专利名称：应用空间时间扩展以及正交发射分集技术的接收机结构的制作方法
有关内容在下述申请中公开，并在此被转让为同一受让人美国专利申请序列号No.09/294，661，名称“在使用沃尔什码的CDMA系统中用于下行链路分集的方法和装置”，发明人R.Michael Buehrer，Robert Atmaram Soni，和Jiann-an Tasi，1999年4月19日申请。有关内容在下述同时申请的申请中公开，并在此被转让为同一受让人美国专利申请序列号No.__，名称“应用空间时间扩展以及正交发射分集技术的发射机结构”，发明人R.Michael Buehrer，RobertAtmaram Soni，Stephen A.Allpress，Quinn Li和Nallepilli Ramesh。
本发明一般涉及无线通信系统，特别是涉及应用发射分集的无线通信系统。
目前多种第三代无线通信系统正在被开发。其中一种第三代无线通信系统为CDMA 2000。在CDMA 2000系统中结合了多种技术以改进呼叫质量。开放环路发射分集就是其中一种技术，其中利用两个天线发射用户信号。在CDMA 2000的第一阶段，开放环路发射分集目前正以正交发射分集(OTD)的形式实现。在OTD，使用分离的天线发射偶数据位和奇数据位以实现发射分集和改进呼叫质量。
在CDMA 2000的第二阶段，开放环路发射分集可以空间时间扩展(STS)(使用沃尔什函数或沃尔什码)形式实现。STS通过在依赖于所用编码率的OTD上提供可变增益来改进呼叫质量。特别地，在STS中，奇数据位和偶数据位是通过两个天线共同发射，而不是独立发射。然而，在经过一个天线发射之前，奇数据位和偶数据位被调制/处理的方式不同于在经过其他天线发射之前，奇数据位和偶数据位被调制/处理方式。
就实现一个公用的发射机结构而言，担心包含两种开放环路发射分集方案作为CDMA 2000的选择方案会很复杂。由此，需要一种简单结构，能实现正交发射分集和空间时间扩展方案相结合的公用的接收机结构。
本发明是一种结合了使用多个二进制开关的两种开放环路发射分集方案的公用接收机结构。应用二进制开关使得能共享某些部件，不管该接收机是采用正交发射分集(OTD)方案还是空间时间扩展(STS)方案。由此，接收机内部件数量被最小化，而且接收机结构足够简化以便应用到一个单一专用集成芯片。
该接收机工作于OTD和STS模式，而且包含混合器和加法器。混合器将接收信号与第一个函数混合以产生第一个混合信号，而将接收信号与第二个函数混合以产生第二个混合信号，其中第二个函数是第一个函数的互补。第一个混合信号与第一个信道估算的共轭混合产生第三个混合信号，而与第二个信道估算的共轭混合产生第四个混合信号。第二个混合信号与第二个信道估算的共轭混合产生第五个混合信号。第二个混合信号的共轭与第一个信道估算混合产生第六个混合信号。在OTD模式，第三和第五个混合信号一起时分复用产生发射信号的一种版本。在STS模式，第三个混合信号和第五个混合信号的共轭由加法器相加而产生第一个和信号，而第四个混合信号和反相的第六个混合信号由加法器相加产生第二个和信号，其中，第一和第二个和信号一起时分复用产生发射信号的一种版本。
通过下面的描述、所附权利要求书和附图，可以更好地了解本发明的特征、各方面以及优点。其中
图1描述了根据本发明的应用正交发射分集和空间时间扩展(采用沃尔什函数)的接收机结构；和图2描述了根据本发明的应用正交发射分集和空间时间扩展(采用沃尔什函数)的接收机的一个指状元件。
图1描述了根据本发明的公用发射机结构10。发射机10通常结合于基站，并可用于调制/处理应用正交发射分集或空间时间扩频(采用沃尔什函数或其他一些正交函数)技术的用户信号。发射机10包括第一个天线系统11和第二个天线系统28。为便于谈论，本发明在此将对于一个用户信号描述。然而，应当理解的是本发明可应用于多个用户信号。
发射机10接收一用户信号Y。在用户信号被第一和/或第二天线系统11和28调制/处理之前，用户信号Y被语法分析并被分解为偶数据位和奇数据位，接着再被分成同相和正交相位信号，即信号Y被转换成信号YI1、YQ1、YI2、YQ2，其中I代表同相信号，Q代表正交相位信号，1代表偶数据位，2代表奇数据位。信号YI1、YQ1、YI2和YQ2被作为第一和第二天线系统11和28的输入。
第一个天线系统11包括时分多路复用器12、反相器14、转换开关16和26、放大器18和20、混合器22以及加法器24。转换开关16和26具有第一位置和第二位置。当转换开关16和26均处于第一位置时，第一天线系统11工作于正交发射分集模式。相反，当转换开关16和26均处于第二位置时，第一天线系统11工作于空间时间扩频模式。
用户信号YI1提供两次作为时分多路复用器12-1的输入。时分多路复用器12-1的输出为信号YI1与其自身时分复用的信号。当转换开关16-1处于第一位置，即OTD模式时，时分多路复用器12-1的输出直接传送到放大器18-1，在此被放大器18-1放大的增益为G。当转换开关16-1处于第二位置，即STS模式时，时分多路复用器12-1的输出直接传送到放大器20-1，在此被放大器20-1放大的增益为G/2]]>。
放大器18-1和放大器20-1的输出在混合器22-1与一沃尔什函数W1混合，并接着提供作为加法器24-1的输入。注意混合器22-1在任意一个时刻只应接收来自放大器18-1或20-1中的一个输入，而且其他一些正交(或准正交或准沃尔什)函数可用于混合放大器18-1和20-1的输出，而不采用沃尔什函数。如果第一个天线系统11处于STS模式，即转换开关16和26均处于第二位置，混合器22-1的输出在发送之前在加法器24-1与混合器22-3的输出相加。相反，如果第一个天线系统11处于OTD模式，即转换开关16和26均处于第一位置，混合器22-1的输出在发送之前不与混合器22-3的输出在加法器24-1相加。
用户信号YQ1与用户信号YI1的处理方式类似，它使用时分多路复用器12-2、转换开关16-2、放大器18-2和20-2、混合器22-2、加法器24-2以及沃尔什函数W1。
用户信号YI2与其反相信号(即反相器14-1的输出)一起提供作为时分多路复用器12-3的输入。时分多路复用器12-3的输出接着提供作为放大器20-3的输入，在此放大增益为G/2]]>。 放大器20-3的输出在混合器22-3与沃尔什函数W2混合。当转换开关26-1处于第二位置时，混合器22-3的输出提供作为加法器24-1的输入，在此它可与混合器22-1的输出相加。相反，当转换开关26-1处于第一位置时，混合器22-3的输出不提供作为加法器24-1的输入。
注意第一个天线系统11使用的放大器在STS模式时增益为G/2,]]>而在OTD模式时增益为G。这种结构使得不管采用什么模式第一个天线系统11的输出功率相同。但应理解的是可采用任何结构的放大器以及增益。还应注意当第一个天线系统11处于OTD模式时，它只发射偶数据位。相反，当第一个天线系统11处于STS模式时，它同时发射偶数据位和奇数据位。
用户信号YQ2的处理方式类似于信号YI2，它使用时分多路复用器12-4、反相器14-2、放大器20-4、混合器22-4、转换开关26-2、加法器24-2以及沃尔什函数W2。
第二个天线系统28包括转换开关29、33和40、反相器30、时分多路复用器32、放大器34和36、混合器38以及加法器42。转换开关29、33和40有第一和第二两个位置。当转换开关29、33和40均处于第一位置时，第二个天线系统28工作于OTD模式。相反，当转换开关29、33和40均处于第二位置时，第二个天线系统28工作于STS模式。
当转换开关29-1处于第一位置时，用户信号YI2和其反相用户信号(即反相器30-1的输出)一起提供作为时分多路复用器32-1的输入。当转换开关29-1处于第二位置时，用户信号YI2提供两次作为时分多路复用器32-1的输入。在时分多路复用器32-1，用户信号YI2根据转换开关29-1的位置(或第二个天线系统28的工作模式)与其本身或其反相信号时分复用。
当转换开关33-1处于第一位置时，时分多路复用器32-1的输出直接传送到放大器34-1，在此时分复用信号被放大器34-1放大的增益为G。当转换开关33-1处于第二位置时，时分多路复用器32-1的输出直接传送到放大器36-1，在此时分复用信号被放大器36-1放大的增益为G/2]]>。
放大器34-1和36-1的输出提供作为混合器38-1的输入，在此它们与沃尔什函数W3混合。注意混合器在任一时刻只应接收来自放大器34-1或36-1中的一个输入，而不是同时接收这两个输入。如果第二个天线系统28处于STS模式，即转换开关29、33和40均处于第二位置，混合器38-1的输出在发射前与混合器38-3的输出在加法器42-1相加。相反，如果第二个天线系统28处于OTD模式，即转换开关29、33和40均处于第一位置，混合器38-1的输出在发射前经过加法器42-1时不与混合器38-3的输出相加。
用户信号YQ2的处理方式类似于用户信号YI2，它使用转换开关29-2、33-2和40-2、反相器30-2、时分多路复用器32-2、放大器34-2和36-2、混合器38-2、加法器42-2以及沃尔什函数W3。
用户信号YI1与其自身的反相信号YI2一起提供作为时分多路复用器32-3的输入。在时分多路复用器32-3，用户信号YI1与其自身的反相信号时分复用。时分多路复用器32-3的输出在放大器36-3放大的增益为G/2]]>。
放大器36-3的输出在混合器38-3与沃尔什函数W4混合。当转换开关40-1处于第二位置时，混合器38-3的输出提供作为加法器42-1的输入并在此与混合器38-1的输出相加。当转换开关40-1处于1位置时，混合器38-3的输出不提供作为加法器42-1的输入。
用户信号YQ1的处理方式类似于用户信号YI1，它采用反相器30-4、时分多路复用器32-4、放大器36-4、混合器38-4、转换开关40-2以及加法器42-2。
值得注意的是，如同第一个天线系统11的放大器一样，第二个天线系统28的放大器在STS模式时增益为G/2,]]>在OTD模式时增益为G。这种结构使得不管采用什么模式，第二个天线系统28的输出功率相同。但应理解的是，可采用任何结构的放大器和增益。还应注意当第二个天线系统28工作于OTD模式时，它只发射奇数据位。相反，当第二个天线系统28工作于STS模式时，它同时发射奇数据位和偶数据位。
在一个优选实施例中，沃尔什函数W1、W2、W3和W4相同。注意为便于谈论，在此公开的公用接收机结构假定沃尔什函数W1、W2、W3和W4相同。应理解的是，不同的沃尔什函数W1、W2、W3和W4或其组合在此也可采用，而且在此公开的公用接收机结构可适应不同的沃尔什函数W1、W2、W3和W4或其组合。
与发射机10相对的是一个接收机(通常结合于移动台)，其用于接收和解调/处理由发射机10发射的信号。图2描述了根据本发明的公用的接收机结构的一个指状元件50。指状元件50可用于解调/处理应用正交发射分集或空间时间扩展(采用沃尔什函数或其他一些正交函数)技术的接收信号(由发射机10发射或等同物)。指状元件50包括混合器52、54、56、58、60和62，加法器64、66、68和70，时分多路复用器72，反相器59、61和63，积分器53和55，以及转换开关74、76和78。转换开关74、76和78有第一和第二两个位置。当转换开关74、76和78均为第一位置时，指状元件50工作于OTD模式。相反，当转换开关74、76和78均为第二位置时，指状元件50工作于STS模式。
当指状元件50接收一信号r(t)时，接收信号r(t)提供作为混合器52和54的输入。在混合器52，接收信号r(t)与一扩展的沃尔什函数W(t)(即复变的沃尔什函数W(t))混合。混合器52的输出提供作为积分器53的输入。在混合器54，接收信号r(t)与函数w(t)(即扩展的沃尔什函数W(t)的互补)混合。混合器54的输出提供作为积分器55的输入。为便于谈论，已经假定沃尔什函数W1、W2、W3和W4在发射机10是相同的。由此，沃尔什函数W(t)与沃尔什函数W1、W2、W3和W4相同。
在积分器53和55，混合器52和54的输出在沃尔什函数W(t)或w(t)(或符号率)的整个长度内积分，接着被转储。注意混合器52和54以码片率混合。积分器53的输出提供作为混合器56和62的输入。积分器55的输出提供作为混合器58的输入，而混合器54的输出的共轭提供作为混合器60的输入，其中，混合器54的输出的共轭是通过使用反相器61将混合器54输出的正交流反相而获得的。
在混合器56，混合器52的输出与信号h1*^]]>(代表第一天线系统11的信道估算的共轭)混合。在混合器62，混合器52的输出与信号h2*^]]>(代表第二天线系统28的信道估算的共轭)混合。在混合器58，混合器54的输出与信号h2*^]]>混合。在混合器60，混合器54的输出的共轭与信号h1^]]>(代表第一天线系统11的信道估算)混合。注意在一个实施例中，对第一和第二天线系统11和28的信道估算是通过使用由第一和第二个天线系统11和28分别发射的导频信号分别获得的。
混合器56的输出提供作为加法器64的输入。当转换开关74处于第二位置，混合器58的输出的共轭也提供作为加法器64的输入，在此混合器58的输出的共轭和混合器56的输出相加。注意混合器58的输出的共轭是通过使用反相器59将混合器58输出的正交流反相获得的。加法器64的输出提供作为加法器68的输入，在此它与来自其他指状元件的相关混合器的输出相加。
当转换开关74处于第一位置，混合器58的输出提供作为加法器66的输入。当转换开关76和78均处于第二位置，混合器60的反相输出(经过反相器63)和混合器62的输出提供作为加法器66的输入。当转换开关76和78均处于第一位置，混合器60的反相输出和混合器62的输出不提供作为加法器66的输入。注意混合器58的输出不应和混合器60的反相输出以及混合器62的输出同时作为加法器66的输入。加法器66的输出提供作为加法器70的输入，在此它与来自其他指状元件的相关混合器的输出相加。
加法器68和70的输出在时分多路复用器72相互时分复用，并直接传送到解码器(未示出)。注意在任何一种模式下，混合器64的输出对应偶数据位的发射版本，而混合器66的输出对应奇数据位的发射版本。
本发明在此就特定的实施例(如基于第三代码分多址技术的无线通信系统)描述。应理解的是，本发明可应用于基于其他多址技术的无线通信系统。此外，除了同一用户信号的偶数据位和奇数据位，本发明可应用于不同用户信号的偶数据位和奇数据位或其他一些组合。本发明也可应用于两相同的未分解(成为偶数据位和奇数据位)的用户信号。由此，本发明不应限于在此公开的实施例。
权利要求
1．一种具有第一和第二工作模式的接收机包括第一个混合器，用于混合接收信号与第一个函数，第二个混合器，用于混合接收信号与第二个函数，第二个函数为第一个函数的互补；第三个混合器，用于混合第一个混合器的输出与第一个信道估算的共轭；第四个混合器，用于混合第二个混合器的输出与第二个信道估算的共轭；第五个混合器，用于混合第二个混合器输出的共轭与第一个信道估算值；第六个混合器，用于混合第一个混合器的输出与第二个信道估算的共轭；第一个加法器，当接收机处于第二工作模式，而不是处于第一工作模式时，用于将第三个混合器的输出与第四个混合器输出的共轭相加；第二个加法器，当接收机处于第二工作模式，而不是处于第一工作模式时，用于将第五个混合器的反相输出与第六个混合器的输出相力口。
2．根据权利要求1的接收机，其中，第三个混合器的输出直接传送到第一个加法器，该接收机还包括第一个转换开关，当接收机处于第一工作模式时，用于将第四个混合器的输出直接传送到第二个加法器，以及当接收机处于第二工作模式时，用于将第四个混合器输出的共轭直接传送到第一个加法器；第二个转换开关，当接收机处于第二工作模式，而不是第一工作模式时，用于将第五个混合器的输出直接传送到第二个加法器；第三个转换开关，当接收机处于第二工作模式，而不是第一工作模式时，用于将第六个混合器的输出直接传送到第二个加法器。
3．根据权利要求1的接收机，还包括第一个积分器，用于在第一个混合器的输出提供给第三和第六个混合器之前将其以符号率积分；和第二个积分器，用于在第二个混合器的输出提供给第四和第五个混合器之前将其以符号率积分。
4．根据权利要求1的接收机，还包括一个反相器，用于将第二个混合器的输出的正交流反相，以产生第二个混合器输出的共轭。
5．根据权利要求1的接收机，还包括一个反相器，用于将第四个混合器的输出的正交流反相，以产生第四个混合器输出的共轭。
6．根据权利要求1的接收机，还包括一个反相器，用于将第五个混合器的输出反相，以产生第五个混合器反相输出。
7．根据权利要求1的接收机，还包括第三个加法器，用于将第一个加法器的输出与第二个接收机的输出相加。第四个加法器，用于将第二个加法器的输出与第二个接收机的输出相加。
8．根据权利要求1的接收机，还包括一个时分多路复用器，用于第一个加法器的输出与第二个加法器的输出时分复用。
9．根据权利要求1的接收机，其中，第一个函数为一正交函数。
10．根据权利要求9的接收机，其中，该正交函数为一沃尔什函数。
11．根据权利要求1的接收机，其中，第一个函数为一准正交函数。
12．根据权利要求1的接收机，其中，第二个函数为一正交函数。
13．根据权利要求12的接收机，其中，该正交函数为一沃尔什函数。
14．根据权利要求1的接收机，其中，第二个函数为一准正交函数。
15．根据权利要求1的接收机，其中，第一与第二个函数相同。
16．根据权利要求1的接收机，其中，第一与第二个函数不同。
全文摘要
本说明书公开了一种结合了使用多个二进制开关的两种开放环路发射分集方案的接收机发射机结构。应用二进制开关使得能共享某些部件,不管该接收机是采用正交发射分集(OTD)方案还是空间时间扩展(STS)方案。由此,接收机内部件数量被最小化,而且接收机结构足够简化以便应用到一个单一的专用集成芯片。
文档编号H04B7/06GK1288294SQ00126388
公开日2001年3月21日 申请日期2000年9月12日 优先权日1999年9月13日
发明者斯蒂芬·阿岚·阿尔普莱斯, R·米歇尔·布赫勒尔, 罗伯特·阿特玛蓝·索尼 申请人:朗迅科技公司