專利名稱：通信系統(tǒng)及其信號預(yù)處理裝置與信號接收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信號預(yù)處理裝置及其信號接收裝置，更特別地涉及一種應(yīng)用于一通信系統(tǒng)中的信號預(yù)處理裝置及其信號接收裝置。
背景技術(shù)：
第三代全球無線蜂窩通信技術(shù)目前已向碼分多址(CDMA)系統(tǒng)發(fā)展?？深A(yù)見地，未來無線通信系統(tǒng)的目標(biāo)為寬頻、高品質(zhì)、高速數(shù)據(jù)發(fā)送與多用戶同時傳輸。為了使通信系統(tǒng)達(dá)到這個目標(biāo)，勢必要增加信號接收與發(fā)送裝置的制作復(fù)雜度與成本。
為避免增加使用者的成本，極需要一種可節(jié)省制作復(fù)雜度與制作成本的信號接收裝置。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述，本發(fā)明的一個目的在于提供一種信號預(yù)處理裝置，可用于基站的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，用于在信號發(fā)送前利用上鏈信道的信息，預(yù)先補(bǔ)償信號在信道中的衰減、延遲或相位改變，并利用多個發(fā)送天線分別所欲發(fā)送的信號使用空間增益的優(yōu)點(diǎn)，提高接收端的通信品質(zhì)。
另外，本發(fā)明的另一目的在于提供一種信號接收裝置，如一移動臺。此信號接收裝置是供接收任一發(fā)送天線所發(fā)送出的信號。由于此信號接收裝置不需要額外的瑞克式處理器，因此，可更節(jié)省信號接收裝置的電路與制作成本。
本發(fā)明的信號預(yù)處理裝置包含一串行轉(zhuǎn)并行轉(zhuǎn)換器、L個補(bǔ)償處理處理器、以及對應(yīng)于此L個補(bǔ)償處理器的L個波束形成處理器。串行轉(zhuǎn)并行轉(zhuǎn)換器首先分解此串行數(shù)字信號為N個并行數(shù)字信號。L個補(bǔ)償處理器接收并利用上鏈信道的補(bǔ)償參數(shù)預(yù)先補(bǔ)償N個并行信號預(yù)估的信道衰減和多信道時間延遲，輸出一補(bǔ)償信號，此補(bǔ)償信號中也經(jīng)過擴(kuò)頻的處理，利用擴(kuò)頻處理單元對每一路徑的信號乘以一擴(kuò)頻碼，該擴(kuò)頻碼可以使用N組不相同且正交的擴(kuò)頻碼，讓同一路徑可以有N個信號同時傳輸。接著，每一波束形成處理器接收并強(qiáng)化此補(bǔ)償信號，使信號經(jīng)由環(huán)境到達(dá)客戶端接收機(jī)時，獲得頻域上的分送增益。多個發(fā)送天線接收并組合此L個增強(qiáng)信號以得到一特定信號，同時升頻此特定信號以得到一射頻信號。最后，發(fā)送天線即發(fā)送出此射頻信號。
本發(fā)明的信號接收裝置包含一接收天線、N個擴(kuò)頻碼匹配濾波器、N個決策器以及一并行轉(zhuǎn)串行轉(zhuǎn)換器。首先，接收天線接收并降頻此射頻信號為一基頻信號。N個擴(kuò)頻碼匹配濾波器分別具有相對應(yīng)的N組擴(kuò)頻碼，該擴(kuò)頻碼是用于接收基頻信號并分別卷積基頻信號與N組擴(kuò)頻碼，以得到N個主信號。N個決策器分別接收N個主信號并判斷每一主信號的值。并行轉(zhuǎn)串行轉(zhuǎn)換器依照每一決策器的判斷結(jié)果，將每一主信號的值組合成所欲得到的信號，例如并行轉(zhuǎn)換成串行。由此，本發(fā)明可用于一通信系統(tǒng)，用于在固定臺收發(fā)裝置與移動臺裝置間傳遞一數(shù)字信號，該通信系統(tǒng)包括一固定臺收發(fā)裝置，具有一接收單元，該接收單元接收上鏈信號，并估計一補(bǔ)償參數(shù)；一發(fā)送單元，具有上述信號預(yù)處理裝置，并利用補(bǔ)償參數(shù)補(bǔ)償發(fā)送信號，另一移動臺包含上述信號接收裝置來接收此傳輸信號，即可傳遞此數(shù)字信號。


各圖意義如下圖1示出了本發(fā)明的信號預(yù)處理裝置方塊示意圖。
圖2示出了本發(fā)明的補(bǔ)償處理器方塊示意圖。
圖3示出了本發(fā)明的信號接收裝置方塊示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提供一種可應(yīng)用于通信系統(tǒng)的一信號預(yù)處理裝置與其信號接收裝置。在此，本發(fā)明的信號預(yù)處理裝置利用上行鏈路所收到多個路徑的信道特性。由于上、下鏈路的信道特性相同，因此可以利用這些上行信道特性去預(yù)估下行鏈路的信道特性，例如信號衰減、延遲、相位改變或空間改變等。通信系統(tǒng)中的信號將由信號預(yù)處理裝置在信號傳輸前預(yù)先補(bǔ)償傳輸信道特性，并由多個發(fā)送天線發(fā)送出去。本發(fā)明基于上鏈已知的信道增益、多路徑到達(dá)的延遲時間、波束形成向量與擴(kuò)頻技術(shù)來設(shè)計，可結(jié)合時域與頻域優(yōu)點(diǎn)的下鏈?zhǔn)瞻l(fā)機(jī)系統(tǒng)。另外，本發(fā)明的信號接收裝置并不需要多增加瑞克式處理器，因此，更可節(jié)省信號接收裝置的電路與制作成本。
本發(fā)明附圖中，附圖標(biāo)記分別表示信號預(yù)處理裝置10，串行轉(zhuǎn)并行轉(zhuǎn)換器101，發(fā)送天線20，補(bǔ)償處理器103，信號11，波束形成處理器105，并行信號13，補(bǔ)償信號15，增強(qiáng)信號17。
如圖1所示，本發(fā)明提供一種信號預(yù)處理裝置10，用以預(yù)處理一通信系統(tǒng)中的J個發(fā)送天線20分別所欲發(fā)送的信號11。
本發(fā)明的信號預(yù)處理裝置10包含一串行轉(zhuǎn)并行轉(zhuǎn)換器101、L個補(bǔ)償處理器103以及對應(yīng)于此L個補(bǔ)償處理器103的L個波束形成處理器105。
如圖1所示，首先，串行轉(zhuǎn)并行轉(zhuǎn)換器101將串行信號11分解為N個并行信號13，并行信號13并行式的發(fā)送數(shù)值d1、d2...dN至L個補(bǔ)償處理器103。接收器40接收并處理上鏈信號后，傳輸補(bǔ)償參數(shù)給補(bǔ)償處理器103與波束形成器105，接收器40借助由上行鏈路所接收到上鏈路多個路徑的信號的信息，利用上下鏈路的信道特性相同，利用這些上行信道特性預(yù)估下行鏈路的信道特性，例如信號衰減、延遲、相位改變或空間改變等。也就是說，另在分時雙工的系統(tǒng)下，多用戶的上鏈會發(fā)送訓(xùn)練碼，使得接收器40很容易的獲得L個多路徑信道增益、L個多路徑到達(dá)時間的延遲以及L個多路徑所對應(yīng)的波束形成向量。每一補(bǔ)償處理器103依據(jù)接收器40送來的參數(shù)預(yù)先補(bǔ)償并行信號1 3的N個數(shù)值，以輸出一補(bǔ)償信號15。接著，每一波束形成處理器105同樣依據(jù)接收器40送來的參數(shù)分別接收并強(qiáng)化補(bǔ)償信號15，并分別輸出一增強(qiáng)信號17至每一信號結(jié)合裝置107。在此，本發(fā)明的L個波束形成處理器105分別具有不同的波束形成向量。此波束形成向量分別使補(bǔ)償信號15得到一空間分集增益(space-diversity gain)，以形成增強(qiáng)信號17。接著，J個信號結(jié)合裝置107分別接收到L個波束形成處理器105所發(fā)送的L個增強(qiáng)信號17。每一信號結(jié)合裝置107接收并組合L個增強(qiáng)信號17，以得到一特定信號19。最后，J個升頻裝置109將J個特定信號升頻為J個射頻信號21。J個發(fā)送天線20即可發(fā)送出此J個射頻信號21。
如圖2所示，補(bǔ)償處理器103進(jìn)一步包含信道預(yù)處理單元1031、擴(kuò)頻處理單元1033與時間預(yù)先補(bǔ)償單元1035。信道預(yù)處理單元1031利用上述L個多路徑信道增益，對相對L個補(bǔ)償處理器103做補(bǔ)償，也就是對補(bǔ)償處理器103補(bǔ)償其相對路徑所需的增益。這樣，讓信號通過信道后，其信號仍能維持原有的信號強(qiáng)度。補(bǔ)償增益后的第一并行信號131發(fā)送至擴(kuò)頻處理單元1033。此時為了讓同一路徑可以同時發(fā)送N個信號，而不造成相對的干擾，可利用N組不相同且正交的擴(kuò)頻碼，如Hadamard-Walsh碼。在此，擴(kuò)頻處理單元1033將N組擴(kuò)頻碼與相對的第一并行信號131相乘，并合成N個數(shù)值后輸出一第二并行信號133。最后，時間預(yù)先補(bǔ)償單元1035接收接收器40的L個多路徑到達(dá)時間的延遲，并預(yù)先對相對路徑的信號進(jìn)行時間延遲的預(yù)先補(bǔ)償，即可得到補(bǔ)償信號15。由于本發(fā)明對L個多路徑到達(dá)時間做補(bǔ)償，因此對于由L路徑發(fā)送的信號，無論對于哪一路徑，到達(dá)接收端的信號都是一致的。
如圖3所示，本發(fā)明還提供一種用于接收射頻信號21的信號接收裝置30。此信號接收裝置30包含一接收天線40、N個擴(kuò)頻碼匹配濾波器301、N個決策器303以及一并行轉(zhuǎn)串行轉(zhuǎn)換器305。在此，N個擴(kuò)頻碼匹配濾波器301分別具有N組擴(kuò)頻碼。而此N組擴(kuò)頻碼設(shè)定為彼此相異且正交的碼，并且與發(fā)射端的N組擴(kuò)頻碼相同。
如圖3所示，接收天線40接收并降頻此射頻信號21，以轉(zhuǎn)換為一基頻信號23。接著，擴(kuò)頻碼匹配濾波器301接收基頻信號23，并分別卷積基頻信號23與N組擴(kuò)頻碼，以得到N個主信號25。接著，N個決策器303分別接收N個主信號25，并判斷每一主信號25的值。最后，并行轉(zhuǎn)串行轉(zhuǎn)換器305，依照每一決策器303的判斷結(jié)果，將每一主信號25的值組合成一信號27。此信號27即為使用者所欲接收的原發(fā)送信號11。
在此實施例中，上述的信號可以是一二進(jìn)制相移鍵控(binary phase shiftkeying，BPSK)信號，也可以是一正交相移鍵控(quadrature phase shift keying，QPSK)信號。而本發(fā)明所應(yīng)用的通信系統(tǒng)可以是一碼分多址(CDMA)系統(tǒng)。另外，本發(fā)明可適用于以超大規(guī)模集成電路設(shè)計(VLSI)制造，并且符合單片系統(tǒng)(System on Chip，SOC)的設(shè)計理念，進(jìn)而符合未來接收機(jī)“輕薄短小”的設(shè)計。
本發(fā)明提供一種通信系統(tǒng)及其信號預(yù)處理裝置與信號接收裝置。本發(fā)明的信號預(yù)處理裝置用于預(yù)處理通信系統(tǒng)中的多個發(fā)送天線分別所欲發(fā)送的信號。此信號預(yù)處理裝置包含一串行轉(zhuǎn)并行轉(zhuǎn)換器、L個補(bǔ)償處理器以及對應(yīng)于此L個補(bǔ)償處理器的L個波束形成處理器。首先，串行轉(zhuǎn)并行轉(zhuǎn)換器分解此信號為并行的N個位數(shù)據(jù)。接著將傳輸數(shù)據(jù)送至L個補(bǔ)償處理器，利用上鏈信道的信號預(yù)估多信道特性來對每一個路徑上的傳輸信號進(jìn)行補(bǔ)償，以輸出一補(bǔ)償信號。接著，每一波束形成處理器接收并強(qiáng)化補(bǔ)償信號以輸出一增強(qiáng)信號。復(fù)數(shù)個發(fā)送天線接收并組合此L個增強(qiáng)信號以得到一特定信號，同時升頻此特定信號以得到一射頻信號。最后，發(fā)送天線發(fā)送出此射頻信號。
前述說明書中，本發(fā)明以特定具體實施例為參考來描述，然而顯然各種的修正與改變都不脫離本發(fā)明的寬廣的精神與范圍。而該對應(yīng)的說明與圖示是用來加以說明而非限制本發(fā)明的范疇。因此，表示本發(fā)明應(yīng)涵蓋所有出現(xiàn)在本發(fā)明的附加的權(quán)利要求與其相等項的修正與變化。
權(quán)利要求
1.一種信號預(yù)處理裝置，用于借助一補(bǔ)償參數(shù)，預(yù)先在一發(fā)送單元發(fā)送一信號之前，在L個路徑利用一補(bǔ)償參數(shù)補(bǔ)償該信號，其中，該補(bǔ)償參數(shù)包括一信道參數(shù)、一時間參數(shù)與一波束參數(shù)，該信號預(yù)處理裝置包含一串行轉(zhuǎn)并行轉(zhuǎn)換器，用于將該信號由串行分解為N個并行信號；L個補(bǔ)償處理器，每一補(bǔ)償處理器利用所述信道參數(shù)補(bǔ)償該N個并行信號，利用所述時間參數(shù)進(jìn)行時間延遲預(yù)先補(bǔ)償，并分別輸出一補(bǔ)償信號；以及L個波束形成處理器，對應(yīng)于該L個補(bǔ)償處理器以分別接收該補(bǔ)償信號，每一波束形成處理器利用所述波束參數(shù)強(qiáng)化該補(bǔ)償信號，并發(fā)送至所述發(fā)送單元。
2.如權(quán)利要求1所述的信號預(yù)處理裝置，其中所述發(fā)送單元包含有復(fù)數(shù)組發(fā)送天線，每一發(fā)送天線分別接收到所述L個波束形成處理器所發(fā)送的L個增強(qiáng)信號，每一發(fā)送天線進(jìn)一步包含一信號結(jié)合裝置，用于組合該L個增強(qiáng)信號以得到一特定信號。
3.如權(quán)利要求2所述的信號預(yù)處理裝置，其中每一所述發(fā)送天線進(jìn)一步包含一升頻裝置，該升頻裝置將所述特定信號升頻為一射頻信號，所述復(fù)數(shù)個發(fā)送天線發(fā)送出該射頻信號。
4.如權(quán)利要求1所述的信號預(yù)處理裝置，其中所述信道參數(shù)包含L個多路徑信道增益參數(shù)以及L個多路徑到達(dá)時間的延遲參數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的信號預(yù)處理裝置，其中所述補(bǔ)償處理器進(jìn)一步包含一信道預(yù)處理單元，接收所述N個并行信號，并與其相對的多路徑信道增益參數(shù)相乘后輸出；一擴(kuò)頻處理單元，接收所述信道預(yù)處理單元的輸出，并對其N個輸入信號與N組擴(kuò)頻碼相乘后相加，得到一擴(kuò)頻信號；以及一時間預(yù)先補(bǔ)償單元，接收并預(yù)先對該擴(kuò)頻信號根據(jù)相對的多路徑到達(dá)時間的延遲參數(shù)進(jìn)行時間延遲預(yù)先補(bǔ)償，以得到該補(bǔ)償信號。
6.如權(quán)利要求1所述的信號預(yù)處理裝置，其中所述波束參數(shù)具有L個波束形成向量，所述L個波束形成處理器分別使用其相對的波束形成向量進(jìn)行補(bǔ)償，所述波束形成向量分別使所述補(bǔ)償信號得到一空間分集增益(space-diversity gain)，以形成所述增強(qiáng)信號。
7.如權(quán)利要求5所述的信號預(yù)處理裝置，其中所述N組擴(kuò)頻碼是彼此相異且正交的碼。
8.如權(quán)利要求1所述的信號預(yù)處理裝置，其中所述信號為一二進(jìn)制相移鍵控(binary phase shift keying，BPSK)信號或是一正交相移鍵控(quadraturephase shift keying，QPSK)信號。
9.如權(quán)利要求1所述的信號預(yù)處理裝置，其中所述通信系統(tǒng)為一碼分多址(CDMA)系統(tǒng)。
10.如權(quán)利要求1所述的信號預(yù)處理裝置，其中，所述補(bǔ)償參數(shù)由對一上鏈信號的計算獲得。
11.如權(quán)利要求3所述的信號預(yù)處理裝置，所述射頻信號的信號接收裝置，該信號接收裝置包含一接收天線，用于接收并降頻所述射頻信號，以轉(zhuǎn)換為一基頻信號；N個擴(kuò)頻碼匹配濾波器，相對于所述N組擴(kuò)頻碼，每個擴(kuò)頻碼匹配濾波器接收該基頻信號，并分別乘以相對的擴(kuò)頻碼，經(jīng)匹配濾波處理后，得到N個主信號；N個決策器，分別接收該N個主信號，并判斷每一主信號的值；以及一并行轉(zhuǎn)串行轉(zhuǎn)換器，依照每一決策器的判斷結(jié)果，將其轉(zhuǎn)換成串行，還原成所述數(shù)字信號。
12.一種通信系統(tǒng)，用于傳遞一數(shù)字信號，包含一固定臺收發(fā)裝置，用于發(fā)送該數(shù)字信號，其包括一接收單元，該接收單元接收上鏈信號，并估計包括一信道參數(shù)與一波束參數(shù)的一補(bǔ)償參數(shù)；一發(fā)送單元，用于送出該數(shù)字信號，包括復(fù)數(shù)個發(fā)送天線，每一發(fā)送天線分別包含一信號結(jié)合裝置與一升頻裝置；一信號預(yù)處理裝置，包含一串行轉(zhuǎn)并行轉(zhuǎn)換器，用于將該數(shù)字信號分解為N個并行信號；L個補(bǔ)償處理器，每一補(bǔ)償處理器接收并預(yù)先利用所述信道參數(shù)補(bǔ)償該N個并行信號，并輸出一補(bǔ)償信號；以及L個波束形成處理器，分別對應(yīng)于該L個補(bǔ)償處理器以接收該補(bǔ)償信號，每一波束形成處理器利用所述波束參數(shù)強(qiáng)化該補(bǔ)償信號，然后傳輸至所述復(fù)數(shù)個發(fā)送天線，當(dāng)每一所述發(fā)送天線分別接收到該L個波束形成處理器所發(fā)送的L個增強(qiáng)信號時，所述信號結(jié)合裝置接收并組合該L個增強(qiáng)信號，以得到一特定信號，所述升頻裝置將該特定信號升頻為一射頻信號，所述復(fù)數(shù)個發(fā)送天線發(fā)送出該射頻信號；一移動臺收發(fā)裝置，用于接收該射頻信號，該信號接收裝置包含一接收天線，用于接收并降頻該射頻信號，以轉(zhuǎn)換為一基頻信號；N個決策器模塊，分別接收并判斷所述N個并行信號；以及一并行轉(zhuǎn)串行轉(zhuǎn)換器，依照每一所述決策器的判斷結(jié)果，將每一所述主信號的值改為串行組合，并還原成所述數(shù)字信號。
13.如權(quán)利要求12所述的通信系統(tǒng)，其中所述信道參數(shù)包含L個多路徑信道增益參數(shù)以及L個多路徑到達(dá)時間的延遲參數(shù)。
14.如權(quán)利要求12所述的通信系統(tǒng)，其中所述補(bǔ)償處理器進(jìn)一步包含一信道預(yù)處理單元，接收所述N個并行信號，并與其相對的多路徑信道增益參數(shù)相乘后輸出；一擴(kuò)頻處理單元，接收該信道預(yù)處理單元的輸出， 且對其N個輸入信號對應(yīng)N組擴(kuò)頻碼相乘后相加，以得到一擴(kuò)頻信號；以及一時間預(yù)先補(bǔ)償單元，接收并預(yù)先對該擴(kuò)頻信號根據(jù)相對的多路徑到達(dá)時間的延遲參數(shù)進(jìn)行時間延遲預(yù)先補(bǔ)償，以得到該補(bǔ)償信號。。
15.如權(quán)利要求12所述的通信系統(tǒng)，其中所述波束參數(shù)具有L個波束形成向量，所述L個波束形成處理器分別使用其相對的波束形成向量進(jìn)行補(bǔ)償，該波束形成向量分別使所述補(bǔ)償信號得到一空間分集增益(space-diversity gain)，以形成所述增強(qiáng)信號。
16.如權(quán)利要求12所述的通信系統(tǒng)，其中N個決策器模塊，進(jìn)一步包含N個擴(kuò)頻碼匹配濾波器，相對于該N組擴(kuò)頻碼，每個擴(kuò)頻碼匹配濾波器接收所述基頻信號，并分別乘以相對的擴(kuò)頻碼，經(jīng)匹配濾波處理后，得到N個主信號；N個決策器，分別接收該N個主信號，并判斷每一主信號的值，所述N組擴(kuò)頻碼系彼此相異且正交的碼。
17.如權(quán)利要求12所述的通信系統(tǒng)，其中所述信號為一二進(jìn)制相移鍵控(binary phase shift keying，BPSK)信號或是一正交相位移鍵(quadraturephase shift keying，QPSK)信號。
18.如權(quán)利要求12所述的通信系統(tǒng)，其中所述通信系統(tǒng)為一碼分多址(CDMA)系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種通信系統(tǒng)及其信號預(yù)處理裝置與信號接收裝置。本發(fā)明的信號預(yù)處理裝置用于預(yù)處理通信系統(tǒng)中的多個發(fā)送天線分別所欲發(fā)送的信號。此信號預(yù)處理裝置包含一串行轉(zhuǎn)并行轉(zhuǎn)換器、L個補(bǔ)償處理器以及對應(yīng)于此L個補(bǔ)償處理器的L個波束形成處理器。首先，串行轉(zhuǎn)并行轉(zhuǎn)換器分解此信號為并行的N個位數(shù)據(jù)。接著將傳輸數(shù)據(jù)送至L個補(bǔ)償處理器，利用上鏈信道的信號預(yù)估多信道特性來對每一個路徑上的傳輸信號進(jìn)行補(bǔ)償，以輸出一補(bǔ)償信號。接著，每一波束形成處理器接收并強(qiáng)化補(bǔ)償信號以輸出一增強(qiáng)信號。復(fù)數(shù)個發(fā)送天線接收并組合此L個增強(qiáng)信號以得到一特定信號，同時升頻此特定信號以得到一射頻信號。最后，發(fā)送天線發(fā)送出此射頻信號。
文檔編號H04W52/00GK1568042SQ0314513
公開日2005年1月19日 申請日期2003年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月23日
發(fā)明者鄧俊宏, 李大嵩, 郭富彥 申請人:明基電通股份有限公司