專利名稱：空間和時間預(yù)均衡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多用戶通信系統(tǒng)中使用的信道均衡方法。雖然本發(fā)明具體涉及WCDMA通信系統(tǒng)，但是應(yīng)當(dāng)注意，它可適用于其它通信系統(tǒng)，包括LTE、WiMAX、WiFi、UWB、GSM等。本發(fā)明是低復(fù)雜度的用戶無關(guān)空間和時間最小均方誤差(MMSE)預(yù)均衡。
背景技術(shù)：
在任何無線通信系統(tǒng)中，所傳 送信號因無線信道的動態(tài)性質(zhì)而失真。這些動態(tài)特性引起頻率選擇性信道。因此，在接收器側(cè)，能夠應(yīng)用某種均衡方案，以便補(bǔ)償無線信道的動態(tài)特性。理想補(bǔ)償消除無線電信道的影響，并且使所產(chǎn)生的均衡信道是完全頻率平坦的。但是，這種方案在大多數(shù)情況下引起不希望的噪聲放大，其限制性能。均衡方案還應(yīng)當(dāng)通過接收器天線的解相關(guān)來抑制干擾。因此，均衡方案必須提供如下之間的折衷干擾抑制、噪聲放大以及使均衡信道是頻率平坦的。在第三代蜂窩系統(tǒng)(包括WCDMA和CDMA2000)中，采用直接序列碼分多址(DS-CDMA)來作為多址方案。CDMA是一種擴(kuò)展頻譜技術(shù)，該技術(shù)使用空間上設(shè)計的擴(kuò)展序列來將符號級數(shù)據(jù)擴(kuò)展到更高帶寬碼片級序列。CDMA的一個顯著優(yōu)點是其通過組合所接收信號的不同傳播延遲來利用無線信道的多徑分集的能力。這在按照使得擴(kuò)展序列的自相關(guān)函數(shù)對于不同于零的時移為零(或者至少近似為零)的方式來選擇擴(kuò)展序列時是可能的。通過多徑信道的CDMA的最常用的接收器是耙式接收器(2、2A、2B)。這樣命名耙式接收器是因為其結(jié)構(gòu)與釘耙相似，其中各耙指收集與某個傳播延遲對應(yīng)的能量(5A-B、5C-D、5E-F和5G-H)。圖IA示出將耙式接收器用于M個用戶中的每個用戶的、具有N個接收天線的CDMA多用戶接收器。N個天線分支耦合到RF前端(RX) ,RF前端(RX)包含用于將所接收信號變換成基帶的電路。因此，RF前端輸出N個天線輸入流，所述N個天線輸入流用作M個用戶特定耙式接收器(2A、2B)的輸入。圖2A示出圖IA的多用戶接收器中用于各用戶的常規(guī)耙式接收器。將N個輸入流中的每個輸入流饋送到耙式接收器，并且指配給一個或多個耙指(5A-H)。耙指由路徑搜索器(4A)來分配，路徑搜索器分析所接收信號的功率延遲分布，并且將耙指指配給能級高于某個閾值的每個多徑分量。各耙指的主要功能是將其多徑分量從碼片級重新解擴(kuò)到符號級。在解擴(kuò)之后，耙指的符號級輸出由最大比率組合器(MRC)來組合。MRC(6A)是最佳組合器，它按照與各耙指的信號功率的比例來對符號級輸出符號進(jìn)行加權(quán)。在MRC中，權(quán)重估計單元(WEU)從各耙指的解擴(kuò)信號中提取導(dǎo)頻序列，以便確定MRC權(quán)重。常規(guī)祀式接收器對于在白噪聲存在的情況下解調(diào)CDMA信號是最佳的。但是,在蜂窩系統(tǒng)中通常遇到的存在多用戶干擾(MUI)的情況下，噪聲可被著色，并且耙式接收器不再是最佳的，并且甚至可能完全遠(yuǎn)非最佳接收器。這種情況下更好的解決方案是將MMSE優(yōu)化耙式接收器或一般化耙式(G-Rake)接收器用于各用戶。用于N個接收天線的MMSE-Rake/G-Rake接收器的示例如圖2B所示。
MMSE-Rake接收器和G-Rake接收器(3、3A、3B)具有與常規(guī)耙式接收器(2、2A、2B)相似的結(jié)構(gòu)。但是，存在將其與常規(guī)耙式接收器加以區(qū)分的一些細(xì)節(jié)。首先，由路徑搜索器(4B)所確定的耙指的數(shù)量可大于功率延遲分布上所指示的多徑分量的數(shù)量。其次，權(quán)重估計單元(WEU-2)需要在計算用于MRC (6B)的權(quán)重時考慮所有耙指。因此，MMSE優(yōu)化耙式或G-Rake的權(quán)重估計單元(WEU-2)相比對于常規(guī)耙式接收器是在計算上顯著地更為密集的。MMSE優(yōu)化耙式接收器以計算上更加密集的實現(xiàn)為代價來提供優(yōu)于常規(guī)耙式接收器的改進(jìn)性能。因此，在具有有限計算能力的接收器節(jié)點中，只可負(fù)擔(dān)得起將MMSE-Rake接收器或G-Rake接收器用于幾個優(yōu)先化用戶，而其余用戶必須接受由常規(guī)耙式接收器所提供的較低服務(wù)等級。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明，提供計算上簡單但麗SE優(yōu)化的接收器的問題通過天線輸入流的用戶無關(guān)時間和空間預(yù)均衡得到解決。與G-Rake和MMSE-Rake解決方案(3、3A、3B)不同，所、提出方法相對于常規(guī)耙式接收器的計算復(fù)雜度沒有隨用戶數(shù)量的增加而增加。本發(fā)明描述一種用于多用戶通信系統(tǒng)中的接收器中的信道均衡方法。該方法包括下列步驟
-采用至少一個天線來接收(601)信號，以便產(chǎn)生至少一個天線輸入流，
-測量(602)至少一個天線輸入流的時間相關(guān)性，而且還在提供至少兩個天線輸入流時測量(602)天線輸入流之間的空間相關(guān)性，
-當(dāng)提供至少一個天線輸入流時根據(jù)時間相關(guān)性來確定(603)用戶無關(guān)預(yù)均衡濾波器(7)或者當(dāng)提供至少兩個天線輸入流時根據(jù)時間相關(guān)性和空間相關(guān)性來確定用戶無關(guān)預(yù)均衡濾波器，
-采用用戶無關(guān)預(yù)均衡濾波器(7)來對至少一個天線輸入流進(jìn)行濾波￠04)，
-將至少一個經(jīng)濾波的流輸入(605)到至少一個用戶相關(guān)接收器(2A、2B)。此外，該方法涉及下列情況，其中
-多用戶通信系統(tǒng)是CDMA通信系統(tǒng)，并且用戶相關(guān)接收器是耙式接收器(2A、2B)，
-濾波分為分別與時間預(yù)均衡(9)和空間預(yù)均衡(10)對應(yīng)的兩個過程，
-接連地執(zhí)行時間預(yù)均衡和空間預(yù)均衡，
-單獨對各天線輸入流來執(zhí)行時間預(yù)均衡，
-完全在頻域中執(zhí)行用戶無關(guān)預(yù)均衡濾波或部分地在頻域中執(zhí)行用戶無關(guān)預(yù)均衡濾波(圖3B、圖4B和圖5)。本發(fā)明還描述多用戶通信系統(tǒng)中的接收器節(jié)點。接收器節(jié)點包括
-至少一個天線(1A、1B),用于接收至少一個天線輸入流，
-相關(guān)性估計單元(CEU)，用于測量至少一個天線輸入流的時間相關(guān)性或者至少兩個天線輸入流的時間和空間相關(guān)性，
-用戶無關(guān)預(yù)均衡濾波器(7)，以補(bǔ)償所述時間相關(guān)性或者所述時間和空間相關(guān)性，
-至少一個用戶相關(guān)接收器(2A、2B)，配置成檢測給定用戶的所接收數(shù)據(jù)符號。此外，接收器節(jié)點涉及下列情況，其中
-多用戶通信系統(tǒng)是CDMA多用戶通信系統(tǒng)，并且用戶相關(guān)接收器是耙式接收器(2A、2B)，
-預(yù)均衡濾波器分為分別與時間預(yù)均衡(9、11)和空間預(yù)均衡(10、12)對應(yīng)的兩級，
-串聯(lián)設(shè)置時間預(yù)均衡濾波器和空間預(yù)均衡濾波器，
-單獨對各天線輸入流(未示出)執(zhí)行時間預(yù)均衡濾波，
-完全在頻域中執(zhí)行用戶無關(guān)預(yù)均衡濾波或部分地在頻域中執(zhí)行用戶無關(guān)預(yù)均衡濾波(圖3B、圖4B和圖5)。所提出的預(yù)均衡是用戶無關(guān)的，并且該處理對所有接收器天線進(jìn)行但是僅進(jìn)行一次，而與用戶數(shù)量無關(guān)。因此，在解調(diào)和檢測大量用戶的多用戶接收器中，每用戶的計算復(fù)雜度平均起來將非常低。預(yù)均衡能夠在一個級中執(zhí)行或者分為分別與時間預(yù)均衡和空間預(yù)均衡對應(yīng)的兩個級。通過將預(yù)均衡分為兩個單獨級，計算復(fù)雜度得到進(jìn)一步降低。


圖I示出多用戶接收器，其中采用常規(guī)耙式接收器、MSE優(yōu)化耙式接收器或G-Rake接收器來檢測各用戶，
圖2a示出常規(guī)耙式接收器，
圖2b示出麗SE優(yōu)化耙式接收器，
圖3a示出本發(fā)明的第一實施例，
圖3b不出第一實施例的備選方案，
圖4a示出本發(fā)明的第二實施例，
圖4b不出第二實施例的備選方案，
圖5示出本發(fā)明的第三實施例，
圖6示出本發(fā)明的信道均衡方法的流程圖，以及 圖7示出重疊相加FFT方法的流程圖。
具體實施例方式下面參照圖3-5詳細(xì)地描述本發(fā)明的三個實施例。所有實施例中的共同元件是N個接收天線(1A、1B)、各天線將所接收信號變換成基帶的RF前端電路(RX)、用于測量空間和時間相關(guān)性的相關(guān)性估計單元(CEU)、空間和時間預(yù)均衡濾波器(7)以及M個用戶特定接收器(2A、2B)。應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的范圍并不局限于本文所述的具體實施例，而是僅受到所附權(quán)利要求書限制。在以下描述中，在頻域中執(zhí)行時間濾波。存在生成時域信號的頻域表示的若干方法。圖3B、圖4B和圖5中，以快速傅立葉變換(FFT)模塊示出時域到頻域的轉(zhuǎn)換，以及以快速傅立葉逆變換(IFFT)模塊示出頻域到時域的轉(zhuǎn)換。圖7中，更詳細(xì)的描述示出用于FFT和IFFT的重疊相加方法的工作方式。在這里，時域中的樣本的短非重疊段被提取(701)并且以零填充(702)，以便補(bǔ)償時域卷積。通過FFT，將時域塊轉(zhuǎn)換到頻域(703)。時間濾波(704)這時作為對于各頻率索引的逐個元素的乘法來進(jìn)行。采用IFFT(705)將經(jīng)濾波的塊轉(zhuǎn)換回時域，并且通過重疊經(jīng)濾波的段并且將其相加在一起來得到時域信號。應(yīng)當(dāng)注意，本領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知，頻域濾波可在時域中等效地執(zhí)行。因此，本發(fā)明并不局限于頻域濾波，而是可等效地在時域中實現(xiàn)，如圖3A和圖4A所示。使用頻域濾波的優(yōu)點在于，時域濾波器的卷積操作變成簡單的逐個元素的乘法。下面采用塊索引I:來枚舉頻域樣本的每個塊。對于頻率w和頻域塊編號I，具有頻域中的A’,個所接收信號的向量能夠建模為
權(quán)利要求
1.一種用于多用戶通信系統(tǒng)中的接收器中的信道均衡的方法，包括下列步驟 -采用至少一個天線(1A，1B)來接收(601)信號，以便產(chǎn)生至少一個天線輸入流， -測量(602)所述至少一個天線輸入流的時間相關(guān)性，而且還在提供至少兩個天線輸入流時測量所述天線輸入流之間的空間相關(guān)性， -當(dāng)提供至少一個天線輸入流時根據(jù)所述時間相關(guān)性來確定(603)用戶無關(guān)預(yù)均衡濾波器(7)，或者當(dāng)提供至少兩個天線輸入流時根據(jù)所述時間相關(guān)性和所述空間相關(guān)性來確定用戶無關(guān)預(yù)均衡濾波器， -采用所述用戶無關(guān)預(yù)均衡濾波器(7)來對所述至少一個天線輸入流進(jìn)行濾波(604)， -將所述至少一個經(jīng)濾波的流輸入(605)到至少一個用戶相關(guān)接收器(2A，2B)。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述多用戶通信系統(tǒng)是碼分多址(CDMA)通信系統(tǒng)，并且所述用戶相關(guān)接收器是耙式接收器(2A，2B)。
3.如權(quán)利要求I或2所述的方法，其中，所述濾波(604)分為分別與時間預(yù)均衡(9，11)和空間預(yù)均衡(10，12)對應(yīng)的兩個過程。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，接連地執(zhí)行所述時間預(yù)均衡和所述空間預(yù)均衡。
5.如權(quán)利要求3或4所述的方法，其中，單獨地對各天線輸入流執(zhí)行所述時間預(yù)均衡。
6.如權(quán)利要求1-5中的任一項所述的方法，其中，完全在頻域(8，11，12)中執(zhí)行所述濾波(604)或部分地在頻域(8，11，12)中執(zhí)行所述濾波￠04)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，頻域中的所述濾波(604)包括下列步驟 -通過快速傅立葉變換(FFT)將所述至少兩個天線輸入流變換到頻域， -通過頻域濾波器(8)來對所述至少兩個頻域天線輸入流進(jìn)行濾波，以便產(chǎn)生至少兩個經(jīng)濾波的輸出流， -通過快速傅立葉逆變換(IFFT)將所述經(jīng)濾波的輸出流變換到時域。
8.多用戶通信系統(tǒng)中的接收器，包括 -至少一個天線(ΙΑ, 1B),以產(chǎn)生至少一個天線輸入流， -相關(guān)性估計單元(CEU)，用于測量各天線輸入流的所述時間相關(guān)性，所述相關(guān)性估計單元還適合在提供至少兩個天線輸入流時測量所述天線輸入流之間的所述空間相關(guān)性， -用戶無關(guān)預(yù)均衡濾波器(7)，以補(bǔ)償所述時間相關(guān)性，所述預(yù)均衡濾波器還適合在提供至少兩個天線輸入流時補(bǔ)償所述空間相關(guān)性， -至少一個用戶相關(guān)接收器(2A，2B)，配置成檢測給定用戶的所述所接收數(shù)據(jù)符號。
9.如權(quán)利要求8所述的信道均衡器，其中，所述多用戶通信系統(tǒng)是碼分多址(CDMA)通信系統(tǒng)，并且所述用戶相關(guān)接收器是耙式接收器(2A，2B)。
10.如權(quán)利要求8或9所述的信道均衡器，其中，所述預(yù)均衡濾波器(7)分為時間預(yù)均衡濾波器(9)和空間預(yù)均衡濾波器(10)。
11.如權(quán)利要求10所述的信道均衡器，其中，串聯(lián)設(shè)置所述時間預(yù)均衡濾波器和所述空間預(yù)均衡濾波器。
12.如權(quán)利要求10或11所述的信道均衡器，其中，劃分所述時間預(yù)均衡濾波器(9)以便各天線輸入流具有單獨的時間預(yù)均衡濾波器。
13.如權(quán)利要求8-12中的任一項所述的信道均衡器，其中完全在頻域(8，11，12)中實現(xiàn)所述用戶無關(guān)預(yù)均衡濾波器(7)或部分地在頻域(8，11，12)中實現(xiàn)所述用戶無關(guān)預(yù)均衡濾波器(7)。
14.如權(quán)利要求13所述的信道均衡器，其中，所述用戶無關(guān)預(yù)均衡濾波器(7)包括 -快速傅立葉變換(FFT)，用于將所述至少兩個天線輸入流變換到頻域， -頻域濾波器(8，11，12)，以產(chǎn)生至少兩個經(jīng)濾波的輸出流， -快速傅立葉逆變換(IFFT)，用于將所述至少兩個經(jīng)濾波的輸出流變換到時域。
全文摘要
本發(fā)明描述用于多用戶通信系統(tǒng)中的接收器中的信道均衡的信道均衡器和方法。該方法包括下列步驟采用至少兩個天線來接收信號，以便產(chǎn)生至少兩個天線輸入流；測量各天線輸入流的時間和天線輸入流之間的空間相關(guān)性；根據(jù)時間和空間相關(guān)性來確定用戶無關(guān)預(yù)均衡濾波器；采用預(yù)均衡濾波器來對天線輸入流進(jìn)行濾波；以及最后將經(jīng)濾波的信號輸入到配置成檢測給定用戶的所接收數(shù)據(jù)符號的用戶相關(guān)接收器。
文檔編號H04L1/06GK102668407SQ200980162715
公開日2012年9月12日 申請日期2009年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日
發(fā)明者B.U.A.西爾博姆, H.薩林 申請人:瑞典愛立信有限公司