專利名稱：在通信系統(tǒng)中傳輸數(shù)據(jù)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有如權(quán)利要求1的前序部分所述的特征的在通信系統(tǒng)中傳輸數(shù)據(jù)的方法和用于執(zhí)行該方法的裝置。
背景技術(shù)：
已經(jīng)公知譬如遵照GSM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng))或UMTS(通用移動(dòng)通信系統(tǒng))標(biāo)準(zhǔn)的無線通信系統(tǒng)，其中多個(gè)用戶臺(tái)通過無線接口與網(wǎng)絡(luò)方的發(fā)射接收臺(tái)進(jìn)行通信。另外也公知例如遵照HiperLAN標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，其中移動(dòng)的數(shù)據(jù)臺(tái)與網(wǎng)絡(luò)方的無線電臺(tái)進(jìn)行聯(lián)系。
對于在發(fā)射方采用了許多信道以把數(shù)據(jù)傳輸給許多不同的接收臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸，由于多徑傳播而存在嚴(yán)重的問題。例如，從天線發(fā)出的信號(hào)一方面通過一個(gè)直接的路徑到達(dá)接收方的天線，另一方面還在物體的反射之后在該直接路徑的側(cè)面以一個(gè)時(shí)間延遲而在反射后到達(dá)接收天線。如果需傳輸?shù)姆?hào)(尤其被理解成單個(gè)的比特或數(shù)據(jù)分組)的時(shí)延大于所述可以通過均方根雜散所確定出的延遲，則所選的傳輸信道被視為非頻選的或平坦衰落的。在后一種情況下，所述的信道同時(shí)相當(dāng)于一個(gè)子載波，而且不具有多個(gè)子載波用于傳輸符號(hào)。相反，在符號(hào)時(shí)延小于平均延遲雜散的情況下，所述的信道將被視為頻選衰落的。這將產(chǎn)生符號(hào)間干擾(ISI)，當(dāng)不采用補(bǔ)償方法時(shí)該干擾將會(huì)影響到傳輸幀差錯(cuò)方面的功能性。
計(jì)劃應(yīng)該在第三代用戶數(shù)據(jù)速率的情況下采用移動(dòng)通信系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)速率在蜂窩環(huán)境中大于20Mbps。在約“1Bit/s Hz/小區(qū)” 的譜效率的情況下，所需的總帶寬最高達(dá)20MHz。因此比特時(shí)延約為50ns。在宏蜂窩中的典型的平均延遲展寬(均方根延遲展寬)最大為10μs的情況下，一個(gè)傳輸符號(hào)將會(huì)干擾接下來的200個(gè)符號(hào)，這會(huì)帶來較大的信號(hào)處理費(fèi)用。因此研制了一些為更好地滿足上述要求而設(shè)計(jì)的接入方法。一種可能的選擇方案是所謂的OFDM(正交頻分多路復(fù)用)，其中需發(fā)送的數(shù)據(jù)在被發(fā)射之前被多路復(fù)用到一個(gè)頻帶內(nèi)的相應(yīng)子載波的不同傳輸頻率上，且所述的各個(gè)子載波相互正交。OFDM的缺點(diǎn)在于高的尖峰/平均-功率比；需要載波同步；由于在各個(gè)數(shù)據(jù)塊之間需要保護(hù)時(shí)間而帶來容量浪費(fèi)；以及需要對每個(gè)子載波或?qū)δ硞€(gè)數(shù)量的子載波進(jìn)行信道評(píng)估。
從UMTS標(biāo)準(zhǔn)的WCDMA(寬帶碼分多址)也公開了頻選的衰落信道，在該標(biāo)準(zhǔn)中對發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行寬帶的劃分和編碼。但該系統(tǒng)中的多徑傳播干擾了擴(kuò)展碼的正交性。瑞克接收機(jī)可以被用來建設(shè)性地組合多徑成分。
在采用多個(gè)發(fā)射天線時(shí)，在接收方接到一個(gè)疊加信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過了相應(yīng)多數(shù)量的傳播路徑。這在接收方會(huì)導(dǎo)致不利的干擾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于研制一種方法和一種執(zhí)行該方法的裝置，其可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶娲桨浮?br> 該任務(wù)通過具有獨(dú)立權(quán)利要求所述的特征的、用于在通信系統(tǒng)中傳輸數(shù)據(jù)的方法和用于執(zhí)行該方法的裝置來解決。本發(fā)明的改進(jìn)方案由從屬權(quán)利要求給出。
因此優(yōu)選的是一種在通信系統(tǒng)中經(jīng)無線接口在至少一個(gè)發(fā)射臺(tái)和至少一個(gè)接收臺(tái)傳輸符號(hào)的方法，所述的發(fā)射臺(tái)具有多個(gè)在空間上隔開的天線，所述的符號(hào)尤其是數(shù)據(jù)的形式，其中需發(fā)送的符號(hào)在發(fā)射之前利用代碼進(jìn)行編碼，多個(gè)、至少兩個(gè)需要在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上被發(fā)送的符號(hào)根據(jù)所述的編碼而分別被分配給所述在空間上隔開的天線中的至少一個(gè)，并且在該時(shí)間點(diǎn)上同時(shí)通過該天線進(jìn)行發(fā)射。這種根據(jù)代碼把單個(gè)的天線分配給需要被發(fā)送的符號(hào)(尤其是單個(gè)的數(shù)據(jù)、比特或編碼值)便產(chǎn)生了一種空間編碼。在此，天線也可以被理解為復(fù)合地構(gòu)成的天線中的在空間上隔開的天線元件等等。作為替換方案，也可以把到達(dá)的符號(hào)分配給許多天線中的多個(gè)，這至少比采用所有天線要減少干擾。
有益的是，所說的編碼把許多符號(hào)映射到尤其為單個(gè)的待發(fā)送的編碼符號(hào)上，使得總是只有一個(gè)天線在一個(gè)資源上(譬如頻率)進(jìn)行發(fā)射，從而避免了干擾。替換地，但也可以進(jìn)行以下編碼，其中映射到有限數(shù)量的可用天線上。
在分配所述的天線以便發(fā)送編碼符號(hào)時(shí)，優(yōu)選地采用一個(gè)哈達(dá)馬矩陣，該矩陣總是滿足模-2-加等于0這個(gè)條件。因此，在分配所述的天線以便發(fā)送編碼符號(hào)時(shí)，優(yōu)選地根據(jù)需同時(shí)傳輸?shù)姆?hào)的值而明確地分配一個(gè)沃爾什-哈達(dá)馬-碼。
在分配所述的天線以便發(fā)送編碼符號(hào)時(shí)，可以簡單地采用一個(gè)具有多個(gè)符號(hào)的矩陣與所述哈達(dá)馬矩陣的乘積，其中矩陣的行由滿足模-2-加等于0這個(gè)條件的符號(hào)組成。在確定天線時(shí)，給由矩陣乘法得出的結(jié)果矩陣的對角元素分別分配一個(gè)天線，其中利用符號(hào)矩陣和哈達(dá)馬矩陣的模-2-條件，在矩陣乘法之后只有一個(gè)對角元素不等于0。結(jié)果是，許多天線中只有一個(gè)單獨(dú)的天線進(jìn)行發(fā)射，由此產(chǎn)生空間編碼。
在所述的優(yōu)選實(shí)施例中，設(shè)置的條件是符號(hào)矩陣的各行的模-2-加等于0，但也可以設(shè)定其它的值，其中需要對代碼或代碼矩陣作相應(yīng)的改變。
優(yōu)選地，在分配所述的天線或有限數(shù)量的天線以便發(fā)送編碼符號(hào)時(shí)，采用一個(gè)具有多個(gè)符號(hào)的矩陣與一個(gè)代碼矩陣的乘積。由矩陣乘積得出的矩陣表示了一個(gè)就所述矩陣的符號(hào)一一對應(yīng)的映射。從而以完全通用的方式提供了一個(gè)從需要發(fā)送的不同符號(hào)到天線群的各個(gè)天線之間的映射。在此可以有利地實(shí)現(xiàn)不同的組合。于是，多個(gè)到達(dá)的符號(hào)可以被映射到需要傳輸?shù)膯蝹€(gè)符號(hào)上，然后該單個(gè)的符號(hào)通過單個(gè)的天線進(jìn)行發(fā)射。作為替換方案，所述的符號(hào)也可以通過多個(gè)選定的天線進(jìn)行發(fā)射。但也可以在一個(gè)或多個(gè)到達(dá)的符號(hào)和兩個(gè)或多個(gè)需傳輸?shù)姆?hào)之間形成一一對應(yīng)的映射，然后通過不同的天線傳輸這些符號(hào)。最終具有決定性意義的是，在接收方或由接收臺(tái)獲悉所采用的代碼或代碼矩陣，并另外得知所采用的發(fā)射天線，使得從被接收的單個(gè)或多個(gè)符號(hào)中可以一一對應(yīng)地重構(gòu)原來的符號(hào)。
在接收臺(tái)中，可以借助關(guān)于在發(fā)送時(shí)所采用的編碼、尤其是關(guān)于哈達(dá)馬矩陣的知識(shí)而簡單地對接收的編碼符號(hào)進(jìn)行反變換。為了在接收臺(tái)內(nèi)能夠在對符號(hào)進(jìn)行反變換時(shí)使用在發(fā)射時(shí)所采用的天線知識(shí)，尤其通過測量接收信號(hào)的接收方向來提供一種自主的確定，例如采用普通的估測方法。但作為替代方案，即便是不利的，也可以利用廣播信道等讓所采用的發(fā)射天線進(jìn)行直接傳輸。
不僅可以把一系列需編碼的符號(hào)傳輸給多個(gè)不同的接收臺(tái)，而且也可以把由多個(gè)符號(hào)組成的一個(gè)數(shù)據(jù)流傳輸給單個(gè)的接收臺(tái)。尤其也可以對它們進(jìn)行組合，也即傳輸多個(gè)符號(hào)，其中有多個(gè)分別被傳輸給同一個(gè)電臺(tái)，而其它的則被傳輸給一個(gè)或多個(gè)其它的電臺(tái)。
由于在接收方總是只通過多個(gè)不同傳播路徑中的一個(gè)進(jìn)行接收的，所以通過確定天線來發(fā)送數(shù)據(jù)值、數(shù)據(jù)塊或符號(hào)是有利的。因此避免了否則可能因?yàn)橛刹煌奶炀€同時(shí)向尤其為單個(gè)的接收機(jī)發(fā)送一個(gè)信號(hào)而帶來的干擾。所以，為了代替已知的擴(kuò)展到頻帶內(nèi)的不同的頻選子載波上，或者除了這種擴(kuò)展之外，在此處執(zhí)行了一種空間編碼。
有益的是，確定天線以便發(fā)送數(shù)據(jù)均是每個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)或每個(gè)比特地進(jìn)行的，這樣，在傳輸單個(gè)語音元素被丟失不是太緊要的語音數(shù)據(jù)時(shí)，可以再生非常高質(zhì)量的接收信號(hào)。
有益的是，對于執(zhí)行這種方法的裝置，尤其是網(wǎng)絡(luò)方的發(fā)射和接收設(shè)備以及用戶臺(tái)，其除了具有足夠規(guī)格的控制和處理設(shè)備之外還具有一個(gè)存儲(chǔ)器，其中寄儲(chǔ)了合適的哈達(dá)馬矩陣以及用于執(zhí)行該方法的算法。


下面借助附圖來講述實(shí)施例。圖中圖1示出了一個(gè)通信系統(tǒng)的發(fā)射和接收裝置的布置以及在發(fā)射方根據(jù)所示的公式被分配給發(fā)射天線的數(shù)據(jù)部分，其中需要傳輸?shù)氖遣煌邮张_(tái)的數(shù)據(jù)，以及圖2示出了這樣一種布置，其中需要傳輸?shù)氖菃蝹€(gè)接收臺(tái)的不同數(shù)據(jù)。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，通信系統(tǒng)由多個(gè)不同類型的設(shè)備構(gòu)成。在網(wǎng)絡(luò)方它們是許多天線A1，A2，A3，..An，這些天線作為天線群被分配給網(wǎng)絡(luò)方的發(fā)射和/或接收設(shè)備BS。該發(fā)射和/或接收設(shè)備優(yōu)選地具有用于寄存工作所需的數(shù)據(jù)及算法的存儲(chǔ)器M，以及還具有一個(gè)用于執(zhí)行所需的工作過程的控制設(shè)備C?？刂圃O(shè)備C和存儲(chǔ)器M可以優(yōu)選地被用來執(zhí)行下面所講述的方法。通常，所述的發(fā)射和/或接收設(shè)備BS被直接或間接地連接到其它的網(wǎng)絡(luò)方設(shè)備上，例如連接到基站控制設(shè)備、運(yùn)維中心或通向其它通信網(wǎng)的接口上，在此，為簡化圖示而沒有畫出這些設(shè)備。
另外，所述的通信系統(tǒng)還具有許多移動(dòng)的或靜止的用戶臺(tái)MS1，MS2，...MS(k-1)，例如移動(dòng)無線電設(shè)備或移動(dòng)數(shù)據(jù)終端。這些用戶臺(tái)MS1，MS2，...MS(k-1)同樣具有存儲(chǔ)器M和控制設(shè)備C，它們被用來運(yùn)行這些電臺(tái)和執(zhí)行下面所述的方法。
由此，所示的裝置包括n個(gè)天線A1，A2，...，An和k-1個(gè)用戶臺(tái)MS1，...MS(k-1)，這些天線被視為下述方法的發(fā)射元件，而這些用戶臺(tái)被視為下述方法的接收元件、接收電臺(tái)或接收裝置。該方法也可以被相反地運(yùn)用，其中在各個(gè)用戶臺(tái)之間優(yōu)選地設(shè)立協(xié)調(diào)和相應(yīng)的數(shù)據(jù)及信息交換。
在下面所講述的方法中，采用了新型傳輸方案的空間維數(shù)。在此，需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)或信息利用哈達(dá)馬矩陣被多路復(fù)用。該多路復(fù)用將產(chǎn)生不同的信號(hào)。這些信號(hào)被輸入到天線群A1，...，An。這便導(dǎo)致數(shù)據(jù)在空間方面的編碼。另外附加地或者作為替換方案，該編碼可以在頻域或時(shí)域進(jìn)行擴(kuò)展。被多路復(fù)用和被傳輸?shù)氖强梢员焕斫鉃閿?shù)據(jù)和信息形式的符號(hào)，尤其是單個(gè)數(shù)據(jù)比特、數(shù)據(jù)比特組和/或其被編碼的部分。
符號(hào)時(shí)延可能受到天線A1，...，An的數(shù)量的影響。通常，這種方式類似于在公知的OFDM方法中利用不同的子載波進(jìn)行時(shí)間上的擴(kuò)展。在此，迄今的寬帶系統(tǒng)被用于數(shù)字廣播發(fā)射或支持無線電的本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)。在該系統(tǒng)中，首先采用OFDM及其變換。迄今還沒有使用具有高數(shù)據(jù)速率的蜂窩寬帶系統(tǒng)。這類系統(tǒng)是所謂的第四代通信系統(tǒng)的目標(biāo)。下面所述的方法也可以應(yīng)用于老的系統(tǒng)，但尤其被用于該第四代系統(tǒng)。
圖1的左邊部分示出了被輸入到發(fā)射和接收設(shè)備BS或基站之內(nèi)的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)將經(jīng)過天線A1，...，An和接口V被傳輸給接收臺(tái)MS1，...，MS(k-1)?？梢钥闯?，數(shù)據(jù)例如應(yīng)該被傳輸給k-1個(gè)作為接收臺(tái)的用戶臺(tái)MS1，...，MS(k-1)。在此，所示的符號(hào)應(yīng)該例如分別由一個(gè)數(shù)據(jù)比特組成。另外還傳輸一個(gè)輔助符號(hào)，這樣一共傳輸k個(gè)符號(hào)。在圖中還輔助地把該代碼劃分成i個(gè)子周期c1MS1，c2MS1，...，ciMS1，其中示出了分別被用于多個(gè)所示的電臺(tái)MS1，...，MS(k-1)的子周期和輔助符號(hào)。在此，每個(gè)子周期具有時(shí)延tsub，該時(shí)延等于符號(hào)的總時(shí)延tbit除以符號(hào)的數(shù)量。因此，總符號(hào)時(shí)延tbit取決于為對數(shù)據(jù)比特等進(jìn)行編碼所采用的子周期的數(shù)量。子周期的數(shù)量等于天線A1，...，An的數(shù)量，其中k＝n。
作為替換方案，也可以象圖2那樣給單個(gè)的用戶臺(tái)MS1提供連續(xù)的符號(hào)或數(shù)據(jù)，而不是給多個(gè)不同的用戶臺(tái)MS1，...，MS(k-1)傳輸符號(hào)。顯然也可以采用這兩種數(shù)據(jù)提供方式的混合形式。
因此在圖1和2中示出了k-1個(gè)符號(hào)或數(shù)據(jù)以便被傳輸給k-1個(gè)用戶臺(tái)MS1，...，MS(k-1)，或把3個(gè)符號(hào)傳輸給單個(gè)的這種用戶臺(tái)MS1。符號(hào)時(shí)延tbit被劃分成i個(gè)子周期。每個(gè)用戶臺(tái)MS1，...，MS(k-1)的第一、第二...第i個(gè)子周期構(gòu)成了一個(gè)長度為k-1的符號(hào)。
如圖1的中間區(qū)域的公式所示，各個(gè)子周期c1，c2，...，ci被布置成矩陣S的形式。為此，包括輔助符號(hào)在內(nèi)，由k個(gè)需要被傳輸?shù)姆?hào)組成一個(gè)行矢量s。然后該行矢量被增加k倍以形成一個(gè)k×k矩陣S。如此產(chǎn)生和排列的k個(gè)符號(hào)或行矢量s分別與一個(gè)沃爾什-哈達(dá)馬-碼WHC(A1)，...，WHC(An)相乘，其中n＝k。這在數(shù)學(xué)上便得到矩陣S與代碼或哈達(dá)馬矩陣H的相乘，所述的哈達(dá)馬矩陣由各個(gè)沃爾什-哈達(dá)馬-碼WHC(A1)，...，WHC(An)組成。該乘法將得出一個(gè)結(jié)果矩陣T。
采用哈達(dá)馬矩陣H的優(yōu)點(diǎn)在于，通過假定所有符號(hào)的“模-2-加”等于0，結(jié)果矩陣T的主對角線上只有一個(gè)元素不等于0。
在上述從矩陣乘法得到的矩陣T中，各個(gè)對角元素T1，1，T2，2，...Ti，k分別被分配給發(fā)射和/或接收設(shè)備BS的一個(gè)天線A1，A2，...或An，其中n＝k。通過對多個(gè)需被傳輸?shù)姆?hào)進(jìn)行預(yù)編碼和采用哈達(dá)馬矩陣H將得到以下優(yōu)點(diǎn)總是只有一個(gè)對角元素T1，1，T2，2，...Ti，k不等于值“0”。相應(yīng)地，總是只有一個(gè)單獨(dú)的天線A1，...An被輸入一個(gè)發(fā)射信號(hào)，使得既在空間上也在時(shí)間上分隔開所述被發(fā)射的k個(gè)符號(hào)或k-1個(gè)有用數(shù)據(jù)符號(hào)。因此，在一個(gè)符號(hào)周期tbit內(nèi)只有一個(gè)單獨(dú)的天線A1，...An進(jìn)行發(fā)射。符號(hào)時(shí)延tbit與用于一個(gè)用戶臺(tái)的情況是相同的，但傳輸k個(gè)符號(hào)，其中原本需要傳輸?shù)姆?hào)或原本需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)值與k-1個(gè)其它的符號(hào)進(jìn)行編碼。這將導(dǎo)致譜效率的提高。
在接收方、也即在用戶臺(tái)MS1，...MS(k-1)那里需要以下信息在k個(gè)不同的天線A1，...An(n＝k)中已經(jīng)有哪些發(fā)射了所接收的數(shù)據(jù)符號(hào)或所接收的數(shù)據(jù)。該知識(shí)可以通過經(jīng)廣播信道并行地傳輸一個(gè)相應(yīng)的信息來獲得，或者優(yōu)選地通過空間上的處理、例如通過所謂的射束整形或天線特有的特征波整形來獲得。如果發(fā)射天線A1，...Ak和接收信號(hào)已被正確地測定，則可以通過將接收信號(hào)乘以哈達(dá)馬矩陣H的第j列而恢復(fù)被接收的一個(gè)或多個(gè)符號(hào)，其中j對應(yīng)于發(fā)射天線A1，...Ak的天線編號(hào)。
相應(yīng)地，在進(jìn)行接收的用戶臺(tái)MS1，...MS(k-1)中必須也存在在發(fā)射方采用的哈達(dá)馬矩陣H。該哈達(dá)馬矩陣H被臨時(shí)或持久地寄存在各個(gè)用戶臺(tái)MS1，...MS(k-1)的存儲(chǔ)器M中。臨時(shí)寄存的優(yōu)點(diǎn)是，哈達(dá)馬矩陣H可以在每次注冊到新的通信系統(tǒng)或該通信系統(tǒng)的新小區(qū)時(shí)被傳輸給用戶臺(tái)MS1，...MS(k-1)，因此可以隨時(shí)更新。
為了得到滿足一個(gè)行或一個(gè)行矢量s的所有符號(hào)的“模-2-加”等于0這個(gè)條件的矩陣S，譬如可以定義一個(gè)輔助信道，該輔助信道在當(dāng)前由輔助信號(hào)占用。這譬如可以通過比特填充或奇偶校驗(yàn)碼來實(shí)現(xiàn)。如果例如象圖2那樣可以采用4個(gè)天線A1，...，A4，則可以多路用由有用數(shù)據(jù)構(gòu)成的三個(gè)符號(hào)。第四個(gè)符號(hào)位置被用作輔助信道，由它來確?！澳?2-加”等于0。借助以下具有數(shù)據(jù)序列的表格來闡明該輔助信道的功能性

在此，根據(jù)其上方的數(shù)字和是否滿足所述的“模-2-加”條件而在輔助信道的字段內(nèi)總是選擇性地設(shè)置一個(gè)0或1。由該輔助信道產(chǎn)生過載，在該情形下是1/4＝25％的過載。該過載將隨著所采用的天線A1，...，An的數(shù)量增加而下降，并且與信道特性無關(guān)。在10個(gè)天線的情況下該過載例如只有10％。相比之下，在OFDM系統(tǒng)中，由于保護(hù)時(shí)間的緣故，該過載將依賴于信道特性和位于15％～30％。
在建立這種表格以用作四個(gè)天線A1，...A4的基礎(chǔ)的情況下，理論上存在24＝16種組合可能性，這種可能性因?yàn)椴捎昧溯o助信道而被減少為23。該輔助信道被用來尋找奇數(shù)個(gè)的1，如果包括其自身的字段在內(nèi)所述的列具有一個(gè)奇數(shù)值，則在其相應(yīng)的字段內(nèi)更換該比特。由此滿足“模-2-條件”。根據(jù)還剩余4種線性無關(guān)的組合這個(gè)特性，這些組合將恰好對應(yīng)于哈達(dá)馬矩陣H的組合。這種特性將在此處所講述的方案中加以利用。
信號(hào)的多徑傳播不會(huì)影響沃爾什-哈達(dá)馬-碼的正交性，因?yàn)槎鄰接脩粜盘?hào)在傳輸之前進(jìn)行了組合，也即與沃爾什-哈達(dá)馬-碼相乘，而且符號(hào)時(shí)延tbit保持不變。相比之下，在CDMA系統(tǒng)中，空中接口上的、其碼片時(shí)延遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于符號(hào)時(shí)延的多用戶信號(hào)相互進(jìn)行累加。
對于圖2所示的方案，下面示例地考察一個(gè)具有四個(gè)天線A1...A4和四個(gè)需傳輸?shù)姆?hào)s的系統(tǒng)，其中該四個(gè)需傳輸?shù)姆?hào)s譬如被連續(xù)地傳輸給三個(gè)不同的用戶臺(tái)，或者象附圖所示的那樣被傳輸給單個(gè)的這種電臺(tái)MS1。
在時(shí)延tbit內(nèi)應(yīng)該傳輸四個(gè)符號(hào)，其中在通過實(shí)施“模-2-加”進(jìn)行預(yù)編碼之后，根據(jù)下面的說明和圖2可以表示該序列的次序s＝{-1 11 -1}。開始三個(gè)位置對應(yīng)于需要傳輸?shù)挠杏梅?hào)或有用數(shù)據(jù)比特。第四個(gè)位置對應(yīng)于輔助比特或輔助符號(hào)，該輔助比特或輔助符號(hào)被如此設(shè)置，使得矢量的“模-2-加”等于0。由四個(gè)這種符號(hào)或次序所組成的序列s以行的形式被增加四倍而組成符號(hào)矩陣SS=-111-1-111-1-111-1-111-1.]]>天線A1....A4的哈達(dá)馬矩陣H由作為列矢量的四個(gè)沃爾什-哈達(dá)馬-碼組成H=11111-11-111-1-11-1-11.]]>針對需要傳輸?shù)姆?hào)以及在產(chǎn)生沃爾什-哈達(dá)馬-碼時(shí)，已經(jīng)采用數(shù)字“0”和“1”作為值，但為了經(jīng)無線接口V進(jìn)行傳輸而采用了一種再編碼，其中為了替代不定的狀態(tài)值“0”，傳輸一個(gè)被定義為負(fù)的值“-1”，并且在建立矩陣時(shí)采用該值。通過把矩陣S和矩陣H相乘而得出矩陣TT=S·H=000-4000-4000-4000-4.]]>可以看出，在結(jié)果矩陣T中對角線上只有單個(gè)的元素不等于0，此處是最后的對角元素T4，4。在該情形下，該對角元素T4，4被分配給天線群A1...A4中的第四個(gè)天線A4。通過天線A4相應(yīng)地發(fā)送一個(gè)負(fù)值-4，或者在標(biāo)準(zhǔn)化之后發(fā)送一個(gè)負(fù)值-1。
在接收臺(tái)MS1的解碼過程中，利用了第四個(gè)天線A4已經(jīng)發(fā)射這個(gè)知識(shí)。被分配給第四個(gè)天線A4的沃爾什-哈達(dá)馬-碼WHC(A4)是第四個(gè)列矢量h＝{1 -1 -1 1}。因此，接收方的信號(hào)重構(gòu)的最終結(jié)果是-4(或-1).{1 -1 -1 1}＝{-4 4 4 -4}，這在標(biāo)準(zhǔn)化之后由天線數(shù){-1 1 1 -1}得出。這恰好對應(yīng)于需傳輸?shù)拇涡?。由此，在接收方借助所采用的哈達(dá)馬矩陣的知識(shí)以及借助天線群A1...A4中的哪個(gè)天線元件或天線A4已經(jīng)進(jìn)行了發(fā)射這個(gè)知識(shí)，可以反變換到這個(gè)結(jié)果。由此，盡管只進(jìn)行了一次符號(hào)傳輸，但在接收臺(tái)MS1內(nèi)將出現(xiàn)三個(gè)具有有用數(shù)據(jù)的符號(hào)。第四個(gè)被重構(gòu)的符號(hào)對應(yīng)于作為過載的原始輔助符號(hào)，因此不足為證。
通過借助支持無線電的通信的多天線技術(shù)進(jìn)行空間編碼的組合，這種采用哈達(dá)馬矩陣H的多路復(fù)用方法實(shí)現(xiàn)了經(jīng)無線接口V的高數(shù)據(jù)速率的傳輸。該優(yōu)點(diǎn)類似于通過已知的OFDM方法所獲得的優(yōu)點(diǎn)，但有利地避免了該OFDM方法的上述缺點(diǎn)。
該方案尤其可以有利地應(yīng)用于下行方向DL的傳輸，具體地說，首先可以用于在采用不同數(shù)據(jù)速率的不同類型的業(yè)務(wù)時(shí)的情況。同時(shí)，在目前技術(shù)的發(fā)展過程中，希望將來支持無線電的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在上行鏈路和下行鏈路上具有不同的業(yè)務(wù)量，因?yàn)槔蒙俚臄?shù)據(jù)分組將要求得到通常具有大量數(shù)據(jù)范圍的信息。對此，下行方向通常被視為通信容量有限的弱點(diǎn)。例如可以提及所謂的Web瀏覽，由于文件下載等緣故，目前的下行方向容量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于上行方向容量。
但是，純粹從原理上講，當(dāng)在用戶臺(tái)MS1...MS(k-1)執(zhí)行相應(yīng)的編程時(shí)，也可以應(yīng)用于上行方向。尤其在彼此相連或通信的用戶臺(tái)或在可通過多個(gè)信道進(jìn)行發(fā)射的用戶臺(tái)的情況下，采用上述方案在原則上也是可能的。相應(yīng)地，可一般地稱之為用于以下情況的方法，即在該情況下采用了多個(gè)發(fā)射設(shè)備或天線來傳輸不同的符號(hào)或數(shù)據(jù)。在接收方有利地也同樣提供多個(gè)接收設(shè)備、尤其是用戶移動(dòng)臺(tái)。
上述的向最多k-1個(gè)接收臺(tái)進(jìn)行傳輸只是為了更好地闡明和區(qū)分開數(shù)據(jù)符號(hào)和輔助符號(hào)。顯然，通過采用普通的方法把信號(hào)傳輸給不同的多個(gè)電臺(tái)，也可以利用這里所講述的方法向多于k-1個(gè)的接收臺(tái)進(jìn)行傳輸。
也可以采用具有多于n＝k個(gè)天線或天線元件的天線裝置。于是便可以實(shí)現(xiàn)利用一個(gè)與需同時(shí)傳輸?shù)姆?hào)相對應(yīng)的天線數(shù)量進(jìn)行空間編碼。但天線數(shù)量越多，發(fā)射方和接收方的計(jì)算花費(fèi)就越高。另一方面，隨著所采用的天線數(shù)量的增多，將可以改善有效負(fù)載比，這些天線最終表示了空間碼元。
純粹從原理上講，也可以采用同時(shí)有兩個(gè)或多個(gè)天線進(jìn)行發(fā)射的天線裝置，從而一個(gè)代碼被分配給每個(gè)天線式樣而不是天線編號(hào)。雖然由此增加了可供使用的代碼的多樣性，并同時(shí)增加了隨發(fā)射過程所傳輸?shù)姆?hào)，但是，只要不采用不同的頻率，便存在應(yīng)被降低的干擾危害，而這些干擾原本是能夠和需要由上述方法來克服的。另外，接收臺(tái)必須能夠把兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)同時(shí)和明確地分配給接收天線和發(fā)射天線。
權(quán)利要求
1.在通信系統(tǒng)中經(jīng)無線接口(V)從至少一個(gè)發(fā)射臺(tái)(BS)向至少一個(gè)接收臺(tái)(MS1，...MS4，...MSk)傳輸符號(hào)的方法，所述的發(fā)射臺(tái)具有多個(gè)在空間上隔開的天線(A1，A2，...A4，...，An)，所述的符號(hào)尤其是數(shù)據(jù)的形式，其中-需發(fā)送的符號(hào)在發(fā)射之前利用代碼進(jìn)行編碼，其特征在于-至少兩個(gè)需要在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上被發(fā)送的符號(hào)根據(jù)所述的編碼(H；WHC(A4))而分別被明確地分配給所述在空間上隔開的天線中的至少一個(gè)(A4)，并且在該時(shí)間點(diǎn)上通過該天線(A4)進(jìn)行發(fā)射。
2.按權(quán)利要求1的方法，其中由所述的編碼(WHC(A4))把多個(gè)符號(hào)映射到一個(gè)單獨(dú)的需發(fā)送的編碼符號(hào)(TL，K；T4，4)上。
3.按權(quán)利要求2的方法，其中在分配所述的天線(A4)以便發(fā)送編碼符號(hào)時(shí)，采用一個(gè)滿足以下條件的矩陣、尤其是哈達(dá)馬矩陣(H)，該條件是模-2-加必須等于0。
4.按權(quán)利要求2或3的方法，其中在分配所述的天線(A4)以便發(fā)送編碼符號(hào)時(shí)，根據(jù)需同時(shí)傳輸?shù)姆?hào)的值而明確地分配一個(gè)沃爾什-哈達(dá)馬-碼(WHC(A4))。
5.按權(quán)利要求3或4的方法，其中在分配所述的天線(A4)以便發(fā)送編碼符號(hào)時(shí)，采用一個(gè)具有多個(gè)符號(hào)的矩陣(S)與所述哈達(dá)馬矩陣(H)的乘積，其中矩陣(S)的行滿足模-2-加等于0這個(gè)條件。
6.按權(quán)利要求1或2的方法，其中在分配所述的天線(A4)或有限數(shù)量的天線以便發(fā)送編碼符號(hào)時(shí)，采用一個(gè)具有多個(gè)符號(hào)的矩陣(S)與一個(gè)代碼矩陣(H)的乘積，其中由矩陣乘積得出的矩陣(T)表示了一個(gè)就所述矩陣(S)的符號(hào)一一對應(yīng)的映射。
7.按權(quán)利要求5或6的方法，其中在確定所述的天線(A4)或有限數(shù)量的天線時(shí)，分別給由矩陣乘積得出的結(jié)果矩陣(T)的對角元素分配一個(gè)有限選定數(shù)量的、特別是單個(gè)的天線(A1...An)。
8.按權(quán)利要求6或7的方法，其中在矩陣乘法之后，所述結(jié)果矩陣(T)的對角元素只有一個(gè)不等于0。
9.按上一權(quán)利要求、尤其是按權(quán)利要求4-8之一的方法，其中在接收臺(tái)(MS1，...，MS3；MS1)中，借助關(guān)于在發(fā)射時(shí)所采用的編碼、尤其是關(guān)于哈達(dá)馬矩陣(H)的知識(shí)對所接收的編碼符號(hào)進(jìn)行反變換。
10.按上一權(quán)利要求、尤其是按權(quán)利要求9的方法，其中在接收臺(tái)(MS1，...，MS3；MS1)中確定所述天線(A4)或有限數(shù)量的天線中的哪一個(gè)已經(jīng)發(fā)射了一個(gè)被接收的編碼符號(hào)，并且在對符號(hào)進(jìn)行反變換時(shí)采用該知識(shí)。
11.按上一權(quán)利要求的方法，其中把一系列需編碼的符號(hào)分配給多個(gè)不同的接收臺(tái)(MS1，...，MS(k-1))，和/或把符號(hào)的一個(gè)數(shù)據(jù)流分配給單個(gè)的接收臺(tái)(MS1)。
12.在通信系統(tǒng)中經(jīng)無線接口(V)通過多個(gè)在空間上隔開的天線(A1，A2，...A4，...，An)向至少一個(gè)接收臺(tái)(MS1，...MS4，...MS(k-1))傳輸符號(hào)的發(fā)射裝置，其中所述的發(fā)射裝置具有一個(gè)控制裝置(C)和一個(gè)用于存儲(chǔ)代碼矩陣、尤其是用于存儲(chǔ)哈達(dá)馬矩陣(H)的存儲(chǔ)器(M)，該發(fā)射裝置被用來執(zhí)行如權(quán)利要求1-11之一所述的方法。
13.用于接收在通信系統(tǒng)中經(jīng)無線接口(V)從發(fā)射臺(tái)(BS)的一個(gè)天線(A4)或數(shù)量有限的多個(gè)在空間上隔開的天線(A1，A2，...A4，...，An)傳輸來的符號(hào)的接收裝置，其中所述的接收裝置(MS1，...MS(k-1))具有一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)該接收裝置的控制裝置(C)和一個(gè)用于存儲(chǔ)至少一個(gè)代碼矩陣、尤其是用于存儲(chǔ)哈達(dá)馬矩陣(H)的存儲(chǔ)器(M)，該接收裝置被用來執(zhí)行如權(quán)利要求1-11之一所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及在通信系統(tǒng)中經(jīng)無線接口(V)在至少一個(gè)發(fā)射臺(tái)(BS)和至少一個(gè)接收臺(tái)(MS1，...MS4...MSk)之間傳輸符號(hào)的方法，所述的發(fā)射臺(tái)具有多個(gè)在空間上隔開的天線(A1，A2，...A4，...，An)，所述的符號(hào)尤其是數(shù)據(jù)的形式，其中需發(fā)送的符號(hào)在發(fā)射之前利用代碼進(jìn)行編碼。為了提高傳輸質(zhì)量，建議至少兩個(gè)需要在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上被發(fā)送的符號(hào)根據(jù)所述的編碼(H；WHC(A4))而分別被明確地分配給所述在空間上隔開的天線中的至少一個(gè)(A4)，并且在該時(shí)間點(diǎn)上同時(shí)只通過該天線(A4)進(jìn)行發(fā)射。由此執(zhí)行一種空間編碼。
文檔編號(hào)H04L29/02GK1489303SQ0315498
公開日2004年4月14日 申請日期2003年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月26日
發(fā)明者E·科斯塔, H·哈爾斯, E·舒爾茨, , E 科斯塔 申請人:西門子公司