专利名称：在移动及/或静态发信/收信机之间具有无线通信的通信系统内、尤其是在第三代移动无 ...的制作方法
在移动及/或静态发信/收信机之间具有无线通信的通信系统是一些特殊的信息系统，它们在信源和信宿之间具有一种信息传输链路，其中譬如采用基站和移动部分作为发信和收信机，以便进行信息处理和传输，而且其中1)信息处理及信息传输可以在一个优选的传输方向上(单工方式)或在两个传输方向上(双工方式)进行，2)信息处理优选为数字方式，3)在通过远距离传输链路进行信息传输时，可以基于各种信息传输方法来无线地实现，这些方法如FDMA(频分多址)、TDMA(时分多址)及/或CDMA(码分多址)—譬如根据诸如DECT[数字增强型无线通信(早期为数字欧洲无线通信)；参看通信工程电子学42(1992)1月/2月第1号，柏林，德国；U.Pilger“DECT-标准的结构”，第23至29页，联系参考ETSI出版物ETS 300175-1...9，1992年10月以及DECT论坛的DECT出版物，1997.2，第1～16页]、GSM[集群移动通信或全球移动通信系统；参看信息谱14(1991)6月，第3号，柏林，德国；A.Mann“GSM标准-欧洲数字移动无线网的基础”，第137至152页；联系参看出版物“电信实践”4/1993，P.Smolka“GSM无线接口-元件及功能”，第17与24页]、UMTS[通用移动通信系统；参看(1)通信工程电子学，柏林45，1995年，第1本第10至14页，以及第2本第24至27页；P.Jung，B.Steiner“用于移动无线第三代的带公共检测的CDMA移动无线系统方案”；(2)通信工程电子学，柏林41，1991年，第6本第223至227页以及第234页；P.W.Baier，P.Jung，A.Klein“CDMA-一种用于频选时变移动无线信道的有利多址接入法”；(3)有关电子学基本理论的IEICE事项，通信与计算机科学，卷E79-A，第12号，1996年12月，第1930至1937页；P.W.Baier，P.jung“再探CDMA的神秘与现实”；(4)IEEE个人通信，1995年2月，第38至47页；A.Urie，M.Streeton，C.Mourot“一种用于UMTS的先进TDMA移动接入系统”；(5)电信实践，1995年5月，第9至14页；P.W.Baier“扩展频谱技术及CDMA-一种原来的军用技术用在了民用区”；(6)IEEE个人通信，1995年2月，第48至53页；P.G.Andermo，L.M.Ewerbring“一种基于CDMA的UMTS无线接入设计”；(7)ITG专业报告124(1993)，柏林，OffenbachVDE出版ISBN 3-8007-1965-7，第67至75页；西门子股份公司，Dr.T.Zimmermann“CDMA在移动通信中的应用”；(8)电信报告16，(1993)，第1本，第38至41页；西门子股份公司，Dr.T.Ketseoglou及西门子股份公司，Dr.T.Zimmermann“用于第三代移动通信的有效用户接入-CDMA多址接入法使空气接口更加灵活”；无线电概观6/98R.Sietmann“争夺UMTS接口”，页76～81]、WACS或PACS、IS-54、IS-95、PHS、PDC等等[参看IEEE通信杂志，1995年1月，第50-57页；D.D.Falconer等人“用于无线个人通信的时分多址方法”]。
“信息”是一个非常复杂的概念，它既代表了内容(消息)，又代表了物理表象(信号)。尽管信息具有相同的内容—也就是说消息相同—但可以产生不同的信号形式。因此，比如一个对象的有关信息可按如下方式进行传输，1)以图形的形式，2)作为话音字3)作为文字4)作为编码字或图形。
在此，按照(1)...(3)的传输方式其通常特征为连续(模拟)信号，而按照(4)的传输方式常常产生的是非连续信号(如脉冲，数字信号等)。
在UMTS方案(第三代移动无线系统或IMT-2000)中，譬如按照文献无线电概观6/98R.Sietmann“争夺UMTS接口”，页76～81就有两种子方案。在第一子方案中，许可并协调的移动无线电是基于WCDMA技术(宽带码分多址)，譬如在GSM中工作在FDD模式(频分双工)，而在第二子方案中，未许可且未协调的移动无线电是基于TD-CDMA技术(时分码分多址)，譬如在DECT中工作在TDD模式(频分双工)。
按照文献ETSI STC SMG2 UMTS-L1、Tdoc SMG2 UMTS-L1 163/98“UTRA物理层说明FDD部分”版0.3，1998-05-29，对于所述通用移动通信系统的WCDMA/FDD工作方式，通信系统的空气接口在通信的上行和下行方向上分别具有多个物理信道，其中第一物理信道、亦即所谓的专用物理控制信道DPCCH和第二物理信道、亦即所谓的专用物理数据信道DPDCH的时帧结构(帧结构)如附
图1和2所示。
在ETSI或ARIB所述的WCDMA/FDD系统的下行链路中(从基站到移动台的无线连接)，所述的专用物理控制信道(DPCCH)和专用物理数据信道(DPDCH)是时分复用的，而在上行链路中存在一种I/Q复用，其中所述的DPDCH在I信道中传输，DPCCH在Q信道中传输。
所述的DPCCH包括用于信道估测的先导比特N先导、用于快速功率调整的NTPC比特和NTFI格式比特，所述的格式比特指示了比特率、业务类型、故障保护编码的类型等等(TFI＝通信格式指示器)。
有一种GSM无线方案，它带有两个无线小区，且在两无线小区内排列有基站(基本收发站)，其中第一基站BTS1(发信机/收信机)全方向“照射”出第一无线小区FZ1，第二基站BTS2(发信机/收信机)则全方向“照射”出第二无线小区FZ2，附图3以这种无线方案为基础，示出了一种FDMA/TDMA/CDMA无线方案，在此，利用一种为FDMA/TDMA/CDMA无线方案而设计的空气接口，基站BTS1、BTS2可以通过相应传输信道TRC内的无线单向或双向-上行方向UL及/或下行方向DL-通信而同无线小区FZ1、FZ2中的多个移动台MS1...MS5(发信机/收信机)连接起来。基站BTS1，BTS2以大家熟知的方法(参看GSM通信系统)同基站控制器BSC连接起来，在基站的控制范围内，基站控制器起到频率管理及中继转换的作用。基站控制器BSC的一侧通过移动交换中心MSC接在上一级通信网上，例如，这种通信网为PSTN(公用交换通信网)。移动交换中心MSC为图中所示通信系统的管理中心。它负责完全的呼叫管理，并与附属的寄存器(没有示出)一起对通信用户进行鉴别，而且还负责网络中的位置监控。
附图4示出了构造为发信机/收信机形式的基站BTS1、BTS2的原理结构图，而附图5示出了同样构造为发信机/收信机形式的移动台MS1...MS5的原理结构图。基站BTS1、BTS2用来将无线信息发送给移动台MS1...MS5，并从移动台MS1...MS5处接收无线信息，而移动台MS1...MS5则用来将无线信息发送给基站BTS1、BTS2，并从基站BTS1、BTS2处接收无线信息。对此，基站带有一个发送天线SAN和一个接收天线EAN，移动台MS1...S5则带有一个共用的天线ANT，该天线ANT可通过天线切换开关AU进行控制，以用来发送和接收信息。在上行方向(接收路径)上，典型地，基站BTS1、BTS2通过接收天线EAN从至少一个移动台MS1...MS5处接收至少一个带有FDMA/TDMA/CDMA分量的无线信息FN，同时在下行方向(接收路径)上，移动台MS1...MS5典型地通过共用天线AN从至少一个基站BTS1、BTS2处接收至少一个带有FDMA/TDMA/CDMA分量的无线信息FN。在此，无线信息FN由一种宽带扩展的载波信号组成，该载波信号带有一个由数据符号组合而成的加调制信息。
在无线接收装置FEE(收信机)中，接收的载波信号在过滤后以一个中间频率进行下混频，该频率被进一步用来采样和量化。由于信号在无线线路中经过了多路传播，所以会产生失真，这种失真的信号经过一个模拟/数字转换器后被输至均衡器EQL，由它对失真进行大部分的补偿(调节装置同步化)。
接着，在信道估测器KS内，对那些传输有无线信息FN的传输信道TRC的传输特性进行试验性估测。在此，信道的传输特性由信道脉冲的时域响应给出。为此，如果在发送侧(此处为移动台MT1...MT5或基站BTS1、BTS2的发送侧)给无线信号FN指定或分配一个以训练信息序列构成的、形式为所谓的中间序列的特定附加信息，便可以估测出信道脉冲响应。
在与其相连的、并为所有接收信号所共用的数据检测器DD中，公共信号含有的各个移动台信号成份以大家熟知的方式被补偿和分离。在补偿与分离之后，当前的数据符号在符号至数据转换器SDW内转换成二进制数据。然后，解调器DMOD内可以按照中间频率获取原始的比特流，接着，各个时隙在多路解调器DMUX内被分配给适当的逻辑信道，并由此被分配给不同的移动台。
在信道编解码器KC内，获得的比特序列以信道方式被解码。比特信息按信道分配给控制及信令时隙，或分配给一个话音时隙，在基站情况下(如附图4)，控制及信令数据与需传输给基站控制器BSC的话音数据一起被送到接口SS上，该接口SS负责信令与话音编码/解码功能，在移动台情况下(如附图5)，控制及信令数据被送到一个负责移动台的全部信令和控制的控制及信令单元STSE上，而话音数据则被输至为话音输入输出而设计的话音编解码器SPC中。
在基站BTS1、BTS2其接口SS的话音编解码器中，话音数据变成一种预定的数据流(如64K比特/秒的数据流流进网络方向，或13K比特/秒的数据流流出网络方向)。
基站BTS1、BTS2的全部控制在控制单元STE中实现。
在下行方向(发送路径)上，典型地，基站BTS1、BTS2通过发送天线SAN将至少一个带有FDMA/TDMA/CDMA分量的无线信息FN发送给至少一个移动台MS1...MS5，同时，在上行方向(发送路径)上，移动台MS1...MS5典型地通过共用天线ANT将至少一个带有FDMA/TDMA/CDMA分量的无线信息FN发送给至少一个基站BTS1、BTS2。
在附图4所示的基站BTS1、BTS2中，发送路径开始进行如下工作，即在信道编解码器KC内，经过接口SS从基站控制器BSC获取的控制与信令数据，它们与话音数据一起被分配给控制与信令时隙或者话音时隙，并且，这些数据按信道被编码成一个比特序列。
在附图5所示的移动台MS1...MS5中，发送路径开始进行如下工作，即在信道编解码器KC内，从话音编解码器SPC获取的话音数据、以及从控制及信令单元STSE获取的控制与信令数据，它们被分配给控制与信令时隙或者话音时隙，并且，这些数据按信道被编码成一个比特序列。
在基站BTS1、BTS2与移动台MS1...MS5中获得的比特序列均被送进一种数据至符号转换器DSW内，以便转换成一个数据信号。紧接着，数据符号被输入一个带用户专用编码的扩展装置SPE中进行扩展。此后，在由脉冲串组合器BZS和多路复用器MUX组成的脉冲串发生器BG中，扩展数据符号在脉冲串组合器BZS内被加上一个中间序列形式的训练信息序列，以便用于信道估测，然后，以该方式获得的脉冲串信息在多路复用器MUX内被装配到各个适当的时隙上。最后，获得的脉冲串在调制器MOD内进行高频调制和数字/模拟转换，由此得到的信号作为无线信息FN，它通过无线发送装置FSE(发信机)在发送天线SAN或共用天线ANT上被发射出去。
对于基于CDMA的系统，在存在回波的情况下，尽管该系统有较大的带宽和较小的码片或比特时间，但也可以通过如下方法来解决多路接收的问题、也即所谓的“延迟扩展”问题，即把接收的信号相互组合起来以便提高检测的安全性。对此，信道性能当然必须是已知的。为了确定所述的信道性能，可以采用一个对所有用户共用的先导序列(参见附图1和2)，该先导序列无需附加调制便独立地、利用较高的发送功率由一个消息序列发射出去。收信机从其接收中获得如下信息，即多少个路径参与了当前的接收情况，以及由此产生了哪些延迟时间。
在一种“耙式”收信机中，经各路径输入的信号是在分开的收信机内、也即在该“耙式”收信机的各“分支”内被测定和检测的，并且在补偿延迟时间和对回波进行移相之后在一种加法元件内被彼此加权和相加。
可以借助“前后跟踪”方法(参见J.G.Proakis“数字通信”；McGraw-Hill，Inc；第三期，1995；第6.3章)并按照传输信道的变化来跟踪所述“耙式”收信机的“分支”，而无需重新执行时间和资源集中的信道估测。对此，给图6所示的每个“耙式分支”均添加两个附加的“分支”。由该两个“分支”检测接收信号r(t)和与“主分支”相同的扩展码s(t)，稍微不同于“主分支”的是，在“前分支”中的接收信号被提前了一个位置，而在“后分支”中的接收信号被延迟了一个采样位置。该方法尤其可以在过采样中使用。对“前后分支”所采集的能量进行比较。在该比较之后，所述“主分支”的分支位置被偏移到较强的“分支”方向上。这只有在所述的能量差超出某个阈值时才执行。在上述的文献中(参见J.G.Proakis“数字通信”；McGraw-Hill，Inc；第三期，1995；第14.5章)详细地讲述了这种“耙式”收信机。
从图6可以看出，所述的“前分支”要比原本的“主分支”早一个延迟单位来执行接收信号的解扩展过程。而“后分支”则恰好晚于“主分支”一个延迟单位来执行所述的解扩展过程。
图7示出了一种“分支”的结构。它主要由两个乘法器MUL和一个加法器AE组成。某个被采样的接收值r(t)都被乘以扩展码s(t)，然后根据信道估测被加权gw，该加权gw对于“耙式”收信机的每个分支是不同的。
这时，如此按照扩展因子计算出的值被累加起来。每个“分支”的结果是一个复数信号，它表示了被解扩展的符号。在所述的“前后分支”中可以取消利用加权进行相乘，也就是说所述的加权为1。在图6和7中所表示的所有信号均为复数，因此由一个实部和虚部组成。
对由“前后分支”提供的结果进行分析是通过求值并接下来对该值进行比较来实现的。如果所述的值是显著不同的，也就是说具有由值TH规定的最小差，那么所述的“分支”的位置作如下变化，即“主分支”在变化后处于能量更大的位置。
这在图8中是显而易见的。在此，“前分支”计算出的能量用PE标示，而由“后分支”所计算出的能量PL处于与其相对的位置。这可以简单地通过分析所述两个“分支”的能量差来实现。在第一种情形下，“分支”不偏移，因为“前后能量”的差值不是非常大，而是远远小于需定义的阈值TH。在第二种情形下，“前后分支”之间的差值大于TH，而且“后分支”的能量大于“前分支”的能量。于是，“主分支”向后偏移一个延迟级。在第三种情形下，“前后分支”之间的差值同样大于TH，而且这次是“前分支”的能量大于“后分支”的能量。于是，所述的“主分支”向前偏移一个延迟级。
在耙式收信机内使用前后分支时可能带来下述问题如图9所示，如果把接收数据中间存储在RAM存储器SP内，以便随后通过相应的存储器访问、并经多路复用器MUX将其传送到“耙式”收信机内，那么，每个“耙式”收信机必须实现三次存储器访问。所述的“主分支、前分支和后分支”分别需要一次访问。倘若譬如以4MHz的采样频率把数据写到存储器内，则在8个“耙式分支”的情况下必须要用96MHz来读该存储器。该比例在过采样时又不一样，因为数据是按照过采样速率、以一个较高的速度而被写在存储器之内的。
图9示出了一种常规的电路。三个“耙式分支”相互独立地通过多路复用器MUX访问RAM存储器SP。在所述的“耙式收信机”中，以已知的方式利用多个乘法器MUL进行逆向扰频(解扰)和路径加权。
本发明所基于的任务在于，在移动及/或静态发信/收信机之间具有无线通信的通信系统内、尤其是在第三代移动无线系统内，给出一种利用“前后跟踪”在“耙式”收信机内控制存储器访问的方法，其中相对于迄今的已知方法，可以减少存储器访问的数目。
该任务通过权利要求以如下方式解决，即对在所述“耙式”收信机内接收的、在“前后跟踪”过程中由“前分支”读取的数据进行中间存储，并且在一个用于读的读周期后，由“后分支”在所述的“前后跟踪”过程中将该数据传送给所述的“后分支”。
本发明所基于的思想在于，充分利用由所述“前后数据”的相互关系所产生的性能。那些由“前分支”读取的数据可以在一个读周期后由相应的“后分支”读取。由此，由所述“前分支”读取的数据可以中间存储在一个存储器内，然后相应地被传送给所述的“后分支”，于是该“后分支”自己就不必再去直接访问该存储器了。倘若没有使用过采样，那么甚至可以用一个单独的存储器访问来代替所有三个存储器访问。如果所述的“前后分支”平分一个存储器访问，则存储器访问的总数可以减少1/3。于是可以应用较慢和合适的存储元件。
下面借助附图10来阐述本发明的实施例。
图10从图9出发，示出了怎样在“耙式”收信机的存储器访问过程中节省存储器访问。
图10示出了图9的改进电路。三个“耙式分支”中的两个、也即“主分支”和“前分支”相互独立地通过多路复用器MUX对RAM存储器SP重复地进行访问。在该“耙式收信机”中，还以已知的方式利用多个乘法器MUL进行逆向扰频(解扰)和路径加权。在所述“前后跟踪”的“前分支”的访问过程中，从RAM存储器SP中读出的数据被中间存储在一个中间存储器(寄存器)ZSP内，并且在一个用于读的读周期后，由“后分支”在所述的“前后跟踪”过程中将该数据传送给所述的“后分支”。
为更好地理解图10所示的存储器访问，现在来讲述涉及“分支”的用于下述访问方案的存储器访问。在该实施例中，选择值“2”作为过采样速率，也就是说每个码片在存储器SP中存放两个采样。
接收信号以采样速率Tc/2被存储在RAM存储器SP中，其中Tc为一个码片时延。
借助路径延迟计算出读地址。为了对信号进行解扩展，只需要Tc间隔内的数据。
实施例延迟＝7*Tc，也就是说信号被延迟7个码片，第一个正确值是位于第7个码片位置的值。
由于每个码片存储2个采样，所以必须在地址“14(14/2＝7)”处读取第一个采样。
从地址“14”开始读取所述的接收信号。于是地址计数器以“2”步继续进行计数。也即读出地址“14、16、18、20、22、24...”。这适用于所述的“主分支”。
所述的“前后分支”需要延迟半个码片的信号或提前半个码片的信号。
这就是说，为“前分支”读取地址“13、15、17、19、21...”，而为“后分支”读取地址“15、17、19、21、23...”。
就这方面来说，这是可以简单实现的，因为所述的值是在间隔Tc/2内被存储在RAM存储器SP内的，于是可以通过“主地址”减1来算出所述的“前地址”，通过“主地址”加1来求出所述的“后地址”。
因此，必须在第一步从存储器SP内读取地址“13、14和15”。在第二步读取地址“15、16和17”，并依此类推。
如果在图9所示的电路中采取如此做法的话，则每个计算步骤需要3次存储器访问。也即在4MHz信号的情况下访问速度为12MHz。倘若此时由8个“分支”同时读取该存储器，也就是说8个“前分支”、8个“主分支”和8个“后分支”，那么就需要12*8MHz＝96MHz的访问。
但在该配置下，此时可以在第二步中读取在第一步已使用过的存储器位置“15”。因此对“前后分支”来说，每个处理步骤有一个存储器访问就足够了。用于“后分支”的值是通过延迟一个码片从“前分支”的值中得出的。也就是说，如果“前分支”读入了值“15”，那么在所述“后分支”的延迟元件的输出端首先提供“17”。但由此给出了不同“分支”的正确顺序。
由此可以将存储器访问的数目减少1/3，因为所述的“前后分支”平分一个存储器访问。从而可以使用较慢和合适的存储器元件，这又可以减少电流消耗。
权利要求
1.在移动及/或静态发信/收信机之间具有无线通信的通信系统内、尤其是在第三代移动无线系统内利用“前后跟踪”在“耙式”收信机内控制存储器访问的方法，具有如下特征对在所述“耙式”收信机内接收的、在“前后跟踪”过程中由“前分支”读取的数据进行中间存储，并且在一个用于读的读周期后，由“后分支”在所述的“前后跟踪”过程中将该数据传送给所述的“后分支”。
全文摘要
在移动及/或静态发信/收信机之间具有无线通信的通信系统内、尤其是在第三代移动无线系统内,为了相对于迄今的已知方法减少存储器访问的数目,如此地利用“前后跟踪”在“耙式”收信机内控制存储器访问,即对在所述“耙式”收信机内接收的、在“前后跟踪”过程中由“前分支”读取的数据进行中间存储,并且在一个用于读的读周期后,由“后分支”在所述的“前后跟踪”过程中将该数据传送给所述的“后分支”。
文档编号H04B1/707GK1350725SQ99812709
公开日2002年5月22日 申请日期1999年10月27日 优先权日1998年10月27日
发明者A·法尔肯博格, R·布拉尔姆, U·尼梅耶, C·罗赫, O·斯库克 申请人:西门子公司