专利名称：无线跳频通信系统中使用干扰消除的软切换的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信，尤其涉及在无线跳频通信系统中利用干扰消除支持软切换的技术。
背景技术：
在跳频通信系统中，数据在不同时间间隔内在不同子频带上传输，该时间间隔被称为“跳频周期”。正交频分复用(OFDM)、其他多载波调制技术或一些其他构想可以提供这些子频带。通过跳频，数据传输以伪随机的方式，在子带间跳跃。这种跳跃提供频率分集，并使数据传输能够更好地抵挡有害的路径效应，如窄带干扰、人为干扰、衰落等。
正交频分多址(OFDMA)系统使用OFDM，能够同时支持多个用户。对于跳频OFDMA系统，可以在与一个具体跳频(FH)序列相关联的“业务”信道上发送特定用户的数据传输。该FH序列表示在每个跳频周期内用于数据传输的一个具体子带。在与不同FH序列相关联的多个业务信道上，可以同时发送多个用户的多个数据传输。可以将这些FH序列定义成相互正交，从而，只有一个业务信道、因此只有一个数据传输使用每个跳频周期中的每个子带。通过使用正交FH序列，多个数据传输相互之间不会干扰，同时享有频率分集的益处。
可将OFDMA系统部署为具有多个小区，其中，小区通常指基站的覆盖区域。一个小区中特定子带上的数据传输对于相邻小区中相同子带上的另一数据传输来说就是干扰。为了使小区间干扰随机化，通常将各小区的FH序列定义成相对于相邻小区的FH序列是伪随机的。通过使用不同小区的伪随机FH序列，实现干扰分集，并且，一个小区内的一个用户的数据传输观测到来自其他小区中其他用户的数据传输的平均干扰。
在多小区OFDMA系统中，支持“软切换”是非常好的。在软切换过程中，用户同时使用多个基站进行通信。软切换可以提供空间分集，以防止经由向或来自不同位置的多个基站的数据传输的有害路径效应。但是，当系统采用跳频时，软切换很复杂。这是因为，为了使小区间干扰随机化，一个小区的FH序列相对于相邻小区的FH序列是伪随机的(即不正交的)。多个基站中的指定基站可以指示使用多个基站进行软切换的用户使用FH序列。该软切换用户发送的数据传输与该指定基站的其他用户发送的数据传输正交，但相对于其他基站的用户发送的数据传输却是伪随机的。该软切换用户将对其他基站的用户造成干扰，并且因此也将收到来自这些用户的干扰。干扰降低所有受干扰用户的性能，除非以某种方式将其降低。
因此，本领域中需要支持跳频OFDMA系统中的软切换的技术。
发明内容
这里提供的技术支持无线通信系统(例如，跳频OFDMA系统)中的软切换。可以将系统中的每个小区分成一个或多个扇区。系统中的每个扇区可以同时支持一组“无切换”用户和一组“软切换”用户。无切换用户是只使用一个扇区进行通信(即，未处于软切换状态)的用户。软切换用户是同时使用多个扇区进行通信的用户。
对于每个扇区，该扇区向该扇区的每个无切换用户分配业务信道，而每个软切换用户的“服务”或“主持人”扇区为该扇区的软切换用户分配业务信道。软切换用户的服务扇区是软切换用户进行通信所用的多个扇区中的指定扇区。对于每个扇区，分配给该扇区的无切换用户的业务信道相互正交，并且可以或可以不与分配给该扇区的软切换用户的业务信道正交，这取决于该扇区是不是这些软切换用户的服务扇区。
对于每个扇区，可以对该扇区的无切换用户进行功率控制，从而，当存在来自该扇区的软切换用户的干扰以及存在来自其他扇区的用户的干扰时，该扇区可以接收它们的数据传输并对其进行解码。也可以对软切换用户进行功率控制，从而，它们的扇区能够对它们的数据传输进行解码，同时降低对无切换用户的干扰。
每个扇区处理它的接收信号，并恢复来自该扇区的无切换用户的数据传输。在将来自无切换用户的数据传输解码之后，每个扇区估计由该扇区的无切换用户引起的干扰，并从将其从接收信号中消除。每个扇区还处理它的消除了干扰的信号，从而恢复来自该扇区的软切换用户的数据传输。
下面详细描述本发明的各个方面和实施例。
附图简述通过下面结合附图的详细描述，本发明的特征、本质和优点将变得更加显而易见，在这些附图中，相同的标记表示相应或相同的部件或步骤，其中
图1示出了一种OFDMA系统；图2示出了OFDMA系统中一个扇区的跳频；图3是终端的框图；图4A是同步系统中的基站的框图；图4B是异步系统中的基站的框图；图5是同步系统中的基站内的接收(RX)数据处理器的框图；图6是RX数据处理器内的干扰估计器和干扰消除器的框图；图7是异步系统中的基站内的OFDM解调器/RX数据处理器的框图；图8是OFDM解调器/RX数据处理器内的干扰估计器和干扰消除器的框图；
图9是终端发送数据的流程图；以及图10是基站接收来自多个终端的数据传输的流程图。
具体实施例方式
这里使用的“示例性的”一词意味着“用作例子、例证或说明”。这里被描述为“示例性”的任何实施例或设计不应被解释为比其他实施例或设计更优选或有优势。
图1示出了一种支持多个用户的示例性的OFDMA系统100。系统100包括多个提供与多个终端120进行通信的基站110。基站是用于与终端进行通信的固定站，也可被称为接入点、节点B或其他术语。终端120通常分散在系统中，每个终端可以是固定的或移动的。也可将终端称为移动站、用户设备(UE)、无线通信装置或其他术语。
在任何给定时刻，每个终端可以通过前向链路与多个基站通信和/或通过反向链路与多个基站通信。这取决于该终端是不是激活的、是否支持软切换以及该终端是否处于软切换状态。前向链路(即下行链路)指的是从基站到终端的通信链路，而反向链路(即上行链路)指的是从终端到基站的通信链路。在图1中，终端120c在反向链路上处于使用基站110a、110b和110c进行软切换的状态，终端120d处于使用基站110a和110c进行软切换的状态，终端120g处于使用基站110b和110c进行软切换的状态。其余的终端未处于软切换状态。为简单起见，图1没有显示前向链路传输。
系统控制器130连接到基站110，可以执行多种功能，如(1)协调和控制基站110；(2)在这些基站之间对数据进行寻径；以及(3)由这些基站服务的终端的接入和控制。
每个基站110提供一个相应地理区域102的覆盖范围。术语“小区(cell)”可以指基站和/或其覆盖区域，这取决于使用该术语的上下文。为了增加容量，可将每个基站的覆盖区域分成多个扇区(例如，三个扇区104a、104b和104c)。每个扇区由相应的基站收发机子系统(BTS)提供服务。术语“扇区”可以指BTS和/其覆盖区域，这取决于使用该术语的上下文。对于一个进行了分区的小区，该小区的基站通常包括该小区的所有扇区的BTS。下面的描述假设将每个小区分成多个扇区。为简单起见，在下面的描述中，术语“基站”通指为小区服务的固定站和为扇区服务的固定站。同一小区的所有扇区的基站通常实现在该小区的一个物理基站内。
这里描述的技术可用于支持软切换，在软切换中，终端同时使用多个小区进行通信。这些小区的基站包括在该终端的激活集(activeset)中。这些技术也可用于支持“更软切换(softer handoff)”，在更软切换过程中，一个终端同时使用同一小区的多个扇区进行通信。这些扇区的基站(通常是同一物理基站的多个部分)包括在该终端的激活集中。为简单起见，在下面的描述中，术语“软切换”通常指终端同时使用多个小区进行通信的情况以及终端同时使用同一小区的多个扇区进行通信的情况。
这里描述的技术可用于同步系统，在同步系统中，系统中多个基站的时间被同步到公共时钟源(例如GPS)。这些技术也可用于异步系统，在异步系统，系统中多个基站的时间是不同步的。为清晰起见，假设每个扇区的主用户(将在下面进行定义)与该扇区的基站是同步的。
OFDMA系统100利用OFD M调制技术，将整个系统带宽有效地分成多个(N)正交的子频带，其中N＞1，并且通常是2的幂。这些子带也常被称为音频(tone)、子载波、段(bin)和频率子信道。采用OFDM，每个子带与一个可用数据进行调制的相应子载波相关联。在一些OFDM系统中，只有ND个子带用于数据传输，NP个子带用于导频传输，NG个子带未用，作为防护子带，以使系统满足频谱屏蔽(spectral mask)要求，其中，N＝ND+NP+NG。为简单起见，下面的描述假设所有N个子带都可用于数据传输。
图2示出了OFDMA系统中一个扇区的跳频。如上所述，使用跳频可获得各种益处，包括抵挡有害路径效应的频率分集和干扰随机化。在该例子中，N＝8，为这8个子带分配的编号是1至8。最多可以定义8个业务信道，其中，每个信道在每个跳频周期内使用这8个子带中之一。可定义跳频周期等于一个或多个OFDM符号的持续时间。
每个业务信道与一个不同的FH序列相关联。可以基于FH函数fs(k，T)，生成扇区中所有业务信道的FH序列，其中k表示业务信道编号或标识符(ID)，T表示系统时间，其单位是跳频周期。用FH函数fs(k，T)中的N个不同k值，可以生成N个不同的FH序列。每个业务信道的FH序列表示在每个跳频周期内用于该业务信道的一个具体子带。
图2示出了用于两个业务信道1和4的子带。业务信道1的FH序列和子带用黑色方块表示，而业务信道4的FH序列和子带用斜线方格表示。从图2可以看出，每个业务信道以由其FH序列确定的伪随机方式，动态地在子带之间跳跃。在该例子中，业务信道4的FH序列fs(4，T)是业务信道1的FH序列fs(1，T)的垂直移动变体。业务信道4所用的子带与业务信道1所用的子带相关，如下fs(4，T)＝(fs(1，T)+3)mod N。
为了避免扇区内干扰，每个扇区可以使用其业务信道的正交FH序列。如果任何两个FH序列在任何跳频周期T内都不使用相同的子带，则FH序列相互正交。如图2所示，通过将每个扇区的FH序列定义成相互的垂直移动变体，可以获得这种正交状况。于是，各扇区的业务信道相互正交，因为它们与正交的FH序列相关。由于在每个跳频周期内每个子带只能被一个业务信道使用，所以，避免了相同扇区中的多个业务信道上发送的多个数据传输之间的干扰。
对于多扇区OFDMA系统，一个扇区中的用户的数据传输会干扰其他扇区中的用户的数据传输。为了使扇区间干扰随机化，对于不同扇区可以使用不同的伪随机FH函数。例如，可以将扇区s1的FH函数fs1(k，T)定义成相对于扇区s2的FH函数fs2(k，T)是伪随机的。在这种情况下，扇区s1用于业务信道k的FH序列相对于扇区2用于业务信道m的FH序列将是伪随机的，其中，k可以等于或不等于m。当这些业务信道的FH序列之间发生“冲突”时，即，当fs1(k，T)＝fs2(m，T)并且业务信道k和m在相同的跳频周期内使用相同的子带时，业务信道k和m之间产生干扰。但是，由于FH函数fs1(k，T)和fs2(m，T)的伪随机本质，干扰将被随机化。
因此，可以将各扇区的FH序列定义成1、相互正交，以避免扇区内干扰；以及2、相对于相邻扇区的FH序列是伪随机的，以避免扇区间干扰。
通过以上约束，由一个扇区分配了业务信道k的用户正交于由该扇区分配了其他业务信道的所有其他用户。但是，该用户与相邻扇区中使用不同FH函数的所有用户不正交。
再回到图1中，每个扇区同时支持一组无切换用户和一组软切换用户。每个用户可以用一个或多个扇区进行通信，这取决于该用户是否处于软切换状态。用户同时进行通信所用的扇区包括在“激活集”中。对于无切换用户，激活集包括单个扇区，即该用户的服务扇区。对于软切换用户，激活集包括多个扇区，这些扇区中的一个扇区(例如最强的接收扇区)被指定为该软切换用户的服务扇区。
每个扇区为该扇区的无切换用户分配具有正交FH序列的业务信道，因此，这些用户相互不干扰。每个软切换用户的服务扇区为该用户分配一个业务信道。每个软切换用户与其服务扇区内的其他用户正交，因此相互不干扰。但是，每个软切换用户与其激活集中的其他扇区中的其他用户不正交。因此，每个扇区的软切换用户可以或可以不干扰该扇区的无切换用户。这取决于该扇区或其他扇区是否为这些软切换用户分配了业务信道。
对于每个扇区，可以对该扇区的无切换用户进行功率控制，从而，如果存在来自该扇区的软切换用户的干扰以及来自其他扇区的用户的干扰，该扇区能够对它们的数据传输进行解码。也可以对软切换用户进行功率控制，从而它们激活集中的扇区能够对它们的数据传输进行解码，同时降低对无切换用户的干扰。
在一个实施例中，每个扇区处理它的接收信号，并恢复来自该扇区的无切换用户的数据传输。然后，每个扇区估计由无切换用户引起的干扰，并将其从接收信号中消除。每个扇区进一步处理它的消除了干扰的信号，以恢复来自该扇区的软切换用户的数据传输。
也可将每个扇区视为同时支持一组“主”用户和一组“次”用户。对于每个扇区，主用户是由该扇区分配业务信道的用户，而次用户是由任何其他扇区分配业务信道的用户。每个扇区的主用户包括(1)该扇区的无切换用户；以及(2)服务扇区为该扇区的软切换用户。每个扇区的次用户包括服务扇区是该扇区之外的其他扇区的软切换用户。
在另一个实施例中，每个扇区处理它的接收信号，并恢复来自该扇区的主用户(包括该扇区的无切换用户以及由该扇区分配业务信道的软切换用户)的数据传输。然后，每个扇区估计由这些主用户引起的干扰，并从接收信号中消除该干扰。每个扇区进一步处理它的消除了干扰的信号，以恢复来自该扇区的次用户(由其他扇区分配业务信道)的数据传输。
每个扇区也可以通过除上述两个实施例之外的其他方式，恢复来自用户的数据传输，这同样落入本发明的保护范围之内。通常，消除尽可能多的干扰是理想的。但是，消除由特定用户引起的干扰的能力取决于对来自该用户的数据传输进行正确解码的能力，而这取决于其他因素，如对用户进行功率控制的方式。
图3示出了终端120x的一个实施例的框图，终端120x是OFDMA系统100中的一个终端。终端120x可用于无切换用户或软切换用户。为简单起见，图3只示出了终端120x的发射机部分。
在终端120x内，编码器/调制器314接收来自数据源312的业务数据以及来自控制器330的控制数据和其他数据。业务数据被指定在业务信道x上传输，该终端120x的服务扇区已将该信道分配给了终端120x。编码器/调制器314将接收数据进行格式化、编码、交织和调制，并提供调制符号(或简称之为“数据符号”)。每个调制符号是与该调制符号所用的调制模式相对应的信号群(signal constellation)中的一个具体点的复数值。
发射跳频(TX FH)开关316接收数据符号，并在业务信道x的合适子带上提供这些符号。业务信道x与FH序列x相关联，FH序列x表示在每个跳频周期T中用于业务信道x的具体子带。控制器330可以基于服务扇区的FH函数fs(k，T)，生成FH序列x。TX FH开关316还可以在导频子带上提供导频符号，并进一步为不用于导频或数据传输的各子带提供零信号值。对于每个OFDM符号周期，TXFH开关316提供N个子带的N个“发射”符号(包括数据符号、导频符号和零信号值)。
OFDM调制器318接收各OFDM符号周期的N个传输符号，并提供相应的OFDM符号。OFDM调制器318通常包括快速傅立叶反变换(IFFT)单元和循环前缀生成器。对于每个OFDM符号周期，IFFT单元使用N点傅立叶反变换，将这N个发射符号变换到时域，以获得包含N个时域“码片”的“变换后”符号。每个码片都是在一个码片周期中传输的复数值。然后，循环前缀生成器重复每个变换后符号的一部分，以形成包含N+Cp个码片的OFDM符号，其中Cp是被重复的码片数量。重复部分通常被称为循环前缀，并用于抵抗由频率选择性衰落所导致的符号间干扰(ISI)。OFDM符号周期对应于一个OFDM符号的持续时间，是N+Cp个码片周期。OFDM调制器318提供OFDM符号流。
发射机单元(TMTR)320接收和处理OFDM符号流，以获得调制信号。发射机单元320可以基于从控制器330接收的功率控制信号，进一步调整OFDM符号和/或调制信号的幅度。从天线322将调制信号发送到终端120x的激活集中的基站。
图4A是同步OFDMA系统中的基站110x的一个实施例的框图。基站110x是扇区sx的固定站。为简单起见，图4只示出了基站110x的接收机部分。
天线412接收由基站110x覆盖范围内的终端发送的调制信号。来自天线412的接收信号可以包括(1)来自扇区sx的无切换用户的一个或多个调制信号；以及(2)来自扇区sx的软切换用户的一个或多个调制信号。将接收信号提供给接收机单元(RCVR)414并由接收机单元(RCVR)414进行处理，以获得采样。然后，OFDM解调器416处理采样，并提供“接收”符号，“接收”符号是由基站110x接收、由所有终端发送的组合发射符号的噪声估计。OFDM解调器416通常包括循环前缀去除单元和FFT单元。对于每个OFDM符号周期，循环前缀去除单元去除每个接收OFDM符号中的循环前缀，以获得接收变换符号。然后，FFT单元用N点FFT，将每个接收变换符号变换到频域，以获得这N个子带的N个接收符号。
RX数据处理器420获取每个OFDM符号周期的N个接收符号，并处理这些符号，以获得每个终端向基站110x发射的解码数据。下面详细描述RX数据处理器420的处理。将每个终端的解码数据提供给数据接收装置422，进行存储。
控制器330和430分别控制终端120x和基站110x处的操作。存储器单元332和432分别为控制器330和430使用的程序代码和数据提供存储。
图4B示出了异步OFDMA系统中的基站110y的一个实施例的框图。对于异步系统，次用户的时间和主用户的时间可以不同。OFDM解调器/RX数据处理器440基于用户的时间，对每个用户执行OFDM解调。OFDM解调器/RX数据处理器440还对时域符号执行干扰消除，如下所述。
在下面描述的实施例中，扇区sx的主用户是由扇区sx分配业务信道的用户，而扇区sx的次用户是由除扇区sx之外的其他扇区分配业务信道的用户。扇区sx的主用户可以是扇区sx的无切换用户，或者是扇区sx中服务扇区是扇区sx的软切换用户。扇区sx的次用户是扇区sx中服务扇区是除扇区sx之外的其他扇区的软切换用户。
图5示出了同步OFDMA系统中如图4A所示的基站110x内的RX数据处理器的一个实施例的框图。在该实施例中，RX数据处理器420包括P个主用户的P个数据处理器510a至510p、干扰估计器520、干扰消除器530和S个次用户的S个数据处理器540a至540s，其中P≥1且S≥1。
对于每个OFDM符号周期，OFDM解调器416将这N个子带的N个接收符号提供给数据处理器510a至510p和干扰消除器530。分配一个数据处理器510，以恢复来自每个主用户的数据传输。下面描述数据处理器510a对来自主用户1的数据传输的处理。业务信道p1被分配给主用户1，业务信道p1与FH序列p1相关联。
在数据处理器510a中，RX FH开关514a在每个OFDM符号周期内接收N个子带的N个接收符号。RX FH开关514a将业务信道p1的接收数据符号提供给解调器/解码器516a，并将主用户1的接收导频符号提供给信道估计器518a。由于业务信道p1在子带之间动态跳跃，所以，RX FH开关514a与主用户p1的终端处的TX FH开关316一致地工作，以从业务信道的合适子带中提取出接收数据符号。提供给RX FH开关514a的FH序列与提供给主用户1终端处的TX FH开关316的FH序列相同。此外，这些FH序列是同步的。
信道估计器518a从RX FH开关514a(如图5所示)或从接收符号中获取主用户1的接收导频符号。然后，信道估计器518a基于接收导频符号，获取主用户1的信道估计。该信道估计可以包括以下估计(1)主用户1的终端和用于数据传输的各子带的基站110x之间的信道增益；(2)从主用户1接收的导频的信号强度；以及(3)其他测量值。
解调器/解码器516a可以用来自信道估计器518a的信道估计，对来自RX FH开关514a的接收数据符号进行相干解调，以获得主用户1的数据符号估计。解调器/解码器516a进一步对该数据符号估计进行解调(即去除符号映射)、去除交织和解码，以获得主用户1的解码业务数据。通常，主用户1的基站110x内的单元所执行的处理与该主用户的终端内的相应单元所执行的处理互补。
数据处理器510a至510p分别提供主用户1至P的解码业务数据和信道估计。干扰估计器520接收主用户1至P的解码业务数据和信道估计，估计由这P个主用户中每个用户引起的干扰，并将这P个主用户的干扰估计提供给干扰消除器530。干扰消除器530在每个OFDM符号周期内接收N个子带的N个接收符号以及这P个主用户的干扰估计。对于每个OFDM符号周期，干扰消除器530确定这N个子带上的由这P个主用户引起的总干扰，从每个子带的接收符号中减去该总干扰，并提供这N个子带的N个消除了干扰的符号。下面描述干扰估计器520和干扰消除器530。
分配一个数据处理器540，以恢复来自每个次用户的数据传输。每个数据处理器540包括RX FH开关544、解调器/解码器546和信道估计器548，它们的工作方式分别类似于数据处理器510内的RX FH开关514、解调器/解码器516和信道估计器518。但是，向每个数据处理器540内的RX FH开关544提供N个消除了干扰的符号，而不是N个子带的N个接收符号。此外，每个数据处理器540内的RX FH开关544与由该数据处理器恢复的次用户终端处的TX FH开关协调一致地工作。数据处理器540a至540s分别提供次用户1至S的解密业务数据(以及信道估计)。
图6是同步OFDMA系统中如图4A所示的RX数据处理器420内的干扰估计器520和干扰消除器530的一个实施例的框图。在该实施例中，干扰估计器520包括对于P个主用户的P个每终端干扰估计器620a至620p。分配一个每终端干扰估计器620，以估计由每个主用户引起的干扰。下面描述每终端干扰估计器620a执行的处理，以估计由主用户1引起的干扰。
在每终端干扰估计器620a中，编码器/调制器622a接收主用户1的解码业务数据。然后，编码器/调制器622a对解码业务数据进行编码、交织和调制，并提供数据符号。TX FH开关624a从编码器/调制器622a接收数据符号，并在分配给主用户1的业务信道p1的合适子带上提供这些符号，所述合适子带由与该业务信道相关联的FH序列p1表示。TX FH开关624a也可在合适子带上提供导频符号。TX FH开关624a在每个OFDM符号周期内提供N个子带的N个发射符号。通常，编码器/调制器622a和TX FH开关624a所执行的处理与在主用户1的终端处的编码器/调制器314和TX FH开关316所执行的处理相同。
信道模拟器628a模拟主用户1的终端和基站110x之间的通信链路的影响。信道模拟器628a接收来自TX FH开关624a的发射符号以及主用户1的信道估计。然后，信道模拟器628a利用信道估计处理发射符号，以获得由主用户1引起的干扰的估计。例如，信道模拟器628a可以将每个子带上的发射符号乘以该子带的信道增益估计，以获得该子带上由主用户1引起的干扰分量。
接收符号包含由扇区sx的主用户和次用户发射的符号的信号分量。来自信道模拟器628a的干扰估计就是由主用户1发送的符号的信号分量。该干扰估计包括N个子带的N个干扰分量，其中，如果主用户1在某子带上没有发送数据或导频符号，则该特定子带的干扰分量是零。
每终端干扰估计器620a至620p分别处理主用户1至P的解码业务数据。每终端干扰估计器620a至620p内的信道模拟器628a至628p分别提供主用户1至P的干扰估计。
干扰消除器530包括N个P输入端加法器630a至630n以及N个两输入端加法器632a至632n，即用于这N个子带中每一个子带的一组加法器630和632。干扰消除器530从OFDM解调器416接收这N个子带的N个接收符号，并从干扰估计器620a至620p接收主用户1至P的干扰估计。在干扰消除器530内，加法器630a接收子带1上由P个主用户引起的干扰分量，并将其相加，然后提供子带1上的总干扰。子带2至N的其他N-1个加法器630中的每一个加法器接收关联子带上由这P个主用户引起的干扰分量，并将其相加，然后提供该子带上的总干扰。加法器632a接收子带1上的总干扰，并将其从子带1的接收符号中减去，然后提供子带1的消除了干扰的符号。子带2至N的其他N-1个加法器632中的每一个类似地接收关联子带上的总干扰，并将其从该子带的接收符号中减去，然后提供该子带的消除了干扰的符号。加法器632a至632n提供每个OFDM符号周期的N个子带的N个消除了干扰的符号。
图7的框图示出了异步OFDMA系统中如图4B所示的基站110y内的OFDM解调器/RX数据处理器440的一个实施例。在该实施例中，OFDM解调器/RX数据处理器440包括P个主用户的数据处理器710a至710p、干扰估计器720、干扰消除器730和S个次用户的S个数据处理器740a至740s，其中，P≥1且S≥1。
将来自接收机单元414的恢复符号提供给数据处理器710a至710p中的每一个。每个数据处理器710包括OFDM解调器712、RX FH开关714、解调器/解码器716和信道估计器718。每个数据处理器710内的OFDM解调器712基于分配给该数据处理器的主用户的时间，对接收符号执行OFDM解调，并提供N个子带的符号估计。然后，RX FH开关714、解调器/解码器716和信道估计器718对符号估计执行操作，方式与图5所描述的RX FH开关514、解调器/解码器516和信道估计器518类似。每个数据处理器740也包括OFDM解调器742，其基于分配给该数据处理器的次用户的时间，对消除了干扰的符号执行OFDM解调。
图8示出了异步OFDMA系统中如图4B所示的OFDM解调器/RX数据处理器440内的干扰估计器720和干扰消除器730的一个实施例的框图。在该实施例中，干扰估计器720包括P个主用户的P个每终端干扰估计器820a至820p。分配一个每终端干扰估计器820，来估计由每个主用户引起的干扰。每个每终端干扰估计器820包括编码器/调制器822、TX FH开关824、OFDM调制器826和信道模拟器828。编码器/调制器822和TX FH开关824的操作方式与图6中的编码器/调制器622和TX FH开关624相同。TX FH开关824在每个OFDM符号周期内提供N个子带的N个发射符号。然后，OFDM调制器826对每个OFDM符号周期的N个发射符号执行OFDM调制，并提供时域符号。
然后，信道模拟器828用所分配的主用户的信道估计，处理时域符号，以获得由该主用户引起的干扰的估计。由于不同的主用户与异步系统的不同时间相关联，所以，信道模拟器828还执行采样率转换，从而使来自信道模拟器的干扰估计与接收符号时间校准。
干扰消除器730包括一个P输入端加法器830和一个两输入端加法器832。干扰消除器730分别接收来自接收机单元414的接收符号和来自每终端干扰估计器820a至820p的主用户1至P的干扰估计。在干扰消除器730内，加法器830消除由这P个主用户引起的干扰，并提供总干扰。加法器832从接收符号中减去总干扰，然后提供消除了干扰的符号，S个次用户的数据处理器740a至740s对其进行处理。
图5和6所示的实施例建议估计由所有P个主用户引起的干扰，并消除该干扰，然后恢复来自S个次用户的数据传输。扇区sx的主用户可以是由该用户的激活集中的多个扇区进行功率控制的软切换用户。如果来自该主用户的数据传输被功率控制使得能够由该激活集中的其他扇区恢复，则扇区sx的基站110x无法对来自该主用户的数据传输进行解码。如果来自任何主用户的数据传输都无法被解码，那么，基站110x不会试图去估计和消除由该主用户引起的干扰。基站可以使用部分解码的数据来消除一些干扰。
上面对图5和6的描述还适用于这样一个实施例扇区sx的一个主用户是扇区sx的无切换用户，扇区sx的一个次用户是扇区sx的软切换用户(不管软切换用户的服务扇区)。
对于图5和6所示的实施例，在估计和消除由主用户引起的干扰之后，先对主用户进行解码，然后再对次用户进行解码。当然，也可以在估计和消除由次用户引起的干扰之后，先对次用户进行解码，然后再对主用户进行解码。总之，基站110x可以按照任何次序对来自用户的数据传输进行解码。可以估计和消除由每个成功解码的用户所引起的干扰，从而改善剩余未被解码的用户的信号质量。但是，如果对无切换用户进行功率控制使得存在来自软切换用户的干扰时能够对它们成功进行解码，则可以简化系统实现。在这种情况下，先对无切换用户进行解码，然后再对软切换用户进行解码。
为简单起见，图5和6给出了一种并行设计，其中(1)为每个主用户提供了一个数据处理器510和一个每终端干扰估计器620；以及(2)为每个次用户提供了一个数据处理器540。也可以使用时分复用设计(TDM)，其中，提供一个数据处理器510，让所有主和次用户对其进行时间共享，再提供一个每终端干扰估计器620，让所有主用户对其进行时间共享。
图9是用于在无线通信系统(如跳频OFDMA系统)中发射数据的过程900的流程图。处于使用多个扇区的多个基站进行软切换的状态的各终端可以执行过程900。
首先，从第一基站获取业务信道的分配(步骤912)。对于跳频OFDMA系统，所分配的业务信道与一个FH序列相关联，该FH序列表示在每个时间间隔(即每个跳频周期)内用于数据传输的一个具体子带。将数据进行编码和调制，以获得数据符号(步骤914)。对于跳频OFDMA系统，在该FH序列所指示的子带上提供所述数据符号(步骤916)。对所述数据符号做进一步处理(如OFDM调制)，以通过所分配的业务信道传输到第一基站和第二基站(步骤918)。
第一基站所分配的业务信道相互正交，并且与第二基站所分配的业务信道不正交。对于跳频OFDMA系统，第一基站和第二基站所分配的业务信道各自与相应的FH序列相关联。第一基站所分配的业务信道的FH序列相互正交，并且与第二基站所分配的业务信道的FH序列不正交。
图10是用于在无线通信系统(如跳频OFDMA系统)中接收来自多个终端的数据传输的过程1000的流程图。过程1000可由每个扇区的基站执行。为清楚起见，下面描述扇区sx的基站x所执行的处理。
首先，获取接收符号(步骤1012)。接收符号包括(1)来自至少一个主终端的至少一个“主”业务信道上的至少一个数据传输；以及(2)来自至少一个次终端的至少一个“次”业务信道上的至少一个数据传输。主业务信道是由基站x分配的业务信道，而次业务信道则是由其他基站(如基站x的相邻基站)分配的信道。主业务信道相互正交，并且与次业务信道不正交。主业务信道相对于次业务信道可以是伪随机的。主终端是由基站x分配主业务信道的终端，而次终端是由其他基站分配次业务信道的终端。每个次终端处于使用至少两个基站(包括基站x)进行软切换的状态，并且可由除基站x之外的其他基站分配次业务信道。
对于OFDMA系统，从OFDM解调器获取N个子带的接收符号。对于OFDMA系统，每个业务信道也与相应的FH序列相关联。主业务信道的“主”FH序列相互正交，并且与次业务信道的“次”FH序列不正交。
处理接收符号，以获得每个主终端的解码数据(步骤1014)。估计由主终端引起的干扰(步骤1016)，并将其从接收符号中消除，以获得消除了干扰的符号(步骤1018)。然后，处理消除了干扰的符号，以获得每个次终端的解码数据(步骤1020)。
对于每个主终端的处理包括(1)获取由分配给该主终端的主业务信道的主FH序列所指示的子带上的接收符号；(2)得到对于该主终端的信道估计(例如，基于从该主终端接收的导频符号)；以及(3)将该主终端的接收符号进行解调和解码(例如，用该主终端的信道估计)，以获得该主终端的解码数据。以相似的方式，执行对于每个次终端的处理，不过是针对消除了干扰的符号，而非接收符号。
可以通过如下方式估计由每个主终端引起的干扰(1)对该主终端的解码数据进行编码和调制；(2)在由分配给该主终端的FH序列所指示的子带上提供该数据符号；以及(3)用信道估计处理该数据符号，以获得由该主终端引起的干扰。可将由每个主终端引起的干扰进行合并，以获得由所述主终端引起的总干扰。
这里描述的技术可用于跳频OFDMA系统和其他类型的无线通信系统。例如，这些技术可用于采用诸如离散多音频(DMT)之类的其他多载波调制技术的系统。这些技术也可用于未使用多载波调制的无线通信系统和未采用跳频的无线通信系统。
这里描述的技术可用于以其他方式定义业务信道的系统。对于跳频OFDMA系统，业务信道是由关联的FH序列进行定义的，该FH序列表示在每个跳频周期内使用的一个具体子带。对于时分复用(TDM)系统，可以在时隙内传输数据，并且可以为多个业务信道分配不同的时隙。可将每个扇区的业务信道定义成相互正交，从而使得任何两个业务信道都不会使用相同的时隙。不同扇区的业务信道可以是伪随机的，从而使得一个扇区的业务信道和另一扇区的业务信道可以使用相同的时隙(因此它们将冲突)。这里描述的技术也可用于该TDM系统。每个软切换用户由其服务扇区分配一个业务信道。每个扇区恢复来自该扇区的主用户的数据传输，消除由这些主用户引起的干扰，然后恢复来自该扇区的次用户的数据传输。
如上所述，这里描述的技术可用于支持反向链路上的软切换。这些技术还可用于支持更软切换，在更软切换中，一个终端使用相同小区的多个扇区进行通信。对于软切换和更软切换，可以在基站和终端处执行相同的处理。
这里描述的技术也可用于前向链路。例如，一个终端可以在前向链路上接收来自一个基站的特定用户数据传输和来自多个基站的开销传输(如广播传输)。该终端可以处理它的接收信号，以恢复来自所述基站的特定用户数据传输，估计和消除由特定用户数据传输引起的干扰，并处理消除了干扰的信号，以恢复来自多个基站的开销传输。
这里描述的技术可用各种方式实现。例如，这些技术可用硬件、软件以及软硬件结合的方式实现。对于硬件实现，基站内的处理单元(如数据处理器510和540、干扰消除器520、干扰消除器530等)可以实现为一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、被设计用来执行这里所描述功能的其他电子单元及其组合。终端内的处理单元(如编码器/调制器314、TX FH开关316、OFDM调制器318等)也可实现在一个或多个ASIC、DSP等中。
对于软件实现，这里描述的技术可用执行这里描述的功能的模块(如过程、函数等)实现。这些软件代码可以存储在存储器单元(如图3中的存储器单元332和图4中的存储器单元432)中，并由处理器(如控制器330和430)执行。存储器单元可以实现在处理器内或处理器外，如果实现在处理器外，存储器单元经由本领域公知的各种方式可通信地连接到处理器。
前面提供了对所公开实施例的描述，以使本领域技术人员能够制造和使用本发明。对于本领域技术人员来讲，在不脱离本发明精神和保护范围的前提下，对这些实施例的各种修改是显而易见的，并且，这里定义的普遍原理也适用于其他实施例。因此，本发明不限于这里给出的实施例，而是与这里公开的原理和新颖特征的最宽泛范围相一致。
权利要求
1.一种用于在无线通信系统中接收数据传输的方法，包括获取来自至少一个主终端的至少一个主业务信道上的至少一个数据传输的接收符号和来自至少一个次终端的至少一个次业务信道上的至少一个数据传输的接收符号，其中，所述至少一个主业务信道相互正交，并且与所述至少一个次业务信道不正交；处理所述接收符号，以获取所述至少一个主终端中每一个主终端的解码数据；估计由所述至少一个主终端引起的干扰；从所述接收符号中消除由所述至少一个主终端引起的所述干扰，以获取消除了干扰的符号；以及处理所述消除了干扰的符号，以获取所述至少一个次终端中每一个次终端的解码数据。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述无线通信系统是跳频通信系统。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述至少一个主业务信道和所述至少一个次业务信道各自与相应的跳频(FH)序列相关联，所述FH序列表示在每个时间间隔内用于数据传输的多个子带中的一个具体子带。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述无线通信系统是同步系统。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述无线通信系统是异步系统。
6.一种用于在无线跳频(FH)通信系统中的基站处接收数据传输的方法，包括获取多个子带的接收符号；处理所述接收符号，以获取至少一个主终端中每一个主终端的解码数据，其中，用于数据传输的至少一个主FH序列被分配给所述至少一个主终端，并且其中，所述至少一个主FH序列相互正交；估计由所述至少一个主终端引起的干扰；从所述接收符号中消除由所述至少一个主终端引起的所述干扰，以获取消除了干扰的符号；以及处理所述消除了干扰的符号，以获取至少一个次终端中每一个次终端的解码数据，其中，用于数据传输的至少一个次FH序列被分配给所述至少一个次终端，并且其中，所述至少一个次FH序列与所述至少一个主FH序列不正交。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述基站将所述至少一个主FH序列分配给所述至少一个主终端，并且其中，所述基站的相邻基站将所述至少一个次FH序列分配给所述至少一个次终端。
8.如权利要求6所述的方法，其中，所述至少一个次终端中的每一个次终端处于使用包括所述基站在内的至少两个基站进行软切换的状态。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述至少一个次终端中的第一次终端处于使用所述系统中一个小区的至少两个不同扇区的至少两个基站进行软切换的状态。
10.如权利要求8所述的方法，其中，所述至少一个次终端中的第一次终端处于使用所述系统中两个不同小区的至少两个基站进行软切换的状态。
11.如权利要求8所述的方法，其中，所述至少两个基站中不是所述基站的一个基站为所述至少一个次终端中的每一个次终端分配一个次FH序列。
12.如权利要求6所述的方法，其中，所述至少一个主终端包括未处于软切换状态并且只用所述基站进行通信的终端。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述至少一个主终端还包括处于软切换状态并且由所述基站分配了FH序列的终端。
14.如权利要求6所述的方法，其中，所述至少一个主FH序列相对于所述至少一个次FH序列是伪随机的。
15.如权利要求6所述的方法，其中，所述处理所述接收符号的步骤包括对于所述至少一个主终端中的每一个主终端，获取由分配给所述主终端的主FH序列所指示的子带上的接收符号；获取所述主终端的信道估计；以及对所述主终端的所述接收符号进行解调和解码，以获取所述主终端的解码数据。
16.如权利要求6所述的方法，其中，所述估计步骤包括对于所述至少一个主终端中的每一个主终端，对所述主终端的所述解码数据进行编码和调制，以获取所述主终端的数据符号；在由分配给所述主终端的主FH序列所指示的子带上提供所述主终端的所述数据符号；以及利用所述主终端的信道估计，处理所述主终端的所述数据符号，以获取由所述主终端引起的干扰；以及将由所述至少一个主终端中的各主终端引起的所述干扰进行合并，以获取由所述至少一个主终端引起的所述干扰。
17.如权利要求6所述的方法，其中，所述处理所述消除了干扰的符号的步骤包括对于所述至少一个次终端中的每一个次终端，获取由分配给所述次终端的次FH序列所指示的子带上的消除了干扰的符号；以及对所述次终端的消除了干扰的符号进行解调和解码，以获取所述次终端的所述解码数据。
18.如权利要求6所述的方法，其中，所述无线通信系统是正交频分多址(OFDMA)通信系统。
19.无线跳频(FH)通信系统中的一种装置，包括获取模块，用于获取多个子带的接收符号；用于处理所述接收符号的处理模块，以获取至少一个主终端中每一个主终端的解码数据，其中，用于数据传输的至少一个主FH序列被分配给所述至少一个主终端，并且其中，所述至少一个主FH序列相互正交；估计模块，用于估计由所述至少一个主终端引起的干扰；消除模块，用于从所述接收符号中消除由所述至少一个主终端引起的所述干扰，以获取消除了干扰的符号；以及用于处理所述消除了干扰的符号的处理模块，以获取至少一个次终端中每一个次终端的解码数据，其中，用于数据传输的至少一个次FH序列被分配给所述至少一个次终端，并且其中，所述至少一个次FH序列与所述至少一个主FH序列不正交。
20.无线跳频(FH)通信系统中的一种装置，包括至少一个第一数据处理器，用于处理接收符号，以获取至少一个主终端中每一个主终端的解码数据，其中，用于数据传输的至少一个主FH序列被分配给所述至少一个主终端，并且其中，所述至少一个主FH序列相互正交；干扰估计器，用于估计由所述至少一个主终端引起的干扰；干扰消除器，用于从所述接收符号中消除由所述至少一个主终端引起的所述干扰，以获取消除了干扰的符号；以及至少一个第二数据处理器，用于处理所述消除了干扰的符号，以获取至少一个次终端中每一个次终端的解码数据，其中，用于数据传输的至少一个次FH序列被分配给所述至少一个次终端，并且其中，所述至少一个次FH序列与所述至少一个主FH序列不正交。
21.如权利要求20所述的装置，其中，将所述至少一个第一数据处理器中的每一个分配给所述至少一个主终端中的一个相应主终端，并且其中，每个主终端的所述第一数据处理器包括开关，用于获取由分配给所述主终端的主FH序列所指示的子带上的接收符号；信道估计器，用于获取所述主终端的信道估计；以及解调器与解码器，用于对所述主终端的所述接收符号进行解调和解码，以获取所述主终端的所述解码数据。
22.如权利要求20所述的装置，其中，所述干扰估计器包括至少一个每终端干扰估计器，所述每终端干扰估计器各自用于估计由所述至少一个主终端中的相应主终端引起的干扰，并且其中，每个主终端的所述每终端干扰估计器包括编码器与调制器，用于对所述主终端的所述解码数据进行编码和调制，以获取所述主终端的数据符号；开关，用于在由分配给所述主终端的主FH序列所指示的子带上提供所述主终端的所述数据符号；以及信道模拟器，用于利用所述主终端的信道估计，处理所述主终端的所述数据符号，以获取由所述主终端引起的所述干扰。
23.一种用于存储指令的处理器可读介质，所述指令用于获取多个子带的接收符号；处理所述接收符号，以获取至少一个主终端中每一个主终端的解码数据，其中，用于数据传输的至少一个主跳频(FH)序列被分配给所述至少一个主终端，并且其中，所述至少一个主FH序列相互正交；估计由所述至少一个主终端引起的干扰；从所述接收符号中消除由所述至少一个主终端引起的所述干扰，以获取消除了干扰的符号；以及处理所述消除了干扰的符号，以获取至少一个次终端中每一个次终端的解码数据，其中，用于数据传输的至少一个次FH序列被分配给所述至少一个次终端，并且其中，所述至少一个次FH序列与所述至少一个主FH序列不正交。
24.一种在无线通信系统中从终端发送数据的方法，包括从第一基站获取业务信道的分配；对数据进行编码和调制，以获取数据符号；以及处理通过所述业务信道向所述第一基站和第二基站传输的所述数据符号，其中，由所述第一基站分配的业务信道相互正交，并且与由所述第二基站分配的业务信道不正交。
25.如权利要求24所述的方法，其中，在恢复来自其他终端的传输之前，所述第一基站接收、处理和消除来自所述终端的传输，，其中与分配给所述终端的所述业务信道不正交的其他业务信道被分配给了所述其他终端。
26.如权利要求24所述的方法，其中，在恢复来自所述终端的传输之前，所述第二基站接收、处理和消除来自其他终端的传输，其中由所述第二基站给所述其他终端分配了其他业务信道。
27.如权利要求24所述的方法，其中，所述无线通信系统是跳频通信系统。
28.如权利要求27所述的方法，其中，由所述第一基站分配的业务信道和由所述第二基站分配的业务信道各自与相应的跳频(FH)序列相关联，所述FH序列指示在每个时间间隔内用于数据传输的多个子带中的一个具体子带。
29.如权利要求24所述的方法，其中，所述第一和第二基站用于所述系统中一个小区的两个不同扇区。
30.如权利要求24所述的方法，其中，所述第一和第二基站用于所述系统中的两个不同小区。
31.一种用于在无线跳频(FH)通信系统中发送数据的方法，包括从第一基站获取FH序列的分配；对数据进行编码和调制，以获取数据符号；在由所述FH序列所指示的子带上提供所述数据符号；以及处理欲向所述第一基站和第二基站传输的所述数据符号，其中，由所述第一基站分配的FH序列相互正交，并且与由所述第二基站分配的FH序列不正交。
32.如权利要求31所述的方法，其中，由所述第一基站分配的FH序列相对于由所述第二基站分配的FH序列是伪随机的。
33.无线跳频(FH)通信系统中的一种装置，包括获取模块，用于从第一基站获取FH序列的分配；编码与调制模块，用于对数据进行编码和调制，以获取数据符号；提供模块，用于在由所述FH序列指示的子带上提供所述数据符号；以及处理模块，用于处理欲向所述第一基站和第二基站传输的所述数据符号，其中，由所述第一基站分配的FH序列相互正交，并且与由所述第二基站分配的FH序列不正交。
34.无线跳频(FH)通信系统中的一种装置，包括控制器，用于从第一基站获取FH序列的分配；编码器与调制器，用于对数据进行编码和调制，以获取数据符号；开关，用于在由所述FH序列指示的子带上提供所述数据符号；以及正交频分复用(OFDM)调制器，用于处理欲向所述第一基站和第二基站传输的所述数据符号，其中，由所述第一基站分配的FH序列相互正交，并且与由所述第二基站分配的FH序列不正交。
35.一种用于存储指令的处理器可读介质，所述指令用于从第一基站获取FH序列的分配；对数据进行编码和调制，以获取数据符号；在由所述FH序列指示的子带上提供所述数据符号；以及处理欲向所述第一基站和第二基站传输的所述数据符号，其中，由所述第一基站分配的FH序列相互正交，并且与由所述第二基站分配的FH序列不正交。
全文摘要
提供了在跳频OFDMA系统中用于支持的软切换的技术。每个扇区同时支持“无切换”用户和“软切换”用户。无切换用户只使用一个扇区进行通信，而软切换用户同时使用多个扇区进行通信。无切换用户由它们的唯一扇区分配业务信道，而软切换用户由它们的“服务”扇区分配业务信道。对于每个扇区，分配给无切换用户的业务信道相互正交，并且，可以或可以不与分配给软切换用户的业务信道正交。每个扇区处理它的接收信号，并恢复来自该扇区的无切换用户的数据传输。然后，每个扇区估计由无切换用户引起的干扰，并将其从接收信号中消除。每个扇区进一步处理它的消除了干扰的信号，以恢复来自软切换用户的数据传输。
文档编号H04B1/713GK1871784SQ200480012768
公开日2006年11月29日 申请日期2004年5月7日 优先权日2003年5月12日
发明者阿夫尼什·阿格拉瓦 申请人:高通股份有限公司