專利名稱：電信系統(tǒng)中的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電信系統(tǒng)中的方法和裝置，具體地涉及用于魯棒無線通信的兼容時隙格式。
背景技術：
雖然有全球移動通信系統(tǒng)(GSM)網(wǎng)絡已經(jīng)商用幾乎二十年這一事實，對繼續(xù)改進GSM/EDGE(GSM演進的增強數(shù)據(jù))技術的關注尚未減少。網(wǎng)絡設備制造商、移動設備制造商和電信運營商持續(xù)關注于進一步開發(fā)GSM系統(tǒng)。正在主動尋求在語音和分組數(shù)據(jù)服務方面對硬件和頻譜效率的改進。在圖I 中不出了 “3GPP TS 45. 001, “Physical layer on the radio path，，Technical Specification Group GSM/EDGE Radio Access Network ；3rdGeneration Partnership Project”中所規(guī)定的用于GSM、GPRS (通用分組無線服務)、增強GPRS (EGPRS)和EGPRS2A中的普通突發(fā)的時隙格式。此處，該描述基于具有速率Fs =13000/48 270. 83kHz的采樣的，這也是時隙內(nèi)的普通符號速率。該時隙格式由148個符號構成，其中3個尾部符號、58個編碼數(shù)據(jù)符號、26個訓練序列符號、58個編碼數(shù)據(jù)符號以及最后的3個尾部符號。引入具有8. 25個采樣的保護間隔，以分隔相鄰時隙。將8個這種時隙按時間順序放置，構成TDMA幀，參見“3GPP TS 45. 005，“Radio transmissionand reception’’Technical Specification Group GSM/EDGE Radio Access Network ；3rdGeneration Partnership Project”。在TDMA巾貞內(nèi)的這些時隙中，可以向一個用戶分配一個或若干個時隙。在發(fā)射機處,每個時隙必須滿足時間掩碼。在圖2中示出了 8PSK的示例。此處,對時隙格式中尾部符號的使用是重要的，因為這些符號是預定符號，且不依賴于發(fā)送的數(shù)據(jù)，使得可以用高準確度來測量發(fā)送功率電平。這些測量用于調整發(fā)送功率。訓練序列是接收機已知的序列。將其插入時隙中，使得可以在發(fā)送訓練序列之后，接收機估計接收信號的失真。然后接收機可以補償這些失真，以增加通信的可靠性。在訓練序列的幫助下可以估計的失真的示例是-發(fā)射機和接收機濾波器脈沖響應-無線信道脈沖響應-定時偏移-噪聲方差-天線之間的噪聲相關性(在具有多個天線分支的接收機中)-載頻偏移還可以使用訓練序列來對所使用的調制進行盲檢測。在使用無線分組數(shù)據(jù)通信的情況下，對更高的峰值速率和更高的頻譜效率的需求正在日益增加。特別地，需要在低等到中等的信號干擾噪聲比(SINR)下的更高比特率。這導致了需要魯棒并且不犧牲高SINR下的高峰值速率的時隙格式。
關于調制的3GPP TS 45. 001 (如 “3GPP TS 45. 004，“Modulation” TechnicalSpecification Group GSM/EDGE Radio Access Network ；3rd Generation PartnershipProject, (Release 1999) ”中所規(guī)定的)的時隙格式和(如3GPP TS 45. 004中規(guī)定的)發(fā)射機濾波器導致了接收信號具有符號間干擾(ISI)。物理無線信道也增加了 ISI的量。因此，接收機不得不依賴于高級算法來檢測發(fā)送符號，并恢復發(fā)送比特序列。還由于以下各項使得接收信號失真發(fā)射機和接收機缺陷(導致例如相位噪聲)、載頻偏移、定時錯誤、共信道和相鄰信道干擾。因此，需要與例如GSM、EGPRS和EGPRS2后向兼容的改進和魯棒的編碼。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標是提供用于處理上述問題的改進方法和設備。由本文所述的方法和設備來獲得該目標和其他目標。
從而，引入新的時隙格式。在該時隙格式中，針對已調制的用戶數(shù)據(jù)的每個塊使用預編碼器。從而，新的時隙與GSM、EGPRS和EGPRS2后向兼容，因為其使用從而未被預編碼的相同的訓練序列。同時，形成更魯棒且可以提供增加的數(shù)據(jù)吞吐量的時隙格式。因此，根據(jù)一個實施例，提供了一種在蜂窩無線系統(tǒng)的基站中用于對從基站到用戶的數(shù)據(jù)的時隙進行編碼的方法。所述時隙包括至少一個用戶數(shù)據(jù)塊以及訓練序列。編碼后的時隙包括至少一個預編碼的用戶數(shù)據(jù)塊和在時域中調制的訓練序列。根據(jù)一個實施例，所述訓練序列具有26個符號的長度。根據(jù)一個實施例，所述訓練序列與在EGPRS或EGPRS2中使用的訓練序列相同。根據(jù)一個實施例，所述預編碼采用了離散傅立葉變換。根據(jù)一個實施例，在所述時隙中使用兩個或更多用戶數(shù)據(jù)塊。根據(jù)一個實施例，對每個用戶數(shù)據(jù)塊進行單獨預編碼。根據(jù)一個實施例，所述時隙包括上行鏈路狀態(tài)旗標。根據(jù)一個實施例，在時域中發(fā)送所述上行鏈路狀態(tài)旗標。本發(fā)明還擴展到一種被布置為執(zhí)行如本文所述的方法的編碼器。所述編碼器可以具有用于執(zhí)行上述方法的控制器/控制器電路?？梢允褂煤线m的硬件和/或軟件來實現(xiàn)所述控制器。所述硬件可以包括一個或多個處理器，所述一個或多個處理器被布置為執(zhí)行在可讀存儲介質中存儲的軟件?？梢杂蓡我粚Ｓ锰幚砥?、由單一共享處理器、或由多個單獨的處理器來實現(xiàn)所述處理器，它們中的一些可以是共享的或分布式的。此外，處理器可以包括(而不限于)數(shù)字信號處理器(DSP)硬件、ASIC硬件、只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、和/或其他存儲介質。作為第一優(yōu)點，根據(jù)本發(fā)明的時隙格式與GSM、EGPRS和EGPRS2在以下意義上后向兼容其具有相同的-頻譜掩碼-時域掩碼-訓練序列，使得可以使用相同的信道估計實現(xiàn)，以及相同類型的盲檢測算法作為另一優(yōu)點，其使得能夠對已調制的用戶數(shù)據(jù)符號的塊進行預編碼，例如，編碼為正交頻分復用(OFDM)符號。這導致了相對于卷積信道更魯棒的格式。
作為另一優(yōu)點，其將訓練序列置于時隙中，使得可以用接近保護(guard)的高準確度來測量發(fā)送功率。作為另一優(yōu)點，可以將該時隙格式用于所提議的時隙格式與GSM、GPRS, EGPRS以及EGPRS2之間的盲檢測。以與EGPRS/EGPRS2中嚴格相同的方式，可以執(zhí)行在使用所提議的時隙格式的突發(fā)中的調制類型的信令。作為另一優(yōu)點，該時隙格式允許EGPRS2移動臺解碼USF旗標。從而避免了需要對支持所提議的時隙格式的移動臺和僅支持EGPRS2的移動臺進行隔離。作為另一優(yōu)點，可以將該時隙格式與標準的“重疊和添加(overlap-and-add) ”接收機一起使用。根據(jù)本發(fā)明的以下具體實施方式
，本發(fā)明的其他目標、優(yōu)點和新穎特征將變得顯而易見?！?br>

為了更好的理解，參考本發(fā)明的以下附圖和優(yōu)選實施例。圖I示出了具有保護、尾部比特(TB)、用戶數(shù)據(jù)和訓練序列的普通突發(fā)的時隙格式。圖2示出了 8-PSK調制的普通時間長度突發(fā)(NB)的時間掩碼。圖3 示出了由于 GMSK 調制而產(chǎn)生的 GSM 400、GSM 900、GSM850 和 GSM 700MS 頻
-i'TfeP曰。圖4示出了在末尾具有訓練序列且在用戶數(shù)據(jù)塊之間具有零填充(ZP)的時隙格式。圖5示出了在開始具有訓練序列且在用戶數(shù)據(jù)塊之間具有零填充(ZP)的時隙格式。圖6示出了在時隙末尾具有訓練序列、在開始具有尾部比特(TB)且在用戶數(shù)據(jù)塊之間具有零填充(ZP)的時隙格式。圖7示出了在時隙開始具有訓練序列、在末尾具有尾部比特(TB)且在用戶數(shù)據(jù)塊之間具有零填充(ZP)的時隙格式。圖8示出了在時隙的中央部分具有訓練序列的時隙格式。圖9示出了使用所提議的時隙格式3b來進行預編碼和調制的示例。圖10示出了在末尾具有訓練序列且在用戶數(shù)據(jù)塊之間具有循環(huán)前綴(CP)的時隙格式。圖11示出了在預編碼器之前的旋轉和Q交換。圖12示出了與EGPRS2移動臺的USF信令后向兼容的時隙格式。圖13示出了高級用戶數(shù)據(jù)預編碼的示例。圖14是示出了在形成要發(fā)送的時隙時所執(zhí)行的一些步驟的流程圖。圖15是要用于編碼數(shù)據(jù)的編碼器的視圖。
具體實施例方式在圖4中示出了具有置于時隙末尾的訓練序列的時隙格式。通過將訓練序列置于時隙邊界上靠近保護周期(GP)，接收機可以用高準確度來測量發(fā)送功率，因為所預期的信號電平在訓練序列上是確定的，并例如如圖2所示，使得信號在時間掩碼之后。備選地，可以將訓練序列置于時隙的開始處，如圖5所示。在本發(fā)明的另一實施例中，將訓練序列置于時隙的一端，且將尾部比特(TB)的小的序列置于另一端。這些尾部比特形成了預定符號的短序列。參見圖6的在時隙的開始處具有尾部比特的時隙格式的示例，以及參見圖7的在時隙的末尾處具有尾部比特的時隙格式的示例。還可以將尾部比特置于訓練序列附近，導致了增大的訓練序列。這將以降低的數(shù)據(jù)速率為代價來增加魯棒性。該尾部比特的小的序列與在時隙另一端的訓練序列一起使得能夠對時隙的兩端上的發(fā)送功率進行測量。通過具有與GSM、EGPRS和EGPRS2A所使用的相同長度的訓練序列(即，26個符號)，參見第三代合作伙伴計劃(3GPP)技術規(guī)范TS 45. 001，可以重復使用類似的接收機算法和實現(xiàn)，比如信道估計、噪聲方差估計、和定時偏移估計。對訓練序列的長度的其他選擇 也是可能的。當然可以用在不脫離本發(fā)明的實質特征的情況下與本文所具體闡述不同的方式來實現(xiàn)本發(fā)明。應當將本實施例在所有方面上視為是說明性而非限制性的，且在所附權利要求的含義和等價范圍內(nèi)作出的所有改變預期都由本發(fā)明所包含。訓練序列還用于對EGPRS和EGPRS2中的調制進行盲檢測。此處，取決于針對數(shù)據(jù)符號使用哪種調制來使用不同的旋轉。通過這種方式，接收機可以檢測對時隙的其余部分中的數(shù)據(jù)符號使用哪種調制。在盲檢測算法中，接收機通常根據(jù)用于各種調制的不同旋轉，對接收信號進行解旋轉(derotation)。通過已知的訓練序列，接收機可以檢測哪個是最有可能的旋轉角度。與GSM、GPRS、EGPRS和EGPRS2相比，通過在另一時間間隔具有訓練序列，使得能夠對所提議的時隙格式進行盲檢測。將圖I與圖4和圖5進行比較?？梢匀缤珽GPRS/EGPRS2一樣來信號通知調制，以及也可以重復使用盲檢測算法。從而，可以讓針對所提議的時隙格式的調制的盲檢測可靠。根據(jù)一個實施例，該時隙格式包括針對已調制的用戶數(shù)據(jù)符號的每個塊的預編碼器。這種預編碼器的一個示例是IDFT (離散傅立葉逆變換)，使得將Ndft個用戶數(shù)據(jù)符號的塊X (k)(其中，O彡k彡Ndft-I)變換為一個OFDM符號，如
*v J^TT ''/...................) Z X(k)e AiJii
'0( I )其中，0彡n彡Ndft-I0這些用戶數(shù)據(jù)符號X(k)可以具有任何調制，比如二進制相移鍵控(BPSK)、正交相移鍵控(QPSK)、16QAM(正交幅度調制)、32QAM、64QAM等等。其他變換也是可能的，如小波變換、DCT (離散余弦變換)、Hartley變換等等。在圖4的“時隙格式la”中示出了具有I個用戶數(shù)據(jù)塊的時隙格式。在圖5至圖7中示出了具有其他訓練序列放置和尾部比特使用的備選時隙格式。如果使用具有長度為26個采樣的訓練序列，則用戶數(shù)據(jù)塊的長度是Ndft = 122個采樣。這導致子載波間隔(在使用離散傅立葉逆變換(IDFT)預編碼的情況下)為Af =Fs/Ndft 2. 2kHz。這種小的子載波間隔導致了對載頻頻移有些敏感的傳輸。
可以通過使用若干用戶數(shù)據(jù)塊來實現(xiàn)子載波間隔增加。例如，將具有2個用戶數(shù)據(jù)塊的時隙格式示出為圖4中的“時隙格式lb”。此處，對2個用戶數(shù)據(jù)塊單獨預編碼，從而形成2個OFDM符號。例如，每個塊的長度可以是Ndft = 60個采樣。這導致子載波間隔為Af = Fs/Ndft ^ 4. 5kHz，對于載頻偏移而言，這比使用I個用戶數(shù)據(jù)塊明顯更魯棒。對多于2個用戶數(shù)據(jù)塊的歸納是直接的，且將示例示出為圖4中的時隙格式Ic和Id。此外，在圖5至圖7中示出了具有一個以上用戶數(shù)據(jù)塊的時隙格式，以及同時示出了不同的訓練序列放置和尾部比特使用。根據(jù)一個實施例，在用戶數(shù)據(jù)塊之間包括零填充(ZP)。在圖4至圖7中也示出了該點。這是發(fā)送采樣等于零的短間隔。如圖10所示，使用ZP的備選是在用戶數(shù)據(jù)塊之間使用循環(huán)前綴(CP)。在圖9中示出了使用時隙格式3b的用戶數(shù)據(jù)預編碼的示例。
如上所述，可以通過變換來進行對數(shù)據(jù)的預編碼。使用離散傅立葉變換(DFT)來作為變換的一個缺點是頻譜屬性不符合圖3所示的標準的特定頻譜掩碼的屬性。因此，脈沖整形濾波器將對位于頻譜邊界處的符號造成衰減。結果將是在頻譜邊界處發(fā)送的符號具有更大的錯誤概率?？朔搯栴}的一個方法是設計與所需掩碼具有相同頻譜屬性的變換，但是使用這種變換將使得接收機更復雜。 實現(xiàn)相同屬性的一個備選可以是針對每個數(shù)據(jù)塊設計不同的變換。當在整個發(fā)送時隙上測量時，可以達到所需的頻譜屬性。為了實現(xiàn)短時頻譜屬性，可以在塊之間交換來自變換塊的虛部(或實部)數(shù)據(jù)。
作為示例，如果我們具有2個數(shù)據(jù)塊，可以使用離散余弦變換來變換一個塊，同時第二塊可以使用離散正弦變換。在塊之間的Q部分(即，虛部)的交換之后，當在發(fā)送的整個數(shù)據(jù)上進行測量時，降低了信道濾波器的影響。參見圖13。在每秒比特方面的吞吐量取決于在信道解碼器中使用的編碼率。通過使用具有固定編碼率(例如，1/3)的信道編碼器，然后使用打孔(puncturing)或重復來獲得任何其他編碼率，實現(xiàn)了可變編碼率。根據(jù)無線鏈路的質量來選擇編碼率。對所提議的不同時隙格式進行比較的一種方式是比較峰值速率，即，使用等于單位一(unity)的編碼率。然而，當比較實際場景的吞吐量時，可以以實際編碼率和無線信道來評估時隙格式。圖I中的普通突發(fā)的時隙格式包含針對于時隙時間長度Tslrt = 576. 9 μ s的用戶數(shù)據(jù)的Ns = 116個符號。在使用64QAM調制和向每個TDMA幀中的所有時隙進行分配的情況下，該格式導致以下峰值速率
I ΙΙ)*1οι 4'64)..—~- I 2 Mbps
hk)t ( 2 )圖4中的時隙格式Ia具有針對于用戶數(shù)據(jù)的Ns = 122個采樣。在使用IDFT預編碼且限制使用Fbw = 200 · IO3Hz的帶寬的情況下，可使用的子載波的數(shù)目是
權利要求
1.一種在GSM/EDGE蜂窩無線系統(tǒng)的基站中用于對要從所述基站向用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)的時隙進行編碼的方法，所述時隙包括至少一個用戶數(shù)據(jù)塊和訓練序列，所述方法的特征在于以下步驟 -使用預編碼器對所述至少一個用戶數(shù)據(jù)塊進行編碼(101)，以及 -在時域中調制(103)所述訓練序列。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中，所述訓練序列與在EGPRS或EGPRS2中使用的訓練序列相同。
3.根據(jù)權利要求I至2中任一項所述的方法，其中，采用離散傅立葉變換進行所述預編 碼。
4.根據(jù)權利要求I至3中任一項所述的方法，其中，采用以下一項或多項離散余弦變換、離散正弦變換、離散小波變換、以及離散Hartley變換進行所述預編碼。
5.根據(jù)權利要求I至4中任一項所述的方法，其中，在所述時隙中使用兩個或更多個用戶數(shù)據(jù)塊。
6.根據(jù)權利要求I至5中任一項所述的方法，其中，每個數(shù)據(jù)塊具有由零填充構成的前綴或者循環(huán)如綴。
7.根據(jù)權利要求I至6中任一項所述的方法，其中，將所述訓練序列或者置于所有數(shù)據(jù)塊之前，或者置于所有數(shù)據(jù)塊之后。
8.根據(jù)權利要求I至7中任一項所述的方法，其中，對每個用戶數(shù)據(jù)塊單獨進行預編碼。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中，針對不同的數(shù)據(jù)塊使用不同的預編碼器。
10.根據(jù)權利要求I至9中任一項所述的方法，其中，所述時隙包括上行鏈路狀態(tài)旗標。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中，將所述上行鏈路狀態(tài)旗標編碼比特與所述訓練序列一起在時域中調制。
12.—種GSM/EDGE蜂窩無線系統(tǒng)的基站(201)，適于對要從所述基站向用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)的時隙進行編碼，所述時隙包括至少一個用戶數(shù)據(jù)塊和訓練序列，所述基站的特征在于 -用于使用預編碼器對所述至少一個用戶數(shù)據(jù)塊進行編碼的控制器電路(203)，以及 -用于在時域中調制所述訓練序列的控制器電路(203)。
13.根據(jù)權利要求12所述的基站，其中，所述訓練序列與在EGPRS或EGPRS2中使用的訓練序列相同。
14.根據(jù)權利要求12至13中任一項所述的基站，其中，所述預編碼是離散傅立葉變換。
15.根據(jù)權利要求12至14中任一項所述的基站，其中，所述預編碼是以下一項或多項離散余弦變換、離散正弦變換、離散小波變換、以及離散Hartley變換。
16.根據(jù)權利要求12至15中任一項所述的基站，其中，在所述時隙中使用兩個或更多個用戶數(shù)據(jù)塊。
17.根據(jù)權利要求12至16中任一項所述的基站，其中，每個數(shù)據(jù)塊具有由零填充構成的前綴或者循環(huán)前綴。
18.根據(jù)權利要求12至17中任一項所述的基站，其中，將所述訓練序列或者置于所有數(shù)據(jù)塊之前，或者置于所有數(shù)據(jù)塊之后。
19.根據(jù)權利要求12至18中任一項所述的基站，其中，對每個用戶數(shù)據(jù)塊單獨進行預編碼。
20.根據(jù)權利要求19所述的基站，其中，針對不同的數(shù)據(jù)塊使用不同的預編碼器。
21.根據(jù)權利要求12至20中任一項所述的基站，其中，所述時隙包括上行鏈路狀態(tài)旗標。
22.根據(jù)權利要求21所述的基站，其中，上行鏈路狀態(tài)旗標編碼比特與所述訓練序列相鄰放置，且與所述訓練序列一起在時域中調制。
全文摘要
本發(fā)明描述了用于在蜂窩無線系統(tǒng)中對時隙編碼的方法和設備。該編碼允許增加魯棒性，且可以被設計為與例如GSM、GPRS、EGPRS和EGPRS2的傳輸后向兼容。
文檔編號H04L27/00GK102726015SQ201180007501
公開日2012年10月10日 申請日期2011年1月26日 優(yōu)先權日2010年1月28日
發(fā)明者亨利克·薩林, 奧洛夫·利貝里, 皮特·布羅埃, 米格爾·洛佩斯, 羅蘭德·卡爾森, 莫滕·松德貝里 申請人:瑞典愛立信有限公司