專利名稱：具有發(fā)送機(jī)－側(cè)頻率擴(kuò)展和時(shí)間擴(kuò)展的傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在具有干擾和多徑傳播的信道中利用擴(kuò)展方法進(jìn)行無線或有線寬帶傳輸信息的傳輸方法。
應(yīng)用擴(kuò)展方法傳輸信息已經(jīng)公知。因此在直接序列擴(kuò)頻(DSSS)方法中，將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流的符號(hào)與確定的代碼序列(碼片序列，擴(kuò)展代碼)相乘，然后被傳輸。因此，根據(jù)代碼序列中的碼片數(shù)，可由此而增加消息的帶寬。也就是說，消息信號(hào)在傳輸前經(jīng)過擴(kuò)頻。
在接收機(jī)一側(cè)，已知在發(fā)送機(jī)一側(cè)為擴(kuò)頻所使用的代碼序列，通過接收信號(hào)與所述代碼序列的相關(guān)，去除擴(kuò)頻，即接收信號(hào)在頻率上被解擴(kuò)。
在發(fā)送機(jī)和接收機(jī)中用于編碼和解碼的代碼序列具有固定的時(shí)間長(zhǎng)度，它與數(shù)據(jù)源中的符號(hào)的實(shí)際長(zhǎng)度相同。系統(tǒng)在符號(hào)數(shù)據(jù)速率改變的情況下無法作出響應(yīng)。
在跳頻擴(kuò)頻(FHSS)方法中，待發(fā)送的信號(hào)通過下述方式進(jìn)行擴(kuò)頻通過代碼序列(跳頻序列)控制數(shù)據(jù)流的各個(gè)分組前后相接地在給定的消息信道的不同的頻率范圍內(nèi)傳輸。這里，在接收機(jī)中也利用公知的跳頻序列將接收的消息信號(hào)再進(jìn)行解擴(kuò)。
這兩種方法的共同點(diǎn)是，它們對(duì)于消息信號(hào)的傳輸都要求相當(dāng)于基帶信號(hào)帶寬固定倍數(shù)的傳輸帶寬。因此，由于系統(tǒng)的原因，無論是直接序列法還是跳頻法在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接中都只能利用部分現(xiàn)有信道容量。而可達(dá)到的符號(hào)數(shù)據(jù)速率與其它傳輸方法相比是很低的。這兩種方法的結(jié)構(gòu)都不靈活，并不能適應(yīng)接收到的數(shù)據(jù)的變化，即符號(hào)速率和與之相關(guān)的基帶信號(hào)帶寬的變化。
對(duì)信道容量利用的改善是通過在多址方法(如DS-CDMA)中使用擴(kuò)頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。通過對(duì)各個(gè)用戶站并行地使用不同的代碼序列，以及利用空間分集，從理論上CDMA方法也可在給定的帶寬下達(dá)到最大數(shù)據(jù)速率。其前提是碼片級(jí)同步。但在實(shí)際中則顯示，這種最佳值是無法達(dá)到的。
由于其較低的符號(hào)速率，CDMA方法對(duì)通過多徑傳播的傳輸干擾相對(duì)地不敏感。與此相關(guān)的好處是，這種方法可以與相關(guān)的選擇方法一起使用，即通過在時(shí)間軸上的相關(guān)來劃分信道。由于多徑傳播產(chǎn)生具有不同時(shí)間關(guān)系的干擾信號(hào)，因此與時(shí)間相關(guān)的方法不僅抑制相鄰信道，而且還抑制多路信號(hào)。
如果要通過可用消息信道以盡可能高的數(shù)據(jù)速率傳輸數(shù)據(jù)，以及能同時(shí)靈活地分配帶寬資源，則須采用其它的接入方法，如TDMA方法，這種方法可以允許靈活地管理各個(gè)信道，利用這種方法可以通過優(yōu)化使用信道的頻段，使數(shù)據(jù)速率達(dá)到盡可能高的物理邊界值。
但是，若在給定帶寬下提高傳輸數(shù)據(jù)速率，則同時(shí)也增加了對(duì)于多徑傳播造成的干擾(失真)的靈敏性。如果在經(jīng)消息信道傳輸信息符號(hào)時(shí)產(chǎn)生一定長(zhǎng)度的時(shí)延擴(kuò)展，則有多少隨后的符號(hào)由于發(fā)生反射而失真取決于符號(hào)速率。符號(hào)速率越高，符號(hào)流的失真就越復(fù)雜，在接收機(jī)中對(duì)該多路效應(yīng)的補(bǔ)償(均衡)也就越難。
所有公知的均衡方法都需要非常準(zhǔn)確地確定信道參數(shù)。在現(xiàn)有技術(shù)中，信道參數(shù)的確定是通過信道評(píng)估(信道測(cè)量)實(shí)現(xiàn)的。評(píng)估的起始值是信道的單位脈沖響應(yīng)。
對(duì)于無線信道的測(cè)量，在現(xiàn)有技術(shù)德國(guó)專利申請(qǐng)公開說明書DE 3403 715 A1中，使用具有良好自相關(guān)性的信號(hào)，以下稱之為“相關(guān)信號(hào)”。所述相關(guān)信號(hào)的良好特性在于，信號(hào)的自相關(guān)(按照定義它是一個(gè)時(shí)間偏移函數(shù))在時(shí)間偏移為零時(shí)具有最大值，而對(duì)所有其它時(shí)間偏移所述自相關(guān)具有盡可能小的絕對(duì)值。顯然，這就意味著所述相關(guān)信號(hào)的自相關(guān)表示一個(gè)盡可能窄的、具有較小前后沿瞬變振蕩的脈沖。已知有不同類型的相關(guān)信號(hào)。其中包括經(jīng)常提起的、在實(shí)踐中借助時(shí)間離散的信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)的偽噪聲(PN)序列。為了確切闡述有關(guān)概念，這里將時(shí)間離散的相關(guān)信號(hào)的子集定義為相關(guān)序列。作為相關(guān)序列的進(jìn)一步的例子還會(huì)提到m-序列和Frank Zadoff Chu-序列。
在CDMA技術(shù)(直接序列CDMA)中已知，將相關(guān)序列用于在多址系統(tǒng)中的信息傳輸和信道選擇。這里不僅一個(gè)序列的自相關(guān)特性，而且還有在一族序列中的互相關(guān)特性都是重要的。在一個(gè)具有良好相關(guān)特性的序列族中，該族中任意兩個(gè)不同的序列間的互相關(guān)的絕對(duì)值，與該族中的每個(gè)序列的自相關(guān)的最大值相比，是比較低的。
在T.Kamitake“Fast Start-up of an Echo Canceller in a 2-wire Full-duplex Modem”，IEEE proc.Of ICC’84，pp360-364，May1984，Amsterdam，Holland(“兩線全雙工調(diào)制解調(diào)器中回聲消除器的快速啟動(dòng)”，IEEE ICC’84會(huì)議文集，360-364頁，1984年5月，阿姆斯特丹，荷蘭)中，還對(duì)在通信技術(shù)中利用線性調(diào)頻脈沖來測(cè)試有線連接的電話信道的某些信道特性進(jìn)行了描述。
在雷達(dá)技術(shù)中已經(jīng)公知線性調(diào)頻信號(hào)尤其適用于測(cè)試目的，線性調(diào)頻信號(hào)可以同樣被解釋為相關(guān)信號(hào)，以及在時(shí)間離散的處理過程中被解釋為相關(guān)序列。但與通常使用的PN序列不同，線性調(diào)頻信號(hào)有較高的復(fù)雜性，并具有多個(gè)相狀態(tài)。此外，在美國(guó)專利說明書US 5,574,748中，還提出了利用線性調(diào)頻信號(hào)經(jīng)無線及有線信道傳輸信息。
總之，在現(xiàn)有技術(shù)中均提到，已知的擴(kuò)頻方法在具有抗干擾的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也具有較低的符號(hào)速率以及較低的頻譜效率。而現(xiàn)有方法尚不能實(shí)現(xiàn)靈活地分配資源、使系統(tǒng)與變化的符號(hào)速率以及可變的帶寬需求相適應(yīng)。
為了在同一帶寬下以更高的符號(hào)速率傳輸消息，必須借助于其它不具有以抗窄帶干擾的堅(jiān)固性為突出優(yōu)點(diǎn)的擴(kuò)頻方法的技術(shù)。這將無論如何會(huì)增加對(duì)多徑傳播的傳輸敏感性，從而要求使用均衡電路，以及作為先決條件，需要確切地確定信道特性。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，為經(jīng)過由多徑傳播所干擾的信道傳輸消息，提供一種多址方法，該方法允許以較高的符號(hào)速率傳輸信號(hào)，并可在最大頻譜效率下對(duì)接收數(shù)據(jù)的變化以及對(duì)用戶在傳輸速度及誤碼率方面多變的要求靈活地作出反應(yīng)。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是通過具有權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)的特征的傳輸方法解決的。其優(yōu)選的進(jìn)一步方案在從屬權(quán)利要求、說明書、以及附圖中加以描述。
本發(fā)明基于這樣的認(rèn)識(shí)，即在順序傳輸信息符號(hào)的通信系統(tǒng)中，對(duì)每個(gè)信息符號(hào)既通過準(zhǔn)Dirac脈沖整形擴(kuò)頻，也通過將擴(kuò)頻后的信息符號(hào)與一個(gè)相關(guān)信號(hào)交替進(jìn)行時(shí)間展寬，其實(shí)施方式為，對(duì)每個(gè)輸入數(shù)據(jù)速率總存在基于帶寬的最大可能擴(kuò)頻，以及出于技術(shù)可實(shí)現(xiàn)性的原因，對(duì)待傳輸?shù)男畔⒎?hào)保證有意義的最大時(shí)間展寬，這又可以使易受干擾性降到最小。在高數(shù)據(jù)速率下出現(xiàn)的時(shí)間上重疊的相關(guān)信號(hào)會(huì)導(dǎo)致符號(hào)間干擾，但這種干擾通過適當(dāng)選擇相關(guān)信號(hào)和/或修正濾波器設(shè)置可以忽略不計(jì)。
此外，為傳輸單個(gè)信息符號(hào)所使用的同一相關(guān)信號(hào)(例如線性調(diào)頻信號(hào))也用于信道測(cè)量，這大大簡(jiǎn)化了接收機(jī)的結(jié)構(gòu)。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。


圖1所示為按照本發(fā)明的傳輸系統(tǒng)的框圖；圖2所示為按照本發(fā)明的傳輸方法的另一種實(shí)施方式的框圖；圖3所示為結(jié)合框圖說明的本發(fā)明的另一種實(shí)施方式；圖4所示為本發(fā)明的另一種變形實(shí)施方式的框圖；圖5所示為接收機(jī)中時(shí)序控制的框圖；圖6為圖3中信號(hào)的信號(hào)圖；圖7為信道評(píng)估的程序流程圖；圖8所示為一個(gè)壓縮的線性調(diào)頻脈沖的包絡(luò)線；圖9.1a所示為信噪比/信道數(shù)據(jù)速率；圖9.1b所示為在接收機(jī)端壓縮濾波器輸出端的信號(hào)；圖9.2a所示為寬帶傳輸干擾的信號(hào)圖；圖9.2b所示為一個(gè)發(fā)送信號(hào)及一個(gè)重疊其上的寬帶干擾的頻譜展示；圖9.2c所示為發(fā)送信號(hào)的重疊與脈沖形式的干擾相疊加的框圖；圖9.2d所示為壓縮的線性調(diào)頻脈沖及擴(kuò)展的干擾部分的信號(hào)圖；圖9.3至圖9.8所示為按照本發(fā)明的接入方法程序流程圖；圖9.9所示為具有多個(gè)不同寬度的用戶時(shí)隙的TDMA幀；圖9.10a和圖9.10b所示為具有不同寬度時(shí)隙的TDMA幀，以及在接收機(jī)端被壓縮后的信號(hào)變化示意圖；圖9.11所示為根據(jù)圖9.10計(jì)算在接收機(jī)一側(cè)壓縮后、不同時(shí)隙中的信號(hào)振幅峰值的公式；圖9.12所示為在系統(tǒng)需求改變的情況下(相對(duì)于圖9.10)時(shí)隙數(shù)據(jù)的變化；圖9.13所示為根據(jù)圖9.12計(jì)算在接收端壓縮后的信號(hào)振幅峰值的公式；圖9.14所示為圖9.9的發(fā)送信號(hào)的包絡(luò)線。
圖1所示為按照本發(fā)明的傳輸系統(tǒng)的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。待傳輸?shù)男畔⒎?hào)首先經(jīng)歷擴(kuò)頻。在時(shí)間連續(xù)的信號(hào)處理過程中，這可以通過例如將其轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)Dirac脈沖，并隨后進(jìn)行帶通濾波實(shí)現(xiàn)；在時(shí)間離散的信號(hào)處理過程中，例如，高取樣(提高取樣速率，“upsampling”)操作起到了擴(kuò)頻的作用。
在下一步是對(duì)已擴(kuò)頻的符號(hào)進(jìn)行時(shí)間展寬。這例如是通過與一個(gè)相關(guān)序列交替實(shí)現(xiàn)的。然后是傳輸信道，其中作為傳輸信道的組成部分可能是現(xiàn)有的調(diào)制級(jí)、ZF(中頻)級(jí)以及HF(高頻)級(jí)。該接收到的、帶有干擾的信號(hào)現(xiàn)在要經(jīng)過一個(gè)時(shí)間壓縮過程，例如通過與時(shí)間倒向的共軛復(fù)數(shù)相關(guān)序列的交替。
隨后到達(dá)的信號(hào)可對(duì)信道進(jìn)行很好的評(píng)估，這允許對(duì)高符號(hào)速率也可以使用已知的均衡器。在最后一步實(shí)施頻率壓縮，例如通過取樣保持環(huán)節(jié)，或集成并轉(zhuǎn)儲(chǔ)(Integrate and Dump)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)。
在圖2中示出了本發(fā)明的一種(具體的)實(shí)施方式，其中使用數(shù)字的、并因此也是時(shí)間離散的信號(hào)處理技術(shù)。一個(gè)發(fā)送信號(hào)序列，其中每個(gè)單元都表示一個(gè)符號(hào)字母的復(fù)數(shù)，以一個(gè)符號(hào)時(shí)鐘加在該設(shè)備的輸入端。該序列以系數(shù)N在1被高速取樣，在那里提高取樣速率，并向該序列中加入數(shù)學(xué)上的零(無信息)，這相當(dāng)于作了擴(kuò)頻；該被高速取樣的序列經(jīng)過發(fā)送濾波器2，其脈沖響應(yīng)相當(dāng)于所選擇的相關(guān)序列。這在物理上表示，每個(gè)符號(hào)通過乘以符號(hào)值來啟動(dòng)該完整的符號(hào)序列。在數(shù)學(xué)上，這相當(dāng)于將該被高速取樣的序列與相關(guān)序列進(jìn)行交替，其中，發(fā)生單個(gè)符號(hào)的時(shí)間展寬。所產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)過數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器3并接著通過輸出低通濾波器4。隨后是傳輸信道5，在本例中，傳輸信道可以是任何其它可能的、現(xiàn)有的傳輸部件，如放大器級(jí)、混頻級(jí)、中頻級(jí)和高頻級(jí)。
在接收機(jī)端，該信號(hào)首先經(jīng)過一個(gè)輸入低通濾波器6，并隨后經(jīng)過一個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器7；該被數(shù)字化的信號(hào)被送至接收濾波器8，該接收濾波器8具有與發(fā)送濾波器2相當(dāng)?shù)墓曹棌?fù)數(shù)頻率特性。由此發(fā)生一個(gè)時(shí)間壓縮過程。在發(fā)送機(jī)一側(cè)發(fā)送一個(gè)單個(gè)參考符號(hào)的情況下，該信道脈沖響應(yīng)就直接出現(xiàn)在接收濾波器的輸出端，而無需附加步驟。
由此，可以在13根據(jù)已知算法，如K.D.KammayerNachrichten-uebertragung 2 Aufl，Stuttgart 1996，181ff…(信息傳輸，第二版，斯圖加特，1996，第181頁)，立即算出一個(gè)補(bǔ)償器或一個(gè)均衡器的系數(shù)。在本例中，使用了“分集均衡器(Fracional Spaced Equalizer)”FSE和“判斷反饋均衡器(Decision-Feedback-Equalizer)”DFE的組合(S.QureshiAdaptiveEqualization，IEEE Communications Magazine，vol 20 March 1982，pp9-16(自適應(yīng)均衡，IEEE通信雜志，卷20，1982年3月，第9-16頁))。
所述信號(hào)現(xiàn)在經(jīng)過該以線性濾波器的形式出現(xiàn)的FSE 9，在那里該信號(hào)通過信道所產(chǎn)生的失真得到部分補(bǔ)償。然后該信號(hào)在10以系數(shù)N減速取樣。減速取樣表示取樣率的降低，其中，只對(duì)每第N個(gè)值繼續(xù)進(jìn)行取樣。最后是判斷級(jí)11，在那里確定當(dāng)前符號(hào)是哪個(gè)約定的字母。所作出的判斷接著被反饋到DFE12。以進(jìn)一步對(duì)該信號(hào)的其它信道失真進(jìn)行補(bǔ)償。
在圖3所示的另一種實(shí)施方式中，在待傳輸?shù)?、由信息符?hào)構(gòu)成的數(shù)據(jù)分組前設(shè)置用于確定特定的測(cè)試間隔內(nèi)信道特性的參考符號(hào)。結(jié)合使用擴(kuò)頻和時(shí)間展寬方法，將參考符號(hào)和信息符號(hào)傳輸至接收機(jī)。記錄、分析在測(cè)試間隔內(nèi)由于多徑傳播而產(chǎn)生的參考符號(hào)的失真、并將其直接用于確定均衡器的系數(shù)。
為了實(shí)現(xiàn)信道測(cè)試所需的高精確度，必須傳輸具有高信噪比的參考符號(hào)。此外，參考信號(hào)必須在時(shí)間軸上具有高分辨率，以便準(zhǔn)確確定多徑部分的相位。利用擴(kuò)頻和時(shí)間展寬傳輸參考符號(hào)可同時(shí)滿足這兩項(xiàng)要求。
作為用于符號(hào)的時(shí)間展寬及時(shí)間壓縮的相關(guān)序列，例如可以使用線性調(diào)頻脈沖。線性調(diào)頻脈沖是一種在脈沖持續(xù)時(shí)間T內(nèi)振幅恒定、而頻率從低到高連續(xù)地線性增高或下降的線性頻率調(diào)制脈沖。高頻和低頻之間的頻差表示所述線性調(diào)頻脈沖的帶寬B。
這些脈沖的總持續(xù)時(shí)間T乘以脈沖的帶寬B被稱為擴(kuò)展因子Ψ，其中，Ψ＝B·T。當(dāng)一個(gè)這樣的線性調(diào)頻脈沖通過一個(gè)符合頻率-運(yùn)行時(shí)間特性的濾波器時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)具有類似sin(x)/x的包絡(luò)線(圖8)的時(shí)間壓縮脈沖，其最大振幅相對(duì)于其輸入振幅增高因數(shù) 這意味著，輸出峰值功率與輸入功率之比等于所述線性調(diào)頻脈沖的BT之積，在給定帶寬的情況下，增高的程度Pout_max/Pin可通過發(fā)送脈沖的脈沖持續(xù)時(shí)間T自由調(diào)節(jié)。壓縮的脈沖擁有全帶寬B，其平均脈沖持續(xù)時(shí)間為1/B。由此，可達(dá)到的時(shí)間分辨率僅通過傳輸帶寬就可確定。當(dāng)兩個(gè)相鄰的壓縮脈沖之間的距離至少為1/B時(shí)，即，當(dāng)未壓縮的線性調(diào)頻脈沖相互間的距離為確切的該距離時(shí)，還可以將它們進(jìn)一步分開。
壓縮的過程是可逆的；一個(gè)具有類似sin(x)/x的包絡(luò)線的載頻脈沖可利用具有頻率-組運(yùn)行時(shí)間特性(Frequenz-Gruppenlautzeit-Charakterisk)的分散式濾波器被轉(zhuǎn)換為具有近似恒定振幅的線性調(diào)頻脈沖。其中，所述類似sin(x)/x脈沖被以因子BT時(shí)間展寬。
在發(fā)送機(jī)中產(chǎn)生、通過存在干擾的信道傳輸、并在接收機(jī)中被壓縮的線性調(diào)頻脈沖，相對(duì)于未壓縮的信號(hào)在信噪比(S/N)上有很大的優(yōu)越性。為測(cè)量信道而預(yù)設(shè)的線性調(diào)頻信號(hào)(或通常的時(shí)間展寬信號(hào))的最大優(yōu)點(diǎn)是，通過在接收機(jī)一側(cè)的時(shí)間壓縮，在信噪比上所獲得的系統(tǒng)增益，其以dB表示時(shí)可達(dá)到10·log(BT)。
在下面的例子中，符號(hào)速率為D的信息符號(hào)經(jīng)帶寬為B的消息信道傳輸。
用一個(gè)長(zhǎng)度為T的線性調(diào)頻脈沖作為用于時(shí)間展寬的相關(guān)序列。對(duì)每一個(gè)單個(gè)的符號(hào)產(chǎn)生一個(gè)這樣的、用符號(hào)值加權(quán)的線性調(diào)頻脈沖。一個(gè)符號(hào)然后會(huì)在長(zhǎng)度T上被時(shí)間展寬。相鄰線性調(diào)頻脈沖的距離Δt可以直接由符號(hào)速率D(波特)得出Δt＝1/D。依據(jù)這一脈沖間距，所產(chǎn)生的線性調(diào)頻脈沖可以在時(shí)間上重疊。在某一時(shí)刻重疊的脈沖的脈沖數(shù)n，由線性調(diào)頻脈沖持續(xù)時(shí)間T及脈沖間距Δt的商確定。
為了傳輸已展寬的信號(hào)，在發(fā)送周期中，以最大可用發(fā)送功率P進(jìn)行發(fā)送。該功率被分配給n個(gè)重疊的線性調(diào)頻脈沖，即每個(gè)線性調(diào)頻脈沖以功率P/n傳輸。
通過在接收機(jī)中的時(shí)間壓縮，線性調(diào)頻脈沖得到的功率增長(zhǎng)為Pout_max/Pin＝B·T。當(dāng)具有輸入頻率Pin的n個(gè)重疊的線性調(diào)頻脈沖被接收并被壓縮時(shí)，則單個(gè)脈沖的峰值功率為Pout_max＝Pin·B·T/n。
按照本發(fā)明，對(duì)于信息符號(hào)以及參考符號(hào)(用作信道評(píng)估)的時(shí)間展寬使用相同的相關(guān)序列。為使在測(cè)試間隔內(nèi)發(fā)送的參考符號(hào)能相對(duì)于數(shù)據(jù)分組的信息符號(hào)以有利的信噪比(S/N)傳輸，只需在峰值功率恒定的情況下，將參考符號(hào)的符號(hào)間隔加大到使重疊的脈沖較少，即使n值下降。
如果脈沖間隔Δt等于或大于線性調(diào)頻脈沖持續(xù)時(shí)間T，則以全發(fā)送功率P傳輸一個(gè)線性調(diào)頻脈沖。而在接收機(jī)端壓縮之后的峰值功率為Pout_max＝Pin·B·T。
在最簡(jiǎn)單的情況下，在測(cè)試間隔內(nèi)只發(fā)送一個(gè)參考脈沖，則滿足條件Δt＝T。在所示例子中，傳輸兩個(gè)參考脈沖。其中示出，它們之間要選擇的間隔不僅取決于線性調(diào)頻脈沖的長(zhǎng)度，而且還附加地取決于預(yù)期的傳輸路程的時(shí)延擴(kuò)展。
輸入信號(hào)g1(見圖3和圖6a)包括要傳輸?shù)?、包含在長(zhǎng)度為Tsignal的數(shù)據(jù)分組中的信息符號(hào)。本例中g(shù)1是由雙極矩形脈沖構(gòu)成的信號(hào)。
脈沖發(fā)生器G在用Tref表示的測(cè)試間隔內(nèi)產(chǎn)生參考符號(hào)(在本例中為兩個(gè))序列g(shù)2，其位置示于圖6b。所產(chǎn)生的為矩形脈沖，其脈沖功率相對(duì)于信號(hào)間隔中的脈沖提高系數(shù)n＝D·T(D為信號(hào)間隔中的符號(hào)速率，T為線性調(diào)頻脈沖持續(xù)時(shí)間，n為在信號(hào)間隔內(nèi)、在時(shí)間展寬后重疊的脈沖數(shù))。
相應(yīng)于預(yù)期的傳輸信道的最大時(shí)延擴(kuò)展，兩個(gè)參考信號(hào)間的時(shí)間間隔至少這樣選擇，使得第一個(gè)參考符號(hào)在傳輸過程中出現(xiàn)的反射能夠在脈沖間的間隔中完全消失。
由于信號(hào)間隔Tsignal與測(cè)試間隔Tref不重疊，可以借助求和步驟將輸入信號(hào)g1與參考信號(hào)g2無重疊地相加。
和信號(hào)g3隨后被送至一個(gè)脈沖整形器，該脈沖整形器將該和信號(hào)的每個(gè)矩形脈沖變換為具有同樣能量的準(zhǔn)Dirac脈沖，并由此開始實(shí)際的擴(kuò)頻過程。所產(chǎn)生的尖脈沖序列(圖6c)被送至一個(gè)低通濾波器，并由此使其帶寬被限制在傳輸帶寬的一半。低通濾波器的運(yùn)行時(shí)間特性在接近臨界頻率時(shí)有所增高，因此使每個(gè)尖脈沖分別變換為si脈沖，其形狀與已知的si函數(shù)si(x)＝sin(x)/x相應(yīng)。
隨后，該si脈沖序列被送至一個(gè)調(diào)幅器(例如設(shè)置為四象限乘法器)，該調(diào)幅器將所述信號(hào)調(diào)制到由振蕩器產(chǎn)生的、頻率為fT的載波振蕩，從而在調(diào)幅器的輸出端產(chǎn)生一個(gè)如圖6d所示的、具有脈沖形式的si形包絡(luò)線的載波頻率脈沖。該調(diào)幅器的輸出信號(hào)具有傳輸帶寬。換言之，參考符號(hào)和信息符號(hào)的序列在全信道帶寬上進(jìn)行擴(kuò)頻。
以這種方式產(chǎn)生的脈沖在傳輸頻率范圍內(nèi)，具有接近于矩形的功率密度頻譜。因此測(cè)試間隔中的參考脈沖在理想情況下可以作為用于確定信道脈沖響應(yīng)的測(cè)試信號(hào)。
在該調(diào)幅器后連接有一個(gè)分散濾波器(線性調(diào)頻濾波器)，該分散濾波器將已調(diào)制的載波信號(hào)g4按照其與頻率相關(guān)的、差分的運(yùn)行時(shí)間特性進(jìn)行濾波(時(shí)間展寬)。這一過程相應(yīng)于將載波信號(hào)與線性調(diào)頻濾波器的加權(quán)函數(shù)進(jìn)行交替。該操作的結(jié)果是，每個(gè)單個(gè)載頻脈沖被轉(zhuǎn)換為一個(gè)線性調(diào)頻脈沖，并由此而在時(shí)間軸上擴(kuò)展(圖6e)。在測(cè)試間隔中出現(xiàn)不重疊的參考線性調(diào)頻脈沖，其具有與信號(hào)間隔中傳輸n個(gè)重疊的線性調(diào)頻脈沖相同的功率。相對(duì)于數(shù)據(jù)分組的一個(gè)脈沖，這種脈沖產(chǎn)生n倍高的功率，并因此以一個(gè)系數(shù)為n的改進(jìn)信噪比進(jìn)行傳輸。
該分散濾波器的輸出信號(hào)經(jīng)消息信道傳輸給接收機(jī)。在該消息信道內(nèi)還包括所有其它傳輸級(jí)，如發(fā)送端級(jí)、接收濾波器、接收放大器等。
包含測(cè)試間隔和數(shù)據(jù)分組的線性調(diào)頻脈沖以及這些脈沖反射的接收信號(hào)g6，通過一個(gè)分散濾波器，該分散濾波器的與頻率相關(guān)的、差分的組運(yùn)行時(shí)間特性與發(fā)送機(jī)端的分散濾波器的特性互補(bǔ)。其中，各個(gè)線性調(diào)頻脈沖被時(shí)間壓縮，即，它們被轉(zhuǎn)換為具有近似sin(x)/x包絡(luò)線的載頻脈沖。
由于傳輸?shù)木€性調(diào)頻脈沖的重疊反射也是線性調(diào)頻脈沖，即它們具有相同的頻率時(shí)間特性，因此這些脈沖也以相同的方式被壓縮。
分散濾波器的輸出信號(hào)然后被送至一個(gè)解調(diào)器及一個(gè)接于其后的低通濾波器，該低通濾波器濾除信號(hào)中的高頻載波振蕩。在該低通濾波器的輸出端是經(jīng)過壓縮和解調(diào)的信號(hào)g7，由于多徑傳播使干擾重疊于其上。
在隨后的方框“確定系數(shù)”中，對(duì)測(cè)試間隔TRef中的信號(hào)進(jìn)行分析。在該間隔內(nèi)，存在著經(jīng)過壓縮和解調(diào)、并含有疊加的多徑反射的參考信號(hào)。由此為信道評(píng)估提供了一個(gè)回波圖，該回波圖以sin(x)/x形狀的尖脈沖表示在傳輸路徑上所疊加的反射。
所確定的傳輸信道的脈沖響應(yīng)被送至均衡器，均衡器對(duì)在信號(hào)周期Tsignal內(nèi)疊加在信息符號(hào)上的反射部分進(jìn)行補(bǔ)償。該均衡器的輸出信號(hào)被送至取樣保存級(jí)(S&H)。由此，這些信號(hào)將在該頻率范圍內(nèi)被解擴(kuò)。這個(gè)過程的結(jié)果是，被傳輸?shù)姆?hào)重新以矩形脈沖的形式出現(xiàn)。
由于高時(shí)間分辨率，以及特別是抗干擾的可靠傳輸，解調(diào)的參考脈沖也可用作接收機(jī)的時(shí)序控制。
在另一種改進(jìn)實(shí)施方式中(見圖4)，在確定系數(shù)之前，還附加了一個(gè)方框“信道評(píng)估”，其中，利用附加的數(shù)學(xué)算法對(duì)信道對(duì)參考符號(hào)的反應(yīng)進(jìn)行檢查，其目的是更加準(zhǔn)確地確定信道的脈沖響應(yīng)。
用于信道評(píng)估的一種可能的算法在圖7中用流程圖的形式示出。與已知的算法不同，該算法用“參數(shù)”進(jìn)行信道評(píng)估。即，對(duì)離散的多路回波進(jìn)行檢查，并估算該多路回波當(dāng)時(shí)的參數(shù)，振幅、相位、以及時(shí)刻，下面將把這些稱為“反射系數(shù)”在第一次開始之后，首先計(jì)算未失真的符號(hào)的已知脈沖形狀，并將其存入存儲(chǔ)器。下一步等待均衡周期的開始。在均衡周期中，將輸入信號(hào)存入一個(gè)緩存器。在均衡周期之后，對(duì)該緩存器的內(nèi)容進(jìn)行分析。首先確定噪音的標(biāo)準(zhǔn)偏離，其中，將在一個(gè)或多個(gè)在均衡周期被保存的符號(hào)之前的信號(hào)解釋為噪音。依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)偏移，計(jì)算振幅的閾值。
這時(shí)循環(huán)開始1.查找緩存器中具有最大絕對(duì)值的取樣值，并將其解釋為反射系數(shù)。
2.檢查該值是否超過閾值。
3.a當(dāng)超過閾值時(shí)，計(jì)算反射脈沖，依據(jù)所述反射系數(shù)確定其絕對(duì)值、相位、及時(shí)刻，而其形狀由參考脈沖給出。
3.b當(dāng)未超過閾值時(shí)，循環(huán)結(jié)束，將迄今為止所找到的反射系數(shù)相對(duì)于具有最大絕對(duì)值的反射系數(shù)規(guī)格化，并將其作為結(jié)果返回。
4.將以取樣的方式計(jì)算出的反射脈沖從緩存器的內(nèi)容中減去。只要反射脈沖取樣值的絕對(duì)值大于緩存器中時(shí)間上相應(yīng)的取樣值的絕對(duì)值，就將取樣值間的差寫入存儲(chǔ)器，否則就在緩存器的該位置上寫零。
從1重新開始。
在均衡周期中傳輸一個(gè)或多個(gè)參考符號(hào)。在最簡(jiǎn)單的情況下，將一個(gè)參考符號(hào)的時(shí)間壓縮信號(hào)h(t)解釋為信道脈沖響應(yīng)的評(píng)估。通過對(duì)多個(gè)參考符號(hào)取平均值，可以獲得基于減小噪音而改善的信道脈沖響應(yīng)的評(píng)估。同樣，閾值濾波對(duì)于減小噪音的作用是顯而易見的。其中，閾值濾波后的信道脈沖響應(yīng)hSch(t)在h(t)的絕對(duì)值小于一個(gè)要確定的振幅閾值的所有地方，被解釋為噪音并被置為零。所述閾值例如可以選擇為最大或平均信號(hào)振幅的確定的一小部分。另一種可能性是，這樣選擇閾值，使得在形成閾值之后，該信號(hào)仍含有其能量的固定部分(例如為95％)。
為了借助正交調(diào)幅QAM在中頻或高頻范圍內(nèi)產(chǎn)生具有線性增加的頻率的線性調(diào)頻信號(hào)，一個(gè)下述形式的復(fù)數(shù)基帶信號(hào)是適用的 其中，B是線性調(diào)頻信號(hào)的帶寬，T為持續(xù)時(shí)間，而Z0為待傳輸?shù)男畔ⅲ湓诰€性調(diào)頻信號(hào)的持續(xù)期內(nèi)被認(rèn)為是常數(shù)。通過以取樣頻率fs取樣，得出一個(gè)有N個(gè)點(diǎn)的線性調(diào)頻序列 因此信號(hào)z(t)表示一個(gè)可以用于圖1所示裝置的線性調(diào)頻信號(hào)。此外，z(n)表示可以用作圖2所示裝置的相關(guān)序列的線性調(diào)頻序列。序列z(n)在這種情況下是一個(gè)均勻的、多相復(fù)數(shù)序列，但這并不是將其用于圖2所示的裝置的必要條件。
在現(xiàn)有技術(shù)中的傳輸系統(tǒng)中，為了對(duì)待傳輸?shù)姆?hào)進(jìn)行脈沖整形，采用升余弦滾降濾波器(Raised-Cosine-Rolloff-Filter)對(duì)其濾波。由此可以確保，信號(hào)在傳輸之后滿足奈奎斯特第一準(zhǔn)則，由此保證不發(fā)生符號(hào)間干擾的故障。此外，通常還將升余弦滾降濾波器分布于發(fā)送機(jī)和接收機(jī)，其中例如對(duì)每種情況使用具有根升余弦滾降(Wurzel-Raised-Cosine-Rolloff)特性的濾波器。其中起決定作用的是，所得到的傳輸路徑的所有元件的傳輸函數(shù)與由所期望的符號(hào)速率產(chǎn)生的升余弦滾降特性相符。
線性調(diào)頻信號(hào)的突出優(yōu)點(diǎn)在于，可以以簡(jiǎn)單的方式引入任何頻率特性，也包括根升余弦滾降特性，其中，將該信號(hào)在時(shí)間范圍內(nèi)與期望的頻率特性相乘，即被加權(quán)。這是可能的，因?yàn)樵诰€性調(diào)頻脈沖的情況下，每個(gè)時(shí)刻也恰好是一個(gè)頻率點(diǎn)。時(shí)刻與頻率點(diǎn)之間準(zhǔn)確的關(guān)系f(t)是由線性調(diào)頻信號(hào)的相推導(dǎo)出來的。
下述形式的序列表示一個(gè)加權(quán)的線性調(diào)頻序列 加權(quán)函數(shù)W(f)是所期望的頻率特性，例如是已知的根升余弦滾降特性。
這里函數(shù)f(n)描述瞬時(shí)時(shí)刻與瞬時(shí)頻率間的關(guān)系。下式對(duì)這里所使用的線性調(diào)頻序列是適用的f(n)=2·π·Bfs·nN]]>在利用相關(guān)信號(hào)、特別是線性調(diào)頻信號(hào)時(shí)，通過對(duì)相關(guān)信號(hào)作相應(yīng)的預(yù)濾波，以及對(duì)線性調(diào)頻信號(hào)作相應(yīng)的加權(quán)，就可能使本來必須的脈沖整形濾波在傳輸開始前就已經(jīng)完成。由此足以抵消處理相關(guān)信號(hào)增加計(jì)算開銷的缺點(diǎn)。
由于參考符號(hào)優(yōu)選地?zé)o重疊發(fā)送，它們?cè)跁r(shí)間壓縮后具有較高的振幅。因此可以用簡(jiǎn)單的方式準(zhǔn)確地隨時(shí)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。這使由參考符號(hào)直接導(dǎo)出接收機(jī)的時(shí)序控制成為可能。圖5示出了一種實(shí)施這種可能性的裝置。其簡(jiǎn)單的情況是，在每個(gè)參考符號(hào)后，由M個(gè)符號(hào)周期構(gòu)成的時(shí)間間隔后，跟隨著一個(gè)由N個(gè)信息符號(hào)構(gòu)成的分組。
首先借助比較電路1檢測(cè)參考符號(hào)，當(dāng)出現(xiàn)參考符號(hào)時(shí)，觸發(fā)分頻器3。在該分頻器的輸入端是振蕩器2的信號(hào)，其頻率為符號(hào)時(shí)鐘的若干倍。在該分頻器的輸出端為所述符號(hào)時(shí)序。該符號(hào)時(shí)序的相由觸發(fā)的時(shí)刻確定。由于符號(hào)時(shí)序的相誤差僅取決于觸發(fā)時(shí)刻的時(shí)間準(zhǔn)確性，因此可以預(yù)期，符號(hào)時(shí)序的相誤差是很小的。
一個(gè)1至M計(jì)數(shù)器4對(duì)已知的、處于參考符號(hào)和第一信息符號(hào)之間的符號(hào)脈沖數(shù)M進(jìn)行計(jì)數(shù)；一個(gè)1至N計(jì)數(shù)器5對(duì)已知的、處于第一信息符號(hào)和最后信息符號(hào)之間的符號(hào)脈沖數(shù)N進(jìn)行計(jì)數(shù)。1至M計(jì)數(shù)器和1至N計(jì)數(shù)器是“一次性”計(jì)數(shù)器，即一旦達(dá)到終值，就會(huì)保持在它們當(dāng)時(shí)的狀態(tài)，直至通過復(fù)位(RESET)信號(hào)復(fù)位。
在1至N計(jì)數(shù)器工作的時(shí)間間隔內(nèi)，在輸出門6的輸出端產(chǎn)生輸出信號(hào)，利用該信號(hào)的邊沿可對(duì)所有信息符號(hào)精確取樣。一旦該1至N計(jì)數(shù)器達(dá)到其終值，則該裝置返回其初始狀態(tài)，并等待由下一個(gè)參考符號(hào)激活。
本發(fā)明為了傳輸消息信號(hào)，將擴(kuò)頻方法與時(shí)間展寬方法相結(jié)合。為了實(shí)現(xiàn)盡可能好地利用傳輸信道的頻譜，對(duì)待傳輸?shù)姆?hào)進(jìn)行擴(kuò)頻。為了區(qū)別于其它擴(kuò)頻方法，這里的擴(kuò)頻不是通過將符號(hào)逐個(gè)與一個(gè)代碼序列相乘，而是通過高速取樣、以及形成準(zhǔn)Dirac脈沖、并隨后進(jìn)行濾波實(shí)現(xiàn)的。
擴(kuò)頻的結(jié)果是，每個(gè)單個(gè)待傳輸?shù)拿}沖在整個(gè)傳輸頻率范圍內(nèi)具有近似矩形的頻譜功率密度。由于這種寬帶性，擴(kuò)頻后的信號(hào)具有抵抗窄帶干擾的堅(jiān)固性。
此外，本發(fā)明的一個(gè)重要特征是，整個(gè)發(fā)送周期中被擴(kuò)頻的符號(hào)(即參考符號(hào)和信息符號(hào))在傳輸前被附加地進(jìn)行時(shí)間展寬。通過這種時(shí)間展寬將各個(gè)符號(hào)的脈沖能量分布到較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)。由此使傳輸具有抵抗短時(shí)間干擾的堅(jiān)固性。這種在時(shí)間上展寬的符號(hào)將在接收機(jī)內(nèi)再進(jìn)行時(shí)間壓縮。
通過這種壓縮可以在信噪比上獲得系統(tǒng)增益，其直接取決于時(shí)間展寬的方式。由于其矩形功率密度頻譜，擴(kuò)頻后的符號(hào)尤其適于作為確定信道特性的測(cè)試信號(hào)。
因此，在一個(gè)用于信道評(píng)估的特定的測(cè)試間隔內(nèi)，發(fā)送已擴(kuò)頻的符號(hào)，以在整個(gè)頻率范圍內(nèi)以相同的強(qiáng)度激勵(lì)信道。信道的脈沖響應(yīng)將在接收機(jī)中被記錄，并用作回波補(bǔ)償?shù)妮斎肓俊?br> 在經(jīng)有干擾的消息信道以高符號(hào)數(shù)據(jù)速率傳輸時(shí)，對(duì)多徑失真的補(bǔ)償?shù)那疤崾牵浅?zhǔn)確地確定信道參數(shù)。其條件是參考符號(hào)的傳輸具有特別可靠的抗干擾能力。這意味著，參考符號(hào)必須以高于發(fā)送信息符號(hào)的功率被發(fā)送。但是，在有功率限制的系統(tǒng)中，在發(fā)送周期中總是以相同的最大功率發(fā)送。通過逐個(gè)符號(hào)的擴(kuò)頻，被傳輸?shù)男畔⒎?hào)會(huì)由于符號(hào)速率及擴(kuò)頻序列的長(zhǎng)度或多或少有所重疊，從而使發(fā)出的發(fā)送功率分布在多個(gè)符號(hào)上。與此相反，按照本發(fā)明，在測(cè)試間隔傳輸?shù)?、用于信道評(píng)估的參考信號(hào)是這樣定位的即使它們不重疊，因此可利用全部發(fā)送功率傳輸。也就是說，它們相對(duì)于各個(gè)信息符號(hào)有更高的功率，并在接收機(jī)中表現(xiàn)為具有增高的信噪比S/N。
無論是用于信道評(píng)估的參考符號(hào)還是信息符號(hào)，在發(fā)送機(jī)中都經(jīng)過同一個(gè)首先進(jìn)行擴(kuò)頻，然后進(jìn)行時(shí)間展寬的裝置。接收機(jī)也是與此相應(yīng)地設(shè)置的，即首先進(jìn)行時(shí)間壓縮，然后在頻率范圍內(nèi)進(jìn)行頻率解擴(kuò)。
參考符號(hào)的傳輸是以非常簡(jiǎn)單的方式與數(shù)據(jù)傳輸結(jié)合在一起的。確定信道參數(shù)不需任何附加的專用發(fā)送或接收模塊、增加開銷的濾波裝置、或附加的相關(guān)器。
在純信息傳輸中所使用的擴(kuò)頻方法已使其失去了其優(yōu)點(diǎn)(對(duì)于窄帶和寬帶干擾的高抗干擾性)，通過附加地用于信道參數(shù)的確定，使這個(gè)優(yōu)點(diǎn)以特殊的方式體現(xiàn)出來。
在前面如借助于圖3已經(jīng)描述過，將一個(gè)線性調(diào)頻信號(hào)用作相關(guān)信號(hào)。這樣的線性調(diào)頻信號(hào)已經(jīng)公知，這里僅僅是再一次提及線性調(diào)頻脈沖以及線性調(diào)頻信號(hào)的基本特性。線性調(diào)頻脈沖是振幅為常數(shù)、持續(xù)時(shí)間為T的線性調(diào)頻脈沖，在其持續(xù)時(shí)間T內(nèi)頻率在高、低頻之間總是作線性上升或線性下降變化。高頻和低頻之間的差表示線性調(diào)頻脈沖的帶寬。這些脈沖的總持續(xù)時(shí)間T與脈沖的帶寬B相乘被描述為擴(kuò)展系數(shù)。圖8所示為一個(gè)壓縮脈沖的包絡(luò)線，當(dāng)一個(gè)線性調(diào)頻脈沖通過一個(gè)其相位變化為拋物線形的、其組運(yùn)行時(shí)間特性(Gruppenlaufzeitverhalten)為線性的分散濾波器時(shí)，產(chǎn)生該壓縮脈沖。
前面對(duì)通過擴(kuò)頻和時(shí)間展寬的信號(hào)準(zhǔn)備進(jìn)行了描述。這種將擴(kuò)頻和時(shí)間展寬相結(jié)合的方法在降低傳輸路徑上的干擾方面尤其具有優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，無論是擴(kuò)頻還是時(shí)間展寬，都可以很好地融入到以限定的數(shù)據(jù)速率進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚俜椒ㄖ小Ｈ绻宰罡邤?shù)據(jù)速率進(jìn)行傳輸，則需要進(jìn)行有效的均衡以減小多徑效應(yīng)。其前提是所述的信道評(píng)估。
下面將描述，如何將擴(kuò)頻和時(shí)間展寬方法以新的方式用于多址系統(tǒng)，其最主要的目的是，在保證各種情況下的盡可能最大的抗干擾性的情況下，保證用戶接入的最大靈活性。
傳輸可用的信道資源包括帶寬B和最大可達(dá)(或允許)發(fā)送功率P。特別是當(dāng)要建立一個(gè)點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)時(shí)，須對(duì)信道資源進(jìn)行有效管理。其中，不僅涉及到一次性的優(yōu)化和調(diào)整，如構(gòu)造定向發(fā)送線路，而且還涉及到在同樣變化的環(huán)境條件下對(duì)各個(gè)用戶的帶寬要求的動(dòng)態(tài)匹配。
按照本發(fā)明的接入系統(tǒng)在下述運(yùn)行條件下工作-從用戶到用戶的不同的數(shù)據(jù)速率，非對(duì)稱數(shù)據(jù)速率-變化的環(huán)境影響(噪音，干擾信號(hào))-不同用戶的不同并變化的多徑條件-不同的、并可能是變化的用戶到基站的距離-可變的業(yè)務(wù)量密度-BER要求(BER＝誤碼率)對(duì)于不同的用戶來說也是不同的，這取決于待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的性質(zhì)(語音、音樂、視頻、在線銀行業(yè)務(wù)等)。該系統(tǒng)還應(yīng)保證，在每種情況下，保持對(duì)每個(gè)用戶要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的類型所要求的誤碼率。
一種要對(duì)眾多這類變化的量作出反應(yīng)、并能同時(shí)保證可接受的各種誤碼率的傳輸系統(tǒng)，按照本發(fā)明，要求盡可能高的靈活性，并且同時(shí)使對(duì)信道的所有頻率及功率預(yù)留處于活躍狀態(tài)，簡(jiǎn)言之在每個(gè)時(shí)刻充分利用信道資源。
按照本發(fā)明這里推薦了一種(接入)系統(tǒng)，為不同的用戶站提供數(shù)據(jù)連接，其參量(BER、數(shù)據(jù)速率、發(fā)送功率)可根據(jù)不同用戶的各自的要求確定。此外還應(yīng)保證，該傳輸系統(tǒng)可將這些參量自動(dòng)地與變化的傳輸及業(yè)務(wù)量條件相匹配。
按照本發(fā)明的接入系統(tǒng)將可變的擴(kuò)頻、可變的時(shí)間展寬、可變的與用戶相關(guān)的發(fā)送功率、以及一個(gè)可變的TDMA-多路復(fù)用-網(wǎng)格(TDMA-Multiplex-Raster)相互結(jié)合起來傳輸信息。
這些參數(shù)的設(shè)置直接影響到對(duì)變化的用戶要求、數(shù)據(jù)傳輸率以及所涉及到的BER的靈活并自適應(yīng)的反應(yīng)。在資源管理中要考慮不同的用戶與基站的距離不同，對(duì)各個(gè)傳輸路徑有不同的環(huán)境條件(干擾、多徑效應(yīng)、噪音)。按照本發(fā)明的接入系統(tǒng)提供了降低噪音和其它干擾信號(hào)的可能性。
所述擴(kuò)頻、時(shí)間展寬、發(fā)送功率(每信息符號(hào))、以及TDMA(時(shí)分多址)網(wǎng)格參量在這里可以動(dòng)態(tài)地與業(yè)務(wù)量、變化的傳輸條件相匹配。它們?cè)谀撤N程度上可互不相關(guān)地調(diào)節(jié)，即互不相關(guān)地確定大小。
用于時(shí)間展寬和頻率擴(kuò)展的方法可以與不同的多址方法結(jié)合使用，例如在TDMA系統(tǒng)中、在FDMA(頻分多址)系統(tǒng)中、或在TDMA和FDMA的組合系統(tǒng)中。
TDMA接入方法允許在各個(gè)用戶的變化的符號(hào)速率下運(yùn)行，這允許以非對(duì)稱的數(shù)據(jù)速率進(jìn)行通信。TDMA系統(tǒng)可以通過時(shí)隙長(zhǎng)度的變化以公知的方式對(duì)變化的用戶密度(或帶寬要求)作出反應(yīng)。與該特性密切相關(guān)，可看到這樣設(shè)置與用戶相關(guān)的傳輸質(zhì)量的可能性，即通過不超過一定要求的誤碼率(BER)(BER根據(jù)請(qǐng)求)。
下面對(duì)擴(kuò)頻、時(shí)間展寬、數(shù)據(jù)速率的變化、TDMA時(shí)隙長(zhǎng)度、以及發(fā)送功率的共同作用加以描述。
按照本發(fā)明的方法是一種多址方法，它具有與用戶相關(guān)的可變的數(shù)據(jù)速率和發(fā)送功率，并使用自適應(yīng)方法進(jìn)行信息符號(hào)的頻率和時(shí)間擴(kuò)展的傳輸，其特征如下-具有可變多路復(fù)用-網(wǎng)格的TDMA幀本發(fā)明的接入方法在基本結(jié)構(gòu)上的實(shí)施如TDMA方法。在時(shí)間軸上進(jìn)行用戶分離。在已知的TDMA系統(tǒng)中(例如歐洲數(shù)字無繩電話(DECT))常見的是，設(shè)置固定多路復(fù)用網(wǎng)格，對(duì)于增高的數(shù)據(jù)速率要求以將多個(gè)時(shí)隙重疊作為響應(yīng)，然后將其分配給一個(gè)用戶。
在本發(fā)明的接入方法中所使用的TDMA幀沒有固定的時(shí)隙數(shù)或固定的時(shí)隙寬度。所述多路復(fù)用網(wǎng)格隨登錄的用戶的數(shù)量和數(shù)據(jù)速率要求而變化。
-可變擴(kuò)頻為了使傳輸達(dá)到盡可能高的抗干擾性，將在時(shí)隙中傳輸?shù)男畔⒎?hào)在信道帶寬上進(jìn)行擴(kuò)頻。
擴(kuò)頻的過程分為兩個(gè)步驟-對(duì)每個(gè)單個(gè)符號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)Dirac脈沖整形，而與符號(hào)速率無關(guān)(該操作在基帶中實(shí)施，并可視為是實(shí)際的擴(kuò)頻)。
-對(duì)準(zhǔn)Dirac序列的帶通濾波擴(kuò)頻過程以帶通濾波結(jié)束。在傳輸信道帶寬B上達(dá)到信號(hào)頻譜的限制。然后一個(gè)單個(gè)符號(hào)在整個(gè)可用頻率范圍內(nèi)占有一個(gè)矩形功率密度頻譜。在時(shí)間范圍內(nèi)，所述符號(hào)流表現(xiàn)為sin(x)/x形狀的脈沖序列。這類脈沖的平均寬度δ由信道帶寬B確定，并確定為δ＝1/B。
如果在擴(kuò)頻之前有頻率預(yù)留，即，當(dāng)信道帶寬與用戶符號(hào)速率的商大于1時(shí)，則由擴(kuò)頻傳輸產(chǎn)生一個(gè)在信噪比上的系統(tǒng)增益。該系統(tǒng)增益將在接收機(jī)中通過頻率壓縮實(shí)現(xiàn)。與此相關(guān)還減小了誤碼率。通過改變相關(guān)的符號(hào)速率可以控制該系統(tǒng)增益。在信道帶寬不變的情況下降低符號(hào)速率，會(huì)自動(dòng)導(dǎo)致更強(qiáng)的擴(kuò)頻，即導(dǎo)致更高的系統(tǒng)增益，也就是更強(qiáng)的抗噪音和窄帶干擾的能力。
最后，可變擴(kuò)頻還允許在變化的傳輸條件下設(shè)置一個(gè)由用戶確定的、符合要求的誤碼率。
圖9.1a示出了維持特定的誤碼率(BER)所要求的信噪比(S/N)相對(duì)于數(shù)據(jù)速率的關(guān)系。圖中示出了常用的CDMA(碼分多址)系統(tǒng)的運(yùn)行范圍，該CDMA系統(tǒng)用一個(gè)帶有固定調(diào)節(jié)擴(kuò)頻的擴(kuò)展頻譜方法工作，與之相比較還示出了四相絕對(duì)相移鍵控(QPSK)系統(tǒng)和按照本發(fā)明的、具有可變擴(kuò)頻的傳輸系統(tǒng)的工作范圍。系數(shù)k表示單位為δ的相鄰符號(hào)間的距離，其中δ表示在帶寬B上擴(kuò)頻的符號(hào)的平均寬度(δ＝1/B)。值k可被視為對(duì)擴(kuò)頻的度量，并與可達(dá)到的系統(tǒng)增益G相同。如果CDMA方法在信噪比要求較低的情況下以固定數(shù)據(jù)速率傳輸，則可變擴(kuò)頻允許沿所示的線經(jīng)歷整個(gè)區(qū)域(S/N；數(shù)據(jù)速率)。如果所要求的BER降低，例如當(dāng)傳輸較少的敏感數(shù)據(jù)時(shí)，則可使傳輸速度提高。對(duì)于線上所有的點(diǎn)，在各種情況下都可保證“帶寬”資源得到完全利用(頻譜效率)。任意大小的頻率預(yù)留都可自動(dòng)轉(zhuǎn)換為在數(shù)據(jù)傳輸中起作用的系統(tǒng)增益。
圖9.1b示出了擴(kuò)頻(以及時(shí)間展寬)傳輸?shù)睦印Ｆ渲?，擴(kuò)頻的發(fā)送信號(hào)以相同的發(fā)送功率、但以不同的符號(hào)速率(不同的系數(shù)k)傳輸。
圖中所示為在接收機(jī)一側(cè)的壓縮濾波器輸出端的信號(hào)。該壓縮信號(hào)的振幅峰值US out相對(duì)于接收的擴(kuò)頻信號(hào)的振幅US高出系數(shù) 。功率的增高相應(yīng)于值k。系統(tǒng)增益可隨符號(hào)速率按G＝k變化。
擴(kuò)頻后的符號(hào)在傳輸給接收機(jī)之前還要進(jìn)行時(shí)間展寬。對(duì)逐個(gè)符號(hào)產(chǎn)生的寬度為δ的sin(x)/x脈沖，在傳輸前轉(zhuǎn)換為長(zhǎng)度為T的線性調(diào)頻脈沖。因此可由線性調(diào)頻脈沖持續(xù)時(shí)間確定可達(dá)到的最大時(shí)間展寬[＝T/δ]。時(shí)間展寬傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)尤其在于可以降低寬帶干擾。因此線性調(diào)頻脈沖持續(xù)時(shí)間T與信道中周期性出現(xiàn)的寬帶干擾一致。這種一致在圖9.2中作了說明在圖9.2a示出了可能的寬帶傳輸干擾，它以周期Tn出現(xiàn)。干擾脈沖的帶寬Bn大于有效信道帶寬B。
圖9.2b示出了發(fā)送信號(hào)的頻譜以及疊加的寬帶干擾。Bn是干擾信號(hào)的有效帶寬，通過接收機(jī)中的輸入濾波器加以限制。Bnom是整個(gè)可用(許可使用的)信道帶寬，而B是由發(fā)送機(jī)和接收機(jī)中的滾降濾波器限制的信道帶寬，為了更好地區(qū)分，下面將其稱為有效帶寬。
圖9.2c示出了干擾脈沖是如何相加地重疊在發(fā)送信號(hào)上的。數(shù)據(jù)脈沖和干擾脈沖的信號(hào)混合在接收機(jī)中首先經(jīng)過一個(gè)輸入濾波器，然后經(jīng)過一個(gè)分散延遲線(線性調(diào)頻濾波器)。
圖9.2d示出了該延遲線的輸出信號(hào)Uout(t)。為了更好地理解，將壓縮后的數(shù)據(jù)脈沖與擴(kuò)展的干擾部分分別表示。US表示壓縮前數(shù)據(jù)脈沖的振幅；Un表示疊加的寬帶干擾脈沖的振幅。在壓縮濾波器的輸出端，數(shù)據(jù)脈沖的振幅增高 倍，而干擾脈沖的振幅減小 倍。相對(duì)于未壓縮的接收信號(hào)，信號(hào)-干擾間隔在考慮振幅時(shí)增加了系數(shù) ，或在考慮功率時(shí)，增加了系數(shù)n。在圖的右邊示出了兩個(gè)擴(kuò)展的干擾脈沖。經(jīng)過擴(kuò)展后，它們?cè)诔掷m(xù)時(shí)間T上被延長(zhǎng)了。原則上，可以通過選擇合適的線性調(diào)頻脈沖持續(xù)時(shí)間T將寬帶干擾任意延長(zhǎng)。但邊界條件是線性調(diào)頻濾波器的技術(shù)可實(shí)現(xiàn)性。當(dāng)所描述的短時(shí)干擾周期性地出現(xiàn)時(shí)，則在確定該系統(tǒng)時(shí)應(yīng)注意，不要使擴(kuò)展的干擾脈沖相互重疊，以避免在擴(kuò)展的干擾信號(hào)Un out中出現(xiàn)不期望的增高。為了排除這種情況，須將待設(shè)置的線性調(diào)頻脈沖持續(xù)時(shí)間T選擇為小于干擾脈沖的周期Tn。
待傳輸?shù)男盘?hào)通過時(shí)間展寬獲得了抗寬帶干擾的能力。在建立基站與用戶站之間的連接時(shí)，時(shí)間展寬的尺度應(yīng)與周期性出現(xiàn)的寬帶干擾脈沖相一致(設(shè)置)。因此所涉及的是可變時(shí)間展寬。
可以為各個(gè)用戶，或不同的時(shí)隙分配不同的發(fā)送功率。
這些參數(shù)的設(shè)置可直接用于對(duì)可變的用戶要求、傳輸數(shù)據(jù)速率、及相關(guān)的BER作出靈活并且自適應(yīng)的反應(yīng)。在資源管理中要考慮不同的用戶與基站的距離不同，以及對(duì)各個(gè)傳輸路徑有不同的環(huán)境條件(干擾、多徑效應(yīng)、噪音)。在消息傳輸中采用擴(kuò)頻和時(shí)間展寬提供了抑制噪音信號(hào)和其它干擾信號(hào)的可能性。
TDMA網(wǎng)格、擴(kuò)頻、時(shí)間展寬、以及發(fā)送功率的量可以動(dòng)態(tài)地與業(yè)務(wù)量、變化的傳輸條件及用戶要求相匹配。它們?cè)谀撤N程度上可以互不相關(guān)地設(shè)置。但通常，改變的不是這些量中的某個(gè)單個(gè)量，而是它們的共同作用和相互關(guān)聯(lián)的部分，如在下述實(shí)施方式中所示的那樣在本實(shí)施方式中所示的原理是，在擴(kuò)頻之后，相互調(diào)諧時(shí)間展寬和發(fā)送功率。下面將指出，以哪種方式使這些參數(shù)與用戶要求、傳輸條件、以及業(yè)務(wù)密度相匹配(調(diào)適)。
在為此而使用的程序簡(jiǎn)圖中，首先分析信道特性，然后查詢用戶對(duì)傳輸?shù)囊?，接著參考這些數(shù)據(jù)確定時(shí)間展寬、擴(kuò)頻、以及必須的發(fā)送功率的度量。然后利用這些數(shù)據(jù)建立與用戶之間的連接。
一個(gè)要建立的連接主要以三種特性為特征-所期望的傳輸速度(傳輸數(shù)據(jù)速率)-所要求的誤碼率-所期望的(必要時(shí)也是最大允許的)發(fā)送功率。
當(dāng)一個(gè)用戶站期望建立與基站的數(shù)據(jù)連接時(shí)，它提供這三個(gè)值。依據(jù)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的特性，可以對(duì)這三種要求設(shè)置不同的優(yōu)先級(jí)。因此對(duì)傳輸語音的誤碼率的要求就低于對(duì)傳輸敏感的銀行數(shù)據(jù)的誤碼率的要求。例如對(duì)語音傳輸，其優(yōu)先級(jí)的順序是[發(fā)送功率、傳輸速度、BER]，而對(duì)銀行數(shù)據(jù)傳輸其順序例如是[BER、發(fā)送功率、傳輸速度]。
超長(zhǎng)數(shù)據(jù)(如圖形數(shù)據(jù))的傳輸要與短的數(shù)據(jù)庫查詢的傳輸相比要求更高的傳輸速度。在其它領(lǐng)域內(nèi)，如在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，可將允許發(fā)送功率限制在很小的量，而對(duì)傳輸速度沒有更高的要求。
在圖9.3至9.8中，示出了一個(gè)程序流程，該程序接收用戶要求(包括所設(shè)置的優(yōu)先級(jí))，并將其與信道特性相匹配，通過使用擴(kuò)頻或時(shí)間展寬以及功率控制建立一個(gè)具有盡可能高的抗干擾性的連接。
在開始時(shí)刻，用戶提出連接要求。基站已為該連接在TDMA幀中預(yù)留了一個(gè)具有一定長(zhǎng)度的時(shí)隙。(該時(shí)隙可在該連接的后續(xù)運(yùn)行中擴(kuò)大或縮小，這需要與其他用戶協(xié)調(diào)以及若干與協(xié)議相關(guān)的開銷。例如當(dāng)用戶在該連接運(yùn)行期間要求提高數(shù)據(jù)速率而不可能降低BER或提高發(fā)送功率時(shí)，則需要延長(zhǎng)所分配的時(shí)隙)。對(duì)以后的程序簡(jiǎn)圖，設(shè)時(shí)隙長(zhǎng)度為常數(shù)。
該程序劃分為五個(gè)部分，各自用一張圖表示。第一部分(見圖9.3)描述在注冊(cè)時(shí)刻的輸入數(shù)據(jù)，以及用戶可以設(shè)置的、可能的優(yōu)先級(jí)。依據(jù)所涉及到的選擇(傳輸速度、要求的BER、發(fā)送功率)，轉(zhuǎn)向圖9.4、圖9.5、圖9.6所示的程序部分。在這些程序部分中，第三量(優(yōu)先級(jí)3)是由優(yōu)選量(優(yōu)先級(jí)1)以及具有“優(yōu)先級(jí)2”的量確定的。例如對(duì)于具有所期望的符號(hào)速率和所要求的BER的傳輸，對(duì)遵守邊界條件(線路衰落，噪音功率密度)所需的發(fā)送功率進(jìn)行計(jì)算。
在圖9.7中示出了一個(gè)計(jì)算過程，它由上述三個(gè)程序部分調(diào)用。利用該過程計(jì)算對(duì)每個(gè)用戶可達(dá)到的符號(hào)速率，以及可能的時(shí)間展寬。
該過程所得的結(jié)果將傳遞給圖9.8所示的“自適應(yīng)過程”。該自適應(yīng)過程復(fù)核計(jì)算出的結(jié)果，即為傳輸所設(shè)置的值符號(hào)速率、BER、以及發(fā)送功率是否滿足用戶的需要或是否是傳輸系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)結(jié)果是肯定的時(shí)，則準(zhǔn)確地利用這些值建立與用戶的連接。否則仍通過已設(shè)置的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行控制，該程序循環(huán)執(zhí)行，修改符號(hào)速率和發(fā)送功率，直至利用這些參數(shù)可以實(shí)施數(shù)據(jù)傳輸。該自適應(yīng)過程同樣還可對(duì)線路衰落以及頻譜噪音功率密度的變化作出反應(yīng)，以使傳輸系統(tǒng)能夠?qū)ψ兓膫鬏敆l件作出動(dòng)態(tài)匹配。
在圖9.3中示出了對(duì)傳輸系統(tǒng)必須是已知的輸入數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)或者系統(tǒng)專用、且為不變數(shù)據(jù)的是固定值(關(guān)鍵數(shù)據(jù))(如，最大發(fā)送功率Pmax、信道帶寬Bnom、調(diào)制類型、滾降系數(shù)r)；或者是用戶的要求(如，所要求的誤碼率BERreq、或所要求的符號(hào)速率Dreq)；或者是須在專用的測(cè)試周期中必須確定的信道特性數(shù)據(jù)(線路衰落Alink、頻譜噪音功率密度Nmeans)。
利用這些在開始時(shí)刻有效的輸入數(shù)據(jù)，可以對(duì)用戶至基站間的連接進(jìn)行組織。如果該“輸入數(shù)據(jù)”的數(shù)據(jù)記錄是完整的，則可以確定傳輸特性。
其中將首先確定傳輸系統(tǒng)的有效帶寬B(通過帶有滾降系數(shù)r的濾波而減小的信道帶寬)。
然后，依據(jù)該有效帶寬B計(jì)算壓縮脈沖的平均寬度δ。計(jì)算δ的背景是，在后面將實(shí)施的擴(kuò)頻過程中，每個(gè)待傳輸?shù)姆?hào)都將被轉(zhuǎn)換為sin(x)/x形狀的脈沖。一個(gè)這樣的脈沖擁有全部帶寬B和平均時(shí)間寬度δ＝1/B。在傳輸之前，該sin(x)/x形狀的脈沖被轉(zhuǎn)換為具有同樣帶寬的線性調(diào)頻脈沖。在接收機(jī)中，該線性調(diào)頻脈沖被壓縮。該壓縮的脈沖仍是具有sin(x)/x形狀的變化過程且平均寬度為δ的脈沖。
下一步確定線性調(diào)頻脈沖持續(xù)時(shí)間T。該線性調(diào)頻脈沖持續(xù)時(shí)間T將根據(jù)在信道中出現(xiàn)的(有時(shí)也是周期性的)寬帶干擾進(jìn)行調(diào)諧。如果所述干擾的周期為Tn，則要調(diào)節(jié)的線性調(diào)頻脈沖持續(xù)時(shí)間T必須選擇為小于Tn。
在隨后的方框中將確定，三個(gè)傳輸量中(傳輸速度、BER和發(fā)送功率)哪一個(gè)具有最高優(yōu)先級(jí)(優(yōu)先級(jí)1)和次高優(yōu)先級(jí)(優(yōu)先級(jí)2)。程序的后續(xù)運(yùn)行將依此進(jìn)行。下面將參照相應(yīng)程序步驟的附圖編號(hào)對(duì)三種可能的判斷(涉及到優(yōu)先級(jí)1)加以說明[I].傳輸速度具有最高優(yōu)先級(jí)(圖9.4)第一步(見圖9.4)，依據(jù)所要求的符號(hào)速率Dreq以及有效帶寬B計(jì)算相鄰符號(hào)間所需的間隔k。前提是，該間隔為平均脈沖寬度δ的整數(shù)倍。間隔k將以δ為單位給出。
在第二步將查詢優(yōu)先級(jí)2。；BER具有優(yōu)先級(jí)2-保持所要求的BER是強(qiáng)制性的。從一個(gè)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的表中，對(duì)所涉及的調(diào)制類型(例如QPSK)，讀出在接收機(jī)中對(duì)所要求的誤碼率BERreq所需的比值Es/N(Es表示比特能量，N表示頻譜噪音功率密度)。例如，按照所示的圖形對(duì)于一個(gè)10-3的BER要求Es/N為10dB。
該過程轉(zhuǎn)向入口7(見圖9.7)-依據(jù)計(jì)算出的比值Es/N、測(cè)得的線路衰落Alink、所述噪音功率密度Nmeans、有效帶寬B以及脈沖間隔k確定所需的發(fā)送功率Pxmit。
該過程轉(zhuǎn)向入口8(見圖9.7)-由所述間隔系數(shù)k和所述平均脈沖寬度δ計(jì)算出以時(shí)間單位(秒)為單位的相鄰符號(hào)(＝符號(hào)持續(xù)時(shí)間)間的間隔Δt。后續(xù)的傳輸將利用該符號(hào)間隔Δt進(jìn)行。
-隨后的一步確定傳輸?shù)念A(yù)定的符號(hào)速率D。
-下一步將確定時(shí)間展寬后重疊的線性調(diào)頻脈沖的數(shù)量n。在時(shí)間展寬的過程中，單個(gè)sin(x)/x脈沖以系數(shù)Ψ＝BT被時(shí)間展寬。一個(gè)平均脈沖寬度為δ的單脈沖將被轉(zhuǎn)換為寬度為T的線性調(diào)頻脈沖。如果線性調(diào)頻脈沖持續(xù)時(shí)間T大于符號(hào)持續(xù)時(shí)間Δt，則表示一個(gè)時(shí)間展寬的符號(hào)傳輸。在這種情況下，相鄰(線性調(diào)頻的)符號(hào)會(huì)或多或少重疊。商n＝BT/k(＝T/Δt)給出任一時(shí)刻相重疊的符號(hào)數(shù)量。該n值可以作為時(shí)間展寬的實(shí)際度量。
該過程轉(zhuǎn)向自適應(yīng)過程的入口9(見圖9.8)。；發(fā)送功率具有優(yōu)先級(jí)2(見圖9.4)-應(yīng)利用所確定的發(fā)送功率Pxmit發(fā)送該過程轉(zhuǎn)向入口6(見圖9.6)-依據(jù)發(fā)送功率、線路衰落Alink、噪音功率密度Nmeans、有效帶寬以及間隔系數(shù)k計(jì)算可達(dá)到的Es/N。
-根據(jù)一個(gè)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的表，對(duì)所涉及的調(diào)制類型(本例中為QPSK)，對(duì)所得到的Es/N確定可達(dá)到的誤碼率。
該過程轉(zhuǎn)向入口8(見圖9.7)-計(jì)算符號(hào)間隔Δt、符號(hào)速率D以及重疊的脈沖數(shù)n。
該過程轉(zhuǎn)向自適應(yīng)過程的入口9(見圖9.8)。
對(duì)于這種情況，即傳輸?shù)淖罡邇?yōu)先級(jí)被設(shè)置為能夠達(dá)到一個(gè)確定的傳輸速度、而對(duì)于第二優(yōu)先級(jí)設(shè)置為達(dá)到一個(gè)確定的BER或保持一個(gè)預(yù)定的發(fā)送功率的情況，詳細(xì)說明了該程序的運(yùn)行。兩個(gè)確定優(yōu)先級(jí)的子過程在確定了所有傳輸參數(shù)之后最終都轉(zhuǎn)向圖9.8所示的自適應(yīng)過程。該過程的工作方式將在后面進(jìn)行描述。.保持所要求的BER具有最高優(yōu)先級(jí)(圖9.5)該過程開始于入口3(見圖9.5)。對(duì)所要求的誤碼率確定所需的Es/N。
隨后將對(duì)第二優(yōu)先級(jí)進(jìn)行查詢。；傳輸速度具有第二優(yōu)先級(jí)-在發(fā)送機(jī)給出最大發(fā)送功率Pmax的前提下，確定最大可能接收功率。
-確定該接收功率所需的系數(shù)k(什么樣的系統(tǒng)增益G＝k可以保證在接收機(jī)中有足夠高的信噪比？)。
該過程轉(zhuǎn)向入口7(見圖9.7)-利用所得到的間隔系數(shù)k計(jì)算所要求的發(fā)送功率Pxmit(通過該過程前面的運(yùn)行可以預(yù)期，該P(yáng)xmit除一個(gè)舍入誤差外可認(rèn)為與最大發(fā)送功率Pmax幾乎相等)。
-計(jì)算符號(hào)間隔Δt、符號(hào)速率D以及重疊的脈沖數(shù)n。
該過程轉(zhuǎn)向自適應(yīng)過程的入口9(見圖9.8)。；預(yù)先給定的減小的發(fā)送功率具有第二優(yōu)先級(jí)(圖9.5)-對(duì)預(yù)先給定的發(fā)送功率確定可達(dá)到的接收功率。
-確定該接收功率所需的間隔系數(shù)k(什么樣的系統(tǒng)增益G＝k可以保證在接收機(jī)中所要求的Es/N？)。
該過程轉(zhuǎn)向入口7(見圖9.7)-利用所得到的間隔系數(shù)k計(jì)算所要求的發(fā)送功率Pxmit(通過該過程前面的運(yùn)行可以預(yù)期，所要求的發(fā)送功率Pxmit除一個(gè)舍入誤差外可認(rèn)為與預(yù)先給定的發(fā)送功率相等)。
-計(jì)算符號(hào)間隔Δt、符號(hào)速率D以及重疊的脈沖數(shù)n。
該過程轉(zhuǎn)向自適應(yīng)過程的入口9(見圖9.8)。.保持預(yù)先給定的發(fā)送功率具有最高優(yōu)先級(jí)(圖9.6)該過程開始于入口5(見圖9.6)。
對(duì)預(yù)先給定的發(fā)送功率將確定可達(dá)到的接收功率。隨后將確定第二優(yōu)先級(jí)。；保持預(yù)先給定的BER具有第二優(yōu)先級(jí)-確定為保持該BER在接收機(jī)中所需的Es/N。
該過程轉(zhuǎn)向入口4(見圖9.5)。
-確定對(duì)該Es/N所需的間隔系數(shù)k(什么樣的系統(tǒng)增益G＝k可以保證在接收機(jī)中有足夠高的信噪比？)。
該過程轉(zhuǎn)向入口7(見圖9.7)-利用所得到的間隔系數(shù)k計(jì)算所要求的發(fā)送功率Pxmit(通過該過程前面的運(yùn)行可以預(yù)期，該P(yáng)xmit除一個(gè)出現(xiàn)的舍入誤差外可認(rèn)為與預(yù)先給定的發(fā)送功率相等)。
-計(jì)算符號(hào)間隔Δt、符號(hào)速率D以及重疊的脈沖數(shù)n。
該過程轉(zhuǎn)向自適應(yīng)過程的入口9(見圖9.8)。；保持預(yù)先給定的傳輸速度具有第二優(yōu)先級(jí)(見圖9.6)-確定在保持所期望的符號(hào)速率Dreq的情況下所能達(dá)到的間隔系數(shù)k(當(dāng)以帶寬B、符號(hào)速率Dreq傳輸?shù)那闆r下，什么樣的系統(tǒng)增益G＝k是還可達(dá)到的？)。
-確定在計(jì)算出的間隔系數(shù)k的情況下還能達(dá)到的Es/N。
-根據(jù)一個(gè)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的表，對(duì)所涉及的調(diào)制類型(本例中為QPSK)，對(duì)所確定的Es/N確定可達(dá)到的誤碼率。
該過程轉(zhuǎn)向入口8(見圖9.7)-計(jì)算符號(hào)間隔Δt、符號(hào)速率D以及重疊的脈沖數(shù)n。
該過程轉(zhuǎn)向自適應(yīng)過程的入口9(見圖9.8)。
下面對(duì)于最后所示的情況III中的例子(優(yōu)先級(jí)1為保持預(yù)先給定的發(fā)送功率，優(yōu)先級(jí)2為保持預(yù)先給定的傳輸速度)，對(duì)自適應(yīng)過程的工作方式(參見圖9.8)進(jìn)行闡述。
所述自適應(yīng)過程開始于入口9(見圖9.8)。
-首先進(jìn)行檢查，是否能以所確定的和所傳遞的參數(shù)(符號(hào)速率、BER、發(fā)送功率)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)傳輸系統(tǒng)允許這樣確定的運(yùn)行情況時(shí)，則相應(yīng)地設(shè)置發(fā)送/接收裝置，傳輸開始。該過程隨后重新轉(zhuǎn)向開始(見圖9.3)。
如果檢查的結(jié)果是否定的，則將按照所設(shè)置的優(yōu)先級(jí)的順序進(jìn)行檢查，檢查哪個(gè)或哪些所要求的參數(shù)未被保持住。
-如果發(fā)送功率不夠，則重新設(shè)置參數(shù)Pxmit，過程轉(zhuǎn)向入口5。利用新選擇的發(fā)送功率，再重新確定其它參數(shù)。如果在此期間傳輸條件(線路衰落、噪音功率密度)改變，則這些變化也將反應(yīng)在所作出的新的確定中。當(dāng)該自適應(yīng)過程再次計(jì)算時(shí)，則重新開始檢查。這一循環(huán)將一直進(jìn)行下去，直至設(shè)置了必要的發(fā)送功率。
-如果沒有達(dá)到所要求的傳輸速度時(shí)(相應(yīng)于優(yōu)先級(jí)2)，則首先檢查，是否存在對(duì)增高的符號(hào)速率的預(yù)留，如果間隔系數(shù)k的值已經(jīng)為1，說明不存在預(yù)留。在這種情況下，符號(hào)速率等于有效帶寬。一個(gè)單個(gè)符號(hào)擁有全部帶寬說明已達(dá)符號(hào)速率的上限。擴(kuò)頻不會(huì)發(fā)生，系統(tǒng)增益G＝k＝1。對(duì)用戶有效的傳輸速率的提高只能通過延長(zhǎng)TDMA幀的時(shí)隙實(shí)現(xiàn)。這要求降低總的系統(tǒng)負(fù)載，必要時(shí)，需要等待系統(tǒng)負(fù)載的降低。當(dāng)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)時(shí)，就可以建立所期望的連接。該過程將轉(zhuǎn)向開始(見圖9.3)。
如果在查詢時(shí)k值為k＞1，則存在提高符號(hào)速率，而降低頻率擴(kuò)展或與之相關(guān)的系統(tǒng)增益G＝k的可能性首先將k減小1。在這種情況下，可以預(yù)期誤碼率的增高。至于這種誤碼率的增高是否是可承受的，將通過一個(gè)循環(huán)過程(跳至入口2)來判斷。如果在該循環(huán)中到達(dá)自適應(yīng)過程，則這一過程重新開始，直至達(dá)到所要求的傳輸速度。
-如果在系統(tǒng)查詢中發(fā)現(xiàn)BER(相應(yīng)于優(yōu)先級(jí)3)未達(dá)到要求，則根據(jù)優(yōu)先級(jí)列表判斷，數(shù)據(jù)速率或發(fā)送功率是否可以改變。在目前考慮的情況下，一個(gè)固定的發(fā)送功率具有優(yōu)先級(jí)，因此該過程轉(zhuǎn)向改變符號(hào)速率，在這里是降低符號(hào)速率。為此，將間隔系數(shù)k增加1，以擴(kuò)大符號(hào)間隔。這個(gè)新的符號(hào)間隔是否足以保持所期望的BER，將在一個(gè)循環(huán)中(跳至入口6，見圖9.6)進(jìn)行檢查。如果過程在運(yùn)行過程中到達(dá)自適應(yīng)過程(圖9.8)，則必要時(shí)該循環(huán)將重新開始，直至達(dá)到所要求的BER。
下面將借助圖9.9至圖9.14對(duì)按照本發(fā)明的傳輸系統(tǒng)中對(duì)各個(gè)用戶站進(jìn)行發(fā)送功率和時(shí)隙長(zhǎng)度的資源分配進(jìn)行描述。
在圖9.9中，示出了幀長(zhǎng)為TF的TDMA幀。該幀被劃分為一個(gè)用于信道測(cè)試的間隔TS0、一個(gè)長(zhǎng)度為TS1的機(jī)構(gòu)信道、以及m個(gè)互不相關(guān)且時(shí)隙寬度為TS2、TS3、…TSm的消息信道。對(duì)其中每個(gè)時(shí)隙都可分配發(fā)送功率PS(PS0，PS1，…PSm)。各信道的發(fā)送功率受到最大值Pmax的限制。數(shù)n(n0，n1，…nm)表示在任意時(shí)刻在所涉及的時(shí)隙0，1，…，m內(nèi)重疊的脈沖數(shù)。n的值與當(dāng)時(shí)時(shí)隙內(nèi)的符號(hào)持續(xù)時(shí)間以及線性調(diào)頻脈沖持續(xù)時(shí)間T相關(guān)(N＝T/Δt)。當(dāng)采用上述間隔系數(shù)k(有效帶寬與生效的符號(hào)速率D的商)以及用于時(shí)間展寬的線性調(diào)頻濾波器的BT-積作為計(jì)算的基礎(chǔ)時(shí)，則n值由n＝BT/k確定。
從圖9.9中可以看出，每個(gè)時(shí)隙可以有各自的時(shí)隙長(zhǎng)度和發(fā)送功率。由圖9.3至圖9.8的程序簡(jiǎn)圖示出的可變時(shí)間展寬的結(jié)果是，與時(shí)隙相關(guān)的不同的重疊脈沖數(shù)n。于是在每個(gè)時(shí)隙中，發(fā)送功率PS在每個(gè)時(shí)刻都被分配給n個(gè)重疊的線性調(diào)頻脈沖。如果象在用于信道測(cè)試的時(shí)隙中那樣選擇符號(hào)間隔，使符號(hào)間隔大到使相鄰線性調(diào)頻脈沖不再重疊(這里為Δt≥T)，則單個(gè)線性調(diào)頻脈沖，即單個(gè)傳輸?shù)臅r(shí)間展寬符號(hào)，以該時(shí)隙的總發(fā)送功率，例如以最大發(fā)送功率進(jìn)行傳輸，如圖中時(shí)隙0所示。
圖9.10a示出了由圖9.9已知的TDMA系統(tǒng)的信道資源分配。圖9.10b示意性地給出了在接收機(jī)中經(jīng)過時(shí)間壓縮所獲得的信號(hào)。
可以看出，時(shí)隙0(PS0＝Pmax，n0＝1)的時(shí)間壓縮(解擴(kuò))信號(hào)的振幅峰值US0out最大。在其旁邊的時(shí)隙1也以相同的功率(PS1＝Pmax)傳輸。而壓縮脈沖達(dá)到的振幅峰值US1out則明顯較小。在時(shí)隙0[TS0]，符號(hào)間隔達(dá)到Δt0≥T；在時(shí)隙1[TS1]，具有更高的符號(hào)速率，則符號(hào)間隔Δt1就相應(yīng)的比較小。在該圖的下方示出了，如何對(duì)各個(gè)時(shí)隙計(jì)算所能達(dá)到的系統(tǒng)增益。在用于信道測(cè)試的時(shí)隙中的符號(hào)以很小的符號(hào)速率、但對(duì)此以可能的最大系統(tǒng)增益G0＝BT傳輸。如果在保持線性調(diào)頻脈沖持續(xù)時(shí)間T的情況下提高符號(hào)速率，則系統(tǒng)增益降至G＝1，如在本例中的時(shí)隙m[TSm]所示。其中符號(hào)速率D達(dá)到其最大值，相鄰符號(hào)的間隔為δ。在這種情況下符號(hào)速率D等于有效帶寬B；不發(fā)生擴(kuò)頻(最高數(shù)據(jù)速率的極限情況)。
對(duì)于時(shí)隙0，1以及m采用了最大發(fā)送功率(PS0＝PS1＝PSm＝Pmax)。對(duì)于時(shí)隙2，3，4，…的例子，在時(shí)隙圖中顯示出，發(fā)送功率也可以采用低于Pmax的值。因此，在用戶接入的機(jī)構(gòu)中，存在三個(gè)自由度時(shí)隙長(zhǎng)度、各個(gè)時(shí)隙內(nèi)的符號(hào)速率、以及為各個(gè)時(shí)隙所設(shè)定的發(fā)送功率。
考慮時(shí)隙3，則可清楚看出，以很小的發(fā)送功率PS3以及盡可能最大的符號(hào)速率1/δ傳輸。這種組合通常只有在這種情況下是可能的即當(dāng)相對(duì)于噪音功率密度由發(fā)送信號(hào)所要克服的距離很小時(shí)。用于信道測(cè)試的間隔(時(shí)隙0)示出了另一種極端情況在非常小的符號(hào)速率下的最大發(fā)送功率。為了測(cè)試的目的，要求該兩個(gè)脈沖尤其能抗噪音干擾，即以增高的S/N傳輸。為此目的，對(duì)每個(gè)單個(gè)測(cè)試符號(hào)的傳輸采用最大系統(tǒng)固有的擴(kuò)展增益Gmax＝BT，并且附加地使發(fā)送功率Pxmit最大化(Pxmit＝Pmax)。
在這兩種極端情況之間，TDMA幀的時(shí)隙數(shù)據(jù)都可以與可變的用戶要求以及傳輸條件相匹配。在此還有需注意的另一方面通常傳輸受到多徑效應(yīng)的干擾。這意味著，一個(gè)時(shí)隙的消息符號(hào)由于多重反射而造成失真，并在本時(shí)隙和隨后的時(shí)隙內(nèi)造成符號(hào)間的干擾。為使由此產(chǎn)生的干擾功率在隨后的時(shí)隙中(相對(duì)于那里所設(shè)置的發(fā)送功率PS)盡可能的小，將TDMA幀中的各個(gè)業(yè)務(wù)時(shí)隙按照功率的升高排序是具有優(yōu)點(diǎn)的，例如PS2＜PS3＜PS4＜…＜PSm。
在圖9.10中還附加地示出了對(duì)每個(gè)時(shí)隙確定在接收機(jī)一側(cè)壓縮信號(hào)的系統(tǒng)增益G和振幅峰值Usi_out的公式。
在圖9.11中對(duì)按照?qǐng)D9.10的時(shí)隙劃分所預(yù)期的時(shí)隙0，1，…，m中在接收機(jī)一側(cè)的壓縮信號(hào)的振幅峰值進(jìn)行了計(jì)算。
在圖9.12中給出了一個(gè)在改變了系統(tǒng)要求的情況下改變時(shí)隙數(shù)據(jù)的例子。其對(duì)照是圖9.10。改變了的是時(shí)隙S2，S3和S4的時(shí)隙寬度以及分配給時(shí)隙S3的發(fā)送功率。
在圖9.13中對(duì)按照?qǐng)D9.12中的改變了的時(shí)隙劃分所預(yù)期的時(shí)隙0，1，…，m中在接收機(jī)一側(cè)的壓縮信號(hào)的振幅峰值進(jìn)行了計(jì)算。
在圖9.14中對(duì)由圖9.9已知的TDMA時(shí)隙范圍(TDMA-Slot-Regime)給出了發(fā)送信號(hào)的包絡(luò)線的變化曲線。如果象在測(cè)試間隔TS0中一樣，傳輸單個(gè)不重疊的線性調(diào)頻脈沖，則上升或下降時(shí)間取決于發(fā)送機(jī)的帶寬；如果傳輸重疊的線性調(diào)頻脈沖，則其邊沿形狀為平的。在這種情況下，上升和下降時(shí)間附加地與重疊脈沖的數(shù)量相關(guān)。
在該圖的下部，明確地示出了這種效應(yīng)。在一個(gè)截取段中突出了測(cè)試間隔TS0中的第二個(gè)線性調(diào)頻脈沖的下降邊沿和同步間隔TS1的脈沖上升邊沿的變化曲線。
這里明確指出的是通過一個(gè)分散濾波器的時(shí)間展寬機(jī)制?？梢詫r(shí)間展寬解釋為將每個(gè)符號(hào)轉(zhuǎn)換為長(zhǎng)度為T的線性調(diào)頻脈沖。于是時(shí)間展寬的信號(hào)中的符號(hào)序列表現(xiàn)為具有相同特性的線性調(diào)頻脈沖序列，該線性調(diào)頻脈沖序列以彼此偏離符號(hào)間隔Δt的方式產(chǎn)生，并相互疊加。只有在經(jīng)過大約n個(gè)Δt的時(shí)間間隔之后，上升邊沿才到達(dá)其最終位置(圖中作了很大簡(jiǎn)化。當(dāng)傳輸一個(gè)雙極sin(x)/x脈沖序列時(shí)，實(shí)際上時(shí)間偏移的線性調(diào)頻脈沖以統(tǒng)計(jì)分布的極性變化相疊加)。但原理上，利用這一模型可以闡述包絡(luò)線邊沿的變化。
下面對(duì)本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)加以概括按照本發(fā)明的傳輸方法，或按照本發(fā)明的多址系統(tǒng)利用擴(kuò)頻的和時(shí)間展寬的信號(hào)工作，并且按照本發(fā)明的方法使利用與用戶相關(guān)的不同的和可變的符號(hào)速率進(jìn)行操作成為可能。每個(gè)用戶都可以與所要求的符號(hào)速率R無關(guān)地被分配給全部信道帶寬B。如果存在頻率預(yù)留，即，如果信道帶寬大于符號(hào)速率R，則該頻率預(yù)留將自動(dòng)并直接地通過擴(kuò)頻傳輸轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)增益。該用于擴(kuò)頻和時(shí)間展寬的方法可以單獨(dú)在物理層面上實(shí)現(xiàn)。由此就可能通過簡(jiǎn)單地改變數(shù)據(jù)速率控制系統(tǒng)增益，而無需改變其它系統(tǒng)特性(重新初始化等)。
所述擴(kuò)頻方法(逐個(gè)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)Dirac脈沖整形，并隨后進(jìn)行匹配濾波)保證使每個(gè)消息符號(hào)都能在全部信道帶寬上擴(kuò)展。隨后的時(shí)間展寬(將發(fā)送機(jī)中的擴(kuò)頻符號(hào)轉(zhuǎn)換為線性調(diào)頻脈沖)是以簡(jiǎn)單的方式通過使擴(kuò)頻符號(hào)序列經(jīng)過一個(gè)具有合適的頻率-運(yùn)行時(shí)間特性的分散濾波器(例如一個(gè)SAW線性調(diào)頻脈沖濾波器)實(shí)現(xiàn)的。
線性調(diào)頻信號(hào)在接收機(jī)一側(cè)的逆轉(zhuǎn)換是利用另一個(gè)線性調(diào)頻脈沖濾波器實(shí)現(xiàn)的，其頻率-運(yùn)行時(shí)間特性與發(fā)送機(jī)一側(cè)的線性調(diào)頻脈沖濾波器的相反。
所述發(fā)送和接收線性調(diào)頻脈沖濾波器的相反的頻率-運(yùn)行時(shí)間特性是逆轉(zhuǎn)換所要求的唯一條件。如果具有這種特性的線性調(diào)頻脈沖濾波器作為被動(dòng)構(gòu)件(例如在SAW技術(shù)中(SAW＝Surface Acoustic Wave表面聲波))實(shí)施，則線性調(diào)頻信號(hào)的逆轉(zhuǎn)換，以及在適當(dāng)選擇調(diào)制方法時(shí)的接收信號(hào)的去調(diào)制可以完全異步地進(jìn)行。
對(duì)每個(gè)單個(gè)符號(hào)的傳輸充分利用總信道帶寬使發(fā)送脈沖(時(shí)間展寬信號(hào))也適用于信道評(píng)估。如果發(fā)送這樣的寬帶信號(hào)(線性調(diào)頻脈沖)時(shí)，其以均勻的強(qiáng)度在其總帶寬上激勵(lì)信道。在接收機(jī)中，所述線性調(diào)頻脈沖濾波器實(shí)施從頻率范圍到時(shí)間范圍的轉(zhuǎn)換，以使在該濾波器的輸出端直接出現(xiàn)信道脈沖響應(yīng)。與逐個(gè)符號(hào)時(shí)間展寬相關(guān)連的是抑制了傳輸路徑上疊加在消息信號(hào)上的干擾。接收信號(hào)在接收機(jī)一側(cè)的解擴(kuò)(壓縮)同時(shí)也對(duì)疊加的干擾信號(hào)起擴(kuò)展的作用。通過這一過程使干擾能量分散在更大的時(shí)間范圍內(nèi)，從而降低了破壞信息符號(hào)的可能性。
對(duì)于本發(fā)明的傳輸方法用一個(gè)單符號(hào)(線性調(diào)頻脈沖)就足以精確確定完整的信道脈沖響應(yīng)。
但這并不排除，通過在一個(gè)相應(yīng)于最大時(shí)延擴(kuò)展的間隔中傳輸多個(gè)前后相接的參考符號(hào)，利用產(chǎn)生平均值或利用自相關(guān)可以更加提高這種準(zhǔn)確性。
按照本發(fā)明的傳輸方法在物理層上就已經(jīng)提供了對(duì)靈活性和功能性的度量，而其它公知的系統(tǒng)(CDMA、TDMA、FDMA)要在信號(hào)處理的更高的層面上借助于計(jì)算機(jī)操作才能實(shí)現(xiàn)。
為了例如將傳輸數(shù)據(jù)速率折半，在已描述的本發(fā)明的傳輸方法中，將兩個(gè)前后相接的符號(hào)間的時(shí)間間隔以及單個(gè)符號(hào)的能量加倍。由此可以在數(shù)據(jù)速率折半的情況下，使信道資源得到完全的利用。對(duì)于相同的效果，其它系統(tǒng)必須在數(shù)據(jù)流中引入冗余(例如通過交替)。由此在物理符號(hào)速率不變的情況下，使用戶可見的數(shù)據(jù)速率折半。
權(quán)利要求
1.一種用于傳輸信息符號(hào)的方法，其中信息符號(hào)是以符號(hào)速率(R)通過具有帶寬(B)的信道傳輸?shù)?，其中，所述信息符?hào)在發(fā)送機(jī)一側(cè)經(jīng)過擴(kuò)頻和時(shí)間展寬，并在接收機(jī)一側(cè)進(jìn)行相應(yīng)的解擴(kuò)，其中，每項(xiàng)擴(kuò)展以及由此獲得的系統(tǒng)增益都可按照所要求的傳輸質(zhì)量和信道特性進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)諧。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述傳輸方法的系統(tǒng)增益可通過所涉及的符號(hào)速率的變化進(jìn)行控制。
3.如權(quán)利要求1和/或2所述的方法，其中，所述擴(kuò)頻和/或時(shí)間展寬至少可依據(jù)參數(shù)發(fā)送功率、誤碼率和/或傳輸速度(比特率)之一進(jìn)行調(diào)節(jié)。
4.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述信息符號(hào)的擴(kuò)頻是通過準(zhǔn)Dirac脈沖整形并隨后進(jìn)行濾波實(shí)現(xiàn)的；其中，每個(gè)信息符號(hào)都擴(kuò)展到一個(gè)大的、最好是全部可用信道帶寬；其中，所述時(shí)間展寬是通過將一個(gè)信息符號(hào)與一個(gè)相關(guān)信號(hào)、優(yōu)選線性調(diào)頻脈沖信號(hào)相交替實(shí)現(xiàn)的。
5.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述發(fā)送功率和/或所述比特率(傳輸速度)和/或所述信息符號(hào)的誤碼率各自依據(jù)用戶來調(diào)諧。
6.如上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其中，所述經(jīng)過擴(kuò)頻和/或經(jīng)過時(shí)間展寬的信號(hào)用于信道評(píng)估。
7.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在信道帶寬不變的情況下，降低符號(hào)速率導(dǎo)致擴(kuò)頻的增強(qiáng)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述擴(kuò)頻過程分為兩步，第一步對(duì)每個(gè)單個(gè)信息符號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)Dirac脈沖整形，并與符號(hào)速率無關(guān)，隨后在第二步對(duì)該準(zhǔn)Dirac脈沖序列進(jìn)行帶通濾波。
9.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，一個(gè)在發(fā)送機(jī)一側(cè)被擴(kuò)展的信號(hào)在接收機(jī)一側(cè)被相應(yīng)地壓縮。
10.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在信息符號(hào)傳輸之前，由接收機(jī)一側(cè)向發(fā)送機(jī)一側(cè)告之所期望的傳輸速度(比特率)、所要求的誤碼率、以及所期望的(必要時(shí)也是所允許的)發(fā)送功率值，且所述傳輸以保持這些所要求的值的方式進(jìn)行；或當(dāng)這些所要求的值不能被保持時(shí)，所述傳輸以至少保持其中一個(gè)相對(duì)于其它值具有更高優(yōu)先級(jí)的值的方式進(jìn)行。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，對(duì)語音傳輸?shù)膬?yōu)先級(jí)次序?yàn)椤鞍l(fā)送功率、傳輸速度、誤碼率”，而對(duì)重要數(shù)據(jù)，例如銀行數(shù)據(jù)的傳輸，其優(yōu)先級(jí)次序?yàn)椤罢`碼率、發(fā)送功率、傳輸速度”。
12.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在時(shí)隙中傳輸信息符號(hào)，在前后相鄰的時(shí)隙中的發(fā)送功率可根據(jù)一個(gè)時(shí)隙中的系統(tǒng)增益進(jìn)行不同的調(diào)節(jié)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述信息符號(hào)的傳輸是借助于具有幀長(zhǎng)(TF)的幀進(jìn)行的，其中，一個(gè)幀具有一個(gè)用于測(cè)試信道的間隔(子幀)、至少一個(gè)機(jī)構(gòu)信道及m個(gè)互不相關(guān)的消息信道，這些信道的時(shí)隙長(zhǎng)度或相同或不同，一個(gè)單個(gè)信道的發(fā)送功率依據(jù)系統(tǒng)增益來確定。
14.如權(quán)利要求12和13所述的方法，其特征在于，依據(jù)所分配的發(fā)送功率安排TDMA幀中的各個(gè)用戶時(shí)隙，最好按照發(fā)送功率的增高來排序。
15.如權(quán)利要求12和13所述的方法，其中，一個(gè)時(shí)隙中的發(fā)送功率在每個(gè)時(shí)刻分配給n個(gè)重疊的線性調(diào)頻脈沖。
16.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在用于信道測(cè)試的時(shí)隙中，符號(hào)間隔是這樣調(diào)節(jié)的，使其大到使相鄰的線性調(diào)頻脈沖不再重疊。
17.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，邏輯信道參數(shù)，即時(shí)隙長(zhǎng)度、一個(gè)時(shí)隙中的符號(hào)速率、以及為一個(gè)時(shí)隙所設(shè)定的發(fā)送功率可分別對(duì)每個(gè)用戶按照物理信道特性和用戶特有的要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。
18.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述時(shí)間展寬借助于一個(gè)具有相應(yīng)頻率-運(yùn)行時(shí)間特性的分散濾波器(線性調(diào)頻濾波器)實(shí)現(xiàn)。
19.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，用于時(shí)間展寬的發(fā)送濾波器以及用于時(shí)間壓縮的接收濾波器是以表面波濾波器(SAW濾波器)的形式實(shí)現(xiàn)的。
20.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，用于時(shí)間展寬的發(fā)送濾波器以及用于時(shí)間壓縮的接收濾波器是以電荷耦合器件濾波器(CCD濾波器)的形式實(shí)現(xiàn)的。
21.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將一個(gè)在接收機(jī)中被時(shí)間壓縮的參考符號(hào)不經(jīng)再處理或只經(jīng)過最少再處理用作對(duì)信道脈沖響應(yīng)的評(píng)估。
22.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述參考符號(hào)在接收機(jī)中還用來使符號(hào)時(shí)序同步。
23.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用線性調(diào)頻信號(hào)作為相關(guān)信號(hào)。
24.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用自相關(guān)滿足奈奎斯特第一準(zhǔn)則的特定相關(guān)信號(hào)(這意味著，所述自相關(guān)在符號(hào)時(shí)刻取零值)。
25.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用一種利用根奈奎斯特濾波器(Wurzel-Nyquist-Filter)(例如一種根升余弦滾降濾波器(Wurzel-Raised-Cosine-Rolloff-Filter))的絕對(duì)頻率序列(Betragsfrequenzgang)進(jìn)行加權(quán)的線性調(diào)頻信號(hào)作為相關(guān)信號(hào)。
26.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在信息傳輸開始之前，依據(jù)外部條件從多個(gè)可能的相關(guān)信號(hào)中選擇要使用的相關(guān)信號(hào)。
27.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，去失真的線性部分是以FSE均衡器的形式作為發(fā)送機(jī)一側(cè)的預(yù)失真，在接收機(jī)的信道評(píng)估對(duì)其是可訪問的之后實(shí)施的。
28.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，信道的脈沖響應(yīng)是以參數(shù)的形式得出的，其中，每次通過一個(gè)疊代過程確定反射系數(shù)，確定由此產(chǎn)生的多徑回波，并將其從在均衡周期中接收的信號(hào)中減去。
29.一種用于實(shí)施如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法的設(shè)備，它在發(fā)送機(jī)一側(cè)具有用于對(duì)信息符號(hào)進(jìn)行頻率擴(kuò)展和時(shí)間展寬的裝置，而在接收機(jī)一側(cè)具有對(duì)傳輸?shù)男畔⒎?hào)進(jìn)行頻率解擴(kuò)和時(shí)間解擴(kuò)(壓縮)的裝置。
30.一種如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的多址信號(hào)處理方法，利用與用戶相關(guān)的可變數(shù)據(jù)速率和發(fā)送能量、采用一種自適應(yīng)方法，進(jìn)行擴(kuò)頻的和時(shí)間展寬的信息符號(hào)傳輸，這種信息符號(hào)傳輸是經(jīng)具有帶寬(B)的信道順序進(jìn)行的，并在接收機(jī)一側(cè)經(jīng)過頻率解擴(kuò)和時(shí)間解擴(kuò)。
31.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其中，所述信號(hào)處理全部或部分借助于合適的數(shù)字信號(hào)處理(DSP)程序?qū)嵤?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及一種在具有干擾和多徑傳播的信道中利用擴(kuò)展方法進(jìn)行寬帶無線或有線信息傳輸?shù)膫鬏敺椒ā１景l(fā)明要解決的技術(shù)問題是,為經(jīng)由多徑傳播干擾的信道傳輸消息提供一種多址方法。這種方法允許以高符號(hào)速率傳輸信號(hào),并在最大頻譜效率下靈活地對(duì)接收數(shù)據(jù)的變化和與用戶相關(guān)的傳輸速度和誤碼率要求的變化作出反應(yīng)。本發(fā)明同樣還涉及一種用于經(jīng)具有一定帶寬的信道以一定的符號(hào)速率傳輸信息符號(hào)的方法,其中,所述信息符號(hào)在發(fā)送機(jī)一側(cè)經(jīng)過擴(kuò)頻和時(shí)間展寬,并在接收機(jī)一側(cè)進(jìn)行相應(yīng)的解擴(kuò),其中,每次擴(kuò)展以及由此而獲得的系統(tǒng)增益可以自適應(yīng)地根據(jù)所要求的傳輸質(zhì)量和信道特性進(jìn)行調(diào)諧。
文檔編號(hào)H04B1/69GK1378730SQ00814118
公開日2002年11月6日 申請(qǐng)日期2000年8月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月10日
發(fā)明者曼弗雷德·科斯拉, 茲比格紐·艾尼利, 雷納·哈克, 雷納·霍爾茲 申請(qǐng)人:納諾特羅恩微技術(shù)有限責(zé)任公司