專利名稱：Cdma消息傳輸系統(tǒng)的接收裝置以及自適應(yīng)的cdma干擾抑制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1，2和7前序部分所述的CDMA消息傳輸系統(tǒng)的接收裝置，以及根據(jù)權(quán)利要求9和12前序部分所述的自適應(yīng)的CDMA干擾抑制方法。
在從發(fā)射機(例如移動無線終端設(shè)備)給接收機(例如移動無線基站)傳輸消息時，通過某個信道可傳輸?shù)南⒘颗c可使用的帶寬、可使用的傳輸時間和信噪比有關(guān)。如果應(yīng)由多個發(fā)射機同時使用一個信道，則例如可以將可供使用的帶寬劃分到不同的發(fā)射機上(“FDMA”＝頻分多址)。替代或附加地可以給每個發(fā)射機分別分配時間軸上的某些時窗(“TDMA”＝時分多址)。與此相反地在CDMA方法(“CDMA”＝碼分多址)中所有的發(fā)射機持續(xù)地使用整個頻帶。例如通過不同的碼可以在各個發(fā)射機信號之間實現(xiàn)分離。
在W-CDMA移動無線系統(tǒng)中(“W-CDMA”＝寬帶碼分多址)，例如在UMTS移動無線系統(tǒng)中，一個基站與(瞬時)位于分配給該基站的小區(qū)中的許多移動終端設(shè)備進(jìn)行通信。將所謂的擴展碼(“spreadingcodes”)采用于從終端設(shè)備向基站發(fā)射信息(“上行鏈路”方向上的通信)。借助各自的擴展碼將一個單個的要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)比特擴展成一個碼片序列。由于所采用的擴展碼彼此不正交，所以導(dǎo)致干擾，例如導(dǎo)致與由其它小區(qū)的終端設(shè)備所發(fā)射信號的干擾(“小區(qū)間干擾”)，以及導(dǎo)致在分配給某個小區(qū)的終端設(shè)備的信號之間的干擾(“小區(qū)內(nèi)干擾”)。在此，可能涉及由某個終端設(shè)備所發(fā)射的信號與由相同基站的其它終端設(shè)備所發(fā)射信號的干擾(“多用戶干擾”)，或涉及在由某個終端設(shè)備所發(fā)射的、但是分配給不同數(shù)據(jù)比特的信號之間的干擾(“符號間干擾”)。正交的序列也可能由于持續(xù)時間的差異而被去正交，使得在正交的序列中也可能出現(xiàn)干擾。
在現(xiàn)有技術(shù)中公開了可以用其抑制分配給某個小區(qū)的移動終端設(shè)備之間的干擾的方法。例如在串行的干擾抑制時(“串行干擾消除”)，首先在第一階段中在基站中求出來自最強所接收的終端設(shè)備的數(shù)據(jù)比特信號。于是通過再調(diào)制來評估與其它終端設(shè)備的干擾，并從由終端設(shè)備所接收的信號中減去干擾評估信號。在第二階段中求出來自第二最強的終端設(shè)備的數(shù)據(jù)比特信號，并從由所述終端設(shè)備所接收的信號中減去通過再調(diào)制所獲得的干擾評估信號，等等。這里的缺點還在于，所要求的信號再調(diào)制導(dǎo)致高額的電路工作量。此外，在第一階段中所作的評估誤差對所有后續(xù)階段的誤碼率有不利的作用。
本發(fā)明的任務(wù)在于，提供新式的自適應(yīng)CDMA干擾抑制方法，以及CDMA消息傳輸系統(tǒng)的新式的接收裝置。
它根據(jù)本發(fā)明的第一特征如下來達(dá)到該目標(biāo)和其它的目標(biāo)提供CDMA消息傳輸系統(tǒng)的一個接收裝置，該接收裝置具有一個瑞克接收機(Rake-Empfaenger，分離多徑接收機)，該瑞克接收機從由多個不同的發(fā)射單元共同接收的信號中濾波出一個分配給某個發(fā)射單元的信號、提供一個抑制包含在濾波出信號中的干擾的自適應(yīng)干擾抑制裝置、以及提供一個計算出應(yīng)用于干擾抑制的濾波系數(shù)的系數(shù)更新裝置，其中，該干擾抑制裝置具有一種多相位結(jié)構(gòu)，以及其中，依賴于所述干擾抑制裝置位于其中的瞬時相位來選擇應(yīng)用于干擾抑制的濾波系數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的尤其適合于抑制“多用戶干擾”的第二特征，CDMA消息傳輸系統(tǒng)的接收裝置具有一個第一瑞克接收機，該第一瑞克接收機從由多個不同發(fā)射單元共同接收的信號中濾波出分配給第一發(fā)射單元的信號、具有一個第二瑞克接收機，該第二瑞克接收機從由多個不同發(fā)射單元共同接收的信號中濾波出分配給第二發(fā)射單元的信號、以及具有一個自適應(yīng)的干擾抑制裝置，該自適應(yīng)的干擾抑制裝置抑制包含在分配給第一發(fā)射單元的、濾波出的信號中的干擾，其中，所述的干擾抑制裝置含有一個“軟比特”判斷裝置，將分配給第二發(fā)射單元的濾波出的信號作為輸入信號輸送給該“軟比特”判斷裝置，而將該“軟比特”判斷裝置的輸出信號應(yīng)用于計算包含在分配給第一發(fā)射單元的濾波出的信號中的干擾。
在采用“軟比特”判斷裝置時，不象在“硬比特”判斷裝置中那樣將譬如位于+∞和-∞之間數(shù)字范圍中的濾波出的信號，準(zhǔn)確地譬如要么映射到數(shù)字+1上，要么映射到數(shù)字-1上，而是映射到一個譬如位于數(shù)字+1和-1之間的數(shù)字范圍內(nèi)。如在模擬中已展示的那樣，通過采用“軟比特”可以減少CDMA消息傳輸系統(tǒng)中的誤碼率。將由所述判斷裝置提供的“軟比特”有利地應(yīng)用于比特層上或符號層上，即應(yīng)用在去擴展之后。
根據(jù)本發(fā)明的尤其適合于抑制“符號間干擾”的另一個特征，提供CDMA消息傳輸系統(tǒng)的一個接收裝置，該接收裝置具有一個瑞克接收機，該瑞克接收機從由多個不同發(fā)射單元共同接收的信號中濾波出分配給某個發(fā)射單元的信號、以及提供一個自適應(yīng)的干擾抑制裝置，該自適應(yīng)的干擾抑制裝置抑制包含在濾波出信號中的干擾，其中，該干擾抑制裝置含有一個“軟比特”判斷裝置，將濾波出的信號作為輸入信號輸送給該“軟比特”判斷裝置，并將該“軟比特”判斷裝置的輸出信號用于計算包含在濾波出的信號中的干擾。
在方法方面，本發(fā)明通過權(quán)利要求8和11的內(nèi)容來達(dá)到上述的目標(biāo)和其它的目標(biāo)。在從屬權(quán)利要求中說明了本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案。
以下借助實施例和附圖來詳述本發(fā)明。


圖1展示了W-CDMA移動無線傳輸系統(tǒng)的示意圖；圖2展示了具有一個根據(jù)本發(fā)明干擾抑制裝置的、圖1中所示出接收單元的片段的示意圖；以及圖3展示了具有多個干擾抑制裝置的、圖1中所示出接收單元的片段的示意圖。
圖1展示了W-CDMA移動無線傳輸系統(tǒng)1的示意圖。該W-CDMA移動無線傳輸系統(tǒng)1具有一個第一發(fā)射單元2，這里為第一移動無線設(shè)備、一個第二發(fā)射單元3，這里為第二移動無線設(shè)備、一個接收單元4，這里為基站、以及若干(K-2)其它的在這里未示出的發(fā)射單元。
首先借助存放在分配給發(fā)射單元2的存儲裝置2a中的擴展碼C，將由某個發(fā)射單元2要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)比特d擴展成比特序列。借助同樣存放在存儲裝置2a中的偽隨機碼S對所獲得的比特序列進(jìn)行倒頻，并隨后將如此獲得的比特序列向接收單元4傳輸。
因此可以通過以下的方程(1)e＝HSCD+noise(噪聲)來描述在接收單元4中從某個發(fā)射單元2所接收的信號e。
此時，矩陣A＝HSC描述通過傳輸(傳輸矩陣H)來考慮擴展、倒頻(Verwuerfelung)和卷積的有效系統(tǒng)矩陣，而d代表了數(shù)據(jù)符號的矢量。系統(tǒng)矩陣A由于偽隨機碼S的周期性時間變化的結(jié)構(gòu)而同樣周期性地改變。
由接收單元4從全部K個發(fā)射單元2，3總共接收的信號因而滿足以下的方程(2)eAll＝∑Audu+noise根據(jù)圖2，接收單元4對于分配給它的K個發(fā)射單元2，3中的每一個具有一個常規(guī)的瑞克接收機5，6、一個判斷裝置8，9、和一個干擾抑制裝置10，11。將由接收單元4所接收的總信號輸送給每一個瑞克接收機5，6。各自的瑞克接收機5，6于是以常規(guī)的方式實施總信號的一種按分別分配給它的發(fā)射單元2，3來調(diào)定的濾波。于是第u個瑞克接收機5，6的輸出可以通過以下的方程來描述(3)ru＝∑ATuAu′du′+noise此時，矩陣ATu描述適用于各自發(fā)射單元2，3的系統(tǒng)矩陣的換位矩陣(Transponierte)。矩陣Buu′＝ATuAu′-對于u′不等于u-描述“多用戶干擾”，而-對于u′等于u-則描述“符號間干擾”。干擾矩陣Buu′同樣具有帶有l(wèi)＝p/Q的周期的、周期性時間變化的結(jié)構(gòu)，其中，p是偽隨機碼S的周期，而Q是擴展碼C的擴展系數(shù)。
例如在W-CDMA的情況下，通過擴展碼(典型長度為4至128碼片)和擾碼(Scramblingcode)(在短擾碼中長度為256碼片，或在長擾碼中長度為38400碼片)的組合決定了周期性時間變化的結(jié)構(gòu)，其中，通過擴展碼和擾碼的組合產(chǎn)生有效的擴展碼。
在長度為256碼片的“短擾碼”中和在具有擴展系數(shù)64的擴展碼中，256碼片的長度例如劃分為4個各為64碼片的段，其中，每個段相當(dāng)于一個數(shù)據(jù)符號。對于在該4個段中的每個符號因而適用另一個有效的擴展碼。有效的擴展碼隨著256碼片的下一個周期才進(jìn)行重復(fù)，由此產(chǎn)生一種周期性的結(jié)構(gòu)。
符號層上的各個用戶信號之間的互相關(guān)特性也依賴于該有效的擴展碼，所以相應(yīng)的周期性也適用于這些互相關(guān)特性。
要注意的是，在恒定的物理信道中在一個周期之內(nèi)出現(xiàn)極其不同的互相關(guān)性。所以不可能通過自適應(yīng)的濾波器來跟隨這些互相關(guān)性。但是與此相反地，在恒定的物理信道中兩個相繼周期中的相同段的互相關(guān)性是相同的。利用關(guān)于該周期性的基礎(chǔ)知識的自適應(yīng)干擾抑制裝置因而可以有效地用多個系數(shù)組來工作，其中，一個系數(shù)組總是適用于一個周期之內(nèi)的一個段。僅從該段之內(nèi)的信道值和從該段的相應(yīng)的存儲內(nèi)容來確定該系數(shù)組。對于下一個段則轉(zhuǎn)換到另一個系數(shù)組上。在下一個周期的等效段中才繼續(xù)對濾波系數(shù)進(jìn)行匹配。
如在圖2中所展示的那樣，于是將每個瑞克接收機5，6的輸出輸送給分配給各自瑞克接收機5，6的判斷裝置8，9，以及分配給各自瑞克接收機5，6的干擾抑制裝置10，11。
根據(jù)圖3每個干擾抑制裝置10，11具有一種多相位結(jié)構(gòu)，其中，相位數(shù)為l＝p/Q(在這里3個相位λ＝1，2，3)。對于每個相位λ分開地更新在各自干擾抑制裝置10，11中所采用的濾波系數(shù)。在這里所展示的具有K個發(fā)射單元2，3的移動無線傳輸系統(tǒng)1中，可以通過K2l個與時間有關(guān)的濾波系數(shù)組W(λ)u，u′(k)來描述干擾抑制裝置10，11的結(jié)構(gòu)。但是如圖3中所展示的那樣，在任何時刻k僅將一個單個的相位用于濾波和用于更新濾波系數(shù)。出于該原因用于濾波和用于更新所必要的計算工作量與相位數(shù)l無關(guān)。
如此來計算出所述的濾波系數(shù)W(λ)u，u′(k)，即解決以下的最小化任務(wù)(4)E[|ru-∑Bu，u′du|2]＝min.
此時，從u′＝1累加至u′＝K，其中，所述的濾波系數(shù)W(λ)u，u′(k)是矩陣Buu′的元素。借助最小均方差(“LMS”)的方法來解決該最小化任務(wù)(4)，其中，通過瞬時的誤差(5)eu(k)＝ru-∑Bu，u′du來代替近似，其中，又從u′＝1累加至u′＝K。
于是用于更新第u個發(fā)射單元2，3的系數(shù)的方程為(6)w(λ)u，u′(k+1)＝σw(λ)u，u′(k)+2μeu(k)du(k)其中，u′＝1...K。出于穩(wěn)定性原因在本實例中選擇σ≈0.995。
在本發(fā)明的干擾抑制裝置10，11中不將“硬比特”，而將所謂的“軟比特”采用來近似由各自發(fā)射單元2，3所發(fā)射的數(shù)據(jù)比特du。在此，將位于+∞和-∞之間數(shù)字范圍中的某個信號不是準(zhǔn)確地要么映射到數(shù)字+1上，要么映射到數(shù)字-1上，而是映射到位于+1和-1之間的一個數(shù)字范圍上。在本實施例中為此采用正切雙曲線函數(shù)。具體根據(jù)以下的方程來計算出xu(k)的值(7)xu(k)＝tanh(ru(k)/2)根據(jù)該近似值xu(k)，在各自的干擾抑制裝置10，11中執(zhí)行按方程(5)的干擾抑制。
此時，分配給第一發(fā)射單元2的干擾抑制裝置10的、圖3中所展示的上分支A用來抑制“符號間干擾”，而其余的分支B，C用來抑制“多用戶干擾”。
首先在第一步驟中，在判斷裝置7，8中根據(jù)方程(7)從由各自的瑞克接收機5，6輸送給判斷裝置8，9的信號中形成正切雙曲線。所獲得的信號x1(k)，x2(k)，...，xk(k)分別被輸送給第一組延遲元件13a，13b，13c，而所延遲的信號分別被輸送給第二組延遲元件14a，14b，14c。所述的信號x1(k)，x2(k)，...，xk(k)、所延遲的信號、和兩次延遲的信號-依賴于各自有效的相位λ-與由LMS系數(shù)更新裝置15所提供的濾波系數(shù)W(λ)u，u′(k)相乘。在加法元件16a，b，c，d，e，f，g中將全部所獲得的信號相加，并于是在乘法元件17中將所獲得的總和信號與系數(shù)-1相乘。所產(chǎn)生的信號是總共包含在由第一發(fā)射單元2所接收信號中的干擾的一個估算值(“符號間干擾”和“多用戶干擾”)。將該信號在加法元件16h中與由分配給第一發(fā)射單元2的瑞克接收機5所提供的信號r1(k)相加，并因此對于r1(k)生成一個修正的信號y1(soft)。為了生成提供給LMS系數(shù)更新裝置15的誤差信號e1(k)，按方程(5)將所述的修正信號y1(soft)輸送給乘法元件20，該乘法元件20將所述的信號y1(soft)與系數(shù)-1相乘，以及輸送給相應(yīng)于上述判斷裝置7，8所構(gòu)造的其它判斷裝置18。該判斷裝置18相應(yīng)地象在方程(7)中那樣，從平分的信號y1(soft)中形成正切雙曲線。所獲得的信號y1(k)-依賴于各自有效的相位λ-與由LMS系數(shù)更新裝置15提供的相應(yīng)的濾波系數(shù)相乘，并在加法元件19中將所述的乘法信號與從乘法元件20所獲得的信號相加。將以此方式獲得的誤差信號e1(k)輸送給LMS系數(shù)更新裝置15，該LMS系數(shù)更新裝置15相應(yīng)于象上面所示出的那樣來從其中計算出當(dāng)前的濾波系數(shù)。
權(quán)利要求
1.CDMA消息傳輸系統(tǒng)(1)的接收裝置(4)，該接收裝置(4)具有一個瑞克接收機(5)，該瑞克接收機(5)從由多個不同發(fā)射單元(2，3)共同接收的信號中濾波出一個分配給某個發(fā)射單元(2)的信號(r1(k))、具有一個自適應(yīng)的干擾抑制裝置(10)，該自適應(yīng)的干擾抑制裝置(10)抑制包含在所述濾波出的信號(r1k)中的干擾、以及具有一個系數(shù)更新裝置(15)，該系數(shù)更新裝置(15)計算出應(yīng)用于干擾抑制的濾波系數(shù)(w)，其特征在于，所述的干擾抑制裝置(10)具有一種多相位結(jié)構(gòu)，其中，依賴于所述干擾抑制裝置(10)位于其中的瞬時相位(λ)來選擇所述的應(yīng)用于干擾抑制的濾波系數(shù)(w)。
2.CDMA消息傳輸系統(tǒng)(1)的接收裝置(4)，該接收裝置(4)具有一個第一瑞克接收機(5)，該第一瑞克接收機(5)從由多個不同發(fā)射單元(2，3)共同接收的信號中濾波出一個分配給第一發(fā)射單元(2)的信號(r1(k))、具有一個第二瑞克接收機(6)，該第二瑞克接收機(6)從所述的由多個不同發(fā)射單元(2，3)共同接收的信號中濾波出一個分配給第二發(fā)射單元(3)的信號(r2(k))、以及具有一個自適應(yīng)的干擾抑制裝置(10)，該自適應(yīng)的干擾抑制裝置(10)抑制包含在所述分配給所述第一發(fā)射單元(2)的、濾波出的信號(r1(k))中的干擾，其特征在于，所述的干擾抑制裝置(10)含有一個“軟比特”判斷裝置(9)，將所述分配給第二發(fā)射單元(3)的、濾波出的信號(r2(k))作為輸入信號輸送給該“軟比特”判斷裝置(9)，而將所述“軟比特”判斷裝置(9)的輸出信號(x2(k))應(yīng)用于計算包含在所述分配給第一發(fā)射單元(2)的、濾波出的信號(r1k)中的干擾。
3.按權(quán)利要求2的接收裝置(4)，其中，在所述的“軟比特”判斷裝置(9)中采用正切雙曲線函數(shù)。
4.按權(quán)利要求3的接收裝置(4)，其中，所述的“軟比特”判斷裝置(9)通過采用公式x2(k)＝tanh(r2(k)/2))從濾波出的信號(r2(k))中計算出它的輸出信號(x2(k))。
5.按權(quán)利要求2至4之一的接收裝置(4)，該接收裝置(4)具有一個系數(shù)更新裝置(15)，該系數(shù)更新裝置(15)計算出用于干擾抑制的濾波系數(shù)(w)，并在該接收裝置(4)中所述的干擾抑制裝置(10)具有一種多相位結(jié)構(gòu)，其中，依賴于所述干擾抑制裝置(10)位于其中的瞬時相位(λ)來選擇用于干擾抑制的濾波系數(shù)(w)。
6.按權(quán)利要求5的接收裝置(4)，其中，所述的系數(shù)更新裝置(15)通過采用最小均方差法來計算出所述的濾波系數(shù)(w)。
7.CDMA消息傳輸系統(tǒng)(1)的接收裝置(4)，該接收裝置(4)具有一個瑞克接收機(5)，該瑞克接收機(5)從由多個不同發(fā)射單元(2，3)共同接收的信號中濾波出一個分配給某個發(fā)射單元(2)的信號(r1(k))、以及具有一個自適應(yīng)的干擾抑制裝置(10)，該自適應(yīng)的干擾抑制裝置(10)抑制包含在所述濾波出的信號(r1(k))中的干擾，其特征在于，所述的干擾抑制裝置(10)含有一個“軟比特”判斷裝置(8)，將所濾波出的信號(r1(k))作為輸入信號輸送給該“軟比特”判斷裝置(8)，而將該“軟比特”判斷裝置(8)的輸出信號(x1(k))采用于計算包含在所濾波出的信號(r1(k))中的干擾。
8.按權(quán)利要求7的接收裝置(4)，該接收裝置(4)附加地具有權(quán)利要求1至6中所述特征中的一個或多個。
9.自適應(yīng)的CDMA干擾抑制方法，其中，從由多個不同發(fā)射單元(2，3)共同接收的信號中濾波出一個分配給某個發(fā)射單元(2)的信號(r1(k))，以及其中，以自適應(yīng)的方式來抑制包含在所述濾波出的信號(r1(k))中的干擾，其特征在于，所述的方法具有以下的步驟-將所述濾波出的信號(r1(k))輸送給“軟比特”判斷裝置(8)；以及-將由所述“軟比特”判斷裝置(8)提供的輸出信號(x1(k))采用于計算包含在所濾波出的信號(r1(k))中的干擾。
10.按權(quán)利要求9的自適應(yīng)的CDMA干擾抑制方法，其中，將正切雙曲線函數(shù)采用在所述的“軟比特”判斷裝置(8)中。
11.按權(quán)利要求10的自適應(yīng)的CDMA干擾抑制方法，其中，所述的“軟比特”判斷裝置(8)通過采用以下的公式x1(k)＝tanh(r1(k)/2))從所述濾波出的信號(r1(k))中計算出它的輸出信號(x1(k))。
12.自適應(yīng)的CDMA干擾抑制方法，其中，從由多個不同發(fā)射單元(2，3)共同接收的信號中濾波出一個分配給第一發(fā)射單元(2)的信號(r1(k))，和一個分配給第二發(fā)射單元(3)的信號(r2(k))，以及其中，以自適應(yīng)的方式來抑制包含在所述分配給第一發(fā)射單元(2)的、所濾波出信號(r1k)中的干擾，其特征在于，所述的方法具有以下的步驟-將所述分配給第二發(fā)射單元(3)的、濾波出的信號(r2(k))輸送給“軟比特”判斷裝置(9)；以及-將一個由所述“軟比特”判斷裝置(9)提供的輸出信號(x2(k))采用于計算包含在所濾波出的信號(r2(k))中的干擾。
13.按權(quán)利要求12的自適應(yīng)的CDMA干擾抑制方法，該方法附加地具有權(quán)利要求9至11中所述方法步驟中的一個或多個。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自適應(yīng)的CDMA干擾抑制方法，以及CDMA消息傳輸系統(tǒng)(1)的一種接收裝置(4)，該接收裝置(4)具有一個第一瑞克接收機(5)，該第一瑞克接收機(5)從由多個不同發(fā)射單元(2，3)共同接收的信號中濾波出一個分配給第一發(fā)射單元(2)的信號(r1(k))、具有一個第二瑞克接收機(6)，該第二瑞克接收機(6)從由多個不同發(fā)射單元(2，3)共同接收的信號中濾波出一個分配給第二發(fā)射單元(3)的信號(r2(k))、以及具有一個自適應(yīng)的干擾抑制裝置(10)，該自適應(yīng)的干擾抑制裝置(10)抑制包含在所述分配給所述第一發(fā)射單元(2)的、濾波出的信號(r1(k))中的干擾，其中，所述的干擾抑制裝置(10)含有一個“軟比特”判斷裝置(9)，將所述分配給第二發(fā)射單元(3)的、濾波出的信號(r2(k))作為輸入信號輸送給該“軟比特”判斷裝置(9)，而將該“軟比特”判斷裝置(9)的輸出信號(x2(k))用于計算包含在所述分配給第一發(fā)射單元(2)的濾波出信號(r1(k))中的干擾。根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，所述的干擾抑制裝置(10)具有一種多相位結(jié)構(gòu)，其中，依賴于所述干擾抑制裝置(10)位于其中的瞬時相位(1)來選擇用于干擾抑制的濾波系數(shù)(w)。
文檔編號H04B1/707GK1533639SQ02814428
公開日2004年9月29日 申請日期2002年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月18日
發(fā)明者A·西格爾, U·沃格爾, A 西格爾, 穸 申請人:西門子公司