無線電通信系統的製作方法
2023-04-28 18:29:36 1
專利名稱：無線電通信系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及無線電通信系統，特別涉及通過採用發射側分集使發射功率減少的無線電通信系統。
通常在無線電通信中，即使是同一個發射臺與接收臺之間的射頻信號，也會有通過不同路徑傳送的情況，這時就會產生由於各成分波的幹涉等引起接收波電平變動的所謂衰落現象。作為克服此衰落現象的技術為已知的分集技術。
此分集技術通常大多採用通過在接收側設置多個天線接收信號，選擇最強的信號，以某些比率將由多個天線得到的接收信號相加合成以獲得強信號的接收分集。
也有在發射側設置多個天線進行發射分集的情況。這時就必須按照進行通信的發射臺與接收臺的電波傳送情況對於多個天線來決定可以由哪個天線以多大比率發射。
然而在以相同頻率用時間分割脈衝多路通信進行發送與接收的TDD(Time Division Duplex)通信方式中，具有首先用多個天線接收無線電信號，決定接收電平高的天線，通過從該天線發送實現發射分集的方法。
此方法只在決定通信對方時才能實現。也就是說在規定的無線電臺之間用TDD通信方式進行雙向通信時，能根據接收電平信息選擇發射天線。
然而，如在尚無對方臺的位置、方向等信息的階段最初進行發射時，以及在移動通信系統中等，在總臺的範圍內的多個所有電臺進行通信時，不能判斷可以應用多個天線中的哪一個進行發射，所以不可能進行發射分集。
迄今為止，在這樣的場合，為了進行與用TDD方式確立通信並進行藉助TDD的發射分集的狀態有相同質量的通信，只能用增大發射輸出的方法。
但是，增大發射功率不但在經濟上不合算，而且還有對其它通信系統的幹擾增大的弊端。
如上所述，在以往的無線電通信中，在對於通信的初期階段和非特定的多數臺的通信中發射分集是不可能的，因此必須增大發射功率，而這在經濟上及對其它通信的幹擾等方面都是不利的。
因此，本發明的目的在於提供一種即使在尚無對方臺的位置、方向等信息的階段最初進行發射時，以及如在移動通信系統等場合時總臺向多個子臺都發送信息時也能發射分集的無線電通信系統。
為了達到上述目的，本發明的無線電通信系統由發射臺和接收臺構成，所說的發射臺包括分別用多個正交代碼擴散發送信息的多個擴散裝置、分別調製已被上述多個擴散裝置擴散了擴散後信號的多個調製裝置、和將已分別被上述多個調製裝置調製過的信號作為無線電信號分別由多個不同的發射天線發射的多個發射裝置；所說的接收臺包括用一個接收天線接收上述多個發射裝置發射的上述多個無線電信號的接收裝置、用上述多個正交代碼分別將上述接收裝置接收的多個上述無線電信號分別進行逆擴散並輸出的逆擴散裝置、用該檢測電平選擇由上述判斷擴散裝置輸出的多個逆擴散輸出中的一個的選擇裝置和逆上述選擇裝置所選擇的上述逆擴散輸出的一個的判斷裝置。
這裡，上述多個調製裝置用相同的載波頻率調製上述多個擴散裝置擴散的擴散後信號。
這時，上述多個發射天線是空間位置互不相同的多個天線。
或者，上述多個調製裝置用各不相同的載波頻率分別調製上述多個擴散裝置擴散的擴散後的信號。
這裡，其特徵在於上述正交代碼是WALSH函數。
這裡，上述發射臺由一個總臺構成，上述接收臺由多個子臺構成，上述發送信息是從上述一個總臺向上述多個子臺發送的信息。
這裡，上述發射臺是用收發信時間分離的多路通信方式發射上述無線電信號。
進而由發射臺和接收臺構成無線電通信系統，所說的發射臺包括分別用多個正交代碼擴散發送信息的多個擴散裝置、分別調製上述多個擴散裝置分別擴散了的擴散後信號的多個調製裝置和將已分別被上述多個調製裝置調製過的信號作為多個無線信號分別由多個不同的發射天線發射的多個發射裝置；所說的接收臺包括用一個接收天線接收上述多個發射裝置發射的上述多個無線電信號的接收裝置、用上述多個正交代碼分別將上述接收裝置接收的上述多個電線電信號進行逆擴散的並輸出的多個逆擴散裝置、將由上述逆擴散裝置輸出的多個逆擴散輸出相加的加法裝置、判斷上述的加法裝置相加過的上述逆擴散輸出的判斷裝置。
或者在這裡，上述加法裝置配置有用以在進行上述加法之前對來自上述逆擴散裝置的多個逆擴散輸出的每一個乘以與上述各逆擴散輸出的電平對應的加權係數的加權裝置。
按照這樣的結構，即使在尚無對方臺的位置、方向等信息的階段、和在總臺向多個子臺都發送信號時，也能實現發射分集。
圖1是示出本發明實施例的無線電通系統的結構的方框圖。
圖2是實施本發明的通信系統的示意圖。
圖3是圖1所示的發射臺所用的BPSK調製器的方框圖。
圖4是實行圖1所示實施例的擴散的說明圖。
圖5是圖1所示的接收臺使用的BPSK用的同步檢波電路的方框圖。
圖6是圖1所示的接收臺使用的匹配濾波器的方框圖。
圖7是圖1所示的接收臺使用的選擇電路的方框圖。
圖8是表示本發明實施例的無線電通信系統的接收臺的其它結構的方框圖。
圖9是表示本發明實施例的無線電通信系統的接收臺的另一種其它結構的方框圖。
圖10是表示本發明實施例的無線電通信系統的發射臺的其它結構的方框圖。
圖11是表示與圖10所示實施例對應的接收臺的結構的方框圖。
圖12是表示本發明實施例的無線電通信系統的接收臺的又一種其它結構的方框圖。
圖13是圖12的接收臺所用的相關器的方框圖。
圖14是圖12的接收臺所用的基準圖形發生電路的方框圖。
圖15是表示本發明實施例的接收臺的再一種其它結構的方框圖。
圖16是圖15所示的接收臺所用的BPSK用的檢波電路的方框圖。
圖1是本發明的無線電通信系統的一實施例的發射臺結構的方框圖。
在此實施例中示出正交代碼數、發射天線數(N)為2的情況。圖1中在發射側，11和12是正交碼發生器，21和22是擴散器，31和32是發射天線，40是振蕩器、51和52是BPSK(Binary Phase ShiftKeying)調製器。而在接收側，100是接收天線，110是同步檢波電路，120是載波再生電路、131和132是匹配濾波器、140是選擇電路，150是判斷電路。
在發射側，藉助正交代碼發生器11和12產生的2個正交代碼，分別用擴散器21和22擴散發送信息。將擴散臺的二個信號分別用BPSK調製器51和52進行二相位的相調製，分別由天線31和32發射。將振蕩器40產生的相同的載波供給2個BPSK調製器51和52。
這裡，由於各發射天線31和32處於互不相同的空間位置，所以產生是空間分集效果。
圖2是實施本發明的通信系統。如圖2所示，在由一個總臺60和多個分臺71～77構成的通信系統中，在確立圖2中用實線表示的這種總臺60與分臺71之間的雙向通信後、和將信息從分臺71～77向總臺60傳送等情況下，能按照由總臺60接收從分臺71-77向總臺60方向的通信時的接收分集控制信號，控制從總臺60向分臺71方向的發射天線。
除這樣的通信以外，更多的是在圖2中用虛線所示這樣的需要從總臺60對所有分臺71～77通信的情況。
例如是發射表示對分臺的呼叫通信、基地臺的ID、位置的系統參數等的場合。在這樣的場合，使用由總臺60接收從分臺71～77向總臺60的方向的通信時的接收分集控制信號，不能控制從總臺60向分臺71方向的發射天線。
本發明的目的是即使在尚無這樣的對方臺的位置、方向等信息的階段進行最初的發射時，和發射如移動通信系統等場合時總臺向多個所有分臺和發射的信息時也能進行發射分集。
圖3示出圖1的BPSK調製器51和52的具體結構實例。此電路使用市售雙向平衡變頻元件501，能通過基帶調製信號與載波乘積來實現。
圖4示出在本實施例實行的擴散的情況。在圖4中，橫軸表示時間，數字表示信號的邏輯值。
在圖4中，將圖4(a)所示的3位發送(1，0，0)，按照以此發送信息8倍的時鐘速度示於圖4(b)的擴散信號1和示於圖4(c)的擴散信號2，進行擴散，使產生示於圖4(d)的24位的發送代碼1和示於圖示(e)的發射代碼2並發射。
這樣的擴散方法稱為擴散頻譜(ss)或碼分多址聯接方式(CDMACode Division Multinle Aceess)。通過將對每個通信通道獨立的擴散信號乘以原來的信號信號後進行調製發射，實現以相同調製頻率在相同時刻的多路通信。
這裡，圖4(b)的擴散信號1和圖4(c)的擴散信號，在接收側通過使用適當的匹配濾波器、相關器，能獨立地分離再生信息。
圖4(b)的擴散信號1和圖4(c)的擴散信號2是WALSH函數的例子。
而圖4(d)的發送代碼或圖4(e)的發送代碼通過在同一時刻的圖4(a)的發送信息與圖4(b)的擴散信號或圖4(c)的擴散信號的邏輯積求得，實際上這種運算使用EX-OR(＂或＂)元件能很容易實現。
另一方面，在接收側，用接收天線100接收的發射臺的信號被用同步檢波器110按來自載波再生電路120的再生載波檢波，該結果所得到的基帶信號，通過分別在發射側的擴散信號1和擴散信號2對應的匹配濾波器131和132進行逆擴散。
此匹配濾波器131和132的各個輸出被用選擇電路140選擇其峰值電平或平均電平高的一種，並用判斷電路150判斷，再生接收數字數據。
圖5示出圖1的接收裝置中所用的BPSK用的同步檢波電路110的具體結構的例子。在這些電路中使用市售的雙向平衡變頻元件1101和低通濾波器1102。也可以將同步檢波電路110改而使用下述的延時檢波電路。
圖6示出匹配濾波器131和132的具體結構。圖6中，1301是比較器電路、1302是8段移位寄存器、1303是乘法器、1304是8位存儲器、1305是加法電路。圖6(a)是與圖4(b)所示的正交代碼1對應的匹配濾波器1(131)的情況下，其中與正交代碼1對應的值存儲在8位存儲器1304-1，實為+1，虛為-1。在圖6(b)只示出與圖4(c)所示的正交代碼2對應的匹配濾波器2(132)的8位存儲器1304-2的內容。匹配濾波器2(132)的其它部分與匹配濾波器1(131)相同。
對此電路的工作進行簡單的說明，檢波電路的輸出經比較器電路1301變換為用實為+1，虛為-1表示的代碼，按順序存儲在8段移位寄存器1302中。另一方面，用實為+1虛為-1表示的正交代碼存儲在存儲器1304，用乘法器1303在每一位將移位寄存器1302的各位與存儲器1304的各位相乘，其和用加法電路1305相加。因而，如使移位寄存器1302各位與存儲器1304各位的每一位都完全一致，則加法電路1305輸出+8，如果完全相反則加法電路1305輸出-8，如果是正交的代碼則輸出為0。通過判斷此輸出的正負，能再生接收數字數據。
圖7示出選擇電路140的結構。用電平比較電路1401比較匹配濾波器131和132的輸出電平的大小，控制轉換電路1402使其選擇大的一側。
圖8是表示本發明的無線電通信系統的接收臺的其它實施例裝置的結構的方框圖，用以取代圖1所示的無線電通信系統的接收臺，接收由發射臺傳送的信號。
在圖8中，100是接收天線，110是同步檢波電路，120是載波再生電路，131與132是匹配濾波器，145是加法合成電路，150是判斷電路，除了加法合成電路145之外，都用與圖1中所用的電路相同的電路。
按照來自載波再生電路120的再生載波，用同步檢波器110檢波用接收天線100接收的來自發射臺的信號，該結果所得到的基帶信號是通過分別與在發射側的擴散信號1和擴散信號2對應的匹配濾波器131和132被逆擴散。此匹配濾波電路131和132各自的輸出用加法合成電路145相加合成，用判斷電路150判斷，再生接收數字數據。
按圖8中所示的接收臺的結構，不必選擇匹配電路131和132的輸出中的哪一個，而是用加法合成電路145將兩輸出相加合成後輸出。用這種結構能減少只相加部分瞬時斷開等雜音造成的影響。
圖9是表示本發明的無線電通信系統的接收臺的再一實施例裝置結構的方框圖，用以取代圖1所示無線電通信系統的接收臺，接收來自發射臺的信號。
在圖9中，100是接收天線，110是同步檢波電路，120是載波再生電路，131與132是匹配濾波器，145是加法合成電路，150是判斷電路，161與162是加權電路。除了加權電路161與162之外，都使用與圖8中所用的電路相同的電路。
按照來自載波再生電路126的再生載波，用同步檢波電路110對用接收天線100接收的來自發射臺的信號進行檢波，該結果所得到的基帶信號通過與在發射側的擴散信號1與擴散信號2分別對應的匹配濾波器131與132被逆擴散。此匹配濾波器131與132各自的輸出，被用加權電路161與162進行與各自的接收電平相應的加權，然後用加法合成電路145進行相加合成，用判斷電路150判斷，再生接收數字數據。
用圖9所示的結構，在相加之前用大的加權值加到接收電平高的一方的加權電路161與162，向匹配濾波器131與132的輸出進行與各自的接收電平對應的加權後，再用加法合成電路145相加。通過進行這樣的加權，提高接收電平高那一側的相對的加權值，能進一步增強對雜音的耐性。
在上述實施例的說明中，對正交代碼數和發射天線數(N)二種情況進行了敘述，此數字N如果在2以上也可以是幾個，數字越多，越能得到良好的分集效果。
而且在上述實施例中，藉助多個無線的空間位置不同來獲得空間分集效果。但是，例如或改變多個天線的指向性或改變使用頻率，使用改變電波傳輸特性的多個信號，能獲得同樣的分集效果。
這裡，在改變N數為2所用的頻率的情況下，發射臺結構的方框圖示於圖10，接收臺結構的方框示於圖11。
在圖10中，11與12是正交代碼發生器，21與22是擴散器，31與32是發射天線，40與41是振蕩器，51與52是BPS(Binary Phose ShiftKeying)調製器。
按照正交代碼發生器11與12發生的2個正交代碼，分別用擴散器21與22擴散發射信息。用BPSK調製器51與52分別對擴散後的2個信號進行二相的相位調製，由各自的無線31與32發射。由振蕩器40與41產生的載波分別供給2個BPSK調製器51與52。
在這裡是與振蕩器40和振蕩器41不同頻率的振蕩器。根據正交代碼發生器11與12產生的2個正交代碼，由BPSK調製器51與52藉助來自振蕩器40與41的不同頻率的載波，分別對被擴散器21與22擴散的發送信息進行二相相位調製，由各自的無線31與32發射。
在圖11中，100是接收天線，110與111是同步檢波電路，120是載波再生電路，131與132是匹配濾波器，145是加法合成電路，150是判斷電路。而且，121與122是再生圖10中的振蕩器40與41的頻率的載波再生電路，其它電路與圖8中的相同。
用同步檢波器110與111按照來自載波再生電路121、122的再生載波，對用接收天線100接收的來自發射臺的信號進行檢波，通過分別與在發射側的擴散信號1與擴散信號2的每一個對應的匹配濾波器131與132，對該結果所得到的基帶信號進行逆擴散。此匹配濾波器131與132各自的輸出被用加法合成電路145相加合成，用判斷電路150判斷，再生接收數字數據。
儘管在上述實施例中對用匹配濾波器進行逆擴散作了說明，但使用基準圖形發生裝置與相關器的組合來代替匹配濾波器也能實現。
在圖12中示出使用相關器230-1，230-2代替圖1的匹配濾波器131與132的接收臺的結構。通過像圖中所示那樣將相關器230-1與230-2和與正交代碼發生器11對應的基準圖形1發生電路231、與正交代碼發生器12對應的基準圖形2發生電路232組合起來進行逆擴散。
用同步檢波器110按照來自載波再生電路120的再生載波對用接收天線100接收的來自發射臺的信號進行檢波，通過與在發射側的擴散信號1與擴散信號2分別對應的相關器230-1與230-2使該結果所得到的基帶信號進行逆擴散。
此相關器230-1與230-2各自的輸出被用選擇電路140選擇其峰值電平或平均電平高的一方，用判斷電路150進行判斷，再生接收數字數據。
圖13是圖12中所用的相關器230的具體電路結構的實例，用EX-OR(＂或＂)電路2301按時間求接收信號與基準圖形的積，用低通濾波器2302使接收信號與基準圖形的積的結果平滑化。此相關器230的結構是用一個EX-OR(＂或＂)電路2301替換匹配濾波器131，132的乘法器1303，能按時間使積的結果平滑化。
而圖14是相關器230中所用的基準圖形發生電路具體結構的實例，由存儲器基準圖形的ROM2311和讀出時鐘電路2312構成。
圖15是圖8的接收臺的結構，是使用延時檢波電路115代替同步檢波電路110時的電路方框圖。用延時檢波電路115按照來自本地振蕩電路125的本振蕩波對用接收天線100接收的來自發射臺的信號進行檢波。以下的工作與圖8時相同。
圖16是BPSK用的延時檢波電路115的具體結構。在此電路中，來自天線的接收信號用雙平衡式混頻元件1151與本振信號混合，用低通濾波器1152取出下邊帶，用乘法電路1154與經過擴散代碼1編碼部分的延時電路1153的其自身的信號相乘，成為延時檢波輸出。
使用延時檢波電路115代替同步檢波電路110時，有不必對本地振蕩電路125進行相位控制而且頻率精度也要求不嚴格這樣的優點。按照使用條件決定使用哪種檢波電路。
在上述的本發明中，由於在發射側擴散發送信息，發射擴散後的信息作為傳輸條件不同的多個無線電信號，在接收側接收多個無線電信號並進行擴散，從其中的一個或多個信號的合成信號再生發送信號這樣來構成，因此，即使在從總臺向多個分臺進行無線電通信時，也能發射分集，能減少所需的發送功率。
而且按照上述結構，用於能減少發射功率，有利於裝置的小型化、廉價化，也能減少對其他通信系統的幹涉。
通信初期的呼叫、系統參數的通知等從總臺向分臺的控制信息的傳輸能消除因衰落造成的誤差，準確可靠地進行。
權利要求
1.一種無線電通信系統，其特徵在於它是由發射臺和接收臺構成，所說的發射臺包括用多個正交代碼分別擴散發送信息的多個擴散裝置；分別調製由所述多個擴散裝置分別擴散的擴散後信號的多個調製裝置；將所述多個調製裝置分別調製過的調製後的信號作為多個無線電信號由不同的多個發射天線分別發送的多個發射裝置；所說的接收臺包括用一個接收天線接收由所述多個發射裝置發射的所述多個無線電信號的接收裝置；用所述多個正交代碼分別使所述接收裝置接收的所述多個無線電信號進行逆擴散並輸出的多個逆擴散裝置；按照其檢測電平選擇從所述逆擴散裝置輸出的多個逆擴散輸出中的一個的選擇裝置；由所述選擇裝置選擇的一個所述逆擴散輸出再生與所述發送信息對應的接收信息的判斷裝置。
2.按照權利要求1所說的無線電通信系統，其特徵在於所述多個調製裝置用相同的載頻調製由所述多個擴散裝置擴散了的擴散後的信號。
3.按照權利要求2所說的無線電通信系統，其特徵在於所述多個發射天線是在空間的位置互不相同的多個天線。
4.按照權利要求1所說的無線電通信系統，其特徵在於所述多個調製裝置分別用各不相同的載頻調製由所述多個擴散裝置擴散了的擴散後的信號。
5.按照權利要求1所說的無線電通信系統，其特徵在於所述正交代碼是WALSH函數。
6.按照權利要求1所說的無線電通信系統，其特徵在於所述發射臺由一個總臺構成；所述接收臺由多個分臺構成；所述發送信息是由上述一個總臺向所述多個分臺發射的信息。
7.按照權利要求1所說的無線電發射系統，其特徵在於使用發射接收時間分離的多路通信方式發射所述無線電信號。
8.按照權利要求1所說的無線電通信系統，其特徵在於所述逆擴散裝置是與各個正交代碼對應的匹配濾波器。
9.按照權利要求1所說的無線電通信系統，其特徵在於所述逆擴散裝置是與各個正交代碼對應的相關裝置。
10.一種無線電通信系統，其特徵在於它是由發射臺和接收臺構成，所說的發射臺包括用多個正交代碼分別擴散發送信息的多個擴散裝置；分別調製由所述多個擴散裝置分別擴散的擴散後信號的多個調製裝置；將所述多個調製裝置分別調製的調製後的信號作為多個無線電信號，由不同的多個發射無線分別發射的多個發射裝置；所說的接收臺包括用一個接收天線接收由所述多個發射裝置發射的所述多個無線電信號的接收裝置用所述多個正交代碼分別將由所述接收裝置接收的所述多個無線電信號進行逆擴散並輸出的多個逆擴散裝置；將從所述逆擴散裝置輸出的多個逆擴散輸出相加的加法裝置；由所述加法裝置相加的所述逆擴散輸出再生與所述發送信息對應的接收信息的判斷裝置。
11.按照權利要求10所說的無線電通信系統，其特徵在於所述加法裝置配備有在進行所述加法運算之前用以對來自所述逆擴散裝置多個逆擴散輸出的每一個乘以與各個所述逆擴散輸出電平相應的加權係數的加權裝置。
12.按照權利要求10所說的無線電通信系統，其特徵在於所述多個調製裝置用相同的載頻調製由所述多個擴散裝置擴散過的擴散後的信號。
13.按照權利要求12所說的無線電通信系統，其特徵在於所述多個發射天線是其空間位置互不相同的多個天線。
14.按照權利要求10所說的無線電通信系統，其特徵在於所述多個調製裝置分別用各不相同的載頻調製由所述多個擴散裝置擴散的擴散後的信號。
15.按照權利要求10所說的無線電通信系統，其特徵在於所述正交代碼是WALSH函數。
16.按照權利要求10所說的無線電通信系統，其特徵在於所述發射臺由一個總臺構成；所述接收臺由多個分臺構成；所述發送信息是從所述一個總臺向所述多個分臺發射的信息。
17.按照權利要求10所說的無線電通信系統，其特徵在於使用發送接收時間分離的多路通信方式發射所述無線電信號。
全文摘要
分別用擴散器(21，22)，用正交代碼發生器(11，12)產生的二個正交代碼，擴散發送信息，用相同的載波藉助BPSK調製器(51，52)對擴散後的二個信號分別進行二相相位調製，並由其空間位置互不相同的不同的天線(31，32)發射。因此，即使在尚無相對臺的位置，方向等信息階段進行最初的發射時，和在像移動通信系統場合總臺向多個分臺都發射信息時，也能實現能發射分集的無線電通信系統。
文檔編號H04B1/707GK1138252SQ9610406
公開日1996年12月18日 申請日期1996年1月17日 優先權日1995年1月17日
發明者神崎希世子, 高橋英博 申請人:株式會社東芝