CN101069376A - 干扰定性及消除 - Google Patents

Abstract

一种估计来自一可被用于正交化通信信号的码树中的码在接收的信号中的使用的方法，该方法包括测试以确定在接收的信号中给定码是否被使用，以及从结果和从该树结构推导在接收的信号中测试树中从所述给定码悬垂的部份中的码的使用的必要。本发明还包括相应的装置及软件。

Description

干扰定性及消除

本发明可被用于在运用正交可变扩展因数(OVSF)码的CDMA系统(参见例如3GPP TS 25.213，Spreading and modulation(扩展和调制，FDD)，Release 5版本)中减少牵制用户设备(UE)接收机性能的干扰。对于CDMA系统，干扰是一个主要的问题，系统的容量与系统中的干扰程度直接相关。显然通过减少CDMA系统中的干扰量，就可以改善其性能。

OVSF码被设计为使得在理想的环境中，以OVSF码扩展的时间同步信号不会相互干扰。然而，在实际(非理想)环境中，这些码的正交性决不是完美的，因为：

1.在频率选择性宽带信道中，信道延迟扩展引起同一传输信号的多个延迟的复型到达接收机。这是由于环境中的障碍物引起信号反射和衍射，导致多路传播延迟，从而破坏正交性。

2.即使蜂窝环境不会导致多径，在采用多个发射天线的系统中，这些天线通常也会引入若干具碎片延迟偏移的多径分量。

因此，采用OVSF码的系统也受码间干扰之苦。在诸如多输入多输出(MIMO)系统(参见例如，Huang H.，Sandell M.，Viswanathan H.，“Achieving high data rates onthe UMTS downlink shared channel using multiple antennas(使用多个天线在UMTS下行链路共用信道上实现高数据率)”3G移动通信技术委员会，伦敦，2001年3月，IEE Conference Publication第477期，373页至379页)的一些系统中，这些干扰会严重损害接收机的性能。

已在许多系统中采用的一种公知的降低干扰的技术是联合检测(JD)或多用户检测(MUD)(参见例如，Verdu，S.，Multiuser Detection(多用户检测)，剑桥大学出版社，英国剑桥，1998年)。然而，MUD通常在基站中使用以改善对上行链路信号的估计。CDMA中的MUD需要关于扩展码的知识，但是这对于基站不成问题，因为先前网络自身已经指派这些扩展码，所以基站知道这些扩展码。

因为UE不具备关于其他用户的扩展码的知识，所以在下行链路中MUD技术通常不在UE接收机中使用。在大多数系统中，可用扩展码的数目很大，以至于在功率及处理容量有限的UE接收机中利用所有这些扩展码的彻底搜索是不可能的。例如，在3GPP FDD系统的下行链路中，可以使用扩展因数4，8，16，32，64，128，256和512。这意味着有1020个不同的扩展码可以被利用。在下行链路中MUD没有被广泛研究的另一个原因是大多数系统，诸如具OVSF码的UMTS被设计为使得在理论上在下行链路中没有MUD方案可以消除的干扰。然而，如前所述，实际情况并非如此。

根据一个方面，本发明提供一种估计来自能被用于正交化通信信号的码树的码在接收的信号中的使用的方法，该方法包括测试以确定在接收的信号中一给定码是否被使用，以及从测定结果和该树结构推导在接收的信号中测试该树中从上述给定码下悬垂的部分中的码的使用的必要。

在某些实施例中，树中的码是OVSF码。

在某些实施例中，如果被测的码被认为在使用中，则在其悬垂子树中的所有码被认为被阻止使用。

在某些实施例中，被测的码通过被与接收的信号相关来测试，以确定在接收的信号中该码是否被使用。

在某些实施例中，该树结构允许关于树中从被测码悬垂的部分中的码是否被阻止在接收的信号中使用的推导。

在某些实施例中，该树结构允许关于树中从被测码悬垂的部分中的码是否未被使用的推导。这一推导可在例如关于与树的不同层相关联的权级的知识的协助下进行。

在某些实施例中，被认为在接收的信号中使用的已测码被用于从接收的信号减去接收的信号中可归于该码的那部分。在被测码是另一已知要在接收的信号中使用且需要被解调的码的潜在干扰的情形中，这有助于例如干扰的消除。

在某些实施例中，该方法继续测试树中的其它码，以确定那些码是否在接收的信号中被使用。当然，其它码的测试不需要包括对于已被认为不需要测试的子树的测试，而且，此外对于其它码的测试可导致以与前述相同的方式识别出其它不需要测试的子树。

上述方法可由专用硬件(诸如ASIC)，或由可编程或可配置硬件(诸如通用数据处理器或FPGA)执行。当然，本发明还包含用于使数据处理设备执行上述方法的软件。

本发明提供一种具有使UE接收机能利用对底层的码结构的知识高效地识别干扰扩展码、并消除这些码在接收机中引起的干扰的潜能的方法。该方法具有显著提高CDMA系统中——尤其是在有大量由正交码引起的噪声的MIMO系统中——UE接收机的性能的潜能。

作为示例，现在将参考附图对本发明的一些实施例进行说明，附图中：

图1示出一OVSF码树。

图2示出跟踪图1的树中码的使用的走查路径。

图3示出测试图1的树中码的使用的过程的流程图。

图4示出可实现参考图2和3说明的这种干扰定性和消除方案的移动电话。

OVSF扩展码被排列在树结构中，该树包含节点，每一节点详述一扩展码。每一节点具有一父节点及两个分支。这些分支亦可被视为它们自己的子树。该树结构中的扩展码已使高层的码“屏蔽”它们自己的子树的方式来排列。例如(参见图1)，如果码(8，2)被指派给一用户，则不可能在同一蜂窝中同时使用码(16，4)和码(16，5)(或来自它们的相应子树的任何码)。因为那些码不会与码(8，2)正交。而且，码(8，2)的所有父节点被阻止使用。本案中，“码(m，n)”的记法表示扩展因数m(在本实施例中m＝[1，2，4，8，16，32，64，128，256，512])的一扩展码，而n表示该扩展因数的扩展码的号码(0≤n≤m)。

因为被阻止的码与指派的码不正交，故其为不可用。这意味着如果这些码中的任何一个与该指派码被同时使用，则结果所得的数据流将会严重地相互干扰。

如果接收机将接收的信号与正确的扩展码相关，则结果为原始信号。如果接收机将接收的信号与一不同的(但是仍然正交的)扩展码相关，则在信号并没有因干扰畸变太多的假设下结果为零。然而，如果接收机将接收的信号与一和正确码非正交的不同码相关，则结果非零，并且相关器输出的功率级取决于子树被干扰码填充的程度。

在CDMA系统中，下行链路中的系统功率预算原则上以保证所有比特在干扰流上能量级相等的方式来分配：

E_b/I_o应为常量

由此得到扩展因数与发射功率紧密结合的安排。扩展因数以分贝给出相对发射功率，例如，与SF＝1的码相比较，SF＝128的码将使用-21dB的功率发送，因为10log₁₀(128)＝21dB。如果扩展因数翻倍，则所需的功率级相应地减半(即，减少3dB)。因此，接收机可从相关器功率输出级推断出已测码是否为一干扰码，或者干扰码是否为已测码的后代之一。该观测方式在所提议的干扰消除方案中被采用。

所提议的方案通过递归地走查码空间来识别干扰码。该理念在图2中示出。所找到的干扰码用于重新生成干扰信号，并且这些干扰信号接着被从合成信号中减去以得到干扰小得多的信号。

图3中示出了码测试及干扰消除方案的流程图。起动码搜索的扩展因数应被选择为符合系统的特性。例如，在3G-HSDPA系统中，SF＝16将是一个好的选择，因为HSDPA系统通常不会采用比这更低的扩展因数。如果不采用这一码也不会有问题，因为此方法随即会找到来自相应子树的所有的码。该算法将一直运行直到所有的子树被阻止、被确知未被使用、或所有的叶节点都已被测试。

根据图3中所示的方案，在一使用OVSF码来进行多路复用的CDMA系统的接收器中，链路上所使用的未知码通过码空间的递归走查被识别。可能的扩展码在相关器中一个接一个地被测试。如果已测码被识别为一干扰码，则其被标记为已用码，且其整个码子树被标记为被阻止。该码空间走查从一低扩展因数开始，并持续直到所有的码都已被测试、被发现为被阻止的，或被确知不被使用。相关器必须检查的码的数目是可管理的，因为：

1)找到的干扰码的码子树被阻止进一步检查；

2)如果相关器的输出接近零，则该码及其子树被确知为未被使用，并因而无需被检查；

3)子树中有许多码的低扩展因数码被首先测试，由此在处理过程中能尽可能早地排除掉尽可能多的码。

以下将对图3的流程图进行更详细的说明。在步骤10中，SF的起始值被选定。该SF值为扩展因数，并且指示码树中走查开始的横向层。步骤12和步骤14控制所要测试的每一码树层的走查过程。参数SF和SC对应于在本说明书的介绍部分中提及的参数m和n。在步骤16中，判定该过程是否已经到达码树的一层的尽头。如果认为已经到达这一层的尽头，则该过程转至步骤18，在步骤18中，该过程下移至码树的下一层。步骤20测试码树的最后一层是否已被处理。步骤22至步骤36描述在测试码树节点期间执行的过程，以下将对此进行详细讨论。

步骤22测试该节点的OVSF码是否已因树中上层一节点被标记为已用码而被标记为被阻码。步骤24测试该被测节点的OVSF码是否已在码树中上层节点的测试期间被明确标记为一未被使用。在步骤26中，将计划要减少干扰的信号与被测节点的OVSF码相关。步骤28和步骤30估计该相关过程的结果的脉冲功率。在步骤28中，如果相关结果的脉冲功率近似为零，则该节点及从其悬垂的任何子树的节点被标记为未被使用的OVSF码。可作出此推论是因为如果被测节点的子树包含已使用码，则其将不会与该被测节点正交，并因而会导致非零的相关结果。在步骤30中，将相关结果的脉冲功率与码树的当前层中一已使用的扩展码的期望脉冲功率相比较。如果相关结果的脉冲功率与码树的当前层上一已使用码的期望脉冲功率几乎相同，则该被测节点上的扩展码被认为是已使用码，且从该被测码悬垂的子树中的所有节点被认为是被阻码。在步骤36中，从接受干扰消除的信号减去接受干扰消除的信号中可归于使用该被测节点的OVSF码的扩频信号的那部分。

所提议的码搜索算法使多用户检测技术能在同步CDMA下行链路中使用。这是有利的，因其能在UE接收机中实现非常高效的干扰减少。所提议的干扰定性和消除机制在诸如MIMO系统等高干扰环境中尤其有利，在此类环境中其可显著增加数据的吞吐量。

当然，可对图3所示的方案中的细节进行许多修改。现在将对一些降低计算复杂性但无需牺牲太多性能的变体进行说明。

在第一种变体中，通过安排在每一时帧码搜索算法首先尝试在前一时帧中应用的扩展码，之后只对码树的一小部分——诸如一SF＝8的子树——中执行全面搜索来降低复杂性。

在第二种变体中，通过安排码搜索算法忽略高SF扩展码，如128，256及512来降低复杂性，因为它们导致的干扰将比低SF扩展码小。而且，如果码的相关器输出导致功率级比来自扩展因数的真正干扰码的脉冲的功率级的一半高的脉冲，则接收器可将来自被测SF的码识别为干扰码。

将这样的扩展码保持在活动集中作为在前几帧中的某帧里活动的码，并且当它们在最后的被测帧中没有被使用时不立即将它们从该活动集中移除，而是只在数个非活动帧之后才移除将是有利的。

在一新帧中首先尝试先前使用过的具有高扩展因数的扩展码是有利的，因为其容易从噪声信号中找到。

对所提出的干扰定性及消除方案的进一步改进为通过仅在觉察到的干扰非常高时才完全应用此方案，而反过来在觉察到的干扰低的时候只部分应用(可能使用上述变体之一)或根本不用此方案来使此方案成为自适应的。

图4给出一适合实现参考图2和3所描述的类型的干扰定性和消除方案的移动电话的概观。图4示出一般标示为38的移动电话包括一天线40、一射频芯片(FRIC)42、一数据处理器44及一存储器46。只有对理解本发明确实必要的关键性组件才在图4中示出，对本领域技术人员而言，如何生产此类电话是显而易见的。

信号经由天线40从电话38发送。天线40与FRIC 42交换信号。FRIC 42将天线40接收的射频信号转换成基带信号，以便于由处理器44处理，并为反方向传播的信号提供逆转换。许多不同类型的处理在处理器44内被执行(通常在存储器46的协助下)，诸如错误保护编码，数据信号的调制解调以及信噪比计算，等等。软件被装载于存储器46中，软件可由处理器44执行，以进行以上参考图2和3中所描述的类型的干扰定性及消除方案。

Claims (13)

1.一种估计来自一可被用于正交化通信信号的码树中的码在一接收的信号中的使用的方法，所述方法包括测试以确定一给定码在所述接收的信号中是否被使用，以及从结果和从所述树结构推导在所述接收的信号中测试在所述树中从所述给定码悬垂的部份中的码的使用的必要。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括如果所述给定码被确定为在使用，则推断所述部份中的所有码被阻止使用。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括在所述给定码被认为未被使用的情况下，利用一指示与该码相关联的信号功率的值来预测所述部份中的码的使用。

4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述测试一给定码的使用的步骤包括将该码与所述接收的信号相关。

5.一种处理接收的信号的方法，包括使用前述权利要求中任一项所述的方法确定来自所述树的一给定码在所述信号中是否被使用，并基本上从所述信号中移除所述信号中可归于所述码的那部份。

6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述树为一OVSF码树。

7.一种估计来自一可被用于正交化通信信号的码树的码在一接收的信号中的使用的装置，所述装置包括用于测试以确定一给定码是否在所述接收的信号中被使用的构件，以及用以从结果和从所述树结构推导在所述接收的信号中测试在所述树中从所述给定码悬垂的部份中的码的使用的必要的推导构件。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述推导构件被安排为在所述给定码被确定为在使用的情况下，推断所述部份中的所有码被阻止使用。

9.如权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述推导构件被安排为在所述给定码被认为未被使用的情况下，利用一指示与该码相关联的信号功率的值来预测所述部份中的码的使用。

10.如权利要求7至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述测试构件被安排为通过将一给定码与接收的信号相关来测试所述给定码的使用。

11.如权利要求7至10中任一项所述的装置，其特征在于，所述树为一OVSF码树。

12.一种处理接收的信号的系统，包括如权利要求7至11中任一项所述用以确定来自所述树的一给定码是否在所述信号中被使用的装置，以及从所述信号中基本上移除可归于所述给定码的那部份的构件。

13.一种使数据处理装置执行如权利要求1至6中任一项所述方法的程序。

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