通信接收机的主动增益控制系统的制作方法

专利名称：通信接收机的主动增益控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信系统领域。尤其是，本发明涉及用以减少通信系统中 的干扰的方法和系统。
背景技术：
在通信系统中，大量信息在各种主机之间交换。无线通信系统就是一 个这样的系统。在现有的无线通信系统中，多个基站提供一个覆盖区，而 每个基站是一个覆盖一个小区(cell)(也就是覆盖区中一个较小区域) 的接入点。
多址技术被用来实现在一个基站和多个终端之间的同时通信。为了增 加频谱效率，全部或一部分小区的终端和基站使用相同的射频(RF)来通 信。这就是现有所熟知的频率复用机制。
当大量终端和多个基站收发信台(BTS)同时通信时，会发生很多不 同种类的信号衰减。除了无处不在的热噪声以外，衰减可以由干扰或者由 信道增益波动而导致。后者就是现有所熟知的信道衰减。
在频率复用中，对于上行链路和下行链路， 一个小区内的信号传输被 在邻近小区内传输的信号所衰减。这就是熟知的小区间干扰，其连同热噪 声一起被称为其它干扰(01)。
相互干扰是由于信道衰减而在上行链路和下行链路通信的接收机内生 成的。信道衰减的示例包括由不同终端使用的非正交编码；多径时延色
散；不精确的定时、频率同步、射频电路和信道估计。如果多个终端中的 每一个使用单个信道与基站通信，则所述相互干扰被称为多址干扰 (MAI)。如果单个终端使用多种编码与基站通信，则所述相互干扰被称
为自干扰(SI) 。 MAI和SI都存在于无线通信系统中。这些干扰还被称为 小区内干扰。
小区内干扰的一个重要特征就是干扰功率是期望信号的传输功率的单 调递增函数。因此，在同一点上，增加信号传输功率也许不能提高信号品 质。而增加信号传输功率可能增加其它小区的小区间干扰。
通常，基于信道品质测量的快速反馈，快速功率控制机制是补偿信道 衰减所必需的。然而，这消耗了更多的带宽并且仅仅在频分双工(FDD) 系统中可能达到高频功率控制。对于时分双工(TDD)系统，功率控制频 率被反向帧周期所限制，并且需要更有效的功率控制。
传输速率和功率控制系统己经被设计来克服上述局限。 一个这样的功 率控制系统被描述在专利号为5267262，名称为"发射机功率控制系 统"，被转让给高通公司的美国专利中。在这个专利中，为了保持接收机 所接收的功率实质上恒定， 一个开环和闭环组合的功率控制方法被描述。 接收机测量接收的信号功率并向发射机发布命令，以增加或减少信号功 率。然而，这种控制纯粹基于信号功率，并且在不同干扰和热噪声之间是 不可区分的。
另一个功率控制方法被描述在专利号为5559790，名称为"扩频通信 系统及其传输功率控制方法"，被转让给日立公司的美国专利中，其通过 使用导频信道和正交噪声观察编码信道来监控信道质量。然而，由于自干 扰和/或多址干扰，这种方法可能不能准确地估计信号功率或者噪声功率。 而且，所描述的方法不能计算自干扰。
另外一个功率控制方法被描述在申请号为20040176033A1 ，名称为 "无线通信系统及其传输功率和数据速率控制方法"，被转让给Mattingly, Stanger & Malur， P.C.的美国专利申请中。该专利申请公开了一种多载波调 制(OFDMA)系统的信道编码速率。该功率控制是纯粹基于功率的，并 且干扰不能被精确地跟踪。数据速率控制被用来调整信道编码速率。 一种用以保持目标分组差错率(PERJ的数据控制方法被描述在申请
号为US 20040179499A1,名称为"高数据速率通信系统中速率控制的方 法和装置"，被转让给高通公司的美国专利申请中。在这个专利申请中， 开环算法定期地测量信号干扰噪声比(SINR)，而闭环算法测量PER。该 速率控制方案使用聚集质量度量SINR或PER。然而，没有正确的信道信 息被探测且被使用。
当多个终端与一个公共的基站通信时，每个终端经历不同层次的小区 间、小区内干扰和信道增益衰减。这种现象被称为多用户分集。在这种情 况(scenario)中，下行链路媒介被共享以最大化吞吐量。当信道条件对一 个终端有利时，基站通过调度任意给定的通道里的仅仅该终端的传输来执 行数据速率控制。然而，这个方案引入了因为业务到达和信道条件的不匹 配而导致的分组延迟(packet latency)。
因此，为了一同解决上述的干扰、衰减和多用户分集的问题，并且提 供一种健壮(robust)的通信系统， 一种有效的数据速率和功率配置方法 是所期望的。该方法可以整合关于不同类型的干扰、衰减和可用的传输功 率来的正确的物理信道信息。

发明内容
本发明的一个目的是为通信系统中的每个终端提供健壮的链路。 本发明的另 一 目的是最大化通信系统的吞吐量。
本发明的又一个目的是提供同时并且相互独立地控制传输速率和功率 配置以减少通信系统中的干扰的方案。
本发明提供了一种按照能够提高系统吞吐量并为通信系统中的每个终 端提供健壮的链路的方式计算速率和功率配置的方法和系统。在本发明的 一个实施例中， 一种适当的速率和功率配置策略被描述，其确定链路质量 的特征(也就是说，链路质量受到功率限制、小区间干扰限制或自干扰限 制)，以便计算功率和速率配置。
本发明减少了通信系统中的干扰。用于进行通信的信道的信道特征被 确定，接着是对信道速率限度的计算。随后，对信道速率配置的计算被执
行，并且被计算出来的速率配置接着被分配给通信信道。在本发明的另一 个实施例中，对功率控制容限的计算在信道特征被确定后执行。其后是对 干扰特征和功率控制命令的计算。被计算出来的功率控制命令接着被分配 给每个正在通信的终端和基站，以减少干扰。
本发明为每个终端配置数据速率和传输功率，以便使用最小的传输功 率在多径衰落信道中为每个终端保持健壮的链路。利用本发明中公开的方 法，可以生成最小的小区间和小区内干扰，并且可以实现更高的系统容


本发明的各种实施例将在下面结合被提供来作为示意而不是限制本发 明的附图来进行描述，其中相同标记指示相同部件，其中 图1是表示在一个终端和一个基站之间通信的框图； 图2是表示在多个基站和终端之间通信的框图3是表示用以进行并行数据传输的速率和功率配置设备的框图； 图4是表示根据本发明一个示例性实施例的减少通信系统中的干扰的 方法的流程图5是表示根据本发明一个示例性实施例的计算速率限度的方法的流 程图6是表示根据本发明另一个示例性实施例的减少通信系统中的干扰 的方法的流程图7是表示根据本发明一个示例性实施例的计算功率控制容限的方法 的流程图8是表示根据本发明又一个示例性实施例的减少通信系统中的干扰
的方法的流程图9是用以减少通信系统中的干扰的装置的框图；以及
图10是根据本发明一个示例性实施例的用以减少通信系统中的干扰
的装置的详细框图。
具体实施例方式
出于清楚的目的，本文中使用的下列术语被定义如下
小区间干扰在频率复用中，对于上行链路和下行链路， 一个小区内
的信号传输被在邻近小区内传输的信号所衰减。这就是熟知的小区间干扰。
其它干扰(OI):这涉及小区间干扰和热噪声的组合。 相互干扰(MI) : MI是由于信道衰减而在上行链路和下行链路通信 的接收机内生成的。信道衰减的示例包括由不同终端使用的非正交编码； 多径时延色散；不精确的定时、频率同步、射频电路和信道估计。
多址干扰(MAI):如果多个终端中的每一个使用单个信道与基站通
信，则所述相互干扰被称为MAI。
自干扰(SI):如果单个终端使用多种编码与基站通信，则所述相互 干扰被称为自干扰(SI) 。 MAI和SI都存在于无线通信系统中。这些干扰 还被称为小区内干扰。
SNR:这涉及信号噪声比。SNR可以是当信号仅仅被OI污染时的信 号品质指示器。
SINR:这涉及信号干扰噪声比(SINR) 。 SINR可以是全面信号品 质，也就是，其包括如SI、 MAI、 OI和热噪声的全部噪声。
本发明提供一种用以减少通信系统中的干扰的方法和系统。本发明被 用来减少各种类型的干扰、衰减和多用户分集问题。其还能通过执行用以 整合正确的物理信道信息的有效的速率和功率配置方法而实现健壮的通信 系统。
图1是表示在一个终端和一个基站之间通信的通信系统100的框图。 如图1所示，基站102通过无线媒介与终端104通信。基站102和终端 104之间的通信通过信道106来实现。信道106包含第一信号信道108和 第二信号信道110。在本发明的一个实施例中，信道106属于上行链路， 如图l所示。在本发明的另一个实施例中，信道106属于下行链路。基站 102和终端104被用于包含至少一个基站和一个终端的多小区环境中。一 个具有两个小区的环境的典型示例被结合图2而进行详细描述。
在基站102和终端104的通信期间，第一信号通过第一信号信道108 被传送，而第二信号通过第二信号信道IIO被传送。在本发明的一个实施 例中，第一信号是训练信号或者是包含已知符号的导频信号，而第二信号 是包含信息承载符号的业务信号(traffic signal)。
通信系统100中的数据发射和接收是通过信道108和IIO来实现的。 通过信道108和110的每次接收包括第一信号、第二信号和包括小区间干 扰和热噪声的噪声。所公开的速率和功率控制方法依赖于噪声特征，以便 在小区间干扰和小区内干扰之间进行区分。噪声特征可以通过采用直接来 自用于通信的非活动通道(slot)中的数据而获得。噪声特征还可以通过 在符号确定或解码在第二信道中被执行后从业务信号中减去所估计出的小 区内信号而获得。每个非活动通道被基站102按照如下方式配置涉及基 站102的通信不出现在该通道，而涉及其它基站的通信出现在该通道。小 区间干扰及热噪声特征是在波束形成或者零位调整被应用之后计算出来的 功率。小区间干扰和小区内干扰被结合图2而进行描述。
图2是表示在多个基站和终端之间通信的框图。在图2中，通信系统 200包括第一小区202和第二小区204。第一小区202包括第一终端206、 第二终端208和第一基站210。第一终端206、第二终端208和第一基站 210以相同的频带操作。相似地，第二小区204包括第三终端212、第四 终端214和第二基站216。第三终端212、第四终端214和第二基站216同 样以与第一小区202相同的频带操作。
所有的终端同时与其对应的基站通信。例如，第一终端206和第二终 端208与第一基站210通信，而第三终端212和第四终端214与第二基站 216通信。所述通信是双工的，或者使用频分(FDD)或者使用时分 (TDD)。结果是，接收端，也就是基站和终端，在上行或下行通信期间 接收到期望的信号以及小区内和小区间干扰。例如，第三终端212从第二 基站216接收下行链路信号。所述下行链路信号包括去往第四终端214的 不期望的信号(小区内千扰信号)，以及去往第三终端212的所期望的信 号。第三终端212还从第一基站210接收去往第一终端206和第二终端 208的不期望的信号(小区间干扰信号)。所有期望的信号及各种干扰信
号被第三终端212接收。第一终端206、第二终端208和第四终端214的 情况类似。类似的，在上行链路中，第二基站216接收来自第一终端206 和第二终端208的干扰信号以及来自第三终端212和第四终端214的期望 信号。 一种克服上述干扰并且提高数据接收质量的系统被结合图3而进行 详细描述。
图3是表示用以进行并行数据传输的速率和功率配置设备的框图。在 本发明的一个实施例中，并行数据传输可以用于上行链路和下行链路的发 射和接收。并行数据传输可以通过各种技术来实现，例如，码分多址 (CDMA)和多载波CDMA (MC-CDMA)。在终端的一般设置中，速率 和功率配置具有四个参数，也就是，信道编码速率、调制顺序、编码数目 和传输功率。
图3描述了对从两个终端发射的信息承载符号的处理。该环境包括功 率和速率配置模块306，该模块用于接收要被分配的功率和速率配置作为 对信息承载符号处理的输入。功率和速率配置基于物理信道特征(如，链 路功率质量、小区间干扰和自干扰)。功率和速率的这种配置实现了健壮 的通信。
如图3所示，符号[bll， b12,...]来自于，例如，终端206，而符号[b21: b22,...]来自于第二终端208。为了进行安全的传输，通过使用随机生成器 302a和302b，每个符号被随机化。随机生成器302a和302b使用伪随机数 生成算法来对接收的符号执行随机操作。接着，通过使用信道编码器304a 和304b，被随机化的符号被转化为信道编码位。被编码的位接着被符号映 射器308a和308b映射成指定调制的符号，例如，8相移键控(PSK) 、 4 正交幅度调制(QAM) 、 16QAM或64QAM。接着，每个符号的振幅根 据为每个符号分配的功率Pi (也就是Pl和P2)而被按比例縮放。所分配 的功率由功率和速率配置模块306提供。串行至并行(S/P)转换单元 312a和312b接着按照预定的顺序将分配了功率的符号与为各个终端分配 的编码314 (Cll至Clk)和316 (C21至C2k)中的一个相乘。与所分配 的编码相乘以后得到的符号接着被加法器相加，以生成业务信号x(t)。对 应上述操作的复合数据速率通过以下公式给出
An'iog2(Mi)见,/w'i (l)
其中，N是每个被分配的编码的长度，而R是编码码片速率。速率通 过功率和速率配置模块306来配置。
在并行数据传输的情况中，如图3所示，由例如第三终端212或基站 216接收的业务信号x(t)通过公式(2)提供
i")=i; 2,尸:2,")+z // ,,尸;, "")+(2)
小区
^"信号 小区if干扰
其中，H2i表示终端212、 214和基站216之间的有效信道，并且Hh表 示终端206、 208和基站216之间的有效信道。Pn和P^分别是小区202和 第二小区204内的终端的传输信号功率，并且w(t)是热噪声。
如公式(2)所示，期望的信号s"(t)和小区内信号s22(t)、小区间信号
SH(t)和Su(t)以及热噪声W(t)—同被接收。为了检测S2,(t)，小区内干扰抑制
算法(如联合检测或均衡)可以被应用于x(t)。在大部分情况下，H2,或
H22不具有正交列。
此外，Ha禾口 H22的范围空间可以不必要正交。非正交性可以由因为多
径时延色散、不精确的定时或频率同步、不精确的射频电路、不精确的信 道估计等引起的任何信道效应而导致。
因此，如果被估计的联合检测矩阵A^被应用于x(t)，则被估计的符 合被SI、 MAI和OI所污染。所述效应在公式(3)中示出
+ X217/22 W2 521 (0 + i J21i/1; (o尸『、(/) +」21 wO)
多址干扰
小区间干扰
其中，D21=^^{A21H21}i B2fA21H21-D21。公式(2-3)对上行链路 和下行链路都是通用的且都有效。如果在基站中使用多个天线，H,j表示在 波束形成或者零位调整被应用于原始矢量信道后的有效信道。通过简单地 增加尸w，信号品质可能不会相应的提高，如公式(3)所证明。这是因为 信号功率和SI/MAI功率均随着i^增加。在只有一个终端在第二小区204
发射时，MAI变为0。
本发明通过使用功率和速率配置模块306可以使数据速率和配置功率 受到控制。在一个示例性实施例中，功率和速率配置模块306以软件模 块、硬件模块以及它们的组合的形式来实现。在一个实施例中，功率和速 率配置模块306被作为例如专用集成电路(ASIC)、片上系统(SoC)和 固件的一部分。
应当注意的是，模块随机生成器302、信道编码器304a和304b、符号 映射器308a和308b、乘法器310a和310b、 S/P单元312a和312b以及加 法器318a、 318b和320是本领域所公知的并且对本领域的技术人员是显而 易见的。
向功率和速率配置模块306提供输入的速率和功率配置设备的各种实 施例被结合图9和图10而进行详细描述。速率和功率配置设备中使用的 用以生成所需的功率和速率配置命令的方法，在下面结合图4、 5、 6、 7 和8而被详细描述。
图4是表示根据本发明一个示例性实施例的用以减少通信系统中的干 扰的方法的流程图。在步骤402，信道特征在每个接收端处被确定，其 中，接收端是基站102和终端104中的至少一个。信道特征包括对每个接 收端的接收天线的信道冲激响应。在一个实施例中，信道特征的确定是信 道冲激响应，，并且其估计是基于第一信号的。在另一实施例中，全面信 号品质基于被检测到的第二信号的符号输出。噪声特征可以通过使用来自 一个或多个被正在通信的基站配置的非活动通道中的数据来确定。非活动 通道按照如下方式被配置只有涉及其它基站的通信信号出现在该通道。 在另外一个实施例中，噪声特征可以通过从所接收的信号中减去己知的小 区内信号来被估计。已知的信号可以是训练信号或者是被检测的业务信 号。因此，所接收的信号可以是被接收的训练信号或被接收的业务信号。
在一个实施例中，SINR被选择作为全面信号品质。所有噪声包括 SI、 MAI、 OI和热噪声。通过在每个终端104使用被估计出的符号而为每 个终端104计算SINR。符号估计通过使用组串行干扰消除(group successive interference cancellation)的线性联合检测或者非线性联合检测来 实现。
公式(3)描述了线性联合检测，其中，A^是联合检测矩阵，该线性 联合检测被用来检测所有信道的符号。可替代的，低维数的联合检测矩阵 可以被估计并且被用来检测所有信道子集的符号。 一旦信道子集的符号被 检测，这些符号就从所接收的业务信号中被减去。通过使用所接收的业务 信号并减去前面被检测的信道所带来的干扰，信道的下一个子集接着被检 测。所述过程被重复，直到所有信道被检测。所述过程被称为利用组串行 干扰消除的检测。
在步骤404，信道的速率限度在每个接收端中被计算。在一个实施例
中，信道速率限度的计算基于信道特征、全面信号品质和噪声特征。在一
个实施例中，正如前面结合图3所述，速率限度是编码信道数目和调制方 案的组合。在本发明的各种实施例中，速率限度是编码信道数目的不同组 合，并且调制方案被用于数据的发射和接收。速率限度的计算被结合图5 而进行详细描述。
在步骤406，信道的速率配置在基站102中被计算。信道速率配置的 计算基于至少包含速率限度的控制信息。控制信息是通信系统中被传送至 发射和接收端用于控制数据流(也就是用于发射和接收)的信息。速率配 置通过编码信道数目以及调制方案和/或信道编码方案的组合来确定，从而 使有效的数据速率不大于在终端和基站之间的通信的速率限度。有效的 是，速率配置是要被分配给通信系统中的发射端的数据传输速率，以便在 不干扰通信系统中其它传输的情况下实现健壮的数据接收。
在步骤408，被计算出来的速率配置被分配给信道，以减少通信系统 中的干扰。包含下行链路速率限度的控制信息通过上行控制信道从终端 104被发送至基站102。
图5是表示根据本发明一个示例性实施例的为计算速率限度而要被执 行的方法步骤的流程图。在步骤502，自干扰功率通过使用下面的公式被 估计
尸 = & (1 / S層-1 / S崖) (4) 其中，P^是自干扰功率，并且Ps是信号功率。Ps可以从所估计出的
信道冲激响应中获得。信号小区间干扰热噪声比(SINR)使用Ps和噪声 功率Pn来计算。
在步骤504，信道数目的限度通过使用下面的公式，基于自干扰功 率、全部可用的传输功率、用于每个调制方案的阈值、信号功率和噪声功
率来计算
<formula>formula see original document page 18</formula>
阈值
其中，NL是信道限度，Ps是所接收的信号功率，Pm是在发射机处可
用的附加功率，PsPm因而是总的可用接收功率，P。是噪声功率，Pw是自干
扰功率，而阈值是调制和编码方案的组合所需的SINR。
在本发明的另一实施例中，结合图6和图7详细描述通过计算功率控 制命令来减少干扰。
图6是表示根据本发明另一个示例性实施例的减少通信系统中的干扰 的方法的流程图。在步骤602，信道特征在每个接收端中被确定。信道特 征的确定基于至少第一信号、全面信号品质和噪声特征。在本发明的一个 实施例中，全面信号品质是SINR。在本发明的另一个实施例中，全面信 号品质是SNR。
在步骤604，功率控制容限通过使用当前帧和在前帧的至少所估计的 和所接收的信号品质特征而在每个接收端中被计算。
帧是被接收端接收并解码的数据流的一部分。当数据在发射端和接收 端之间以无线信号的形式被传输时，其必须被接收并被转换为数字格式， 以便理解被发送的数据。帧是数字格式的数据字节集，其通常是字节的整 数倍。
功率控制容限是用以补偿因时间变化信道或者时间变化干扰所导致的 信号品质波动所需的附加传输功率。功率控制容限被结合图7而进行详细 描述°
在步骤606，干扰特征通过使用至少第一和第二信号在每个接收端中 被计算。在本发明的一个实施例中，干扰特征仅基于第一信号而被计算。 在本发明的另一个实施例中，干扰特征仅基于第二信号而被计算。在本发 明的又一个实施例中，干扰特征基于第一和第二信号而被计算。
接着，在步骤608，功率控制命令在每个接收端中被计算。功率控制 命令被用于指定发射端处保证通信系统中可靠的数据发射和接收的传输功 率水平。功率控制命令的计算基于功率控制容限、噪声特征或干扰特征。
在步骤610，计算出来的功率控制命令被分配给每个正在通信的终端104 和基站102，以减少通信系统中的干扰。
图7是表示根据本发明一个示例性实施例的计算功率控制容限的方法 的流程图。在步骤702， SINRp被确定为集(SINR(t-i)，iK)山，…,iT.J中的一 个值，从而满足下面的条件.-
i. 集中「pl1的值大于^/A^;且 (3)
ii. T-「pr]的值小于^S7M p， (4) 其中，tth帧的SINR值被定义为
S扁(")，z,/'…，』 (5)
并且，是中断概率；"r'是帧中的历史长度；且SINRp是中断 概率为的SINR。
在步骤704，功率控制容限基于阈值和SINRp被更新。在本发明的一 个实施例中，对于功率控制容限的计算，SINR被SNR测量所代替。
功率控制容限通过下列公式给出PCM(i+l"PCM(i)吖萄值/SINRp，其 中i是帧索引。
在本发明的又一实施例中，通信系统中干扰的减少通过同时计算功率 和速率配置来实现，将结合图8进行详细描述。
图8是表示根据本发明又一实施例的减少通信系统中的干扰的方法的 流程图。在步骤802，信道特征在每个接收端中被确定。信道特征的确定 基于第一信号、基于至少第二信号的全面信号品质和噪声特征。在步骤 804，基站102和终端104之间的信道速率限度在每个接收端中被计算。 速率限度的计算基于信道特征、全面信号品质或噪声特征。
在步骤806，功率控制容限通过使用所接收的全面信号品质的当前和 已有值而在每个接收端中被计算。在步骤808，干扰特征通过使用第一信 号或者第二信号而在每个接收端中被计算。干扰特征可以是前面结合图3 所描述的SINR、 SNR、 MAI等。计算这些干扰特征的方法在本领域是公
知的。
在步骤810，功率控制命令在每个接收端中被计算；且功率控制命令 的计算基于功率控制容限、噪声特征或干扰特征。在步骤812，信道的速 率配置在基站102中被计算。速率配置的计算基于至少速率限度。在步骤
814，速率配置和功率控制命令被分配给包括终端104的每个正在通信的 终端；包括基站102的基站，以减少通信系统中的干扰。
图9是用以减少通信系统中的干扰的装置的框图。装置900包括确定 信道特征的装置902、计算信道速率限度的装置904、计算功率控制容限 的装置906、计算干扰特征的装置908、计算功率控制命令的装置910、计 算信道速率配置的装置912以及分配速率配置和功率控制命令的装置 914。装置900的每个部件可用硬件模块、软件模块、固件及其组合来实 现。
信道特征的确定是通过确定信道特征的装置902来实现的；并至少基 于第一信号916、基于至少第二信号922的全面信号品质918以及噪声特 征920。第一信号916、全面信号品质918和第二信号922被用作确定信 道特征的装置902的输入。确定信道特征的方法已经在前面结合图3和图 4被描述了。
速率限度计算接着通过计算信道速率限度的装置904来实现。信道速 率限度的计算基于信道特征、全面信号品质918或噪声特征920。速率限 度的计算已经在前面结合图4和图5被描述了。
功率控制容限通过计算功率控制容限的装置906来计算。所接收的全 面信号品质918的当前和已有值被用来计算功率控制容限，已经结合图7 被描述了。
干扰特征通过计算干扰特征的装置908来计算。第一信号916或者第 二信号922被用来计算干扰特征。确定干扰特征的方法已经在前面结合图 3和图4被描述了。
功率控制命令通过计算功率控制命令的装置910来计算。功率控制命 令的计算基于功率控制容限、噪声特征920或干扰特征。示例性功率控制 命令在描述部分中随后被描述。信道速率配置的计算接着通过计算信道速率配置的装置912来实现。 信道速率配置的计算基于速率限度。示例性速率配置在描述部分中随后被描述。
速率配置和功率控制命令通过配置速率配置和功率控制命令的装置
914被分配给发射端，也就是基站102和终端104，以减少通信系统中的 干扰。
图10是根据本发明示例性实施例的用以减少通信系统中的干扰的装 置的详细框图。装置1000将信道冲激响应1002、业务信号1004、热噪声 及小区间干扰1006、可用的传输功率1008以及速率请求1010作为输入。 装置1000包括信号功率估计模块1012、符号检测和SINR估计模块 1014、其它干扰功率估计模块1016、速率限度估计模块1018、功率控制 容限估计模块1020以及速率和功率配置模块1022。功率和速率配置模块 1022在结构和功能上与功率和速率配置模块306相似。
信号功率估计通过信号功率估计模块1012来实现。信道冲激响应 1002被用作用于估计信号功率的信号功率估计模块1012的输入。SINR估 计通过符号检测和SINR估计模块1014，基于信道冲激响应1002、业务信 号1004和热噪声及小区间干扰1006来实现。相似地，其它干扰功率通过 其它干扰功率估计模块1016，基于热噪声及小区间干扰1006来实现。
信号功率估计模块1012、符号检测和SINR估计模块1014、可用的传 输功率1008及其它干扰功率估计模块1016的输出被速率限度估计模块 1018用来估计速率限度。相似地，信号功率估计模块1012和其它干扰功 率估计模块1016的输出被功率控制容限估计模块1020用来估计功率控制 容限。速率限度估计模块1018和功率控制容限估计模块1020的输出被功 率和速率配置模块1022用来向发射机分配速率限度和功率控制容限。
在一个实施例中，每个部件可以用软件模块、硬件模块及其组合来实 现。在另一个实施例中，这些部件的每个可以通过使用触发器、加法器、 乘法器、逻辑门及其组合来实现。在本发明的一个实施例中，对于上行和 下行信道，在基站102处对所有终端的速率配置操作被周期性地执行。因 为速率配置通常是以字节每秒的形式计算的，所以，速率匹配被执行，首
先用于根据编码信道数目、调制和编码方案将所请求的数据传输速率转换 成最接近的系统专用传输格式。匹配的速率接着由速率限度以如下的方式 修正经修改的速率请求使数据业务需求和物理信道的可用性相匹配。
在本发明的一个实施例中，速率配置被定期发送至终端104，以进行 适当的发射和接收操作。对于下行链路信道，业务监控在基站102上被执 行，而对于上行链路信道，业务监控在终端104上被执行。
信道特征被用来配置传输功率。与速率限度相关的量是自干扰噪声比
t/，其通过如下公式计算d = max(57W /57A7M，0)。
如果速率限度被计算且被跟踪，则SINR需求可以被满足。在一个实 施例中，自干扰监控同样被整合至功率配置机制，以减少干扰的生成。自 干扰噪声比用作自干扰级别的即时指示器。
在本发明的一个实施例中，功率配置通过将功率控制命令p/wc A接收 机发送至发射机来实现。p/wc-l指示发射机增加一级功率，p/ c= -1指示 减少一级功率，而/7/^=0通知发射机在功率上没有变化。在本发明的一个 实施例中，功率配置逻辑按照如下程序给出
对于每一帧，
do:
<formula>formula see original document page 22</formula>end;
其中，Pm是表示剩余功率的乘法因子，被赋予当前传输功率，并且 PCM是功率控制容限。对于上述的操作，当自干扰支配性能时，为每一帧 计算干扰信号比"且对功率的增加被停止。当自干扰支配时，为了减少干 扰，速率配置开始起作用，而不仅仅依靠功率配置方案。
本发明通过使用数据传输的速率和功率控制的组合来减少通信系统中
的干扰。用于为数据传输配置功率和速率的方案保证了特定终端和基站之 间的数据通信在很大程度上不干扰在其它终端和基站之间的通信。这保证 了在通信系统中同时发生的所有通信都可以被接收端理解。
本发明为每个终端分配了数据速率和传输功率，以便使用最小的传输 功率在多径衰减信道中为每个终端保持健壮的链路。根据本发明所公开的 方法，可以生成最小的小区间和小区内干扰并且可以实现更高的系统容
各种实施例或其部件可以作为计算机系统的一部分。计算机系统可以 包括计算机、输入设备、显示单元和例如用以访问因特网的接口。计算机 可以包括可被连接到通信总线的微处理器。计算机还可以包括存储器，存
储器可以包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。计算机
还可以包括存储设备，存储设备可以是硬盘驱动或可移动存储设备，如软 盘驱动、光盘驱动及类似物。存储设备还可以是用以将计算机程序或其它 指令加载到计算机系统的其它类似装置。
如本文中所用，术语"计算机"可以包括任何基于处理器或基于微处
理器的系统，包括使用微控制器、精简指令集电路(RISC)、专用集成电 路(ASIC)、逻辑电路以及能够执行本文中的功能的任何其它电路或处理器 的系统。上述例子仅仅是示例性的，并非旨在以任何方式限制术语计算机 的定义和/或含义。
计算机系统执行存储在一个或多个存储元件中的指令集，以处理输入 数据。存储元件还可以按照希望或需要来保存数据或其它信息。存储元件 可以是处理机器内的信息源或物理存储器元件的形式。
指令集可以包括指示处理机器执行如本发明各种实施例的处理的特定 操作的各种指令。指令集可以是软件程序的形式，其可以是如系统软件或 应用程序软件的各种形式。而且，软件可以是单独程序的集合、较大程序 的程序模块或程序模块的一部分的形式。软件还可以包括以面向对象编程 形式编程的模块。通过处理机器对输入数据进行的处理可以响应用户命 令、在前处理的结果或由其它处理机器作出的请求。
如本文中所用，术语"软件"和"固件"可以互换并包括存储在存储
器(包括RAM存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器 和非易失性RAM(NVRAM)存储器)中被计算机执行的任何计算机程 序，。上述的存储器类型仅仅是示例性的，因而不是对用于存储计算机程 序的存储器类型的限制。
虽然已经图解和描述了本发明的优选实施例，但是，显然本发明不仅 仅限于这些实施例。在不偏离由权利要求所描述的本发明的宗旨和范围的 前提下，各种修改、改变、变形、替换和等同物对于本领域的技术人员是 显而易见的。
权利要求
1.一种用以减少通信系统中的干扰的方法，所述通信系统包括至少一个基站和至少一个终端，在每个基站和每个终端之间存在信道，所述信道至少包括第一信号信道和第二信号信道，第一信号通过所述第一信号信道被传送，第二信号通过所述第二信号信道被传送，所述通信系统中数据的发射和接收通过所述信道完成，通过所述信道接收的每个信号包含所述第一信号、所述第二信号和噪声，所述方法包括以下步骤a.在每个接收端确定信道特征，所述信道特征的确定至少基于所述第一信号、全面信号品质以及噪声特征，所述全面信号品质至少基于所述第二信号，其中，所述接收端是终端和基站中的至少一个；b.在每个接收端计算所述信道的速率限度，所述信道的速率限度的计算至少基于所述信道特征、所述全面信号品质和所述噪声特征；c.在所述基站计算所述信道的速率配置，所述信道的速率配置的计算基于至少包含所述速率限度的控制信息；以及d.将所计算出的速率配置分配给所述信道，以减少所述通信系统中的干扰。
2. 如权利要求1所述的方法，其中，所述第一信号是训练信号，所述 训练信号包含已知的符号。
3. 如权利要求1所述的方法，其中，所述第二信号是包含信息承载符 号的业务信号。
4. 如权利要求1所述的方法，其中，所述噪声包含小区间干扰和热噪声。
5. 如权利要求1所述的方法，其中，所述信道属于上行链路。
6. 如权利要求1所述的方法，其中，所述信道属于下行链路。
7. 如权利要求1所述的方法，其中，所述全面信号品质是信号干扰噪 声比(SINR)。
8. 如权利要求7所述的方法，其中，通过使用在每个所述终端所估计 出的符号，为每个所述终端计算所述SINR，其中，符号估计通过使用组 串行干扰消除的线性联合检测和非线性联合检测中的一个来实现。
9. 如权利要求1所述的方法，其中，包含下行链路速率限度的控制信 息通过上行链路控制信道从所述终端被发送至所述基站。
10. 如权利要求1所述的方法，其中，所述信道特征包含对每个所述接 收端的接收天线的信道冲激响应。
11.如权利要求l所述的方法，其中，所述速率限度至少是至少编码信 道数目和调制方案的组合。
12. 如权利要求1所述的方法，其中，所述速率限度作为每个预定调制 方案的所述编码信道数目而被计算，所述速率限度的计算包含以下步骤a. 使用下面的公式估计自干扰功率<formula>formula see original document page 3</formula> (1) 其中，Ps,是自干扰功率，Ps是信号功率，SINR是信号干扰噪声比， SNR是信号小区间干扰热噪声比；以及b. 通过使用下面的公式基于所述自干扰功率、全部可用传输功率、每个调制方案的阈值、信号功率和噪声功率来计算所述信道数目的限度<formula>formula see original document page 3</formula>(2)其中，NL是所述信道限度，Ps是所述信号功率，Pfm是所述全部可 用功率，Pn是所述噪声功率，Ps,是所述自干扰功率，阈值是调制和编码方案的组合所需的SINR，速率限度通过NL、所述调制方案和所述编码方案 组成的三元组合给出，其中NL由公式(2)确定。
13. 如权利要求1所述的方法，其中，所述速率配置通过调制方案和编 码方案中的至少一个与所述编码信道数目的组合来确定，从而使有效的数 据速率不大于所述速率限度。
14. 如权利要求4所述的方法，其中，所述噪声通过从所述第一信号和所述第二信号中的一个中减去估计出的小区内信号来获得。
15. 如权利要求4所述的方法，其中，所述噪声从所述信道的至少一个 非活动通道中获得，每个非活动通道被基站按照如下方式配置涉及所述 基站的通信不出现在所述通道，而涉及其它基站的通信出现在所述通道， 每个非活动通道是所述帧结构的时频域中的连续区域。
16. 如权利要求4所述的方法，其中，所述小区间干扰及热噪声特征是 在波束形成或者在零位调整被应用之后计算出来的功率。
17. 如权利要求1所述的方法，其中，所述方法通过计算机程序产品来 实现。
18. —种用以减少通信系统中的干扰的方法，所述通信系统包括至少一个基站和至少一个终端、在每个基站和每个终端之间存在信道，所述信 道至少包括第一信号信道和第二信号信道，第一信号通过所述第一信号信 道被传送，第二信号通过所述第二信号信道被传送，所述通信系统中数据 的发射和接收通过所述信道完成，通过所述信道接收的每个信号包含所述第一信号、所述第二信号和噪声，所述方法包括以下步骤a. 在每个接收端确定信道特征，所述信道特征的确定至少基于所述第一信号、全面信号品质以及噪声特征，所述全面信号品质至少基于所述第二信号，其中，所述接收端是终端和基站中的至少一个；b. 在每个接收端通过至少使用所估计的和所接收的当前帧和在前帧 的信号品质特征计算功率控制容限；c. 在每个接收端通过至少使用所述第一信号和所述第二信号计算自 干扰特征；d. 在每个接收端计算功率控制命令，所述功率控制命令的计算至少 基于所述功率控制容限、噪声特征和所述自干扰特征；以及e. 将所计算出的功率控制命令分配给每个正在进行通信的终端和基 站，以减少所述通信系统中的干扰。
19. 如权利要求18所述的方法，其中，所述全面信号品质是信号干扰 噪声比(SINR)。
20. 如权利要求18所述的方法，其中，所述全面信号品质是信号小区 间干扰噪声比(SNR)。
21. 如权利要求19所述的方法，其中，所述功率控制容限的计算包含 以下步骤a.将5M^p确定为集(57M (M'), /=0力，…A-J中的一个值，从而满足 下面的条件 i. 集中「p7l的值大于67M^;并且 (3)ii. r-「^rl的值小于57M p， (4) 其中，t"帧的SINR值被定义为57卿-0，"V'tw (5)是中断概率，"r"是帧中的历史长度，SINRp是中断概率为 的SINR;以及b.基于阈值和所述SINRp更新所述功率控制容限(PCM)。
22. 如权利要求18所述的方法，其中，所述自干扰特征是自干扰噪声比。
23. 如权利要求20所述的方法，其中，所述功率控制容限的计算包含步骤a. 将5W7^确定为集^S7W ("')， i=0，i/，…，ir.J中的一个值，从而满足下 面的条件i. 集中「;^的值大于SA^;并且 (3)ii. r-「p^的值小于SA^， (4) 其中，^帧的SNR值被定义为S齒(")，H力，..v'r-7 (5)是中断概率，"r"是帧中的历史长度，SNRp是中断概率为 的SNR;以及b. 基于阈值和所述SNRp更新所述功率控制容限(PCM)。
24. 如权利要求21所述的方法，其中，更新所述PCM是通过下面的 公式来完成的PCM(k十1 )=PCM(k)*阈值/SINRp，其中，k是所述帧的索引，并且阈值是当前调制和编码方案所需的 SINR。
25. 如权利要求18所述的方法，其中，所述功率控制命令的计算产生 传输功率增加值，所述传输功率增加值的计算至少取决于SNR、 SINR、 PCM和用于选出的信道编码和调制方案的组合的信号品质功率阈值的组
26. 如权利要求18所述的方法，其中，所述方法通过计算机程序产品 来实现。
27. —种用以减少通信系统中的干扰的方法，所述通信系统包括至少 一个基站和至少一个终端，在每个基站和每个终端之间存在信道，所述信 道至少包括第一信号信道和第二信号信道，第一信号通过所述第一信号信 道被传送，第二信号通过所述第二信号信道被传送，所述通信系统中数据 的发射和接收通过所述信道完成，通过所述信道接收的每个信号包含所述第一信号、所述第二信号和噪声，所述方法包括以下步骤a. 在每个接收端确定信道特征，所述信道特征的确定至少基于所述 第一信号、全面信号品质以及噪声特征，所述全面信号品质至少基于所述 第二信号，其中，所述接收端是终端和基站中的至少一个；b. 在每个接收端计算所述基站和所述终端之间的所述信道的速率限 度，所述速率限度的计算至少基于所述信道特征、所述全面信号品质和所 述噪声特征；c. 在每个接收端通过至少使用所接收的全面信号品质的当前和已有 值计算功率控制容限；d. 在每个接收端通过至少使用所述第一信号和所述第二信号计算自 干扰特征；e. 在每个接收端计算功率控制命令，所述功率控制命令的计算至少 基于所述功率控制容限、所述噪声特征和所述自干扰特征，-f. 在所述基站计算所述信道的速率配置，所述速率配置的计算至少基 于所述速率限度；以及g. 将所述速率配置和所述功率控制命令分配给每个正在通信的终端 和基站，以减少所述通信系统中的干扰。
28. 如权利要求27所述的方法，其中，所述方法通过计算机程序产品 来实现。
29. —种用以减少通信系统中的干扰的装置，所述通信系统包括至少 一个基站和至少一个终端，在每个基站和每个终端之间存在信道，所述信 道至少包括第一信号信道和第二信号信道，第一信号通过所述第一信号信 道被传送，第二信号通过所述第二信号信道被传送，所述通信系统中数据 的发射和接收通过所述信道完成，通过所述信道接收的每个信号包含所述 第一信号、所述第二信号和噪声，所述装置包含a. 用以在每个接收端确定信道特征的装置，所述信道特征的确定至 少基于所述第一信号、全面信号品质，以及噪声特征，所述全面信号品质 至少基于所述第二信号，其中，所述接收端是终端和基站中的至少一个；b. 用以在每个接收端计算所述信道的速率限度的装置，所述信道的 速率限度的计算至少基于所述信道特征、所述全面信号品质和所述噪声特 征；C.用以在每个接收端计算功率控制容限的装置，所述功率控制容限 的计算通过至少使用所接收的全面信号品质的当前和已有值来完成；d. 用以在每个接收端计算自干扰特征的装置，所述干扰特征的计算通过至少使用所述第一信号和所述第二信号来完成；e. 用以在每个接收端计算功率控制命令的装置，所述功率控制命令的计算至少基于所述功率控制容限、所述噪声特征和所述干扰特征；f. 用以在所述基站计算所述信道的速率配置的装置，所述信道的速率配置的计算至少基于所述速率限度；以及g. 用以分配所述速率配置和所述功率控制命令以减少所述通信系统 中的干扰的装置。
全文摘要
一种用以减少包含至少一个基站(102)和至少一个终端(104)的通信系统中的干扰的方法和系统(100)被公开。所述基站和终端通过存在于它们之间的信道(106)通信，并且所述信道包括至少第一信号信道(108)和第二信号信道(110)。所述方法包括信道、噪声和自干扰特征的确定，所述信道的速率限度的计算，所述信道的速率配置的计算以及计算出来的速率配置向所述信道的分配。在本发明的另一方面中，所述方法包括信道特征的确定，功率控制容限、自干扰特征和功率控制命令的计算以及计算出来的功率控制命令向每个正在通信的终端和基站的分配。上述功率和速率控制方法可以共同操作，以减少无线通信系统中的小区内和小区间干扰。
文档编号H03D1/00GK101180790SQ200680017326
公开日2008年5月14日 申请日期2006年2月3日 优先权日2005年3月18日
发明者徐广涵, 航 李 申请人:纳维尼网络公司