用于发射数据传输信号的发射器和用于接收该数据传输信号的接收器，该发射器和接收器中每个都可以取决于附加的信息信号而在编码方案和/或调制方案之间切换的制作方法

本发明涉及根据权利要求前序部分1的用于在发射区内发射数据传输信号的发射器。本发明还涉及用于接收该数据传输信号的接收器。

背景技术：

从US-20100260045A已知来自权利要求前序部分1的发射器。在该文档中，描述了一种发射器，其尤其能够取决于发射区中的发射的条件而使用各种调制方案来调制包含要被发射的信号的信息以及/或者依据良好或差的接收条件根据各种编码方案来编码。

技术实现要素：

本发明的目的是一种发射器和接收器的提议，其中该发射器配备有具有附加操作模式的编码和/或调制单元并且该接收器还能够与处在该附加操作模式的发射器一起工作。

因此根据权利要求1中的记录来限定用于本发明的发射器。因此根据权利要求10来限定用于本发明的接收器。

通过权利要求2至9来限定发射器设计的积极示例。通过权利要求11至13来限定接收器设计的积极示例。附加信息信号是数字附加信息信号，并且MCS方案中的变化基于该数字附加信息信号的位而出现。这意味着对于数字附加信息信号中的每位，依据数字附加信息信号的该位的位值来决定MCS方案中的变化是否应该出现。

本发明涉及以下信息。

在指定的时间点处利用完全预定义的调制和编码方案(MCS)将彼此链接且交换任何调制信号（例如语言、视频、音频数据）的发射器和接收器链接在物理层（PHY）上。所选取的MCS取决于接收器的接收条件以及发射信道上的当前条件。确定这一点的重要措施是接收区处的信号干扰噪声比（SINR）。

在双向连接（例如到移动发射站的移动电话连接）中，接收设备不断地报告其接收条件（以指定的时间间隔），于是发射器调整其MCS以得到以确保调制信号也被接收设备正确地接收（即信号被正确地解码）的这种方式连接到接收设备。例如，如果接收器位置中的接收条件恶化，则发射器将朝着“更鲁棒的调制”来调整其MCS。这将降低可传输的净数据率。然而，如果接收器位置中的接收条件改善，则发射器将朝着“更高级别的调制” 来调整其MCS，从而增加可传输的净数据率。如果接收器位置中的接收条件在某一时间段内保持相同，则在从发射器到接收器的传输中也将不会存在MCS中的变化。

本发明还涉及到在发射器侧上MCS变化（调制和/或编码方案中的变动）的实施以便发射特定数据（附加信息）。该数据/附加信息处于位的二进制序列的形式（逻辑0和逻辑1）。然后将以下面这样的方式根据附加信息（AI）的位序列来修改MCS：首先朝着更高鲁棒性来修改基于当前MCS（比如它最近已被选择用于不具有来自发射系统的MCS变动的发射）的鲁棒性并且然后回到先前的MCS。

例如，为了确保在小区被扩展的情况下在接收设备处的无错误接收，选择MCS 64-QAM 3/4用于无线电小区中的发射。现在，对于指定的短时间，依据要被发射的附加信息，MCS将首先切换至MCS 64-QAM 2/3并且然后切换回到64-QAM-3/4，并且根据附加信息的位序列，在这些MCS之间来回切换直到数据完全再现为止。将通过总是调制成相对于当前MCS的“更鲁棒MCS”来避免作为调制的附加数据的结果的调制数据(视频、音频、数据)的发射质量中的干扰。

因为从发射器到接收器的传送需要作为调制和编码方案中的变化（一旦被接收条件触发并且然后通过附加信息的发射而产生另一个）的一部分的叠加，所以在AI发射期间接收器侧上可能出现错误。在可以被多次且重复发射的AI数据的情况下（标识符、遇险呼叫等等），这未呈现出问题，因为数据将被接收多次。在附加信息的位序列上使用合适的错误保护机制(EPM)可以提供无错误解码，甚至在接收器侧上没有重复的附加信息。但是EPM还为多次且重复发射的AI数据提供了进一步的附加错误保护。

附图说明

使用以下示图描述中的一些实现示例来更详细地表示本发明。在这些示图中：

图1是根据本发明的发射器的一个实现示例；

图2是发射器的编码和/或调制方案的一个实现示例；

图3是发射器的编码和/或调制方案的第二实现示例；

图4是根据本发明的接收器的一个实现示例；

图5是根据本发明的接收器的第二实现示例；

图6是根据本发明的发射器的第二实现示例；

图7是根据图6的发射器的编码和/或调制方案的一个实现示例；

图8是对于使用曼彻斯特码预编码的附加信息信号的根据本发明的MCS转换过程的应用；以及

图9是根据本发明的MCS转换过程的一个实现示例，其中使用(n=)4 MCS方案将附加信息信号封装在数据传输信号中。

具体实施方式

在发射器中的编码和调制方案中，总是存在关于要被发射的信息信号相继实施的两个单独的信号处理级。然而，发射器的编码和调制方案总是针对该发射器而一起给出的。

“调制方案”指的是信号的调制，即它是如何从发射器调制并发射到载波中的。存在各种调制过程：BPSK、QPSK、QAM等等。目前在通信工程中使用的最常见的过程是正交幅度调制(QAM)，在其中以4的幂(4^n)来进行调制，使用IQ星座图中的四个象限最容易理解该正交幅度调制—4^1 -> 4QAM/4²-> 16-QAM/4³ -> 64-QAM/4^4 -> 256-QAM/4^5 -> 1024-QAM等等。

“编码方案”（也被称为码率）是错误保护编码。该错误保护编码的码率总是给出有用的位与总共的位(有用的位+错误校正位)的比并且因此可以永远不会大于一(1)。例如，码率3/4意味着总共4位包含3个信息位和一个保护位。或者，5/6的码率意味着总共6位包含5个信息位和1个保护位。

图1示出发射器的一个实现示例。发射器100被配备有用来接收要被发送的信息信号（IS）的输入端102。该输入端102使用输入端子与错误保护编码单元104耦合。该IS是编码到错误保护编码单元104中的错误保护并且将经过错误保护编码的信息信号给予输出端子。使用输入端子将错误保护编码单元104的输出端子与调制单元106耦合。该调制单元106将经过错误保护编码的信息信号调制到经过调制的信息信号中，经由调制单元106的输出端子将其作为数据传输信号给予输出端108。然后（在从数字到模拟的对应转换之后）可以使用天线110在发射区中发射数据传输信号。

该发射器还配备有控制单元112。该控制单元112使用控制信号114或116控制错误保护编码单元104和调制单元106，该控制信号114或116被供应在错误保护编码单元104的控制输入端上或调制单元106的控制输入端上并且由此控制发射器的100编码和/或调制方案（MCS）。该控制单元112在经由发射器中的第二输入端120供应到控制单元112的输入端子的附加信息信号AI的影响下控制错误保护编码单元和调制单元106并且从这得到控制信号114和116。作为一个示例，该附加信息信号可以是警示广播信号。

图2示出在附加信息信号的影响下发射器的编码和调制方案可随着时间如何改变的一个实现示例。如果不存在要发射的附加信息信号，则将利用例如16-QAM3/4的编码和调制方案来编码和调制在输入端102处供应的要被发射的信息信号。这意味着在控制信号114的影响下，错误保护编码单元104将一个错误保护位添加到三个信息位。在控制信号116的影响下，调制单元106以利用16-QAM调制的这种方式调制已经被错误保护编码的信息信号。在图2中对于时间t < t1示出这一点。

如果必须发射附加信息信号AI，则如下改变编码和调制方案。在该实现示例中，该附加信息信号被给出为图2中的数字（二进制）信号，即通过按0和1的位系列：1001011011001010011011..... 。

按1和0的该位系列本质上是附加信息信号的一系列字节（8位长字）的序列B1, B2, B3, ...。

如图2示范的，编码和调制方案被改变，在其中对于等于逻辑‘1’的位，编码和调制方案变成16-QAM 2/3。对于逻辑‘0’位，编码和调制方案变回到16-QAM 3/4。

这意味着调制16-QAM仍未改变，但是在附加信息信号的影响下错误保护编码在码率3/4和2/3之间改变。

如图2中所示的，如果没有要被发射的附加信息信号（即对于时间t < t1），则编码和调制方案是16-QAM 3/4。该编码和调制方案意味着数据传输的指定鲁棒性以及因此其中接收器可以尽可能不出错地接收数据传输信号的指定的发射区。在附加信息信号被发射的时间间隔中，第二编码和调制方案是16-QAM 2/3。该编码和调制方案意味着比16-QAM 3/4更鲁棒的数据传输以及因此稍微更大一些的发射区（在其中接收器可以尽可能不出错地接收数据传输信号）。因此，这是有利的，因为在附加数据信号被传送的时间间隔中编码和/或调制方案中的改变由于使用了16-QAM 2/3方案而不会对所需发射区的大小产生负面影响，即有用的信号发射本身不会被影响。

图3示出在附加信息信号的影响下发射器的编码和调制方案可随着时间如何改变的另一实现示例。如果不存在要发射的附加信息信号，则将利用例如16-QAM的调制方案来调制在输入端102处供应的要被发射的信息信号。这意味着，根据本发明，在这种情况下错误保护编码单元104没有意义，并且可能被配置成指定的错误保护编码（码率）或者甚至可能不存在。在控制信号116的影响下，调制单元106利用16-QAM调制来调制已经以这种方式错误保护编码的任何信息信号。在图3中对于时间t < t1示出这一点。

如果必须发射附加信息信号AI，则如下改变编码和调制方案。在该实现示例中，该附加信息信号被再次给出为如图2中的数字（二进制）信号。

如图3示范的，通过对于等于逻辑‘1’的位将调制方案变成8-QAM来改变编码和调制方案。对于逻辑‘0’位，调制方案变回到16-QAM。

如图3中所示的，如果没有要被发射的附加信息信号（即对于时间t < t1），则调制方案是16-QAM。该调制方案意味着数据传输的指定鲁棒性以及因此其中接收器可以尽可能不出错地接收数据传输信号的指定的发射区。在附加信息信号被发射的时间间隔中，第二调制方案是8-QAM。该调制方案意味着比16-QAM更鲁棒的数据传输以及因此其中接收器可以尽可能不出错地接收数据传输信号的更大的发射区。如从可以从图2和图3的描述看到的，附加信息信号是数字附加信息信号，并且MCS方案中的变化基于该数字附加信息信号的位而出现。这意味着对于数字附加信息信号中的每位，依据数字附加信息信号的该位的位值来决定MCS方案中的变化是否应该出现。因此，这是有利的，因为在附加数据信号被传送的时间间隔中调制方案的改变由于使用了8-QAM方案而不会对所需发射区的大小产生负面影响，即有用的信号发射本身不会被影响。

图4示出用于从图1接收发射器的数据传输信号的接收器400的一个实现示例。利用天线接收该数据传输信号并且将其转发到接收器400的输入端404。使用输入端子将输入端404与解调单元406耦合。使用输入端子将解调单元406的输出端子与错误校正单元408耦合。该错误校正单元408的输出端子与输出端416耦合。此外，控制单元412被提供用来控制解调器单元406和错误校正单元408，以使得可以使用正确的解调和/或解码方案来解调和/或错误校正接收到的数据传输信号。

该控制单元412被配置成确定利用哪个编码和/或调制方案来编码和/或调制发射信号。在来自图2的实现示例的情况下，控制单元412确定利用16-QAM 3/4或16-QAM 2/3来编码和调制发射信号。控制单元412使用这来生成用来控制解调器单元406和错误校正单元422的两个控制信号420和422，以使得正确地执行解调和错误校正并且接收到所发射的信息信号的复制品。

在通过编码和/或调制方案中的变化来发射附加信息信号的时间间隔中，该控制单元可以另外从对编码和/或调制方案的这些变化来导出所发射的附加信息信号并且在输出端418上传递它们。

在来自图3的实现示例的情况下，控制单元412确定利用16-QAM或8-QAM来调制发射信号。控制单元412使用这来生成用来控制解调器单元406的控制信号422，以使得正确地执行解调并且接收到所发射的信息信号的复制品。如在对于图3的描述中所提到的，这在这里同样意味着，根据本发明，在这种情况下错误校正单元408不重要并且可能被配置成指定的错误校正值或甚至可能不存在。

如在例如US-PS 5423059或EP 1076427A2中所述的，错误可能在从发射器接收发射信号期间出现。已知的接收器被配置用于该目的以确定来自发射器的数据传输信号是否被接收器出错地接收并且依据这些错误来生成反馈信号。将该反馈信号发射至发射器并且发射器基于该反馈信号切换至更鲁棒的编码和/或调制方案。

图5示出根据本发明的接收器500的第二实现示例，其也被配置成生成反馈信号并且将该反馈信号发射至发射器。

根据图5的接收器500以与根据图4的发射器400相同的方式形成。在图4中利用4xy指示的匹配元素在图5中利用5xy给出。除了图4中所示的那些之外，图5中的接收器包含用来依据所接收的数据传输信号中的错误的规模（以已经讨论的方式）生成控制信号的另一设备514，该设备514被进一步配置成使用天线536将控制信号作为反馈信号530发射至发射器。

图6示出根据本发明的发射器600的第二实现示例，其另外被配置成接收已被图5中的接收器500作为反馈信号530发射的反馈信号630。

根据图6的发射器600以与根据图1的发射器100相同的方式形成。在图1中利用1xy指示的匹配元素在图6中利用6xy给出。除了图1中所示的那些之外，图6中的发射器包含用来接收反馈信号630的另一设备628（例如另一天线）。该反馈信号也被传递到控制单元612上，也是为了控制发射器的编码和/或调制方案。

在图7中进一步解释根据图6的发射器的功能。在用于传输的正常操作中和良好条件下，但是当没有附加信息信号要被发射时，发射器600利用例如16-QAM 5/6的编码和/或调制方案来工作。如果要在时间t = t1处发射附加信息信号AI1，则通过以已经利用图2描述的方式在编码和调制方案16-QAM 5/6和16-QAM 3/4之间切换来发射该附加信息信号AI1。然而，在这种情况下，仅错误保护编码在5/6（即利用要被发射的信息信号的5个信息位来发射错误校正位）和3/4（即利用要被发射的信息信号的4个信息位来发射错误校正位）之间改变。

然后，发射器600接收向其通知所接收的发射信号的接收质量已降低的反馈信号。响应于此，控制单元612将发射器切换至更鲁棒的编码和/或调制方案。在图7中在时间t = t2处示出这一点，在时间t = t2处将调制方案从16-QAM 5/6转换成8-QAM 5/6。

如果在时间t = t3处再次要发射附加信息信号AI2，则通过再次以已经在图2中描述的方式在编码和调制方案8-QAM 5/6和8-QAM 3/4之间切换来发射该附加信息信号AI2。在这种情况下，错误保护编码再次在5/6和3/4之间改变。

然后，发射器600再次接收向其通知所接收的发射信号的接收质量已进一步降低的反馈信号。响应于此，控制单元612将发射器切换至甚至更加鲁棒的编码和/或调制方案。在图7中在时间t = t4处示出这一点，在时间t = t4处将调制方案从8-QAM 5/6转换成4-QAM 5/6。

如果在时间t = t5处再次要发射附加信息信号AI3，则通过再次以已经利用图2描述的方式在编码和调制方案4-QAM 5/6和4-QAM 3/4之间切换来发射该附加信息信号AI3。在这种情况下，错误保护编码再次在5/6和3/4之间改变。

然而，因为信息信号的发射时间（诸如参见图7的时间tx）内更差的接收，可能发生调制和编码方案的转换。这可能在AI信号的解码期间导致位错误。例如，在时间tx处从16-QAM 5/6到16-QAM 3/4的MCS转换可能被错误地解释为作为接收器侧上的接收恶化的结果的AI信号中的“位改变”，即使此时AI信号中尚未发生位改变。为了避免特别在不会被重复发射的附加信息信号中的这些错误（在这种情况下，可能因为多次发射而检测到位错误），在附加信息信号上实施附加错误保护。可以在通过MCS改变将附加信息信号（AI）“调制”成有用信号之前向该附加信息信号（AI）提供对于AI信号的前向错误校正（FECZI）。例如，对于AI信号中的每3个有用位可以添加1个保护位，与为3/4的coderate_AI相对应。

必须确保附加信息信号在发射器和接收器之间的传输的同步。这里有机会选择一个发射器和接收器二者都知道的固定位时钟。这意味着接收器有可能识别附加信息信号数据位中的较长的0和1序列（在这种情况下MCS方案中将不总是存在从位到位的改变）。

第二机会是使用对AI信号的特殊差分相位调制（相移键控），参见图8。差分曼彻斯特码具有以下编码规范：

-当发射逻辑0时，对于相对于先前定相的输出而言时钟信号不反转（在相位期间转180°）

-当发射逻辑1时，对于相对于先前定相的输出而言时钟信号反转（转180°）。

可以在接收器中根据所发射的“差分曼彻斯特”编码的AI信号来恢复时钟。如在本发明中所应用的，这意味着在差分曼彻斯特码中任何时候都会发生相位改变，如上所述MCS方案在MCS1和MCS2之间相应地改变。或者反过来，当相位改变时MCS总是相应地改变。可以在接收器处从所恢复的时钟和相位改变（MCS改变）的时间导出附加信息的确切位序列。

图9示出根据本发明的MCS转换过程的一个实现示例，在其中使用(n=)4 MCS方案将附加信息信号封装在数据传输信号中。

要被发射的附加信息信号再次是已经在图2中给出的数字（二进制）信号，即0和1位的系列：1001011011001010011011..... 。

两个连续的位总是被一起考虑。对于两个位存在四种可能性：00、01、10和11。如在图9中所示的，如果没有附加信息信号要被发射（即对于时间t < t1），则编码和调制方案是64-QAM 3/4。该编码和调制方案意味着数据传输的指定鲁棒性以及因此其中接收器可以尽可能不出错地接收数据传输信号的指定的发射区。该附加信息信号的第一两位字‘10’引起MCS方案中从64-QAM 3/4到16-QAM 3/4的新改变。这后面是附加信息信号的两个两位字‘01’。这引起MCS方案中从16-QAM 3/4到64-QAM 2/3的改变。在这之后是另一两位字‘10’，其引起MCS方案中从64-QAM 2/3到16-QAM 3/4的改变。在这之后是两位字‘11’，其导致从16-QAM 3/4到16-QAM 1/2的改变。在这之后是两位字‘00’，其导致从16-QAM 1/2到64-QAM 3/4的改变。

该过程导致与图2中讨论的转换过程相比较的不同MCS方案之间的更低改变频率。这是有利的，因为MCS改变方案然后受到的干扰必须小于每一位改变都导致MCS改变的情况。还可以使用更高的FEC，其将生成附加保护位，也会生成再多一些的MCS改变，但然后因为更低的变化率可以更好地管理这一点。

还应该指出，本发明不限于这里讨论的示例实现。本发明还关系到与这些示例不同的实现示例，其实现方式对本发明并不重要。例如n（不同MCS方案的数目）可与所述的那个不同。对于等于例如3的n的数目，将必须通过数据传输信号中的三种不同MCS方案之间的改变来使三元附加信息信号适应。本发明还具有在单频网络（SFN）中的应用。因为在SFN中MCS通常不改变，所以当MCS方案确实改变时很明显的是正在发射附加信息信号。然后上面提到的附加错误校正将可能是不必要的，并且然后发射系统将变得更简单（并且因此更便宜）。