专利名称：借助空间和时间交错来优化链路质量的制作方法
技术领域：
本发明涉及在无线电信道中，从发射器向接收器传输数据的方法，还涉及实现该方法的发射器和接收器。
在常规的数字信息传输中，通过使用某些类型的冗余，保护要传输的信号，以免受到噪声的影响。从数字通信时代的一开始，就已认识到编码作为一种改进传输可靠性的方法的重要性。在接收方，根据处理的受保护或编码信号，例如通过考虑同一信息块的重复样本，确定接收的特定二进制位。假定影响每个样本的噪声是互不相关的，则加入的冗余的总效果加强了所需的信号，同时中和了噪声的影响。当要传输的信号被预先编码时，接收器做出的确定的可靠性被极大地提高，这清楚地反映为数字链路性能的提高，例如反映为误码率的降低。通常，信道编码提供防范附加白高斯噪声(AWGN)的降低效应所必需的保护。这是通过采用时间分集，常规编码方案使用的原理来实现的。
当考虑(快速)衰落信道的影响时，为了保持与只具有噪声的信道的性能指标可比的性能指标，需要进行其它考虑。事实上，衰落往往会以近似相同的比例，改变相邻的传输二进制位。从而当信号的连续二进制位受到高度相关的衰落包络的影响时，任何编码保护，包括纠错码，都将不能保护传输的信息。为了采用任意的常规编码方案，必须改变要传输的二进制位的时间结构。这种情况下，相关的衰落将不会影响对应于非连续信号二进制位的连续二进制位。如果按照预定的顺序改变时间结构，则借助反向操作，产生按照和初始传输的位流相同的顺序产生位流，可容易地重构接收的二进制位。则可如同通常一样，进行信道解码。上述时域操作在发射方被称为(位)交错，在接收方被称为解交错。通常通过以行方向方式把编码二进制位写入矩阵中，并以列方向方式读取要传输的二进制位，实现交错。应指出的是交错-解交错操作对信号施加了一个固有延迟。对于r×q交错矩阵，信号将被延迟对应于rq二进制位的相同时间。在缓慢变化的环境中，相应地，衰落包络将较为缓慢，相反地，相干时间将较大。快速衰落包络越慢，涉及衰落(或者与衰落相关)的连续二进制位越多，提供有效保护的交错深度应越大。
在由低移动性表征的无线电环境中，例如室内单元中，信道的相干时间较大，通常至少为几百毫秒。相干时间反映信道的变化速度，并且可认为相干时间确定交错中，二进制位应被放置多远的距离，从而在衰落信道的情况下，它们的交叉相干足够小。相应地，衰落深度较长，从而提供足够的保护所需的较大的交错深度会导致过长的延迟。在较大的延迟会影响传输质量的意义上，许多应用对延迟比较敏感。这直接与实时应用，例如语音和视频通信相关，对于实时应用来说，长延迟是不可接受的。另外，系统制约也会限制使用的交错深度的最大数量，尤其是对于高位速率用户来说更是如此。事实上，长延迟及高位速率通信在发射方和接收方都要求非常大的信号缓存能力。总之，在低移动性无线电环境中，大多数情况下，交错的使用意味着不可接受的长处理延迟。对于较高的位速率来说，该问题变得更为严重。从上述情况是在皮/微小区中工作的WCDMA(宽带码分多址)系统的特征的事实，可看出该问题的重要性。
移动站接收的信号的包络延迟相关可近似为ρ(τ)=J02(βντ)-----(1)]]>这里，τ是关心的时间延迟，J0是Bessel函数，v是移动站速率，β＝2π/λ，λ为信号波长。对于约为2，4的变元来说，产生Bessel函数的第一个零值(对应于具有零相关性的最小延迟)。例如，对于移动站几乎固定不动或者缓慢移动(v＜1Km/h＝的2GHz无线电信道来说，延迟相关性(该指标与信道的相干时间可比)大于约200毫秒。假定使用相同等级的交错深度，则对于2M bit/s信号业说，至少必须缓存400K信号。这很容易超出终端设备的处理能力。
交错主要用于解除快速衰落对信息的邻近二进制位的影响的相关性。但是，通过从不同的天线发射这些相邻的二进制位，可获得相同的效果。在原理上，可通过利用等同的空间处理或空间交错，代替或扩展利用时间交错获得的去相关效果。应指出的是，为了获得空间和时间行为方面的二元性，发射天线必须在接收方产生相应不相关信号。幸运地，由于皮/微小区通常具有较大的角度扩展，因此在皮/微小区中，这是完全正确的，另外如果天线分离足够大，或者采用了极化分集，则在宏观小区中也是正确的。可把由等式1表述的相同原理扩展到空间域，以便得到下述空间相关表达式ρ(d)=J02(βd)-----(2)]]>这里d表示空间分离。同样，零相关性的分离导致所需的空间分离d＝0.38λ(βd＝2，4)，假定标准的多普勒频谱。重要的是强调当ρ(τ)＝0(等式1)时，在时域中可获得相同的去相关效果，当ρ(d)＝0(等式2)时，在空间域中，可获得相同的去相关效果。
本发明的目的是提供一种在无线电信道中，从发射器向接收器传输数据的改进方法，并提供改进的发射器和改进的接收器。根据本发明的一个方面，提供了一种如权利要求1中限定的，在无线电信道中，从发射器向接收器传输数据的方法。根据本发明的另一方面，提供了一种如权利要求17中限定的发射器。根据本发明的又一方面，提供了一种如权利要求33中限定的接收器。从属权利要求中要求保护本发明的优选实施例。
本发明的原理是为了把处理延迟保持在可接受的限度内的首要目的，在时间和空间域中，自适应交换资源。由于给定无线电信道的缓慢，如果给予足够保护所需的交错延迟过大，则考虑使用空间域。换句话说，提出的方案通过自适应组合空间和时间资源，获得指定的链路质量或者最大的链路延迟。本发明的独特特征是由其自适应性带来的灵活性。资源易于选择，以达到最终目标，例如指定的链路质量，特定的最大许可处理延迟等。资源选择过程还考虑了发射方的可用资源，以及各个特定无线电信道的特性。
表1表1表示了在要采用的资源，即时间和空间交错的确定中所涉及的因素。假定编码资源可提供有限数目的空间和时间交错的组合。特定ST(空间时间)交错组合的选择由决定算法完成。该算法力图实现预定的标准(例如链路性能，处理延迟)，为此，该算法利用了输入信息。输入信息可包括无线电环境信息(例如，估计的信道脉冲响应，角度，频率及延迟扩展)，用户级信息(例如质量要求，用户优先级，通信类型)，网络级信息(例如同信道用户信息)及设备级信息(例如可用的物理资源，功率放大器的负载条件)。另外，来自于所需移动站的反馈信息也可用于控制编码方案决定过程。
下面参考附图，举例说明
具体实施例方式
图1A和1B图解说明了无线电系统的一个例子；图2图解说明了发射器；图3图解说明了接收器；图4是图解说明在无线电信道中，从发射器向接收器传输数据的方法的流程图。
在下面的例子中，在不对本发明进行限制的情况下，在通用移动电话系统(UMTS)中描述本发明的实施例。
下面参考图1A和1B，说明典型的移动电话系统结构。图1B只包含了对于本发明的说明来说，是必不可少的部件，不过对于本领域的技术人员来说，显然常见的移动电话系统还可包括这里不必详细说明的其它功能元件和结构。移动电话系统的主要部分是核心网络CN，UMTS地面无线电接入网络UTRAN和用户设备UE。CN和UTRAN之间的接口被称为Iu接口，UTRAN和UE之间的接口被称为Uu接口。
UTRAN由无线电网络子系统RNS构成。两个RNS之间的接口被称为Iur接口。RNS由一个无线电网络控制器RNC和一个或多个节点Bs B构成。RNC和节点B之间的接口被称为Iub接口。节点B的接收区域，即小区在图1A中用C表示。
由于图1A中的表示非常抽象，于是在图1B中，通过表示出对应于UMTS各个部分的GSM系统各部分，阐明图1的表述。显然，给出的附图决不是对本发明的约束，而只是一种近似，因为UMTS的各个部分的职责和功能仍然处于缓慢的设计过程中。
图1B表示了从电话136到用户设备UE的电路交换传输。用户设备UE可以是固定安装的无线本地环路终端，安装于车辆上的终端或者手持式便携终端。
无线电网络UTRAN的基础结构由无线电网络子系统RNS，即基站子系统构成。无线电网络子系统RNS由无线电网络控制器RNC，即基站控制器，和处于RNC控制之下的至少一个节点B，即基站构成。
基站B包括多路复用器114，收发器116和控制收发器116和多路复用器114的操作的控制器118。多路复用器114安排通信量，并控制若干收发器116用于单个传输连接Iub的信道。
基站B的收发器116具有与天线装置120的连接，天线装置120被用于提供与用户设备UE的双向(或者有时为单向)无线电连接Uu。无线电连接Uu中传输的帧的结构被详细确定，并且该连接被称为空中接口。
基站控制器RNC包括组交换场(group switching field)110和控制器112。组交换场110被用于交换语音和数据，并被用于连接信令电路。基站B和基站控制器RNC构成基站子系统，所述基站子系统还包括代码转换器，也称为语音编解码器，或者TRAU(代码转换器和速率适配器)108。
按照基站子系统的实际实现，基站控制器RNC和基站B的功能划分和物理结构可不同。一般来说，基站B实现无线电连接。基站控制器RNC通常管理下述内容无线电资源控制，小区间切换控制，功率控制，计时和同步，以及用户设备的寻呼。
代码转换器108通常尽可能近地位于移动交换中心106附近，因为这允许以节省传输容量的蜂窝无线电网络形式，在代码转换器108和基站控制器RNC之间传输语音。
代码转换器108转换在公用交换电话网络和蜂窝无线电网络之间使用的不同数字语音编码模式，以使它们兼容，例如，从64kbit/s固定网络形式转换为蜂窝无线电网络的另一形式(例如13kbit/s)，反之亦然。自然地，只对语言进行代码转换。控制器112执行呼叫控制，移动性管理，统计数据的收集和信令。
核心网络CN由属于移动电话网络，并且不是UTRAN一部分的基础结构构成。图1B图解说明了为核心网络CN一部分的两个设备，即移动交换中心106和网关移动交换中心104，网关移动交换中心104操纵面向外界，在本例中面向公用交换电话网络134的移动电话系统接口。
用户设备UE的基本部件是与用户设备UE的天线的接口，收发器，用户设备UE的控制部分，与电池的接口，及包括显示器，键盘，麦克风和扬声器的用户接口。
系统还可采用分组交换传输设备，例如GPRS(通用无线电分组服务)。GPRS(通用分组无线电服务)是电路交换中未被使用的接口能力被用于分组传输的一种服务。由于GPRS是一种基于GSM的新兴服务，因此将不给出和GPRS与UMTS的配合有关的细节。
如图1B所示，交换场110可执行通过移动服务交换中心106，向公用交换电话网络(PSTN)134的切换，以及向分组传输网络142的切换(用黑点表示)。公用交换电话网络134中的一种典型终端136是普通电话机或ISDN(综合业务数字网)电话机。
分组传输网络142和交换场110之间的连接由支持节点(SGSN＝服务GPRS支持节点)144建立。支持节点140的目的是在基站系统和网关节点(GGSN＝网关GPRS支持节点)144之间传送分组，并且记录在其范围内的用户终端UE的位置。
网关节点144连接分组传输网络142和公用分组传输网络146。在接口处可使用网间协议或者X.25协议。通过封装，网关节点144使公用分组传输网络无法知道分组传输网络142的内部结构，从而对于公用分组传输网络146来说，分组传输网络142类似于一个子网，公用分组传输网络能够向置于其中的用户终端UE发送分组，并从所述用户终端UE接收分组。
分组传输网络142通常是使用携带信令和用户数据的网间协议的专用网络。关于网间协议层下的结构体系和协议，网络142的结构可针对操作人员发生变化。
公用分组传输网络146可以是，例如全球因特网，与之连接的终端148，例如服务器计算机希望把分组传送给用户终端UE。
图2图解说明了根据本发明的自适应无线电发射器250的简化结构。无线电发射器250可位于节点B，或者位于用户设备中。相应地，无线电接收器226可位于用户设备或者节点B中。
其目的是使用自适应方案，以便通过可用的多样性资源的灵活分配，获得确定的质量水平。这里，质量代表链路性能的优良指数，以及获得所需性能需要的处理延迟。可以连续地，或者在连接的基础上实现自适应性。在前一种情况下，可根据时隙，突发或者分组，改变使用的编码方案，在后一种情况下，当要建立新的连接时，选择编码方案。根据连接，或者根据帧/分组，使用的时间和空间交错水平被传输给接收器226。
置于无线电信道中的不同服务的数据200包括，例如，语音，数据，影视视频，或者静态视频图象，以及在无线电发射器的控制部分240中处理的系统的控制信道。控制部分240与设备自身的控制相关，并且与连接的控制相关。不同的服务需要不同的源编码设备，例如，语音需要语音编解码器。不过，出于清楚起见，在图2中没有表示出源编码设备。
数据200在信道编码器202中被信道编码。一种形式的信道编码是不同的信息组编码，其中一个例子是循环冗余检验或CRC。执行信道编码的另一种典型方式是卷积编码及其不同的变化，例如，删截卷积编码。在WCDMA中，还使用级联卷积编码(特播编码)。
进行信道编码之后，信道在交错器204中被交错。原理上，交错器204是常规的交错部件，其中可从有限数目的可能值dI中选择交错深度。选择交错深度的方法将在稍后说明。只要说控制部分240含有编码方案决定算法就够了，编码方案决定算法控制交错器204的操作，以及空间分集部件206的操作。
控制部分240从部件242接收关于数据200的质量和延迟要求的信息。部件242包括检测数据传送延迟要求的传送延迟装置242，和根据要发送的数据的要求，检测无线电信道质量要求的质量装置242。控制部分240还可从部件242接收网络级信息。
同样，空间分集部件206的详细操作将在后面说明，不过在原理上，空间相异性部件206是实现空间交错，即传输中，分集式天线的使用的部件。
在自适应编码过程之后，借助独特的署名，例如特殊的扩展码，单独识别对应于选择的各个天线214A，214B，214C的信号。将利用一个传输部件212A，212B，212C发送具有不同署名的各个信号208A，208B，208C。每个传输部件212A包括一个用于在无线电信道中，传输调制，交错并且信道编码后的数据的调制部件210A，调制部件210A与天线214A相连。传输部件212A，212B，212C的数目为N。
眼下，和天线214A，214B，214C相关的任何控制信息还可附属于数据流上。署名操作及控制信息的加入由部件238进行，部件238又由控制控制部分240控制。
信号在调制部件210A中被调制，例如，利用扩展码扩展信号。调制部件210A可包括功率放大器和限带滤波器。随后通过选择的天线214A，214B，214C把模拟无线电信号传输给无线电路径224。
无线电发射器250还包括一个无线电接收器234，无线电接收器234用于实现双向无线电连接的另一半230。本发明的一个有趣特征是能够利用信道测量部件236，测量来自于到来的无线电连接的信息，信道测量部件236把测得的信息传送给控制部分240。部件236包括用于确定无线电信道相干时间的相干时间装置236。
空间分集部件206的功能是向编码方案提供自适应空间交错能力。如上所述，自适应时间交错已在交错204中完成。时间交错器204的输出是具有由编码方案决定算法240选择的指定交错深度的数据流。空间分集部件206中的核心操作是把连续的位数据流映射到和发射天线214A，214B，214C相关的平行空间编码信号矢量中。可借助数据映射矩阵M实现位映射，这里M是N维的二进制方矩阵。把具有来自于时间交错器的最后N个二进制位的数据位矢量看作d＝[d1，d2，……，dN]T，则映射操作之后的输出矢量为s＝Md(3)这里s是Nx1-矢量，其第k个元素是将被送入第k个发射天线的二进制位。
为了评述映射法则如何作用于输入矢量d，下面给出一个例子。为了把第i个二进制位映射到第j个天线，矩阵M的第j列的第i个元素为“1”，其余的列元素为“0”。如果M＝8，d1从天线1，2和3发射，d2从天线4发射，d3从天线5发射，d5从天线7和8发射，M得到1000000010000000100000000100000000100000000000000000100000001000]]>易于发现s＝Md＝[b1，b1，b1，b2，b3，0，b5，b5]T。
作为一个简单的规则，可以认为按照如下所述进行位映射如果使用第j个天线，则M的第j行必须含有唯一的一个“1”。“1”的位置表示将从第j个天线发射的相应二进制位。如果第j行是全零矢量，则不使用第j个天线。按照类似的方式，M的列指出要发射的二进制位。每列中可有一个以上的“1”。第i列第j位置中的“1”指出二进制位bi将从第j个天线发射。如果第i行是全零矢量，则当前不发射第i个二进制位。通过矩阵M中条目的适当选择，可实现可用天线中，存在的二进制位的任意组合。
基本上，编码方案决定算法240确定矩阵M的元素。为了做到这一点，如表1所示，考虑多个输入。在本说明中，信道测量及质量要求将主要被看作将根据其做出决定的最相关输入。
于是，控制部分240中的编码方案决定算法包括交错选择装置240，交错选择装置240通过把无线电信道相干时间和数据传送延迟用作决定参数，选择交错深度。交错选择装置240获得来自于相干时间装置236及传送延迟装置242的输入，交错选择装置240把交错深度输入交错器204。编码方案决定算法240还包括如果无线电信道质量要求没有得到满足，则除主天线之外，还至少选择一个发射分集式天线的天线分集选择装置240，以便满足无线电信道质量要求。天线分集选择装置240获得质量装置242输入的无线电信道质量要求，并且天线分集选择装置240把选择的发射部件212A，212B输入空间分集部件206。
控制器240控制通过虚箭头线与之相连的部件。本发明最好用软件实现，不过ASIC(专用集成电路)或者其它一些HW实现当然也是可行的。由HW和SW组成的混合实现也是可行的。因此，信道编码器202，交错器204，空间分集部件206，相干时间装置236，传送延迟装置242，交错选择装置240，质量装置242及天线分集选择装置240可以是驻留于发射器250的处理器中的软件模块。
图4中表示了根据本发明的方法。该方法开始于方框400。
在方框402中，根据用户和系统信息，设置无线电信道质量要求。
在方框404中，设置数据传送延迟要求。
在方框406中，确定无线电信道相干时间。
在方框408中，对数据进行信道编码。
在方框410中，通过利用无线电信道相干时间和数据传送延迟作为决定参数，选择交错深度。
在方框412中，对信道编码数据进行交错。
在方框414中，进行测试是否满足无线电信道质量要求？如果不满足，则在方框416中，除主天线之外，还至少选择一个发射分集式天线，以便满足无线电信道质量要求，之后该方法将在方框418中继续。如果满足无线电信道质量要求，则直接在方框418中继续进行操作，而不向信号加入空间交错。
在方框418中，利用选择的天线传输调制，交错并且信道编码后的数据。在方框420中，该方法结束。
下面以一组六条规则的形式，给出发射器250用于为下行链路224选择最合适的时间和空间交错组合的策略。假定发射器250位于基站，接收器226位于移动站，不过下述规则也适合于优化上行链路230。
1.网络根据传送模式，设定数据传送的质量要求。传送模式可以是具有不同数据速率的实时通信和非实时通信。质量要求是误码率或帧错误率和传送延迟Dreq。
2.在发射器250中，存在预设的时间交错水平(或深度)(例如10ms，20ms，30ms，…，80ms，…)和空间交错水平。估计的相关系数以具有特定角度扩展的天线分离为基础。如果如同在线性阵列中一样，天线间隔相同的距离，则相邻天线之间的距离对应于给定角度扩展中最低的空间交错水平，并且远端天线之间的距离对应于最高的空间交错水平。
3.发射器250测量反向链路(或者上行链路)230，并根据这些测量，确定信道的相干时间，信道的相干时间直接与所需的交错深度有关。另外还可测量可用的多路分集的数量，以及天线振子之间的相关性。上行链路230信息通常可用作下行链路信息的近似结果。
相干时间Tcoh近似于多普勒线宽的倒数。估计多普勒线宽的已知方法有几种，这里假定使用能够以一定精度估计多普勒线宽的一种方法。当然，测量精度会影响本发明的技术效果。
通过观测功率超过预设功率水平Ptr(与功率最强的组件相比，例如Ptr＝-19dB)，并且相互之间的距离大于相干距离(约为矩形脉冲波形的一小片(chip))的多路组件的数目。多路组件的功率可用于计算可能的最大多路组合增益Gmmax。
4.把相干时间与所需的传送延迟进行比较。
4.1.如果相干时间Tcoch无穷大，则使用空间交错，即使用至少一个分集式天线。
4.2.如果相干时间Tcoch大于所需的传送延迟Dreq，则估计多路分集的数量。多路分集的这种估计是一个可选的特征。它优化了无线电资源的使用，因为如果在接收器226中，存在足够的多路分集，则可降低时间和/或空间交错。
4.2.1.如果不存在多路分集(Gmmax≤Gtr，参见下面对Gtr的定义)，并且信道正在衰落，则把时间交错水平设定为对应于所需的传送延迟，从而选择的时间交错深度dI≤Tcoch。选择空间交错水平mj，以便两个连续符号之间的有效相干值低于预定的门限水平Ctr。根据时间交错深度和空间交错值，计算有效的相干值。预定的门限水平保证连续符号之间一定水平的去相关性，从而在解码之后，可以和闭环功率控制一起获得所需的误差性能。
4.2.2.如果多路分集增益Gmmax≥Gtr，并且时间交错深度dI≤Tcoch，则只利用一个天线发射数据。预设门限增益Gmtr，以便和时间交错深度dI，及闭环功率控制一起，能够在解码之后，获得所需的误差性能。
4.3.如果相干时间Tcoch小于所需的传送延迟Dreq，则把时间交错水平设定为对应于相干时间，即dI≤Tcoch。估计多路分集的数量。
4.3.1.如果不存在多路分集(Gmmax≤Gtr)，则天线被用于产生仿真多路分集，从而获得的多路组合增益Gmach和时间交错深度dI，以及闭环功率控制一起，保证在解码之后，获得所需的误差性能。
4.3.2.如果存在足够的多路分集(Gmmax≥Gtr)，则只使用一个天线发射数据。
5.利用选择的时间交错深度dI对编码数据序列进行交错，并根据选择的空间交错水平mj或传输分集水平，实现天线映射。在空间交错中，把连续的二进制位分配给不同的天线振子ak。在传输分集中，单个二进制位被分配给多个天线振子ak，…，ak＋n。借助映射矩阵M的适当充填，可容易地实现这一点。
6.通过把特殊的扩展码分配给天线发射的每个二进制位，或者通过把不同的引导符包含在考虑的天线发射的每个二进制位或二进制位序列中，识别天线。
上面给出的编码方案决定主要由上行链路测量结果驱动。其目的是获得所需的链路质量水平。另外，决定过程中还可结合其它用户和网络信息。这些用户和网络信息包括基站信息，例如处理资源的可用性，硬件局限性(例如功率放大器负载)，硬件故障(例如当在给定发射分支中出现故障时，基站将重新安排发射方案，以避免服务中断)，网络信息，例如某些用户服务的优先级及同信道用户信息，来自于移动站的反馈信息，例如编码决定也可由移动站完成，或者可由基站和移动站做出共同的决定。
到目前为止，只介绍和分析了发射器250一方。下面将参考图3，介绍能够处理由自适应发射器250发射的信号的自适应接收器226。dI，这里，强调的是使用的编码方案最终由发射方决定，但是选择的方案必须易于通知给接收方。下行链路专用控制信道可用于传送和使用的编码方案中的任何改变有关的信息。
提出的方法可和类属M天线接收器一起使用，这里M≥1。从而，接收器或者是单天线接收器，或者是多天线接收器。
在检测数据位之前，接收器必须检测使用的时间和空间交错水平，并且接收器必须配置自身。这是由控制部分326完成的，控制部分326接收来自于控制信道的信息，或者控制部分326通过使用盲检测，找出所述信息。
每个天线302A，302B，302C接收从不同天线214A，214B，214C发射的符号。如果特定的代码被用于提供身份证明，则相应的去扩展部件被用于重新排列空间交错后的二进制位，使之恢复初始的顺序，或者允许最大比率的组合，如果使用了传输分集的话。如果引导符被用于提供身份识别，则在处理数据位之前，必须检测这些引导符。在这种情况下，必须缓存接收的信号。
图3表示了CDMA无线电系统中使用的一种可能的接收器。它采用M发射天线分离部件300A，300B，300C，每个部件与一个天线相连。如果不使用接收器天线分集，则只存在一个发射天线分离部件300A。
无线电接收器通常是瑞克接收器。天线从无线电路径接收模拟无线电信号。接收的信号被传送给构成阻止所需频带外的频率的滤波器的射频部分304A，304B，304C。随后信号被转换为中频信号，或者直接被转换为基带信号，在前一种情况下，信号被采样并被量化。由于所讨论的信号是多路传播信号，因此需要在包括几个瑞克指状元件的部件中组合在不同多路中传播的信号分量。在行化瑞克指状元件中，搜索不同多路传播的信号分量的延迟。在找出所述延迟之后，通过使接收的信号和利用找出的特定多路的延迟，所延迟的使用扩展码相关，分配用于接收每个多路传播信号的不同瑞克指状元件。随后组合同一信号的不同解调和去扩展多路，以便获得更强的信号。
每个发射天线分离部件300A，300B，300C包含N个瑞克接收器，瑞克接收器的数目N对应于发射器使用的发射天线214A，214B，214C的数目。每个瑞克接收器306A，308A，310A与特定的天线214A，214B，214C代码匹配。于是，接收分集组合部件312中的每个第i个组合网络(i＝1，2，…N)314A，314B，314C将具有M个输入。第i个组合网络314A，314B，314C的输出代表第i个发射天线的组合后的M阶分集信号。
在发射分集组合部件320中，对使用的空间交错进行解交错。随后，在解交错器332中，对信号进行时间解交错。之后，可在信道解码器324中，对信道编码进行解码，以恢复初始数据200。例如，最好利用维特比解码器对卷积编码进行解码。同样，本发明的接收器最好用软件实现，但是如同发射器一样，也可利用硬件来实现。
虽然上面参考附图中所示的例子说明了本发明，但是显然本发明并不局限于此，相反在附加的权利要求中公开的本发明的原理的范围内，可以多种方式变化本发明。
权利要求
1.一种在无线电信道中，从发射器向接收器传输数据的方法，所述方法包括(402)根据用户和系统信息，设置无线电信道质量要求；(404)设置数据传送延迟要求；(406)确定无线电信道相干时间；(408)对数据进行信道编码；(410)通过利用无线电信道相干时间和数据传送延迟作为决定参数，选择交错深度；(412)交错信道编码数据；(414 NO)如果无线电信道质量要求不被满足，(416)除主天线外，还至少选择一个发射分集天线，从而满足无线电信道质量要求；(418)利用选择的天线，发射调制，交错并且信道编码后的数据。
2.按照权利要求1所述的方法，其中无线电信道质量要求被表示为误码率或帧错误率。
3.按照权利要求1所述的方法，其中从预定的水平内选择交错深度，并用天线之间的估计相关因素作为参数，来选择天线。
4.按照权利要求1所述的方法，其中无线电信道相干时间被定义为多普勒频宽的倒数。
5.按照权利要求1所述的方法，其中当选择交错深度时，还考虑无线电信道的多路分集组合增益。
6.按照权利要求5所述的方法，其中当计算多路分集组合增益时，将接收功率超过预定门限，并且相互之间的距离大于相关距离的多路组件考虑进去。
7.按照权利要求1所述的方法，其中以把连续符号分配给不同天线的方式使用天线。
8.按照权利要求1所述的方法，其中以把同一符号分配给至少两个不同天线的方式使用天线。
9.按照权利要求1所述的方法，其中通过每个天线的发射含有一个唯一的署名，例如扩展码或引导符序列。
10.按照权利要求1所述的方法，其中在无线电连接开始时，在无线电信道上，把使用的交错深度通知接收器。
11.按照权利要求1所述的方法，其中关于无线电信道的各帧或各个分组，把使用的交错深度通知接收器。
12.按照权利要求1所述的方法，其中借助二进制方矩阵，把交错并且信道编码后的数据映射到天线。
13.按照权利要求12所述的方法，其中二进制方矩阵是N维矩阵，其中N是天线的数目；矩阵各行分别对应于一个天线；矩阵各列分别对应于一个要发送的符号；矩阵位置中的值“1”表示借助于该行的天线发送对应于该列的符号；矩阵位置中的值“0”表示不借助于该行的天线发送对应于该列的符号。
14.按照权利要求1所述的方法，其中当无线电信道相干时间无限大时，相干深度被设定为零，并且至少使用一个分集式天线。
15.按照权利要求1所述的方法，其中交错深度被设定为对应于数据传送延迟，并且选择天线的数目，以便两个连续符号之间的有效相干值低于预定的门限水平。
16.按照权利要求1所述的方法，其中用户和系统信息包括和接收器相关的信息，例如，使用一个以上天线的接收器的天线组合增益；或者和无线电系统相关的信息，例如不同用户中的优先级，不同服务中的优先级，和干扰源相关的信息；或者和发射器相关的信息，例如硬件局限性，处理资源的可用性，硬件故障。
17.一种无线电发射器，包括对要发送的数据(200)进行信道编码的信道编码器(202)；与信道编码器(202)相连、用于交错信道编码数据的交错器(204)；与交错器(204)相连的空间分集部件(206)；与空间分集部件(206)相连的至少两个发射部件(212A，212B，212C)；包括在无线电信道中，发射调制、交错并且信道编码后的数据的调制部件(210A)，以及与调制部件(210A)相连的天线(214A)的发射部件(212A)；确定无线电信道相干时间的相干时间装置(236)；检测数据传送延迟要求的传送延迟装置(242)；通过把无线电信道相干时间和数据传送延迟作为决定参数，来选择交错深度的交错选择装置(240)，交错选择装置(240)获得来自于相干时间装置(236)和传送延迟装置(242)的输入，并且交错选择装置(240)把交错深度输入交错器(204)；根据用户和系统信息，检测无线电信道质量要求的质量装置(242)；如果无线电信道质量要求不被满足，除主天线外，还选择至少一个发射分集天线，从而无线电信道质量要求将被满足的天线分集选择装置(240)，天线分集选择装置(240)从质量装置(242)获得无线电信道质量要求，并且天线分集选择装置(240)把选择的发射部件(212A，212B，212C)输入空间分集部件(206)中。
18.按照权利要求17所述的无线电发射器，其中在质量装置(242)中，无线电信道质量要求被表示为误码率或帧错误率。
19.按照权利要求17所述的无线电发射器，其中在交错选择装置(240)中确定的预定水平内，选择交错深度，并通过把在天线分集选择装置(240)中确定的天线(214A，214B，214C)间的估计相关因素作为参数，来选择天线(214A，214B，214C)。
20.按照权利要求17所述的无线电发射器，其中在相干时间装置(236)中，无线电信道相干时间被规定为多普勒频宽的倒数。
21.按照权利要求17所述的无线电发射器，其中发射器还包括信道测量部件(236)，并且当在交错选择装置(240)中选择交错深度时，还把无线电信道的多路分集组合增益考虑进去。
22.按照权利要求21所述的无线电发射器，其中当计算多路分集组合增益时，把接收功率超过预定门限，并且相互之间的距离大于相关距离的多路组件考虑进去。
23.按照权利要求17所述的无线电发射器，其中以在天线分集选择装置(240)中，把连续符号分配给不同天线(214A，214B，214C)的方式使用天线(214A，214B，214C)。
24.按照权利要求17所述的无线电发射器，其中以在天线分集选择装置(240)中，把同一符号分配给至少两个不同天线(214A，214B，214C)的方式使用天线(214A，214B，214C)。
25.按照权利要求17所述的无线电发射器，其中发射器还包括用于向通过每个天线(214A，214B，214C)的发射加入一个唯一署名，例如扩展码或引导符序列的装置(238)。
26.按照权利要求17所述的无线电发射器，其中发射器还包括用于在无线电连接开始时，在无线电信道上，把使用的交错深度通知接收器的装置(238)。
27.按照权利要求17所述的无线电发射器，其中发射器还包括关于无线电信道的各帧或各个分组，把使用的交错深度通知接收器的装置(238)。
28.按照权利要求17所述的无线电发射器，其中在空间分集部件(206)中，借助二进制方矩阵，把交错并且信道编码后的数据映射到天线(214A，214B，214C)。
29.按照权利要求28所述的无线电发射器，其中二进制方矩阵是N维矩阵，其中N是天线(214A，214B，214C)的数目；矩阵各行分别对应于一个天线；矩阵各列分别对应于一个要发送的符号；矩阵位置中的值“1”表示借助于该行的天线发送对应于该列的符号；矩阵位置中的值“0”表示不借助于该行的天线发送对应于该列的符号。
30.按照权利要求17所述的无线电发射器，其中当在相干时间装置(236)中，无线电信道相干时间无限大时，在交错选择装置(240)中把相干深度设定为零，并且在分集选择装置(240)中，至少使用一个分集式天线(214A，214B，214C)。
31.按照权利要求17所述的无线电发射器，其中在交错选择装置(240)中，把交错深度设定为对应于数据传送延迟，并且在天线分集选择装置(240)中选择天线的数目，以便两个连续符号之间的有效相干值低于预定的门限水平。
32.按照权利要求17所述的无线电发射器，其中质量装置(242)中的用户和系统信息包括和接收器相关的信息，例如，使用一个以上天线的接收器的天线组合增益；或者和无线电系统相关的信息，例如不同用户中的优先级，不同服务中的优先级，以及干扰源相关的信息；或者和发射器相关的信息，例如硬件局限性，处理资源的可用性，硬件故障。
33.一种无线电接收器，包括包含天线(302A)的至少一个发射天线分离部件(300A)，与天线(302)相连的射频部分(304A)，与射频部分(304A)相连的至少两个瑞克接收器(306A，308A，310A)，瑞克接收器的数目对应于用于发射接收的信号的发射天线的数目；与瑞克接收器(306A，308A，310A)相连、用于组合从不同发射天线接收的信号的发射分集组合部件(320)；与发射分集组合部件(320)相连、用于对接收信号进行解交错的解交错器(322)；与解交错器(322)相连、用于对接收信号的信道编码进行解码的信道解码器(324)。
34.按照权利要求33所述的无线电接收器，其中在瑞克接收器(306A，308A，310A，306B，308B，310B，306C，308C，310C)和发射分集组合部件(320)之间，存在接收分集组合部件(312)，接收分集组合部件(312)包括用于组合利用同一发射天线发送的、并通过不同天线(302A，302B，302C)接收的信号的至少两个组合网络(314A，314B，314C)。
全文摘要
本发明涉及一种在无线电信道中,从发射器向接收器传输数据的方法,以及实现这种方法的发射器和接收器。所述方法包括:(402)根据用户和系统信息,设置无线电信道质量要求;(404)设置数据传送延迟要求;(406)确定无线电信道相干时间;(408)对数据进行信道编码;(410)通过利用无线电信道相干时间和数据传送延迟作为决定参数,选择交错深度;(412)交错信道编码数据;(414NO)如果无线电信道质量要求不被满足,(416)除主天线外,还至少选择一个发射分集天线,以便满足无线电信道质量要求;(418)利用选择的天线,发射调制,交错并且信道编码后的数据。
文档编号H04L1/06GK1331869SQ99814751
公开日2002年1月16日 申请日期1999年10月19日 优先权日1999年10月19日
发明者凯里·霍恩曼, 马考斯·凯茨, 朱哈·耶里塔洛 申请人:诺基亚网络有限公司