CN1115007C - 传输天线分集 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种实现传输天线分集的方法和设备，其中发射单元有多个传输天线路由。在这种方法中，通过发射单元的所有传输天线路由发送广播信号，在接收单元中根据这些信号选择最佳传输天线路由，并将选择的消息发送给发射单元，发射单元通过使用中所连接的传输天线路由发送用户数据。利用与其他信号成形方法不同的单独的信号成形方法成形各传输天线路由的广播信号，和根据接收到的天线选择消息分别为各接收单元连接传输天线路由。

Description

传输天线分集

技术领域

本发明涉及移动通信系统中用于安排传输天线分集的一种方法和一种设备。

背景技术

在CDMA(码分多址)实现的无线系统中，工作基于散射频谱通信。发射信号通过单独的散列码W_i(例如Walsh码)散射到用户，从而在宽带无线信道(例如1.25；6.4或20MHz)上将传输扩展。因此，可以在同一宽带无线信道上同时向多个用户发送经不同散列码处理后的CDMA信号。在CDMA系统中，各用户的特定散列码由此在系统中产生一个业务信道，这就如同TDMA系统中的时隙。例如，在IS-95中，散列码是指使信道彼此区别的码。所有所发送的散列码还可以乘以一个加扰码，该加扰码对基站收发信机或天线而言是特定的。在接收端，利用用户的散列码将CDMA信号分离，从而得到窄带信号。在接收机中，其他用户的宽带信号相对于所需信号而言为噪声。在本申请中，主要参照依据IS-95标准的CDMA系统，尽管本发明适合于任何系统。在CDMA系统中，通信可以基于TDD(时分双工)，据此，在不同时隙中将基站连接的上行链路和下行链路方向设置在相同的频率，或者基于FDD(频分双工)，据此，利用双工频率，使上行链路和下行链路信道的频率互不相同。

在蜂窝系统中，必须至少可以调节移动台的发射功率，从而无论移动台距离基站收发信机多远，其发射都能以适当的信噪比到达基站收发信机。功率控制随后将以CDMA系统为例加以说明。附图中的图1示出了下行链路CDMA业务信道(前向业务信道)，它包括下列编码信道：公共信道，同步信道，从1到7的呼叫信道和最多61个业务信道。最多业务信道数的情况出现在除同步信道外只有一个呼叫信道的时候。各编码信道利用随机噪声序列相位正交对被正交扩展从而被展宽。

在公共信道上，散射频谱信号总是以标准功率发射，该信号用于使MS移动台同步和用于对移动台的其他广播。

该业务用于将用户和信令信息传送到移动台MS。各下行链路业务信道均包含一个功率控制子信道，在连接期间通过该信道将功率控制命令传送给移动台，移动台响应该命令来改变其发射功率。

形成功率控制子信道是为了不断地在常规业务信道的比特中发送功率控制比特。这些比特位于帧中，以便从完整的业务信道(该信道是由调制码元构成的经卷积编码和交错的帧)中，以规定的间隔去除两个连续的调制码元，并用功率控制比特来取代。在该领域，这一过程是众所周知的，并称之为码元收缩。收缩模式表示哪些码元将从帧中去除并用功率控制比特来取代。

附图中图2示出了电信系统中从发射机到接收机的信号传输。要发送的信息通过诸如无线信道的传输信道被传送，并被调制成适合该信道的形式。传输信道的非理想性(如信号反射、噪声以及其他连接引起的干扰)将改变包含信息的信号，因此接收机所得到的信号决非发射机所发送信号的真正复制。利用信道编码可以使数字系统中发送的信息更好地容许传输路径中的任何非理想性。在接收端，接收机根据信道估算在信道校正器中校正所接收的信号，即借助它自身已知的信道特征，而不管传输信道中所用的调制和信道编码。

移动台MS通常连接到提供最佳信号质量的基站。在呼叫过程中的越区切换期间，移动台在CDMA系统中可以同时连接到多个基站BS，直到某一基站信号比其他基站信号更好，于是呼叫通过该基站BS继续进行。这种越区切换称为软越区切换。

在移动通信系统环境中，可靠传输受无线路径中的信号衰落的干扰。为了补偿衰落，在移动通信系统中开发了多种装置，例如接收分集、功率控制以及一些基于分集使用传输天线的方案。已公开的专利申请EP-741 465给出了在基站实现的一种这样的传输分集方案。在该公布中，移动台从多个传输天线信号中选出最佳信号，并将这一选择通知给基站，于是，基站通过所选择的天线继续进行传输。基站将第一分组标识符加到第一数据分组中，并将第一数据分组连同其标识符通过一个天线发送。相应地，基站将第二分组标识符加到第二数据分组中，并将第二数据分组连同其标识符通过另一个天线发送。移动台接收这两种传输并对所接收信号的电平进行相互比较。选定最佳传输分支后，移动台在控制时隙中将所选定的分组标识符通知给基站。基站通过指定的天线发送想发给该移动台的传输。根据该公布，在传输指向不同的传输分支前，多个信号连接的信号在编码阶段被组合在一起，从而当利用根据该公布的天线分集时，将所有用户数据通过同一选定的传输天线分支发送。根据该公布的方法还适用于发射和接收频率不同时即采用频分双工(FDD)时的情形。

采用现有传输天线分集方法以及采用上述EP公布中的方案的问题在于：对所有用户连接而言，天线的选择一起集中进行，从而所有业务都通过一个天线发射。因此，EP公布中的方案不适合于通过不同的天线同时建立多个用户连接。另一个问题在于：当选择通知基于单个消息中的一个或几个比特时，移动台所选择的天线在基站处可能被误判。由于数据传输差错，该信息在接收时可能出错。如果基站误判移动台所选择的天线并且通过误判的天线发射，那么由于移动台认为传输来自它所选定的天线，因而基站到移动台的数据传输质量将受损。因此，信息中误判的等待值可达0.5。如果天线的选择在基站处被误判，那么例如在下行链路方向上可能无法解释功率控制比特。上述EP公布的还有一个问题在于：通过不同天线建立的信道互不正交，从而它们将造成相互干扰。

发明内容

本发明的目的在于为每个接收单元单独选择传输分集天线并通过可靠的传输天线分集来确保数据传输质量。

根据本发明，提供了一种在移动通信系统中实现传输天线分集的方法，该移动通信系统包括至少一个接收单元以及至少一个发射单元，其中至少有两个传输天线路由，并且在移动通信系统中，该接收单元和发射单元通过无线电路径实现数据传输连接，该方法包括：

通过该发射单元的传输天线路由来发射信号；

在该发射单元中，在被发射的信号中产生用于识别该传输天线路由的信息；

在接收单元中，借助于从该发射单元所接收到的、且包含用于识别传输天线路由的信息的信号，选择最佳传输天线路由；

利用天线路由选择通知，使该发射单元知道所选择的传输天线路由；

基于该天线路由选择通知，通过被选择用于发射单元的传输天线路由，从该发射单元发射用户数据；

其特征在于，该方法还包括步骤：

基于用户数据信号中的用于识别被选择使用的传输天线路由的信息，在接收单元中验证被选择使用的传输天线路由。

本发明还提供了一种在移动通信系统中实现传输天线分集的设备，该移动通信系统包括接收单元以及发射单元，其中在发射单元中至少有两个传输天线路由，并且在移动通信系统中，该接收单元和发射单元通过无线电路径实现数据传输连接，该设备包括：

在发射单元中：

    用于传输信号的发射装置，所述发射装置被设置成在被发射的信号中产生用于识别该传输天线路由的信息；

    用于接收天线路由选择通知的装置；

    基于所接收的天线路由选择通知，为用户数据的传输选择传输天线路由的装置；以及

    对于用户数据的传输使用所选择的天线路由的装置；

在接收单元中：

    基于所接收的、具有用于识别传输天线路由的信息的信号，选择最佳传输路由的选择装置；

    用于向发射单元通知所选择的最佳传输天线路由的装置；

其特征在于，还设备还包括：

在发射装置中：

    用于在将被发射的用户数据信号中形成用于识别所选择使用的传输天线路由的信息的装置；

在接收装置中：

    基于用于识别所选择使用的传输天线路由的信息，验证所选择使用的传输天线路由的验证装置，其中所述信息在发射单元中业已被形成在用户数据信号中。

本发明基于这样的构思：根据为发射单元通过各传输天线路由所发射的广播所产生的信息或为业务信道传输所产生的信息，接收单元为发射单元选择一个最佳传输天线路由(如传输天线分支或传输天线射束)，并且接收单元还将其选择通知给发射单元，发射单元根据这一接收到的通知将传输连接到某一传输天线路由，而与其他用户连接无关。

在本发明的一种优选实施方式中，用于广播的信息这样产生：以一种专用于各天线路由的标识天线路由的信号成形方式成形各发射单元的传输天线路由的广播。这种单独的信号成形方法例如是天线路由的特定散列码、并列一次或多次的散列码、码元模式、频率偏移或信道编码。

在本发明的另一种实施方式中，用于广播的信息这样产生：在各传输天线路由的业务信道上，发送单独的标识传输天线路由的发射。其好处在于，发射单元根据后来它接收到的消息通过传输天线路由发送用户数据，从而接收单元可以验证发射所用的天线路由。在时分系统中，单独的发射还可以在所有的分支上都相同，但它们的发射时隙是不同的。因此，发射时隙与标识符相结合可以确定传输天线路由。

这种传输天线分集的好处在于：由于选择单独的传输天线路由，因此数据传输的质量将会提高。另外，根据本发明的传输天线分集的好处还在于：通过根据本发明选定的某传输天线路由可以独立地连接同时的用户连接，而与其它用户连接的传输天线路由无关。

本发明的一种实施方式既可得到给出天线路由选择信息的可靠消息又可得到发射所用的天线路由的简单标识，因此接收单元总是可以知道发射所用的传输天线路由。本发明的一些实施方式优点在于：这些实施方式比现有传输分集方案所需的用于扩展传输的散列码要少，因为每个天线路由都无需其自身的散列码。

附图说明

下面将结合优选实施方式并参照附图中的图3-11中所示的例子详述本发明，其中：

图1示出了下行链路CDMA业务信道的结构；

图2示出了信号通过传输信道的传输；

图3a-3d示出了根据本发明的传输天线在基站BS与移动台MS之间的连接上的使用情况；

图4a和4b举例说明了实施本发明的一种单元的广播的结构；

图5a和5b示出了根据本发明用于实施业务信道的传输的一种发射单元的结构；

图6示出了根据本发明的公共信道和业务信道的结构；

图7a和7b示出了根据本发明用于实施传输天线分支选择和用于验证所连接的天线分支的发射单元和接收单元的结构；

图8示出了根据本发明的传输天线射束在基站BS和移动台MS之间的连接上的使用情况；

图9举例说明了在一个移动台MS与多个基站BS之间的同时连接中实现根据本发明的功能性的情形；

图10举例说明了在一个移动台MS与多个基站BS之间的根据本发明的广播中实现根据本发明的功能性的情形；

图11a和11b是根据本发明的方法的流程图；和

图12举例说明了在一个移动台MS与多个基站BS之间的同时连接中实现根据本发明的功能性的另一种情形。

具体实施方式

下面，将根据本发明的一种优选实施方式并参照图3a和3b详述本发明。图3a和3b举例说明了仅一个基站BS与仅一个移动台MS之间的无线通信。

在图3a所示的例子中，在基站BS处有三个传输天线ANT1-ANT3，这些天线彼此相距足够远的距离。最好使基站处的传输天线相距10-20个波长，以便通过传输分集实现信号传播的路由的差，另一方面，以便不同信号路由之间的延时不会太长。基站通过各传输天线ANT1-ANT3以公共信道发送预定给所有移动台的广播信号，但该广播信号是为各天线分支单独形成的。移动台MS接收所有天线ANT1-ANT3的共同发射，并且它例如根据信号电平、SIR(信号干扰比)或距离衰减，从这些接收信号中判定哪个信号最佳。

在图3b中，移动台MS利用它在所涉及的天线分支的公共信道信号中检测到的信号成形方法将其最佳天线分支的选择通知给基站BS。根据基站接收到的天线选择信息，只通过一个传输天线分支(在图3b所示的例子中是通过天线ANT2)继续进行基站BS到移动台MS的传输。

图3c示出了在有两个移动台MS1和MS2的情况下相应的天线选择过程。两个移动台MS1和MS2都接收基站BS的所有传输天线分支的广播信号。每个广播信号都由天线分支特定的信号成形方法所成形。根据这些广播信号，每个移动台MS1和MS2为其选择最佳的传输天线分支，并将其选择通知给基站BS。在图3d所示的例子中，基站BS继续通过传输天线ANT2与移动台MS1通信和通过传输天线ANT3继续与移动台MS2通信。

最好使基站BS还以业务信道发送标识传输所用的天线分支的标识符，或者根据传输所用的天线分支的信号成形方法成形要以业务信道发送的用户数据，以便移动台MS可以验证传输所用的天线分支。这样，移动台MS识别基站处的传输实际上使用哪个天线分支。根据在基站处对移动台所转发的天线选择消息的正确理解的情况，基站BS所用的传输天线分支与移动台所选择的天线分支(如最佳天线分支)可以相同也可以不同。然而，利用业务信道上所转发的标识天线分支的发射，移动台MS根据本发明可以验证和识别连接中使用的所连接的传输天线分支。

图4a和4b示出了对于通过所有基站的天线(如上述图3a中所示)的传输而言根据本发明的公共信道的传输的实现方式的详细例子。图4a中的例子示出了发射单元(例如基站BS处的发射机单元)的结构中的那些对本发明而言必不可少的部分。在编码器41中可将所发送的信号编码，然后在交错单元42中将编码后的信号交错。如果不要求对公共信道的传输进行编码和交错，那么单元41和42的功能性未必需要，因此可以省去这些单元中的一个单元或这两个单元都省去。根据本发明，在S/P单元43中将信号(由串到并地)分配给所有传输天线分支，在图4a所示的例子中是分配给天线分支44-46。下面，将通过天线分支44来描述天线分支的结构。在通向天线ANT1的天线分支中，在单元47中将信号散射、扩展和调制。然而，在图4a所示的例子中，在采用同一散列码W0的所有天线分支中根据本发明进行散射，因此，不同天线分支的散射结果其码元级是不同的。因此在单元47中，散列码的码元模式用来散射信号。RF单元48将信号从基带转换为射频，然后再通过天线ANT1将信号发送到无线通路中。

图4a中的其他天线分支45和46的结构除了有关单元47的散列码W0的码元模式外与上述天线分支的结构相同。不同天线分支的码元模式最好相互正交，以便减小传输所造成的相互干扰，尤其当信号以相同的延时到达接收单元时。码元模式可以是例如在一个天线分支中采取+-+-形式而在另一个天线分支中采取++形式。这些码元模式调制相同的散列码。因此，接收单元必须例如对两个或四个码元积分，以便可以彼此分离出信号。接收单元利用不同天线散射中所用的散列码码元模式识别出不同天线发射的信号。因此，为天线分支所确立的根据本发明的信号成形方法是这种对各传输天线分支而言单独的码元模式，利用这种信号成形方法成形所要发射的信号，因此它可以识别每个天线分支。

公共信道的广播最好从所有天线分支以相等的标准功率不断地发送。如果在不同的天线分支中所发射的标准功率不同，那么有关发射功率的信息应当发送到与广播有关的接收方，这样，接收单元如移动台MS将可以比较它从不同天线分支接收到的信号的接收电平。公共信道的广播从所有天线分支不断地发送。

图4b相应地示出了公共信道的传输的实现方式的另一个例子。与图4a相比，图4b中的例子多了一个进行重复编码的编码器ENC2 50，通过该编码器，可以将相同的信息输入到各天线分支44-46也可以输入到其他天线。这一编码器ENC2 50也是可选择的，必要时可从这一实现方式中省去。图4b中所示的例子与图4a中所述的例子的不同之处还在于天线分支44-46中实现信号散射、扩展和调制的单元。在天线分支44的单元49中，通过散列码W1来散射信号，对各天线分支而言该散列码是一种单独的散列码。在天线分支45中，相应地用散列码W2来进行散射，而在天线分支46中用散列码W3来进行散射。不同的散列码最好相互正交。接收单元识别利用不同天线散射中所用的散列码Wi识别出不同天线发射的信号。因此，为天线分支所确立的根据本发明的信号成形方法是一种对各传输天线分支而言单独的可以识别每个天线分支的散列码。

除了以上所示的例子外，用来识别天线并要为公共信道所安排的信号成形方法在不同天线分支中的信号处理中还可以是所要确立的不同的频率偏移值，或者是不同的信道编码，如CRC(循环冗余检验)、分组编码或卷积编码，或者可以将在不同天线分支的信号散射中所用的同一散列码并列调制一次或多次，以便在各天线分支中调制不同长度的散列码，例如在一个天线分支中采用散列码W0W0调制散列码W0，而在另一个天线分支中并行地采用W0-W0，等等。为天线分支所确立的信号成形方法还可以是上述成形方法的综合。为各传输天线分支所确立的信号成形方法与别的天线分支的信号成形方法相比最好是正交的，例如正交的散列码或码元模式。

图5a示出了根据本发明关于业务信道传输的一种发射单元的结构。在该业务信道上，在编码器51中将用户数据编码，然后在交错单元52中将它交错。在单元53中，通过散列码W来散射信号，并将它扩展和调制。根据从移动台接收到的天线选择消息的解释59，可控制单元53的操作，这样，通过根据本发明的对传输天线分支而言单独的信号成形方法，在业务信道上成形标识传输天线分支的标识符。这种为天线分支确立的信号成形方法例如可以是上述的公共信道传输中的码元模式、散列码、并列一次或多次的散列码、频率偏移、信道编码或上述方法的综合。切换器54根据所接收的天线选择消息的解释59将所形成的要发送的信号切换到传输天线。切换器54的功能性也可以利用现有技术的切换设备来实现。在与天线分支44、45或46连接的RF单元48中，将信号从基带转换为射频。所成形的用户数据信号通过所连接的天线分支中的天线被发送到无线通路中。其他用户连接的信号被合并到传输天线，然后在RF单元48中进行转换。

图5b举例说明了三个用户连接的业务信道TCH1-TCH3的信号在发送到无线通路之前的合并。业务信道TCH1的信号通过散列码W1被散射并利用切换器SWITCH1被扩展。所成形的业务信道TCH1的信号根据接收到的天线选择消息的解释CONTROL1连接到传输天线。相应地，对于其他业务信道TCH2和TCH3，采用同样的方法。在业务信道的特定切换器之后，将连接到同一天线的不同业务信道的信号互相合并，然后进行RF转换。必要时，在切换器SWITCH1-3中进行切换之前，可根据天线选择方法的解释，通过对天线分支而言单独的信号成形方法来成形业务信道信号。

根据以上描述，天线分支的特定标识符可以附加到以业务信道发送的信号中，或者根据本发明利用传输天线特定的信号成形方法成形所要发送的信号，这样，移动台将可以识别哪个天线分支有传输。因此，对天线分支而言特定的信号成形方法例如是上述不同的散列码、具有不同码元模式的相同散列码、不同的频率偏移、不同的信道编码和/或不同个数的相同散列码的并列。为不同天线分支所确立的信号成形方法与别的天线分支的信号成形方法相比最好是正交的。

业务信道上的天线分支的单独的信号成形方法可以与公共信道上的信号成形方法相同也可以是与天线分支连接的任意信号成形方法，这样，移动台将通过信号成形方法识别所连接的天线分支，并可以将这种方法与它所选择的天线分支的信号成形方法比较。上述情况下各天线分支的单独的信号成形方法对不同的用户连接而言除了不同散列码的情况之外其他都是相同的。在不同的天线分支中采用相同的散列码其优点在于需要较少的散列码。另外，当某个连接所用的天线分支改变时，无需改变其他用户连接所用的散列码。

图6示出了在两个传输天线分支的情况下当在业务信道上采用标识天线分支的标识符时下行链路信道的结构。图6中的例子所示的情况说明了上述图4a中所述的基于单独的码元模式的信号成形方法。图中所示的天线ANT1与ANT2的天线分支的公共信道包括一个广播数据项和一个对天线分支而言单独的并已用于成形该广播数据项的比特的码元模式。在图6所示的例子中，两个公共信道都利用散列码W₀来散射。天线ANT1的天线分支的码元模式采取+- +-形式而天线ANT2的天线分支的码元模式采取++ ++形式。根据本发明，业务信道包括一个用户数据项和一个天线分支的码元模式项，码元模式项表示各用户连接所用的连接的天线分支的码元模式。码元模式也可以用于形成用户数据项的比特。如果例如对于以业务信道TCH_i通信的连接，根据本发明天线ANT1被连接用于传输，那么标识业务信道TCH_i的天线分支的标识符包括码元模式+- +-，从而可采用这一码元模式来成形业务信道中所要转发的数据。图6中所示的业务信道TCH_i-TCH_i+4每个都用各自的散列码W_i-W_i+4来散射。在基站BS与移动台MS所形成的连接开始时，根据现有技术的基站以控制信道如以呼叫信道将数据传输中所要用的散列码通知给移动台MS。在连接期间，这一散列码最好保持不变，即使通信期间传输天线要改变。标识天线的码元模式可以位于公共信道上和业务信道上的适当位置。相应地，在图6中所示的信道中，以上例子中所述的其他信号成形方法与它们所成形的数据比特以及标识天线分支的标识符置于一起。

图7a通过发射单元700和接收单元701的框图说明了传输天线分支的比较。图中只示出了单元700和701中与该比较以及广播和传输天线支路的选择有关的那些部分。发射单元700的结构类似于图4a中所述的利用天线分支的特定码元模式形成公共信道信号的结构。各天线的单独码元模式所成形的公共信道信号从所有天线ANT1-ANT3发送。在接收单元中通过天线710接收这三个信号，并在接收机711中将信号转换为基带频率。在解码器712中将信号解调，并解除信号的扩展和散射。广播数据被传送，以便在接收单元的其他地方进一步进行处理。在解码器中还产生各信号的信道估算。检测器713将接收到的信号例如根据信号电平、信号干扰比SIR或距离衰减进行相互比较，然后它检测出各信号的单独的信号成形方法。解码之前检测信号成形方法。天线选择单元714根据检测器713所进行的比较结果如产生最佳信号电平的天线分支选择一个适合于传输的天线分支。天线选择单元714将所选择的天线分支的信号成形方法发送到编码器715，编码器可在编码之前或在编码之后将这一发射加到预定给发送到单元700的传输的其他编码数据中。在发射机单元716中，使得要发送到发射单元700的信息成为无线通路上所要求的形式，然后再以现有技术方式通过天线717发送到无线通路中。

图7b通过发射单元700和接收单元701的框图说明了根据本发明的天线分支到业务信道传输的连接。图中只示出了单元700和701中与这一功能性有关的那些部分。因此，接收单元701的天线717按图7a中所描述的方式发送表示所选择的天线分支的信号成形方法以及预定给发射单元700的其他传输。发射单元700的天线750接收这一信号并将该信号输入到接收机751以便进行转换。天线750也可以是天线ANT1-ANT3中的一个天线。在接收机751中，将基带转换后的信号输入到解码器752，解码器以现有技术方式将信号解调，解除信号的扩展和散射，并从其他数据中分离出天线选择消息。接收到的天线分支的信号成形方法的发射通过路径59传送，以控制要从发射单元700发送到接收单元701的用户数据的传输所用的天线分支的连接，并且可能控制在用户数据中附加天线分支的特定标识符或用户数据的成形。至于业务信道的发送端，单元700的结构类似于图5a中所述的结构，因此利用供连接所用的散列码来散射编码和交错后的用户数据，并对该用户数据进行扩展和调制。另外，还可以利用为传输连接的天线分支所确立的信号成形方法来成形用户数据，或者将天线分支的特定标识符附加到用户数据。信号成形方法例如是天线分支的特定散列码、码元模式、并列一次或多次的散列码的使用、信道编码和/或频率偏移。传输所用的天线由控制59确定，控制59控制切换器54将所成形的发送信号切换到发射天线，在图7b所示的例子中切换到天线ANT2。天线ANT2的天线分支的RF单元48按现有技术方式将发送信号由基带转换为射频。

通过天线ANT2发送的业务信道用户数据通过接收单元701的天线710被接收，然后在接收机711中将它转换后传送到解码器712，解码器进行解调，解除信号的扩展和散射。业务信道用户数据输入到接收单元中的其他地方以便进一步进行处理。如果标识传输天线分支的发射已加到该业务信道中，那么在检测器720中，从接收信号中检测出标识天线分支的标识符或者信号成形方法，再将它传送到验证单元721中以验证天线分支。检测器720可以实现成与图7a中的检测器713集成在一起。验证单元721将标识天线分支的标识符或信号成形方法与先前所选择的天线分支如单元701中的传输天线分支的相应标识符或信号成形方法进行比较。如果这些标识符或成形方法相似，那么保证了为发射单元700的传输所连接的天线分支与接收单元701所选择的最佳天线分支相同。如果这些标识符或成形方法彼此不同，那么验证单元721可以根据为该单元所确立的操作指令采取以下所述的步骤。

首先，验证单元721可以通过控制路由732通知解码器712它必须使用用于将信号解码的另一个天线分支的信道估算。其次，验证单元721可以通过控制路由731控制接收单元701的发射端改变下一个天线选择消息的传输中的传输设置。含有下一个消息的信号例如可被控制，以便它以更大的功率发射或者可以对它进行更强的编码处理。再者，验证单元721可以根据接收单元给出的天线选择消息，统计发射单元700的天线连接的成功情况。如果天线连接的成功情况没有达到预设的阈级，那么验证单元721可通过路由731控制接收单元701的发射端向发射单元700发送一个可以/必须关闭天线选择功能性的消息。接收到这一消息后，发射单元700将按某种现有技术方式选择传输用的天线分支。

以上是使用多个传输天线分支情况下本发明的优选实施方式的描述。下面将参照图8来描述使用可变射束天线的多个天线射束情况下本发明的优选实施方式。图8示出了基站BS处可变射束天线群的天线射束B1-B3。为简明起见，图中只示出了三个天线射束，但当使用动态天线时，当然能形成更多的这种天线射束。图8还示出了全向天线的天线射束B4。这些天线射束每个都可被认为与上述例子中的某传输天线分支相应。根据本发明，基站BS通过各天线射束B1-B4发送公共信道。利用天线射束的特定信号成形方法以上述方式成形要通过不同的天线射束发送的信号。移动台MS接收所有公共信道信号，它对这些信号进行相互比较并选择最佳传输天线射束。移动台MS在所要发送的数据中将其天线射束选择通知给基站。根据接收到的天线射束选择消息，基站BS将所发送的用户数据连接到某天线射束，并利用所用的传输天线射束的信号成形方法成形所要发送的用户数据。移动台MS通过这种信号成形方法验证该传输所用的传输天线射束，需要的话，移动台可以例如采取前面所述的步骤，以防错误的天线射束连接。

以上根据一个基站BS与一个移动台MS之间的连接描述了本发明。图9示出了移动台MS同时与一个以上基站BS连接情况下本发明的第一种实施方式，但根据本发明的功能性只应用于一个连接。在图9所示的例子中，根据本发明的功能性应用于移动台MS与基站BS3之间的连接，因此对于移动台MS与基站BS1和BS2之间的连接，使用某种现有技术方法所选定的这样一种传输天线路由。在图9中所示的情况下，例如在软越区切换情况下，基站BS3通过它的所有传输天线ANT1和ANT2发送公共信道，该公共信道的信号是通过传输天线射束的特定信号成形方法成形的。移动台MS对接收信号进行相互比较，并为基站BS3选择最佳传输天线分支。移动台MS在所要发送的数据中将天线选择消息发送给基站，但只有基站BS3才能理解这一数据并使用所接收和解释的数据来连接传输天线分支。基站BS3通过为传输所连接的天线分支发送预定给移动台MS的用户数据。如上所述，可以将标识所连接的传输天线分支的发射附加到用户数据中，移动台MS通过从接收信号中检测到的标识符或信号成形方法验证基站BS3的传输天线分支，并且需要时它可以采取图7b的描述中所述的步骤。在软越区切换情况下，如在图9中所示的情况下，移动台MS可以例如以软越区切换消息将应用本发明的功能性的基站BS的连接通知给网络。

图10示出了在多个基站的广播信号的情况下根据本发明的方法。根据本发明，通过图10中的例子所示的基站BS1-BS3的各天线发送这样一种广播信号，该信号含有单独的标识传输天线分支的发射。移动台MS接收这些信号，并且它根据这些信号按与一个基站时的情况相同的方式选择最佳传输天线分支。移动台MS将其天线选择的消息发送给网络。根据接收到的天线选择消息，连接某基站BS1-BS3的某一传输天线ANT1或ANT2以便进行通信。在多个天线的情况下，天线选择消息可能得以多个比特来发送，这样，将以彼此不同的方法来识别各个天线。因此，为了确保更安全的数据传输，还可以比一般情况更好地对天线选择消息的比特进行编码。这个例子被认为是描述快速硬越区切换情况。

在本发明的另一种实施方式中，通过将各天线分支单独的标识符附加到广播信号中，还可以在该信号中形成标识天线分支的发射。因此，在现有技术方式中，通过除了广播数据外还附加了各天线分支单独的标识符的所有天线分支发送这种公共信道。移动台MS接收所有这些信号并对这些信号进行相互比较，然后选择最佳信号用于接收。移动台MS将其选择的这一天线分支标识符通知给基站BS，基站一旦知道移动台的消息，就将通过基站BS认为是移动台MS选择的那个天线分支来发送用户数据。通过所连接的传输天线分支，根据本发明以业务信道发送用户数据，并且必要时还发送天线分支的单独的标识符，该标识符当被移动台MS接收和理解后可使移动台验证所用的传输天线分支并且必要时可采取一些步骤以防基站误解传输天线分支。

与参照图8的本发明的上述优选实施方式相应，还可以不用传输天线分支而用传输天线路由如传输天线射束来实现本发明的第二种实施方式。另外，通过本发明的第二种实施方式还可以实现上述图9的描述中的软越区切换或图10中所示的例子的功能性。

图11a和11b是根据本发明的方法的流程图。在步骤101中，基站通过它的所有传输天线路由比如从所有传输天线和/或天线射束发送广播信号。每个广播信号都含有一个标识传输天线路由的单独的发射(如信号成形方法或路由标识符)。在步骤102中，移动台MS例如根据信号电平、信号干扰比或距离衰减对接收到的公共信道信号进行比较。根据这些信号，移动台MS选择最佳传输天线路由(步骤103)，并将其天线路由选择通知给基站BS(步骤104)。移动台MS到基站BS的天线路由选择消息可以在上行链路信号中通过码元收缩如功率控制命令或通过时分复用被转发。天线路由选择消息的比特还可以用来至少取代上行链路信号中所要发送的一些功率控制比特，不过最好采用按现有技术方式仍可进行功率控制的方式。表示天线路由选择的比特还可以被有效编码以防可能的传输错误。根据接收到的天线路由选择消息，基站BS连接一个天线路由以便于业务信道传输，并且基站通过这一天线路由来发送用户数据信号，该信号最好包括标识所连接的天线路由的发射(步骤105)。在步骤106中，在移动台中根据从接收信号中检测到的标识天线路由的发射对所连接的传输天线路由进行验证。在步骤107中，在移动台MS中验证所连接的天线路由是否与所选择的最佳天线路由一致。如果所连接的路由与所选择的路由不一致，那么将执行图11b中所示的可选择的过程A、B或C中的某些过程。在过程A中，在移动台中的解码中利用所连接的天线路由的信道估算(步骤108)。在过程B中，更有效地例如以更强的发射功率或者通过以更好的信道编码对消息编码的方法来说明从移动台MS到基站BS的下一个天线路由选择(步骤109)。在过程C中，对天线路由选择的实现情况进行统计(步骤110)。在步骤111中，验证在是否成功地实现了足够次数的天线路由选择。如果与所设定的阈值相比选择失败太频繁，那么将关于这一情况的消息从移动台MS发送到基站BS(步骤112)。移动台MS可命令/请求基站关闭根据本发明的功能性，或者它可以允许基站此后可自由地选择所要连接的天线路由。

图12说明了本发明的第三种实施方式的功能性。在本发明的第三种实施方式中，移动台MS同时与一个以上的基站连接(例如在软越区切换情况下)，并且它以根据本发明的方式选择这些基站的传输天线分支。在图12中所示的例子中，移动台MS同时与基站BS1-BS3连接，这些基站每个都有两个传输天线ANT1和ANT2。根据以上描述，各基站BS1-BS3都通过其所有传输天线ANT1-ANT2发送公共信道。通过不同的天线分支所发送的信号包括标识传输天线分支的发射，例如上述方式中的信号成形方法或天线分支标识符，该发射与标识同一基站中的其他天线的发射不同。不同基站的第一天线ANT1与第二天线ANT2最好具有相应的标识天线的发射。移动台MS接收所有的公共信道信号(在图12中所示的情况下有6个公共信道)，并且将接收到的所有基站的天线ANT1共同成形的信号与所有基站的天线ANT2共同形成的信号(例如所形成的信号电平、信号干扰比或距离衰减)进行比较。移动台MS选择最佳传输天线群ANT1或ANT2并在要转发到基站的数据中将天线选择消息发送给基站。基站接收该消息，并且基站根据其解释来连接其传输天线分支之一作为发射的天线分支。可以通过业务信道这样来形成用户数据：将标识传输所用的天线分支的发射(如信号成形方法或天线分支标识符)同时转发到移动台。根据这一发射，移动台MS验证各基站所用的传输天线分支。如果根据移动台的消息，传输天线分支的连接在所有基站都不成功，那么移动台可以采取图7b中所述的步骤。

根据本发明的天线路由的选择和连接可以以标准间隔的时间(如每隔三个传输时隙或以任意随机时刻)来执行。

在本发明的第四种实施方式中，可以在软越区切换情形期间关闭根据本发明的功能性。如果以标准的时间间隔执行根据本发明的传输天线路由的选择，那么这种选择在软越区切换消息中可以例如通过一种从移动台MS到网络的消息来实现。在这一消息中，移动台MS可以得知暂时不发送根据本发明的天线路由选择消息。当软越区切换情况一过，移动台MS可以向网络发送一个继续天线路由选择的消息，或者它可以简单地在要发送到基站的数据中将天线路由选择消息发送给基站。如果在随机的时刻进行传输天线路由选择，那么在软越区切换情形期间可以通过这样的方法最容易地关闭根据本发明的功能性：移动台MS在软越区切换情形期间不发送天线路由选择消息，而只在这种情形之后发送。

在本发明的第五种实施方式中，基站基本上同时通过它的多个传输天线路由(例如在图3a所示的情况下通过传输天线ANT1-ANT3)以业务信道向移动台MS发送标识单独的传输天线路由的标识符。移动台MS接收所有传输天线路由的业务信道信号，并且它例如根据信号电平、SIR(信号干扰比)或距离衰减来判定这些接收信号中哪一个是最佳的。移动台利用它选择的最佳传输天线路由的业务信道信号中得到的标识符，将该最佳传输天线路由通知给基站BS。利用该标识符的比特序列，在接收单元中还能改善传输天线路由的信号的比较。利用这些比特序列例如还能计算出不同传输天线路由的信道功率或信道估算。根据基站只通过一个传输天线路由(在图3b所示的例子中通过天线ANT2)接收到的的天线选择信息继续进行到移动台MS的用户数据的传输。在接收单元中，最好根据一个时隙的业务信道信号进行传输天线路由的选择，以便于随后时隙的用户数据传输。因此，为了天线路由选择，以各传输天线路由的业务信道发送标识符，而用户数据只通过一个传输天线路由来发送。传输天线路由例如是传输天线分支或传输天线射束。

在本发明的第五种实施方式中，优点在于，基站BS还以业务信道在用户数据中发送标识传输所用的传输天线路由的标识符，或者它根据传输所用的传输天线路由的信号成形方法成形要以业务信道发送的用户数据，这样，正如以上其他实施方式中所述，移动台MS将可以验证传输所用的传输天线路由。

传输天线路由的特定信号成形方法例如是其他实施方式中所述的不同的散列码、具有不同码元模式的相同散列码、不同的频率偏移、不同的信道编码和/或不同个数的相同散列码的并列。为不同传输天线路由确立的信号成形方法与别的天线路由的信号成形方法相比最好是正交的。传输天线路由的单独的信号成形方法或附加到业务信道上的用户数据中的标识符可以与业务信道上的天线选择所用的标识符或某种信号成形方法或与此相关的标识符相同，这样，移动台将识别所连接的传输天线路由，并可能将该路由与其选择的传输天线路由的单独的标识符相比。这一单独的标识符例如通过码元收缩、时分复用或码分复用被附加到业务信道中。传输天线路由的选择中所用的标识符可以同时和/或时分地通过不同的传输天线路由以业务信道来发送。在同时的传输中最好采用正交的码元模式或散列码。在时分传输中，由于时分可以单独为不同的天线路由解释标识符，这样标识符的比特序列可以相同。例如，对于两个天线路由的情况，可以通过第一传输天线路由以业务信道发送标识符P1 P2--而通过第二传输天线路由发送标识符--P1 P2，其中“-”表示没有传输通过路由。为了形成传输天线路由的单独的标识符，还可以采用上述方法的任意组合。

在本发明的第五种实施方式中，下行链路业务信道的结构类似于图6中所示的例子的业务信道。根据本发明，业务信道包括用户数据项和天线路由的码元模式项，码元模式项表示各用户连接所用的连接的天线路由的码元模式。码元模式也可以用于形成用户数据项的比特。标识天线路由的码元模式可以位于业务信道上的适当位置。相应地，以上例子中所述的其他信号成形方法、它们所成形的数据比特以及标识天线路由的标识符置于图6中所示的业务信道中。如果在业务信道上还使用这样一种验证用户数据的传输所连接的天线路由的标识符，那么可以分离出码元模式项，这样，前两个比特表示天线路由选择中所用的标识符而后两个比特表示连接的天线路由的验证中所用的标识符。天线路由选择中所用的标识符可以例如采用单独的信号成形方法通过对一些建立的标准数据进行处理来成形。

除了以上所述之外，本发明的第五种实施方式还可以与广播信号的传输相结合，如前面本发明的优选实施方式中所述，该广播信号具有来自所有传输天线分支的单独的发射。因此，在移动台中既可根据业务信道信号又可根据广播信号进行传输天线路由的选择。

根据上述本发明的第五种实施方式的设备包括的不是广播装置而是用于通过各传输天线路由以业务信道发送单独的发射的标识装置，因此，该发射将标识传输天线路由。在其他方面，本发明的第五种实施方式的设备类似于上述其他实施方式的设备。

本发明的第五种实施方式的优点在于：标识传输天线路由并要通过所有传输天线路由发送的发射可以以功率控制所控制的业务信道来发送。因此，用于天线选择的业务信道信号的比较将更可靠，此时所接收的这些信号的功率的变化小于没有功率控制时的变化，另外，网络中其他单元所造成的干扰也仍然较小。为发控制业务信道的发射功率，移动台可以按现有技术方式向基站发送功率控制命令。功率控制的要求是根据基站所发送的前一时隙按现有技术方式所确定的。功率控制是与具体连接相关的。根据本发明，关于不同业务信道传输的标识符部分的相对功率差的信息足以进行业务信道信号的比较。业务信道标识符还可以通过不同的传输天线路由以相同的功率来发送。

在只有几个接收单元(如移动台MS)的情况下，本发明的第五种实施方式尤其有好处。业务信道上传输天线路由选择中所用的标识符可以例如只被发送到应用根据本发明的方法的接收机中如点对点传输。对于用户数据的传输，可以单独为各接收单元连接最佳传输天线路由。

尽管在以上的本发明的第五种实施方式中说明了本发明在业务信道中的应用，然而本发明可应用于任意连接的特定点对点信道。因此，以上作为例子所述的业务信道表示任意连接的特定信道。

本发明可以应用于任何移动通信系统。本发明最好应用于CDMA系统，这是因为在CDMA接收机中可以不断地直接利用多径信道估算，并且这些估算不必单独计算。本发明尤其适用于频分双工传输FDD。

这些附图及有关的说明仅旨在说明本发明的思想。至于根据本发明的传输天线分集的细节可在权利要求书的范围内变化。尽管以上主要针对从基站向移动台发送的下行链路方向的传输天线路由的选择描述了本发明，然而，本发明也可用于选择以另一方向(即从终端设备到基站)传输的上行链路方向的传输天线路由，如果终端设备使用至少两个彼此有足够间距的传输天线和/或传输天线射束的话。尽管以上主要针对传输天线分支描述了本发明，然而根据本发明的传输天线分集适用于以各种传输天线路由(如传输天线分支和/或传输天线射束)来实现。

Claims (33)

1.一种在移动通信系统中实现传输天线分集的方法，该移动通信系统包括至少一个接收单元以及至少一个发射单元，其中至少有两个传输天线路由，并且在移动通信系统中，该接收单元和发射单元通过无线电路径实现数据传输连接，该方法包括：

通过该发射单元的传输天线路由来发射信号；

在该发射单元中，在被发射的信号中产生用于识别该传输天线路由的信息；

在接收单元中，借助于从该发射单元所接收到的、且包含用于识别传输天线路由的信息的信号，选择最佳传输天线路由；

利用天线路由选择通知，使该发射单元知道所选择的传输天线路由；

基于该天线路由选择通知，通过被选择用于发射单元的传输天线路由，从该发射单元发射用户数据；

其特征在于，该方法还包括步骤：

基于用户数据信号中的用于识别被选择使用的传输天线路由的信息，在接收单元中验证被选择使用的传输天线路由。

2.根据权利要求1的方法，其中从发射单元接收的、且包含用于识别传输天线路由的信息的信号是一个广播信号。

3.根据权利要求2的方法，其中该传输天线路由的广播信号包含至少一个相同的信息部分。

4.根据权利要求3的方法，其中该传输天线路由的广播信号的信息部分是相同的。

5.根据权利要求2的方法，其中将被广播的信息被分配给不同的传输天线路由。

6.根据权利要求2到5中任何一个的方法，其中该系统具有至少两个发射单元与接收单元通过无线电路径实现数据传输连接，并且选择最佳传输天线路由组合，该组合包括该至少两个发射单元的其中一个的一个传输天线。

7.根据权利要求2到5中任何一个的方法，其中该系统具有两个发射单元，并且借助于从该系统的至少两个发射单元所接收的广播信号，选择最佳传输天线路由。

8.根据权利要求1的方法，其中从发射单元接收的、且包含用于识别传输天线路由的信息的信号是一个在特定于连接的信道上发射的信号。

9.根据权利要求8的方法，还包括通过发射单元的传输天线路由来广播信号的步骤，其中基于特定于连接的信道的信号以及传输天线路由的广播信号，选择最佳传输天线路由。

10.根据权利要求1的方法，其中在接收单元中识别传输天线以选择最佳传输天线路由的信息是一个与所发射的信号一起发射的、特定于天线路由的识别符。

11.根据权利要求10的方法，其中被选择用于识别传输天线路由的信息是一个在用户数据中发射的标识符。

12.根据权利要求11的方法，其中被选择用于识别传输天线路由的信息被附加到每个传输时隙的用户数据上。

13.根据权利要求11的方法，其中在被选择使用的传输天线路由的传输期间，被选择用于识别传输天线路由的信息被附加到用户数据至少一次。

14.根据权利要求11到13中任何一个的方法，还包括步骤：基于在用户数据中所发射的的识别符，在接收单元中检查被选择使用的传输天线路由。

15.根据权利要求14的方法，其中通过将被选择使用的传输天线路由的识别符与所选择的最佳传输天线路由的标识符相比较，来执行所述的检查。

16.根据权利要求1的方法，其中利用特定于天线路由的信号成形方法，在接收单元中产生用于识别传输天线路由以选择最佳传输天线路由的信息。

17.根据权利要求16的方法，其中特定于天线路由的信号成形方法是其中一个下述方法：

单独的频率偏移、单独的码元模式、用于扩展信号的单独散列码、并列的不同数量的散列码、或者单独的信号编码方法。

18.根据权利要求16或17的方法，其中特定于天线路由的信号成形方法是正交的信号成形方法。

19.根据权利要求16的方法，其中被选择用于识别传输天线路由的信息是一个被附加到用户数据的单独发射。

20.根据权利要求19的方法，还包括步骤：基于被附加到用户数据的单独发射，在接收单元中检查被选择使用的传输天线路由。

21.根据权利要求20的方法，其中通过将被选择使用的传输天线路由的单独发射与所选择的最佳传输天线路由的特定于天线路由的信号成形方法相比较，来执行所述的检查。

22.根据权利要求14的方法，还包括步骤：

对于被选择使用的传输天线路由是否与所选择的最佳传输天线路由相符进行统计；

当相符的数量没有达到预设的传输天线路由时，通知发射单元。

23.根据权利要求22的方法，其中控制发射单元，以利用该传输路由选择通知来选择一个预设的传输天线路由。

24.根据权利要求14、20、22或23的方法，还包括步骤：如果被选择使用的传输天线路由不同于所选择的最佳传输天线路由，在下一个天线路由选择通知中改变传输设置。

25.根据权利要求24的方法，还包括步骤：利用较高的传输功率发送包含下一个天线选择通知的信号。

26.根据权利要求24或25的方法，还包括步骤：利用较好的信道编码来编码下一个天线选择通知。

27.根据权利要求1的方法，还包括步骤：对天线路由选择通知进行信道编码。

28.根据权利要求27的方法，其中通过码元收缩来实现天线路由选择通知。

29.根据权利要求29的方法，还包括步骤：如果被选择使用的传输天线路由不同于所选择的最佳传输天线路由，利用所选择的最佳传输天线路由的信道估计或者被选择使用的传输天线路由的信道估计，来解码所接收的用户数据。

30.根据权利要求1的方法，其中传输天线路由是传输天线分支。

31.根据权利要求1的方法，其中传输天线路由是传输天线射束。

32.根据权利要求1的方法，其中该系统包括两个接收单元，并且基于天线路由选择通知，为每个接收单元分别选择供其使用的传输天线路由。

33.一种在移动通信系统中实现传输天线分集的设备，该移动通信系统包括接收单元以及发射单元，其中在发射单元中至少有两个传输天线路由，并且在移动通信系统中，该接收单元和发射单元通过无线电路径实现数据传输连接，该设备包括：

在发射单元中：

    用于传输信号的发射装置，所述发射装置被设置成在被发射的信号中产生用于识别该传输天线路由的信息；

    用于接收天线路由选择通知的装置；

    基于所接收的天线路由选择通知，为用户数据的传输选择传输天线路由的装置；以及

    对于用户数据的传输使用所选择的天线路由的装置；

在接收单元中：

    基于所接收的、具有用于识别传输天线路由的信息的信号，选择最佳传输路由的选择装置；

    用于向发射单元通知所选择的最佳传输天线路由的装置；

其特征在于，还设备还包括：

在发射装置中：

    用于在将被发射的用户数据信号中形成用于识别所选择使用的传输天线路由的信息的装置；

在接收装置中：

    基于用于识别所选择使用的传输天线路由的信息，验证所选择使用的传输天线路由的验证装置，其中所述信息在发射单元中业已被形成在用户数据信号中。

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