专利名称：数据调制的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及数据处理，以及具体地，涉及对要在基于无线电的通信网络中发送的数据的调制。
背景技术：
全球移动通信系统(GSM)当前在世界上是用于移动电话的最流行的标准，并且从1990年代的早期便已经进行了商业部署。虽然已经提出了在基于无线电的通信网络中用于移动通信的更新的标准，仍然存在着对GSM技术及其改进(例如，GSM演进增强数据速率(EDGE)，在本领域中也称为增强通用分组无线服务(EGPRS))的持续改进的兴趣。这意味着仍在积极寻求对硬件和频谱效率的改进。随着EGPRS阶段2 (EGPRS2)的到来，GSM技术在复杂度和性能方面正在到达其某 些限制。首先，GSM物理层使用单载波调制和高度时间弥散窄带信道。其次，对增加数据速率和频谱效率的需要已导致引入了较高阶的调制。然而，使用这些较高阶调制的数字调制信号的均衡对于接收机是要求非常高的任务。原因在于解调器的计算复杂度随着调制的符号星座图的大小成指数增加。假设在所有的GSM无线电信道中存在着时间弥散，使用次优接收机算法是不可避免的。虽然有很多简化，这些算法仍然是非常复杂的。美国专利申请No. 2008/0225985公开了用于通过使用调制方案来调制数据并将调制数据从频域变换到时域来增强无线通信信道的容量的技术。然后，在调制数据的时域版本上，独立于时隙对比特进行编码。文档提出使用突发中的156个可用时域值中的40个预先指定的时域值，这要求将40个频域符号留作变量，并因此不能携带任何数据。然而，该过程是复杂的，并具有很高的计算复杂度。
发明内容
因此，需要允许进一步改进GSM技术、但不在通信设备的接收机或发射机中引入很高复杂度的解决方案。目标是提供与发送链相结合的改进的调制。具体目标是向基于GSM的通信网络提供多信道调制。通过本文中描述的实施例来满足这些以及其他的目标。简而言之，调制器包括符号映射器，与无线电突发相对应并包括数据比特、训练比特、尾部比特和保护比特的比特序列被输入到符号映射器。符号映射器将比特序列的至少一个比特的相应集合映射到相应符号中，以形成数据符号、训练符号、尾部符号和保护符号的符号序列。调制器的矢量预编码器通过向数据符号和训练符号应用矢量预编码变换来处理数据符号和训练符号，以形成相应的预编码符号。在符号处理器中将预编码符号与来自符号映射器的尾部符号和保护符号进行组合，以形成发送符号的序列或突发，然后，对发送符号的序列或突发进行上采样、滤波、上混频和放大，并在时隙期间作为无线电信号发射到空中。与兼容GSM的设备的传统调制相比，数据符号和训练符号的矢量预编码使得能够使用较高阶的调制，但是没有现有技术中增加接收机算法复杂度的相关缺陷。实施例的一方面还涉及数据调制方法，该数据调制方法涉及映射输入比特序列的至少一个比特的相应集合，该输入比特序列对应于无线电突发，并包括数据比特、训练比特、尾部比特和保护比特。映射的结果是数据符号、训练符号、尾部符号和保护符号的序列。向数据符号和训练符号应用矢量预编码变换，以形成相应的预编码符号，该相应的预编码符号与尾部符号和保护符号组合，以形成发送符号的序列。
通过结合附图来参考以下的描述，本发明及其进一步的目标和优势可被最好地理解，在附图中
图I是可以在其中实现实施例的基于无线电的通信网络的示意性概述；图2示意性地示出了根据实施例的发送链；图3示意性地示出了根据实施例的调制器；图4是示出根据实施例的调制方法的流程图；图5是示出根据实施例的图4中的调制方法的附加方法步骤的流程图；图6是示出根据另一实施例的图4中的调制方法的附加方法步骤的流程图；图7是示出根据实施例的发送方法的流程图；图8是示出图7中的发送方法的符号映射步骤的实施例的流程图；图9是示出图7中的发送方法的脉冲成形步骤的实施例的流程图；以及图10是对EGPRS2-A系统和实施例之间的下行链路吞吐量进行比较的图。
具体实施例方式在全部附图中，针对相似或者对应的元素使用相同的引用标记。本实施例涉及与在无线的、基于无线电的通信网络中有用的发射机相结合的数据处理。具体地，在此公开的实施例涉及发射机中数据的调制。实施例引入了新的数据调制，该新的数据调制特别可用于利用GSM技术及其发展(SP，EDGE/EGPRS，包括最近提出的EGPRS2技术)的基于无线电的通信网络。众所周知，GSM是时分多址接入(TDMA)/频分多址接入(FDMA)系统，其中，所分配的频带被划分为200kHz宽的信道，并且时间被分割为长度为15/26ms( S卩，大约576. s)的时隙。图I是基于无线电的通信网络I的示意性概述，通信网络I包括为特定地理区域提供服务的基本收发信机站或基站20，在本领域中通常表示为小区10。移动电话或设备30-70以及小区内出现的其他通信设备可以参与到使用基站20和在小区10处提供的通信资源(即，所定义的频率的时隙)的通信服务中。实施例引入了对GSM技术的基本TDMA/FDMA复用的扩展，该扩展实现改进的无线电链路性能，但不需要所提出的EGPRS2技术的复杂的接收机算法。从而，通过引入较高阶的符号星座图可以获得增加的系统吞吐量和改进的频谱效率，而不需要均衡器和要求非常高的信号处理，该均衡器和要求非常高的信号处理是由于根据现有技术引入这种较高阶符号星座图而导致的。通过引入离散时间信号分割(DTCP)来扩展TDMA/FDMA复用。DTCP是一种类型的多信道调制，非常适于数字实现。DTCP指的是选择发送基本矢量，以及DTCP通过线性变换的方式定义了输入采样的离散集合和输出采样的离散集合之间的关系。DTCP的优选实施方式是矢量预编码。矢量预编码通过对发送基本矢量的明智选择来创建独立信道的集合。在此，还通过保留在GSM中使用的时间和频率划分的这种方式来利用矢量预编码。此外，通过引入矢量预编码，还可以像之前完全一样地执行在GSM中通常使用来减轻多径衰落的跳频。图2是根据实施例的发送链的图示，该发送链被实现为通信设备中的发射机20或收发信机的发送链。发射机20包括四个主要单元突发格式化单元180、根据实施例的调制器100、上混频器和放大器190以及所连接的发送天线195或发送天线系统。调制器100的示例是采用矢量预编码器120实现的线性调制器100，并且此外包括符号映射器110和符 号处理器130。调制器100的符号映射器110被配置为优选地从图2中示出的突发格式化单元180接收与无线电突发相对应的比特序列。该比特序列包括数据比特和训练比特。数据比特表示携带要以无线电突发的形式发送的有效载荷或控制数据或信息的用户码比特。训练比特在本领域中众所周知，并被用于同步和信道估计。比特序列优选地还包括尾部比特和保护比特。尾部比特传统上被用来重置接收机中的均衡器状态，以及保护比特允许功率斜升和斜降(ramp up and down),并允许无线电突发的到达中的一些传播时延，以确保时隙不会彼此冲突。虽然实施例可以使用没有这些尾部比特和保护比特的比特序列，但它们优选包括在比特序列中，以确保功率对时间曲线(profile)符合GSM规范，以确保在发射机中，信号电平在某些特定时间处已知，以用于测量目的。比特序列输入符号映射器110，符号映射器110通过将比特序列的至少一个比特的相应集合映射到相应的符号中来处理该比特序列，以形成符号序列。从而，符号映射器110接收包括数据比特、训练比特以及优选地尾部比特和保护比特在内的比特序列，并输出包括数据或有效载荷符号、训练符号以及优选地尾部符号和保护符号在内的符号序列。在备选的实施例中，在将符号序列格式化为突发之前进行符号映射器110的符号映射操作。在这种情况下，首先如上所述将数据比特、训练比特以及优选地尾部比特和保护比特映射到相应的数据符号、训练符号以及尾部符号和保护符号。然后，将所产生的符号格式化为与无线电突发相对应的序列，例如，如在此描述的使数据和训练符号两侧连接(flank)尾部符号和保护符号。将来自符号映射器110的数据符号和训练符号输入到矢量预编码器120中。矢量预编码器120通过向数据符号和训练符号应用矢量预编码变换来处理这些符号，以形成相应的预编码符号或者数据符号和训练符号的发送版本。矢量预编码器120由此执行引入了信道分割的坐标变换。在符号处理器130中将来自矢量编码器120的输出(即，预编码符号)与来自符号映射器110的尾部符号和保护符号进行组合，以形成发送符号的序列或突发。现在将结合实现示例更详细地描述本发明的实施例。突发格式化单元180接收数据比特，并将这些数据比特与训练比特、尾部比特和保护比特组合，以形成与无线电突发相对应的比特序列。在突发格式化之后，该比特序列具有以下结构
权利要求
1.一种调制器(100)，包括 符号映射器(110)，被配置为接收与无线电突发相对应并包括数据比特、训练比特、尾部比特和保护比特的比特序列，以及将所述比特序列的至少一个比特的相应集合映射到相应的符号中，以形成数据符号、训练符号、尾部符号和保护符号的符号序列； 矢量预编码器(120)，被配置为向所述数据符号和所述训练符号应用矢量预编码变换，以形成所述数据符号和所述训练符号的相应预编码符号；以及 符号处理器(130)，被配置为基于来自所述符号映射器(110)的所述尾部符号和所述保护符号以及来自所述矢量预编码器(120)的所述预编码符号，形成发送符号的序列。
2.根据权利要求I所述的调制器，其中，所述符号映射器(110)被配置为将所述比特序列的多个比特的相应集合映射到相应的符号中，以形成数据符号、训练符号、尾部符号和保护符号的符号序列。
3.根据权利要求I或2所述的调制器，还包括符号交织器(140)，被配置为在所述数据符号中交织所述训练符号，以形成由至少一个训练符号的相应集合来进行分隔的数据符号的至少Q彡3个集合。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的调制器，其中，所述矢量预编码器(120)被配置为向所述数据符号和所述训练符号应用以下之一，以形成所述数据符号和所述训练符号的相应预编码符号离散傅里叶变换、离散傅里叶逆变换、离散余弦变换、离散余弦逆变换、离散小波变换或离散小波逆变换。
5.根据权利要求4所述的调制器，其中 所述符号映射器(110)被配置为产生包括所述数据符号和所述训练符号的符号矢量z=[Z1, . . .，zN]T，其中，N表示所述数据符号和所述训练符号的总数；以及 所述矢量预编码器(120)被配置为向所述符号矢量应用NXN的离散傅里叶逆变换矩阵W，以形成所述数据符号和所述训练符号的所述预编码符号。
6.根据权利要求4所述的调制器，其中 所述符号映射器(110)被配置为产生包括所述数据符号和所述训练符号的符号矢量z=[Z1, . . .，zN]T，其中，N表示所述数据符号和所述训练符号的总数；以及 所述矢量预编码器(120)被配置为向所述符号矢量应用NXN的离散余弦逆变换矩阵W，以形成所述数据符号和所述训练符号的所述预编码符号。
7.根据权利要求I至6中任一项所述的调制器，其中，来自所述矢量预编码器(120)的所述预编码符号形成矢量z = [Z1, . . .，ZJ，以及所述调制器(100)还包括循环前缀处理器(150)，被配置为通过将在所述矢量z中来自所述矢量预编码器(120)的最后L个预编码符号附加到所述矢量z的开始处，将循环前缀添加到来自所述矢量预编码器(120)的所述预编码符号，以形成新的矢量
8.根据权利要求I至7中任一项所述的调制器，其中，所述符号处理器(130)被配置为形成所述发送符号的序列，所述序列包括来自所述矢量预编码器(120)的所述预编码符号，所述预编码符号两侧连接所述尾部符号，所述尾部符号两侧连接所述保护符号。
9.根据权利要求I至8中任一项所述的调制器，其中，所述符号映射器(110)被配置为 针对每个数据符号Xi，i = 1，. . .，D，将至少一个数据比特的集合映射到从符号星座图中提取的所述数据符号中； 针对每个训练符号Si，i = 1，. . .，Nfe，将至少一个训练比特的集合映射到从符号星座图中提取的所述训练符号中； 针对每个尾部符号i = 1，. . .，V，将至少一个尾部比特的集合映射到从符号星座图中提取的所述尾部符号中；以及 针对每个保护符号gi，i = 1，...，n，将至少一个保护比特的集合映射到从符号星座图中提取的所述保护符号中。
10.根据权利要求I至9中任一项所述的调制器，其中，所述符号映射器(110)被配置为将所述比特序列的至少一个比特的相应集合映射到相应符号中，以形成正交幅度调制QAM和/或相移键控PSK数据符号、训练符号、尾部符号和保护符号的符号序列。
11.根据权利要求I至10中任一项所述的调制器，其中，所述符号调制器(110)被配置为针对至少一个比特的每个相应集合选择符号星座图，所述符号星座图是基于所述相应集合在所述比特序列内的位置，从正交幅度调制QAM符号星座图和相移键控PSK符号星座图选择的，其中，针对至少一个比特的第一集合选择的符号星座图不同于针对至少一个比特的第二集合选择的符号星座图。
12.根据权利要求I至11中任一项所述的调制器，其中，所述符号映射器(110)被配置为将所述比特序列的多个比特的所述相应集合映射到相应符号中，以形成包括总共156个符号的符号序列，其中有6个尾部符号、8个保护符号和142个数据符号和训练符号。
13.根据权利要求I至12中任一项所述的调制器，还包括脉冲成形器(170)，被配置为将所述发送符号的序列调制到带宽为MX200kHz的载波信号上，其中，M是正整数，并且优选是I。
14.一种能够在基于无线电的通信网络(I)中实现的基站(20)，所述基站(20)包括 根据权利要求I至13中任一项所述的调制器(100);以及 发送天线(195)，被配置为在长度为15/26ms的时隙期间发送携带所述发送符号的序列的无线电突发。
15.一种数据调制方法，包括 输入比特序列，所述比特序列对应于无线电突发，并包括数据比特、训练比特、尾部比特和保护比特； 将所述比特序列的至少一个比特的相应集合映射到相应符号中，以形成数据符号、训练符号、尾部符号和保护符号的符号序列； 向所述数据符号和所述训练符号应用矢量预编码变换，以形成所述数据符号和所述训练符号的相应预编码符号；以及 基于所述尾部序号和所述保护符号以及所述预编码符号，形成发送符号的序列。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，映射相应集合包括将所述比特序列的多个比特的相应集合映射到相应符号中，以形成数据符号、训练符号、尾部符号和保护符号的所述符号序列。
17.根据权利要求15或16所述的方法，还包括在所述数据符号中交织所述训练符号，以形成由至少一个训练符号的相应集合来进行分隔的数据符号的至少Q ^3个集合。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，还包括产生符号矢量z= [Z1,zN]T，所述符号矢量包括所述数据符号和所述训练符号，其中，N表示所述数据符号和所述训练符号的总数，应用所述矢量预编码变换包括向所述符号矢量应用NXN的傅里叶逆变换矩阵W，以形成所述数据符号和所述训练符号的所述预编码符号。
19.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，还包括产生符号矢量z= [Z1,zN]T，所述符号矢量包括所述数据符号和所述训练符号，其中，N表示所述数据符号和所述训练符号的总数，应用所述矢量预编码变换包括向所述符号矢量应用NXN的离散余弦逆变换矩阵W，以形成所述数据符号和所述训练符号的所述预编码符号。
20.根据权利要求15至19中任一项所述的方法，还包括 产生符号矢量Z = [Z1, . . .，ZN]T，所述符号矢量包括所述数据符号和所述训练符号，其中，N表示所述数据符号和所述训练符号的总数；以及通过将所述矢量z中最后L个预编码符号附加到在所述矢量z的开始处，将循环前缀添加到所述预编码符号，以形成新的矢量
21.根据权利要求15至20中任一项所述的方法，其中，映射相应集合包括 针对至少一个比特的每个集合，基于所述相应集合在所述比特序列中的位置，从正交幅度调制QAM符号星座图和相移键控PSK符号星座图选择符号星座图；以及 将所述至少一个比特的集合映射到从所选择的符号星座图中提取的符号，其中，针对至少一个比特的第一集合选择的符号星座图不同于针对至少一个比特的第二集合选择的符号星座图。
22.根据权利要求15至21中任一项所述的方法，还包括 将所述发送符号的序列调制到带宽为MX 200kHz的载波信号上，其中，M是正整数，并且优选是I ;以及 在长度为15/26ms的时隙期间发送携带所述发送符号的序列的无线电突发。
全文摘要
调制器(100)包括符号映射器(110)，符号映射器(110)将比特序列的相应比特集合映射到相应符号中，以形成数据符号、训练符号、尾部符号和保护符号的符号序列，该比特序列对应于突发并包括数据比特、训练比特、尾部比特和保护比特。矢量预编码器(120)向数据符号和训练符号应用矢量预编码变换，以形成预编码符号。在符号处理器(130)中将这些预编码符号与尾部符号和保护符号进行组合，以形成发送符号的序列。发射机(200)的调制器(100)所进行的矢量预编码实现了改进的链路性能，而无需以接收机算法的处理复杂度增加为代价。
文档编号H04L27/36GK102783112SQ200980163093
公开日2012年11月14日 申请日期2009年12月21日 优先权日2009年12月21日
发明者清汉·许, 米格尔·洛佩斯 申请人:瑞典爱立信有限公司