无线通信系统中盲干扰消除方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了无线通信中干扰消除的方法、系统及计算机可读介质。所述干扰消除方法包括：采用一根或多根天线至少接收来自第一通信信道承载的第一实体和第二通信信道承载的第二实体的无线CDMA通信信号；确定与所述第一实体相关的第一组已知特征，所述第一组已知特征包括第一信号强度，第一同步信息及第一信道识别信息；基于至少从所述第一实体和第二实体中获得的信号确定全信号矩阵。所述干扰消除方法还包括确定与全信号值相关的协方差矩阵；基于所述第一组已知特征确定参考信号矩阵；从所述协方差矩阵中减去所述参考信号矩阵得到干扰矩阵；以及从所述无线CDMA通信信号中去除干扰估计。
【专利说明】无线通信系统中盲干扰消除方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及移动通信【技术领域】，特别涉及无线通信系统中盲干扰消除方法及系统。
【背景技术】
[0002]目前主要有两种类型的干扰消除接收机，分别是基于线性最小均方误差(LinearMinimum Mean Square Error, LMMSE)的干扰消除接收机和非线性干扰消除(Non-LinearInterference Cancellation,NLIC)接收机。所述基于LMMSE的干扰消除接收机估计协方差矩阵并获得系数，所述系数可通过对大矩阵求逆获得满足最小均方误差的条件。在码分多址(Code Division Multiple Access, CDMA)通信系统中，使用这种算法至少需要预先了解有用信号的扰码和扩频码。所述基于NLIC的接收机并行地估计干扰项并从接收信号中减去这些干扰项，或者相继地估计干扰项并从接收信号中依次减去这些干扰项。
[0003]基于对有用信号和干扰的扰码和扩频码的预先了解，上述技术通过估计每项干扰的幅度、时序、信道响应和信息位，重构干扰项，然后从接收信号中将干扰项去除。在宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access, WCDMA)下行链路中，具体地对信道内部干扰和信道间干扰的可变扩频因子和扩频码的了解是非常有限的，因此需要一种新的算法来检测干扰。
[0004]现有的干扰消除技术的主要缺点是运算复杂度大并且在NLIC接收机中对干扰信号的估计精度要求较高。因此，需要对相关技术做些改进。
【发明内容】
[0005]本发明涉及一种无线通信中的干扰消除方法。所述干扰消除方法包括:采用一根或多根天线至少接收来自第一通信信道承载的第一实体和第二通信信道承载的第二实体的无线CDMA通信信号；确定与所述第一实体相关的第一组已知特征，所述第一组已知特征包括第一信号强度、第一同步信息及第一信道识别信息；根据至少从所述第一实体和第二实体中获得的信号确定全信号矩阵。所述干扰消除方法还包括确定与全信号值相关的协方差矩阵；基于所述第一组已知特征确定参考信号矩阵；通过从所述协方差矩阵中减去所述参考信号矩阵得到干扰矩阵。进一步地，所述干扰消除方法还包括确定所述干扰矩阵的最大特征值和所述最大特征值对应的特征向量；利用所述最大特征值和所述特征向量生成干扰估计；从所述通信信号中去除所述干扰估计。
[0006]所述干扰消除方法还包括执行带有阈值条件的递归计算以确定所述最大特征值。所述阈值是基于有用的信噪比(Signal to Noise Ratio, SNR)和所设计的标记码的相关特征确定的。所述信道识别信息包括正交或非正交的标记码(扩频码)和扰码。所述参考信号矩阵与所述一组已知特征的协方差值相关，所述无线通信CDMA信号包括干扰信号。
[0007]本发明还提供了一种无线通信中的干扰消除系统。所述干扰消除系统包括:存储设备、通用参考定时器以及与所述存储设备通信的处理器。通常存储设备有两种:指令存储块和数据存储块。指令存储块中存有指令集，当处理器执行所述指令集时，会使得处理器进行以下操作:采用一根或多根天线至少接收来自第一通信信道承载的第一实体、第二通信信道(称为参考信道)承载的第二实体及其他可用信道承载的其他实体的无线CDMA通信信号，并在预先设定的时间将这些信号存储到所述数据存储块中。所述处理器离线处理这些信号从而:确定与所述第一实体相关的第一组已知特征，所述第一组已知特征包括第一信号强度、第一同步信息和第一信道识别信息；以及根据至少从所述第一实体及所述其他相关实体中获得的信号确定全信号矩阵。
[0008]所述指令集还可以使得所述处理器进行如下操作:确定与全信号值相关的协方差矩阵；基于所述一组已知特征确定参考信号矩阵；通过从所述协方差矩阵中减去所述参考信号矩阵得到干扰矩阵；确定所述干扰矩阵的最大特征值和与最大特征值对应的特征向量；利用所述最大特征值和特征向量生成干扰估计；从所述通信信号中去除所述干扰估计。
[0009]进一步地，本发明实施例还提供了 一种硬件处理加速器以完成上述所有干扰估计和干扰消除过程。此外，本发明实施例还提供了一种用于更新用户辅助内容的计算机可读介质。所述计算机可读介质存有指令集，当计算机执行所述指令集时，会使得计算机进行以下操作:采用一根或多根天线至少接收来自第一通信信道承载的第一实体、第二通信信道(称为参考信道)承载的第二实体及其他可用信道承载的其他实体的无线CDMA通信信号；确定与所述第一实体相关的第一组已知特征，所述第一组已知特征包括第一信号强度、第一同步信息和第一信道识别信息；根据从至少所述第一实体及所述第二实体中获得的信号确定全信号矩阵；确定与全信号值相关的协方差矩阵；基于所述一组已知特征确定参考信号矩阵；通过从所述协方差矩阵中减去所述参考信号矩阵得到干扰矩阵；确定所述干扰矩阵的最大特征值和与最大特征值对应的特征向量；利用最大特征值和特征向量生成干扰估计；以及从所述通信信号中去除所述干扰估计。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]通过参考说明书的以下部分及附图可以进一步了解本发明的性质和优点。附图中，相同的标号始终指代相同的兀素。在有些场合，用与标号相关的子标签来表不多个相似部件中的一个。如果引用标号时没对其中的子标签作说明，那么表明参考的是图中所有的相似部件。
[0011]图1是本发明一实施例的盲干扰消除接收机的模块示意图；
[0012]图2是本发明一实施例的信道内干扰和信道间干扰消除以及信道均衡的模块示意图；
[0013]图3是本发明一实施例的对每个信道进行盲干扰消除的模块示意图；
[0014]图4是本发明一实施例的多信道/多级盲干扰消除的示意框图；
[0015]图5A和图5B是本发明一实施例的实现盲干扰消除的流程示意图；
[0016]图6是本发明一实施例的具有干扰消除和均衡功能的接收机的模块示意图；
[0017]图7是本发明一实施例的多信道干扰消除和均衡的模块示意图；
[0018]图8是本发明一实施例的基于导频信道的自跟踪多信道均衡器的模块示意图；
[0019]图9是本发明一实施例的结合符号级干扰消除和码片级信道均衡的流程示意图；[0020]图10是本发明一实施例的动态选择干扰消除和信道均衡的流程示意图；
[0021]图11是本发明一实施例的计算机系统的广义示意图；以及
[0022]图12是本发明一实施例的计算机网络系统的模块示意图，所述计算机网络系统可以被用于本发明的不同实施例。
【具体实施方式】
[0023]下面将进一步详细描述本发明示例性实施例以便本领域技术人员实行本方案。为了更清楚地解释，下文阐述了很多具体的细节以便彻底地理解本发明。本领域技术人员知晓，本发明可以脱离某些细节来执行。此外，熟知的结构和设备将以框图的形式示出。在下面给出的若干实施例中，不同的实施例有各种不同的特征。需要说明的是，与一个实施例相关的特征也可以是另一个实施例的特征。同样地，不应认为任何实施例的一个或多个特征对本发明是必不可少的，因为其他实施例中不一定包含这些特征。
[0024]本发明涉及到码间干扰(Inter-Symbol Interference, ISI)消除和信道均衡。干扰去除包括符号级区内信道干扰和区间干扰的消除(比如，盲干扰消除)。本发明还包括对参考信道进行码片级的ISI消除、信道均衡和时间跟踪，并通过对参考信道分析所述均衡器信道响应，估计出均衡器系数。该均衡器系数应用于与所要用户相关的所有信道上，并根据干扰检测和输出的SNR动态选择符号级小区内信道干扰消除、小区间干扰消除与码片级均衡的组合。
[0025]本发明还涉及无线通信系统的干扰消除，特别是基于CDMA的移动通信系统(SPWCDMA),其应用于通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunications System,UMTS)地面无线接入-频分复用(Universal Telecommunication Radio Access-FrequencyDivision Duplexing, UTRA-FDD)下行链路接收机中，用来消除小区内干扰和小区间干扰，并减小ISI。
[0026]本发明利用二阶统计量代替参考信号的估计实现了干扰的相继盲消除，避免了大的运算复杂度。首先估计对接收到的协方差矩阵具有最强干扰作用的干扰项，然后将其从接收向量中去除；接着，重复上述步骤来以依次去除次强的干扰项；当去除完所有足够强的干扰项后，检测有用信号。所述对接收到的协方差矩阵的干扰项的估计可以通过利用子空间技术将干扰投射到最大特征值及其对应的最大特征向量上实现。
[0027]此外，本发明通过增加干扰消除提供了更好的性能，并由此增加了数据速率。本发明利用子空间技术还减小了信号协方差矩阵的估计误差的影响，通过去除检测未知干扰的模块简化了运算复杂度，通过去除从判决反馈中重构干扰从而降低了处理时间。因此，本发明提高了蜂窝网内干扰和蜂窝网间干扰消除的运算速度，同时并未影响运算精度。
[0028]参考图1，图1是本发明一实施例的盲干扰消除接收机系统100的模块示意图。在一实施例中，所述系统100包含无线射频(Radio Frequency，RF)模块101，所述RF模块101与数字前端模块102进行通信。所述RF模块101包括RF模块A103和RF模块B104，分别用于多天线接收，用Rxl和Rxi标识。
[0029]数字前端模块102包括数字采样模块A105和数字采样模块B106，分别用于接收RF模块A103和RF模块B104的输出。进一步地，所述数字前端模块102还包括存储模块A107，信道估计模块A109，存储模块B108和信道估计模块B110。所述存储模块A107和信道估计模块A109接收数字采样模块A105的输出，存储模块B108和信道估计模块BllO接收数字采样模块B106的输出。因此，所述存储模块A107和存储模块B108存储接收信号，所述信道估计模块A109和信道估计模块BllO对所述接收信号进行信道估计。
[0030]扰码扩频码生成器111与信道估计模块A109和信道估计模块BllO通信。盲干扰消除模块A112接收存储模块A107输出的{rl}、信道估计模块A109输出的{hi}和扰码扩频码生成器111的输出。盲干扰消除模块BI 13接收存储模块B108输出的{ri}，信道估计模块BllO输出的{hi}和扰码扩频码生成器111的输出。此外，组合和调制器114接收盲干扰消除模块A112和盲干扰消除模块B113的输出以及扰码扩频码生成器111输出的{sci}。
[0031]参考图2，图2是本发明一实施例的实现区内干扰和区间干扰消除以及信道均衡的系统200的模块示意图。在本发明一实施例中，所述系统200包括第一个接收分支上(I)第 k 个区内信道(Channel，CH)的 m 级盲干扰消除(Blind Interference Cancellation,BIC)模块201，第I个区内信道的m级BIC模块202和公共导频信道(Common PilotCHannel, CPICH)m级BIC模块203，均接收来自于r(1)的输入。此外，所述系统200还包括第二个接收分支上(2)第k个区内信道的m级BIC模块206，第I个区内信道的m级BIC模块205和CPICH m级BIC模块204，均接收来自于r(2)的输入。
[0032]进一步地，系统200还可能包括均衡器211，所述均衡器211包括信道估计器(Channel Estimator，CE) 1207 和 CE2208。所述 CE1207 的信道输入至均衡器(Equalizer，EQU)1209获得第一个接收分支上的均衡器系数(Coeff icient，C0EFF)，所述CE2208的信道输入至EQU2210获得第二个接收分支上的EQU COEFF。CE1207接收m级CPICH BIC1203的输出 rm，pi(1)，CE2208 接收 m 级 CPICH BIC2204 的输出 rm，pi(2)。
[0033]所述系统200还包括均衡器系数应用和组合器212，它分别将来自EQUl的系数应用到第一个接收分支上k个区内信道的m级BIC1201，…，202的每个输出rm，ehk(1)，…，rm，ehl(1)以及CPICH的m级BIC1203的`输出rm，pi(1)上。均衡器系数应用和组合器212，它还分别将来自EQU2的系数应用到第二个接收分支上k个区内信道的m级BIC2205，…，206的每个输出…rm，ehl(2)以及CPICH的m级BIC2204的输出rm，pi(2)上。最后，均衡器系数应用和组合器212会将来自不同接收分支的同类信道的均衡器输出组合在一起。接着，均衡器系数应用和组合器212的组合结果rp1、rehl和rehk分别输出到CPICH解调器213、区内CHl解调器214和区内CH k解调器215中。
[0034]在一实施例中，系统200中，服务小区上接收到的高速下行分组接入(High-SpeedDownlink Packet Access,HSDPA)信号包括同步小区内信道和异步小区间干扰。在符号级的第P个接收分支上的HSDPA信号简化表示为:
【权利要求】
1.一种无线通信中干扰消除方法，其特征在于，包括: 采用一根或多根天线接收来自第一通信信道和第二通信信道的无线码分多址通信信号; 确定与从所述第一通信信道中接收的所述通信信号相关的第一组已知特征，所述第一组已知特征包括第一信号强度、第一同步信息和第一信道识别信息； 根据噪声和从所述第一通信信道和所述第二通信信道中获得的通信信号确定全信号矩阵； 确定与全信号值相关的协方差矩阵； 基于所述第一组已知特征确定参考信号矩阵； 从所述协方差矩阵中减去所述参考信号矩阵得到干扰矩阵； 确定所述干扰矩阵的最大特征值和所述最大特征值对应的特征向量； 利用所述最大特征值和所述特征向量生成干扰估计；以及 从所述通信信号中去除所述干扰估计。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括:通过第三通信信道获取通信信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述全信号矩阵还根据通过所述第三通信信道获得的通信信号确定。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括:执行带有阈值条件的递归计算以确定所述最大特征值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述阈值是基于有用的信噪比和所设计的标记码的相关特征确定的。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道识别信息包括正交或非正交的标记码和扰码。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考信号矩阵与所述一组已知特征的协方差值相关。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无线码分多址通信信号包括干扰信号。
9.一种无线通信中干扰消除系统，其特征在于，包括: 存储设备；以及 与所述存储设备通信的处理器，其中所述存储设备中存有指令集，当所述处理器执行所述指令集时，会使得所述处理器进行以下操作: 采用一根或多根天线接收来自第一通信信道和第二通信信道的无线码分多址通信信号; 确定与从所述第一通信信道中接收的所述通信信号相关的第一组已知特征，所述第一组已知特征包括第一信号强度、第一同步信息和第一信道识别信息； 根据噪声和从所述第一通信信道和所述第二通信信道中获得的通信信号确定全信号矩阵； 确定与全信号值相关的协方差矩阵； 基于所述第一组已知特征确定参考信号矩阵；通过从所述协方差矩阵中减去所述参考信号矩阵得到干扰矩阵； 确定所述干扰矩阵的最大特征值和与所述最大特征值对应的特征向量； 利用所述最大特征值和所述特征向量生成干扰估计；以及 从所述通信信号中去除所述干扰估计。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，当所述处理器进一步执行所述指令集时，还使得所述处理器执行带有阈值条件的递归计算以确定所述最大特征值。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述阈值是由有用的信噪比和所设计的标记码的相关特征确定的。
12.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述信道识别信息包括正交或非正交的标记码和扰码。
13.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述参考信号矩阵与所述一组已知特征的协方差值相关。
14.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述无线码分多址通信信号包括干扰信号。
15.—种用于更新用户辅助内容的计算机可读介质，所述计算机可读介质存有指令集，当计算机执行所述指令集时，使得所述计算机进行以下操作: 采用一根或多根天线接收并存储来自第一通信信道和第二通信信道的无线码分多址通信信号； 确定与从所述第一通信信道中接收的所述通信信号相关的第一组已知特征，所述第一组已知特征包括第一信号强度、第一同步信息和第一信道识别信息； 根据噪声和从所述第一通信信道和所述第二通信信道中获得的通信信号确定全信号矩阵； 确定与全信号值相关的协方差矩阵； 基于所述第一组已知特征确定参考信号矩阵； 通过从所述协方差矩阵中减去所述参考信号矩阵得到干扰矩阵； 确定所述干扰矩阵的最大特征值和与所述最大特征值对应的特征向量； 利用所述最大特征值和所述特征向量生成干扰估计；以及 从所述通信信号中去除所述干扰估计。
16.根据权利要求15所述的计算机可读介质，其特征在于，当所述计算机进一步执行所述指令集时，使得所述计算机还执行带有阈值条件的递归计算以确定所述最大特征值。
17.根据权利要求16所述的计算机可读介质，其特征在于，所述阈值是基于有用的信噪比和所设计的标记码的相关特征确定的。
18.根据权利要求15所述的计算机可读介质，其特征在于，所述信道识别信息包括正交或非正交的标记码和扰码。
19.根据权利要求15所述的计算机可读介质，其特征在于，所述参考信号矩阵与所述一组已知特征协方差值相关。
20.根据权利要求15所述的计算机可读介质，其特征在于，所述无线码分多址通信信号包括干扰信号。
【文档编号】H04L25/03GK103812804SQ201310080510
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年3月13日 优先权日:2012年11月13日
【发明者】许伟平, 万锋, 徐亮, 李援, 邹求真 申请人:上海摩波彼克半导体有限公司