專利名稱：在通信系統(tǒng)中發(fā)射信號的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及通信系統(tǒng)，并且特別是涉及在這些通信系統(tǒng)中發(fā)射信號。
本發(fā)明的背景技術(shù)已經(jīng)建議了正向鏈路(基站到移動站)發(fā)射分集以改進(jìn)碼分多址(CDMA)通信系統(tǒng)的性能。為實現(xiàn)正向鏈路發(fā)射分集，要從另一個天線發(fā)射原始信號的延時(但完全一樣的)拷貝。在該移動站中，本領(lǐng)域技術(shù)人員都知道，瑞克接收機(jī)能接收這些延時信號并將其組合以增強(qiáng)信號接收，尤其當(dāng)出現(xiàn)經(jīng)歷諸如瑞利衰落的典型的移動傳播特性時。實現(xiàn)正向鏈路發(fā)射分集的系統(tǒng)能對CDMA環(huán)境中的干擾和多徑提供改進(jìn)的靈敏度和穩(wěn)定性。
但是，在目前的移動站中，瑞克接收機(jī)只能接收和組合總共三個(3)同時的射線。這些射線不僅可以從所描述的正向鏈路發(fā)射分集技術(shù)中產(chǎn)生，也可以由其它信號產(chǎn)生，(a)該特定用戶從其它小區(qū)接收的信號(軟越區(qū)切換)、(b)該用戶從(同一個小區(qū)內(nèi))其它扇區(qū)接收的信號(更軟越區(qū)切換)、或(c)任何或所有的上述信號由于環(huán)境(多徑)造成的多次反射。這樣，很明顯，在特定的情況下，移動站中瑞克接收機(jī)的限制將阻止有利地使用從應(yīng)用正向鏈路發(fā)射分集產(chǎn)生的其它射線。事實上，當(dāng)出現(xiàn)這種情況時，實際出現(xiàn)了CDMA接收的惡化，對系統(tǒng)性能產(chǎn)生負(fù)面影響。
與在CDMA通信系統(tǒng)中實現(xiàn)的正向鏈路發(fā)射分集有關(guān)的另一個問題在于從另一個天線發(fā)射的原始信號的延時(但完全一樣)的拷貝表現(xiàn)為對原始信號的干擾。以CDMA的術(shù)語表述，從另一個天線發(fā)射的原始信號的延時(但完全一樣)的拷貝不正交于原始信號并表現(xiàn)為自干擾。因為CDMA通信系統(tǒng)是干擾受限的，所以對特定的覆蓋區(qū)域增加干擾而不保持正交性同樣會引起CDMA系統(tǒng)性能的惡化。
因此，需要一種用于在CDMA通信系統(tǒng)中提供正向鏈路發(fā)射分集的克服現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)的改進(jìn)的方法和裝置。
附圖的簡要說明

圖1通常描述了一個現(xiàn)有技術(shù)中以120°劃分扇區(qū)的蜂窩覆蓋區(qū)域，在該區(qū)域具有向扇區(qū)發(fā)射的專用導(dǎo)頻信道。
圖2通常描述了圖1的以120°劃分扇區(qū)的蜂窩覆蓋區(qū)域的方框圖，由具有支持正向鏈路發(fā)射分集的兩個天線的基站支持該覆蓋區(qū)域。
圖3通常描述了基站的發(fā)射機(jī)與使用現(xiàn)有技術(shù)的正交碼分配的移動站進(jìn)行CDMA通信。
圖4通常描述了基站的發(fā)射機(jī)與根據(jù)本發(fā)明的正交碼分配的移動站進(jìn)行CDMA通信。
圖5通常描述了實現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中正向鏈路發(fā)射分集的正交碼的分配。
圖6通常描述了根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)正向鏈路發(fā)射分集的正交碼的分配。
圖7通常描述了根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)正向鏈路發(fā)射分集的分配IS-95A沃爾什正交碼的例子。
優(yōu)選實施例的詳細(xì)描述每個天線上不同的正交碼用于擴(kuò)展多個公共導(dǎo)頻信道，這些導(dǎo)頻信道用于發(fā)射到覆蓋區(qū)域內(nèi)的特定移動站以實現(xiàn)正向鏈路發(fā)射分集。通過實現(xiàn)每個導(dǎo)頻信道的單獨(dú)的不同的正交碼，經(jīng)天線發(fā)射到公共覆蓋區(qū)域的導(dǎo)頻信號彼此正交和因此不惡化系統(tǒng)性能。另外，每個導(dǎo)頻信道使用不同的正交碼允許移動站分辨以不同的正交碼擴(kuò)展的哪一個導(dǎo)頻信道包括相應(yīng)的業(yè)務(wù)信道信息。這允許移動站根據(jù)與環(huán)境、通信信道等有關(guān)的狀態(tài)啟動/禁止正向鏈路發(fā)射分集而不象移動站所看到的完全丟失信息。通過實現(xiàn)本方法和裝置，最小化系統(tǒng)干擾。
一般來說，在通信系統(tǒng)發(fā)射信號的方法包括把不同的正交碼用于導(dǎo)頻信道以提供正交導(dǎo)頻信道和經(jīng)空間分離的天線把正交導(dǎo)頻信道發(fā)射到移動站的步驟。在該優(yōu)選實施例中，正交碼是沃爾什碼并且正交導(dǎo)頻信道同步以便基本保持正交性。每個正交導(dǎo)頻信道具有與其相關(guān)的業(yè)務(wù)信道信息，并且該業(yè)務(wù)信道信息經(jīng)每個空間分離的天線上的一個或多個正交碼發(fā)射到移動站。另外，與導(dǎo)頻信道相關(guān)的業(yè)務(wù)信道與移動站通信，該相關(guān)，除了其它以外包括在每個空間分離的天線上每個業(yè)務(wù)信道相對于于導(dǎo)頻信道的相位和/或幅度信息。每個業(yè)務(wù)信道的相位和/或幅度信息可變以便經(jīng)空間分離的天線實現(xiàn)到移動站的定向波束形成，其中該波束形成是根據(jù)移動站的位置的。經(jīng)天線陣列實現(xiàn)該定向波束形成。業(yè)務(wù)信道信息的接收根據(jù)業(yè)務(wù)信道和導(dǎo)頻信道的相關(guān)。在公共覆蓋區(qū)域提供具有不同正交碼的導(dǎo)頻信道。
在通信系統(tǒng)發(fā)射信號的方法還包括在第一天線上使用第一代碼發(fā)射第一導(dǎo)頻信道和在第二天線上使用與第一代碼正交的第二代碼發(fā)射第二導(dǎo)頻信道的步驟，結(jié)果第一導(dǎo)頻信道和第二導(dǎo)頻信道彼此正交。第一導(dǎo)頻信道和第二導(dǎo)頻信道發(fā)射到移動站以便實現(xiàn)在移動站的分集接收。與第一導(dǎo)頻信道和第二導(dǎo)頻信道的每一個關(guān)聯(lián)的公共業(yè)務(wù)信道信息發(fā)射到移動站。相應(yīng)的裝置實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的步驟。
在無線通信系統(tǒng)實現(xiàn)正向鏈路發(fā)射分集的方法還包括把預(yù)定的一組正交碼分成多個正交碼的子組和把特定的正交碼子組分配給在公共覆蓋區(qū)域服務(wù)的特定天線的步驟。接著該方法經(jīng)這些天線把導(dǎo)頻信道和信息發(fā)射到在公共覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動站，這些天線使用分配給這些天線的正交碼。在本實施例中，在正交碼子組內(nèi)的每個正交碼都是不同的。根據(jù)要發(fā)射的天線用不同的正交碼擴(kuò)展經(jīng)天線要發(fā)射到公共覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動站的導(dǎo)頻信道和信息，和每個正交碼子組至少具有一個不同于另一正交碼子組內(nèi)的另一個正交碼的正交碼。不同于另一正交碼子組內(nèi)的另一個正交碼的正交碼用于擴(kuò)展經(jīng)天線發(fā)射的導(dǎo)頻信道。
根據(jù)本發(fā)明還公開了一種移動站中的新型接收機(jī)。該接收機(jī)包括用于恢復(fù)由第一代碼擴(kuò)展并經(jīng)第一天線發(fā)射到移動站的第一導(dǎo)頻信道的第一導(dǎo)頻信道恢復(fù)裝置和用于恢復(fù)由正交于第一代碼的第二代碼擴(kuò)展并經(jīng)第二天線發(fā)射到移動站的第二導(dǎo)頻信道的第二導(dǎo)頻信道恢復(fù)裝置。第一導(dǎo)頻信道和第二導(dǎo)頻信道具有與它們相關(guān)聯(lián)的公共業(yè)務(wù)信道信息，并且與第一導(dǎo)頻信道和第二導(dǎo)頻信道有關(guān)的公共業(yè)務(wù)信道信息本身由彼此正交的代碼擴(kuò)展。第一導(dǎo)頻信道恢復(fù)裝置和第二導(dǎo)頻信道恢復(fù)裝置每個都與瑞克接收機(jī)的各個指(finger)有關(guān)。
圖1通常描述了以120°劃分扇區(qū)的蜂窩覆蓋區(qū)域(小區(qū))，本領(lǐng)域技術(shù)人員都知道蜂窩覆蓋區(qū)域具有在其各自的扇區(qū)發(fā)射的專用導(dǎo)頻信道PilotA-C。為了方便，圖1中只表示了一個小區(qū)100，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解典型的蜂窩通信系統(tǒng)具有許多位置彼此相臨的這種小區(qū)。如圖1所示，具有三個CDMA收發(fā)信機(jī)的基站103在小區(qū)100的中心，至少一個收發(fā)信機(jī)能經(jīng)無線空中接口與移動站106通信。在優(yōu)選實施例中，該無線空中接口與IS-95A中定義的碼分多址(CDMA)蜂窩通信系統(tǒng)兼容。要獲得關(guān)于IS-95A更多的信息，參見1995年3月由電子工業(yè)協(xié)會(EIA)在華盛頓州20006的2001 Eye StreetN.W.出版的TIA/EIA/IS-95-A，雙模寬帶擴(kuò)頻蜂窩系統(tǒng)的移動站-基站兼容標(biāo)準(zhǔn)。
圖2通常描述了由具有支持正向鏈路發(fā)射分集的兩個天線218、222的基站103支持的圖1以120°劃分扇區(qū)的蜂窩覆蓋區(qū)域的方框圖。為了簡單，再次在圖2只表示圖1的一個扇區(qū)A。如前所述，圖2所示的基站103能經(jīng)CDMA通信信道與移動站106通信。耦合到基站103的是執(zhí)行主要與通信系統(tǒng)有關(guān)的轉(zhuǎn)換代碼和交換功能的控制器209。控制器209耦合到主要執(zhí)行與陸線網(wǎng)有關(guān)的交換功能的移動交換中心(MSC)212。耦合到MSC 212的是包括主叫用戶、傳真機(jī)等的公共交換電話網(wǎng)(PSTN)215，PSTN 215能產(chǎn)生和/或接收到達(dá)和/或來自CDMA通信系統(tǒng)中的移動站的通信。
圖2還表示了能在扇區(qū)A的覆蓋區(qū)域?qū)崿F(xiàn)正向鏈路發(fā)射分集的一對天線218和222。參照圖2和圖5，現(xiàn)在可以解釋與現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)正向鏈路發(fā)射分集有關(guān)的問題。分配一組正交碼以便經(jīng)天線218和222發(fā)射。在優(yōu)選實施例中，正交碼是沃爾什碼。從圖5可以看出，使用沃爾什碼WX經(jīng)天線218和222發(fā)射導(dǎo)頻信道PilotA。由于測量和捕獲的原因，該導(dǎo)頻設(shè)置為具有與發(fā)射的任何其它單個信號相比較大的幅度-大約是最大發(fā)射總功率的20％。從圖5還可以看出，N個單獨(dú)用戶(TCHN)的所有業(yè)務(wù)信道信息和沃爾什碼經(jīng)天線218和222發(fā)射到移動站106，該沃爾什碼不同于導(dǎo)頻信道PilotA所用的沃爾什碼，但與經(jīng)天線218和222發(fā)射的沃爾什碼相同。這些沃爾什碼表示為沃爾什碼Wi到Wk。雖然在天線218和222發(fā)射的信號之間時間上有延遲，并且因此移動站106中的瑞克接收機(jī)可以分解并把這些信號組合成合成信號，但是由于經(jīng)天線218和222發(fā)射的信號彼此并不正交并因此增加了覆蓋區(qū)域扇區(qū)A的干擾量。因此，如上所述，由于原始信號的拷貝帶來的增加的干擾減少了通過實現(xiàn)正向鏈路發(fā)射分集獲得的某些潛在優(yōu)點(diǎn)。
圖3總的描述了基站的發(fā)射機(jī)300與使用現(xiàn)有技術(shù)的正交碼分配的移動站進(jìn)行CDMA通信。如圖3所示，業(yè)務(wù)信道比特303形式的信息經(jīng)處理器305以特定比特率(例如，9.6k比特/秒)輸入到編碼器304。處理器305主要從耦合到控制器(在圖3沒有示出)的接口309接收業(yè)務(wù)信道比特303。處理器305還耦合到標(biāo)示為相關(guān)功能307的方框，該功能包括呼叫處理、鏈路建立、和其它關(guān)于建立和保持蜂窩通信的一般功能。在優(yōu)選實施例中，業(yè)務(wù)信道比特303包括話音信息、數(shù)據(jù)信息、或兩者的組合。編碼器304用一種編碼算法以固定的編碼速率(1/r)把業(yè)務(wù)信道比特303編碼為數(shù)據(jù)符號306，這種編碼算法便于以后把數(shù)據(jù)符號最大似然解碼為數(shù)據(jù)比特(例如，卷積或塊編碼算法)。例如，編碼器304能以一個數(shù)據(jù)比特到兩個數(shù)據(jù)符號的固定編碼速率(即，速率＝1/2)編碼以9.6k比特/秒的速率接收的業(yè)務(wù)信道比特303(例如，192個輸入數(shù)據(jù)比特)，結(jié)果編碼器304以19.2k符號/秒的速率輸出數(shù)據(jù)符號306(例如，384個數(shù)據(jù)符號輸出)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，編碼器304能以其它的速率編碼(即，速率＝全速率，速率＝1/8)。
數(shù)據(jù)符號306輸入到把數(shù)據(jù)符號306組成塊(即，幀)并在符號層次上對輸入的數(shù)據(jù)符號306進(jìn)行塊交織的交織器308。在交織器308中，各數(shù)據(jù)符號輸入到定義預(yù)定大小的數(shù)據(jù)符號塊的矩陣。數(shù)據(jù)符號輸入到矩陣的位置以使矩陣以一列一列的順序填滿并從矩陣的位置分別輸出以使矩陣以一行一行的順序變空。該矩陣是具有整數(shù)行和列的矩形矩陣，選擇行和列以便增加連續(xù)輸入的未交織數(shù)據(jù)符號之間的輸出交織距離。結(jié)果是交織的數(shù)據(jù)符號309以其輸入的相同數(shù)據(jù)符號速率(例如，19.2k符號/秒)由交織器308輸出。由矩陣定義的數(shù)據(jù)符號塊的預(yù)定大小可以從在預(yù)定長度發(fā)射塊中可以被編碼比特率發(fā)射的最大數(shù)目的數(shù)據(jù)符號得到。例如，如果數(shù)據(jù)符號303以19.2k符號/秒的速率從編碼器304中輸出，并且如果發(fā)射塊的預(yù)定長度是20毫秒，則數(shù)據(jù)符號塊的預(yù)定大小是19.2k符號/秒乘以20毫秒，結(jié)果是384個數(shù)據(jù)符號，它們定義了16乘24矩陣。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解可以根據(jù)各種其它的算法把編碼、交織的數(shù)據(jù)比特流309中的數(shù)據(jù)符號擴(kuò)展為一系列更大長度的碼。
接著編碼、交織的數(shù)據(jù)符號309輸入到使交織符號309與正交擴(kuò)展序列卷積的擴(kuò)展器312。正交擴(kuò)展序列是兩個信號的產(chǎn)物；第一個信號是時偏已知的QPSK偽隨機(jī)序列和第二個信號是諸如沃爾什碼的正交擴(kuò)展碼。要獲得關(guān)于正交擴(kuò)展序列更多的信息，參見1995年3月24日由電子工業(yè)協(xié)會(EIA)在華盛頓州20006的2001 Eye Street N.W.出版的ANSI J-STD-008，1.8到2.0GHz碼分多址(CDMA)個人通信系統(tǒng)的個人站和基站的兼容要求。擴(kuò)展器312以一定的速率輸出QPSK碼片，該速率是交織器308的輸入速率和正交擴(kuò)展序列長度的產(chǎn)物(例如，長度為64的正交擴(kuò)展序列是64比特長度的沃爾什碼)。這導(dǎo)致擴(kuò)展器312的輸出速率是1.2288M碼片/秒(即，19.2k符號/秒×64)。
如圖3所示，擴(kuò)展器312完成與業(yè)務(wù)信道有關(guān)的擴(kuò)展。在該實施例中，編碼器304、交織器308和擴(kuò)展器312包括一個業(yè)務(wù)信道生成器302。對于需要多個業(yè)務(wù)信道的系統(tǒng)，為每個業(yè)務(wù)信道設(shè)置一個同樣的業(yè)務(wù)信道生成器302，其輸出與來自擴(kuò)展器310的QPSK碼片由加法器314相加。擴(kuò)展器310完成導(dǎo)頻信道的擴(kuò)展。當(dāng)導(dǎo)頻信道不傳送信息比特時，不需要來自處理器305的數(shù)據(jù)輸入。在優(yōu)選實施例中，用來擴(kuò)展以形成導(dǎo)頻信道的信息由包括全0的數(shù)據(jù)流組成。
相加的QPSK碼片以1.2288M碼片/秒的速率從加法器314中輸出，并輸入到發(fā)射機(jī)300的發(fā)射機(jī)部分316。發(fā)射機(jī)部分306通過上變頻相加的QPSK碼片使相加的QPSK碼片準(zhǔn)備通過通信信道發(fā)射。上變頻之后，信號被帶通濾波以消除不必要的邊帶能量并接著從發(fā)射機(jī)部分316輸出。來自發(fā)射機(jī)部分316的調(diào)制信號提供給天線218用于通過無線通信路徑330發(fā)射。來自發(fā)射機(jī)部分316的信號還送入延時調(diào)制信號的延時電路，接著將其提供給天線222用于通過無線通信路徑332發(fā)射。通過向接收機(jī)390提供兩個信號330和332，每個信號彼此延時預(yù)定量，在接收機(jī)390完成分集。
還參照圖3，接收機(jī)390通過天線352接收從無線通信路徑330和332發(fā)射的擴(kuò)頻信號的和。在下變頻發(fā)射頻率和以預(yù)定速率(例如，1.2288M樣值/秒)抽樣后，解調(diào)器354濾波輸入信號以消除不必要的相鄰頻率信號。解擴(kuò)展器364通過使接收的抽樣信號與解擴(kuò)展碼相關(guān)解擴(kuò)展來自解調(diào)器354的QPSK抽樣信號，其中解擴(kuò)展碼是原始擴(kuò)展序列的拷貝?；叵朐颊粩U(kuò)展序列是兩個信號的產(chǎn)物；第一個信號是時偏已知的QPSK偽隨機(jī)序列和第二個信號是諸如沃爾什碼Wi的正交擴(kuò)展碼。以例如19.2k樣值/秒的預(yù)定速率抽樣作為結(jié)果的解擴(kuò)展抽樣信號365，結(jié)果解擴(kuò)展接收的擴(kuò)頻信號的64個樣值的序列。該信號由一個復(fù)數(shù)(幅度和相位)數(shù)據(jù)樣值表示并輸出到相關(guān)檢測器368用于相關(guān)檢測。
從圖3可以看出，解調(diào)器354的輸出還饋送到導(dǎo)頻恢復(fù)電路362，在導(dǎo)頻恢復(fù)電路362中完成類似于解擴(kuò)展器364所執(zhí)行的相同的過程，除了是用沃爾什碼Wx而不是沃爾什碼Wi來恢復(fù)。從導(dǎo)頻恢復(fù)電路362和解擴(kuò)展器364的輸出輸入到相關(guān)檢測器368，相關(guān)檢測器368取導(dǎo)頻恢復(fù)電路362輸出的復(fù)數(shù)共扼并將其乘以解擴(kuò)展器364的輸出。結(jié)果的實部作為相關(guān)檢測器368的輸出通過(廢除該復(fù)數(shù)乘積的虛部)。
解調(diào)器354的輸出還提供給搜索所有與由基站發(fā)射機(jī)300產(chǎn)生的沃爾什碼Wx擴(kuò)展的信號的搜索器350。在這個例子中，搜索器350可以找到兩個信號，一個來自無線通信路徑330和另一個來自無線通信路徑332。根據(jù)該信息，搜索器350分配第一指瑞克接收機(jī)360和第二指瑞克接收機(jī)370給每條路徑。兩個瑞克指接收機(jī)操作上完全一致。瑞克接收機(jī)360和370的輸出由加法器375相加并且加法器375的輸出提供給去交織器380，去交織器380基本取消由交織器308所執(zhí)行的交織過程。在去交織器380中，數(shù)據(jù)符號分別輸入到與交織器308的矩陣相同大小的矩陣中。數(shù)據(jù)符號輸入到矩陣的位置以使矩陣以一行一行的順序填滿并從矩陣的位置分別輸出以使矩陣以一列一列的順序變空。
從去交織器380輸出的去交織軟判決數(shù)據(jù)381輸入到解碼器382，解碼器382采用熟知的最大似然序列估計(MLSE)解碼技術(shù)以產(chǎn)生估計的業(yè)務(wù)信道數(shù)據(jù)比特383。通過使用基本類似于維特比解碼算法的算法可以擴(kuò)充MLSE解碼技術(shù)。解碼器382使用一組軟判決數(shù)據(jù)381以形成在MLSE解碼器382的每個特定時間狀態(tài)使用的一組軟判決轉(zhuǎn)換度量(transition metrics)。用于形成每組軟判決轉(zhuǎn)換度量的組中的軟判決數(shù)據(jù)364的數(shù)目相應(yīng)于在卷積編碼器304的輸出從每個輸入數(shù)據(jù)比特303產(chǎn)生的數(shù)據(jù)符號306的數(shù)目。每組中軟判決轉(zhuǎn)換度量的數(shù)目等于每組中軟判決數(shù)據(jù)264數(shù)目的二次冪。例如，當(dāng)發(fā)射機(jī)300使用1/2卷積編碼器時，從每個輸入數(shù)據(jù)比特303產(chǎn)生兩個數(shù)據(jù)符號306。因此，解碼器306使用兩組單獨(dú)的軟判決數(shù)據(jù)381以形成在MLSE解碼器382中的每個時間狀態(tài)使用的四個軟判決轉(zhuǎn)換度量。以一種速率產(chǎn)生估計的業(yè)務(wù)信道數(shù)據(jù)比特383，該速率與軟判決數(shù)據(jù)381輸入到解碼器382的速率和最初編碼業(yè)務(wù)信道比特303所用的固定速率有關(guān)。舉個例子，如果軟判決數(shù)據(jù)381以19.2k符號/秒的速率輸入和最初的編碼速率是1/2，則估計的業(yè)務(wù)信道比特383以9600比特/秒的速率輸出。估計的業(yè)務(wù)信道比特383輸入到處理器384，處理器384還有相關(guān)的功能方框386以適合于移動站用戶使用的形式提供估計的業(yè)務(wù)信道比特383。
圖4總的描述了基站的發(fā)射機(jī)與使用根據(jù)本發(fā)明的正交碼分配的移動站進(jìn)行CDMA通信。圖3和圖4中具有相同功能的方框還使用相同的附圖標(biāo)記。
如圖4所示，除了下面所陳述的，直到交織器308，所有方框在功能上類似于圖3現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)射機(jī)300。但是，不同于圖3所示的發(fā)射機(jī)300，從圖4的交織器308輸出的交織數(shù)據(jù)符號309輸入到兩個擴(kuò)展器，擴(kuò)展器312和擴(kuò)展器413。每個擴(kuò)展器312和413分別使交織符號309與其正交序列，即沃爾什碼Wi和沃爾什碼WA進(jìn)行卷積。與正交擴(kuò)展序列(沃爾什碼)擴(kuò)展在功能上與上面參照圖3描述的相同。注意編碼器304、交織器308和兩個擴(kuò)展器312和413包括相同的業(yè)務(wù)信道發(fā)生器402。
由沃爾什碼分配方框403執(zhí)行沃爾什碼的劃分和分配。沃爾什碼分配方框403把一組預(yù)定的正交碼劃分成多個子組正交碼并根據(jù)預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)分配子組正交碼。在優(yōu)選實施例中，預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)包括把子組正交碼分配給在公共覆蓋區(qū)域服務(wù)的特定天線或在天線陣列內(nèi)的特定天線。
每個擴(kuò)展器312和413以1.2288M片/秒(即，19.2k符號/秒×64)的速率輸出QPSK碼片。為了擴(kuò)展導(dǎo)頻信道、組合擴(kuò)展的導(dǎo)頻和業(yè)務(wù)信道并發(fā)射組合的導(dǎo)頻和業(yè)務(wù)信道，圖4的擴(kuò)展器310、相加結(jié)點(diǎn)314和發(fā)射機(jī)部分417也與圖3的相應(yīng)方框功能相同地操作。值得注意的是，不同于圖3所示的現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)射機(jī)300，根據(jù)本發(fā)明用于擴(kuò)展導(dǎo)頻信道(再次，全0)的每個擴(kuò)展器310和411使用彼此正交的擴(kuò)展序列(分別為沃爾什碼Wx和沃爾什碼Wy)。這意味著從無線通信路徑330和432發(fā)射的擴(kuò)頻信號彼此正交，因此不會增加系統(tǒng)的干擾量以實現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)的正向發(fā)射分集。
還參照圖4，接收機(jī)經(jīng)天線352從無線通信路徑330和432接收發(fā)射的擴(kuò)頻信號并傳送到解調(diào)器354，其功能正如上面參照圖3所描述的。另外，正如上面圖3所描述的，由第二指瑞克接收機(jī)470解擴(kuò)展和監(jiān)測從解調(diào)器354輸出的QPSK抽樣信號，除了由沃爾什碼WA(用于業(yè)務(wù)信道)和沃爾什碼Wy(用于導(dǎo)頻信道)解擴(kuò)展從解調(diào)器354輸出再輸入到瑞克接收機(jī)470的QPSK抽樣信號。注意與圖3所示的現(xiàn)有技術(shù)接收機(jī)390的區(qū)別在于每個瑞克接收機(jī)360-370具有由相同沃爾什碼Wx解擴(kuò)展的導(dǎo)頻信道和由相同沃爾什碼Wi解擴(kuò)展的業(yè)務(wù)信道。
由搜索器450執(zhí)行把特定指瑞克接收機(jī)分配給特定的通信路徑。搜索器450搜索從發(fā)射機(jī)400發(fā)射的所有用沃爾什碼Wx擴(kuò)展的信號；在該例中，搜索器450將找到相應(yīng)于無線通信路徑330的一個信號。根據(jù)該信息，搜索器450把第一指瑞克接收機(jī)360分配給具有導(dǎo)頻信道沃爾什碼Wx和業(yè)務(wù)信道沃爾什碼Wi的通信路徑330。由搜索器450對發(fā)射機(jī)400發(fā)射的用沃爾什碼Wy擴(kuò)展的信號執(zhí)行類似的過程。在該例中，第二指瑞克接收機(jī)470分配給具有導(dǎo)頻信道沃爾什碼Wy和業(yè)務(wù)信道沃爾什碼WA的通信路徑432。
在公共覆蓋區(qū)域(例如，圖2的扇區(qū)A)由不同的、正交的擴(kuò)展序列擴(kuò)展的兩個導(dǎo)頻信道允許其中一個導(dǎo)頻信道用作在覆蓋區(qū)域內(nèi)所有移動站的主導(dǎo)頻信道(如同現(xiàn)有技術(shù))而另一個導(dǎo)頻信道用作次導(dǎo)頻信道。在該實現(xiàn)方式中，由移動站106用于捕獲和鄰近測量的主導(dǎo)頻信道在固定的、相對較高信號功率電平而次導(dǎo)頻信道在一個低得多的信號功率電平。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)正向鏈路分集時，這還用于減少不必要的系統(tǒng)干擾。
在上述導(dǎo)頻信道具有不同信號功率電平的實現(xiàn)方式中，需要在相加器375相加之前的校正以使從每個瑞克接收機(jī)360和470輸入到加法器375的信號在大致相同的功率電平上。完成該功能的一種方式是根據(jù)在發(fā)射機(jī)400功率電平的差別通過經(jīng)衰減器合適減少離開瑞克接收機(jī)360或瑞克接收機(jī)470的信號。相加器375之后的所有處理與上面參照圖3所描述的相同。
圖6通常描述了優(yōu)選實施例中正交碼的分配以根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)正向鏈路發(fā)射分集。如圖6所示，每個天線218和222具有單獨(dú)的一組分配給它們的專用沃爾什碼。例如，參照圖6，由沃爾什碼Wx擴(kuò)展經(jīng)天線218發(fā)射的主導(dǎo)頻信道而由沃爾什碼Wy擴(kuò)展經(jīng)天線212發(fā)射的次導(dǎo)頻信道。同樣，用于N個單獨(dú)用戶的每一個(TCNN)的所有業(yè)務(wù)信道每個都具有在第二天線222向其分配的單獨(dú)的沃爾什碼。但是，值得注意的是TCH信息(例如在方框600-601表示的TCH1)是相同的信息。同樣值得注意的是在方框602-603表示的導(dǎo)頻信道PilotA類似于使用沃爾什碼不同擴(kuò)展的公共導(dǎo)頻信道。這允許從兩個基站天線發(fā)射的信息在其相關(guān)導(dǎo)頻的幫助下每個分別解調(diào)后在移動站接收機(jī)中的組合。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解也可以由另一個實施例實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明提供的優(yōu)點(diǎn)，在另一個實施例中由公共沃爾什碼擴(kuò)展在方框600-601表示的公共TCH信息。在這種情況下，例如，Wi＝WA。
應(yīng)當(dāng)理解，移動站106的設(shè)計和其中所包含的知識在于它正確執(zhí)行適合于分集信號是否發(fā)射的解調(diào)技術(shù)。這包含對于每個天線的所有導(dǎo)頻信道和業(yè)務(wù)信道使用什么碼的全部知識。通過使用基站103和移動站106之間的信息傳送這很容易實現(xiàn)。根據(jù)IS-95標(biāo)準(zhǔn)提供的消息，實現(xiàn)該信息信令的方法已知并很容易完成。
參照上述的優(yōu)選實施例，通過把不同的正交碼或沃爾什碼分配給要發(fā)射的信息部分(或者導(dǎo)頻信道或者業(yè)務(wù)信道)，因此可以保持在特定覆蓋區(qū)域(例如，扇區(qū)A)的正交性。通過在實現(xiàn)正向鏈路發(fā)射分集時保持正交性，根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)正向鏈路發(fā)射分集的所有優(yōu)點(diǎn)而不惡化CDMA系統(tǒng)性能。
以其最簡單的形式，根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)正向鏈路發(fā)射分集是使用不同的正交擴(kuò)展序列擴(kuò)展在第二天線發(fā)射的公共導(dǎo)頻信道和TCH。在實現(xiàn)64個正交(沃爾什)碼的IS-95A方案中，這可以通過在天線218上使用兩個沃爾什碼而不在天線222上使用來完成。在圖7中表示了這種分配IS-95A的沃爾什碼的例子。如圖7所示，把沃爾什碼63分配給天線218以擴(kuò)展導(dǎo)頻信道PilotA并因此用作處在發(fā)射分集模式的所有移動站的導(dǎo)頻信道，而沃爾什碼62用于擴(kuò)展移動站106希望的TCH信息(在圖7中標(biāo)記為TCH106)。接著把沃爾什碼0分配給天線222以擴(kuò)展導(dǎo)頻信道PilotA和把沃爾什碼1分配給天線222以擴(kuò)展移動站106希望的TCH106信息。因此在本例中，沃爾什碼0用作在覆蓋區(qū)域服務(wù)或執(zhí)行移動輔助切換(MAHO〕的所有移動站的公共導(dǎo)頻信道，而沃爾什碼1把TCH信息傳送到特定的移動站。
把沃爾什碼分配給特定天線的能力導(dǎo)致蜂窩通信系統(tǒng)的許多優(yōu)點(diǎn)。例如，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解當(dāng)如圖2所示已經(jīng)參照天線218和天線222解釋這個概念時，可以分配其自己的沃爾什碼給例如天線陣列中的任何數(shù)目的天線。例如，在上述的IS-95A的情況下，在天線陣列的八個天線可以被分配本身沒分配給任何天線的八個沃爾什碼，接著這八個沃爾什碼可用于擴(kuò)展每個天線的導(dǎo)頻信道，例如PilotA。接著可以分配一個沃爾什碼給移動站106用于其業(yè)務(wù)信道信息TCH106，接著該信息在陣列的所有天線組件上發(fā)射。通過在各天線組件上設(shè)置用于擴(kuò)展TCH106信息的這個沃爾什碼的相對相位和幅度，根據(jù)本發(fā)明直接在移動站106執(zhí)行直接發(fā)射功率的射束形成。
為在移動站106產(chǎn)生基準(zhǔn)信號以執(zhí)行相關(guān)解調(diào)，基站103告知移動站106基站103用于形成到移動站106射束的TCH106沃爾什碼的相對幅度和相位。這通過從基站103向移動站106發(fā)射包含該信息的合適消息來實現(xiàn)。接著移動站106確定各天線上與不同沃爾什碼擴(kuò)展的每個導(dǎo)頻信道PilotA的幅度和相位。給定與不同沃爾什碼擴(kuò)展的導(dǎo)頻信道PilotA的相對幅度和相位和來自基站103的包含TCH106沃爾什碼相對幅度和相位的消息，移動站106為每個不同的導(dǎo)頻信道沃爾什碼計算區(qū)別矢量。接著由移動站106使用所有這些區(qū)別矢量的和以執(zhí)行相關(guān)解調(diào)。
當(dāng)相同的業(yè)務(wù)信道沃爾什碼用于相同扇區(qū)的多個移動站時，通過為每個移動站形成單獨(dú)的射束并將其在相同的天線陣列上發(fā)射，可以得到提高重復(fù)使用所必須的合適的信號與干擾比。在每種情況下，每個天線的導(dǎo)頻信道/沃爾什碼可以在覆蓋區(qū)域(例如，圖2的扇區(qū)A〕的所有移動站中共享。
把單獨(dú)的導(dǎo)頻沃爾什碼分配給特定天線的能力導(dǎo)致的另一個優(yōu)點(diǎn)在于控制使用正向鏈路發(fā)射分集的能力。通過使用圖5所示的現(xiàn)有技術(shù)的分配，只有或者不向移動站106發(fā)射信息或者經(jīng)天線218和天線222發(fā)射才能得到“控制”。這是由于一些瑞克組合算法嚴(yán)格根據(jù)接收的導(dǎo)頻信道電平量對組合加權(quán)的事實。因此，如果使用具有導(dǎo)頻信號的多個天線但不存在合適的業(yè)務(wù)信道，則可能結(jié)合不希望的噪音導(dǎo)致系統(tǒng)惡化。但是存在通信過程中出現(xiàn)的特定模式和/或特定特征，其中同時經(jīng)天線218和222發(fā)射原始信號和其延時版本不有利。例如，當(dāng)移動站106進(jìn)入軟越區(qū)切換狀態(tài)，特別是三維軟越區(qū)切換狀態(tài)時，出現(xiàn)經(jīng)天線222的信號的延時版本不能幫助移動站106更好地解碼信號(記住移動站106只能處理總共三(3)束同時的射線)。另外，只從一個移動站106發(fā)射的三(3)束以上的射線意味著基站103發(fā)射了過多(不能使用)的功率，這降低了系統(tǒng)的性能。然而當(dāng)實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的圖6的沃爾什碼分配時，由于現(xiàn)在可以經(jīng)合適的消息對移動站106發(fā)送關(guān)于經(jīng)由不同的沃爾什碼偵聽哪一個導(dǎo)頻信道PilotA的指令，所以正向鏈路發(fā)射分集的使用可以控制。同樣，在上述的三路越區(qū)切換(three-way handoff)例子中，刪除經(jīng)正向鏈路發(fā)射分集發(fā)射的其中一個信號因為其不能幫助移動站106更好地解碼信號。
在通信期間出現(xiàn)了其它的模式和/或特征，這需要在基站103禁止或控制正向鏈路發(fā)射分集使用的機(jī)理。例如，有必要當(dāng)確定出無線信道(即，射頻載體)正經(jīng)歷過多延時擴(kuò)展時禁止正向鏈路發(fā)射分集。因為上行(移動站到基站)和下行鏈路(基站到移動站)發(fā)射路徑基本互易，所以可以從上行鏈路發(fā)射中暗示在移動站106經(jīng)歷的延時擴(kuò)展量。如果在基站的多個射線中收到顯著的能量(例如，通過得知利用多少指解碼上行鏈路信號所確定的)，則正向鏈路(經(jīng)天線218或222)增加其它射線只能帶來整個系統(tǒng)性能的惡化。該信息可以很容易地從基站103的接收機(jī)(未示出)得到并可以輸入到相關(guān)的功能方框407由圖4的沃爾什碼分配方框403使用。
出現(xiàn)多個其它的模式和/或特征，它們可用于提供關(guān)于幫助使用正向鏈路發(fā)射分集的控制判決提供基礎(chǔ)的有用信息。這些模式和/或特性包括由移動站106確定的接收信號強(qiáng)度(或基站103，如果假設(shè)發(fā)射路徑是互易的)、在導(dǎo)頻強(qiáng)度測量消息(PSMM)中包含的導(dǎo)頻測量信息、和在移動站106接收的信號的延時。這最后一個特征給出了從基站103到移動站106距離的直接表示，接著該表示可用于確定過量延時擴(kuò)展的最大似然。
控制使用正向鏈路發(fā)射分集的另一個模式和/或特征在于移動站106的位置。例如，可以預(yù)測試諸如扇區(qū)A的覆蓋區(qū)域以確定在覆蓋區(qū)域的位置，其中知道正向鏈路發(fā)射分集以便向移動站提供惡化的覆蓋區(qū)域。接著表示這些位置的預(yù)測試信息可以本地存儲在基站103中或在諸如控制器209的中心設(shè)備中。當(dāng)基站103確定移動站的位置時，可以對存儲的信息進(jìn)行比較以便確定移動站是否在其中一個“已知壞”位置。如果移動站106在“已知壞”位置，則正向鏈路發(fā)射分集將不會幫助移動站106并因此被禁止直到移動站移到覆蓋區(qū)域內(nèi)更合適的位置；如果移動站106不在“已知壞”位置，則啟動正向鏈路發(fā)射分集。
在一個替換實施例中，可以裝備移動站106以便確定它自己的位置并提供該信息給基站進(jìn)行比較。為移動站106確定它自己的位置的這樣的一個裝置是經(jīng)全球定位系統(tǒng)(WPS)或類似的使用。如果移動站106能夠確定它自己的位置，則預(yù)測試信息也能被下載到移動站106并在那里本地存儲。在這種結(jié)構(gòu)中，移動站106本身能確定它是在“已知壞”或是“已知好”位置，因此禁止/啟動接收按照本發(fā)明用正交擴(kuò)展碼擴(kuò)展的導(dǎo)頻信道中的一個。
在本發(fā)明已被詳細(xì)地介紹并用所涉及的具體實施例描述后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)能夠理解在此不超出本發(fā)明的精神和范圍進(jìn)行的形式和細(xì)節(jié)上的各種變化。相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，材料，行為和下面的權(quán)利要求中的所有裝置或步驟加上功能組件的等價物中應(yīng)包括任何結(jié)構(gòu)，材料，或用于結(jié)合所特別要求的其它要求組件執(zhí)行功能的行為。
權(quán)利要求
1.一種在通信系統(tǒng)中發(fā)射信號的方法，該方法包括步驟應(yīng)用不同的正交碼到導(dǎo)頻信道以提供正交導(dǎo)頻信道；和經(jīng)空間分離天線發(fā)射正交導(dǎo)頻信道到移動站。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中正交碼是一個沃爾什碼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中同步正交導(dǎo)頻信道以便基本保持正交性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中每一個正交導(dǎo)頻信具有與之相聯(lián)系的業(yè)務(wù)信道信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中經(jīng)在每個空間分離天線上的一個或多個正交碼向移動站發(fā)射業(yè)務(wù)信道信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中與對應(yīng)的導(dǎo)頻信道相聯(lián)系的業(yè)務(wù)信道與移動站通信。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中業(yè)務(wù)信道信息的接收是基于業(yè)務(wù)信道到導(dǎo)頻信道的聯(lián)系。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中業(yè)務(wù)信道到導(dǎo)頻信道的聯(lián)系包括與每個空間分離天線上的導(dǎo)頻信道相聯(lián)系的每個業(yè)務(wù)信道的相位和/或幅度信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中每個業(yè)務(wù)信道的相位和/或幅度不同以實現(xiàn)經(jīng)空間分離天線到移動站的方向性射束形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中射束形成取決于移動站的位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中在一個公共覆蓋區(qū)域中提供具有不同正交碼的導(dǎo)頻信道。
12.一種在通信系統(tǒng)中發(fā)射信號的方法，該方法包括步驟用第一碼在第一天線中發(fā)射第一導(dǎo)頻信道；用與第一碼正交的第二碼在第二天線中發(fā)射第二導(dǎo)頻信道這樣導(dǎo)致第一導(dǎo)頻信道和第二導(dǎo)頻信道相互正交。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中第一導(dǎo)頻信道和第二導(dǎo)頻信道被發(fā)射到移動站并在移動站進(jìn)行分集接收。
14.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中與第一導(dǎo)頻信道和第二導(dǎo)頻信道中的任何一個相聯(lián)系的公共業(yè)務(wù)信道信息被發(fā)射到移動站。
15.在一個通信系統(tǒng)中實現(xiàn)發(fā)射分集的一種方法，該方法包括步驟在一個公共覆蓋區(qū)域中分配給一個公共導(dǎo)頻信道不同的沃爾什碼；和經(jīng)空間分離天線向移動站發(fā)射具有不同沃爾什碼的公共導(dǎo)頻信道。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中具有不同的沃爾什碼的每個公共導(dǎo)頻信道在同一個天線上發(fā)射。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中具有不同的沃爾什碼的每個公共導(dǎo)頻信道有與之相聯(lián)系的業(yè)務(wù)信道信息。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中在任何給定的時間，經(jīng)天線中的一個或是兩個向移動站發(fā)射業(yè)務(wù)信道信息。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中每個業(yè)務(wù)信道的相位和幅度信息傳送給移動站。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中每個業(yè)務(wù)信道的相位和幅度信息不同以實現(xiàn)經(jīng)空間分離天線到移動站的方向性的射束形成。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中射束形成取決于移動站的位置。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中經(jīng)天線陣實現(xiàn)方向性射束形成。
23.一種在一個無線通信系統(tǒng)中實現(xiàn)前向鏈路發(fā)射分集的方法，該方法包括步驟將一組預(yù)定的正交碼分成許多正交碼的子集；分配某個正交碼的子集給服務(wù)于一個公共覆蓋區(qū)域的某個天線；和經(jīng)天線，發(fā)射導(dǎo)頻信道和公共覆蓋區(qū)域中的移動站所需要的信息，該移動站經(jīng)天線使用分配給該天線的正交碼。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中在正交碼子集中的每一個正交碼不相同。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中由基于發(fā)射所需的天線的不同正交碼擴(kuò)展經(jīng)天線發(fā)射的導(dǎo)頻信道和公共覆蓋區(qū)域中的移動站所需要的信息。
26.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中每一個正交碼子集有至少一個正交碼不同于在另一個正交碼子集中的另一個正交碼。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中使用不同于在另一個正交碼子集中的另一個正交碼的正交碼經(jīng)天線擴(kuò)展用于發(fā)射的導(dǎo)頻信道。
28.一種在通信系統(tǒng)中發(fā)射信號的裝置，該裝置包括用于在使用第一碼的第一天線上發(fā)射第一導(dǎo)頻信道的第一發(fā)射機(jī)；用于在使用與第一碼正交的第二碼的第二天線上發(fā)射第二導(dǎo)頻信道這樣導(dǎo)致第一導(dǎo)頻信道和第二導(dǎo)頻信道相互正交的第二發(fā)射機(jī)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的裝置，其中每一個第一導(dǎo)頻信道和第二導(dǎo)頻信道有與之相聯(lián)系的公共業(yè)務(wù)信道信息。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的裝置，其中第一和第二發(fā)射機(jī)還包括發(fā)射公共業(yè)務(wù)信道信息到移動站的裝置。
31.移動站中的接收機(jī)，包括對由第一碼擴(kuò)展并經(jīng)第一天線發(fā)射到移動站的第一導(dǎo)頻信道進(jìn)行恢復(fù)的第一導(dǎo)頻信道恢復(fù)裝置；和對由與第一碼正交的第二碼擴(kuò)展并經(jīng)第二天線發(fā)射到移動站的第二導(dǎo)頻信道進(jìn)行恢復(fù)的第二導(dǎo)頻信道恢復(fù)裝置。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的接收機(jī)，其中第一導(dǎo)頻信道和第二導(dǎo)頻信道有與之相聯(lián)系的公共業(yè)務(wù)信道。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的接收機(jī)，其中與第一導(dǎo)頻信道和第二導(dǎo)頻信道相聯(lián)系的公共業(yè)務(wù)信道本身被相互正交的碼擴(kuò)展。
34.根據(jù)權(quán)利要求31的接收機(jī)，其中第一導(dǎo)頻信道恢復(fù)裝置和第二導(dǎo)頻信道恢復(fù)裝置都與瑞克接收機(jī)的各個指相聯(lián)系。
全文摘要
不同的正交碼(W
文檔編號H04B7/06GK1265793SQ98807782
公開日2000年9月6日 申請日期1998年7月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月31日
發(fā)明者邁克爾·D·克琴, 小沃爾特·J·羅澤斯基 申請人:摩托羅拉公司