[发明专利]用于无线电链路的发射分集和接收均衡

说明书

本发明涉及移动通信系统中的发射分集和接收均衡，用于做到在可靠通信中减小所需的发射功率。

在双工无线电系统中，例如是包括有正向链路和反向链路的蜂窝电话系统中，必须保持链路均衡以确保总体的通信质量。通常，蜂窝基站上的反向链路接收机系统中使用了间隔为7-10λ的两个或多个接收天线进行分集接收，从而可减轻由该基站检知的移动台传输的衰落。然而，对于以体积小和价格低为重要因素的车载式或手持式移动通信装置来说，多个天线和多个接收机信道是不适宜的。由于车载式或手持式移动通信装置不能使用分集接收，所以上行链路性能通常比下行链路性能优越6-7dB。常规上，为了达到链路均衡，基站下行传输中采用了功率较大的功率放大器，以便对移动接收机上没有分集接收进行补偿，由此改善下行链路性能。然而增大功率的传输会对链路功率预算，部件尺寸、重量、价格等产生负面影响，还会导致系统中的干扰增加。

图1示明一个通常的移动通信系统，其中包括具有单个基站发射天线601的基站60，它以无线方式向具有天线701的移动台发射信号。由于在移动台70与基站60之间存在诸如楼群、大树或山丘等环境障碍物，在移动台70上接收到的、自基站60传输来的信号会有多个不同路径的信号，它们在从各种障碍物上反射出来时有时间延时。图2示明由于环境障碍物造成的接收信号的多径延时。在移动台70内的一个自适应均衡器中有着可变的加权量值和时间偏移抽头，用以对移动台移动时由环境中反射信号几何波形变化造成的信道响应的改变进行补偿。在接收到一个信号后，均衡器通过尝试使接收到的信号延时而平坦化接收信道的响应，以补偿由多径引起的无线电信道失真。均衡器在频率域内起作用，它相应地减轻多径引起的信号模糊。

在传输30kHz窄带信号的北美的时分多址(TDMA)系统中，比特周期很长，移动台均衡器中各抽头之间间隔1/4至1比特周期，它对应于远距离来的多径反射波。由于环境障碍，来自多径的传播延时比较短(通常为信息比特周期的1/4)，所以大多数多径信号的延时对于均衡器的处理来说显得太短，从而TDMA系统中的移动台均衡器不能有效地减轻由环境反射引起的多径干扰。总之，由于TDMA系统中的移动台均衡器不能有效地减轻多径信号模糊，因而均衡器一般保持于差分模式(均衡器断)。另一方面，GSM(全球移动通信系统)移动台中的均衡器接收机和CDMA(码分多址)系统移动台中的瑞克接收机可以显著地减轻多径干扰。然而，GSM和CDMA系统中均衡器接收机和瑞克接收机的结构是复杂的。

图3示明通常的分集接收的效应，图中画出了衰落概率与衰落深度之间的关系。例如，在使用单个天线的单条支路接收场合，10％的时间中信号衰落为25dB或更大。然而，在使用两个不同的独立天线(它们在基站处空间上间隔开)接收两个信号的两条支路接收场合，由两个天线接收的信号不会同时衰落，10％的时间中信号衰落为15dB或大些。在使用四个天线的四条支路接收场合，10％的时间中衰落10dB或大些。所以，当使用相同的发射信号强度时，两条支路接收比之单条支路接收可做到10dB的分集接收增益。在这种情况下，两条支路接收的衰落幅度较小，可以节省链路预算，因为能够使用较低的信号强度和多条接收支路来达到给定的接收标准。然而，由于通常的手持式或便携移动单元中不能够容纳入空间上间隔开的多个天线，所以很难做到在移动台上实现分集接收。

本发明改善了移动通信系统中的下行链路性能，它依靠基站发射机分集并结合以移动台的接收均衡，不需要增加基站发射功率。包括有多个发射天线的多通道发射机发射出一个信号以及加延时的同一信号的一个或多个附加的独立版本(version)，提供给移动台。独立接收到的该信号诸版本的能量在瑞克接收机中应用一个均衡器或时间同步方式使它们在移动台上按频率域进行均衡，产生出一个复合信号。因此，可以得到分集增益效果，使系统的抗衰落范围增大，所需的总发射功率减少，并且引起的干扰降低。

图1示明一个通常的移动通信系统，其中包括一个具有单个发射天线的基站；

图2示明在时域中由图1上移动台接收到的多径信号；

图3示明多条接收支路接收时接收机中分集接收的效果；

图4示明本发明一个实施例的移动通信系统；

图5示明在包括有多个发射天线的一个基站上本发明一种实施例的分集发射；

图6示明本发明一个实施例的基站发射机；

图7示明本发明一个实施例的移动台接收机；

图8示明图7中移动台接收机内一个均衡器的实施例；