專利名稱：在擴頻碼分多址接收機中減小干擾的方法
技術領域：
本發明涉及擴頻通信，特別是涉及一種在直接序列碼分多址接收機中用于減少干擾的干擾消除器和及其方法。
直接序列碼分多址擴頻通信系統由于受到其他同時存在的用戶的干擾其容量是受限的。如果沒有使用自適應功率控制，或雖使用了但不是最佳的，則這種情況將加重。
碼分多址是干擾受限的。同時進行發送的用戶越多，比特差錯率(BER)就越高。增加的容量要求前向糾錯(FEC)編碼，其反過來則增加了數據速率和限制了容量。
本發明總的目的是在直接序列碼分多址接收機中減小由于N-1個干擾信號產生的噪聲。
本發明提供了一種用于在具有N個信道的擴頻CDMA接收機中利用多個干擾消除器減小干擾的方法，其中N個信道中的每一個由一個不同的片碼信號標識，所述多個干擾消除器中的每一個包括用于產生多個片碼信號的多個片碼發生器和用于產生多個定時片碼信號的多個定時裝置，在所述多個干擾消除器之每一個內該方法包括以下步驟a利用多個片碼信號同時把擴頻CDMA信號的多個擴頻信道分別解擴成多個解擴信號；b利用多個定時片碼信號分別對所述多個解擴信號進行擴頻處理，多個定時片碼信號中的每一個與所述多個解擴信號中的一個相對應；c從擴頻CDMA信號中減去N-1多個經擴頻處理的解擴信號之每一個，該N-1多個經擴頻處理的解擴信號不包括第i解擴信號的經擴頻處理的解擴信號，由此產生一個減去信號；d利用一第i定時片碼信號把所述減去信號解擴成一第i信道信號，產生N個信道的第一組評估；e利用第二多個干擾消除器重復步驟a至d，產生N個信道的第二組評估；f利用第M多個干擾消除器重復步驟a至d，產生N個信道的第M組評估。
本發明還提供一種用于在具有N個信道的擴頻CDMA接收機中利用第一多個干擾消除器減小干擾的方法，其中N個信道中的每一個由一個不同的片碼信號標識，該方法包括以下步驟a.同時把擴頻CDMA信號的多個擴頻信道分別解擴成多個解擴信號；b.利用相應的多個定時片碼信號同時對所述多個解擴信號進行擴頻處理，產生N個經擴頻處理的解擴信號，其中所述多個定時片碼信號的每一個與所述多個解擴信號中的相應的一個相對應；c.從擴頻CDMA信號中減去除N個經擴頻處理的解擴信號中之第一個外的所有信號，由此產生第一減去信號；d.從擴頻CDMA信號中減去除N個經擴頻處理的解擴信號中之第二個外的所有信號，由此產生第二減去信號；e.從擴頻CDMA信號中減去除N個經擴頻處理的解擴信號中之第N個外的所有信號，由此產生第N減去信號；f.利用第一定時片碼信號把第一減去信號解擴成一個第一信道的評估；g.利用第二定時片碼信號把第二減去信號解擴成一個第二信道的評估；h.利用第N定時片碼信號把第N減去信號解擴成一個第N信道的評估；i.合并第一信道的第一多個評估；j.合并第二信道的第二多個評估；k.合并第N信道的第N多個評估。
本發明還提供一種在多信道CDMA電信系統通信接收機中減小干擾的方法，包括以下步驟同時解擴多個特定CDMA信道；減去除多個信道中的一個選定解擴信道外的所有信道，以產生一個干擾參考信號；對干擾參考信號和所述選定的解擴信道進行積分和合并，以產生所述選定信道的干擾消除信號。
本發明還提供一種在多信道CDMA電信系統通信接收機中減小干擾的方法，包括以下步驟處理一個多信道CDMA信號以產生多個經處理的信號，每個經處理的信號利用一個不同的CDMA信道處理；減去除所述多個將處理的信號中的一個選定信號外的所有信號，以產生一個減去信號；相對于一個片碼對所述減去信號濾波，該片碼與對應于所述多個經處理的信號中的所述選定的一個信號的特定CDMA信道相關聯，以產生該特定CDMA信道的干擾消除信號。
本發明還提供一種接收擴頻信號中的擴頻信道信號的方法，包括a)對多個特定CDMA信道的每一個的所接收擴頻信號解擴以產生每個信道的第一評估；b)對于每個信道，解擴所有其它信道從前一步驟獲得的評估以產生解擴的其它信道信號，并從所接收信號中減去解擴的其它信道信號，并解擴該結果以產生每一個信道的下一個評估；c)將步驟b重復選定次數；d)使用步驟a，b，c產生的每個信道的評估以輸出每個信道的信道信號。
本發明的其它目的和優點部分地在下面的描述中進行了表述，并且其中的一部分在描述中是明顯的，或可通過本發明的實踐來了解。本發明的其它目的和優點也可通過在所附權利要求中限定的各種手段和組合來實現和獲得。
加入并作為說明書一部分的附圖示出了本發明的優選實施例，并與說明書一起用于描述本發明的原理。
圖1是使用相關器的擴頻CDMA干擾消除器的框圖；圖2是使用相關器的用于處理多個信道的擴頻CDMA干擾消除器的框圖；圖3是使用匹配器的擴頻CDMA干擾消除器的框圖；圖4是使用匹配器的用于處理多個信道的擴頻CDMA干擾消除器的框圖；圖5是用于處理多個信道的具有多次迭代的擴頻CDMA干擾消除器的框圖；圖6示出了對于Eb/η＝6dB的理論性能特征；
圖7示出了對于Eb/η＝10dB的理論性能特征；圖8示出了對于Eb/η＝15dB的理論性能特征；圖9示出了對于Eb/η＝20dB的理論性能特征；圖10示出了對于Eb/η＝25dB的理論性能特征；圖11示出了對于Eb/η＝30dB的理論性能特征；圖12是連接到一起的干擾消除器的框圖；圖13是合并圖12的干擾消除器的輸出的框圖；圖14示出了對于異步的、PG＝100、相同功率，EbN＝30dB的模擬性能特征；圖15示出了對于異步的、PG＝100、相同功率，EbN＝30dB的模擬性能特征；圖16示出了對于異步的、PG＝100、相同功率，EbN＝30dB的模擬性能特征；圖17示出了對于異步的、PG＝100、相同功率，EbN＝30dB的模擬性能特征。
現在對本發明的優選實施例進行詳細地描述，其實例在附圖中示出，其中，相同的參考數字表示幾個示圖中的相同部件。
在圖1所示的示例性設置中，提供了一種在具有N個信道的擴頻碼分多址(CDMA)接收機中減少干擾的擴頻CDMA干擾消除器。本發明也可工作在擴頻碼分復用(CDM)系統中。因此，為了不失一般性，這里所用的術語擴頻CDMA信號包括擴頻CDMA信號和擴頻CDM信號。在個人通信業務中，該干擾消除器可被用在基站中或諸如手機的遠端單元中。
圖1示出了由第一片碼信號限定的用于第一信道的干擾消除器。該干擾消除器包括多個解擴裝置，多個定時裝置，多個擴頻處理裝置，減法裝置，和第一信道解擴裝置。
利用多個片碼信號，所述多個解擴裝置把接收的擴頻CDMA信號分別解擴成多個解擴信號。在圖1中，多個解擴裝置被表示為第一解括裝置，第二解擴裝置，到第N解擴裝置。第一解括裝置包括一個第一相關器，舉例來說，它被具體表現為第一混合器51，第一片碼信號發生器52，和第一積分器54。第一積分器54可替換地可以是一個第一低通濾波器或一個第一帶通濾波器。第一混合器51連接在輸入41與第一片碼信號發生器52和第一積分器54之間。
第二解括裝置包括一個第二相關器，舉例來說，它被具體表現為第二混合器61，第二片碼信號發生器62，和第二積分器64。第二積分器64可替換地可以是一個第二低通濾波器或一個第二帶通濾波器。第二混合器61連接在輸入41與第二片碼信號發生器62和第二積分器64之間。
第N個解括裝置被描述成一個第N相關器，舉例來說，它被表示為第N混合器71，第N片碼信號發生器72，和第N積分器74。第N積分器74可替換地可以是一個第N低通濾波器或一個第N帶通濾波器。第N混合器71連接在輸入41與第N片碼信號發生器72和第N積分器74之間。
正如本領域所公知的，第一至第N解擴裝置可由能對擴頻信號中的信道進行解擴的任何裝置實現。
所述多個定時裝置可具體表現為延遲裝置53，63，73。第一延遲裝置53具有延遲時間T，它近似與第一積分器54的積分時間Tb或第一低通濾波器或第一帶通濾波器的時間常數相同。第二延遲裝置63具有延遲時間T，它近似與第二積分器64的積分時間Tb或第二低通濾波器或第二帶通濾波器的時間常數相同。類似地，第N裝置73具有延遲時間T，它近似與第N積分時間Tb，或第N濾波器或第N濾波器的時間常數相同。第一積分器54，第二積分器64至第N積分器74的積分時間是相同的。如果使用低通濾波器，則典型地，第一低通濾波器，第二低通濾波器至第N濾器的時間常數是相同的。如果使用帶通濾波器，則第一帶通濾波器，第二帶通濾波器至第N濾器的時間常數是相同的。
所述多個擴頻處理裝置使用了一個用于分別對所述多個解擴信號進行擴頻處理的所述多個片碼信號的定時版本(即延遲版本)，每個片碼信號對應著一個相應的解擴信號。舉例來說，多個擴頻處理裝置被具體表現為第一處理混合器55，第二處理混合器65，第N處理混合器75。該第一處理混合器55連接到第一積分器54，并通過第一延遲裝置53連接到第一片碼信號發生器52。第二處理混合器65連接到第二積分器64，并通過第二延遲裝置63連接到第二片碼信號發生器62。第N混合器75連接到第N積分器74，并通過第N延遲裝置73連接到第N片碼信號發生器72。
為了減少對使用擴頻CDMA信號的第i信號的信道的干擾，減法裝置把該N－1個與該第i信道不相對應的經擴頻處理的解擴信號中的每一個從擴頻CDMA信號中減去。由此，該減法裝置產生一個減去信號。該減法裝置被表示為第一減法器150。所示的減法裝置150通過第N混合器75被連接到第二處理混合器65的輸出端。此外，該第一減法裝置150通過一個主延遲裝置48連接到輸入41。
第i信道解擴裝置利用第i片碼信號把減去信號解擴成第i信號。第一信道解擴裝置被表示為第一信道混合器147。該第一信道混合器147連接到第一延遲裝置53和第一減法器150。第一信道積分器146連接到第一信道混合器147。
第一片碼信號發生器52，第二片碼信號發生器62至第N片碼信號發生器72分別產生第一片碼信號，第二片碼信號至第N片碼信號。正如本領域所公知，這里使用術語“片碼信號”是指擴展頻譜信號的擴展信號。典型的片碼信號是從偽隨機(PN)序列中產生的。第一片碼信號，第二片碼信號至第N片碼信號可以分別從第一PN序列，第二PN序列至第NPN序列產生。第一PN序列由一第一片碼字定義或產生，第二PN序列由一第二片碼字定義或產生，直至第N個PN序列由一第N片碼字定義或產生。第一片碼字，第二片碼字，至第N片碼字中的每一個是不同的，即彼此不同。總之，一個片碼字可以是一個PN序列的實際順序，或被用來限定用于產生PN序列的調整。所述調整例如可以是移位寄存器的延遲抽頭。
利用由第一片碼信號發生器52產生的第一片碼信號，第一混合器51將在輸入41的一被接收擴頻CDMA信號解擴成第一解擴信號。來自第一混合器51的第一解擴信號通過第一積分器54被濾波。第一積分器54在時間Tb(諸如一比特碼元的時間間隔)上積分。同時，該第一片碼信號由延遲裝置53延遲時間T。延遲時間T近似等于積分時間Tb加上系統或元件延遲。與積分時間Tb比較，系統或元件延遲通常很小。
使用第一擴展混合器55，利用來自第一積分器54輸出端的第一解擴信號對第一片碼信號的延遲版本進行處理。第一擴展混合器55的輸出被饋送到除第一減法器150以外的各減法器，用于對擴頻CDMA信號的第二至第N信道進行處理。
為了減少對到達擴頻CDMA信號的第一信道的干擾，正如下面所述，由第二至第N解擴器對接收的擴頻CDMA信號進行處理。擴頻CDMA信號的第二信道由第二解擴裝置解擴。在第二混合器61中，由第二片碼信號發生器62產生的第二片碼信號解擴擴頻CDMA信號的第二信道。解擴的第二信道通過第二積分器64被濾波。第二積分器64的輸出為第二解擴信號。通過第二處理混合器65利用第二片碼信號的延遲版本對該第二解擴信號進行擴頻處理。通過延遲裝置63，第二片碼信號被延遲。延遲裝置63把第二片碼信號延遲時間T。第二信道混合器65利用來自第二積分器64的第二擴頻信道的濾波版本對該第二片碼信號的一個定時版本，即延遲版本進行擴頻處理。這里所使用的術語“擴頻處理”包括通過將信號與一片碼信號混合或調制產生擴頻信號的任何方法。擴頻處理可通過乘法裝置，異或門，匹配濾波器，或本領域公知的任何裝置或電路實現。
類似地，擴頻CDMA信號的第N信道由第N解擴裝置解擴。因此，接收的擴頻CDMA信號具有由第N混合器71通過把擴頻CDMA信號與來自第N片碼信號發生器72的第N片碼信號混合解擴的第N信道。第N混合器71的輸出通過第N積分器74被濾波。作為第N解擴信號的第N積分器74的輸出是擴頻CDMA信號的第N信道的被解括和濾波版本。利用第N片碼信號的延遲版本對第N解擴信號進行擴頻處理。通過延遲裝置73，第N片碼信號被延遲。第N信道混合器75利用第N解擴信號對該第N片碼信號的定時版本，即延遲版本進行擴頻處理。
在第一減法器150中，第二處理混合器65至第N處理混合器75的每個輸出被從來自輸入41的擴頻CDMA信號的定時版本，即延遲版本中減去。擴頻CDMA信號的的延遲通過第一主延遲裝置48定時。典型地，第一主延遲裝置48的延遲是時間T，它近似等于第一積分器54至第N積分器74的積分時間。
在第一減法器150的輸出端產生一個第一減去信號。對于擴頻CDMA信號的第一信道的第一減去信號在這里被定義為是擴頻CDMA信號的延遲版本減去來自第二處理混合器65至第N處理混合器75的輸出。第二減去信號至第N減去信號被同樣地定義。
來自第一延遲裝置53的輸出的第一片碼信號的延遲版本被用于對第一減法器150的輸出進行解擴。因此，利用第一片碼信號，通過第一信道混合器147解擴第一減去信號。該第一信道混合器147的輸出由第一信道積分器146濾波。這樣就產生了擴頻CDMA信號的第一信道的輸出評估d1。
正如圖2所示，多個減法器150，250，350，450可被適當地連接到圖1的輸入41和第一擴展混合器55，第二擴展混合器65，第三擴展混合器至第N擴展混合器75。多個減法器150，250，350，450還連接到從輸入41引出的主延遲裝置48。這種設置可從第一減法器150產生一個第一減去信號；從第二減法器250產生一個第二減去信號；從第三減法器350產生一個第三減去信號；直至從第N減法器450產生一個第N減去信號。
第一減法器150，第二減法器250，第三減法器350至第N減法器450的輸出每一個都被耦合到相應的第一信道混合器147，第二信道混合器247，第三信道混合器347，至第N信道混合器447。每個信道混合器都與第一片碼信號g1(t-T)，第二片碼信號g2(t-T)，第三片碼信號g3(t-T)，至第N片碼信號gN(t-T)的一個延遲版本相連接。各自第一信道混合器147，第二信道混合器247，第三信道混合器347，至第N信道混合器447的每個的輸出分別連接到第一信道積分器146，第二信道積分器246，第三信道積分器346，至第N信道積分器446。在各信道積分器每個的輸出，產生相應第一信道評估d1，第二信道評估d2，第三信道評估d3，至N道評估dN。
參考圖1，在第二至第NCDMA信道的工作是相同的條件下，用擴頻CDMA信號的第一信道來說明本發明的使用。在輸入41處的被接收擴頻CDMA信號被延遲裝置48延遲并被饋送到第一減法器150。該擴頻CDMA信號具有由第二混合器61利用第二片碼信號，至第N混合器71利用第N片碼信號解擴的第二信道至第N信道。相應的第二片碼信號至第N片碼信號由第二片碼信號發生器62至第N片碼信號發生器72產生。第二信道至第N信道分別由第二積分器64至第N積分器74解擴和濾波。解擴在第二積分器64至第N積分器74的每個輸出中部分或全部地除去了非解擴信道。
在一個優選實施例中，用于第一片碼信號發生器52，第二片碼信號發生器62至第N片碼信號發生器72的每個片碼信號是彼此正交的。然而，本發明的工作并不要求正交片碼信號的使用。當使用正交的片碼信號時，在每個積分器的輸出，解擴信號擁有各自的信道加噪聲。利用正交的片碼信號，理論上混合器消除了與解擴信號正交的信道。通過相應的處理混合器對相應的信道進行擴頻處理。
在第二處理混合器65至第N處理混合器75的輸出端是第二信道至第N信道的延遲版本加包含在其中的噪聲成分。然后，通過第一減法器150從所接收的擴頻CDMA信號中減去第二信道至第N信道的每一個。由第一信道混合器147利用第一碼片信號的延遲版本對第一減去信號進行解擴，并通過第一信道濾波器146對其濾波。因此，在對擴頻CDMA信號的第一信道進行解擴之前，第二信道至第N信道加與這些信道對準的噪聲成分被從接收的擴頻CDMA信號中減去。正如圖3所示，擴頻CDMA干擾消除器的一個替換實施例包括多個第一解擴裝置，多個擴頻處理裝置，減法裝置，和第二解擴裝置。在圖3中，所述多個解擴裝置被表現為第一解擴裝置，第二解擴裝置至第N解擴裝置。第一解擴裝置具體體現為一個第一匹配濾波器154。該第一匹配濾波器154具有與第一片碼信號匹配的脈沖響應，用于對擴頻CDMA信號的第一信道進行擴頻處理和限定。第一匹配濾波器154連接到輸入41。
第二解擴裝置具體體現為第二匹配濾波器164。該第二匹配濾波器164具有與第二片碼信號匹配的脈沖響應，用于對擴頻CDMA信號的第二信道進行擴頻處理和限定。第二匹配濾波器164連接到輸入41。
第N解擴裝置具體體現為第N匹配濾波器174。該第N匹配濾波器174具有與第N片碼信號匹配的脈沖響應，用于對擴頻CDMA信號的第N信道進行擴頻處理和限定。第N匹配濾波器174連接到輸入41。
這里使用的術語“匹配濾波器”包括能夠與片碼信號匹配的任何類型的匹配濾波器。匹配濾波器可以是數字濾波器或是模擬濾波器。表面聲波(SAW)器件可用在射頻(RF)或中頻(IF)中。數字信號處理器和具有匹配濾波器的專用積分電路(ASIC)可用在RF，IF，或基帶頻率中。
在圖3中，多個擴頻處理裝置被體現為第一處理濾波器55，第二處理濾波器65至第N處理濾波器75。第一處理濾波器55可通過第一調整裝置97連接到第一碼片信號發生器52。第二處理濾波器55可通過第二調整裝置98連接到第二片碼信號發生器62。第N處理濾波器75可通過第N調整裝置99連接到第N片碼信號發生器72。第一調整裝置97，第二調整裝置98至第N調整裝置99是任選的，并被用作把第一片碼信號，第二片碼信號至第N片碼信號與從第一匹配濾波器154，第二匹配濾波器164至第N匹配濾波器174分別輸出的第一解擴信號，第二解擴信號至第N解擴信號相對準的調整。
減法裝置表示為第一減法器150。第一減法器150連接到第二處理混合器65至第N處理混合器75的輸出端。此外，第一減法器150通過主延遲裝置48還連接到輸入41。
第一信道解擴裝置表示為第一信道匹配濾波器126。第一信道匹配濾波器126連接到第一減法器150。第一信道匹配濾波器126具有與第一片碼信號匹配的脈沖響應。
在輸入41處的一被接收擴頻CDMA信號的第一信道通過第一匹配濾波器154被解擴。第一匹配濾波器154具有與第一片碼信號匹配的脈沖響應。第一片碼信號定義了擴頻CDMA信號的第一信道，并由第一片碼信號發生器52使用。第一片碼信號通過調整裝置97可延遲調整時間τ。第一處理混合器55利用第一片碼信號對第一匹配濾波器154的輸出進行擴頻處理。第一處理混合器55的輸出被饋送到除第一減法器150外的各減法器，以便對擴頻CDMA信號的第二信道至第N信道進行處理。
為了減少對第一擴頻信道的干擾，正如下面所述，由第二解擴裝置至第N解擴裝置對接收的擴頻CDMA信號進行處理。第二匹配濾波器164具有與第二片碼信號匹配的脈沖響應。第二片碼信號定義了擴頻CDMA信號的第二信道，并由第二片碼信號發生器62使用。第二匹配濾波器164對擴頻CDMA信號的第二信道進行解擴。第二匹配濾波器164的輸出為第二解擴信號。第二解擴信號觸發第二片碼信號發生器62。第二處理混合器65利用第二片碼信號的一定時版本還對該第二解擴信號進行擴頻處理。第二片碼信號的定時從第二匹配濾波器164中觸發出第二解擴信號。
同樣地，第N解擴裝置對擴頻CDMA信號的第N信道進行解擴。因此，被接收擴頻CDMA信號具有由第N匹配濾波器174解擴的第N信道。第N匹配濾波器174的輸出為第N解擴信號，即擴頻CDMA信號的第N信道的被解擴和濾波版本。由第N片碼信號的一定時版本對第N解擴信號進行擴頻處理。利用來自第N濾波器174的第N解擴信號觸發第N片碼信號的定時。第N處理混合器75利用第N解擴信號對第N片碼信號的定時版本進行擴頻處理。
在第一減法器150中，第二處理混合器65至第N處理混合器75的每個輸出被從來自輸入41的擴頻CDMA信號的延遲版本中減去。擴頻CDMA信號的的延遲通過第一主延遲裝置48定時。延遲裝置48的時間設定為與從擴頻CDMA信號中減去的第二至第N被擴頻處理的解擴信號相對準。這就在第一減法器150的輸出端產生了一個第一減取信號。該減去信號由第一信道匹配濾波器126解擴。這樣就產生了擴頻CDMA信號的第一信道的一個輸出評估d1。
如圖4所示，多個減法器150，250，350，450可被適當地連接到第一處理混合器，第二處理混合器，第三處理混合器至第N處理混合器的輸出，和連接到從輸入41引出的主延遲裝置48。第一減去信號由第一減法器150輸出；第二減去信號由第二減法器250輸出；第三減去信號由第三減法器350輸出；直至第N減去信號由第N減法器450輸出。
第一減法器150，第二減法器250，第三減法器350至第N減法器450的輸出每一個都被耦合到相應的第一信道匹配濾波器126，第二信道匹配濾波器226，第三信道濾波器326，至第N信道濾波器426。第一信道匹配濾波器126，第二信道匹配濾波器226，第三信道濾波器326，至第N信道濾波器426具有與擴頻CDMA信號的分別定義了第一信道，第二信道，第三信道至第N信道的第一片碼信號，第二片碼信號，第三碼信號至第N片碼信號相匹配的脈沖響應。在相應第一信道匹配濾波器126，第二信道匹配濾波器226，第三信道濾波器326，至第N信道濾波器426的每個輸出端，產生了相應第一信道的評估d1，第二信道評估d2，第三信道評估d3，至第N信道評估dN。
在第二至第NCDMA信道的工作是相同的條件下，用擴頻CDMA信號的第一信道來說明本發明的使用。在輸入41處的被接收擴頻CDMA信號被延遲裝置48延遲并被饋送到第一減法器150。上述擴頻CDMA信號具有由第二匹配濾波器164至第N匹配濾波器174解擴的第二至第N信道。這種解擴從各自的解擴信道中除去了其他CDMA信道。在一個優選實施例中，由第一信道，第二信道至第N信道使用的每個片碼信號是與其他片碼信號正交的。在第一匹配濾波器154，第二匹配濾波器164至第N匹配濾波器174的輸出端是第一解擴信號，第二解擴信號至第N解擴信號，加噪聲。
由各處理混合器對各個信道進行擴頻處理。因此，在第二處理混合器65至第N處理混合器75的輸出端是第二解擴信號至第N解擴信號的延遲版本加包含在其中的噪聲成分。然后，通過第一減法器150從所接收的擴頻CDMA信號中減去每個經擴頻處理的解擴信號。這樣就產生了第一減去信號。利用第一信道匹配濾波器126對第一減去信號解擴。因此，在對擴頻CDMA信號的第一信道進行解擴之前，第二信道至第N信道加與這些信道對準的噪聲成分被從接收的擴頻CDMA信號中減去。
如正如本領域所公知，相關器和匹配濾波器可以互換，來實現相同的功能。圖1至3示出了使用相關器或匹配濾波器的替換實施例。也可以對這些設置進行改變。例如，多個解擴裝置可具體體現為多個匹配濾波器，而信道解擴裝置可具體體現為一個相關器。可替換地，所述多個解擴裝置可以是匹配濾波器和相關器的組合。而且，擴頻處理裝置可具體體現為匹配濾波器或SAW，或異或門，或者用于把解擴信號與片碼信號混合的其他器件。如正如本領域所公知，任何擴頻解擴器或解調器都可以對擴頻CDMA信號進行解擴。圖1至4中所示的特定電路通過舉例的方式對本發明進行了說明。
如圖5所示，可重復圖1至4中所教導的概念。圖5示出了第一多個干擾消除器511，512，513，第二多個干擾消除器521，522，523，直至第N多個干擾消除器531，532，533。每一多個干擾消除器都包括已參考圖1-4討論過的適當部件。輸入通過每個干擾消除器中的延遲裝置得到延遲。
接收的擴頻CDMA信號具有由第一多個干擾消除器511，512，513首先消除的干擾，由此產生第一組評估，即擴頻CDMA信號的第一信道，第二信道至第N信道的第一評估d11，第二評估d12，至N評估d1N。第一組評估能夠具有由第二多個干擾消除器521，522，523消除的干擾。第一信道，第二信道至第N信道的第一組評估d11、d12、…，d1N被輸入到第二多個干擾消除器，第二多個干擾消除器的干擾消除器521，干擾消除器522至第N干擾消除器523。第二多個干擾消除器由此產生第一信道，第二信道至第N信道的第二組評估，即d21、d22、…，d2N。類似地，第二組評估能夠通過一第三多個干擾消除器，和最終分別通過第M組干擾消除器531，532，533。
本發明還包括一種在具有N個片碼信道的擴頻CDMA接收機中減少干擾的方法。N個信道中的每一個由一個不同的片碼信號標識。該方法包括利用多個片碼信號把擴頻CDMA信號分別解擴成多個解擴信號的步驟。應用所述多個片碼信號的一個定時版本，利用與各個解擴信號相應的片碼信號對多個解擴信號進行擴頻處理。把N-1個經擴頻處理的解擴信號中的每一個從擴頻CDMA信號中減去，所述N-1個經擴頻處理的解擴信號不包括第i解擴信號的經擴頻處理信號，由此產生一個減去信號。對所述減去信號解擴以生成第i信道。
直接序列擴頻CDMA系統的差錯Pe的概率為Pe=12erfc(αSNR)1/2]]>其中erfc為互補差錯函數，SNR為信噪比，且1≤α≤2。α的值取決于一特定干擾消除器系統被如何設計。
干擾消除之后的SRN和方法由下式給出SNR=(PG/N)R+11+(PG/N)R+11Eb/η1-(N/PG)R+11-N/PG]]>其中N是信道的數量，PG為處理增益，R為干擾消除器再現的次數，Eb為每信息比特的能量，而η為噪聲譜密度。
圖6示出當Eb/η＝6dB時，干擾消除器及其方法的理論性能特征。它示出了不符合干擾消除器的SNR對PG/N的性能特征。最低的曲線(R＝0)為沒有干擾消除器的特性。對于R＝1和R＝2的曲線，示出了使用一個和兩個如圖5所示的干擾消除器的改進性能。當PG/N→1時，具有工作無效的SNR。如果PG＞N，則干擾消除器的輸出SNR接近Eb/η。此外，如果(N/PG)R＋1，那么SNR→(Eb/η)(1－N/PG)。
圖7示出了對于Eb/η＝10dB時的理論性能特征。圖7示出了重復使用干擾消除器三次可以產生具有N/PG＝2的4dB改進。
圖8示出了對于Eb/η＝15dB時的理論性能特征。利用該比特能量與噪聲之比，重復使用干擾消除器兩次可以產生具有N/PG＝2的6dB改進。
圖9示出了對于Eb/η＝20dB時的理論性能特征。利用該比特能量與噪聲之比，重復使用干擾消除器兩次可以產生具有N/PG＝2的6dB改進。類似地，圖10和11示出了重復使用干擾消除器一次可以產生具有N/PG＝2的大于10dB改進。
本發明可以擴展到多個干擾消除器。正如圖12所示，由CDMA/DS檢測器611對一接收的擴頻信號R(t)進行解擴和檢測。每個信道被表示為輸出O01，O02，O03，…，O0m。這樣，每個輸出就是一個從接收的擴頻信號R(t)中獲得的解擴的擴頻信道。CDMA/DS檢測器611的每個輸出從串聯連接的多個干擾消除器612，613，…，614中通過。如前所述，每個擴頻信道通過干擾消除處理。通過每比特一次對前級輸出進行取樣和保持，獲得到達每個干擾消除器的輸入。對于信道i，第一干擾消除器在時刻t＝T＋τi對CDMA/DS檢測器的輸出取樣。該值作為輸入被保持不變，直到t＝2T＋τi；在該時刻對下一比特值取樣。于是，到達干擾消除器的輸入波形是原始數據波形di(t－τi)的評估di(t－τi)，而輸出為另一評估di(t－τi)。使M個擴頻信道輸出O0i，i＝1，2，…，M，通過干擾消除器612，以產生一個新的相應信道輸出組O1i，i＝1，2，…，M。
如圖13所示，可以對特定擴頻信道的各輸出進行組合，這些輸出是處在每個干擾消除器的輸出端。因此，合并器615可將來自CDMA/DS檢測器611的第一信道輸出和來自第一干擾消除器612的輸出O11，來自第二干擾消除器613的輸出O21，直至來自第N干擾消除器614的輸出ON1組合。每個要被組合的輸出具有相應的比特。因此，每個Os1被插入“s”個比特時間延遲。隨后，組合輸出通過判決裝置616。對每個擴頻信道進行判決，從而把每個合并器615，617，619的輸出命名為信道1平均輸出O1，信道2平均輸出O2，和信道M平均輸出OM。每個平均輸出順序地通過判決裝置616，判決裝置618，和判決裝置620。最好，這些平均輸出具有可以按照一特點設計改變的放大因子Cj。在一個優選實施例中，Cj＝1/2j。它允許以一種特定的方式對各個干擾消除器的輸出進行合并。
圖14-17示出了圖12和13的設置的模擬性能特征。圖14-17用于異步信道(相對的時間延遲統一地分布在0與比特時間T之間)，處理增益為100，所有用戶具有相同功率和熱信噪比(30dB的Eb/η)。長度8191金碼(Gold codes)用于PN序列。
在圖14中，示出了圖12的每個輸出級的性能特征。于是，S0表示在CDMA/DS檢測器611之輸出端的BER特性，S1表示在干擾消除器612之輸出端的BER特性，S2表示在干擾消除器613之輸出端的BER特性，等等。在確定圖14中所示性能特征的過程中不使用干擾消除器之輸出的組合。相反，該性能特征是重復地使用干擾消除器。根據指示，在順序附圖的每一個中，每幅圖都示出了CDMA/DS檢測器611的一種特征的輸出。
圖15示出當順序的干擾消除器的輸出被合并時的性能特征。其示出了一個特定信道的性能特征。于是，曲線S0是CDMA/DS檢測器611的輸出。曲線S1代表CDMA/DS檢測器611和干擾消除器612的輸出之平均的BER性能。這里，C0＝C1＝1/2 Cj＝0，j不等于0，1。曲線S2代表干擾消除器613和干擾消除器612的輸出之平均的BER性能。曲線S2由圖13所示的合并器確定。這里，C0和C1被設定等于1/2，而所有其他Cj定為0。類似地，曲線S3為第二和第三干擾消除器之輸出被一起平均的性能。于是，曲線S3是第二和第三干擾消除器之輸出之間平均的性能特征。曲線S4是第三和第四干擾消除器之平均輸出的性能特征。在某一時刻，只有兩個干擾消除器被使用，以確定這些特定干擾消除器之平均輸出的性能特征。圖16示出了CDMA/DS檢測器611，和第一和第二干擾消除器612，613的常規輸出。此外，CDMA/DS檢測器611，和第一干擾消除器612的平均輸出被表示為S1 AVG。第一干擾消除器612和第二干擾消除器613之輸出的平均的BER性能被表示為平均輸出S2 AVG。
圖17示出了與圖16所示相一致的性能特征，但信噪比的單位為dB。
本領域的技術人員將會明白，可以對本發明的擴頻CDMA干擾消除器及其方法做出各種改進，而不會脫離本發明的范圍和精神，并且本發明是要覆蓋本申請所附權利要求的范圍之內所限定的擴頻CDMA干擾消除器的改進和變異以及它們的等同物。
權利要求
1.一種用于在具有N個信道的擴頻CDMA接收機中利用多個干擾消除器減小干擾的方法，其中N個信道中的每一個由一個不同的片碼信號標識，所述多個干擾消除器中的每一個包括用于產生多個片碼信號的多個片碼發生器和用于產生多個定時片碼信號的多個定時裝置，在所述多個干擾消除器之每一個內該方法包括以下步驟a.利用多個片碼信號同時把擴頻CDMA信號的多個擴頻信道分別解擴成多個解擴信號；b.利用多個定時片碼信號分別對所述多個解擴信號進行擴頻處理，多個定時片碼信號中的每一個與所述多個解擴信號中的一個相對應；c.從擴頻CDMA信號中減去N-1多個經擴頻處理的解擴信號之每一個，該N-1多個經擴頻處理的解擴信號不包括第i解擴信號的經擴頻處理的解擴信號，由此產生一個減去信號；d.利用一第i定時片碼信號把所述減去信號解擴成一第i信道信號，產生N個信道的第一組評估；e.利用第二多個干擾消除器重復步驟a至d，產生N個信道的第二組評估；f.利用第M多個干擾消除器重復步驟a至d，產生N個信道的第M組評估。
2.根據權利要求1所述方法，進一步包括以下步驟把由第一多個干擾消除器產生的所述第一組評估輸入到第二多個干擾消除器；把由第二多個干擾消除器產生的所述第二組評估輸入到第M多個干擾消除器；合并所述第M組評估的每個評估以產生一個平均值。
3.一種用于在具有N個信道的擴頻CDMA接收機中利用第一多個干擾消除器減小干擾的方法，其中N個信道中的每一個由一個不同的片碼信號標識，該方法包括以下步驟a.同時把擴頻CDMA信號的多個擴頻信道分別解擴成多個解擴信號；b.利用相應的多個定時片碼信號同時對所述多個解擴信號進行擴頻處理，產生N個經擴頻處理的解擴信號，其中所述多個定時片碼信號的每一個與所述多個解擴信號中的相應的一個相對應；c.從擴頻CDMA信號中減去除N個經擴頻處理的解擴信號中之第一個外的所有信號，由此產生第一減去信號；d.從擴頻CDMA信號中減去除N個經擴頻處理的解擴信號中之第二個外的所有信號，由此產生第二減去信號；e.從擴頻CDMA信號中減去除N個經擴頻處理的解擴信號中之第N個外的所有信號，由此產生第N減去信號；f.利用第一定時片碼信號把第一減去信號解擴成一個第一信道的評估；g.利用第二定時片碼信號把第二減去信號解擴成一個第二信道的評估；h.利用第N定時片碼信號把第N減去信號解擴成一個第N信道的評估；i.合并第一信道的第一多個評估；j.合并第二信道的第二多個評估；k.合并第N信道的第N多個評估。
4.根據權利要求3所述方法，進一步包括以下步驟l.把第一多個評估，第二多個評估和第N多個評估處理成多個經處理的評估；m.把所述多個經處理的評估輸入到第二多個干擾消除器；和n.使用第二多個干擾消除器重復步驟a到k。
5.一種在多信道CDMA電信系統通信接收機中減小干擾的方法，包括以下步驟同時解擴多個特定CDMA信道；減去除多個信道中的一個選定解擴信道外的所有信道，以產生一個干擾參考信號；對干擾參考信號和所述選定的解擴信道進行積分和合并，以產生所述選定信道的干擾消除信號。
6.根據權利要求5所述減小干擾的方法，其中所述積分和合并步驟進一步包括以下步驟對所述選定信道和所述干擾參考信號進行合并以產生一個合并信號；對所述合并信號進行積分以產生所述一個選定信道的干擾消除信號。
7.根據權利要求5所述減小干擾的方法，進一步包括相對于每個所述特定CDMA信道分別執行所述減去和所述積分和合并步驟，使得每個信道依次作為所述選定信道。
8.根據權利要求5所述減小干擾的方法，其中所述多個特定CDMA信道是從一個多信道CDMA信號解擴的，并且所述干擾參考信號是通過從所述多信道CDMA信號中減去除多個信道中的一選定解擴信道外的所有信道而產生的。
9.一種在多信道CDMA電信系統通信接收機中減小干擾的方法，包括以下步驟處理一個多信道CDMA信號以產生多個經處理的信號，每個經處理的信號利用一個不同的CDMA信道處理；減去除所述多個將處理的信號中的一個選定信號外的所有信號，以產生一個減去信號；相對于一個片碼對所述減去信號濾波，該片碼與對應于所述多個經處理的信號中的所述選定的一個信號的特定CDMA信道相關聯，以產生該特定CDMA信道的干擾消除信號。
10.根據權利要求9所述減小干擾的方法，進一步包括為每個經處理的信號執行所述減去和所述濾波步驟，使得每個經處理的信號依次作為所述多個經處理的信號中的所述選定的一個信號，從而產生每個CDMA信道的干擾消除信號。
11.根據權利要求9所述減小干擾的方法，其中從所述多信道CDMA信號中減去除所述多個經處理的信號中的一選定信號外的所有信號，以產生一個減去信號。
12.一種接收擴頻信號中的擴頻信道信號的方法，包括a)對多個特定CDMA信道的每一個的所接收擴頻信號解擴以產生每個信道的第一評估；b)對于每個信道，解擴所有其它信道從前一步驟獲得的評估以產生解擴的其它信道信號，并從所接收信號中減去解擴的其它信道信號，并解擴該結果以產生每一個信道的下一個評估；c)將步驟b重復選定次數；d)使用步驟a，b，c產生的每個信道的評估以輸出每個信道的信道信號。
13.根據權利要求12所述方法，其中步驟d進一步包括，對于每個信道，相加該信道由步驟a，b，c產生的評估以輸出特定信道信號。
14.根據權利要求12所述方法，其中步驟d進一步包括，對于每個信道，在相加前將該信道由步驟a，b，c產生的每個評估乘以一個因數。
15.根據權利要求14所述方法，其中對于每個信道，將每個下一個評估乘以一個因數，該因數的值是該信道的前一個評估的因數值的一半。
16.根據權利要求12所述方法，其中每個信道的每個下一個評估相對于該信道的前一個評估被延遲。
17.根據權利要求12所述方法，其中每個信道的每個下一個評估相對于該信道的前一個評估被延遲一個比特時間延遲。
18.根據權利要求12所述方法，其中步驟d進一步包括，對于每個信道，平均該信道由步驟a，b，c產生的評估以輸出特定信道信號。
19.根據權利要求12所述方法，其中步驟a，b，c中產生的多個評估至少是兩個評估。
全文摘要
一種用于在具有N個信道的擴頻接收機中減小干擾的擴頻碼分多址(CDMA)干擾消除器。該干擾消除器包括多個相關器,多個擴頻處理電路(55,65,75),減法電路(150),和信道相關器(147)。利用從片碼字信號發生器(52,62,72)產生的多個片碼信號,相關器把擴頻CDMA信號解擴成多個解擴信號。多個擴頻處理電路(55,65,75)利用從延遲裝置(53,63,73)產生的多個片碼信號的定時版本對所述多個解擴信號進行擴頻處理。為了利用第i片碼信號恢復一個碼信道,減法電路(150)從擴頻CDMA信號中減去N－1個解擴信號之每一個,由此產生一個減去信號。信道相關器(147)對該減去信號進行解擴。
文檔編號H04B1/707GK1337797SQ0112378
公開日2002年2月27日 申請日期1995年7月5日 優先權日1994年7月26日
發明者唐納德L·希林, 約翰·科瓦爾斯基, 希蒙·莫沙維 申請人:交互數字技術公司