专利名称：降低在多载波通信系统中副载波间干扰的方法和使用这种方法的接收机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在多载波通信系统中降低副载波间干扰的方法和使用这种方法的接收机，尤其是涉及一种用于在多载波通信系统中使用来抑制副载波间干扰的接收机。
背景技术：
一种用于在多载波通信系统中使用的常规发射机由图2中所示的一个编码器31，一个多路分解器32，低通滤波器(LPF)33和34，数模(D/A)转换器35和36，多路复用器37和38，一个合成器39，一个发射放大器40和一个发射天线41配置而成。
一种用于在多载波通信系统中使用的接收机由图1中所示的一个接收天线201，一个接收放大器202，乘法器203和204，低通滤波器(LPF)205，模数(A/D)转换器207和208，一个多路复用器209，一个解码器210配置而成。上面提到的发射机和接收机假定使用两个副载波。
首先在发射机中，输入信号被编码器31编码，并被多路分解器32分解为两个序列。信号通过多路分解器32被分解形成的序列的每一个都被低通滤波器33和34限制频带。
由低通滤波器33和34限制频带的信号被D/A转换器35和36转换为模拟信号，并被乘法器37和38相对于副载波调制。相对于副载波调制的信号被合成器39混频，被发射放大器40放大，并从发射天线41发射。
另一方面在接收机中，由接收天线201接收的接收信号被接收放大器202放大，通过乘法器203和204相对于各自的副载波经历正交解调，并被低通滤波器205和206限制频带。
由低通滤波器205和206限制频带的接收信号被A/D转换器207和208以抽样频率fs转换为数字信号。被转换为数字信号的接收信号被多路复用器209复用为一个单个序列，并被解码器210解码为输出信号。
在多载波通信系统中，为了抑制副载波之间的信号干扰，每个副载波的频带被低通滤波器33和34限制，并确保副载波之间有足够的频率间隔以抑制副载波的频带彼此重叠或者，在正交频分复用(OFDM)系统中，副载波的频带通过使用相互正交的载波被允许彼此重叠。
然而，在上述的常规多载波通信系统的接收机中，如果副载波的频带如图5中所示的彼此重叠，就会在副载波的频带间发生信号干扰，引起接收性能恶化。
因此，在常规多载波通信系统的接收机中，频带限制滤波器应该有足够的带外衰减特性，而且副载波间的间隔应该足够宽。
或者在上面提到的OFDM系统中，虽然它使用相互正交的副载波，一旦波形在多径上失真，就不能保持正交性，从而引起副载波间的信号干扰。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种在能够降低副载波间干扰信号的多载波通信系统中降低副载波间干扰的方法和使用这种方法的接收机。
借助于根据本发明的一种降低在多载波通信系统中副载波间干扰的方法，通过根据副载波间的频率差和接收抽样频率之间的比值补偿副载波间的干扰信号的相位部分在时间上的变化，相对于每个副载波的解调信号算出干扰特性的确定部分，通过将时间上变化的相当值乘干扰特性的确定部分估计副载波间的干扰信号值，并且干扰信号的估计值被从副载波的解调信号中减去。
一种根据本发明的多载波通信系统的接收机被配置有一个从每个副载波的解调信号估计副载波间干扰信号的装置，和一个从副载波的解调信号中减去干扰信号的装置，其中估计干扰信号的装置，通过根据副载波之间的频率差和接收抽样频率的比值补偿副载波间的干扰信号的相位部分在时间上的变化，算出干扰特性的确定部分并将时间上变化的相当值乘干扰特性的确定部分来估计干扰信号的值。
因而，根据本发明的多载波通信系统的接收机特征在于，它提供一个用于相对于副载波的数字信号降低副载波间的干扰信号的干扰信号降低器。
干扰信号降低器执行处理以去除从一个邻近的副载波泄漏到另一个副载波的干扰信号。因此，改善每一个复载波上的接收质量成为可能。
如目前所描述的，根据本发明的多载波通信系统的接收机提供一个优点，就是可以通过相对于每个副载波的解调信号估计副载波之间的干扰信号并从副载波的解调信号中减去干扰信号来降低副载波之间的干扰信号。
图1是说明在常规多载波通信系统中的接收机配置的框图。
图2是说明在常规多载波通信系统中的发射机配置的框图。
图3是说明在多载波通信系统中的接收机配置的框图，它是本发明的一个优选实施例。
图4是说明图3中的干扰降低器配置的框图。
图5表示使用两个副载波的一个多载波通信系统的频带。
图6是用于描述副载波间的干扰信号的相位旋转的图表。
图7是用于描述其接收抽样频率是副载波之间的频率差的两倍的干扰信号的相位旋转的图表。
图8是说明在多载波通信系统中的接收机配置的框图，它是本发明的另一个优选实施例。
图9是说明在有三个副载波的常规多载波通信系统中的发射机配置的框图。
图10表示使用三个副载波的一个多载波通信系统的频带。
图11说明图8中的干扰降低器配置的框图。
图12是说明图8中的干扰降低器配置的另一个框图。
图13是说明多载波通信系统是一个多载波值接序列的码分多址系统时发射机的扩展装置的插入位置的框图。
图14是说明多载波通信系统是一个多载波/直接序列的码分多址系统时接收机的解扩-瑞克合成装置的插入位置的框图。
具体实施例方式
本发明的优选实施例将在下面参照伴随的附图描述。
图3是说明在多载波通信系统中的接收机配置的一个框图，它是本发明的一个优选实施例。参照图3，多载波通信系统的接收机由一个接收天线11，一个接收放大器12，乘法器13和14，低通滤波器(LPF)15和16，A/D(模/数)转换器17和18，一个干扰降低器19，一个多路复用器20和一个解码器21组成。因而，本发明的优选实施例的多载波通信系统的接收机配置包括图1中所示的常规接收机加上干扰降低器19。
在接收机中，由接收天线11接收的信号被接收放大器12放大，通过乘法器13和14相对于各自的副载波经历正交解调，并被低通滤波器15和16限制频带。
由低通滤波器15和16限制频带的接收信号分别被A/D转换器17和18以抽样频率fs转换为数字信号。被转换为数字信号的接收信号，在其中的干扰信号被干扰降低器19降低后，由多路复用器20复用为一个单个序列，并被解码器21解码为输出信号。
因此干扰降低器19，使用经历了A/D转换器17和18模/数转换的副载波信号，通过估计和去除副载波间泄漏的干扰信号来提高接收质量。
图2是说明在常规多载波通信系统中的发射机配置的框图。参照图2，多载波通信系统中的发射机由一个编码器31，一个多路分解器32，低通滤波器(LPF)33和34，数/模(D/A)转换器35和36，多路复用器37和38，一个合成器39，一个发射放大器40和一个发射天线41组成。
在发射机中，输入信号被编码器31编码，并被多路分解器32分解为两个序列。信号通过多路分解器32被分解形成的序列被低通滤波器33和34限制频带。
由低通滤波器33和34限制频带的信号被D/A转换器35和36转换为模拟信号，并被乘法器37和38相对于副载波调制。相对于副载波调制的信号被合成器39混频，被发射放大器40放大，并从发射天线41发射。
图4是一个说明图3中的干扰降低器配置的框图。参照图4，干扰降低器19由一个干扰量计算器19a，复数乘法器19b和19c，和减法器19d和19e组成。
在干扰降低器19中，经历正交解调的两部分(I/Q)信号在每条信号线上流动，它们被以复数表达。干扰量计算器19a计算或估计从副载波1(f1)泄漏到副载波2(f2)的干扰信号的幅度和相位值，并通知复数乘法器19b它的发现。
在复数乘法器19b中，副载波1的解调信号被乘以从干扰量计算器19a通知的干扰信号的幅度和相位值，并提供乘积给减法器19d。减法器19d从副载波2的信号中减去乘法器19b的输出并提供差值。
类似地，干扰量计算器19a计算或估计从副载波2泄漏到副载波1的干扰信号的幅度和相位值，复数乘法器19c把从干扰量计算器19a通知的干扰信号的幅度和相位值乘副载波2的解调信号，减法器19e从副载波1的信号中减去乘法器19c的输出。
图5表示使用两个副载波的一个多载波通信系统的频带。图6是用于描述副载波间的干扰信号的相位旋转的图表。图7是用于描述其接收抽样频率是副载波间频率差的两倍的干扰信号的相位旋转的图表。
图13是说明多载波通信系统是一个多载波值接序列的码分多址系统时发射机的扩展装置的插入位置的一个框图。图14是一个说明多载波通信系统是一个多载波/直接序列的码分多址系统时接收机的解扩-瑞克合成装置的插入位置的框图。本发明的一个优选实施例将参照图2至图7，图13和图14描述。
干扰的幅度特性可以从被插入到每个副载波的信号中作为导频信号的已知的一连串信号的泄漏量中测量。这样，干扰量计算器19a测量泄漏到副载波2中的副载波1的导频信号的幅度。
同时相位特性还可以在同一时间测量，因为相应于副载波间的频率差和抽样频率之间的关系如图6中所示相位特性随着时间的推移旋转，计算应将这个因素考虑进去。
首先，干扰量计算器19a测量在时间上变化的相位特性的确定部分，并在它给乘法器19b的输出中把时间上的变化加到确定部分。
通过使用数字表达来解释操作。
在图4中，分别代表在时间点n的副载波1和副载波2的解调信号p1(n)和p2(n)被表达为p1(n)＝hl·d1(n)+a1·d2(n)·exp(j2nπ(f2-f1)/fs)p2(n)＝h2·d2(n)+a2·d1(n)·exp(j2nπ(fl-f2)/fs)这里d1(n)和d2(n)是各自载波的传送数据序列；h1和h2是相应的副载波的传输路径特性；a1和a2是副载波间的泄漏特性。
做下面的计算，d1(n)*表示d1(n)的复共轭p1(n)·d1(n)*＝h1·‖d1(n)‖
+a1·d1(n)·d2(n)·exp(j2nπ(f2-f1 )/fs)通过累计上面提到的值为和fs/(f2-fl)的整数倍同样多的抽样，第二项影响可以被降低，传输路径特性系数h1可以从第一项中算出。传输路径特性系数h2被以类似的方式从p2(n)·d2(n)*中算出。这样算出的传输路径特性系数分别被表示为h1”和h2”。
然后，做下面的运算p1(n)·d2(n)*·exp(-j2nπ(f2-f1)/fs)＝h1·d1(n)·d2(n)*·exp(-j2nπ(f2-f1)/fs)+a1·‖d2(n)‖通过累计上面提到的值为和fs/(f2-fl)的整数倍同样多的抽样，第一项影响可以被降低。泄漏特性系数a1可以从第二项中算出。泄漏特性系数a2被以类似的方式算出。
做下面的运算，算出的特性系数被表示为a1”和a2”，干扰量计算器19a向乘法器19b提供a2”/h1”·exp(j2nπ(fl-f2)/fs)和乘法器19c提供a1”/h2”·exp(j2nπ(f2-f1)/fs)。
减法器19d的输出信号为p1(n)-p2(n)·a2”/h1”·exp(j2nπ(f2-f1)/fs)＝hl·d1(n)+a1·d2(n)·exp(j2nπ(f2-f1)/fs)-a1”/h2”·exp(j2nπ(f2-f1)/fs)·(h2·d2(n)+a2·d1(n)·exp(j2nπ(f1-f2)/fs))＝hl·d1(n)+d2(n)·exp(j2nπ(f1-f2)/fs)·(a1-a1”·h2/h2”)-a1”·a2/h2”·d1(n)当a1-a1”·h2/h2”在第二项中很小而且a1”·a2/h2”在第三项中也很小，干扰量可以从原始的干扰值+a1·d2(n)·exp(j2nπ(f2-f1)/fs)被降低。类似地，干扰量可以由于减法器19e的输出信号被降低。
作为例子这里抽样频率正好为副载波间的频率差的两倍，同时接收机的频率跟踪误差被扣除，相位旋转将被确定为如图6中的两个点，这样计算简单。
这里多载波通信系统是一个多载波/直接序列的码分多址系统，在发射机中作为多路分解器32的输出的副载波的信号，被如图13中所示的扩展器45和46扩展，在接收机中解扩-瑞克合成器25和26在如图14中所示的多路复用器20之前的级上执行解扩-瑞克合成。
这里使用多载波/直接序列的码分多址，导频信号可以是对数据的时间复用或码复用。
图8是说明在多载波通信系统中的接收机配置的框图，它是本发明的另一个优选实施例。图8中所示的多载波通信系统的接收机配置有三个载频，这种配置和前面图3中描述的多载波通信系统的接收机一样，只是增加了一个乘法器22，一个低通滤波器23和一个A/D转换器24。如图3中的相同的组成元件分别用相同的参考标记来表示。在这个实施例中，在三个副载波中的干扰信号被干扰降低器19降低了。
图9是说明在多载波通信系统中的发射机配置的框图，它符合本发明的另一个实施例。图9中所示的多载波通信系统的发射器配置有三个副载波，这种配置和前面描述图2所示的实施例的多载波通信系统的发射机一样，只是增加了一个低通滤波器42，一个D/A转换器43，和一个乘法器44。如图2中的相同的组成元件分别用相同的参考标记来表示。
图10表示在本发明的另一个优选实施例中使用三个副载波的频带，图11是说明图8中的干扰降低器19配置的框图。图11中的干扰降低器19的配置中副载波增加到了三个，这种配置和图4中所示的干扰降低器19一样，只是增加了干扰量计算器19f和19j，复数乘法器19g，19h，19k和19l和一个减法器19i。如图4中的相同的组成元件分别用相同的参考标记来表示。
图12是说明图8中的干扰降低器19配置的另一个框图。图12表示副载波1和副载波3间的泄漏足够小的情况，在这种情况中无需处理来降低副载波1和副载波3间的干扰是可能的。图12中的干扰降低器19配置中副载波的数目如图11中的增加到3个，这种配置和图11中所示的干扰降低器19一样，只是增加了干扰量计算器19j，复数乘法器19k和19l。如图11中的相同的组成元件分别用相同的参考标记来表示。
如前所述，根据本发明的多载波通信系统的接收机中，副载波之间的干扰信号可以通过在副载波的接收数字信号中估计并减去从一个副载波泄漏到另一个副载波的干扰信号来降低，接收质量从而被提高。
结果，降低对发射机的带限滤波器的性能要求或使副载波间的频率间隔变窄成为可能。另外，很显然本发明并不局限于上述的实施例，在本发明实质的范围和思想内这些实施例可以做适当的变化。
权利要求
1.一种在多载波通信系统中降低副载波间干扰的方法，其中通过根据副载波之间的频率差和接收抽样频率间的比值，补偿副载波间的干扰信号的相位部分在时间上的变化，相对于每个副载波的解调信号算出干扰特性的确定部分，通过将所述时间上变化的相等值乘以干扰特性的确定部分来估计干扰信号的值，和从所述副载波的解调信号中减去干扰信号的估计值。
2.如权利要求1中的降低在多载波通信系统中副载波间干扰的方法，其中在估计所述干扰信号时，相对于一个正被发射的已知信号序列的部分中的接收信号，在所述已知信号的复共轭信号乘以每个副载波的解调信号后，通过用与副载波间的频率差的倒数成比例的时间长度对乘积求积分来估计副载波的传输路径特性，通过把将每个副载波的解调信号乘以通过要清除干扰的副载波来发射的已知信号的复共轭信号和根据副载波之间的频率差和接收抽样频率间的比值在每个解调抽样中的补偿相位旋转，用与副载波间的频率差的倒数成比例的时间长度对乘积求积分，来算出干扰特性的确定部分。通过把所述要清除干扰的副载波的解调信号乘以干扰特性的确定部分和所述解调抽样位置的相位旋转来估计所述干扰信号。
3.如权利要求1中的降低在多载波通信系统中副载波间干扰的方法，其中所述多载波通信系统是一个多载波/直接序列的码分多址。
4.如权利要求2中的降低在多载波通信系统中副载波间干扰的方法，其中所述多载波通信系统是一个多载波/直接序列的码分多址。
5.一种多载波通信系统的接收机，具有用于从每个所述副载波的解调信号中估计所述副载波间的干扰信号的干扰量计算器，和从所述副载波的解调信号中减去干扰信号的减法器，其中所述干扰量计算器，通过根据副载波之间的频率差和接收抽样频率间的比值补偿副载波间的干扰信号的相位部分在时间上的变化，并将所述时间上变化的相当值乘以干扰特性的确定部分，算出干扰特性的确定部分，来估计所述副载波间的干扰信号的值。
6.如权利要求5中的多载波通信系统的接收机，其中所述干扰量计算器配置有，一个用于相对于在一个已知信号序列正被发射的部分中的接收信号，将所述已知信号的复共轭信号乘以每个副载波的解调信号的第一乘法器；一个用与副载波间的频率差的倒数成比例的时间长度对乘积求积分的第一积分器；一个用于把每个副载波的解调信号乘以通过将要清除干扰的副载波来发射的已知信号的复共轭信号和根据副载波之间的频率差和接收抽样频率间的比值在每个解调抽样中的补偿相位旋转的第二乘法器；一个用于用与副载波间的频率差的倒数成比例的时间长度对所述第二乘法器的输出信号求积分的第二积分器；和一个用于把将清除干扰的副载波的解调信号乘以所述第一积分器的输出信号和所述解调抽样位置中的相位旋转的第三乘法器。
7.如权利要求5中的多载波通信系统的接收机，其中所述多载波通信系统是多载波/直接序列的码分多址。
8.如权利要求6中的多载波通信系统的接收机，其中所述多载波通信系统是多载波值接序列的码分多址。
9.一种降低在多载波通信系统中副载波间干扰的方法，其中通过将所述时间上变化的相当值乘以干扰特性的确定部分来估计所述副载波之间的干扰信号值，和从所述副载波的解调信号中减去干扰信号的估计值。
10.一种多载波通信系统的接收机，具有一个用于从每个副载波的解调信号中估计副载波间的干扰信号的的干扰量计算器，和一个用于从所述副载波的解调信号中减去干扰信号的减法器，其中所述干扰量计算器通过将所述时间上变化的相等值乘以干扰特性的确定部分来估计所述副载波之间的干扰信号的值。
全文摘要
提供一种能够降低副载波间的干扰信号的多载波通信系统的接收机。由接收天线接收的信号被接收放大器放大，通过乘法器相对于各自的副载波经历正交解调，并被低通滤波器限制频带。由低通滤波器限制频带的接收信号被A/D转换器以抽样频率fs转换为数字信号。相对于被转换为数字信号的接收信号，在副载波间泄漏的干扰信号通过被A/D转换器模/数转换来估计并被去除。在干扰信号中被降低的接收信号被多路复用器复用为一个单个序列，并被解码器解码为输出信号。
文档编号H04J1/00GK1440135SQ0312178
公开日2003年9月3日 申请日期2003年2月13日 优先权日2002年2月13日
发明者望月孝志 申请人:日本电气株式会社