專利名稱：碼分多址移動無線通信系統接收器的制作方法
技術領域：
本發明涉及移動無線通信系統。
在移動無線通信系統中，一般均要求有較高的性能，其中包含較高的的服務質量和/或較高的容量。同時，還普遍要求有體積較小，價格較便宜并且功耗較低的設備，尤其是用戶設備(或移動站)。
通過為不同用戶分配不同信道，移動無線通信系統通常使用多址技術允許多個用戶共享一個指定帶寬。
根據擴展頻譜技術的已知原理，在CDMA(碼分多址)系統中，不同信道對應于不同擴展碼，各個擴展碼能夠擴展從基本速率到較高速率(或碼片速率)的信號。
眾所周知，CDMA系統是受干擾限制的系統。這意味著，如果干擾電平增加過多，則性能(質量和/或容量)會減少到不可接受的程度。所以需要減少這種系統中的干擾以改進性能。
通常，使用盡可能彼此正交的擴展碼可以減少干擾。然而，當一個接收器接收一個由對應于相同發送信號的不同傳播路徑的不同信號(此后稱作路徑信號)重疊而成的接收信號時，即使選擇正交擴展碼也會產生干擾。環境中各種單元的反射會無意產生這種不同路徑信號，而通過使用分集傳輸技術，即通過從不同網絡設備或基站向一個相同移動站同時發送信號則會有意產生這種不同路徑信號。
在CDMA系統中，與諸如TDMA(時分多址)系統的其他多址系統相反，在接收器中可以利用這種多路徑傳播改進檢測信號的質量。
例如，在一個所謂的瑞克接收器中，提供不同的分支或路徑，每個分支被用來處理一個指定路徑信號，在一個最優路徑中混合不同分支提供的結果以優化檢測信號質量。
然而，提供給各個分支的信號是對應于不同傳播路徑的不同路徑信號的疊加，因而對一個指定路徑信號的處理仍然會受到所有其他路徑信號的干擾。
因為下列原因，對于移動站中的接收器，即對于從網絡到移動站的下行鏈路傳輸方向這個問題會更加嚴重。
除了在用戶之間發送的用戶信息之外，為了使系統正常工作，移動無線通信系統通常要求網絡向所有移動站廣播某些公共信息以便允許移動站與網絡同步。所以在下行鏈路上發送的信號是對應于不同信道(或物理信道)的不同信號(此后稱作信道信號)的疊加，其中上述不同信道傳送這些不同類型的信息并且通常分別被稱作下行鏈路物理專用信道和下行鏈路物理公共信道。
例如，在類似UMTS(“通用移動電信系統”)的寬帶CDMA系統中，這種下行鏈路公共物理信道可以包含-為移動站執行頻率和/或時間同步的物理同步信道(PSCH)。在UMTS中有兩種同步信道執行時隙同步的主要SCH和執行幀同步并且識別小區的下行鏈路擾頻碼的擾頻碼組的輔助SCH。
-傳送提供系統信息(小區數量，隨機訪問信道(RACH)擾頻碼，…)的廣播信道(BCH)的主要公共控制物理信道(P-CCPCH)。
-傳送尋呼信道(PCH)和前向訪問信道(FACH)的輔助公共控制物理信道(S-CCPCH)。
-用于若干類似信道估測或切換的目的的主要和輔助公共導頻信道(P-CPICH和S-CPICH)。
由于一個小區內的所有移動站(或MS)必須接收下行鏈路公共信道，其發送功率必須相當大，例如是基地收發器站(或BTS)的總發送功率的10％，并且它們不受功率控制(即其發送功率是固定的)。
所以，當一個MS接近一個BTS時，對于一個指定路徑，所有其他路徑的下行鏈路公共信道信號在這個MS的下行鏈路專用信道信號上產生的干擾是顯著的。因而，為了保持相同的質量，即保證下行鏈路信噪比(SIR)接近一個指定的目標SIR，MS會通過通常在這些系統中提供的功率控制環路機制請求BTS增加其專用信道信號的發送功率。這會導致額外增加其他MS的干擾，而這些MS接著會通過這個功率控制環路機制要求增加BTS發送功率。對于一個指定的總發送功率，這會導致損失下行鏈路系統容量。因而，應當盡可能避免或至少減少下行鏈路公共信道信號導致的這種干擾以改進系統性能。
為此已經建議了也被稱作干擾消除技術的特殊處理技術。
WO 97/08846公開了一個負多址干擾消除方法，其中一個無線用戶單元接收多個前向鏈路信號并且估計通過各個前向鏈路信號發送的數據。根據這些估計針對接收的各個前向鏈路信號產生一個相關的理想波形。針對處理的各個前向鏈路信號，在確定被傳送的數據之前從被處理的前向鏈路信號的信號電平中減去其它前向鏈路信號的理想波形。在一個可選實施例中，至少根據與一個被估計的導頻信道相關的信號電平在前向鏈路信號傳送的一個單獨信道或信道子集上進行數據估測。
EP 0 876 002公開了一個接收和解調相干CDMA信號的CDMA接收器，上述CDMA信號包含通過L個路徑接收的至少一個用戶數據信道和一個分離導頻信道，其中一個指定路徑的期望數據信道與導頻信道正交。CDMA接收器包括L個路徑解調器，各個解調器根據通過L個路徑中的一個路徑接收的CDMA信號估計一個數據信道和一個導頻信道并且產生L-1個消除信號，其中各個消除信號被L個減法器裝置中的特定一個減法器裝置使用。L個減法器裝置均被用來從與減法器裝置相關的CDMA信號中減去由其它L-1個路徑解調器中的不同解調器產生的L-1個消除信號。在一個實施例中，L-1個消除信號重構導頻信號，并且各個減法器裝置在其相關解調器之前從輸入到其解調器的信號中減去重構的導頻信號。
所以這兩個參考方案對應于一個相同的解決方案，其中在瑞克接收器的各個分支中，在所有這些其他分支進行處理之前估計導頻信號的對應路徑信號(或者在第一個參考方案中，總接收信號的對應路徑信號)，并且從各個其它分支內的各個其它路徑信號中減去估計的對應路徑信號。
圖1圖解了這個解決方案，在一個接收器通常包含一個天線1，一個瑞克接收器2，和天線1與瑞克接收器2之間的某些中間處理3(包含RF處理，自動增益控制，接收濾波，…等等)。瑞克接收器2通常包括L個分支41,42,..4L和一個混合器5，通過估計傳輸信道的信道脈沖響應的裝置6以已知方式控制各個分支，其中裝置6確定不同傳播路徑的振幅，相位和延遲。
在這個解決方案中，干擾消除需要L個執行上述估測的估測器71,72,..7L和L(L-1)個執行上述減法的減法器812,…81L,821,…82L,…8L1,8L2,…。
這個解決方案的一個缺點是需要很多信號處理和計算，因而顯著增加了設備的復雜性和功耗，這是不期望的，尤其是對于用戶設備(或移動站)。
所以需要避免這種缺點并且仍然提供一個有效的干擾消除手段。
此外，在上述第一個參考方案中，總是進行這種干擾消除，即使在導頻信號不顯著干擾有用信號時(在移動站不接近基站的情況下)也要如此。這樣做的缺點是在這種情況下不必要地執行了干擾消除，從而不必要地增加了設備功耗。
在上述第二個參考方案中，根據一個最小均方差準則可以打開和關閉導頻信號消除以便提供最小均方差瑞克輸出。然而這種準則的缺點是導致大量的極復雜處理和計算。
所以需要避免這種缺點并且仍然提供一個執行或不執行這種干擾消除的有效準則。
本發明的一個目標是提供一個CDMA移動無線通信系統接收器，該接收器接收由對應于一個發送信號的不同傳播路徑的不同信號或路徑信號疊加而成的信號，而上述發送信號是由對應于傳送不同發送信息的不同信道的不同信號或信道信號疊加而成的信號，在利用上述不同傳播路徑恢復一個指定信道傳送的發送信息之前上述接收器包括-估計至少一個接收信道信號或干擾信號的裝置，上述信號由對應于一個發送信道信號的不同傳播路徑的不同路徑信號疊加而成，而上述發送信道信號對應于至少一個不同于上述指定信道的信道，
-從上述接收信號中減去上述至少一個估測干擾信號的裝置。
根據本發明的另一個目標，上述指定信道是一個下行鏈路專用信道并且上述至少一個不同于上述指定信道的信道是一個下行鏈路公共信道。
根據本發明的另一個目標，估測上述至少一個干擾信號的上述裝置包含-估測傳輸信道的信道脈沖響應h(t)的裝置，上述裝置提供一個估測 -計算 的裝置，其中c(t)是對應于上述至少一個不同于上述指定信道的信道的發送信道信號，而*是卷積操作符，上述裝置提供上述干擾信號的一個估測 。
根據本發明的另一個目標，估測上述至少一個干擾信號的上述裝置包含-估測傳輸信道的信道脈沖響應h(t)的裝置，上述裝置提供一個估測 -估測對應于上述至少一個不同于上述指定信道的信道的發送信道信號c(t)的裝置，上述裝置提供一個估測 -計算 的裝置，其中*是卷積操作符，上述裝置提供上述干擾信號的一個估測 。
根據另一個目標，上述接收器還包括-根據一個關于上述估測干擾信號的功率的函數控制上述裝置執行減法操作的裝置。
根據另一個目標，上述控制裝置包括-確定上述至少一個估測干擾信號的功率P的裝置，-在下列準則成立的情況下允許進行上述減法操作的裝置P＞α.I其中α是一個預定參數而I是一個基準功率。
本發明的另一個目標是提供一個CDMA移動無線通信系統設備，該設備包含一個上述類型的接收器。
本發明的另一個目標是提供一個CDMA移動無線通信系統用戶設備，該設備包含一個上述類型的接收器。
通過下面結合附圖進行的描述可以更加理解本發明的這些和其它目標-圖1是被用來圖解一個基于上述現有技術的接收器的圖例，-圖2是被用來圖解基于本發明第一實施例的接收器的一個例子的圖例，-圖3是被用來圖解基于本發明第二實施例的接收器的一個例子的圖例。
在這些圖例中，以相同方式標注不同圖例共有的單元。
根據本發明，一個CDMA移動無線通信系統接收器接收由對應于一個發送信號的不同傳播路徑的不同信號或路徑信號疊加而成的信號，而上述發送信號是由對應于傳送不同發送信息的不同信道的不同信號或信道信號疊加而成的信號，在利用上述不同傳播路徑恢復一個指定信道傳送的發送信息之前上述接收器基本上包括-估測至少一個接收信道信號或干擾信號的裝置，上述信號由對應于一個發送信道信號的不同傳播路徑的不同路徑信號疊加而成，而上述發送信道信號對應于至少一個不同于上述指定信道的信道，-從上述接收信號中減去上述至少一個估測干擾信號的裝置。
還可以通過下面方式描述本發明。
在接收濾波之后在一個接收器上接收的信號通常可以被寫成r(t)=s(t)*h(t)+c(t)*h(t)+b(t)其中-s(t)是對應于上述傳送要恢復的發送信息的指定信道(在所討論的例子中，是一個下行鏈路專用物理信道)的有用信號或發送信道信號，-c(t)是對應于上述至少一個不同于上述指定信道(在所討論的例子中，是一個下行鏈路公共物理信道)的信道的發送信道信號，-*是卷積操作符，-h(t)是傳輸信道的信道脈沖響應，其中包含傳輸和接收濾波器的成分，-c(t)*h(t)是對應于發送信道信號c(t)的接收信道信號，或干擾信號，-b(t)表示噪聲及其他干擾信號。
在一個第一實施例中，上述至少一個干擾信號對應于至少一個傳送接收器已知的信息的下行鏈路公共信道，例如在UMTS中的主要同步信道(P-SCH)或導頻信道(CPICH)。
在這個第一實施例中，并且如圖2的例子所示，本發明使用-估測傳輸信道的信道脈沖響應h(t)的裝置6，上述裝置提供一個估測 -計算 的裝置9，其中c(t)是對應于上述至少一個不同于上述指定信道的信道的發送信道信號，而*是卷積操作符，上述裝置提供上述干擾信號的一個估測 -計算r′(t)=r(t)-c(t)*h^(t)]]>的裝置10。
應當注意，估測信道脈沖響應的裝置6是控制瑞克接收器2的分支41,42,…4L已經需要的裝置；所以不會增加接收器的復雜度。
例如在UMTS中，由于以較大的功率接收對應的信道信號，所以最好使用CPICH進行這種信道脈沖響應估測(然而也可以使用諸如DPCCH(專用物理控制信道)的其他信道進行信道估測)。接著根據公式h^(t)=Σp=0Np-1αp^p(t-τp^)]]>估測信道脈沖響應，其中p(t)包含所有傳輸和接收濾波器的成分并且被規格化以便其能量為1， 是第p個路徑的復振幅，而 是第p個路徑的延遲。
如果所涉及的干擾信號功率較大，當移動站接近基站時會出現這種情況，信道脈沖響應估測 幾乎等于信道脈沖響應h(t)，因而信號r′(t)可以被寫成r′(t)≈s(t)*h(t)+b(t)接著通過在瑞克接收器2或任何其他處理裝置中以常規方式處理信號r′(t)可以根據該信號估測有用信號s(t)。
例如在諸如UMTS、用時隙構造幀并且用幀構造發送信號的系統中，最好以逐個時隙的方式進行上述操作。實際上，需要以逐個時隙的方式(并且不占較長的周期)恢復某些諸如功率控制位、允許進行功率控制的信息。
在這個第一實施例中，認為接收器已知信號c(t)。對于CPICH,c(t)包含擴展和擾頻并且在各個時隙中可以被表示成c(t)=Σn=0N-1dnΣqQcq(ch)cq+nQ(scramb)δ(t-(q+nQ)Tc)]]>其中N為每個時隙中的符號數量,(d0,…,dN-1)是這個時隙的N個符號,c(ch)是長度為Q(Q是擴展系數)的信道化代碼，c(scramb)是這個時隙中使用的復擾頻碼，Tc是碼片周期，而δ(t)是狄拉克函數(如果t=0則δ(t)=1，否則δ(t)=0)。
在一個第二實施例中，上述至少一個干擾信號是對應于傳送接收器未知的信息的至少一個下行鏈路公共信道。
在這個第二實施例中，并且如圖3的例子所示，本發明使用-估測傳輸信道的信道脈沖響應h(t)的裝置6，上述裝置提供一個估測 -估測對應于上述至少一個不同于上述指定信道的信道的發送信道信號c(t)的裝置11，上述裝置提供一個估測 -計算 的裝置9′，其中*是卷積操作符，上述裝置提供上述干擾信號的一個估測
-計算r′(t)=r(t)-c^(t)*h^(t)]]>的裝置10′。
因而與圖2的差別在于必須估測接收器未知的信號c(t)。
估測信號c(t)的裝置11可以使用任何諸如瑞克接收器技術的常規處理技術或任何其他處理技術從接收信號r(t)中恢復出上述至少下行鏈路公共信道下行鏈路公共信道傳送的信息，并且可以使用任何常規技術根據恢復的信息重構信號c(t)。
基于本發明的解決方案可用于消除接收信號的一個或若干個下行鏈路公共信道產生的干擾。如果要消除若干下行鏈路公共信道產生的干擾，可以在一個單獨的步驟中針對這些不同的下行鏈路公共信道(并且不是每個下行鏈路公共信道一個步驟)執行信道脈沖響應估測操作和估測信道脈沖響應卷積操作。因而只增加了微小的復雜度，即消除所有已知下行鏈路公共信道而不是只消除一個。
總是可以使用基于本發明的干擾消除，即使沒有很好接收上述至少一個干擾信號(并且不顯著干擾有用信號)的情況下也是如此在這種情況下，不會改進性能，但也不會降低性能。
然而為了減少接收器功耗(尤其是MS接收器)可以只在確實需要時才進行干擾消除操作。
此外，為了減少接收器的復雜度(尤其是MS接收器)，最好根據上述至少一個估測干擾信號的功率P確定是否執行上述干擾消除操作。
例如，只在下列準則成立時才執行干擾消除操作P＞α.I其中α是一個預定參數，并且I是一個基準功率，例如接收信號的估測總干擾功率或總功率(可以根據任何已知技術確定)。
也可以根據任何已知技術確定估測干擾信號的功率P。
例如，在UMTS中，在干擾信號對應于下行鏈路公共物理信道CPICH的情況下，可以根據估測信道脈沖響應 把功率PCPICH計算成PCPICH=∫|h^(t)|2dt]]>
實際中，用一個離散累加和來代替積分。
在UMTS中，通常根據公式h^(t)=Σp=0Np-1αp^p(t-τp^)]]>估測信道脈沖響應，其中p(t)包含所有傳輸和接收濾波器的成分并且被規格化以便其能量為1， 是第p個路徑的復振幅，而 是第p個路徑的延遲。在這種情況下，PCPICH=ΣP=0Np-1|αp|2]]>。
所以如圖2或3的例子所示，一個接收器還可以包括-根據一個關于上述估測干擾信號的功率的函數控制上述執行減法操作的裝置(10或10′)的裝置12或12′。
此外，在圖解的例子中，裝置12，或12′包括-確定上述至少一個估測干擾信號的功率P的裝置13或13′，-在下列準則成立的情況下允許進行上述減法操作的裝置14或14′P＞α.I其中α是一個預定參數，并且I是一個基準功率，例如接收信號的估測總干擾功率或總功率。
應當注意，不僅是基于本發明的干擾消除，這種準則可以適用于任何類型的干擾消除。
還應當注意，在所公開的例子中，h(t)不只包含傳輸信道的信道脈沖響應，而且包含傳輸和接收濾波器的成分，以及信號c(t)的發送功率(如果發送若干個信號，針對一個發送信號的功率對h(t)進行規格化處理，在所討論的例子中該信號是CPICH)。實際上，在這個例子中，c(t)表示在傳輸濾波器和功率放大器之前的發送信號。更一般地，c(t)可以乘以任何指定系數并且同時h(t)除以相同的系數，只要保持c(t)*h(t)不變。
此外，通常以數字方式，即通過一個采樣信號(并且不是一個連續信號)計算c(t)*h(t)。所以針對發送信號的樣本進行計算，通常每隔Tc/e對信號進行一次采樣，其中Tc是碼片周期而e是過采樣系數(e是一個整數)。
權利要求
1．一個CDMA移動無線通信系統接收器，該接收器接收由對應于一個發送信號的不同傳播路徑的不同信號或路徑信號疊加而成的信號，而上述發送信號是由對應于傳送不同發送信息的不同信道的不同信號或信道信號疊加而成的信號，在利用上述不同傳播路徑恢復一個指定信道傳送的發送信息之前上述接收器包括-估測至少一個接收信道信號或干擾信號的裝置(6,9,11,9′)，上述信號由對應于一個發送信道信號的不同傳播路徑的不同路徑信號疊加而成，而上述發送信道信號對應于至少一個不同于上述指定信道的信道，-從上述接收信號中減去上述至少一個估測干擾信號的裝置(10,10′)。
2．如權利要求1所述的接收器，其中上述指定信道是一個下行鏈路專用信道并且上述至少一個不同于上述指定信道的信道是一個下行鏈路公共信道。
3．如權利要求1或2中任何一個所述的接收器，其中估測上述至少一個干擾信號的上述裝置包含-估測傳輸信道的信道脈沖響應h(t)的裝置(6)，上述裝置提供一個估測 -計算 的裝置(9)，其中c(t)是對應于上述至少一個不同于上述指定信道的信道的發送信道信號，而*是卷積操作符，上述裝置提供上述干擾信號的一個估測 。
4．如權利要求1所述的接收器，其中估測上述至少一個接收信道信號的上述裝置包含-估測傳輸信道的信道脈沖響應h(t)的裝置(6)，上述裝置提供一個估測 -估測對應于上述至少一個不同于上述指定信道的信道的發送信道信號c(t)的裝置(11)，上述裝置提供一個估測 -計算 的裝置(9′)，其中*是卷積操作符，上述裝置提供上述干擾信號的一個估測 。
5．如權利要求1至4中任何一個所述的接收器，其中還包括-根據一個關于上述估測干擾信號的功率的函數控制上述執行減法操作的裝置(10或10′)的裝置(12或12′)。
6．如權利要求5所述的接收器，其中上述裝置(12,12′)包括-確定上述至少一個估測干擾信號的功率P的裝置(13或13′)，-在下列準則成立的情況下允許進行上述減法操作的裝置(14或14′)P＞α.I其中α是一個預定參數而I是一個基準功率。
7．一個CDMA移動無線通信系統設備，其中包含一個如權利要求1至6中任何一個所述的接收器。
8．一個CDMA移動無線通信系統用戶設備，其中包含一個如權利要求1至6中任何一個所述的接收器。
全文摘要
一個CDMA移動無線通信系統接收器,該接收器接收由對應于一個發送信號的不同傳播路徑的不同信號或路徑信號疊加而成的信號,而上述發送信號是由對應于傳送不同發送信息的不同信道的不同信號或信道信號疊加而成的信號,在利用上述不同傳播路徑恢復一個指定信道傳送的發送信息之前上述接收器包括:估測至少一個接收信道信號或干擾信號的裝置,以及從上述接收信號中減去上述至少一個估測干擾信號的裝置(10)。
文檔編號H04B1/707GK1321016SQ0111630
公開日2001年11月7日 申請日期2001年4月6日 優先權日2000年4月7日
發明者帕斯卡爾·阿金, 基斯雷恩·雷貝特加特 申請人:阿爾卡塔爾公司