[發明專利]用于無線通信系統的發射分集發射器和接收器

無效

• 申請號: 00810157.4
• 申請日: 2000-07-05
• 公開（公告）號: CN1360765A
• 公開（公告）日: 2002-07-24
• 發明（設計）人: 奧斯卡·克洛普;弗朗塞斯·博伊克斯阿德拉;弗朗西斯科·馬克
• 申請（專利權）人: 摩托羅拉公司
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04L1/06
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 余朦,袁炳澤

本發明涉及使用天線陣的無線通信系統，并特別應用于那些諸如使用碼分多址(CDMA)技術之類的多載波通信系統。

CDMA使用擴頻信令，由此在該通信網絡的個人用戶使用相同的載波頻率，但通過各自的擴頻碼的使用來區分。因此，在無線電頻譜的部分內使用多個擴頻碼來分配多個通信信道，將每個碼唯一地指配給接收站。

在某些系統內，將一個載波頻率分配用于下行鏈路上的通信和將另一個載波頻率分配用于上行鏈路上的通信。這就是所謂的FDD(頻分雙工)。

另一個系統使用是稱為時分雙工(TDD)的方法，在該方法中使用相同的頻率用于上行鏈路和下行鏈路。在這種情況下，將重復的時幀結構劃分成具有在上行鏈路方向使用的時隙區間以及具有在下行鏈路方向使用的另一時隙區間。

為了更有效地使用這些可用資源，已知某些系統利用通信信道的傳播特性的知識來調整傳輸特性。大部分這些系統在鏈路的狀態上使用信息的反饋。操作在TDD模式下的某些系統在一個方向上使用傳播信道特性的計算估計，以在另一個方向調整傳輸的特性。

這樣，從所接收的上行鏈路測量可以導出下行鏈路傳播信道的特性的估算。

發射和接收設備可裝配單個天線或天線單元陣。

通過提供更好的用于覆蓋區域的天線圖，相對于單個天線，天線陣可以提供改善的性能。

此外，人們一直在研究接收和發射分集方案，以便最優化使用天線陣的通信系統的接收和發射路徑。在一個例子中，通過改變由天線陣中各個天線中的一個所檢測的信號的加權，可以改變天線的圖形以更好地檢測來自特定方向的信號，或對多路徑信號進行無損組合排列。通過測量接收器的輸出，這些技術調整天線陣信號的加權以最大化接收路徑增益。

發射分集方案可以明顯改善所謂第三代系統或采用CDMA技術的UMTS(通用移動通信系統)的下行鏈路的性能。特別是為了改善這種系統的比特誤碼率(BER)特性已經使用了分集技術。然而，對于操作在時分雙工模式(TDD)(其中對上行和下行鏈路使用同一載波頻率)的CDMA系統，在移動站這可導致在信道估算的復雜性上的明顯增加。

UMTS?TDD模式使用TD-CDMA作為多址技術。在這個系統中，接收設備使用干擾抵消技術或聯合檢測以解碼通信信號。

在使用直接序列擴頻的CDMA系統中，將承載信息的信號施加到極其快速變化的稱作為擴頻序列的信號上。所增加的擴頻信號頻率帶寬在傳播媒介(頻率選擇性衰落)的頻率響應中，對窄帶干擾和無用頻譜提供了抗擾性。此外，直接序列擴頻的使用允許接收器提取包含在多個(K個)獨立的擴頻用戶信號中的信息，這些獨立的擴頻用戶信號同時占有相同的頻率帶寬。

K個用戶信號的每個包括將其映射在對應的(可能多個值)調制碼元上的邏輯數據位(±1)。該調制碼元可以連續流的形式產生或以N個碼元的塊的形式產生。為了簡化接收器的設計，通常大多采用線性調制方案(例如M平方幅度調制)。然后通過具有Q個碼片長度和每個碼元周期重復的第k個擴頻序列(或碼)，調制第k個用戶信號(k＝1...k)的調制碼元。為了在接收器方便地隔離該K個用戶信號，選擇該K個碼序列以便其互相正交。然后，在到達接收器的檢測級之前，將在發射器產生的K個信號中的每一個通過其各自的傳播信道傳送。傳播信道表示發射濾波器、空中接口和接收濾波器的合成作用，并且可以由濾波器用具有W個碼片長度的脈沖響應來標識。

通過合成傳播信道的傳播產生兩種類型的干擾，其必須通過接收器的檢測方案來處理：

碼間干擾(ISI)-合成傳播信道的濾波作用意味著在各自的K個擴頻信號中的每一個內的碼元與他們各自相鄰的碼元干擾。該ISI機制與在通過均衡處理防止碼間干擾的非CDMA無線系統(例如，GSM)中觀察到的是一致的。

多址干擾(MAI)-在發射器設計K個碼序列使之互相正交。然而，通過合成傳播信道的傳播意味著該碼在它們到達接收器的階段時不再正交。由于這種不正交，該K個擴頻信號的碼元之間相互干擾，每個碼元的作用對另一個就像噪聲源。

在擴頻序列的長度Q明顯短于合成傳播信道的長度W的環境下，則在接收器該擴頻碼基本上是互相正交的。在這種情況下，接收器可包括一個相關器的庫(或匹配濾波器)，其每一個匹配到K個擴頻信號中的一個。然后，第k個匹配濾波器的輸出包括由第k個用戶信號攜帶的調制碼元的噪聲估算。