用于自干擾消除的方法及設備的制作方法

用于自干擾消除的方法及設備的制作方法
【專利摘要】所主張標的物的實施例提供用于干擾消除的方法及設備。方法的一個實施例包含針對包含多個天線的天線陣列中的一天線使用在所述天線處在多個副載波中的每一者上接收的模擬信號來估計干擾參數。每一干擾參數與在所述多個副載波中的一者上發射到多個用戶中的一者的多個符號中的一者相關聯。此實施例還包含使用所述所估計干擾參數來消除來自由所述天線在所述多個副載波上接收的模擬信號的干擾。
【專利說明】用于自干擾消除的方法及設備
[0001] 相關申請案的奪叉參考
[0002] 本申請案與2011年9月19日提出申請的第13 / 236,467號美國專利申請案相 關。

【背景技術】
[0003] 本申請案一般來說涉及通信系統，且更明確地說，涉及無線通信系統。
[0004] 無線通信系統通常部署用于給用戶裝備（例如移動單元或其它啟用無線的裝置） 提供無線連接的眾多基站（或其它類型的無線接入點，例如eNodeB)。每一基站負責給位于 由所述基站服務的特定小區或扇區中的移動單元提供無線連接。基站與移動單元之間的空 中接口支持用于將信息從基站載運到移動單元的下行鏈路（或前向鏈路）信道及用于將信 息從移動單元載運到基站的上行鏈路（或反向鏈路）信道。上行鏈路及/或下行鏈路信道 通常包含用于載運數據業務（例如語音信息）的數據信道及用于載運控制信號（例如導頻 信號、同步信號、應答信號等等）的控制信道。
[0005] 當基站及任選地用戶終端包括多個天線時可采用多輸入多輸出（ΜΜ0)技術。舉 例來說，包含多個天線的基站可同時且在同一頻帶上向多個用戶發射多個獨立且不同信 號。ΜΙΜΟ技術能夠粗略地與在基站處可用的天線的數目成比例地增加無線通信系統的頻譜 效率（例如，位/秒/赫茲的數目）。然而，基站還需要關于下行鏈路信道到用戶中的每一 者的狀態的信息以選擇具有大約正交下行鏈路信道的用戶以供同時發射。在反向鏈路上可 由用戶提供信道反饋，但此增加與ΜΜ0發射相關聯的額外負擔，此減小無線通信系統的頻 譜效率。
[0006] 信道狀態中的隨機波動可形成大約正交的下行鏈路信道的集合。因此，如果與基 站相關聯的用戶的數目較大，那么這些隨機波動自然地往往形成具有大約正交下行鏈路信 道的用戶的群組。機會性ΜΙΜΟ方案識別用戶的這些群組，使得從基站到選定群組中的用戶 的同時發射之間的干擾在可接受容許水平內。舉例來說，使η τ表示基站處的發射天線的數 目且使Κ指示連接到基站的用戶的數目。在常規系統中，基站處的發射天線的數目ητ小于 連接到基站的用戶的數目Κ。每一用戶配備有％個接收天線。每一發射天線與用戶處的每 一接收天線之間的信道系數k可會集成η κΧητ矩陣Hk(k=l.....K)。
[0007] 在采用線性酉預譯碼矩陣的多用戶ΜΙΜΟ系統中，基站可同時向可選自K個用戶的 群體的多達~個用戶進行發射。發射信號與接收信號之間的關系可表示為：
[0008] y=HUs+n (1)
[0009] 其中S為含有發射信號的ητ維度向量，y為所接收信號的η κ維度向量，η為ηκ維 度噪聲向量，且U為nτXnτ酉預譯碼矩陣，S卩，滿足UU H=I的矩陣。注意，如果基站選擇向少 于ητ個用戶進行發射（此有時稱作"秩自適應"），那么s的條目中的一些條目可為零。每 一基站通常存儲由L個預譯碼矩陣Uji = 1.....L)組成的代碼本。總起來說，L個預譯 碼矩陣總共ητ · L個列向量，其中每一列向量具有ητ個條目。
[0010] 預譯碼矩陣將信號映射到可用信道上。基站可變化此映射以通過基于矩陣 Hk(k=l.....K)的基站的知識而選擇不同預譯碼矩陣來適合于信道條件。可使用來自移動 單元的反饋而將關于矩陣Hk的信息報告給基站。舉例來說，當基站實施機會性方案時，每 一用戶將代碼本中的列向量的優選子集經由反向鏈路周期性地報告給基站。用戶還報告對 應于與每一優選列相關聯的假想發射的質量指示符。可由每一用戶選擇及報告的列的子集 的大小為可在1與η τ · L之間的任何地方的參數。對于代碼本中的每一預譯碼矩陣A，基 站識別已表達對所述矩陣A的列向量的偏好的那些用戶且使那些用戶與所述矩陣A相關 聯。由于僅一個用戶可與每一列相關聯，因此如果幾個用戶已表達對所述矩陣A的同一列 向量的偏好，那么僅將那些用戶中的一者保留在關聯關系中（此可隨機地或基于優先級而 進行）。因此，存在與每一矩陣A相關聯的至多η τ個用戶。注意，每一用戶可與多個預譯 碼矩陣仏相關聯。
[0011] 基站（例如）在與矩陣仏相關聯的用戶的優先級的基礎上選擇預譯碼矩陣中的 一者。所述優先級可通過基站中的調度程序而確定。一旦識別矩陣及相關聯用戶，那么基 站便可使用對應預譯碼矩陣Ui來開始到選定用戶的同時發射。
[0012] 常規ΜΙΜΟ系統中的基站使用相對小數目個天線（例如，通常2到4個天線）來發 射及接收信號。天線的數目還通常顯著小于由基站服務的用戶的數目。因此，空間信道可 使用適當量的額外負擔來確定以將反饋從用戶裝備發射到基站。此外，通過考慮用戶的所 有可能組合，可使用強力技術來調度經由信道的包發射。


【發明內容】

[0013] 所揭示標的物針對于解決上文所陳述的問題中的一者或一者以上的效應。下文呈 現所揭示標的物的簡化概述以便提供對所揭示標的物的一些方面的基本理解。此概述并非 所揭示標的物的窮盡性綜述。其不打算識別所揭示標的物的關鍵或重要因素或敘述所揭示 標的物的范圍。其唯一目的是以簡化形式呈現一些概念來作為稍后所論述的較詳細說明的 前序。
[0014] 在一個實施例中，提供一種用于干擾消除的方法。所述方法的一個實施例包含針 對包括多個天線的天線陣列中的一天線使用在所述天線處在多個副載波中的每一者上接 收的模擬信號來估計干擾參數。每一干擾參數與在所述多個副載波中的一者上發射到多個 用戶中的一者的多個符號中的一者相關聯。此實施例還包含使用所述所估計干擾參數來消 除來自由所述天線在所述多個副載波上接收的模擬信號的干擾。
[0015] 在所述方法的進一步實施例中，針對所述天線的干擾參數的數目獨立于所述天線 陣列中的其它天線的數目。
[0016] 在所述方法的進一步實施例中，估計所述干擾參數包含估計用以使在所述天線處 接收的所述模擬信號與所述干擾參數及對應符號的乘積之間的差最小化的所述干擾參數。
[0017] 在所述方法的進一步實施例中，消除來自由所述天線接收的所述模擬信號的干擾 包含消除來自由所述天線接收的基帶信號的干擾。
[0018] 在所述方法的進一步實施例中，消除來自由所述天線接收的所述模擬信號的干擾 包含消除來自由所述天線接收的射頻信號的干擾。
[0019] 在所述方法的進一步實施例中，所述方法包含在消除來自所述模擬信號的所述干 擾之后將所述模擬信號轉換為數字信號。
[0020] 在所述方法的進一步實施例中，估計所述干擾參數包含基于所述數字信號而估計 所述干擾參數。
[0021] 在進一步實施例中，所述方法包含與消除來自由所述天線在所述多個副載波上接 收的所述模擬信號的干擾同時地對所述多個符號進行預譯碼以用于經由空中接口發射。
[0022] 在進一步實施例中，所述方法包含以全雙工模式發射所述多個符號且同時接收來 自以全雙工模式進行發射的所述多個用戶的上行鏈路信號。
[0023] 在進一步實施例中，所述方法包含以全雙工模式發射所述多個符號且同時接收來 自以半雙工模式進行發射的所述多個用戶的子集的上行鏈路信號。
[0024] 在進一步實施例中，所述方法包含基于對用戶間干擾的估計或所述用戶的位置中 的至少一者而調度用戶的所述子集來以半雙工模式進行接收或發射。
[0025] 在進一步實施例中，所述方法包含針對所述天線陣列中的每一天線估計干擾參數 且使用所述所估計干擾參數來消除來自由所述天線陣列中的所述多個天線接收的模擬信 號的干擾。
[0026] 在另一實施例中，提供一種用于干擾消除的收發器。所述收發器的一個實施例經 配置以通信地耦合到包括多個天線的天線陣列中的一天線。所述收發器的一個實施例包含 經配置以使用在所述天線處在多個副載波中的每一者上接收的模擬信號來估計干擾參數 的自適應干擾邏輯。每一干擾參數與在所述多個副載波中的一者上發射到多個用戶中的一 者的多個符號中的一者相關聯。所述收發器的此實施例還包含經配置以使用所述所估計干 擾參數來消除來自由所述天線在所述多個副載波上接收的模擬信號的干擾的電路。
[0027] 在所述收發器的進一步實施例中，針對所述天線的干擾參數的數目獨立于所述天 線陣列中的其它天線的數目。
[0028] 在所述收發器的進一步實施例中，所述自適應干擾邏輯經配置以估計用以使在所 述天線處接收的所述模擬信號與所述干擾參數及對應符號的乘積之間的差最小化的所述 干擾參數。
[0029] 在所述收發器的進一步實施例中，所述電路經配置以消除來自由所述天線接收的 基帶信號或由所述天線接收的射頻信號中的至少一者的干擾。
[0030] 在進一步實施例中，所述收發器包含經配置以在消除來自所述模擬信號的所述干 擾之后將所述模擬信號轉換為數字信號的接收電路。
[0031 ] 在所述收發器的進一步實施例中，所述接收電路經配置以基于所述數字信號而將 反饋提供到所述自適應干擾邏輯且所述自適應干擾邏輯經配置以基于所述反饋而估計所 述干擾參數。
[0032] 在進一步實施例中，所述收發器包含經配置以與所述自適應干擾邏輯消除來自由 所述天線在所述多個副載波上接收的所述模擬信號的干擾同時地對所述多個符號進行預 譯碼以用于經由空中接口發射的發射電路。
[0033] 在所述收發器的進一步實施例中，所述發射電路經配置而以全雙工模式發射所述 多個符號且其中所述接收電路經配置以同時接收來自以全雙工模式進行發射的所述多個 用戶的上行鏈路信號。
[0034] 在所述收發器的進一步實施例中，所述發射電路經配置而以全雙工模式發射所述 多個符號且其中所述接收電路經配置以同時接收來自以半雙工模式進行發射的所述多個 用戶的子集的上行鏈路信號。
[0035] 在所述收發器的進一步實施例中，所述收發器經配置以基于對用戶間干擾或所述 用戶的位置中的至少一者的估計而調度用戶的所述子集來以半雙工模式進行接收或發射。
[0036] 在又一實施例中，提供一種用于干擾消除的系統。所述系統的一個實施例包含多 個收發器。所述多個收發器中的每一者經配置以通信地耦合到天線陣列中的多個天線中的 一者。每一收發器包含經配置以使用在所述天線處在多個副載波中的每一者上接收的模擬 信號來估計干擾參數的自適應干擾邏輯。每一干擾參數與在所述多個副載波中的一者上發 射到多個用戶中的一者的多個符號中的一者相關聯。所述系統還包含經配置以使用所述所 估計干擾參數來消除來自由所述天線在所述多個副載波上接收的模擬信號的干擾的電路。 [0037] 在又一實施例中，提供一種用于干擾消除的設備。所述設備的一個實施例包含用 于針對包括多個天線的天線陣列中的一天線使用在所述天線處在多個副載波中的每一者 上接收的模擬信號來估計干擾參數的構件。每一干擾參數與在所述多個副載波中的一者上 發射到多個用戶中的一者的多個符號中的一者相關聯。所述設備的此實施例包含用于使用 所述所估計干擾參數來消除來自由所述天線在所述多個副載波上接收的模擬信號的干擾 的構件。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038] 結合附圖一起參考以下說明可理解所揭示標的物，其中相似元件符號識別相似元 件，且其中：
[0039] 圖1概念性地圖解說明無線通信系統的示范性實施例；
[0040] 圖2概念性地圖解說明全雙工收發器的示范性實施例；
[0041] 圖3A概念性地圖解說明全雙工收發器元件的第一示范性實施例；
[0042] 圖3B概念性地圖解說明全雙工收發器元件的第二示范性實施例；
[0043] 圖4圖解說明隨反向鏈路導頻功率（P,)及MPf而變的總信噪比，其中P f是前向鏈 路天線發射功率且Μ是天線的數目；且
[0044] 圖5描繪圖解說明相對能量效率與頻譜效率之間的折衷的模擬的結果。
[0045] 雖然易于對所揭示標的物做出各種修改及替代形式，但在圖式中已以實例方式展 示且在本文中詳細描述其特定實施例。然而，應理解，本文中對特定實施例的描述并不打算 將所揭示標的物限制于所揭示的特定形式，而是相反，打算涵蓋屬于所附權利要求書的范 圍內的所有修改、等效物及替代形式。

【具體實施方式】
[0046] 下文描述說明性實施例。為清晰起見，此說明書中描述實際實施方案的并非所有 特征。當然，將了解，在任何此實際實施例的發展中，應做出眾多實施方案特定的決策以實 現（例如）符合系統相關約束及行業相關約束的開發者的特定目標，此將從一個實施方案 到另一實施方案變化。此外，將了解，此種開發努力可能是復雜且耗時的，但其對于受益于 本發明的所屬領域的技術人員仍將是例行事業。
[0047] 現在將參考附圖描述所揭示標的物。各種結構、系統及裝置僅出于闡釋的目的而 在圖式中示意性地描繪且以便不使具有所屬領域的技術人員眾所周知的細節的說明模糊。 然而，附圖經包含以描述及闡釋所揭示標的物的說明性實例。本文中所使用的詞及短語應 理解及解釋為具有與所屬領域的技術人員對那些詞及短語的理解一致的含義。術語或短語 的特殊定義（即，不同于如所屬領域的技術人員理解的一般及習慣含義的定義）并不打算 暗示本文中的術語或短語的一致使用。在一定程度上，術語或短語打算具有特殊含義（即， 不同于所屬領域的技術人員理解的含義的含義），說明書將以直接且明確地提供術語或短 語的特殊定義的定義方式清楚地陳述此特殊定義。
[0048] 通常，本申請案描述可用于消除或至少減小基站的發射天線之間的干擾以改進這 些基站同時發射及接收信號的能力的技術。基站以比移動單元顯著高的功率進行發射。因 此，基站天線處的信號強度可受天線所輻射的能量支配。此能量可產生可稱為自干擾或天 線間干擾的干擾。因此，在移動單元發射上行鏈路信號同時基站發射下行鏈路信號時，基站 可不能檢測由所述移動單元發射的能量。此外，即使基站可檢測上行鏈路發射，能量估計的 準確性也可能因將模擬信號轉換為數字信號而降級。舉例來說，常規收發器使用12位來以 數字形式表示所接收信號。在天線間干擾電平比上行鏈路信號強度高得多時，可使用可用 位中的大部分（如果不是全部）來表示干擾。因此，減小可用于表示上行鏈路信號的位的數 目，此產生上行鏈路信號強度的表示的準確性的對應減小。此可使與下行鏈路信號同時地 檢測上行鏈路信號變得困難或不可能，進而迫使系統設計者實施半雙工（例如，時分雙工） 通信方案。
[0049] 干擾消除可用于移除天線間干擾且借此實現全雙工通信。舉例來說，可針對附接 到基站的Μ個天線中的一者通過使由其它天線接收的M-1個射頻模擬信號反相而執行干擾 消除。必須確定且施加適當延遲及衰減以準確地表示其它天線的Μ-1個信道與當前天線之 間的信道。總的來說，這些計算需要估計每一天線的大約2Μ-2個參數。此干擾消除技術并 非是分散式的，因為每一天線需要收集來自其它天線的信息。此外，此干擾消除技術并不很 好地隨增加天線的數目（Μ)而按比例調整，因為操作的數目是按Μ 2的比例進行調整。
[0050] 因此，本申請案描述至少部分地因為在每一天線處執行的計算的數目可獨立于天 線陣列中的其它天線的數目而具有較好按比例調整性質的干擾消除技術的替代實施例。在 一個實施例中，可使用在每一天線處在每一副載波上接收的信號的所接收上行鏈路信號強 度來估計與表示天線陣列中的其余天線與所關注的天線之間的經組合信道效應的副載波 相關聯的干擾參數。所估計干擾參數可接著施加到經調制符號以產生表示所關注的天線處 的天線間干擾的模擬校正信號。天線間干擾可包含來自陣列中的其它天線中的每一者的組 分以及來自所關注的天線的自干擾。還可對經調制符號進行預譯碼，使得其可經由空中接 口同時發射。可接著使用模擬校正信號來移除來自在所關注的天線處接收的模擬上行鏈路 信號的干擾。在不同實施例中，模擬校正信號可為基帶信號或射頻信號。本文中所描述的 技術的實施例可在其中天線陣列包含用于給小得多的數目個無線終端提供無線連接的大 數目個天線的系統中是特別有用的。
[0051] 圖1概念性地圖解說明無線通信系統100的示范性實施例。無線通信系統100 可根據約定標準及/或協議（包含但不限于由第三代合作伙伴計劃（3GPP、3GPP2)建立的 標準及/或協議）而操作。在所圖解說明實施例中，無線通信系統100包含使用多個天線 110 (1-M)來經由空中接口 115與多個啟用無線的終端120 (1-K)通信的一個或一個以上基 站105。啟用無線的終端可包含移動裝置（例如移動電話、智能電話、平板計算機及膝上型 計算機）以及較少移動或不移動裝置（例如桌上型計算機）。啟用無線的終端還可包含其 它裝置，例如用于發射測量結果的監視器或傳感器、射頻識別標簽等等。天線110的數目可 大于啟用無線的終端120的數目，使得M?K。無線通信系統100的不同實施例可實施不同 類型的波束成形以支持與啟用無線的終端120的通信。此外，在替代實施例中，無線通信系 統100可包含其它無線接入裝置，例如基站路由器、接入點、大型小區、小型小區、超微型小 區、微型小區等等。這些替代裝置還可包含多個天線且可在其它實施例中連同基站105 - 起或代替基站105而使用。
[0052] 在一個實施例中，無線通信系統100實施多用戶波束成形技術，例如迫零波束成 形。多用戶波束成形是多用戶ΜΜ0技術的次最優簡化版本。在上行鏈路上，不同自動終端 120可以相同時隙/頻隙發射數據且基站105可利用其信道知識來提取個別數據流。在下 行鏈路上，基站105可基于天線110與終端120之間的信道狀態信息（CSI)的其知識而對 數據流進行預譯碼，使得每一終端120可正確地解碼其自身數據流。多用戶波束成形視為 在計算上比可實施相對復雜的預譯碼方法（例如臟紙譯碼）的容量最優多用戶ΜΜ0解決 方案更易處理。然而，多用戶波束成形不是容量最優的。迫零波束成形采用線性預譯碼來 通過將數據承載符號的KX1向量q乘以MXK矩陣A而形成發射向量s，s=Aq。在迫零波 束成形中，矩陣A定義為 ：
[0053] A=c · G*(GTG*r\ (2)
[0054]
[0055] 其中G為MXK信道矩陣，c為經選擇以滿足功率約束的常數，且上標表示矩 陣的復共軛。如果K〈M，那么迫零波束成形可使終端間干擾保持接近于零。
[0056] 迫零波束成形在其中

【權利要求】
1. 一種方法，其包括： 針對包括多個天線的天線陣列中的一天線使用在所述天線處在多個副載波中的每一 者上接收的模擬信號來估計干擾參數，其中每一干擾參數與在所述多個副載波中的一者上 發射到多個用戶中的一者的多個符號中的一者相關聯；及 使用所述所估計干擾參數來消除來自由所述天線在所述多個副載波上接收的模擬信 號的干擾。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中估計所述干擾參數包括估計用以使在所述天線處 接收的所述模擬信號與所述干擾參數及對應符號的乘積之間的差最小化的所述干擾參數。
3. 根據權利要求1所述的方法，其中消除來自由所述天線接收的所述模擬信號的干擾 包括消除來自由所述天線接收的基帶信號或射頻信號的干擾。
4. 根據權利要求1所述的方法，其包括在消除來自所述模擬信號的所述干擾之后將所 述模擬信號轉換為數字信號，且其中估計所述干擾參數包括基于所述數字信號而估計所述 干擾參數。
5. 根據權利要求1所述的方法，其包括：與消除來自由所述天線在所述多個副載波上 接收的所述模擬信號的干擾同時地對所述多個符號進行預譯碼以用于經由空中接口發射； 及以全雙工模式發射所述多個符號且同時接收來自以全雙工模式進行發射的所述多個用 戶的上行鏈路信號。
6. 根據權利要求5所述的方法，其包括：以全雙工模式發射所述多個符號且同時接收 來自以半雙工模式進行發射的所述多個用戶的子集的上行鏈路信號；及基于對用戶間干擾 的估計或所述用戶的位置中的至少一者而調度用戶的所述子集來以半雙工模式進行接收 或發射。
7. 根據權利要求1所述的方法，其包括針對所述天線陣列中的每一天線估計干擾參數 及使用所述所估計干擾參數來消除來自由所述天線陣列中的所述多個天線接收的模擬信 號的干擾。
8. -種收發器，其經配置以通信地耦合到包括多個天線的天線陣列中的一天線，其中 所述收發器可配置以實施根據權利要求1到7中任一權利要求所述的方法。
9. 一種系統，其包括： 多個收發器，其中所述多個收發器中的每一者經配置以通信地耦合到天線陣列中的多 個天線中的一者，且其中每一收發器可配置以實施根據權利要求1到7中任一權利要求所 述的方法。
【文檔編號】H04B1/52GK104067585SQ201280050259
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2012年10月2日 優先權日:2011年10月11日
【發明者】利·爾然·李, 托馬斯·馬爾澤塔 申請人:阿爾卡特朗訊