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CN101911563B - 适于所选调制旋转角度的数据调制方法 - Google Patents

适于所选调制旋转角度的数据调制方法 Download PDF

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CN101911563B CN200880122382.8A CN200880122382A CN101911563B CN 101911563 B CN101911563 B CN 101911563B CN 200880122382 A CN200880122382 A CN 200880122382A CN 101911563 B CN101911563 B CN 101911563B
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Abstract

在一种方法、调制器、发射机和接收机中，在相同的传输时隙内向至少两个接收移动站同时传送数据信号的调制器适于响应于共享相同传输时隙的移动站的能力，来选择用于调制给至少两个移动站的数据信号的QPSK传输调制(如混合α-QPSK调制)的旋转角度。

Description

适于所选调制旋转角度的数据调制方法
技术领域
本发明涉及数据信号调制的方法和设备。
背景技术
全球移动通信系统(GSM)用户数目的快速增长增加了提高语音能力的需要。为了满足这一需要，移动网络运营商和通信设备制造商同意启动3GPP标准的新研究项目。该新研究项目已经命名为多用户复用单时隙(MUROS)，并在GP-072027“WID on MUROS”中进行了描述。基本思想是允许两个用户在下行链路和上行链路中共享相同的载波频率和相同的时隙。存在MUROS的几个可能的技术实现。
然而，还是需要在GSM网络中实现MUROS的更有效的方法和系统。
发明内容
本发明的目的是改进同时(例如在向复用相同传输时隙的多个用户传送数据时)向多个用户的数据传送。
该目的和其它目的通过一种方法、调制器、发射机和接收机来实现，其中在相同的传输时隙内以相同的频率向至少两个接收移动站同时传送数据信号的调制器适于响应于共享相同传输时隙的至少两个移动站的能力，来选择用于调制给至少两个移动站的数据信号的调制(尤其是α-QPSK调制)的旋转角度。
包括这种调制器的移动电信系统可以同时在相同的时隙中向多个用户传送数据信号。接收机将相应地对所接收到的信号进行解调。
根据一个实施例，对调制后的数据信号的旋转角度进行盲检测。
根据一个实施例，调制后的信号的旋转角度是发信号通知的信息。
在一个实施例中，旋转角度的选择基于所有接收移动站是否知道子信道的存在。
在一个实施例中，调制器适于采用α-QPSK调制方案。
本发明还延及适于根据上述原则传送数据的发射机、基站收发站和移动站。
调制增大了下行链路信道的覆盖。这也使利用更高发射机功率成为可能，因此可以帮助增加在干扰受限场景中的网络的能力。此外，由于新型的知道α-QPSK的移动站取代了传统的移动站，所以提高了整体网络性能。另外，可以将零交叉的出现最小化或者完全避免。这就降低了发射机和关联功率放大器的线性需求，因此降低了组件的成本。
附图说明
将结合附图，通过非限制性示例详细描述本发明，其中
图1是示出移动电信网络的一部分的视图；
图2是对数据信号进行调制的调制器的视图；
图3是示出当接收和解调数据信号时所执行步骤的流程图；
图4是根据不选择旋转角度的QPSK调制方案的传输特征的视图；以及
图5是根据选择旋转角度的QPSK调制方案的传输特征的视图。
具体实施方式
提供MUROS的一种方式是在下行链路信道中使用混合正交调制。将两个用户信号映射至基带信号的实部和虚部。这被称为I和Q子信道，并且在某些条件下，它们是正交的。通过在蜂窝无线电系统中使用四相移键控QPSK调制方案将传输的数据调制到在包括两个分支的共享信道上复用的两个移动站处，从而调制后信号的总能量在调制后的信号的两个分支之间不均等地分配，这样可以获得改进的无线电系统。
因此，在下行链路信道中，采用参数化的、混合正交调制。在混合正交调制中，符号星座图是正交的，其中4个符号位于复平面的单位圆上。保持I和Q分支的正交性。然而，引入了互功率分支比参数α，允许信号的总能量在两个子信道之间不均等地分配。参数α可以随着时间的推移改变。例如，参数可以逐传输时隙发生改变。可以选择使得0≤α≤1。在α＝1的情况下，功率均等地在I/Q分支之间分配，从而产生常规QPSK调制。当α＝0时，将所有的信号功率给予分支之一，产生BPSK调制。α的其它值导致I和Q子信道之间总能量的中间分布。根据一个实施例，例如基于来自通过共享下行链路信道接收数据的一个或两个移动站的反馈，或使用固定的方案，可以适应性地选择参数α。
使用混合正交调制的调制采用时变信号星座图，被称为自适应α-QPSK。通过实值参数α将正交星座图参数化。该参数定义信号星座图的形状，并且可以逐脉冲串(burst)发生变化。因此，理论上，可以存在不限定数目的不同的信号星座图。
为了与传统GSM移动站具有向后兼容性，可以使用旋转π/2的信号星座图。
然而，另一方面，针对α的特定值，该旋转角度会产生具有诸如高PAR(峰均比)和零交叉之类的不期望的特性的基带信号。
例如，在α＝1时，与常规QPSK相对应，旋转π/2产生所有可能旋转的最高PAR。换言之，π/2是该示例中所有旋转角度中最不期望的。典型的功率放大器有峰值限制，这对于具有高PAR的信号需要附加的功率补偿。因此，作为结果，当PAR增加时，基站收发站(BTS)的覆盖减少。
下行链路信道中的混合正交调制采用通过实值参数α参数化的时变信号星座图。它被称为α-QPSK，且包括4个复值符号(见以下表1)。α的值确定总信号功率如何在复值基带信号的实部和虚部之间分布。
Figure BPA00001162370000031
表1α-QPSK信号星座图
针对α的每个值，选择产生低PAR的旋转角度rot(α)。如果在子信道的至少一个中，存在传统的移动站，那么BTS调制器将信号旋转π/2。然而，如果在两个子信道中存在两个知道α-QPSK的移动站(MS)，那么BTS将信号旋转rot(α)。
在接收机侧，移动站可以适于执行对旋转角度的预定集合中的旋转角度的盲检测。根据增强型GPRS通用分组无线业务EGPRS，已知旋转的盲检测可以具有可忽略的性能损失和低计算复杂度。
作为选择，BTS可以适于将旋转角度发信号通知移动站。适当选择的旋转角度可以产生更低的PAR。因而，通过使用预先定义的旋转角度，当两个知道α-QPSK的移动站共享相同的时隙时，性能将提高。结果，随着网络中知道α-QPSK的移动站比例的增加，下行链路覆盖也将增加。由于必要时可以使用更高的传输功率，所以更低的PAR也会对干扰受限小区有益。
在图1中，示出了示例性GSM系统100的一部分。系统100包括基站收发站(BTS)101。BTS 101与控制一个或多个基站收发站的基站控制器(BSC)103相连。BTS 101包括用于处理通过天线系统107接收的信号的接收单元105。BTS 101还包括用于确定α值的控制单元109。此外，BTS包括调制器111，用于使用MUROS，根据自适应α-QPSK调制方案来调制信号。调制后的信号通过发射机113以相同的时隙同时传送到移动站MS1和MS2。移动站MS1和MS2分别以115和117表示。
调制器111使用的自适应α-QPSK调制使用包括表1中示出的4个符号的复星座图。参数
Figure BPA00001162370000041
的值由可以位于BSC103中或BTS 101中的控制单元109决定。
在图2中，更详细地示出了示例性调制器111和调制器111执行的不同步骤。调制器111包括初始调制器201和203，用于接收传送到两个不同移动站的数据序列并将其调制为二进制符号。调制器201和203耦合至映射单元205，该映射单元适于根据自适应α-QPSK星座图映射来自调制器201和203的信号。将在单元205中形成的自适应α-QPSK星座图序列转发至与脉冲成形过滤器209连接的旋转块207，该脉冲成形过滤器209与适于将要传送到接收机的复用的数据序列上混和放大至载波频率的单元211相连。
调制器111可以从数据被传送所至的一个或两个移动站处接收反馈。响应于所接收到的反馈，调制器可以适于相应地调整α。例如，可以根据两个移动站距离基站收发站(BTS)的距离、所报告的接收到的信号质量(RXQUAL)、或者移动站(例如相同频率和相同时隙上的传统的或知道同信道存在的移动站)的能力来设置α。
根据一个实施例，如下实现旋转块207。
针对某一正整数k，定义序列
Figure BPA00001162370000051
以及选择旋转角度θ1，Λ，θk。接下来，使
Figure BPA00001162370000052
因而，根据共享相同传输时隙的移动站的能力，调制器选择旋转角度。具体地，如果接收移动站115或117中的至少一个是传统移动站，那么就将旋转角度设置为π/2。如果，另一方面，共享相同时隙的所有/两个移动站都支持相同频率和相同时隙上的同信道(co-channel)，那么就将旋转角度设置为θm。
如果αn-1≤α＜αn，则通过将α-QPSK符号星座图旋转θn而产生的信号具有低PAR，可以以这样的方式选择角度θm，1≤m≤k。可选地，也可以以最小化或避免零交叉的出现的方式选择角度θm。
知道α-QPSK的移动站必须对可能的旋转θ1，Λ，θk中的旋转角度rot(α)进行盲检测。例如，这种盲检测方案使用在EGPRS及其演进EGPRS2中。可以在实际上没有性能损失以及具有低计算复杂度的情况下实现旋转的盲检测。
在图3中示出了说明相同频率和相同时隙中知道同信道存在的移动站中执行的步骤。首先，在步骤301中，执行对所接收的数据信号的盲检测。然后，在步骤303中，基于步骤301中执行的盲检测，执行对所接收的信号的反旋转。因此，在步骤305中，执行同步和信道估计，然后在步骤307中进行解调。
作为对当前使用的旋转角度的盲检测的可选项，BTS可以适于将旋转角度发信号通知移动站，并在步骤301中接收该信号。在这种情况下，如果以附加信令为代价，则旋转的盲检测不是必须的。
以下给出示出不同旋转角度的使用的精心设计的示例。分别在表2和表3中对(αk)和(θm)进行定义。
Figure BPA00001162370000061
表2
  m   θ
  1   π/2
  2   π/4
  3   π/2
表3
在该实例中，仅使用了两个不同的旋转角度。因此，MS中对旋转的盲检测的实现具有非常低的复杂度。可选地，旋转角度的信令仅会需要1比特。
当图1中的控制单元109仅允许值α＝1时，可以使用于此描述的调制器，以及等式(1)中的函数rot(α)，其中(αk)和(θm)正如上述表2和表3中所定义。
图4和图5示出了针对使用常规QPSK传输的同信道的调制方案的益处。在图4中，旋转角度是π/2，以及在图5中旋转角度是π/4。在两种情况下，α设置为1，即，使用QPSK调制。
图5中示出的信号具有比图4中示出的信号低的PAR，并且没有零交叉，这当然是一个主要的优势。
因此，适于根据共享相同传输时隙的至少两个移动站的能力来选择给相同传输时隙中的至少两个移动站的旋转角度的调制器的使用不限于混合α-QPSK调制方案，但是可以用于任何QPSK调制方案和其它调制方案。
使用于此描述的调制增加了下行链路信道中的覆盖。此外，由于传统移动站被支持知道两个子信道存在的更新的移动站(尤其是知道α-QPSK的移动站)所取代，整体网络性能得以提高。
可以最小化或完全避免零交叉的出现。这降低了发射机及其关联功率放大器的线性需求，从而降低了组件的成本。

Claims (17)

1.一种在相同的传输时隙内以相同的频率在同信道中向至少两个移动站传送数据信号的方法，其中响应于共享相同传输时隙的所述至少两个移动站的能力，来选择用于对去往所述至少两个移动站的数据信号进行调制的同一自适应α-QPSK调制的同一旋转角度，所述旋转角度根据α的当前值来设置。 
2.如权利要求1所述的方法，其中从预定数目的旋转角度中选择所述旋转角度。 
3.如权利要求1或2所述的方法，其中将所述旋转角度设置为与低峰均比相对应的值。 
4.如权利要求1或2所述的方法，其中将所述旋转角度设置为与预定值之下的零交叉数目相对应、或与零交叉的最小数目相对应的值。 
5.一种在移动站中用于接收使用同一自适应α-QPSK调制后的数据信号的方法，其中所述调制后的数据信号包括在相同频率和相同时隙中传输的、针对至少两个移动站的调制后的数据，其中对所述调制后的数据信号的相同旋转角度进行盲检测(301)，所述旋转角度是响应于所述至少两个移动站的能力进行选择的，并且根据α的当前值来设置。 
6.如权利要求5所述的方法，其中基于所述旋转角度的盲检测，执行(303)对所接收信号的反旋转。 
7.一种在移动站中用于接收使用同一自适应α-QPSK调制后的数据信号的方法，其中所述调制后的数据信号包括在相同频率和相同时隙中传输的、针对至少两个移动站的调制后的数据，其中接收(301)发信号通知的信息，所述信息包括所述调制后的数据信号的相同旋转角度，所述旋转角度是响应于所述至少两个移动站的能力进行选择的，并且根据α的当前值来设置。 
8.如权利要求7所述的方法，其中基于所述发信号通知的信息，执行(303)对所接收的信号的反旋转。 
9.一种在相同的传输时隙内以相同的频率在同信道中同时向至少两个移动站传送数据信号的发射机(111)，所述发射机包括模块(207)，用 于响应于共享相同传输时隙的所述至少两个移动站的能力，来选择用于对去往所述至少两个移动站的数据信号进行调制的同一自适应α-QPSK调制的同一旋转角度，所述旋转角度根据α的当前值来设置。 
10.如权利要求9所述的发射机，其中用于选择所述旋转角度的模块适于从预定数目的旋转角度中选择所述旋转角度。 
11.如权利要求9或10所述的发射机，其中用于选择所述旋转角度的模块适于将所述旋转角度选择为与低峰均比相对应的值。 
12.如权利要求9或10所述的发射机，其中用于选择所述旋转角度的模块适于将所述旋转角度选择为与预定值之下的零交叉数目相对应、或与零交叉的最小数目相对应的值。 
13.一种包括根据权利要求9-12中任一权利要求所述的发射机(111)的基站收发站(101)。 
14.一种在移动站中用于接收使用同一自适应α-QPSK调制后的数据信号的设备，其中所述调制后的数据信号包括在相同频率和相同时隙中传输的、针对至少两个移动站的调制后的数据，所述设备包括：对所述调制后的数据信号的相同旋转角度进行盲检测的装置，所述旋转角度是响应于所述至少两个移动站的能力进行选择的，并且根据α的当前值来设置。 
15.如权利要求14所述的设备，其中所述设备还包括：基于所述盲检测执行对所接收的信号的反旋转的装置。 
16.一种在移动站中用于接收使用同一自适应α-QPSK调制后的数据信号的设备，其中所述调制后的数据信号包括在相同频率和相同时隙中传输的、针对至少两个移动站的调制后的数据，其中所述设备包括：接收发信号通知的信息的装置，所述信息包括所述调制后的数据信号的相同旋转角度，所述旋转角度是响应于所述至少两个移动站的能力进行选择的，并且根据α的当前值来设置。 
17.如权利要求16所述的设备，其中所述设备还包括：基于所述发信号通知的信息执行对所接收的信号的反旋转的装置。 
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