無線通信系統(tǒng)中盲干擾消除方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了無線通信中干擾消除的方法、系統(tǒng)及計算機可讀介質。所述干擾消除方法包括：采用一根或多根天線至少接收來自第一通信信道承載的第一實體和第二通信信道承載的第二實體的無線CDMA通信信號；確定與所述第一實體相關的第一組已知特征，所述第一組已知特征包括第一信號強度，第一同步信息及第一信道識別信息；基于至少從所述第一實體和第二實體中獲得的信號確定全信號矩陣。所述干擾消除方法還包括確定與全信號值相關的協(xié)方差矩陣；基于所述第一組已知特征確定參考信號矩陣；從所述協(xié)方差矩陣中減去所述參考信號矩陣得到干擾矩陣；以及從所述無線CDMA通信信號中去除干擾估計。
【專利說明】無線通信系統(tǒng)中盲干擾消除方法及系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及移動通信【技術領域】，特別涉及無線通信系統(tǒng)中盲干擾消除方法及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]目前主要有兩種類型的干擾消除接收機，分別是基于線性最小均方誤差(LinearMinimum Mean Square Error, LMMSE)的干擾消除接收機和非線性干擾消除(Non-LinearInterference Cancellation,NLIC)接收機。所述基于LMMSE的干擾消除接收機估計協(xié)方差矩陣并獲得系數(shù)，所述系數(shù)可通過對大矩陣求逆獲得滿足最小均方誤差的條件。在碼分多址(Code Division Multiple Access, CDMA)通信系統(tǒng)中，使用這種算法至少需要預先了解有用信號的擾碼和擴頻碼。所述基于NLIC的接收機并行地估計干擾項并從接收信號中減去這些干擾項，或者相繼地估計干擾項并從接收信號中依次減去這些干擾項。
[0003]基于對有用信號和干擾的擾碼和擴頻碼的預先了解，上述技術通過估計每項干擾的幅度、時序、信道響應和信息位，重構干擾項，然后從接收信號中將干擾項去除。在寬帶碼分多址(Wideband Code Division Multiple Access, WCDMA)下行鏈路中，具體地對信道內部干擾和信道間干擾的可變擴頻因子和擴頻碼的了解是非常有限的，因此需要一種新的算法來檢測干擾。
[0004]現(xiàn)有的干擾消除技術的主要缺點是運算復雜度大并且在NLIC接收機中對干擾信號的估計精度要求較高。因此，需要對相關技術做些改進。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明涉及一種無線通信中的干擾消除方法。所述干擾消除方法包括:采用一根或多根天線至少接收來自第一通信信道承載的第一實體和第二通信信道承載的第二實體的無線CDMA通信信號；確定與所述第一實體相關的第一組已知特征，所述第一組已知特征包括第一信號強度、第一同步信息及第一信道識別信息；根據至少從所述第一實體和第二實體中獲得的信號確定全信號矩陣。所述干擾消除方法還包括確定與全信號值相關的協(xié)方差矩陣；基于所述第一組已知特征確定參考信號矩陣；通過從所述協(xié)方差矩陣中減去所述參考信號矩陣得到干擾矩陣。進一步地，所述干擾消除方法還包括確定所述干擾矩陣的最大特征值和所述最大特征值對應的特征向量；利用所述最大特征值和所述特征向量生成干擾估計；從所述通信信號中去除所述干擾估計。
[0006]所述干擾消除方法還包括執(zhí)行帶有閾值條件的遞歸計算以確定所述最大特征值。所述閾值是基于有用的信噪比(Signal to Noise Ratio, SNR)和所設計的標記碼的相關特征確定的。所述信道識別信息包括正交或非正交的標記碼(擴頻碼)和擾碼。所述參考信號矩陣與所述一組已知特征的協(xié)方差值相關，所述無線通信CDMA信號包括干擾信號。
[0007]本發(fā)明還提供了一種無線通信中的干擾消除系統(tǒng)。所述干擾消除系統(tǒng)包括:存儲設備、通用參考定時器以及與所述存儲設備通信的處理器。通常存儲設備有兩種:指令存儲塊和數(shù)據存儲塊。指令存儲塊中存有指令集，當處理器執(zhí)行所述指令集時，會使得處理器進行以下操作:采用一根或多根天線至少接收來自第一通信信道承載的第一實體、第二通信信道(稱為參考信道)承載的第二實體及其他可用信道承載的其他實體的無線CDMA通信信號，并在預先設定的時間將這些信號存儲到所述數(shù)據存儲塊中。所述處理器離線處理這些信號從而:確定與所述第一實體相關的第一組已知特征，所述第一組已知特征包括第一信號強度、第一同步信息和第一信道識別信息；以及根據至少從所述第一實體及所述其他相關實體中獲得的信號確定全信號矩陣。
[0008]所述指令集還可以使得所述處理器進行如下操作:確定與全信號值相關的協(xié)方差矩陣；基于所述一組已知特征確定參考信號矩陣；通過從所述協(xié)方差矩陣中減去所述參考信號矩陣得到干擾矩陣；確定所述干擾矩陣的最大特征值和與最大特征值對應的特征向量；利用所述最大特征值和特征向量生成干擾估計；從所述通信信號中去除所述干擾估計。
[0009]進一步地，本發(fā)明實施例還提供了 一種硬件處理加速器以完成上述所有干擾估計和干擾消除過程。此外，本發(fā)明實施例還提供了一種用于更新用戶輔助內容的計算機可讀介質。所述計算機可讀介質存有指令集，當計算機執(zhí)行所述指令集時，會使得計算機進行以下操作:采用一根或多根天線至少接收來自第一通信信道承載的第一實體、第二通信信道(稱為參考信道)承載的第二實體及其他可用信道承載的其他實體的無線CDMA通信信號；確定與所述第一實體相關的第一組已知特征，所述第一組已知特征包括第一信號強度、第一同步信息和第一信道識別信息；根據從至少所述第一實體及所述第二實體中獲得的信號確定全信號矩陣；確定與全信號值相關的協(xié)方差矩陣；基于所述一組已知特征確定參考信號矩陣；通過從所述協(xié)方差矩陣中減去所述參考信號矩陣得到干擾矩陣；確定所述干擾矩陣的最大特征值和與最大特征值對應的特征向量；利用最大特征值和特征向量生成干擾估計；以及從所述通信信號中去除所述干擾估計。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]通過參考說明書的以下部分及附圖可以進一步了解本發(fā)明的性質和優(yōu)點。附圖中，相同的標號始終指代相同的兀素。在有些場合，用與標號相關的子標簽來表不多個相似部件中的一個。如果引用標號時沒對其中的子標簽作說明，那么表明參考的是圖中所有的相似部件。
[0011]圖1是本發(fā)明一實施例的盲干擾消除接收機的模塊示意圖；
[0012]圖2是本發(fā)明一實施例的信道內干擾和信道間干擾消除以及信道均衡的模塊示意圖；
[0013]圖3是本發(fā)明一實施例的對每個信道進行盲干擾消除的模塊示意圖；
[0014]圖4是本發(fā)明一實施例的多信道/多級盲干擾消除的示意框圖；
[0015]圖5A和圖5B是本發(fā)明一實施例的實現(xiàn)盲干擾消除的流程示意圖；
[0016]圖6是本發(fā)明一實施例的具有干擾消除和均衡功能的接收機的模塊示意圖；
[0017]圖7是本發(fā)明一實施例的多信道干擾消除和均衡的模塊示意圖；
[0018]圖8是本發(fā)明一實施例的基于導頻信道的自跟蹤多信道均衡器的模塊示意圖；
[0019]圖9是本發(fā)明一實施例的結合符號級干擾消除和碼片級信道均衡的流程示意圖；[0020]圖10是本發(fā)明一實施例的動態(tài)選擇干擾消除和信道均衡的流程示意圖；
[0021]圖11是本發(fā)明一實施例的計算機系統(tǒng)的廣義示意圖；以及
[0022]圖12是本發(fā)明一實施例的計算機網絡系統(tǒng)的模塊示意圖，所述計算機網絡系統(tǒng)可以被用于本發(fā)明的不同實施例。
【具體實施方式】
[0023]下面將進一步詳細描述本發(fā)明示例性實施例以便本領域技術人員實行本方案。為了更清楚地解釋，下文闡述了很多具體的細節(jié)以便徹底地理解本發(fā)明。本領域技術人員知曉，本發(fā)明可以脫離某些細節(jié)來執(zhí)行。此外，熟知的結構和設備將以框圖的形式示出。在下面給出的若干實施例中，不同的實施例有各種不同的特征。需要說明的是，與一個實施例相關的特征也可以是另一個實施例的特征。同樣地，不應認為任何實施例的一個或多個特征對本發(fā)明是必不可少的，因為其他實施例中不一定包含這些特征。
[0024]本發(fā)明涉及到碼間干擾(Inter-Symbol Interference, ISI)消除和信道均衡。干擾去除包括符號級區(qū)內信道干擾和區(qū)間干擾的消除(比如，盲干擾消除)。本發(fā)明還包括對參考信道進行碼片級的ISI消除、信道均衡和時間跟蹤，并通過對參考信道分析所述均衡器信道響應，估計出均衡器系數(shù)。該均衡器系數(shù)應用于與所要用戶相關的所有信道上，并根據干擾檢測和輸出的SNR動態(tài)選擇符號級小區(qū)內信道干擾消除、小區(qū)間干擾消除與碼片級均衡的組合。
[0025]本發(fā)明還涉及無線通信系統(tǒng)的干擾消除，特別是基于CDMA的移動通信系統(tǒng)(SPWCDMA),其應用于通用移動通信系統(tǒng)(Universal Mobile Telecommunications System,UMTS)地面無線接入-頻分復用(Universal Telecommunication Radio Access-FrequencyDivision Duplexing, UTRA-FDD)下行鏈路接收機中，用來消除小區(qū)內干擾和小區(qū)間干擾，并減小ISI。
[0026]本發(fā)明利用二階統(tǒng)計量代替參考信號的估計實現(xiàn)了干擾的相繼盲消除，避免了大的運算復雜度。首先估計對接收到的協(xié)方差矩陣具有最強干擾作用的干擾項，然后將其從接收向量中去除；接著，重復上述步驟來以依次去除次強的干擾項；當去除完所有足夠強的干擾項后，檢測有用信號。所述對接收到的協(xié)方差矩陣的干擾項的估計可以通過利用子空間技術將干擾投射到最大特征值及其對應的最大特征向量上實現(xiàn)。
[0027]此外，本發(fā)明通過增加干擾消除提供了更好的性能，并由此增加了數(shù)據速率。本發(fā)明利用子空間技術還減小了信號協(xié)方差矩陣的估計誤差的影響，通過去除檢測未知干擾的模塊簡化了運算復雜度，通過去除從判決反饋中重構干擾從而降低了處理時間。因此，本發(fā)明提高了蜂窩網內干擾和蜂窩網間干擾消除的運算速度，同時并未影響運算精度。
[0028]參考圖1，圖1是本發(fā)明一實施例的盲干擾消除接收機系統(tǒng)100的模塊示意圖。在一實施例中，所述系統(tǒng)100包含無線射頻(Radio Frequency，RF)模塊101，所述RF模塊101與數(shù)字前端模塊102進行通信。所述RF模塊101包括RF模塊A103和RF模塊B104，分別用于多天線接收，用Rxl和Rxi標識。
[0029]數(shù)字前端模塊102包括數(shù)字采樣模塊A105和數(shù)字采樣模塊B106，分別用于接收RF模塊A103和RF模塊B104的輸出。進一步地，所述數(shù)字前端模塊102還包括存儲模塊A107，信道估計模塊A109，存儲模塊B108和信道估計模塊B110。所述存儲模塊A107和信道估計模塊A109接收數(shù)字采樣模塊A105的輸出，存儲模塊B108和信道估計模塊BllO接收數(shù)字采樣模塊B106的輸出。因此，所述存儲模塊A107和存儲模塊B108存儲接收信號，所述信道估計模塊A109和信道估計模塊BllO對所述接收信號進行信道估計。
[0030]擾碼擴頻碼生成器111與信道估計模塊A109和信道估計模塊BllO通信。盲干擾消除模塊A112接收存儲模塊A107輸出的{rl}、信道估計模塊A109輸出的{hi}和擾碼擴頻碼生成器111的輸出。盲干擾消除模塊BI 13接收存儲模塊B108輸出的{ri}，信道估計模塊BllO輸出的{hi}和擾碼擴頻碼生成器111的輸出。此外，組合和調制器114接收盲干擾消除模塊A112和盲干擾消除模塊B113的輸出以及擾碼擴頻碼生成器111輸出的{sci}。
[0031]參考圖2，圖2是本發(fā)明一實施例的實現(xiàn)區(qū)內干擾和區(qū)間干擾消除以及信道均衡的系統(tǒng)200的模塊示意圖。在本發(fā)明一實施例中，所述系統(tǒng)200包括第一個接收分支上(I)第 k 個區(qū)內信道(Channel，CH)的 m 級盲干擾消除(Blind Interference Cancellation,BIC)模塊201，第I個區(qū)內信道的m級BIC模塊202和公共導頻信道(Common PilotCHannel, CPICH)m級BIC模塊203，均接收來自于r(1)的輸入。此外，所述系統(tǒng)200還包括第二個接收分支上(2)第k個區(qū)內信道的m級BIC模塊206，第I個區(qū)內信道的m級BIC模塊205和CPICH m級BIC模塊204，均接收來自于r(2)的輸入。
[0032]進一步地，系統(tǒng)200還可能包括均衡器211，所述均衡器211包括信道估計器(Channel Estimator，CE) 1207 和 CE2208。所述 CE1207 的信道輸入至均衡器(Equalizer，EQU)1209獲得第一個接收分支上的均衡器系數(shù)(Coeff icient，C0EFF)，所述CE2208的信道輸入至EQU2210獲得第二個接收分支上的EQU COEFF。CE1207接收m級CPICH BIC1203的輸出 rm，pi(1)，CE2208 接收 m 級 CPICH BIC2204 的輸出 rm，pi(2)。
[0033]所述系統(tǒng)200還包括均衡器系數(shù)應用和組合器212，它分別將來自EQUl的系數(shù)應用到第一個接收分支上k個區(qū)內信道的m級BIC1201，…，202的每個輸出rm，ehk(1)，…，rm，ehl(1)以及CPICH的m級BIC1203的`輸出rm，pi(1)上。均衡器系數(shù)應用和組合器212，它還分別將來自EQU2的系數(shù)應用到第二個接收分支上k個區(qū)內信道的m級BIC2205，…，206的每個輸出…rm，ehl(2)以及CPICH的m級BIC2204的輸出rm，pi(2)上。最后，均衡器系數(shù)應用和組合器212會將來自不同接收分支的同類信道的均衡器輸出組合在一起。接著，均衡器系數(shù)應用和組合器212的組合結果rp1、rehl和rehk分別輸出到CPICH解調器213、區(qū)內CHl解調器214和區(qū)內CH k解調器215中。
[0034]在一實施例中，系統(tǒng)200中，服務小區(qū)上接收到的高速下行分組接入(High-SpeedDownlink Packet Access,HSDPA)信號包括同步小區(qū)內信道和異步小區(qū)間干擾。在符號級的第P個接收分支上的HSDPA信號簡化表示為:
【權利要求】
1.一種無線通信中干擾消除方法，其特征在于，包括: 采用一根或多根天線接收來自第一通信信道和第二通信信道的無線碼分多址通信信號; 確定與從所述第一通信信道中接收的所述通信信號相關的第一組已知特征，所述第一組已知特征包括第一信號強度、第一同步信息和第一信道識別信息； 根據噪聲和從所述第一通信信道和所述第二通信信道中獲得的通信信號確定全信號矩陣； 確定與全信號值相關的協(xié)方差矩陣； 基于所述第一組已知特征確定參考信號矩陣； 從所述協(xié)方差矩陣中減去所述參考信號矩陣得到干擾矩陣； 確定所述干擾矩陣的最大特征值和所述最大特征值對應的特征向量； 利用所述最大特征值和所述特征向量生成干擾估計；以及 從所述通信信號中去除所述干擾估計。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括:通過第三通信信道獲取通信信號。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述全信號矩陣還根據通過所述第三通信信道獲得的通信信號確定。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括:執(zhí)行帶有閾值條件的遞歸計算以確定所述最大特征值。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述閾值是基于有用的信噪比和所設計的標記碼的相關特征確定的。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道識別信息包括正交或非正交的標記碼和擾碼。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述參考信號矩陣與所述一組已知特征的協(xié)方差值相關。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述無線碼分多址通信信號包括干擾信號。
9.一種無線通信中干擾消除系統(tǒng)，其特征在于，包括: 存儲設備；以及 與所述存儲設備通信的處理器，其中所述存儲設備中存有指令集，當所述處理器執(zhí)行所述指令集時，會使得所述處理器進行以下操作: 采用一根或多根天線接收來自第一通信信道和第二通信信道的無線碼分多址通信信號; 確定與從所述第一通信信道中接收的所述通信信號相關的第一組已知特征，所述第一組已知特征包括第一信號強度、第一同步信息和第一信道識別信息； 根據噪聲和從所述第一通信信道和所述第二通信信道中獲得的通信信號確定全信號矩陣； 確定與全信號值相關的協(xié)方差矩陣； 基于所述第一組已知特征確定參考信號矩陣；通過從所述協(xié)方差矩陣中減去所述參考信號矩陣得到干擾矩陣； 確定所述干擾矩陣的最大特征值和與所述最大特征值對應的特征向量； 利用所述最大特征值和所述特征向量生成干擾估計；以及 從所述通信信號中去除所述干擾估計。
10.根據權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，當所述處理器進一步執(zhí)行所述指令集時，還使得所述處理器執(zhí)行帶有閾值條件的遞歸計算以確定所述最大特征值。
11.根據權利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述閾值是由有用的信噪比和所設計的標記碼的相關特征確定的。
12.根據權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信道識別信息包括正交或非正交的標記碼和擾碼。
13.根據權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述參考信號矩陣與所述一組已知特征的協(xié)方差值相關。
14.根據權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述無線碼分多址通信信號包括干擾信號。
15.—種用于更新用戶輔助內容的計算機可讀介質，所述計算機可讀介質存有指令集，當計算機執(zhí)行所述指令集時，使得所述計算機進行以下操作: 采用一根或多根天線接收并存儲來自第一通信信道和第二通信信道的無線碼分多址通信信號； 確定與從所述第一通信信道中接收的所述通信信號相關的第一組已知特征，所述第一組已知特征包括第一信號強度、第一同步信息和第一信道識別信息； 根據噪聲和從所述第一通信信道和所述第二通信信道中獲得的通信信號確定全信號矩陣； 確定與全信號值相關的協(xié)方差矩陣； 基于所述第一組已知特征確定參考信號矩陣； 通過從所述協(xié)方差矩陣中減去所述參考信號矩陣得到干擾矩陣； 確定所述干擾矩陣的最大特征值和與所述最大特征值對應的特征向量； 利用所述最大特征值和所述特征向量生成干擾估計；以及 從所述通信信號中去除所述干擾估計。
16.根據權利要求15所述的計算機可讀介質，其特征在于，當所述計算機進一步執(zhí)行所述指令集時，使得所述計算機還執(zhí)行帶有閾值條件的遞歸計算以確定所述最大特征值。
17.根據權利要求16所述的計算機可讀介質，其特征在于，所述閾值是基于有用的信噪比和所設計的標記碼的相關特征確定的。
18.根據權利要求15所述的計算機可讀介質，其特征在于，所述信道識別信息包括正交或非正交的標記碼和擾碼。
19.根據權利要求15所述的計算機可讀介質，其特征在于，所述參考信號矩陣與所述一組已知特征協(xié)方差值相關。
20.根據權利要求15所述的計算機可讀介質，其特征在于，所述無線碼分多址通信信號包括干擾信號。
【文檔編號】H04L25/03GK103812804SQ201310080510
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年3月13日 優(yōu)先權日:2012年11月13日
【發(fā)明者】許偉平, 萬鋒, 徐亮, 李援, 鄒求真 申請人:上海摩波彼克半導體有限公司