專(zhuān)利名稱(chēng)：時(shí)分多址系統(tǒng)里的時(shí)間分集的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
總的來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及電信和移動(dòng)電話領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及采用時(shí)分多址(TDMA)空中接口的數(shù)字移動(dòng)電話，例如IS-136，以及改進(jìn)和增強(qiáng)。本發(fā)明還涉及分集接收和重復(fù)信息編碼，可以用于通過(guò)衰落信道發(fā)送信號(hào)的所有數(shù)字TDMA數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在叫做IS-136的美國(guó)蜂窩時(shí)分多址(TDMA)標(biāo)準(zhǔn)中，為了進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)，既采用了分組編碼，又采用了卷積編碼。
眾所周知，根據(jù)每一個(gè)解調(diào)碼元傳遞給譯碼器的信息的多少，前向糾錯(cuò)(FEC)技術(shù)可以用于硬判決或者軟判決譯碼。在這種最簡(jiǎn)單的實(shí)施方案里，解調(diào)器對(duì)每一個(gè)收到的碼元做出明確的判斷，并將這些位或者碼元傳送給硬判決譯碼器。硬判決譯碼算法本質(zhì)上是高效率的代數(shù)方程求解例程，盡管有時(shí)也使用查表方式對(duì)短分組碼進(jìn)行譯碼。簡(jiǎn)單的移位寄存器編碼器和譯碼器有時(shí)使用單錯(cuò)校正碼，其中的代碼字被表示為多項(xiàng)式，而編碼和譯碼都是用多項(xiàng)式乘法和除法運(yùn)算來(lái)完成的。
軟判決FEC譯碼是從軟判決解調(diào)開(kāi)始的，其中的解調(diào)器輸出被量化成Q級(jí)，這里的Q大于傳輸字符的個(gè)數(shù)。量化會(huì)導(dǎo)致信息丟失，因此軟判決解調(diào)能夠保留信息，采用合適的譯碼算法可以充分利用這些信息。跟解方程的例行程序比起來(lái)，軟判決譯碼算法更象信號(hào)相關(guān)或者匹配濾波運(yùn)算。人們發(fā)明了用來(lái)對(duì)分組碼譯碼的許多有效的軟判決技術(shù)。大家都知道，廣泛用于對(duì)卷積編碼進(jìn)行譯碼的軟判決維特比譯碼算法，也可以用于對(duì)某些分組碼進(jìn)行最優(yōu)軟判決譯碼。
總之，軟判決譯碼比硬判決譯碼的性能更好，但增加了解調(diào)器和譯碼器的復(fù)雜性。在很大程度上，性能改善的程度取決于傳輸信道的特性。在穩(wěn)定信號(hào)AWGN信道里，軟判決譯碼提高SNR(信噪比)的理論極限是3dB。然而，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，用復(fù)雜程度合理的算法可以改善1～2dB，對(duì)于衰落信道SNR的改善還可以更多。
發(fā)明目的和優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的第一個(gè)目的是將分集用于提高無(wú)線通信系統(tǒng)的性能，這也是本發(fā)明的第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的也就是另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，是通過(guò)重復(fù)前一個(gè)時(shí)隙來(lái)獲得分集增益，如果其它用戶沒(méi)有使用這一時(shí)隙；重復(fù)前一時(shí)隙的同時(shí)還使用合并軟判決輸出的算法，這些輸出是從兩次重復(fù)時(shí)隙中分別檢測(cè)出來(lái)的。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種技術(shù)，將分集技術(shù)推廣到TDMA移動(dòng)臺(tái)，例如用于蜂窩電話、個(gè)人通信器或者無(wú)線電話。這也是本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)了的方法，用于對(duì)通過(guò)射頻鏈路跟基站連接的移動(dòng)臺(tái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼。這也是本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明再一個(gè)目的是提供一種基站，它發(fā)送一個(gè)時(shí)隙和這一個(gè)時(shí)隙的重復(fù)給移動(dòng)臺(tái)。這也是本發(fā)明的再一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種基站，這種基站發(fā)送時(shí)隙和這一時(shí)隙的重復(fù)給移動(dòng)臺(tái)，還進(jìn)一步提供一種移動(dòng)臺(tái)，該移動(dòng)臺(tái)有選擇地接收這些時(shí)隙，從這些時(shí)隙中檢測(cè)軟信息，將合并了的軟信息提供給信道譯碼器，例如維特比譯碼器，用于增強(qiáng)信道譯碼器的性能。這也是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明又一個(gè)目的是擴(kuò)大分集的使用范圍，這種分集在重復(fù)時(shí)隙里采用不同的編碼，和/或?qū)λ袝r(shí)隙都進(jìn)行重復(fù)，和/或?qū)ρ舆t進(jìn)行重復(fù)。發(fā)明簡(jiǎn)述以上難題和其它難題以及以上目的是通過(guò)采用本發(fā)明的實(shí)施方案中的一些方法和裝置來(lái)解決和達(dá)到的。
一方面，本發(fā)明提供了一種方法，用來(lái)降低時(shí)分多址(TDMA)移動(dòng)臺(tái)接收機(jī)的誤碼率(BER)和誤字率(WER)。該方法包括以下步驟(a)接收有時(shí)隙幀結(jié)構(gòu)的一個(gè)業(yè)務(wù)/控制信道消息；(b)對(duì)時(shí)隙進(jìn)行解調(diào)，然后進(jìn)行軟判決譯碼；(c)儲(chǔ)存從時(shí)隙獲得的軟信息；和(d)隨后通過(guò)求平均或者求和將儲(chǔ)存的軟信息跟從隨后收到的另外的完整或部分時(shí)隙中獲得的信息合并。
另一方面，本發(fā)明提供一種方法，用于控制一種無(wú)線通信系統(tǒng)，該方法包括以下步驟(a)向一個(gè)信道發(fā)射一個(gè)時(shí)隙以及這一時(shí)隙的一個(gè)重復(fù)；(b)用一個(gè)分集接收機(jī)接收這一時(shí)隙和這一時(shí)隙的重復(fù)；(c)分別用第一個(gè)信道估計(jì)器和第二個(gè)信道估計(jì)器處理收到的時(shí)隙和該時(shí)隙的重復(fù)；以及(d)進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)。這一聯(lián)合檢測(cè)可以按照以下方式進(jìn)行取以下度量的最小值Γ=Σi=1Lki,k|yi,k-ci,kd~i|2]]>其中Γ是一個(gè)最小度量，ki，k是合并算法中的權(quán)，yi，k是在時(shí)刻k從分集支路(時(shí)隙)i收到的一個(gè)取樣，ci，k是一個(gè)相應(yīng)的信道估計(jì)，
是時(shí)隙i的一個(gè)試驗(yàn)碼元，L等于重復(fù)時(shí)隙數(shù)。接收機(jī)進(jìn)行搜索試圖找出給出最小度量的試驗(yàn)碼元。
可以采用其它技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)，以及合并從一個(gè)以上的時(shí)隙獲得的信息。
發(fā)射時(shí)隙的步驟可以包括將時(shí)間-時(shí)間編碼調(diào)制應(yīng)用到要發(fā)射的信號(hào)上去的一個(gè)初始步驟。
附圖簡(jiǎn)述下面通過(guò)參考以下附圖，對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述將使本發(fā)明的上述特征和其它特征更加顯而易見(jiàn)。在這些附圖中

圖1是按照本發(fā)明構(gòu)造和工作的移動(dòng)臺(tái)的一個(gè)框圖；圖2是圖1所示移動(dòng)臺(tái)的一個(gè)三維圖，其中還畫(huà)出了一個(gè)無(wú)線通信系統(tǒng)，移動(dòng)臺(tái)通過(guò)無(wú)線射頻鏈路跟它建立了一個(gè)雙向連接；圖3A和3B中的框圖更加詳細(xì)地說(shuō)明圖1所示移動(dòng)臺(tái)控制器的各個(gè)部分；圖4A～4G說(shuō)明對(duì)理解本發(fā)明有用的各種定時(shí)信號(hào)和時(shí)隙格式的實(shí)例；圖5是一個(gè)時(shí)隙時(shí)間圖，它對(duì)于理解本發(fā)明的MAHO是有用的；圖6A是圖2所示基站一部分的框圖；圖6B是圖6A所示基站組件實(shí)現(xiàn)的一種時(shí)隙格式；圖7是一個(gè)簡(jiǎn)化IS-136仿真模型的框圖，對(duì)于解釋本發(fā)明的另一個(gè)方面是有用的；圖8是本發(fā)明又一個(gè)方面中接收機(jī)的一個(gè)實(shí)施方案；圖9是采用了格雷碼的8PSK調(diào)制信號(hào)的一個(gè)星座圖(constellation diagram)；圖10描述的是一個(gè)簡(jiǎn)單的重復(fù)碼，其中碼元0被變換成時(shí)隙1里的0和時(shí)隙2里的0，碼元1被變換成時(shí)隙1里的碼元1和時(shí)隙2里的碼元1，等等；圖11描述的是本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方案里的時(shí)間-時(shí)間(TT)碼，其中的碼元0被變換成時(shí)隙1里的碼元0和時(shí)隙2里的碼元0，碼元1被變換成時(shí)隙1里的碼元1和時(shí)隙2里的碼元5，等等；圖12A～12F說(shuō)明本發(fā)明中時(shí)間分集實(shí)施方案的仿真結(jié)果，其中在圖12A、12B、12C中的仿真采用了圖10中的重復(fù)碼，而在圖12D、12E、12F中的仿真則采用了圖11的時(shí)間-時(shí)間(TT)碼；圖13說(shuō)明當(dāng)誤碼率為1％時(shí)從時(shí)隙重復(fù)獲得的分集增益，其中分集增益值上可以加上3dB的能量增益；圖14說(shuō)明建議的增強(qiáng)版IS-136(TIA IS-136，修訂版C)的一個(gè)前向時(shí)隙；圖15說(shuō)明采用8PSK調(diào)制時(shí)發(fā)射的碼元的8個(gè)相位；圖16中的框圖說(shuō)明N個(gè)TT碼調(diào)制器和有關(guān)的交織器，用來(lái)提供一個(gè)最初的時(shí)隙和這一最初時(shí)隙的N-1個(gè)重復(fù)；圖17中的邏輯流程圖說(shuō)明通過(guò)進(jìn)行獨(dú)立的時(shí)隙檢測(cè)從而節(jié)省功率的一種方法；和圖18中的邏輯流程圖說(shuō)明通過(guò)合并從多個(gè)時(shí)隙收到的信息的一種節(jié)省功率的方法。
發(fā)明詳述首先參考圖1和圖2，其中說(shuō)明的是一個(gè)無(wú)線用戶終端或者移動(dòng)臺(tái)10，諸如蜂窩無(wú)線電話或者個(gè)人通信器，但并不局限于此，它們適合于實(shí)施本發(fā)明的各個(gè)方面。移動(dòng)臺(tái)10包括一付天線12，用于向基站30發(fā)射信號(hào)，并接收基站30發(fā)射的信號(hào)?；?0一般都是蜂窩網(wǎng)的一部分，這一蜂窩網(wǎng)包括一個(gè)基站/移動(dòng)交換中心/交互工作功能(BMI)32，這一BMI 32包括一個(gè)移動(dòng)交換中心(MSC) 34。MSC 34跟陸地通信干線連接，例如移動(dòng)臺(tái)10正在進(jìn)行呼叫時(shí)，MSC 34就跟公共交換電話網(wǎng)(PSTN)連接。
這一移動(dòng)臺(tái)包括調(diào)制器(MOD) 14A、一個(gè)發(fā)射機(jī)14、一個(gè)接收機(jī)16、一個(gè)解調(diào)器(DEMOD)16A和一個(gè)控制器18，該控制器18為發(fā)射機(jī)14提供信號(hào)，并從接收機(jī)16接收信號(hào)。這些信號(hào)包括符合可用蜂窩系統(tǒng)空中接口標(biāo)準(zhǔn)的信令信息，還包括用戶語(yǔ)音和/或用戶數(shù)據(jù)。在本發(fā)明中假定空中接口標(biāo)準(zhǔn)包括一個(gè)物理的和一個(gè)邏輯幀結(jié)構(gòu)，雖然本發(fā)明并不是要將自己限制在這類(lèi)幀結(jié)構(gòu)上，也不是只為了用于TDMA或者一個(gè)IS-136或者其它類(lèi)似的兼容移動(dòng)臺(tái)。
顯然，控制器18還包括實(shí)現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)10的音頻和邏輯功能所需要的電路。作為實(shí)例，控制器18可以包括一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)裝置、一個(gè)微處理器裝置和各種模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及其它的支持電路。移動(dòng)臺(tái)10的控制和信號(hào)處理功能是根據(jù)這些裝置的能力分別由它們實(shí)現(xiàn)的。
用戶接口包括一個(gè)普通耳機(jī)或者喇叭17、一個(gè)普通麥克風(fēng)19、一個(gè)顯示器20和一個(gè)用戶輸入裝置，這一用戶輸入裝置通常是一個(gè)小鍵盤(pán)22，所有這些都跟控制器18連接。小鍵盤(pán)22包括普通的數(shù)字鍵(0～9)和有關(guān)的其它鍵(#、*)22a，以及用于控制移動(dòng)臺(tái)10的其它鍵22b。這些其它鍵22b可以包括，例如，一個(gè)發(fā)送鍵、各種菜單滾動(dòng)鍵和軟鍵以及一個(gè)電源開(kāi)關(guān)鍵。移動(dòng)臺(tái)10還包括一個(gè)電池26，為控制移動(dòng)臺(tái)的各種電路供電。
移動(dòng)臺(tái)10還包括各種存儲(chǔ)器，將它們總體表示為存儲(chǔ)器24，其中儲(chǔ)存了多個(gè)常數(shù)和變量，控制移動(dòng)臺(tái)的時(shí)候需要這些常數(shù)和變量。例如，存儲(chǔ)器24儲(chǔ)存各種蜂窩系統(tǒng)參數(shù)和號(hào)碼分配模塊(NAM)。控制控制器18的操作程序也儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器24中(通常是儲(chǔ)存在只讀存儲(chǔ)器里)。
應(yīng)當(dāng)明白，移動(dòng)臺(tái)10既可以是車(chē)載移動(dòng)臺(tái)，也可以是手持裝置。更應(yīng)當(dāng)了解移動(dòng)臺(tái)10可以用一種或者多種空中接口、調(diào)制類(lèi)型和訪問(wèn)類(lèi)型標(biāo)準(zhǔn)工作。作為例子，移動(dòng)臺(tái)可以用除了IS-136以外的許多其它標(biāo)準(zhǔn)中的任意一個(gè)工作，例如用GSM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng))標(biāo)準(zhǔn)工作。于是很清楚，本發(fā)明并不局限于移動(dòng)臺(tái)或者空中接口標(biāo)準(zhǔn)的任意一種具體類(lèi)型。
圖3A說(shuō)明接收機(jī)的一部分，它包括一個(gè)射頻選擇(圖1中的方框16和16A)和一個(gè)DSP選擇18A，后者構(gòu)成圖1所示控制器18的一部分。在本發(fā)明的這一實(shí)施方案里，收到的時(shí)隙可以用π/4-相移DQPSK調(diào)制方式調(diào)制，然后進(jìn)行解調(diào)。將解調(diào)后得到的同相(I)和正交(Q)信號(hào)饋入DSP選擇18A進(jìn)行譯碼。常常把DSP選擇18A的檢測(cè)器40方框叫做均衡器或者載波跟蹤器(CT)。檢測(cè)器方塊40為接收到的時(shí)隙位生成軟判決(這里也叫做軟信息)，將軟判決饋入維特比信道譯碼器42進(jìn)行進(jìn)一步的分析。隨后在接收機(jī)鏈上有一個(gè)進(jìn)行錯(cuò)誤檢查的循環(huán)冗余碼校驗(yàn)(CRC)模塊44，接下來(lái)是一個(gè)語(yǔ)音譯碼器模塊46，它構(gòu)成一個(gè)語(yǔ)音信號(hào)，這一語(yǔ)音信號(hào)被最終轉(zhuǎn)換成模擬語(yǔ)音信號(hào)，并通過(guò)耳機(jī)或者喇叭17輸出。在本領(lǐng)域中維特比譯碼器、CRC校驗(yàn)器和各種語(yǔ)音譯碼器的工作原理都是眾所周知的。
本發(fā)明最具體地涉及如何采用圖3B所示的方式使用軟信息。圖3B說(shuō)明檢測(cè)器40包括一個(gè)載波跟蹤器均衡器40A、一個(gè)軟信息生成器40B和一對(duì)寄存器40C和40D。寄存器40C叫做一個(gè)“自己的時(shí)隙”寄存器，而寄存器40D則叫做一個(gè)“額外的時(shí)隙”寄存器。維特比譯碼器42包括軟信息處理模塊42a，隨后是維特比譯碼器模塊42B。
檢測(cè)器40生成一個(gè)時(shí)隙的軟信息以后，就將該軟信息存入自己的時(shí)隙寄存器40C中。接收一個(gè)重復(fù)時(shí)隙時(shí)，將重復(fù)時(shí)隙的軟信息存入額外的時(shí)隙寄存器40D，然后軟信息處理模塊42A將它跟前面收到的時(shí)隙的軟信息加起來(lái)，或者計(jì)算它們的平均，這兩個(gè)軟信息有相同的內(nèi)容。這樣做是為了改善輸入到維特比譯碼器模塊42B的軟判決信息的質(zhì)量。
在圖3B所示的實(shí)例里，第一個(gè)發(fā)射時(shí)隙寄存器和第一個(gè)時(shí)隙的接收寄存器40C和40D，都畫(huà)在檢測(cè)器模塊40中。然而，這些寄存器也可以放在維特比譯碼器模塊42中。
應(yīng)當(dāng)指出，并不是每種情況中都對(duì)重復(fù)時(shí)隙求和/求平均。例如，如果第一個(gè)發(fā)射時(shí)隙的循環(huán)冗余碼校驗(yàn)通過(guò)了，沒(méi)有給出任何錯(cuò)誤信息，就不接收也不處理重復(fù)時(shí)隙。此時(shí)可以讓移動(dòng)臺(tái)10進(jìn)入省電模式，或者至少可以省去對(duì)寄存器40C和40D的軟信息進(jìn)行的合并，從而省電。也就是說(shuō)，移動(dòng)臺(tái)可以進(jìn)入一種低功耗工作狀態(tài)，至少是在接收和/或處理第二個(gè)時(shí)隙的時(shí)間里這樣做。通常CRC校驗(yàn)器44的控制反饋通過(guò)出錯(cuò)/未出錯(cuò)線連接到維特比譯碼器模塊42，和/或省電控制器(沒(méi)有畫(huà)出)。
總之，在這一點(diǎn)上，本發(fā)明至少可以用于兩種情況。在第一種情況里，移動(dòng)臺(tái)10正在一個(gè)業(yè)務(wù)信道上接收數(shù)據(jù)/語(yǔ)音，而在第二種情況中，移動(dòng)臺(tái)10正在控制信道或者業(yè)務(wù)信道上接收控制消息。
在美國(guó)TDMA系統(tǒng)的業(yè)務(wù)信道里，同一個(gè)射頻信道中有三個(gè)下行鏈路時(shí)隙(全速率情況下)，在同一個(gè)頻道里可以有三個(gè)不同的業(yè)務(wù)信道(用戶)。關(guān)于這一點(diǎn)，可以參考圖5的時(shí)隙結(jié)構(gòu)。
一方面，根據(jù)本發(fā)明，如果基站30有空閑容量，其中有沒(méi)被占用的時(shí)隙，基站30就可以讓移動(dòng)臺(tái)10選用至少有兩個(gè)連續(xù)時(shí)隙未被占用的信道。例如，如果時(shí)隙2和3未被占用(見(jiàn)圖5、6A和6B)，基站30就讓移動(dòng)臺(tái)10選用時(shí)隙2，并開(kāi)始在時(shí)隙2和時(shí)隙3中發(fā)射數(shù)據(jù)給移動(dòng)臺(tái)10，其中時(shí)隙3的數(shù)據(jù)是時(shí)隙2的數(shù)據(jù)的一個(gè)重復(fù)。基站30還通知移動(dòng)臺(tái)10接收并使用時(shí)隙3里的數(shù)據(jù)(如果需要的話)。如果一個(gè)新用戶需要占用時(shí)隙3(例如在業(yè)務(wù)信道繁忙的時(shí)候)，基站30就通知移動(dòng)臺(tái)10再也無(wú)法使用時(shí)隙3，移動(dòng)臺(tái)10則轉(zhuǎn)換到普通的時(shí)隙接收方式。
在圖6A中，可以看出基站10有多個(gè)語(yǔ)音/FACCH數(shù)據(jù)發(fā)生器30A～30C(最好是用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn))，每一個(gè)都給三個(gè)用戶使用，模塊30D將這些數(shù)據(jù)發(fā)生器的時(shí)隙輸出合并成一個(gè)TDMA幀。它還有一個(gè)射頻部分30E跟天線31連接。在這一實(shí)例中，開(kāi)關(guān)SW將用戶2的數(shù)據(jù)發(fā)生器30B斷開(kāi)。在這種情況下，時(shí)隙1和2都用來(lái)發(fā)射用戶1的數(shù)據(jù)A，從而在時(shí)隙2里重復(fù)時(shí)隙1里的數(shù)據(jù)，見(jiàn)圖6B。
移動(dòng)臺(tái)10自動(dòng)地判斷是不是有一個(gè)新用戶占用了在此以前該移動(dòng)臺(tái)發(fā)射重復(fù)數(shù)據(jù)的時(shí)隙，這一方式屬于本發(fā)明的范圍。例如，如果移動(dòng)臺(tái)10正在它自己的時(shí)隙和額外的時(shí)隙，時(shí)隙2和時(shí)隙3，中接收信號(hào)，而且發(fā)現(xiàn)兩個(gè)時(shí)隙中正確譯碼的數(shù)據(jù)都相同，移動(dòng)臺(tái)10就假定時(shí)隙3是時(shí)隙2的重復(fù)。但如果兩個(gè)時(shí)隙的譯碼都正確無(wú)誤，但發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)不同，那么移動(dòng)臺(tái)10就可以判定時(shí)隙3里的數(shù)據(jù)是給另一個(gè)用戶的，從而終止接收時(shí)隙3的數(shù)據(jù)。
再一方面，按照本發(fā)明工作的移動(dòng)臺(tái)10能夠正確地進(jìn)行移動(dòng)輔助切換(MAHO)測(cè)量，這通常是在RX和TX時(shí)隙中的等待期間里完成的(見(jiàn)圖4A～4E和圖5)。移動(dòng)臺(tái)10在收到它自己的時(shí)隙之后，發(fā)射時(shí)隙之前，(大約5ms后)完成MAHO測(cè)量，見(jiàn)圖4A。由于移動(dòng)臺(tái)的頻率綜合器需要一段時(shí)間穩(wěn)定下來(lái)，不對(duì)移動(dòng)臺(tái)10進(jìn)行大的改變，要想接收額外的重復(fù)時(shí)隙(圖5中實(shí)例的時(shí)隙3)中所有的數(shù)據(jù)是不現(xiàn)實(shí)的。
為了解決這一難題，可以改變移動(dòng)臺(tái)10的工作方式，讓它在另一個(gè)頻率上發(fā)射數(shù)據(jù)(TX時(shí)隙)的同時(shí)對(duì)接收信道取樣，并將MAHO信道接收推遲到以后再進(jìn)行(例如在TX時(shí)隙或者下一幀以后，見(jiàn)圖4B)。
還可以只在啟動(dòng)了DTX(不連續(xù)發(fā)射)的情況下接收這額外的時(shí)隙，這意味著TX時(shí)隙不用于發(fā)射，MAHO取樣也是在收到了額外的時(shí)隙以后才進(jìn)行(見(jiàn)圖4C)。
既然可以全部收到重復(fù)時(shí)隙，而不會(huì)損害MAHO過(guò)程，將本發(fā)明跟DTX方式一起使用就可以得到最好的總效果，因此是最佳實(shí)施方案。
只接收這一額外時(shí)隙的部分?jǐn)?shù)據(jù)仍然屬于本發(fā)明的范圍(在美國(guó)TDMA系統(tǒng)里接收時(shí)間達(dá)5ms的數(shù)據(jù))，然后在TX時(shí)隙以后完成MAHO取樣(見(jiàn)圖4D)。
在GSM系統(tǒng)里進(jìn)行MAHO測(cè)量不是一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)镚SM時(shí)隙的長(zhǎng)度只是幀長(zhǎng)度的大約1/8(圖4E)，而這一額外的時(shí)隙可以在等待時(shí)間里接收(這一幀里的6/8-MAHO取樣時(shí)間)。應(yīng)當(dāng)再一次指出，可以只在需要的時(shí)候接收這一額外的時(shí)隙。在移動(dòng)臺(tái)10中判斷接收還是不接收額外時(shí)隙的判據(jù)實(shí)例可以是主時(shí)隙(例如時(shí)隙2)數(shù)據(jù)的誤碼率(BER)、誤字率(WER)以及CRC故障中的一個(gè)或者幾個(gè)。
可以按照?qǐng)D4F和4G描述的方式處理額外的時(shí)隙數(shù)據(jù)。例如，在圖4F中，通過(guò)位檢測(cè)從時(shí)隙里選擇出碼元(位)，對(duì)于整個(gè)時(shí)隙里，或者檢測(cè)器40中的每一位，這些碼元給出更好的信號(hào)質(zhì)量。在圖4G中，為每一碼元(位)計(jì)算出兩個(gè)時(shí)隙信息的平均(和)。也可以從兩個(gè)時(shí)隙中選擇給出正確的數(shù)據(jù)CRC和/或較低誤碼率的數(shù)據(jù)(時(shí)隙)。
現(xiàn)在更詳細(xì)地討論圖4A～4G，圖4A說(shuō)明的是美國(guó)TDMA系統(tǒng)中數(shù)字業(yè)務(wù)信道上時(shí)隙2里移動(dòng)臺(tái)10的正常時(shí)序。RX時(shí)隙、MAHO時(shí)隙和TX時(shí)隙屬于不同的物理頻率。圖4B說(shuō)明RX和TX可以同時(shí)工作。如果在1.8ms內(nèi)頻率綜合器可以穩(wěn)定到MAHO頻率上，然后再回到RX時(shí)隙，那么第一個(gè)測(cè)量的MAHO取樣(M)是在TX時(shí)隙以后立即進(jìn)行的。另一個(gè)選擇是只有在不需要接收以下時(shí)隙的情況下才(按正常的時(shí)序)進(jìn)行MAHO取樣(誤碼率-0％)。圖4C說(shuō)明的是在第二個(gè)TX時(shí)隙時(shí)間里TXC沒(méi)有啟動(dòng)(用箭頭表示)，從而可以接收后續(xù)時(shí)隙(時(shí)隙3)的這種情況。此時(shí)，MAHO取樣可以在接收下一個(gè)主RX時(shí)隙之前進(jìn)行。圖4D說(shuō)明的是只對(duì)隨后時(shí)隙(3)的一部分進(jìn)行取樣用于譯碼過(guò)程的這種情形。這一時(shí)序圖要求頻率綜合器同時(shí)穩(wěn)定到TX和RX頻率上去，但不要求同時(shí)具有RX和TX功能。這一MAHO取樣要求頻率綜合器的穩(wěn)定時(shí)間很短，除非只在不需要時(shí)隙3時(shí)才進(jìn)行MAHO取樣。圖4E中的時(shí)序圖說(shuō)明時(shí)隙長(zhǎng)度比幀長(zhǎng)度短(例如1/7)的這種情形(類(lèi)似于有1/8個(gè)時(shí)隙/幀結(jié)構(gòu)的GSM情形)。如果沒(méi)有足夠的時(shí)間同時(shí)接收TX和MAHO，就可以接收時(shí)隙3中額外的接收數(shù)據(jù)。
圖4F說(shuō)明為兩個(gè)時(shí)隙中的每一位選擇最好的質(zhì)量這種情形。如果第二個(gè)時(shí)隙(時(shí)隙3)中只有少許時(shí)隙，就可以選擇其它時(shí)隙數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼。維特比譯碼器42還可以選擇更好的譯碼結(jié)果，也就是兩個(gè)質(zhì)量緩沖器40C和40D中BER更小的那一個(gè)(假設(shè)兩個(gè)時(shí)隙的譯碼都是成功的)。
最后圖4G說(shuō)明譯碼器42如何通過(guò)將兩個(gè)時(shí)隙的取樣質(zhì)量加起來(lái)從而進(jìn)行取樣選擇。負(fù)值表示位1質(zhì)量，正值表示位0質(zhì)量。這個(gè)值越大(正的或者負(fù)的)這一判決就越安全。信道譯碼器(例如維特比譯碼器42)可以很容易地更正(絕對(duì))質(zhì)量值相對(duì)較小的剩下的(可能的)錯(cuò)誤(譯碼器40不太安全的判決)。信道譯碼器還可以對(duì)收到的數(shù)據(jù)字譯碼，這些數(shù)據(jù)字來(lái)自(這兩個(gè))單個(gè)的時(shí)隙質(zhì)量，從而保證從時(shí)隙2和3收到的數(shù)據(jù)相同。如果對(duì)時(shí)隙2的數(shù)據(jù)進(jìn)行的譯碼過(guò)程非常成功，沒(méi)有任何誤碼，就可以放棄對(duì)其它時(shí)隙質(zhì)量的譯碼，以節(jié)省電力。
總之，如果檢測(cè)器40為維特比計(jì)算提供更好(更加可靠)的質(zhì)量值，維特比譯碼器42就會(huì)工作得更好。如果兩個(gè)時(shí)隙的CRC校驗(yàn)都給出正確的結(jié)果(在維特比譯碼以后，見(jiàn)圖3A)，但這兩個(gè)時(shí)隙里的這些數(shù)據(jù)不同，移動(dòng)臺(tái)10就可以斷定這額外的時(shí)隙數(shù)據(jù)是給另一個(gè)用戶的，就象前面討論的一樣。這種檢查對(duì)于安全性和其它原因是必要的。
在這一方面，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括，它跟現(xiàn)存美國(guó)TDMA(IS-136)規(guī)范兼容，它是一個(gè)更靈活的實(shí)施方案，不需要對(duì)信道譯碼進(jìn)行大的修改，以及不需要對(duì)移動(dòng)臺(tái)10或者基站30進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)的更改。還有，關(guān)閉/打開(kāi)這一功能不會(huì)給信令帶來(lái)明顯的額外損失，信號(hào)好的時(shí)候，或者DTX低狀態(tài)下，使用這一發(fā)明可以很容易地用移動(dòng)臺(tái)10(如果不需要)進(jìn)行控制(省電)。
還可以利用本發(fā)明的這一特點(diǎn)來(lái)接收當(dāng)前規(guī)范里已經(jīng)是重復(fù)了的某些控制消息。有關(guān)的實(shí)例包括快速隨路控制信道也就是FACCH，它是在業(yè)務(wù)信道里發(fā)送的，或者控制信道的尋呼消息。對(duì)于控制信道尋呼消息這種情況，主要的超幀內(nèi)容都在第二個(gè)超幀里重復(fù)。如果移動(dòng)臺(tái)10不能對(duì)發(fā)送的第一個(gè)時(shí)隙和重復(fù)時(shí)隙譯碼，它就可以求出這兩個(gè)時(shí)隙軟信息的和/平均，從而改善尋呼消息的接收狀況。類(lèi)似的方法也可以用于GSM系統(tǒng)?？刂菩诺澜邮諣顩r的改善可以非常顯著，因?yàn)榭刂菩诺缹?duì)衰落更加敏感，其原因是控制信道采用的是幀內(nèi)交織，以及半速率卷積編碼。
對(duì)于業(yè)務(wù)信道情形，可以充分利用這種方法的控制消息有FACCH消息，就象IS-136.2里表3.7.3.1.3.2-1所描述的那樣。如果已經(jīng)收到的幀的軟信息不滿足某些預(yù)先確定的可靠性門(mén)限值，就不重復(fù)FACCH幀，就象當(dāng)前規(guī)范里規(guī)定的那樣，而是由移動(dòng)臺(tái)10產(chǎn)生和向基站30發(fā)送一個(gè)差錯(cuò)確認(rèn)消息，這也屬于本發(fā)明的范圍。此時(shí)，基站30可以只重新發(fā)送差錯(cuò)確認(rèn)消息里指定的消息。
還可以在數(shù)據(jù)傳輸(電路交換和分組數(shù)據(jù))中使用本發(fā)明的這一方法，就象IS-130.1無(wú)線電鏈路協(xié)議中所描述的那樣。
此外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，可以采用一個(gè)以上的重復(fù)時(shí)隙，以及相應(yīng)地增加存儲(chǔ)寄存器的個(gè)數(shù)。
介紹了本發(fā)明的第一個(gè)方面以后，下面將參考圖7～15來(lái)介紹本發(fā)明的第二個(gè)方面。
通過(guò)進(jìn)行介紹，首先應(yīng)當(dāng)指出，文獻(xiàn)中已經(jīng)有許多不同的編碼方法。一種有效的編碼方法是編碼和調(diào)制的組合，例如柵格或者分組編碼調(diào)制。
這一技術(shù)的一種擴(kuò)展是空間-時(shí)間編碼調(diào)制(STCM)，其中最簡(jiǎn)單的普通STCM系統(tǒng)有兩個(gè)發(fā)射幾天線(在基站里)，它們都是同時(shí)用相同的頻率發(fā)射信號(hào)。每一個(gè)分集支路都有它自己的調(diào)制碼。跟兩付天線都發(fā)射完全相同的調(diào)制碼一樣，如果調(diào)制碼選擇適當(dāng)，就可以獲得可觀的增益。發(fā)射分集支路的個(gè)數(shù)可以是無(wú)限的。
可以擴(kuò)展這一技術(shù)，將它用于重復(fù)時(shí)隙，這里兩個(gè)時(shí)隙包含相同的信息，但編碼不同，也就是說(shuō)，時(shí)間-時(shí)間編碼調(diào)制(TTCM)。如果采用了時(shí)隙重復(fù)，在時(shí)隙間采用不同的調(diào)制碼就無(wú)法使頻帶變窄。TT編碼可以看成先編碼，然后再交織到兩個(gè)時(shí)隙里去。
可以預(yù)期將來(lái)的移動(dòng)臺(tái)能夠同時(shí)發(fā)射和接收(多時(shí)隙接收機(jī))。同樣，可以采用一個(gè)以上的時(shí)隙重復(fù)，因此分集支路數(shù)可以大于2。
人們知道，分集增益對(duì)分集支路的幅度相關(guān)非常敏感。在慢衰落情形里，如果重復(fù)兩個(gè)連續(xù)的時(shí)隙，得到的增益會(huì)很低，就象下面會(huì)看到一樣。這是因?yàn)檫@兩個(gè)連續(xù)的時(shí)隙之間具有很好的相關(guān)性。在數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用里，時(shí)間延遲常常不是一個(gè)制約因素，而相關(guān)性則可以通過(guò)在時(shí)隙之間采用更長(zhǎng)的延遲而降低。需要付出的代價(jià)是接收機(jī)里需要容量更大的存儲(chǔ)器。對(duì)于語(yǔ)音應(yīng)用，比一個(gè)TDMA幀或者塊長(zhǎng)的時(shí)間延遲一般都是不現(xiàn)實(shí)的。
為了幫助理解本發(fā)明的這一點(diǎn)，假定只使用了一個(gè)重復(fù)時(shí)隙，首先沒(méi)有任何編碼差別，然后將采用TTCM作為一個(gè)實(shí)例。
在本發(fā)明的上述方面，考慮了檢測(cè)后的合并算法。然而，可以用任意的分集算法來(lái)檢測(cè)重復(fù)時(shí)隙。只要使用了重復(fù)時(shí)隙里的信息，就能得到分集增益。
一般將分集接收機(jī)算法分成合并算法和選擇算法兩種。
在合并算法里，判決的基礎(chǔ)是所有分集支路的合并結(jié)果，而這些支路可以按照某種準(zhǔn)則(例如信號(hào)強(qiáng)度、信號(hào)質(zhì)量)進(jìn)行加權(quán)。下面介紹一個(gè)具體合并算法的仿真結(jié)果，并假定它是最有效、最實(shí)用的實(shí)施方案。
在選擇算法里，根據(jù)某種規(guī)則從許多分集支路中選出一支。在某些情況下，甚至隨機(jī)選擇一個(gè)分集支路都能獲得分集增益。在分集支路之間進(jìn)行的選擇可以是針對(duì)例如，時(shí)隙或者碼元甚至一個(gè)一個(gè)比特進(jìn)行的。
雖然有許多不同的分集算法可以跟重復(fù)時(shí)隙的檢測(cè)一起使用，但下面的介紹只針對(duì)合并算法進(jìn)行。但是，本領(lǐng)域里的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，還可以采用其它的算法。
還有，下面只考慮平坦衰落信道。但是可以很容易地將接收機(jī)結(jié)構(gòu)(圖8)擴(kuò)展到頻率選擇性信道里去(均衡器)。
下面介紹一個(gè)合適的算法使以下度量最小Γ=Σi=1Lki,k|yi,k-ci,kd~i|2]]>其中的Γ是一個(gè)最小度量，ki，k是合并算法里的一個(gè)權(quán)，yi，k是時(shí)刻k從分集支路(時(shí)隙)i收到的取樣，ci，k是一個(gè)相應(yīng)的信道估計(jì)，
是時(shí)隙i的一個(gè)試驗(yàn)碼元，L等于重復(fù)時(shí)隙數(shù)。接收機(jī)搜索給出最小度量的試驗(yàn)碼元組合。
在本發(fā)明的其它實(shí)施方案里，可以采用其它的算法從一個(gè)以上的時(shí)隙里合并信息，本發(fā)明并不局限于上面介紹的算法。
此外，參考圖15，在相干8PSK調(diào)制方式中，發(fā)射的碼元可以取8個(gè)可能的相位中的一個(gè)。上面的等式估計(jì)的是所有這些可能的碼元的誤差距離。該算法實(shí)際上是這樣的1.測(cè)量發(fā)射的碼元0的距離2.測(cè)量發(fā)射的碼元1的距離……8.測(cè)量發(fā)射的碼元7的距離在這一算法里，參考第1條和圖15，試驗(yàn)碼元是碼元0＝→；在第2條中試驗(yàn)碼元是碼元
；等等。
可以按照本發(fā)明上述第一個(gè)方面的方式來(lái)應(yīng)用分集接收機(jī)。首先檢測(cè)到一個(gè)收到的時(shí)隙，如果它有一個(gè)允許的代碼字，就接受它。其次，檢測(cè)重復(fù)時(shí)隙，如果它包含允許的代碼字，就接受它?；蛘哂靡环N分集方式檢測(cè)重復(fù)時(shí)隙和第一個(gè)時(shí)隙。
關(guān)于編碼，在本發(fā)明的上述第一個(gè)方面里，在隨后的時(shí)隙里重復(fù)發(fā)射同樣的數(shù)據(jù)。這是獲得所需分集增益最簡(jiǎn)單的方法。然而，根據(jù)本發(fā)明的這一方面，對(duì)STCM進(jìn)行進(jìn)一步的修改，以獲得更高的分集增益。可以將修改過(guò)的STCM叫做TTCM(時(shí)間-時(shí)間編碼調(diào)制)。這一修改可以看成是編碼然后交織到兩個(gè)時(shí)隙里去這兩種方式的組合。有幾個(gè)TTCM編碼可能性。對(duì)8PSK調(diào)制(圖9)碼簡(jiǎn)單重復(fù)發(fā)射的仿真給出了大約1.5dB的增益，卻沒(méi)有使頻帶變窄，也沒(méi)有增加復(fù)雜性。對(duì)于所有的數(shù)字調(diào)制方法，TTCM概念是可以擴(kuò)展的。注意，有存儲(chǔ)的編碼會(huì)帶來(lái)更高的分集增益，但它的代價(jià)是增加了接收機(jī)的復(fù)雜程度。
還可以將兩個(gè)時(shí)隙(也就是第一個(gè)時(shí)隙和重復(fù)時(shí)隙)用作單一一個(gè)，擁有最初的比特?cái)?shù)的更長(zhǎng)的時(shí)隙，但其中用于信道編碼的比特?cái)?shù)明顯多得多。預(yù)計(jì)這種擴(kuò)展了的“更重的”信道碼的編碼增益將超過(guò)TTCM的增益。
概述了本發(fā)明的這一個(gè)方面以后，下面詳細(xì)介紹優(yōu)選實(shí)施方案。仿真系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)是IS-136系統(tǒng)，更具體地說(shuō)是當(dāng)前正被建議的IS-136的一個(gè)增強(qiáng)型版本(TIA IS-136，修訂版C)。在這一系統(tǒng)建議里，正向時(shí)隙跟圖14一樣，它是用8PSK調(diào)制方法調(diào)制的。然而應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明并不是只局限于這一具體的調(diào)制類(lèi)型，而是可以用于許多其它類(lèi)型的調(diào)制，例如π/4-相移DQPSK調(diào)制。
參考圖7，其中是一個(gè)簡(jiǎn)化的IS-136仿真模型。有兩個(gè)隨機(jī)的二進(jìn)制信號(hào)源“時(shí)隙1數(shù)據(jù)”和“時(shí)隙3數(shù)據(jù)”。TT編碼調(diào)制器110表示一個(gè)時(shí)間-時(shí)間編碼器和一個(gè)8PSK調(diào)制器組合。假設(shè)幀格式器112用于產(chǎn)生IS-136數(shù)字業(yè)務(wù)信道(DTCH)幀。TX濾波器114是一個(gè)滾降因數(shù)為0.35的平方根提升余弦濾波器，就象IS-136所規(guī)定的一樣。信道塊116表示的是一個(gè)頻率平坦的瑞利衰落信道。假設(shè)衰落譜是一個(gè)經(jīng)典的Jakes譜。接收機(jī)118表示接收信道116的輸出的接收機(jī)(見(jiàn)圖8)。
在工作過(guò)程中，用兩個(gè)不同的時(shí)隙發(fā)射時(shí)隙1的數(shù)據(jù)兩次。如上所述，這兩個(gè)時(shí)隙離得越遠(yuǎn)，接收機(jī)分集支路幅度之間的相關(guān)性就越差。而在仿真的時(shí)候，為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，使用了兩個(gè)連續(xù)的時(shí)隙。兩個(gè)時(shí)隙之間的相關(guān)可以從慢速衰落中看出。將第三個(gè)時(shí)隙里的數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單地調(diào)制成規(guī)則的8PSK信號(hào)。TT編碼調(diào)制器塊110完成這兩個(gè)時(shí)隙的時(shí)間-時(shí)間編碼(第一個(gè)時(shí)隙和重復(fù)時(shí)隙)，并將二進(jìn)制數(shù)據(jù)調(diào)制成8PSK信號(hào)(圖9)。在8PSK信號(hào)的星座圖中，相近的星座點(diǎn)只相差一個(gè)比特，也就是說(shuō)這一星座圖是一個(gè)格雷碼。將被調(diào)制數(shù)據(jù)提供給幀格式器112，然后提供給濾波器114，在這里信號(hào)經(jīng)過(guò)平方根提升余弦濾波器以后發(fā)射出去。應(yīng)當(dāng)指出，TT編碼調(diào)制器110和幀格式器112的順序可以根據(jù)實(shí)施方案的不同而進(jìn)行改變，而得到的結(jié)果不變。
接收機(jī)118對(duì)這兩個(gè)連續(xù)時(shí)隙進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)。這一聯(lián)合檢測(cè)最好用最大比率合并(MRC)方式進(jìn)行。在仿真中，信道狀態(tài)信息(CSI)是已知的，于是使用的接收機(jī)對(duì)于已知信道來(lái)說(shuō)處于最佳狀態(tài)。這意味著下面討論的結(jié)論對(duì)被仿真的兩個(gè)TT碼來(lái)說(shuō)都是最優(yōu)的。實(shí)際上，接收機(jī)的性能會(huì)略有下降，因?yàn)樗仨毠烙?jì)CSI。最初的信道估計(jì)是從時(shí)隙中已知的數(shù)據(jù)段得到的。如果跟衰落速度比起來(lái)時(shí)隙較長(zhǎng)，那就可以采用判決引導(dǎo)的或者盲信道估計(jì)算法，或者一些其它的合適算法。
圖8說(shuō)明了分集接收機(jī)118的當(dāng)前優(yōu)選結(jié)構(gòu)，它包括第一個(gè)和第二個(gè)信道估計(jì)器118a、118b和一個(gè)聯(lián)合檢測(cè)器118C。聯(lián)合檢測(cè)器118c可以直接輸出硬判決，而不是在上面介紹的本發(fā)明的第一個(gè)方面里的軟判決。然而有許多技術(shù)可以用來(lái)進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)，例如前面參考圖3B公開(kāi)的檢測(cè)后合并技術(shù)。按照?qǐng)D8所示的方法，對(duì)發(fā)射的兩個(gè)時(shí)隙完成聯(lián)合檢測(cè)，接收機(jī)118是不是成功地采用了TT編碼并不重要。
圖12A～12F，下面將把它們統(tǒng)一稱(chēng)作圖12，說(shuō)明的是本發(fā)明一個(gè)時(shí)間分集實(shí)施方案的仿真結(jié)果，其中在圖12A、12B、12C的仿真中，采用了圖10的接收碼，而在圖12D、12E、12F的仿真中，采用了圖11的時(shí)間-時(shí)間(TT)碼。
圖11描述的是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案里的時(shí)間-時(shí)間(TT)碼，其中碼元0被轉(zhuǎn)換到時(shí)隙1里的碼元0，時(shí)隙1被轉(zhuǎn)換到時(shí)隙2里的碼元0，時(shí)隙1被轉(zhuǎn)換成時(shí)隙1里的碼元1，碼元5被轉(zhuǎn)換成時(shí)隙2等等。重新轉(zhuǎn)換偶數(shù)位的碼元，也就是碼元0被轉(zhuǎn)換成時(shí)隙1的碼元0和時(shí)隙2的碼元4，碼元1被轉(zhuǎn)換成時(shí)隙1的碼元1和時(shí)隙2的碼元1，等等，會(huì)得到同樣的結(jié)果。但應(yīng)當(dāng)指出，由于不言而喻的原因，將偶數(shù)位和奇數(shù)位的碼元同時(shí)重新轉(zhuǎn)換將不會(huì)那么有效，得到的分集增益會(huì)跟圖10所示的簡(jiǎn)單重復(fù)一樣。
還對(duì)天線切換分集進(jìn)行了仿真。在每一附圖的右上角都有一個(gè)圖例，其中tt碼＝0，antd＝1表示在仿真中沒(méi)有使用圖11的tt碼，但使用了天線分集，而dd＝1，antd＝0則表示在仿真中使用了圖10中的簡(jiǎn)單重復(fù)碼，但沒(méi)有使用天線分集。還對(duì)平坦衰落環(huán)境里的8PSK調(diào)制信號(hào)進(jìn)行了仿真，但為了進(jìn)行比較，沒(méi)有進(jìn)行任何編碼。這些工作特性曲線代表了tt碼或者dd＝0以及antd＝0這種情形。所有的仿真結(jié)果都是針對(duì)10000個(gè)IS-136全速率幀進(jìn)行的。當(dāng)使用時(shí)隙重復(fù)時(shí)，移動(dòng)臺(tái)得到的能量增益是3dB，因?yàn)閮纱嗡际盏酵瑯拥臅r(shí)隙。同樣，在圖12里，無(wú)論什么時(shí)候采用了時(shí)隙重復(fù)，也就是采用了tt碼或者dd，都會(huì)從結(jié)果中減去3dB，也就是說(shuō)圖中畫(huà)出的只是分集增益。因此，應(yīng)當(dāng)牢記，在這種情況下移動(dòng)臺(tái)得到的實(shí)際增益比圖12所示的增益高3dB。
應(yīng)當(dāng)指出，在這些情形中信道是已知的，同樣，時(shí)隙格式對(duì)結(jié)果沒(méi)有任何影響。假設(shè)的時(shí)隙格式是包括130個(gè)數(shù)據(jù)碼元的162個(gè)碼元時(shí)隙。這暗示著這一仿真的置信度極限為2.5*10-5的誤碼率(BER)。在這些仿真中沒(méi)有對(duì)信道進(jìn)行編碼。
對(duì)平坦衰落下本發(fā)明的算法和8-PSK的性能進(jìn)行了比較。仿真結(jié)果說(shuō)明在慢速衰落情形中，也就是在較低的頻帶里而且速度較慢，連續(xù)時(shí)隙之間的相關(guān)性很好。在這種情況下，時(shí)隙重復(fù)所能給出的最優(yōu)分集增益只是大約1dB。而tt碼的使用增加了發(fā)射的碼元之間的距離。同樣，tt碼比簡(jiǎn)單重復(fù)發(fā)射要好1.5dB。當(dāng)衰落速度變快時(shí)，分集增益會(huì)提高，直到飽和。本發(fā)明中算法的性能是在各種衰落速度下仿真的。在各種衰落速度下，圖13說(shuō)明了圖10和圖11中這兩種碼所能獲得的分集增益。這些結(jié)果中可以增加3dB的能量增益。
圖13說(shuō)明TTCM將簡(jiǎn)單重復(fù)碼的分集增益提高了1.5dB，而沒(méi)有損失任何帶寬，也沒(méi)有增加復(fù)雜性。這里的TTCM碼沒(méi)有任何存儲(chǔ)。但就象前面所說(shuō)明的那樣，讓時(shí)間-時(shí)間碼有存儲(chǔ)會(huì)進(jìn)一步地提高分集增益，但接收機(jī)的復(fù)雜性會(huì)增加。
總之，采用本發(fā)明的這一方面(a)在低速的情況下用較長(zhǎng)的時(shí)間延遲可以得到較低的相關(guān)性；(b)通過(guò)編碼可以提高分集增益；和(c)可以使用兩個(gè)以上的分集支路。
可以用兩種方法來(lái)提高性能。既然總的說(shuō)來(lái)軟判決不是最優(yōu)的，就會(huì)有一些信息損失。如果采用判決引導(dǎo)的信道估計(jì)，信道估計(jì)變化就依賴于碼元差錯(cuò)率。如果檢測(cè)是分開(kāi)進(jìn)行的，信道估計(jì)將會(huì)有很大的碼元差錯(cuò)率。然而，按照本發(fā)明的這一方面，如果對(duì)兩個(gè)分集支路進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)，就會(huì)因?yàn)榇嬖诜旨鲆娑黠@地降低碼元差錯(cuò)率。
在仿真過(guò)程中，研究了干擾和噪聲有限平坦信道中合并算法的性能。對(duì)于8公里每小時(shí)的速度，跟一個(gè)時(shí)隙檢測(cè)比較，800MHz載波有4dB的增益。如果將重復(fù)的總發(fā)射功率加倍，就會(huì)得到1dB的分集增益，采用TTCM還會(huì)得到另外的1.5dB增益。對(duì)于100公里每小時(shí)的速度，1900MHz載波的總增益為大約9.5dB，這意味著分集增益為6.5dB。要記住，這一系統(tǒng)的復(fù)雜性只是增加了一點(diǎn)點(diǎn)，增益的這一提高非常重要。
一般而言，一方面，本發(fā)明中重復(fù)時(shí)隙可以是原始時(shí)隙的副本。重復(fù)的次數(shù)越多，時(shí)間差越大，分集增益就越高。另一方面，本發(fā)明中的STCM被修改，修改后叫做TTCM。根據(jù)本發(fā)明的這一方面，重復(fù)時(shí)隙是用不同的碼編碼的，因而在分集增益以外又獲得了編碼增益。
例如，參考圖16，可以看出可以使用N個(gè)TT碼調(diào)制器和有關(guān)的交織器來(lái)提供原始的時(shí)隙和N-1個(gè)原始時(shí)隙的重復(fù)，重復(fù)時(shí)間時(shí)隙里的信息用不同的方式編碼。
利用本發(fā)明許多不同的技術(shù)可以節(jié)省電力。例如，參考圖17，接收機(jī)可以檢測(cè)重復(fù)時(shí)隙，直到CRC校驗(yàn)通過(guò)(或者直到收到預(yù)先確定個(gè)數(shù)的時(shí)隙)。如果在收到預(yù)定個(gè)數(shù)重復(fù)時(shí)隙以前CRC校驗(yàn)就通過(guò)了，就可以禁止接收和/或檢測(cè)隨后的時(shí)隙，從而節(jié)省電力。又例如，參考圖18，如果CRC校驗(yàn)沒(méi)能通過(guò)，就可以將新收到時(shí)隙的功率跟前面收到的時(shí)隙的功率合并，以便改善檢測(cè)性能。還有其它的可能。例如，可以接收兩個(gè)時(shí)隙并進(jìn)行合并，還可以對(duì)合并的時(shí)隙進(jìn)行CRC校驗(yàn)。
已經(jīng)介紹了許多不同的檢測(cè)技術(shù)，例如用一個(gè)聯(lián)合檢測(cè)器和一種選擇技術(shù)，將軟判決加起來(lái)或者合并起來(lái)。還可以采用其它的檢測(cè)技術(shù)。此外，就象前面說(shuō)明了的那樣，使度量最小化的上述算法可以換成另一種技術(shù)，從而完成聯(lián)合檢測(cè)，合并一個(gè)以上的時(shí)隙里的信息。這就是說(shuō)，在本發(fā)明的其它實(shí)施方案里，可以采用其它的算法來(lái)合并一個(gè)以上的時(shí)隙里的信息，本發(fā)明并不局限于這里介紹的算法。
因此，盡管說(shuō)明本發(fā)明的時(shí)候涉及到了許多優(yōu)選實(shí)施方案，但本領(lǐng)域里的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，可以在形式上和細(xì)節(jié)上改變這些實(shí)施方案，而不會(huì)偏離本發(fā)明的范圍和實(shí)質(zhì)。
權(quán)利要求
1.在包括一個(gè)基站和一個(gè)移動(dòng)站的無(wú)線電電話系統(tǒng)里的一種方法，包括以下步驟基站向移動(dòng)臺(tái)發(fā)射一個(gè)時(shí)隙和這個(gè)時(shí)隙的一個(gè)重復(fù)；選擇性地接收這些時(shí)隙，檢測(cè)每一個(gè)時(shí)隙里的軟信息，并提供軟信息的一個(gè)組合給信道譯碼器；和用軟信息組合進(jìn)行信道譯碼。
2.改善TDMA移動(dòng)臺(tái)接收機(jī)性能的一種方法，包括以下步驟接收具有時(shí)隙幀結(jié)構(gòu)的業(yè)務(wù)/控制信道消息；對(duì)第一個(gè)時(shí)隙進(jìn)行解調(diào)然后進(jìn)行軟判決譯碼；儲(chǔ)存第一個(gè)時(shí)隙的軟信息；和隨后將儲(chǔ)存的軟信息跟從隨后收到的整個(gè)或者部分第二個(gè)時(shí)隙的軟信息一起使用。
3.權(quán)利要求2的一種方法，其中的隨后使用步驟是在收到的第一個(gè)時(shí)隙是不是有錯(cuò)誤的基礎(chǔ)上有選擇地完成的。
4.權(quán)利要求2或3的方法，其中的隨后使用步驟是根據(jù)收到的信道誤碼率有選擇地進(jìn)行的。
5.權(quán)利要求2，3或4的方法，其中的隨后使用步驟是根據(jù)至少一個(gè)規(guī)則有選擇地進(jìn)行的，如果沒(méi)有進(jìn)行隨后使用的步驟，該方法就包括至少在接收第二個(gè)時(shí)隙的那一段時(shí)間里讓移動(dòng)臺(tái)進(jìn)入省電狀態(tài)的步驟。
6.權(quán)利要求2至5中的任一權(quán)利要求的方法，還包括對(duì)第一個(gè)或者第二個(gè)時(shí)隙中的一個(gè)或者第一個(gè)和第二個(gè)時(shí)隙的組合中選擇出來(lái)的軟信息進(jìn)行譯碼的步驟。
7.權(quán)利要求2至6中任一權(quán)利要求的方法，還包括移動(dòng)臺(tái)確定第二個(gè)時(shí)隙是否包括第一個(gè)時(shí)隙里的信息的重復(fù)的步驟，如果移動(dòng)臺(tái)斷定第二個(gè)時(shí)隙包括的不是第一個(gè)時(shí)隙里的信息的重復(fù)就不執(zhí)行其中的隨后使用步驟。
8.權(quán)利要求2至7中任一權(quán)利要求的方法，其中只在不連續(xù)發(fā)射(DTX)模式中才接收第二個(gè)時(shí)隙。
9.權(quán)利要求8的方法，還包括收到第二個(gè)時(shí)隙后進(jìn)行移動(dòng)輔助切換測(cè)量的步驟。
10.權(quán)利要求2至9中任一的權(quán)利要求的方法，其中第一和第二個(gè)時(shí)隙傳遞的是指定要重復(fù)的控制消息。
11.權(quán)利要求2至10中任一權(quán)利要求的方法，其中第一個(gè)和第二個(gè)時(shí)隙傳遞一則控制消息，其中只有在移動(dòng)臺(tái)說(shuō)明接收到的第一個(gè)時(shí)隙的可靠性沒(méi)有達(dá)到預(yù)定可靠性時(shí)才發(fā)射第二個(gè)時(shí)隙。
12.一種無(wú)線電電話系統(tǒng)，包括一個(gè)基站；和一個(gè)移動(dòng)臺(tái)；所述基站包括一個(gè)發(fā)射機(jī)，用于向移動(dòng)臺(tái)發(fā)射一個(gè)時(shí)隙和該時(shí)隙的一個(gè)重復(fù)；和所述移動(dòng)臺(tái)包括一個(gè)用來(lái)有選擇地接收這些時(shí)隙的電路，用于檢測(cè)每一個(gè)時(shí)隙的軟信息，提供這些軟信息的一個(gè)組合給一個(gè)信道譯碼器，并利用軟信息組合進(jìn)行信道譯碼。
13.改善TDMA移動(dòng)臺(tái)接收機(jī)性能的一種方法，包括以下步驟基站在時(shí)隙幀結(jié)構(gòu)里發(fā)射一則控制信道消息；移動(dòng)臺(tái)接收第一個(gè)時(shí)隙，并進(jìn)行解調(diào)和軟判決譯碼；儲(chǔ)存第一個(gè)時(shí)隙的軟信息；接收重復(fù)控制信道消息的第二個(gè)時(shí)隙，并對(duì)它進(jìn)行解調(diào)和軟判決譯碼；儲(chǔ)存第二個(gè)時(shí)隙的軟信息；和如果儲(chǔ)存的軟信息中一個(gè)或者兩個(gè)都低于質(zhì)量閾值，就發(fā)射一個(gè)請(qǐng)求給基站，要求重新發(fā)射控制信道消息。
14.在包括一個(gè)基站和一個(gè)移動(dòng)站的無(wú)線電電話系統(tǒng)里的一種方法，包括以下步驟基站向移動(dòng)臺(tái)發(fā)射一個(gè)時(shí)隙和這個(gè)時(shí)隙的一個(gè)重復(fù)；選擇性地接收第一個(gè)和第二個(gè)時(shí)隙，檢測(cè)每一個(gè)時(shí)隙里的軟信息，并提供軟信息的一個(gè)組合給信道譯碼器；和用軟信息組合進(jìn)行信道譯碼，與此同時(shí)周期性地調(diào)整移動(dòng)臺(tái)接收機(jī)的頻率，測(cè)量另一個(gè)頻道的信號(hào)強(qiáng)度。
15.控制無(wú)線通信系統(tǒng)的一種方法，包括以下步驟向一個(gè)信道里發(fā)射一個(gè)時(shí)隙和該時(shí)隙的一個(gè)重復(fù)，對(duì)發(fā)射的每一個(gè)時(shí)隙都進(jìn)行了調(diào)制，以便傳遞同樣的信息；用一個(gè)分集接收機(jī)接收這一時(shí)隙和該時(shí)隙的重復(fù)；用第一個(gè)信道估計(jì)器和第二個(gè)信道估計(jì)器分別解調(diào)和處理收到的時(shí)隙和該時(shí)隙的重復(fù)；和聯(lián)合檢測(cè)收到的時(shí)隙和這一時(shí)隙的重復(fù)，從而確定信息。
16.權(quán)利要求15的方法，其中的聯(lián)合檢測(cè)步驟是按照以下方式進(jìn)行的使以下度量最小Γ=Σi=1Lki,k|yi,k-ci,kd~i|2]]>其中Γ是一個(gè)最小度量，ki，k是所選合并算法中的權(quán)，yi，k是在時(shí)刻k從分集支路(時(shí)隙)i收到的一個(gè)取樣，ci，k是一個(gè)相應(yīng)的信道估計(jì)，
是時(shí)隙i的一個(gè)試驗(yàn)碼元，L等于重復(fù)時(shí)隙數(shù)。
17.權(quán)利要求15或16的方法，其中的發(fā)射步驟包括將時(shí)間-時(shí)間編碼調(diào)制應(yīng)用到要發(fā)射的信號(hào)上去的初始步驟。
18.權(quán)利要求15至17中任一權(quán)利要求的方法，其中的調(diào)制是8PSK調(diào)制。
19.權(quán)利要求15至18中任一權(quán)利要求的方法，其中每一個(gè)時(shí)隙都包括162個(gè)碼元，有130個(gè)數(shù)據(jù)碼元。
20.一種無(wú)線通信系統(tǒng)，包括一個(gè)基站，該基站包括一個(gè)發(fā)射機(jī)用于向一個(gè)信道里發(fā)射時(shí)隙和該時(shí)隙的一個(gè)重復(fù)；和一個(gè)移動(dòng)臺(tái)，該移動(dòng)臺(tái)包括一個(gè)分集接收機(jī)，用于接收時(shí)隙和該時(shí)隙的重復(fù)，該分集接收機(jī)包括一個(gè)解調(diào)器和一個(gè)處理器，用于解調(diào)然后處理接收到的時(shí)隙和該時(shí)隙的重復(fù)，該處理器包括第一個(gè)信道估計(jì)器和第二個(gè)信道估計(jì)器，還包括一個(gè)聯(lián)合檢測(cè)器，用于對(duì)收到的時(shí)隙和該時(shí)隙的重復(fù)進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)，以確定信息。
21.權(quán)利要求20的無(wú)線通信系統(tǒng)，其中的聯(lián)合檢測(cè)是根據(jù)以下方法進(jìn)行的使以下度量最小Γ=Σi=1Lki,k|yi,k-ci,kd~i|2]]>其中Γ是一個(gè)最小度量，ki，k是所選合并算法中的權(quán)，yi，k是在時(shí)刻k從分集支路(時(shí)隙)i收到的一個(gè)取樣，ci，k是一個(gè)相應(yīng)的信道估計(jì)，
是時(shí)隙i的一個(gè)試驗(yàn)碼元，L等于重復(fù)時(shí)隙數(shù)。
22.權(quán)利要求20的無(wú)線通信系統(tǒng)，其中的基站包括一個(gè)調(diào)制器，用于對(duì)要發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行時(shí)間-時(shí)間編碼調(diào)制。
23.權(quán)利要求20的無(wú)線通信系統(tǒng)，其中的解調(diào)器是一個(gè)8PSK解調(diào)器。
24.權(quán)利要求20的無(wú)線通信系統(tǒng)，其中每一個(gè)時(shí)隙都包括162個(gè)碼元，有130個(gè)數(shù)據(jù)碼元。
25.一種無(wú)線通信系統(tǒng)，包括一個(gè)基站，該基站包括一個(gè)發(fā)射機(jī)用于在一個(gè)時(shí)隙和該時(shí)隙的重復(fù)時(shí)隙里發(fā)射信息，該基站包括一個(gè)8PSK調(diào)制器和對(duì)信息進(jìn)行時(shí)間-時(shí)間編碼的裝置，其中每一個(gè)時(shí)隙都包括162個(gè)碼元，有130個(gè)數(shù)據(jù)碼元；和一個(gè)無(wú)線電電話，該無(wú)線電電話包括一個(gè)接收機(jī)，用于接收上述時(shí)隙和它的重復(fù)，所述分集接收機(jī)包括一個(gè)解調(diào)器和一個(gè)處理器用于解調(diào)然后處理收到的時(shí)隙和它的重復(fù)，所述處理器包括第一個(gè)信道估計(jì)器和第二個(gè)信道估計(jì)器，以及一個(gè)聯(lián)合檢測(cè)器，用于對(duì)收到的時(shí)隙和它的重復(fù)進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)，從而提取信息。
26.在包括一個(gè)基站和一個(gè)移動(dòng)站的無(wú)線電電話系統(tǒng)中的一種方法，包括以下步驟基站向移動(dòng)臺(tái)發(fā)射一個(gè)時(shí)隙，然后在隨后的一個(gè)時(shí)刻，發(fā)射該時(shí)隙的至少一個(gè)重復(fù)；接收這些時(shí)隙；和合并上述時(shí)隙和它的至少一個(gè)重復(fù)，從而確定發(fā)射給移動(dòng)臺(tái)的信息。
27.權(quán)利要求26的方法，其中的時(shí)隙和該時(shí)隙的那至少一個(gè)重復(fù)是用相同方式編的碼。
28.權(quán)利要求26或27的方法，其中的時(shí)隙和那至少一個(gè)時(shí)隙重復(fù)是用不同的方式變的碼，從而在時(shí)間分集增益以外在提供編碼增益。
29.權(quán)利要求28的方法，其中的時(shí)隙和該時(shí)隙的那至少一個(gè)重復(fù)是用TTCM方式編的碼。
30.權(quán)利要求26至29中任一權(quán)利要求的方法，其中的確定步驟使用了從所述時(shí)隙和該時(shí)隙的那至少一個(gè)重復(fù)獲得的軟碼元判決。
31.權(quán)利要求26至30中任一權(quán)利要求的方法，其中的確定步驟使用了對(duì)所述時(shí)隙和該時(shí)隙的那至少一個(gè)重復(fù)進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)獲得的硬碼元判決。
32.用于時(shí)分多址(TDMA)通信系統(tǒng)的移動(dòng)站，其中移動(dòng)站包括用來(lái)有選擇地接收時(shí)隙和時(shí)隙重復(fù)的電路，用于從每個(gè)時(shí)隙中檢測(cè)軟信息的電路，用于向信道檢測(cè)器提供組合軟信息的電路，和用來(lái)利用組合軟信息執(zhí)行信道解碼的電路。
33.用于時(shí)分多址(TDMA)通信系統(tǒng)的移動(dòng)站，其中移動(dòng)站包括一個(gè)用于接收時(shí)隙的一個(gè)時(shí)隙重復(fù)的分集接收機(jī)，所述分集接收機(jī)包括一個(gè)解調(diào)器和一個(gè)處理器，用來(lái)解調(diào)然并然后處理接收的時(shí)隙和時(shí)隙重復(fù)，和一個(gè)聯(lián)合檢測(cè)器，用來(lái)根據(jù)接收時(shí)隙和時(shí)隙重復(fù)來(lái)執(zhí)行聯(lián)合檢測(cè)以確定包含在其間的信息。
34.用于時(shí)分多址(TDMA)通信系統(tǒng)中的基站，其中基站包括一種用來(lái)根據(jù)相鄰空閑時(shí)隙的裝置。
全文摘要
描述了一種TDMA無(wú)線電電話系統(tǒng),其中一個(gè)基站向一個(gè)移動(dòng)臺(tái)發(fā)射一個(gè)時(shí)隙和該時(shí)隙的一個(gè)重復(fù)。該移動(dòng)臺(tái)有選擇地接收這些進(jìn)隙,從每一個(gè)時(shí)隙里檢測(cè)軟信息,并為一個(gè)信道譯碼器,例如一個(gè)維特比譯碼器,提供這些軟信息的一個(gè)組合,用于提高信道譯碼器的性能。另一方面,描述了本發(fā)明的一種方法,用于無(wú)線通信系統(tǒng),該方法包括以下步驟:(a)向一個(gè)信道發(fā)射一個(gè)時(shí)隙和這個(gè)時(shí)隙的一個(gè)重復(fù);(b)用一個(gè)分集接收機(jī)接收這一個(gè)時(shí)隙和它的重復(fù);(c)用第一個(gè)信道估計(jì)器和第二個(gè)信道估計(jì)器分別處理收到的時(shí)隙和該時(shí)隙的重復(fù);和(d)按照使度量最小的一種技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)。
文檔編號(hào)H04L1/00GK1271485SQ98809307
公開(kāi)日2000年10月25日 申請(qǐng)日期1998年9月16日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月18日
發(fā)明者R·帕特爾馬, H·博格, P·卡爾斯拉, M·圖蒂雅維, S·阿拉納拉 申請(qǐng)人:諾基亞流動(dòng)電話有限公司