无线通信系统信号发射装置和方法及信号接收装置和方法

专利名称：无线通信系统信号发射装置和方法及信号接收装置和方法
技术领域：
本发明涉及用于在无线通信系统中发射信号的发射装置和方法， 以及用于在无线通信系统中接收信号的接收装置和方法，其中，采用 波束天线进行发射和接收。
背景技术：
无线通信广泛应用于各种技术领域，例如，移动电话、无线LAN、 广播无线电系统、点对点无线电系统以及很多其它已知的和未来的应 用。各个无线通信系统所覆盖的通信半径基本上取决于所采用的技术。 尽管诸如GSM和UMTS系统的蜂窝式通信系统适于高达10km左右(或 更大)的通信半径，但是无线LAN却处于大约100m (或更大)的范围 内，蓝牙系统则处于几十米(或更大)的范围内。对无线通信系统的 通信范围的主要影响是所采用的射频和输出功率。尽管在GSM和UMTS 所采用的射频上，电磁波在大气中只会被少量吸收，但是在60GHz范 围内将产生显著吸收，这使得所述频率范围非常适合小范围的室内无 线通信。此外，用于相应的无线通信技术的发射和/或接收天线的种类 才艮据相应的应用领域而变化。由于多路衰减效应，在高数据率毫米波无线通信系统中采用宽波 束天线是有问题的。由于采用具有高半功率波束宽度的天线降低了天 线的增益，这是我们不希望看到的。在某些通信系统中，采用了定向天线或波束天线，所述天线在特 定的方位角或高低角上具有高增益，而在其它角度上则具有降低的增 益。通常将它们用于无线电通信系统，以提高信噪比(SNR)，这时接 收机和/或发射机上的天线被指向某一方向，以提供最大SNR。或者，根据常规，如果存在干扰，则使定向天线指向使所需的信 号功率最大化，并使干扰功率最小化的方向，从而使信号干扰噪声比 (SINR)最大 在采用波束天线或定向天线时，存在很多缺陷。图l示出根据采用波束天线的现有技术系统状况的第一缺陷。将信号从发射机100的 天线101发送至接收机108。这里，由于移动的人体、车辆等障碍物 106阻挡了瞄准路径的直线，因此在发射机100和接收机108之间存在 两个反射路径102、 104,即存在这样的传输路径，其中，所发射的电 磁波在其抵达接收机108之前受到物体103、 105的至少一次反射。在 接收机108包括波束天线107时，可能发生这样的情况，其中，如杲 能够从多个不同的角度(它们的角距大于该定向天线的半功率波束宽 度)以高SNR接收所需的信号，那么单个定向天线的使用降低了鲁棒 性和分集(diversity),因为这时链路质量完全取决于某一特定角度 的信道条件。图2a和2b示出根据现有技术状况，在采用单个窄波束天线时所 面临的另一缺陷。仍然将信号从发射机IOO发送至接收机108。在发射 机100和接收机108可移动的情况下，必须通过选择定位算法4吏接收 机处的波束天线107和发射机处的波束天线(在发射机处也采用了波 束天线的情况下)动态对准。如杲这一算法导致了对准误差或者不能 适当地起作用，那么天线就无法理想地对准，从而导致性能劣化。如 图2a中所示，波束天线107得到了理想的对准，并且能够适当地接收 信号104,在图2b中，示出这样的情况，即，接收机108的波束天线 107未对准，从而导致了性能的劣化。发明内容减少这些缺陷的一种方法是采用具有较高半功率波束宽度的波束 天线。因此，本发明的目的在于提高天线的半功率波束宽度，同时保持 高天线增益。本发明的目的还在于提高鲁棒性或分集。上述目的是通过根据权利要求1和7所述的用于在无线通信系统 中发射信号的发射装置、根据权利要求21和27所迷的用于在无线通 信系统中发射信号的方法、根据权利要求12所述的用于在无线通信系 统中接收信号的接收装置，以及根据权利要求32所迷的用于在无线通 信系统中接收信号的方法实现的。本发明涉及一种用于在无线通信系统中发射信号的发射装置，包 括至少两个波束天线，每一波束天线具有处于不同角度上的主集束方向(a main beaming direction); 以及用于生成一定数量的待在所 述无线通信系统内传输的信号流的生成装置，其中将待传输的信号拆 分成这些不同的信号流，而且所述的信号流数量对应于波束天线的数 量，其中通过不同的波束天线发射每一信号流。本发明还涉及一种用于在无线通信系统中发射信号的发射装置， 包括至少两个波束天线，每一波束天线具有处于不同角度上的主集 束方向；以及用于生成一定数量的待在所述无线通信系统内传输的信 号流的生成装置，其中这些信号流中的每个包括所述数据的不同版本， 而且所述的信号流数量对应于波束天线的数量，其中通过不同的波束 天线发射每一信号流。本发明还涉及一种用于在无线通信系统中接收信号的接收装置， 包括至少两个波束天线，每一波束天线具有处于不同角度上的主集 束方向，其中在所述无线通信系统中，通过每一波束天线接收一信号 流；以及组合装置，用于将通过不同波束天线接收的信号流组合成单 个信号。本发明还涉及一种用于在无线通信系统中发射信号的方法，其包 括的步骤有提供至少两个波束天线，每一波束天线具有处于不同角 度上的主集束方向；生成一定数量的待在所述无线通信系统中传输的 信号流，其中将待传输的信号拆分成这些信号流，而且所述的信号流 数量对应于波束天线的数量；以及通过不同的波束天线发射每一信号 流。本发明还涉及一种用于在无线通信系统中发射信号的方法，其包 括的步骤有提供至少两个波束天线，每一波束天线具有处于不同角 度上的主集束方向；生成一定数量的待在所述无线通信系统中传输的 信号流，其中每一信号流包括待传输的数据的不同版本，而且所述的 信号流数量对应于波束天线的数量；以及通过不同的波束天线发射每 一信号流。本发明还涉及一种用于在无线通信系统中接收信号的方法，其包 括的步骤有提供至少两个波束天线，每一波束天线具有处于不同角 度上的主集束方向；通过每一波束天线在所述无线通信系统中接收一 信号流；以及将通过不同的波束天线接收的信号流组合成单个信号。通过在不同的天线上发射或接收信号，提高了天线系统的有效的半功率波束宽度，同时保持了高天线增益。此外，还提高了鲁棒性或 分集。所述波束天线可以是重叠的。 所述波束天线可以是不重叠的。可以将所拆分的信号流映射到不同的子载波上，并且优选采用规贝'J的交错拆分(a regular interlaced splitting)。可以利用不同的中心频率对所拆分的信号流进行上变频 (upconverted )，并且优选采用分组处理(a block processing )。对所拆分的信号流中的每个采用不同的调制方案，并且优选采用 自适应子载波加载(an adaptive sub-carrier loading )。可以采用不同的编码方案对所述数据的不同版本编码，并且优选 采用时空分组编码(a space time block coding)或时空格编码(a space time trellis coding)。可以使不同的数据版本循环移位，并且优选采用循环延迟分集。可以在不同的信号流中接收所述信号。可以采用规则的交错拆分实现所接收的信号流的组合。所接收的信号流的组合，可以通过从不同的中心频率对所述信号 流下变频来实现，并且优选采用分组处理来实现。所接收的信号流的组合，可以通过针对每一信号流采用不同的解 调方案来实现，并且优选采用自适应子栽波加栽来实现。每一所接收的信号流可以包括所接收的数据的不同版本。可以采用不同的译码方案，优选采用时空分组编码或时空格编码 来组合所接收的数据的不同版本。应当注意，本发明可4皮应用于任何种类的能够在任何一种范围内 发射和接收信号的无线通信系统。此外，本发明不限于技术上实现无 线通信的任何种类的调制方案。但是，本发明的一些实施例和实施方 案可能对短距和/或中距无线通信系统有利，其中在毫米波范围内，例 如在60GHz的传输范围内传输信号。此外，本发明的发射装置和接收 装置可以是任何种类的适于在无线通信系统中分別发射和接收信号的 装置。这里，术语"发射装置"和"接收装置"旨在包括任何种类的 便携式和/或固定通信设备、单元、装置、系统等。根据本发明的待从 发射装置向接收装置发射的信号可以包括任何种类的信息、数据、符号等，可以出于任何一种原因或针对任何一种效用将其从发射机发射 至接收机。根据本发明，所述发射装置和接收装置中的至少一个包括 适于被导引至不同位置的窄波束天线。在某些实施方案中，可以优选 使所述发射装置和接收装置中的每个均包括适于被导引至不同位置的 窄波束天线。这里，术语"窄波束天线，，或"波束天线"，旨在包括以 及涵盖所有种类的具有特定发射和/或接收方向但对天线波束的具体 形状没有任何限制的天线，其与不具有特定发射和/或接收方向的全方 向天线形成对比。此外，本发明的波束天线不限于任何具体的导引类 型，即，不限于任何能够将窄波束天线导引或切换到不同的发射和/或 接收位置的具体的技术实现，只要其能够对窄波束天线的发射和/或接 收方向做出改变、切换、变更等即可。作为并非排它的例子，根据本 发明的波束天线可以是具有固定窄波束辐射方向图的天线，可以通过 机械或电的方式使天线发生位移而改变所述辐射方向图，从而使波束 方向发生变化。此外，所述窄波束天线可以是任何能够通过改变天线 的相位和/或增益而对其加以导引，从而使波束方向发生变化的天线。 作为另一种备选方案，所述窄波束天线可以由天线方向图构成，所述 天线方向图中的每一天线振子具有特定的窄波束天线方向，可以通过 某种方式控制所述振子，从而使所述天线的波束方向发生改变。可以 举出很多其它的可导引的波束天线的例子，这些例子可能是当前已知 的或者可能是未来开发的，但是均落在本发明的范围内。因此，在这个意义上，波束天线是指具有方向性的天线，其可以通过下述方法中的任何一种形成由一组具有方向性的天线连接的天线，或者通过包含具有全向性或方向性以及移相器的天线或天线振子的网 络形成的天线，或者通过形成具有全向性或方向性的天线或天线振子的选集形成的天线。


在下面对优选实施例的说明中，将联系附图对本发明作出更为详 细的i兌明，其中图1示意性地示出根据现有技术状态的通信系统；图2a和2b示出所述# 椐现有技术状态的通信系统的不同状态;图3示出根据现有技术状态的发射装置和接收装置；图4a和4b示出本发明所依据的主要原理；图5示出根据本发明第一实施例的发射装置；图6a示出根据现有技术状态的接收装置；图6b示出根据本发明第一实施例的接收装置；图7示出根据本发明第二实施例的发射装置；图8a示出根据现有技术状态的接收装置；图8b示出根据本发明第二实施例的接收装置；图9a和9b示出根据本发明第三实施例的发射装置；图10示意性地示出时空编码器的方框图；图11示出根据本发明第四实施例的发射装置；图12a示出根据现有技术状态的接收装置；图12b示出根据本发明第四实施例的接收装置，以及图13示出根据本发明第五实施例的发射装置。
具体实施方式
图3示出根据现有技术状态的利用正交频分复用(0F固)技术的 发射装置1和接收装置2实例的示意性方框图。这里，发射装置1和 接收装置2包括用于处理基带信号的基带部分3和用于处理上变频信 号的RF部分4。发射装置1包括用于向待发射的信号添加纠错代码的信道编码装 置5。通过交织器(interleaver) 6处理所述信号，其中以非连续的 方式排列所述信号的数据，以提高纠错性能。之后，通过调制器7对 所述信号进行调制，然后对所述信号进行逆快速傅里叶变换(IFFT)8。在数模转换器9中，所述信号被进行转换和滤波，之后将其发送 至上变频器10，在上变频器10内，所述信号被上变频至不同的频带并放大功率。而后，将其发送至天线ll,并通过无线通信系统发射。 接收装置2包括用于接收经过所述无线通信系统的信号的天线12，以及用于将所述信号下变频至基带并完成低噪声放大的下变频器13。 FFT14对所述信号进行快速傅里叶变换。之后，通过均衡器15和信道 估计器16对此信号进行处理，进而由解调器17对其进行解调。在交织器18和信道译码装置19内，完成相应的交织和信道编码步骤，以 执行纠错。根据本发明的发射装置和接收装置包括现有技术中的发射和接收 装置的所有部件，以实现对所发射和接收的信号的适当处理。在附图 中仅示出对于实施和理解本发明所需的元件。为了清晰起见，没有示 出所需的其他所有元件。但是，在实际的实施中，将实现所有的此类 元件，此外，根据本发明的发射装置和接收装置还包括一些元件，例 如，用于存储数据、信息、应用、软件代码等的存储器，用于控制操 作的控制装置和电源等。在下文中将描述本发明所依据的构思。可以将所述构思应用于发 射装置或接收装置，或者应用于两者。如上文所述，本发明的目的在于在不降低增益的情况下提高波束 天线的有效的半功率波束宽度，或者提高通信链路中的分集。这是通 过以若干信号流发射和/或接收信号来实现的。每个信号流通过分离的 波束天线被发射和/或接收，其中所述分离的波束天线具有其处于不同 角度上的主集束方向。应当注意，在下文中利用OFDM系统来描述实施 例，但是，可以利用任何具有两个或更多栽波的系统来应用所述构思， 而不局限于OFDM系统。在图4a和4b中示出本发明所依椐的主要构思。在图4a中，示出 具有两个分离的波束天线21a、 21b的发射机和/或接收机20。这些波 束天线中的每个具有处于不同方位角和/或高低角上的主集束方向66、 最大响应或峰值响应。根据图4a所示的实施例，所述波束天线具有处 于不同角度上的主集束方向66。这同样适用于图4b中的波束天线21a、 21b,而且所述每个天线也具有不同的主集束方向66,但是与图4a中 的形成对比，图4b中的波束天线21a、 21b是重叠的，而图4a中的波 束天线21a、 21b则不重叠。假如能够采用不同的角度以高信噪比(SNR)接收或发射信号，那 么根据图4a的非重叠波束布局更为合适。或者，在发射机或接收机想 要提高天线的有效的半功率波束宽度的场所，根据图仆的重叠情况可 能有利。这在希望降低通信链路对未对准误差的敏感度的场所可能是 有用的。根据本发明所依据的主要构思，在发射信号时，该信号并非通过单个信号流发射，而是产生若干个信号流，而且每个信号流在不同的 波束天线上发射。在接收处于不同信号流中的信号时，情况亦然，这 时，通过不同的波束天线接收不同信号流中的每一个，并通过接收机 将所述这些信号流组合成为单个信号。应当注意，本发明不限于使用 两个波束天线，而且还涵盖具有三个或更多波束天线，并且分别发射 和接收三个或更多个信号流的实施例。这里，根据本发明，或者通过将该信号拆分成若干个信号流来生 成信号流，或者使信号流中的每个对应于待发射的完整数据，但其提 供了待发射数据的不同版本。优选地，用于通过不同的波束天线发射 和接收信号流的方法是规则的交错拆分、块拆分、子波束自适应加载、时空分组编码或循环延迟分集(CDD)。这里，根据本发明，在经过不同的信号流发射或接收所述信号的 情况下，采用多栽波。另一方面，如杲根据本发明发射数据的不同版 本，那么优选采用一个载波。根据本发明第一实施例，所发射的信号被拆分成N个信号流，并 映射到不同的子载波上。优选采用规则的交错拆分。文献 US7， 046， 617B2中描述了这种方法，在此将其引入以供参考。文献US7， 046， 617B2提出了一种OFDM系统，其中发射才几具有至少 两个天线，并且所发送的数据流被多路复用到这些天线上。因此，对 于两天线系统而言，发射机数据流被多路复用到所述天线上，以致于 偶数子载波被多路复用到第一天线上，奇数子载波被多路复用到第二 天线上。图5示出采用规则的交错拆分的发射装置22。这里，根据图5的 该实施例包括两个波束天线21a和21b，并且其适于将信号拆分为两个 信号流。如上文所述，本发明不限于两个信号流和两个波束天线。在 采用规则的交错拆分时，按照偶数/奇数的方式将数据映射到子载波 上。就此而言，通过调制符号之间的零插入以因数2,对从调制器7输 出的调制符号进行上采样(upsample)。具体地，信号24在复用器25、 26上以符号速率反复(toggle),其中所述符号速率是该符号从调制器 7输出的速率，由此而将从调制器7输出的调制符号输入到两个IFFT 8 中的任何一个。在向第一 IFFT 8输入调制符号时，向另一个IFFT装 置8输入零，反之亦然。对于未被分配给任何一个波束天线21a、 21b的子载波插入零，以保持符号速率不变。之后，根据现有技术对两个信号流做进一步的处理。在采用波束天线时，必须提供导引装置28, 并为其供给波束形成算法装置27，以确定如前所述的波束天线21a、 21b的形状和/或选择和/或方向。在采用规则的交错拆分时，可以通过两种类型的接收装置接收信 号流。图6a示出第一种类型，图6b示出第二种类型。根据图6a的接收装置29由采用一个接收机天线30的一个接收机 链构成。这一天线可以是全向天线或波束天线。通过下变频器13对所 接收的信号下变频，之后通过ADC31对其进行模数转换和滤波。通过 去复用器32M: N对所述信号作进一步处理，其中，N表示信号流的数量， M表示FFT的尺寸。信号33在选择接收路径和去除零之间反复。所述 的进一步处理对应于如前所述的根据现有技术的处理。与此对比，如图6b所示，接收装置35还可以包括两个波束天线 21a、 21b和多个接收机链。这里，信号33使复用器34在选择第一和 第二接收路径之间反复，其中，在对两个信号流去复用的过程中，去 除由发射装置插入的零。通过采用这一方案，确保了从不同的天线发射来自该调制器的相 邻符号。这样做增强了分集连同接收机处的信道译码，因为不同波束 天线对接收机的信道响应是不同的。这一方案的另一种可能性是只在具有波束天线的接收机上执行规 则的交错拆分。这种可能性可以采用图6b所示的接收机和图3所示的 标准发射机。根据本发明第二实施例，利用不同的中心频率对所述信号流进行 上变频。优选利用块拆分。图7示出采用块拆分的发射装置36。本发明仍然以举例的方式示出在具有两个波束天线的实施例中，但是本发 明不限于两个波束天线21a、 21b的数量。在这种方案中，采用具有N 个输出的频率交织器37,其中，N对应于波束天线21a、 21b的数量。 之后，使每个输出发送至调制器7，调制器7又将所述信号发送至 IFFT38。对于这一方案而言，每个IFFT38仅传输总传输带宽的1/N， 并且其尺寸也有利地变为1/N,因而小于前述实施例中提出的系统。在 MC 9中进行数模转换之后，将N个信号流发送至上变频器10中进行 上变频，其中利用不同的中心频率对每个信号流进行上变梦，从而使所发射的N个信号流占据相邻的频带。在这一方案中，频率交织器37确保相邻输入位被映射至频率间隔 为两个或更多子载波的子载波。仍就这一方案而言，可以采用两种接收装置。图8a中示出第一种 接收装置39，图8b中示出第二种接收装置43。根据图8a,接收装置39可以由采用一个接收机天线30的一个接 收机链构成。这个天线可以是全向天线或波束天线。这里，设置了两 个载波处理装置40、 41,其中，第一载波处理装置处理前M/2个载波， 第二载波处理装置41处理后M/2个载波，其中，M是FFT14的尺寸。提供两个解调器14,之后在频率去交织器42中对这两个信号去交织， 然后将其作为单个信号流作进一步处理。图8b示出根据本发明的这一第二实施例的第二种可能性，即接收 装置43。这里，接收装置43包括多个接收机链，其中每一接收机链被 连接至分离的波束天线21a、 21b。这里，必须仅采用半尺寸FFT 44。 相应地，在具有N个天线和N个信号流的实施例中，必须仅采用具有 1/N的尺寸的FFT。在图8b所示的实施例中，在频率去交织装置42中 将这两个信号流组合到一起。作为这一方案的另一种可能性是仅在接收机侧凭借波束天线执行 分组处理。这一可能性可以采用图8b所示的示范性接收机和图3所示 的标准发射机。根据第三实施例，该信号被拆分成N个信号流，对于每一信号流 采用不同的调制方案。优选采用子流自适应加载。就此而言，将信号 拆分成N个信号流，从而使不同的信号流具有不同的调制方案。如果N个链路(从N个波束天线发射的N个信号流到接收机)的 信噪比不同，那么这种做法尤为有用。为了实现最佳性能，需要从接 收机到发射机的有关不同链路的信噪比的信息，或者有关应当在发射 机上采用的选择性调制方案的信息。实现子流自适应加栽的最简单的 方式是跨越(across)信号流选择调制方案，由其得到所发送的相同 的总数据速率，就像所有的信号流都具有相同的标称调制方案 一样。 这种做法确保可以在不同的调制输入处得到正确数量的位。为了对其做出更清晰的说明，通过采用N=2的系统和16 QAM (四 位/符号)的标称调制方案，利用一半可用子载波的一个流可以传输4QPSK (两位/符号)，而且利用另一半可用子载波的另一个流可以传输 64 QAM(6位/符号)，由此得到了相同的总数据速率，但其优点在于， 具有较低信噪比的流采用了较低级别的调制方案(QPSK )，具有较高信 噪比的流采用了较高级别的调制方案。图9a和9b示出根据这一方案的发射装置的例子，其中N-2，即， 具有两个波束天线21a、 21b和经过所述天线发射的两个信号流。在图9a中可以看出，在交织器6之后两个不同的信号流被分离， 之后将其传输至复用器46，由复用器46将正确数量的位发送至每一调 制器47、 48,以实现所要求的调制器模式。在这里n位被传至在第一 级别上进行调制的第一调制器47,而且m位被传至在第二级别上调制 的第二调制器48。之后，通过使来自不同流的栽波交错的方式将这些 调制器的输出传至IFFT 8。图9b示出采用块拆分的备选执行。这里，频率交织器50使相邻 位分离，并确保相邻输入位被映射至频率间隔为两个或更多子载波的 子载波。此外，频率交织器50向每一调制器输出正确数量的位，从而 能够采用所选的调制方案。这里，仍然向第一调制器47传送n位，向 第二调制器48传送m位。这里IFFT 38只能具有一半的尺寸。相应地， 在提供N个信号流和N个波束天线时，IFFT具有1/N的尺寸。假设在 发射机上采用子流自适应加栽，那么重要之处在于接收机能够意识到 发射信号是采用这些模式发送的，从而在接收装置内执行所需的处理， 来对信号正确地解调。根据第四实施例，通过N个不同的信号流传输数据的N个不同版 本。优选采用时空分组编码。另一种合适的为波束天线21a、 21b获得 分集的方案是在发射机上采用时空块码(STBC)或时空格码(STTC)。 很多此类的用于不同数量的发射天线的代码都是已知的。其中最为著 名的是来自Alamouti的时空块码，其乂>开于Siavash M. Alamouti的 文献 "A Simple Transmit Diversity Technique for Wireless Communications"当中，该文献发表于"IEEE Journal on Select Areas in Communications" Vol. 16， 1998年10月8日；在此将其引入以供 参考。图10中示出为具有两个发射机的系统进行时空分组编码的编码器 51。这里，STBC编码器接收两个复数(complex)符号块si和s2,并针对每一输入块生成两个正交输出块，每一输出块含有两个复数符号。 通过这种方式，不是将信号拆分成若干个信号流，而是将其作为得到 了不同编码的流传输。之后，将其发送至相应的上变频器，接下来，通过不同的发射天线52、 53将其发射。由于来自STBC编码器的发射 符号的正交特性，如果信道不能在两种发射的复数符号之间有效地转 换，那么能够通过简单的操作对编码数据译码，并且有助于最大化分 集。图11示出一示例性发射机。这里，发射装置57包括时空块码 (STBC)编码器51,其作用如前所述。可以通过两种方式在接收装置中实现这一方案。根据图12a,可以 采用具有单个天线和单个接收机链的接收装置58,其中所述单个天线 可以是全向天线或波束天线，所述单个接收机链包括时空分组编码译 码器59。作为如图12b所示的备选方案，接收装置60可以包括两个波 束天线21a、 21b以及两个接收机链。假如在发射机上采用了时空分组编码，那么重要之处仍然在于接 收机能够意识到发射信号是采用这些模式发送的，从而在接收装置内 执行所需的处理，来对信号正确地解调。根据本发明的第五实施例，数据的N个不同版本被发射，其中N 个信号流中的每个被循环移位。优选采用循环延迟分集(CDD)。循环 延迟分集为具有N个波束天线的多栽波系统提供分集，其公开在下述 文献中"Transmi t/Recei ve-Antenna Diversity Techniques for OFDM system", 由German Aerospace Center ( DLR )的Institute of Communications and Navigat ion发表,Vol, 13, No. 5, 2002年9月 /10 月,作者为 Armin Damman 和 Stefan Kaiser; 和 "Standard Conformable Antenna Diversity Techniques for OFDM and its Appl icat ion to the DVB-T Sys tem，，由German Aerospace Center ( DLR ) 的 Institute Communications and Navigation发表，作者为 Amain Damman和Stefan Kaiser,在此将其引入以供参考。循环延迟分集可提供性能增益，因为额外发射的(N-1)个流受到 了循环移位，这引入了额外的延迟发射信号。这些额外的延迟分量添 加至信道中的多路延迟当中，从而得到具有更多的多路色散，并由此 具有更多的频率选择性的有效信道。这样能使接收机上的信道编码更为有效，从而得到显著的性能改善。图13示出具有循环延迟分集的发射装置61。在发射链中，在将保 护间隔添加到一个信号流内的保护间隔块63中之前，由循环延迟分集 装置62添加循环延迟分集。应当指出，为了清晰起见，在其他附图中，省略了保护间隔块63 和65。也可以仅在具有多个波束天线的接收装置上采用循环延迟分集的 方法，其优点在于只需要一个FFT和一个接收机链。和接收装置以及经过不同的波束^线发射和接i丈信号流的方、i,可以提高天线的有效半功率带宽，同时保持高的天线增益。或者，在采用 不同的角度发射或接收信号时，可以利用所述构思提高鲁棒性或分集。
权利要求
1. 一种用于在无线通信系统中发射信号的发射装置(22，36，45，49)，包括至少两个波束天线(21a，21b)，每一波束天线(21a，21b)具有处于不同角度上的主集束方向(66)，以及用于生成一定数量的待在所述无线通信系统内传输的信号流的生成装置(24，25，26，37，46，50)，其中将待传输的信号拆分成这些不同的信号流，而且所述的信号流数量对应于波束天线(21a，21b)的数量，其中通过不同的波束天线(21a，21b)发射每一信号流。
2. 根据权利要求1所述的发射装置(22, 36, 45, 49 ),其中所 述波束天线(21a， 21b)是重叠的。
3. 根据权利要求1所迷的发射装置(22, 36, 45， 49),其中所 述波束天线(21a, 21b)是不重叠的。
4. 根据权利要求1-3中任何一项所述的发射装置(22, 36， 45， 49),其中将所拆分的信号流映射到不同的子载波上，并且其中，优选 采用规则的交错拆分。
5. 根据权利要求1-3中任何一项所述的发射装置(22, 36， 45，49),其中利用不同的中心频率对所拆分的信号流上变频，并且其中， 优选采用分组处理。
6. 根据权利要求1-3中任何一项所述的发射装置(22, 36， 45, 49),其中对所拆分的信号流中的每个采用不同的调制方案，并且其中， 优选采用自适应子栽波加栽。
7. —种用于在无线通信系统中发射信号的发射装置(57, 61), 包括至少两个波束天线(21a, 21b),每一波束天线(21a, 21b)具有 处于不同角度上的主集束方向(66)，以及用于生成一定数量的待在所述无线通信系统内传输的信号流的生 成装置(51 , 62, 63 )，其中这些信号流中的每个包括所述数据的不同 版本，而且所迷的信号流数量对应于波束天线(21a， 21b)的数量，其中，通过不同的波束天线(21a, 21b)发射每一信号流。
8. 根据权利要求7所述的发射装置(57, 61 ),其中所述波束天 线(21a, 21b)是重叠的。
9. 根据权利要求7所述的发射装置(57, 61 )，其中所述波束天 线(21a， 21b)是不重叠的。
10. 根据权利要求7-9中任何一项所述的发射装置(57， 61 ),其 中采用不同的编码方案对所述的数据的不同版本编码，并且其中，优 选采用时空分组编码或时空格编码。
11. 根据权利要求7-9中任何一项所述的发射装置(57, 61 ),其 中使所述数据的不同版本循环移位，并且其中，优选采用循环延迟分 集。
12. —种用于在无线通信系统中接收信号的接收装置(35, 43, 60， 64),包括至少两个波束天线(21a, 21b),每一波束天线(21a， Hb)具有 处于不同角度上的主集束方向(66)，其中在所述无线通信系统中，经由每一波束天线(21a, 21b)接 收一信号流，以及组合装置(33, 34， 42， 59, 65， 67),用于将经由不同波束天线 (21a, 21b)接收的信号流组合成单个信号。
13. 根据权利要求12所述的接收装置(35, 43, 60， 64)，其中 所述波束天线(21a， 21b)是重叠的。
14. 根据权利要求12所述的接收装置(35， 43, 60, 64 )，其中 所述波束天线(21a， 21b)是不重叠的。
15. 根据权利要求12到14中任何一项所述的接收装置(35, 43, 60, 64 ),其中在不同的信号流中接收所述信号。
16. 根据权利要求15所述的接收装置(35, 43， 60， 64),其中 通过采用规则的交错拆分实现信号流的组合。
17. 根据权利要求15所述的接收装置(35, 43, 60, 64 )，其中 所述的信号流的组合是通过从不同的中心频率对所述信号流下变频实 现的，并且优选利用分组处理来实现。
18. 根据权利要求15所述的接收装置(35, 43, 60， 64)，其中 所述信号流的组合是通过针对每 一 信号流采用不同的解调方案实现的，并且优选通过采用自适应子载波加载来实现。
19. 根据权利要求12到14中任何一项所述的接收装置(35， 43, 60， 64),其中每一所接收的信号流包括所接收的数据的不同版本。
20. 根据权利要求19所述的接收装置(35， 43， 60， 64)，其中 通过采用不同的译码方案来组合数据的不同版本，优选通过采用时空 块译码或时空格栅译码。
21. —种用于在无线通信系统中发射信号的方法，包括以下步骤 提供至少两个波束天线(21a, 21b),每一波束天线(21a， 21b)具有处于不同角度上的主集束方向(66),生成一定数量的待在所述无线通信系统中传输的信号流，其中将 待传输的信号拆分成这些信号流，而且所述的信号流数量对应于波束 天线(21a, 21b)的数量，以及通过不同的波束天线(21a， 21b)发射每一信号流。
22. 根据权利要求21所述的方法，其中所述波束天线(21a, 21b)是重叠的。
23. 根据权利要求21所述的方法，其中所述波束天线(21a, 21b) 是不重叠的。
24. 根据权利要求21-23中任何一项所述的方法，其中，将所拆 分的信号流映射到不同的子载波上，并且其中优选采用规则的交错拆 分。
25. 根据权利要求21-23中任何一项所述的方法，其中利用不同 的中心频率对所拆分的信号流上变频，并且其中优选采用分组处理。
26. 根据权利要求21-23中任何一项所述的方法，其中对所拆分 的信号流中的每个采用不同的调制方案，并且其中优选采用自适应子 栽波加栽。
27. —种用于在无线通信系统中发射信号的方法，包括以下步骤 提供至少两个波束天线(21a, 21b),每一波束天线(21a, 21b)具有处于不同角度上的主集束方向(66),生成一定数量的待在所述无线通信系统中传输的信号流，其中每 一信号流包括待传输的数据的不同版本，而且所述的信号流数量对应 于波束天线(21a， 21b)的数量，以及通过不同的波束天线(21a, 21b)发射每一信号流。
28. 根据权利要求27所述的方法，其中所述波束天线(21a， 21b) 是重叠的。
29. 根据权利要求27所述的方法，其中所述波束天线(21a, 21b) 是不重叠的。
30. 根据权利要求27-29中任何一项所述的方法，其中采用不同 的编码方案对所述数据的不同版本编码，并且其中优选采用时空分组 编码或时空格编码。
31. 根据权利要求27-29中任何一项所述的方法，其中使所述数 据的不同版本循环移位，并且其中优选采用循环延迟分集。
32. —种用于在无线通信系统中接收信号的方法，包括以下步骤 提供至少两个波束天线(21a， 21b),每一波束天线(21a， 21b)具有处于不同角度上的主集束方向(66)，通过每一波束天线(21a, 21b)接收所述无线通信系统中的信号 流，以及将通过不同波束天线(21a, 21b)接收的信号流组合成单个信号。
33. 根据权利要求32所述的方法，其中所述波束天线(21a, 21b) 是重叠的。
34. 根据权利要求32所述的方法，其中所述波束天线(21a， 21b) 是不重叠的。
35. 根据权利要求32到34中任何一项所述的方法，其中在不同 的信号流中接收所述信号。
36. 根据权利要求35所述的方法，其中通过采用规则的交错拆分 实现信号流的组合。
37. 根据权利要求35所述的方法，其中所述信号流的组合是通过 从不同的中心频率对所述信号流下变频实现的，并且优选采用分组处 理来实现。
38. 根据权利要求35所述的方法，其中所述信号流的组合是通过 针对每一信号流采用不同的解调方案实现的，并且优选采用自适应子 载波加载来实现。
39. 根据权利要求32到35中任何一项所述的方法，其中每一接 收的信号流包括所接收的数据的不同版本。
40.根据权利要求39所述的方法，其中通过采用时空分组编码或 时空格编码组合所述数据的不同版本。
全文摘要
一种用于在无线通信系统中发射信号的发射装置，包括至少两个波束天线，每一波束天线具有处于不同角度上的主集束方向；以及用于生成一定数量的待在所述无线通信系统内传输的信号流的生成装置，其中将待传输的信号拆分成这些不同的信号流，而且所述的信号流数量对应于波束天线的数量，其中通过不同的波束天线发射每一信号流。一种用于在无线通信系统中发射信号的发射装置，包括至少两个波束天线，每一波束天线具有处于不同角度上的主集束方向；以及用于生成一定数量的待在所述无线通信系统内传输的信号流的生成装置，其中这些信号流中的每个包括所述数据的不同版本，而且所述的信号流数量对应于波束天线的数量，其中通过不同的波束天线发射每一信号流。
文档编号H04B7/06GK101267238SQ20081008537
公开日2008年9月17日 申请日期2008年3月14日 优先权日2007年3月16日
发明者R·斯蒂尔林-加拉彻, Z·王 申请人:索尼德国有限责任公司