数据进行帧分段的装置；

d)经由至少两个天线来发射分段的数据的装置。

9.如权利要求7或8所述的系统，另外还具有穿过时间域来进行交织的装置。

10.如权利要求9所述的系统，其中所述另外的装置包括执行时隙交织的装置。

11.一种用于接收数据的系统，包括：

a)从对应于多个天线的多个信道中接收数据的装置；

b)对于所述数据应用解扩的装置；

c)为每个信道估计信道脉冲响应的装置；

d)把信道脉冲响应与多码组的一个或多个扩展码相关联的装置；

e)执行所述数据的解交织的装置；以及

f)应用解码的装置。