CN1568042A

CN1568042A - 通信系统及其信号预处理装置与信号接收装置

Info

Publication number: CN1568042A
Application number: CN 03145136
Authority: CN
Inventors: 邓俊宏; 李大嵩; 郭富彦
Original assignee: BenQ Corp
Current assignee: BenQ Corp
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2003-06-23
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2023-06-23
Also published as: CN1266957C

Abstract

本发明提供一种通信系统及其信号预处理装置与信号接收装置。本发明的信号预处理装置用于预处理通信系统中的多个发送天线分别所欲发送的信号。此信号预处理装置包含一串行转并行转换器、L个补偿处理器以及对应于此L个补偿处理器的L个波束形成处理器。首先，串行转并行转换器分解此信号为并行的N个位数据。接着将传输数据送至L个补偿处理器，利用上链信道的信号预估多信道特性来对每一个路径上的传输信号进行补偿，以输出一补偿信号。接着，每一波束形成处理器接收并强化补偿信号以输出一增强信号。复数个发送天线接收并组合此L个增强信号以得到一特定信号，同时升频此特定信号以得到一射频信号。最后，发送天线发送出此射频信号。

Description

通信系统及其信号预处理装置与信号接收装置

技术领域

本发明涉及一种信号预处理装置及其信号接收装置，更特别地涉及一种应用于一通信系统中的信号预处理装置及其信号接收装置。

背景技术

第三代全球无线蜂窝通信技术目前已向码分多址(CDMA)系统发展。可预见地，未来无线通信系统的目标为宽频、高品质、高速数据发送与多用户同时传输。为了使通信系统达到这个目标，势必要增加信号接收与发送装置的制作复杂度与成本。

为避免增加使用者的成本，极需要一种可节省制作复杂度与制作成本的信号接收装置。

发明内容

鉴于上述，本发明的一个目的在于提供一种信号预处理装置，可用于基站的网络系统，用于在信号发送前利用上链信道的信息，预先补偿信号在信道中的衰减、延迟或相位改变，并利用多个发送天线分别所欲发送的信号使用空间增益的优点，提高接收端的通信品质。

另外，本发明的另一目的在于提供一种信号接收装置，如一移动台。此信号接收装置是供接收任一发送天线所发送出的信号。由于此信号接收装置不需要额外的瑞克式处理器，因此，可更节省信号接收装置的电路与制作成本。

本发明的信号预处理装置包含一串行转并行转换器、L个补偿处理处理器、以及对应于此L个补偿处理器的L个波束形成处理器。串行转并行转换器首先分解此串行数字信号为N个并行数字信号。L个补偿处理器接收并利用上链信道的补偿参数预先补偿N个并行信号预估的信道衰减和多信道时间延迟，输出一补偿信号，此补偿信号中也经过扩频的处理，利用扩频处理单元对每一路径的信号乘以一扩频码，该扩频码可以使用N组不相同且正交的扩频码，让同一路径可以有N个信号同时传输。接着，每一波束形成处理器接收并强化此补偿信号，使信号经由环境到达客户端接收机时，获得频域上的分送增益。多个发送天线接收并组合此L个增强信号以得到一特定信号，同时升频此特定信号以得到一射频信号。最后，发送天线即发送出此射频信号。

本发明的信号接收装置包含一接收天线、N个扩频码匹配滤波器、N个决策器以及一并行转串行转换器。首先，接收天线接收并降频此射频信号为一基频信号。N个扩频码匹配滤波器分别具有相对应的N组扩频码，该扩频码是用于接收基频信号并分别卷积基频信号与N组扩频码，以得到N个主信号。N个决策器分别接收N个主信号并判断每一主信号的值。并行转串行转换器依照每一决策器的判断结果，将每一主信号的值组合成所欲得到的信号，例如并行转换成串行。由此，本发明可用于一通信系统，用于在固定台收发装置与移动台装置间传递一数字信号，该通信系统包括：一固定台收发装置，具有一接收单元，该接收单元接收上链信号，并估计一补偿参数；一发送单元，具有上述信号预处理装置，并利用补偿参数补偿发送信号，另一移动台包含上述信号接收装置来接收此传输信号，即可传递此数字信号。

附图说明

各图意义如下：

图1示出了本发明的信号预处理装置方块示意图。

图2示出了本发明的补偿处理器方块示意图。

图3示出了本发明的信号接收装置方块示意图。

具体实施方式

本发明提供一种可应用于通信系统的一信号预处理装置与其信号接收装置。在此，本发明的信号预处理装置利用上行链路所收到多个路径的信道特性。由于上、下链路的信道特性相同，因此可以利用这些上行信道特性去预估下行链路的信道特性，例如信号衰减、延迟、相位改变或空间改变等。通信系统中的信号将由信号预处理装置在信号传输前预先补偿传输信道特性，并由多个发送天线发送出去。本发明基于上链已知的信道增益、多路径到达的延迟时间、波束形成向量与扩频技术来设计，可结合时域与频域优点的下链收发机系统。另外，本发明的信号接收装置并不需要多增加瑞克式处理器，因此，更可节省信号接收装置的电路与制作成本。

本发明附图中，附图标记分别表示：信号预处理装置10，串行转并行转换器101，发送天线20，补偿处理器103，信号11，波束形成处理器105，并行信号13，补偿信号15，增强信号17。

如图1所示，本发明提供一种信号预处理装置10，用以预处理一通信系统中的J个发送天线20分别所欲发送的信号11。

本发明的信号预处理装置10包含一串行转并行转换器101、L个补偿处理器103以及对应于此L个补偿处理器103的L个波束形成处理器105。

如图1所示，首先，串行转并行转换器101将串行信号11分解为N个并行信号13，并行信号13并行式的发送数值d₁、d₂...d_N至L个补偿处理器103。接收器40接收并处理上链信号后，传输补偿参数给补偿处理器103与波束形成器105，接收器40借助由上行链路所接收到上链路多个路径的信号的信息，利用上下链路的信道特性相同，利用这些上行信道特性预估下行链路的信道特性，例如信号衰减、延迟、相位改变或空间改变等。也就是说，另在分时双工的系统下，多用户的上链会发送训练码，使得接收器40很容易的获得L个多路径信道增益、L个多路径到达时间的延迟以及L个多路径所对应的波束形成向量。每一补偿处理器103依据接收器40送来的参数预先补偿并行信号1 3的N个数值，以输出一补偿信号15。接着，每一波束形成处理器105同样依据接收器40送来的参数分别接收并强化补偿信号15，并分别输出一增强信号17至每一信号结合装置107。在此，本发明的L个波束形成处理器105分别具有不同的波束形成向量。此波束形成向量分别使补偿信号15得到一空间分集增益(space-diversity gain)，以形成增强信号17。接着，J个信号结合装置107分别接收到L个波束形成处理器105所发送的L个增强信号17。每一信号结合装置107接收并组合L个增强信号17，以得到一特定信号19。最后，J个升频装置109将J个特定信号升频为J个射频信号21。J个发送天线20即可发送出此J个射频信号21。

如图2所示，补偿处理器103进一步包含信道预处理单元1031、扩频处理单元1033与时间预先补偿单元1035。信道预处理单元1031利用上述L个多路径信道增益，对相对L个补偿处理器103做补偿，也就是对补偿处理器103补偿其相对路径所需的增益。这样，让信号通过信道后，其信号仍能维持原有的信号强度。补偿增益后的第一并行信号131发送至扩频处理单元1033。此时为了让同一路径可以同时发送N个信号，而不造成相对的干扰，可利用N组不相同且正交的扩频码，如Hadamard-Walsh码。在此，扩频处理单元1033将N组扩频码与相对的第一并行信号131相乘，并合成N个数值后输出一第二并行信号133。最后，时间预先补偿单元1035接收接收器40的L个多路径到达时间的延迟，并预先对相对路径的信号进行时间延迟的预先补偿，即可得到补偿信号15。由于本发明对L个多路径到达时间做补偿，因此对于由L路径发送的信号，无论对于哪一路径，到达接收端的信号都是一致的。

如图3所示，本发明还提供一种用于接收射频信号21的信号接收装置30。此信号接收装置30包含一接收天线40、N个扩频码匹配滤波器301、N个决策器303以及一并行转串行转换器305。在此，N个扩频码匹配滤波器301分别具有N组扩频码。而此N组扩频码设定为彼此相异且正交的码，并且与发射端的N组扩频码相同。

如图3所示，接收天线40接收并降频此射频信号21，以转换为一基频信号23。接着，扩频码匹配滤波器301接收基频信号23，并分别卷积基频信号23与N组扩频码，以得到N个主信号25。接着，N个决策器303分别接收N个主信号25，并判断每一主信号25的值。最后，并行转串行转换器305，依照每一决策器303的判断结果，将每一主信号25的值组合成一信号27。此信号27即为使用者所欲接收的原发送信号11。

在此实施例中，上述的信号可以是一二进制相移键控(binary phase shiftkeying，BPSK)信号，也可以是一正交相移键控(quadrature phase shift keying，QPSK)信号。而本发明所应用的通信系统可以是一码分多址(CDMA)系统。另外，本发明可适用于以超大规模集成电路设计(VLSI)制造，并且符合单片系统(System on Chip，SOC)的设计理念，进而符合未来接收机“轻薄短小”的设计。

前述说明书中，本发明以特定具体实施例为参考来描述，然而显然各种的修正与改变都不脱离本发明的宽广的精神与范围。而该对应的说明与图示是用来加以说明而非限制本发明的范畴。因此，表示本发明应涵盖所有出现在本发明的附加的权利要求与其相等项的修正与变化。

Claims

1.一种信号预处理装置，用于借助一补偿参数，预先在一发送单元发送一信号之前，在L个路径利用一补偿参数补偿该信号，其中，该补偿参数包括一信道参数、一时间参数与一波束参数，该信号预处理装置包含：

一串行转并行转换器，用于将该信号由串行分解为N个并行信号；

L个补偿处理器，每一补偿处理器利用所述信道参数补偿该N个并行信号，利用所述时间参数进行时间延迟预先补偿，并分别输出一补偿信号；以及

L个波束形成处理器，对应于该L个补偿处理器以分别接收该补偿信号，每一波束形成处理器利用所述波束参数强化该补偿信号，并发送至所述发送单元。

2.如权利要求1所述的信号预处理装置，其中所述发送单元包含有复数组发送天线，每一发送天线分别接收到所述L个波束形成处理器所发送的L个增强信号，每一发送天线进一步包含一信号结合装置，用于组合该L个增强信号以得到一特定信号。

3.如权利要求2所述的信号预处理装置，其中每一所述发送天线进一步包含一升频装置，该升频装置将所述特定信号升频为一射频信号，所述复数个发送天线发送出该射频信号。

4.如权利要求1所述的信号预处理装置，其中所述信道参数包含L个多路径信道增益参数以及L个多路径到达时间的延迟参数。

5.如权利要求1所述的信号预处理装置，其中所述补偿处理器进一步包含：

一信道预处理单元，接收所述N个并行信号，并与其相对的多路径信道增益参数相乘后输出；

一扩频处理单元，接收所述信道预处理单元的输出，并对其N个输入信号与N组扩频码相乘后相加，得到一扩频信号；以及

一时间预先补偿单元，接收并预先对该扩频信号根据相对的多路径到达时间的延迟参数进行时间延迟预先补偿，以得到该补偿信号。

6.如权利要求1所述的信号预处理装置，其中所述波束参数具有L个波束形成向量，所述L个波束形成处理器分别使用其相对的波束形成向量进行补偿，所述波束形成向量分别使所述补偿信号得到一空间分集增益(space-diversity gain)，以形成所述增强信号。

7.如权利要求5所述的信号预处理装置，其中所述N组扩频码是彼此相异且正交的码。

8.如权利要求1所述的信号预处理装置，其中所述信号为一二进制相移键控(binary phase shift keying，BPSK)信号或是一正交相移键控(quadraturephase shift keying，QPSK)信号。

9.如权利要求1所述的信号预处理装置，其中所述通信系统为一码分多址(CDMA)系统。

10.如权利要求1所述的信号预处理装置，其中，所述补偿参数由对一上链信号的计算获得。

11.如权利要求3所述的信号预处理装置，所述射频信号的信号接收装置，该信号接收装置包含：

一接收天线，用于接收并降频所述射频信号，以转换为一基频信号；

N个扩频码匹配滤波器，相对于所述N组扩频码，每个扩频码匹配滤波器接收该基频信号，并分别乘以相对的扩频码，经匹配滤波处理后，得到N个主信号；

N个决策器，分别接收该N个主信号，并判断每一主信号的值；以及

一并行转串行转换器，依照每一决策器的判断结果，将其转换成串行，还原成所述数字信号。

12.一种通信系统，用于传递一数字信号，包含：

一固定台收发装置，用于发送该数字信号，其包括：

一接收单元，该接收单元接收上链信号，并估计包括一信道参数与一波束参数的一补偿参数；

一发送单元，用于送出该数字信号，包括复数个发送天线，每一发送天线分别包含一信号结合装置与一升频装置；

一信号预处理装置，包含一串行转并行转换器，用于将该数字信号分解为N个并行信号；

L个补偿处理器，每一补偿处理器接收并预先利用所述信道参数补偿该N个并行信号，并输出一补偿信号；以及

L个波束形成处理器，分别对应于该L个补偿处理器以接收该补偿信号，每一波束形成处理器利用所述波束参数强化该补偿信号，然后传输至所述复数个发送天线，当每一所述发送天线分别接收到该L个波束形成处理器所发送的L个增强信号时，所述信号结合装置接收并组合该L个增强信号，以得到一特定信号，所述升频装置将该特定信号升频为一射频信号，所述复数个发送天线发送出该射频信号；

一移动台收发装置，用于接收该射频信号，该信号接收装置包含：

一接收天线，用于接收并降频该射频信号，以转换为一基频信号；

N个决策器模块，分别接收并判断所述N个并行信号；以及

一并行转串行转换器，依照每一所述决策器的判断结果，将每一所述主信号的值改为串行组合，并还原成所述数字信号。

13.如权利要求12所述的通信系统，其中所述信道参数包含L个多路径信道增益参数以及L个多路径到达时间的延迟参数。

14.如权利要求12所述的通信系统，其中所述补偿处理器进一步包含：

一扩频处理单元，接收该信道预处理单元的输出，且对其N个输入信号对应N组扩频码相乘后相加，以得到一扩频信号；以及

一时间预先补偿单元，接收并预先对该扩频信号根据相对的多路径到达时间的延迟参数进行时间延迟预先补偿，以得到该补偿信号。。

15.如权利要求12所述的通信系统，其中所述波束参数具有L个波束形成向量，所述L个波束形成处理器分别使用其相对的波束形成向量进行补偿，该波束形成向量分别使所述补偿信号得到一空间分集增益(space-diversity gain)，以形成所述增强信号。

16.如权利要求12所述的通信系统，其中N个决策器模块，进一步包含：

N个扩频码匹配滤波器，相对于该N组扩频码，每个扩频码匹配滤波器接收所述基频信号，并分别乘以相对的扩频码，经匹配滤波处理后，得到N个主信号；

N个决策器，分别接收该N个主信号，并判断每一主信号的值，所述N组扩频码系彼此相异且正交的码。

17.如权利要求12所述的通信系统，其中所述信号为一二进制相移键控(binary phase shift keying，BPSK)信号或是一正交相位移键(quadraturephase shift keying，QPSK)信号。

18.如权利要求12所述的通信系统，其中所述通信系统为一码分多址(CDMA)系统。