通過在另一個信號中嵌入一個信號來提高通信性能的製作方法
2023-09-20 17:31:45 2
專利名稱：通過在另一個信號中嵌入一個信號來提高通信性能的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及改進通信性能，更具體地說，通過在另一個信號中嵌入一個信號來改進性能。
圖1示出了一個傳統無線通信系統的例子。在圖1的例子中，基站通過無線電信號經由一個傳輸信道15與多個移動站13進行雙向通信。這種配置的一個典型的例子是蜂窩電信系統和其他的無線通信系統。傳輸技術可以是採用許多傳統技術中的任何一種，例如，可採用碼分多址(CDMA)，時分多址(TDMA)和頻分多址(FDMA)。
圖2是一個說明可包括在圖1的每個移動站13和基站11的傳統收發信機21的一個例子的方框圖。收發信機21通過傳輸信道15向其他的通信站發送無線電信號。收發信機21包括一個發射機17和接收機19。12處的傳統的發射機處理裝置提供各種信號給一個將來自發射機處理裝置12的信號送到天線20的傳統的發射部分14，再由天線20將相應的無線電信號通過傳輸信道15發射出去。天線20也接收來自傳輸信道15的無線電信號並將其送到接收部分16，將從天線20接收到的信號變換成為輸入到在18的傳統接收機處理裝置的信號。
12處的發射機處理裝置產生實質信息，即，要通過傳輸信道傳送到一個接收通信站的消息，也提供諸如導頻符號，功率控制信息和其他空中信號的控制信號。也從傳輸信道1接收實質信息，導頻符號，功率控制信息和其他控制信息並將其從接收部分16提供給接收機處理裝置18。
為了補償諸如衰落這種在發射和接收站之間的傳輸信道上的變化，要有規律地發射功率控制信息或功率控制符號(通常稱之為TPC(傳輸功率控制)比特)。傳輸導頻信號來幫助接收機評估信道和進行接收信號的相關檢測。由發射機發射的導頻符號在接收機總是預先知道的，這樣接收機能夠通過比較實際的收到的導頻信號與期望的導頻信號評估信道狀況。
導頻符號和功率控制符號構成了通過傳輸信道傳送的非信息信號的主要部分。而且，這些信號需要比較大的功率。導頻信號和功率控制符號通常既可以在與實質信息同樣的物理信道上傳輸，也可以在與信息信道相分離的控制信道上傳輸。功率控制和導頻符號既可以在如圖1所示的系統的上行也可以在下行方向傳輸。在傳統的CDMA系統中，諸如在IS-95所規定的，達20％的總的傳輸功率用於導頻符號傳送，而功率控制符號則構成了在信道上傳送的總符號的10％。這是一些在諸如「碼分測試臺」(CODIT)那樣的其他傳統CDMA系統和在日本和歐洲開發的寬帶CDMA標準中的數字。
圖3示出了一個在無線通信系統中的傳輸信道中導頻符號功率控制符號的傳送的例子。圖3的表示是在一條與用於實質信息信號傳送的物理信道相分離的一條物理信道上傳輸導頻符號和功率控制符號的一個例子。不管導頻符號和功率控制符號是在在一條分離的信道或是在與實質信息信號同一信道上傳輸，本發明都認為，任何在要傳送的導頻符號和/或功率控制符號的減少都會使可提供的信道容量相應增加，傳輸功率的相應降低，和傳輸信道上的幹擾的相應減少。
因此需要在能提供所有需要的導頻符號和功率控制信息的發送和接收的同時，能提供以下其中之一或其中幾個要求增加可用信道容量；減少發送功率；和減少幹擾。
本發明提供了對所有需要的導頻符號和功率控制信息的發送和接收，而又針對下列之一或一個以上的方面作了改進需要的信道容量；需要的發送功率；和傳輸信道上的幹擾。上述目的是通過在導頻符號中嵌入功率控制信息來達到的。
本發明的上述優點也可通過在導頻符號中除了嵌入功率控制信息以外還嵌入控制信息來達到，此外，在上述將控制信息嵌入到一個信道評估信號(即，導頻符號)中的技術用於有線通信系統中也具有如用於無線通信系統那樣的優點。
圖1示出了可實施本發明的傳統的無線通信系統的一個例子。
圖2示出了可用於圖1的通信系統站的傳統收發信機的例子。
圖3圖示了在傳統的無線通信系統中的分離控制信道上發送導頻符號功率控制符號。
圖4示出了本發明的用於無線通信系統的的發射機分例子。
圖5示出了用於無線通信系統的收發信機的本發明的接收機的例子圖6示出了圖5的提取器的實施例。
圖6A示出了圖5的提取器的另一個例子。
圖7是說明圖4的發射機的工作的例子的流程圖。
圖8是一個說明圖5和圖6的提取器的示例性操作的流程圖。
圖9是說明圖5和6的提取器另一個示例性操作的流程圖。
圖10示出了圖4-6的發射機和接收機的工作的數字舉例。
圖11說明本發明的包括導頻符號信息和功率控制信息的複合信號的例子。
圖4和5的例子分別示出了用於無線通信系統的通信站的本發明的發射機和接收機，例如圖1的移動站和基站的收發信機的例子。圖4的發射機包括一個連接在圖2的發射部分14和發射處理部分12之間的複合信號發生器。複合信號發生器44產生一個包括有關從傳統發射機處理部分12的傳統的輸出端23和27接收的傳統的導頻符號和功率控制符號的信息的複合信號。複合信號發生器44包括用來解碼從發射機處理部分12在27傳統輸出的功率控制符號的解碼器41。解碼器41分配一個碼表示功率控制信息並在43輸出該碼。在43處的編碼的功率控制信息然後被用於調製從發射機處理部分傳統在23上輸出的導頻符號。
調製器45作為一個輸入接收輸出端23的導頻符號和編碼的功率控制信息43。編碼的功率控制信息43被用於調製輸出端23來的導頻符號，調製器45輸出被送到發射部分14的傳統的輸入端24。複合信號表示被功率控制信息調製的導頻符號，這樣功率控制信息被嵌入到導頻符號信息中。發送部分14以就像處理從現有技術的圖2的發射處理部分12的輸出端23傳統接收的導頻符號一樣的傳統方式來處理輸入端24的複合信號。
通常從發射機處理裝置12輸出的功率控制信息通常指示發射功率需要增加或減少，即功率下降或上升。發射機處理裝置12通常根據當前信道狀況選擇功率升或降。因為功率控制符號並不實際傳輸，裝置12隻需要在27處提供一個功率升或降的指示。在任何情況下，解碼器41能夠如前所述的信息43。
例如，利用圖3，因為每個導頻信息單元31包括四個導頻符號，即圖3的1111，所以在該例中解碼器41在43提供一個包括要在45用四個導頻符號調製的四個符號的功率控制信息碼。圖10的列111和112表示相應於在發射極處理部分12的輸出27的「功率升」和「功率降」指示的解碼器41的輸出43。具體地說，如果傳統的輸出27指示「功率升」，則解碼器41輸出1111，而如果輸出27指示「功率降」，則解碼器輸出43為1100。可以注意到，「升」碼1111是正交於「降」碼1100的。如以下可看到的，此正交關係促成了在接收機解調該調製(複合)的信號的較好的性能。圖10的列113示出了當在43的升(1111)和降(1100)碼(見列111和112)被用於調製導頻符號時從調製器45輸出和在發送部分14的輸入24的複合信號。在圖10中示出了導頻符號的兩個不同的例子，即1111和0000。在圖10中的0代表-1。
圖5的接收機例子中通過天線20從空中接口15接收複合信號。接收部分16以在現有技術圖2中的處理傳統導頻符號的同樣的方式處理複合信號。一個提取器51有一個連接到傳統接收機部分16的傳統導頻符號輸出25。提取器51提取從接收機部分16在25處輸出的複合信號中提取原來導頻符號和原來的功率控制信息。提取器51在圖2傳統用於接收導頻符號的輸入端26將原來的符號輸出到接收機處理部分。提取器51提供常規的功率控制符號給傳統接收功率控制符號的輸入端28(見圖2)。
圖6示出了圖5的提取器51的實施例。圖6的提取器例子中，從接收部分16的輸出端25接收的複合信號被送到一對解調器61和63。再參閱圖10的列111和112，可以發現，解調器61也接收用來解調已調導頻信號的「功率升」碼111。類似地，解調器63接收用來解調已調導頻信號的「功率降」碼1100。解調器61和63的各自的輸出端被連接到各自的累加器62和64。每個累加器計算從相應的解調器輸出的解調的導頻符號之和。在每個累加器62和64的反饋環中的複合T-1表示一個符號時間延遲。這樣，每個導頻符號被接收，它可被適當地加到當前存儲在累加器中達到部分和。
現參閱圖10的列114和116，當列113的已調導頻符號(即複合信號)在解調器61和63的各自的輸入端接收到時，這些列分別表示解調器61和63的輸出。例如，在行119，列113的已調導頻符號1100將成為在列114中解調器61的輸出1100。如箭頭行119，列115所示，解調器61的1100輸出在累加器62被加以提供0的結果，在1100中的0表示-1。類似地，圖10的行119，列117說明從解調器63的輸出1111在累加器累計為和4。因為功率升碼1111與功率降1100相正交，從累加器62和64的輸出，如圖10所示的，理想的是相互差別最大。雖然正交碼可能提供最大的性能，其他合適的碼也可用於實現本發明。
如果，如上述例子所述，累加器64產生的值比累加器62的大，則這就表示解碼器43產生了解調器63的功率降碼1100，被用來在調製器45調製導頻符號。因此，如果累加器62累加一個較大的和值，則就表示解碼器43產生了功率升碼1111並被用於在調製器45調製導頻符號。圖10的行118示出了用1111功率升碼(見行118，列112)調製導頻符號的例子。該在62的累加和是4(行118，列115)和在64的累加和是0(行118，列117)。
再參閱圖6，與累加器62和64相連的量值比較器65比較由累加器計算的各自的和並相應控制選擇器66和67。當累加器62具有較大和時，量值比較器的輸出選擇一個功率升符號通過選擇器67送到接收機處理部分18的輸入端28，並選擇緩衝器68的內容選擇器66送到接收機處理部分18的輸入端26。因此，如果由累加器64累加的和比累加器62累加的和大，則量值比較器65的輸出選擇一個常規的功率降符號通過選擇器67送到接收機處理部分18的輸入端28，並選擇緩衝器69的內容通過選擇器67送到接收機處理部分18的輸入端26。
緩衝器68和69用來緩衝解調器61和63的輸出直至量值比較器65可從62和64累加的和確定哪個解調器61和63已經輸出原導頻符號。這就是說，如果功率升碼1111被用來在發射機調製導頻符號，則解調器61將輸出原導頻符號，和如果功率降碼1100被用來在發射機調製導頻符號，則解調器63將輸出原導頻符號。於是，解調器61和63分別定義功率升和功率降支路。這些支路一起向比較器指示比較器哪個功率控制碼用來調製導頻符號，哪個解調器已經輸出原導頻符號。當累加器62的和比累加器64的和大時，則在67選擇功率升符號和在66選擇解調器61的輸出(在緩衝器68)，而如果累加器64的和是兩個和的較大的一個，則在67和66分別選擇功率降和解調器63的輸出(在緩衝器69)。於是，量值比較器65，和選擇器66和67組成了一個總的選擇器，它通過在66和67作出適當的選擇對累加器62和64作出相應。
任何需要對碼(正交碼最佳)可以用來調製/解調導頻符號。另外，任何要求的碼數(即兩個以上)可提供比只是功率升降更高的解析度的功率控制。這種較高解析度當然要求諸如在61-62和63-64處所示的附加的調製/累加支路，即一個為圖6所示的兩個支路之外的每個附加碼提供一個附加的調製/累加支路。圖6A示出了示例的提取器。在該例子中，比較器65將選擇在其累加器中具有最大量值和的支路。
圖7示出了上述對圖的發射機的例子的工作。在71首先判斷接收處理部分12已經準備好導頻和功率控制符號。當準備就緒時，功率控制符號信息在73用編碼器41被編碼。然後，在75，在23處從在23處由發射機處理部分12輸出的導頻符號在45出用從編碼器41輸出的功率控制碼43調製。接著，在77以傳統方式通過空中接口發射已調導頻符號。
圖8示出了上述對圖6的解調/累加支路所描述的操作。以調製器61和累加器62為例，當導頻符號信息已經從接收部分16的輸出端25被接收時(81)，則在83的累加器為零，而解調器61在85試圖解調該第一導頻符號。接著，在87，從解調器61輸出的導頻符號與累加器62的內容相加，並被存儲在緩衝器68中。此後，重複85和87步直到解調器61完成對所有收到的導頻符號的解調操作。當在89確定到解調器61已經對所有導頻符號進行了操作，則在88，將累加器62的內容送到量值比較器65，並在81控制返回等待更多導頻符號信息的到達。雖然已經相對於解調器61，累加器62和緩衝器68的功率升支路描述了圖8的操作，但圖8的操作當然同樣可應用於解調器63，累加器64和緩衝器69的功率降支路。
圖9示出了向接收機處理部分18的輸入端26和28提供所需的功率控制和導頻符號的量值比較器65，復用器66和67的選擇操作。在91首先確定是否累加器62和64的內容(和)已經接收。如果是，則在93量值比較器65將累加器62的內容的量值與累加器64的內容的量值相比較。如果累加器62的內容較大，則在97步，比較器選擇在復用器的升符號並在復用器68選擇緩衝器68。如果在95步判斷到累加器64的內容較大，則在99步，比較器在復用器67選擇降符號並在復用器66選擇緩衝器69．經98步在復用器進行了適當的選擇之後，從復用器67選擇的功率控制符號和從復用器66選擇的導頻符號被送到接收機處理部分18的各自的輸入端28和26，此後，在91步量值比較器65等待下一個來自累加器62和64的和。
對本技術領域的人們顯而易見的是，上述圖4-10的描述可以作為在在處理導頻符號和功率控制符號的傳統無線通信收發信機中那些部分中的硬體，軟體，或其適當的組合的改進加以實現。
因為根據本發明，功率控制符號信息被嵌入到導頻符號信息中以產生一個複合信號，不需要發送任何功率控制符號信息，所以在圖3的32所示的功率控制符號可從發送中消除，於是使得能達到上述增加可用信道容量(即傳輸信息上的傳輸時間減少)，減少傳輸功率和減少幹擾的目的。圖11示出了複合信號100，包括所有導頻符號和功率控制符號信息。如對圖3的對比可見，複合信號有圖3的導頻符號一樣的效果，但圖11的複合信號攜帶了導頻符號和功率控制複合信息。
雖然上述例子包含在無線通信系統中在導頻符號中嵌入功率控制信息，但本發明也可用於在導頻符號中嵌入其他類型的控制信息，諸如幀速率信息，語音編解碼器信息，碼片速率信息，更新位置坐標的命令，等等。此外，上述本發明的技術也可用於有線通信系統。許多傳統的有線通信系統，諸如數據機採用信令被叫訓練序列。這些訓練序列被用於有線系統執行傳輸信道評估功能，類似於為獲得這些功能而在無線通信系統中使用導頻符號。於是，這些訓練序列同樣可用來嵌入用於有線系統的其他控制信息。
雖然上面已經詳細地描述了本發明的示例性的實施例，但這並不限制可被大量實施例實施的本發明的範圍。
權利要求
1．用來通過一個傳輸信道向接收機傳輸通信信號的發射機，包括一個用來提供一個由接收機使用的信道評估信號和其他控制信息的裝置；一個複合信號產生器，具有一個與所述裝置相連用來接收所述信道評估信號和所述其他控制信息的輸入端，所述複合信號產生器具有一個響應於所述信道評估信號和所述其他控制信息的輸出以產生一個包括複合信息的複合信號，接收機可由此確定所述信道評估信號和所述其他控制信息；和一個與所述複合信號產生器的所述輸出相連發送接口，用來在所述複合信號產生器和傳輸信道之間實現接口。
2．權利要求1的發射機，其中所述複合信號產生器可將所述其他控制信息嵌入到所述信道評估信號中。
3．權利要求1的發射機，其中所述複合信號產生器包括一個與所述輸入端相連的調製器，它接收所述信道評估信號，和一個與所述輸入端相連的編碼器，它接收所述其他控制信息，所述編碼器具有一個用來提供代表所述其他控制信息的編碼的控制信息的輸出端，所述調製器與所述編碼器輸出端相連用來用所述編碼的控制信息調製所述信道評估信號以產生所述複合信號，所述調製器與所述複合信號產生器輸出相連以產生所述複合信號。
4．權利要求1的發射機，其中所述複合信號在傳輸信道上所需的傳輸時間比作為兩個獨立信號來傳輸所述信道評估信號所述其他控制信息所需的時間要少。
5．權利要求1的發射機，其中所述複合信號要求傳輸的功率比作為兩個獨立信號傳輸所述信道評估信號所述功率控制信息。
6．權利要求1的發射機，其中所述的複合信號在傳輸信道產生的幹擾比作為獨立信道傳輸所述信道評估信號和所述功率控制信息要小
7．用來通過傳輸信道從發射機接收通信信號的接收機，包括一個提取器，具有接收由發射機產生的和包括表示信道評估信號的信息和其他被接收機使用的控制信息的複合信號的一個輸入端，所述提取器包括一個與所述輸入端相連的輸出端，用來根據所述複合信號提供所述信道評估信號和所述其他控制信息；和一個與所述提取器相連的接口，用來在所述提取器和傳輸信道之間實現接口。
8．權利要求7的接收機，其中所述的提取器包括多個與所述輸入端相連的並也與相應的解調碼相連的解調器，用來用每個所述解調碼來解調所述複合信號，所述解調碼分別表示多個可能包括在所述其他控制信息中的控制指示。
9．權利要求8的接收機，其中所述提取器包括一個累加器，該累加器與所述解調器相連，根據從各自的解調器接收的輸出信號計算各自的和。
10．權利要求9的接收機，其中所述提取器包括一個選擇器，具有一個與所述累加器相連的輸入端，用來接收所述和和響應於所述和來提供所述信道評估信號和所述其他控制信息，所述選擇器與所述提取器的輸出相連用來提供所述信道評估信號所述控制信息。
11．權利要求10的接收機，其中所述提取器包括多個各自與所述解調器相連的緩衝器，用於從中接收並存儲各自的解調其輸出信號，其中所述解調器輸出信號之一包括所述信道評估信號，而其中所述選擇器包括所述和並根據所述比較結果提供一個控制輸出信號用來指明在所述緩衝器中的哪個解調器輸出信號包括所述信道評估信號。
12．一種通過一條傳輸信道向一個接收機發送通信信號的方法，包括提供一個要被接收機使用的信道評估信號和其他控制信息；和根據信道評估信號和其他控制信息產生一個複合信號，該信號包括接收可從中判斷信道評估信號其他控制信息的信息。
13．權利要求12的方法，其中所述產生步驟包括在所述信道評估信號中嵌入其他控制信息。
14．權利要求12的方法，其中所述產生步驟包括用代表所述其他控制信息的被編碼的信息來調製所述信道評估信號。
15．權利要求12的方法，包括經由比當作獨立信號發送所述信道評估信號和所述其他控制信息所需低的傳輸時間少的傳輸信道向接收機發送所述複合信號。
16．權利要求12的方法，包括經由比作為獨立信號發送所述信道評估信號所述其他控制信息所需低的傳輸功率的傳輸信道向接收機發送複合信號。
17．權利要求12的方法，包括通過傳輸信道向接收機發送所述複合信號，其中所述發送步驟在傳輸信道上的幹擾要比作為獨立信號來發送所述信道評估信號所述其他控制信息低。
18．一種操作一個接收機經由傳輸信道從發射機接收通信信號的方法，包括接收由發射機產生的並包括代表被接收機使用的信道評估信號和其他控制信息的信息的複合信號；和從複合信號中提取信道評估信號其他控制信息。
19．權利要求18，其中所述提取步驟包括用各自解調碼調製所述複合信號，所述解調碼說明多個可能包括在其他控制信息中的多個控制指示。
20．權利要求19的方法，其中所述提取步驟包括根據在用各自的解調碼解調所述複合信號的步驟中產生的各自的輸出信號，計算各自的和。
21．權利要求20的方法，其中所述提取步驟包括根據所述和提供信道評估信號其他控制信息。
22．權利要求21的方法，其中所述提取步驟包括存儲由用各自解調碼解調所述複合信號的步驟產生的各自的輸出信號，所述提供步驟包括根據所述和的比較結果判斷所述存儲的輸出信號中一個信號包括所述複合信號，及=選擇所述一個存儲的輸出信號。
23．權利要求1的發射機，其中發送信道包括一個蜂窩電信系統的CDMA傳輸信道。
24．權利要求1的發射機，其中傳輸信道是一個無線電信道和所述信道評估信號包括用來評估無線電信道的導頻符號。
25．權利要求24的發射機，其中所述其他控制信息包括用在控制無線電信道的傳輸功率的功率控制信息。
26．權利要求7的接收機，其中傳輸信道包括一個蜂窩電信系統的CDMA傳輸信道。
27．權利要求7的接收機，其中傳輸信道是一個無線電信道和所述信道評估信號包括用於評估無線電信道的導頻符號。
28．權利要求27的接收機，其中所述的其他控制信息包括用於控制無線電信道的傳輸功率的功率控制信息。
29．權利要求12的方法，其中傳輸信道包括一個蜂窩電信系統的CDMA傳輸信道。
30．權利要求12的方法，其中傳輸信道是一個無線電信道和而所述信道評估信號包括用於評估無線電信道的導頻符號。
31．權利要求30的方法，其中所述其他控制信息包括用於控制無線電信道的傳輸功率的功率控制信息。
32．權利要求18的方法，其中傳輸信道是一個無線電信道而所述信道評估信號包括用於評估無線電信道的導頻符號。
33．權利要求18的方法，其中傳輸信道是一個無線電信道和所述信道評估信號包括用於評估無線電信道的導頻符號。
34．權利要求33，其中所述的其他控制信息包括用於控制無線電信道的傳輸功率的功率控制信息。
全文摘要
在通過傳輸信道向接收機發送通信信號中,發射機產生(44,75)一個複合信號(100),該複合信號包括接收機可從中判斷(51)信道評估信號其他控制信息的信息.該複合信號通過傳輸信道(15)傳輸。這樣改進了信道容量,減少了功率傳輸要求,和減少了傳輸信道的幹擾。
文檔編號H04J3/14GK1304599SQ9980698
公開日2001年7月18日 申請日期1999年6月1日 優先權日1998年6月5日
發明者R·埃斯麥爾扎德 申請人:艾利森電話股份有限公司