專利名稱：碼分多址無線系統(tǒng)中的信號識(shí)別的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在CDMA無線系統(tǒng)中進(jìn)行信號識(shí)別的方法和裝置。
蜂窩移動(dòng)無線系統(tǒng)的一個(gè)重要設(shè)計(jì)部分在于無線接口的實(shí)現(xiàn)。一種典型的無線接口方案是TD-CDMA(時(shí)分-碼分多址)，參見DE 198 22 276。其特征在于，小區(qū)內(nèi)的干擾、亦即來自于所考察的基準(zhǔn)小區(qū)內(nèi)的干擾是通過聯(lián)合檢測(參見DE 41 21 356)而在所述基準(zhǔn)小區(qū)的收信機(jī)內(nèi)消除的。作為限制容量的因素，還有來自于其它小區(qū)的小區(qū)間干擾，而按照現(xiàn)有技術(shù)利用聯(lián)合檢測處理不能在所述基準(zhǔn)小區(qū)內(nèi)消除該干擾。倘若在所述的基準(zhǔn)小區(qū)內(nèi)至少成功地消除了入射最強(qiáng)烈的小區(qū)間干擾源，則可以實(shí)現(xiàn)容量的巨大提高。
利用聯(lián)合檢測消除小區(qū)內(nèi)干擾是基于如下內(nèi)容的，即在收信機(jī)側(cè)-在第一步驟中根據(jù)所發(fā)送的已知中間序列信號來估測所述基準(zhǔn)小區(qū)的信道脈沖響應(yīng)，并且-在第二步驟中根據(jù)所述估測的信道脈沖響應(yīng)和該基準(zhǔn)小區(qū)用戶的已知CDMA碼來估測該用戶的數(shù)據(jù)。
上述兩個(gè)估測過程都是基于解方程系統(tǒng)，其中，未知數(shù)、也即信道系數(shù)和數(shù)據(jù)符號的數(shù)量不應(yīng)多于可用的方程數(shù)量。可以通過合適地選擇所述的中間序列長度Lm、同時(shí)有效的用戶數(shù)量K和CDMA碼的長度Q來遵循該條件。
目前，不能成功地把所述的小區(qū)間干擾納入到在所述基準(zhǔn)小區(qū)內(nèi)所執(zhí)行的干擾消除處理之中，因?yàn)樵谒龌鶞?zhǔn)小區(qū)的較近和較遠(yuǎn)的相鄰小區(qū)中存在著大量的潛在小區(qū)間干擾源。這種潛在的小區(qū)間干擾源是所述相鄰小區(qū)的所有如下的發(fā)信機(jī)，即它們所使用頻帶以及-TDMA幀-時(shí)隙與所考察的基準(zhǔn)小區(qū)用戶是相同的。如果在基準(zhǔn)小區(qū)的消除處理中考慮所有這些干擾源，則該處理需要對所述從外部小區(qū)入射到基準(zhǔn)小區(qū)的收信機(jī)中的用戶信號進(jìn)行信道估測和數(shù)據(jù)估測，這樣便會(huì)導(dǎo)致方程系統(tǒng)中的方程數(shù)量小于未知數(shù)的數(shù)量，從而不能得到解。
EP 96 118 916曾公開過總是只考慮一部分對基準(zhǔn)小區(qū)的收信機(jī)產(chǎn)生有效干擾功率的潛在小區(qū)間干擾源。當(dāng)前的干擾作用取決于所述干擾源的位置和遮蔽效應(yīng)。如果僅局限于消除那些功率比較大的小區(qū)間干擾源，那么便可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)在基準(zhǔn)小區(qū)內(nèi)進(jìn)行信道估測和數(shù)據(jù)估測時(shí)，所述未知數(shù)的數(shù)量不會(huì)多于可用的方程數(shù)。但這種限制的前提條件是，在所述基準(zhǔn)小區(qū)的收信機(jī)內(nèi)必須要知道多個(gè)潛在的小區(qū)間干擾源中的哪一些在當(dāng)前具有較強(qiáng)的入射功率，并由此是非常緊要的。如果知道了該緊要的小區(qū)間干擾源，則還需要知道其中間序列碼和CDMA碼。在獲得這些基本知識(shí)后便可以把所述的干擾源納入到基準(zhǔn)小區(qū)的干擾消除處理之中。
本發(fā)明的任務(wù)在于，在所述的基準(zhǔn)小區(qū)內(nèi)識(shí)別所述緊要的小區(qū)間干擾源，并在必要時(shí)獲得關(guān)于該干擾源的附加信息。該任務(wù)由具有權(quán)利要求1所述特征的方法和具有權(quán)利要求14所述特征的裝置來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的優(yōu)選擴(kuò)展方案由各從屬權(quán)利要求給出。
在無線通信系統(tǒng)的信號識(shí)別當(dāng)中，本發(fā)明除發(fā)送的用戶信號外，還發(fā)送一些預(yù)定功率的、用戶特有的窄帶引示信號。在接收側(cè)，從所接收的不同用戶信號的混合信號中獲得所述發(fā)送的引示信號的特征量。該特征量被用來識(shí)別所述入射的用戶信號的來源和/或被用來測定其接收功率和/或被用來測定其多普勒偏移和/或被用來獲得其它的信息。
利用該方法可以預(yù)先選定一些用戶信號，這些信號可以使接下來的信道估測和檢測的費(fèi)用大大降低。由此可以用合適的信號處理費(fèi)用來考慮所述檢測中的小區(qū)間干擾。從而提高了系統(tǒng)容量。
下面借助附圖來詳細(xì)闡述本發(fā)明的實(shí)施例。其中

圖1示出了由中間序列和數(shù)據(jù)運(yùn)載部分組成的兩個(gè)不同信號，圖2示出了對兩個(gè)信號進(jìn)行信號處理的圖示，圖3示出了對一個(gè)大的信號群進(jìn)行信號處理的圖示。
圖1和2以一個(gè)具有TD-CDMA用戶分離法的簡單無線通信系統(tǒng)例子示出了基于本發(fā)明思想的實(shí)施例，其中所述的無線通信系統(tǒng)只具有兩個(gè)潛在的小區(qū)間干擾源1、2。圖1a畫出了帶寬為B的、由兩個(gè)數(shù)據(jù)運(yùn)載部分和一個(gè)中間序列構(gòu)成的有用發(fā)送信號i1(t)的無線塊(脈沖串)，而且還示出了與該脈沖串i1(t)疊加的小區(qū)間干擾源1的引示信號p1(t)，其中所述的脈沖串時(shí)延用Tbu表示。
圖1b示出了小區(qū)間干擾源2的相應(yīng)實(shí)施例。在該實(shí)施例中，所述引示信號p1(t)和p2(t)是頻率不同的正弦信號。該正弦信號的頻率應(yīng)相隔得如此之遠(yuǎn)，使得盡管存在可能的多普勒偏移，但仍能區(qū)分它們。此處以所述引示信號具有恒定和已知的發(fā)射功率為出發(fā)點(diǎn)。但是，只需要在接收側(cè)能譬如借助信令等獲知所述引示信號的發(fā)送功率就足夠了。也就是說，引示信號的參數(shù)不必保持不變，以便能夠與無線接口的變化條件相匹配。為替換正弦信號，也可以采用任意的復(fù)值信號來作為引示信號，譬如信道測試序列、已知的碼片序列、PN序列(二進(jìn)制信號)等等。
在所述基準(zhǔn)小區(qū)的收信機(jī)內(nèi)接收到如下信號s(t) 來自基準(zhǔn)小區(qū)的所需接收信號的總和，帶寬為Ba1[i1(t)+p1(t)] 用傳輸因數(shù)0＜a1＜1衰減過的小區(qū)間干擾源1的發(fā)射信號a2[i2(t)+p2(t)] 用傳輸因數(shù)0＜a2＜1衰減過的小區(qū)間干擾源2的發(fā)射信號于是，入射到基準(zhǔn)小區(qū)的收信機(jī)上的總信號由下式給出e(t)＝s(t)+a1[i1(t)+p1(t)]+a2[i2(t)+p2(t)](1)。
圖2示出了用于獲得所述引示信號p1(t)和p2(t)的特征量的裝置。在該裝置中，如(1)所表示的接收信號e(t)分別被輸入到一個(gè)與p1(t)及p2(t)進(jìn)行信號匹配的濾波器中。不失一般性，可以設(shè)定∫0Tbup12(t)dt=∫0Tbup22(t)dt=1---(2)]]>如果在脈沖串結(jié)束處、也即在時(shí)間點(diǎn)t＝Tbu處對濾波器輸出信號進(jìn)行采樣，則可獲得兩個(gè)由有用項(xiàng)a1、a2和干擾項(xiàng)n1或n2組成的測試變量。T1=∫0Tbue(t)p1(t)dt=a1+n1---(3)]]>T2∫0Tbue(t)p2(t)dt=a2+n2---(4)]]>在求這種測試變量時(shí)，過程增益為帶寬B與脈沖串時(shí)延Tbu的乘積。因此，利用信號e(t)-a1p1(t)的功率N1和信號e(t)-a2p2(t)的功率N2，n1和n2的方差近似地為E{n12}=N1BTbu---(5)]]>E{n22}=N2BTbu---(6)]]>如果譬如根據(jù)ETSI為UMTS所建議的參數(shù)B＝5MHz以及Tbu＝625μs，則所述的過程增益BTbu＝3125≌35dB(7)。
如此高的過程增益意味著與所述的有用信號相比，只需要極弱的引示信號就可以獲得足夠可靠的測試變量T1和T2。由此，T1和T2是兩個(gè)入射到基準(zhǔn)小區(qū)內(nèi)的小區(qū)間干擾信號i1(t)和i2(t)的強(qiáng)度的可靠量度，并與特征量相一致。
另外，在圖2所示的裝置中還裝設(shè)了閾值為λ的兩個(gè)閾值鑒別器。如果T1大于λ，則所述的小區(qū)間干擾源1被視為緊要的，并在所述的基準(zhǔn)小區(qū)內(nèi)被納入到消除處理過程之中，否則便不這樣。這也相應(yīng)地適用于小區(qū)間干擾源2。該兩個(gè)閾值鑒別器可促使識(shí)別出信號的來源。
在K1大于兩個(gè)潛在的小區(qū)間干擾源的情況下，圖1和2所示的方案可以根據(jù)圖3進(jìn)行擴(kuò)展。如果選擇了K1個(gè)引示信號pμ(μ＝1…K1)的頻率fμ，那么fμ和fν的差值將滿足如下條件|fμ-fν|·Tbu∈N，μ，ν∈{1，2，...，K1}，(8)這樣，在獲得特征量時(shí)所述的引示信號不會(huì)相互干擾。
下面來詳細(xì)闡述本發(fā)明的其它一些擴(kuò)展方案在圖1和2所示的方法中，沒有考慮移動(dòng)無線信道的頻率選擇性。利用該頻率選擇性，所述的引示信號雖然不會(huì)因其窄帶性而產(chǎn)生失真，但在某些情況下可能會(huì)出現(xiàn)極強(qiáng)烈的衰減，使得緊要的小區(qū)間干擾源不再被識(shí)別為這種緊要干擾源。該問題可以通過如下方式來解決，即以引示信號的形式為每個(gè)用戶臺(tái)使用一種用戶特有的、多個(gè)不同正弦信號的組合。由此可以確保接收的整個(gè)引示功率將會(huì)因頻率分集而較少地依賴于無線信道的瞬時(shí)頻率特性，而是只取決于相關(guān)的小區(qū)間干擾源入射到所述基準(zhǔn)小區(qū)內(nèi)的強(qiáng)弱。
在圖1和2所示的方案中，前提條件是在所述基準(zhǔn)小區(qū)的收信機(jī)內(nèi)知道所述潛在小區(qū)間干擾源的脈沖串的入射時(shí)間點(diǎn)，也就是說，所述的發(fā)信機(jī)是越過小區(qū)界限進(jìn)行同步的。如果所述引示信號不僅在相應(yīng)的小區(qū)間干擾源的脈沖串期間進(jìn)行發(fā)射，而且還在該脈沖串之外或連續(xù)地由所述的小區(qū)間干擾源進(jìn)行發(fā)射，那么也可以取消所述的同步。另外一些擴(kuò)展方案規(guī)定，所述的引示信號-只在所述發(fā)送的用戶信號(干擾較小)的一部分時(shí)延內(nèi)發(fā)射，-在所述發(fā)送的用戶信號的整個(gè)時(shí)延內(nèi)發(fā)射，
-還在所述發(fā)送的用戶信號的時(shí)延之外的時(shí)區(qū)內(nèi)發(fā)射，-在相應(yīng)用戶信號的所有無線塊的全部或一部分中發(fā)射(較高的測試精度)，-帶有時(shí)間中斷地進(jìn)行發(fā)射。
所述的引示信號對有用信號表現(xiàn)為一定的干擾，而另一方面該引示信號也被有用信號干擾。因此，通過譬如設(shè)置一個(gè)由引示信號專門使用的頻率范圍，從而使引示信號的頻譜與所屬的有用信號分開，這是比較有意義的。
在使用未經(jīng)調(diào)制的正弦信號作為引示信號的情況下，如果對入射到基準(zhǔn)小區(qū)的收信機(jī)上的總信號進(jìn)行傅里葉變換，且所述的觀測間隔為一個(gè)脈沖串時(shí)延Tbu，則在頻譜中可以用隔離的譜線示出所有緊要的小區(qū)間干擾源的引示信號。從這些譜線的高度和位置可以得出哪些潛在的小區(qū)間干擾源是緊要的。從這些譜線的位置還可以看出各個(gè)小區(qū)間干擾信號的多普勒偏移的有關(guān)信息，并由此獲得用戶臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向。作為替換方案，為了獲得所發(fā)送的引示信號的特征量，也可以使用諸如Esprit或Music(音樂)等頻率估測算法。
在圖1和2所示的方案中，前提條件是在單個(gè)接收的脈沖串之后對小區(qū)間干擾源的緊要性進(jìn)行判定。通過如下方式可以改善該判定的可靠性，即考慮把基于脈沖串所獲得的測試變量作為中間量，然后從N個(gè)這種中間量中求出所要尋找的特征量。這種方案如圖3所示。
本發(fā)明也可以應(yīng)用于使用具有多個(gè)天線單元的天線群的基站或用戶臺(tái)。通過不同的天線單元可以發(fā)射不同的引示信號，或只給一部分天線單元施加引示信號。對接收側(cè)而言，使用天線群意味著可以根據(jù)不同的算法來分析各個(gè)天線單元的接收信號。
發(fā)射側(cè)除了用戶信號外還發(fā)射窄帶的引示信號，而接收側(cè)則專門在數(shù)據(jù)檢測之前分析該引示信號，通過這種發(fā)射和接收側(cè)的協(xié)作便可以得出一種為提高檢測質(zhì)量而只消除重大干擾源的裝置(無線通信系統(tǒng))。
如果已借助所分析過的引示信號選出緊要的用戶信號，則可以緊接著通過只考慮該緊要的用戶信號而簡化所述的信道估測和數(shù)據(jù)檢測，對此參見EP 96 118 916。然后譬如利用JD方法(JD聯(lián)合檢測)進(jìn)行信號分析，所述的JD方法可以按聯(lián)合檢測的形式計(jì)算出各個(gè)干擾對所述需分析的用戶信號的影響作用。
權(quán)利要求
1.在無線通信系統(tǒng)中識(shí)別信號的方法，其中，基站和用戶臺(tái)通過無線接口相連，而且通過所述的無線接口傳輸用戶信號，其特征在于-除了所述發(fā)送的用戶信號之外，還發(fā)送一些用戶特有的窄帶引示信號，-在接收側(cè)，從所接收的混合信號中獲得所述發(fā)送的引示信號的特征量，-該特征量被用來識(shí)別所述入射到收信機(jī)內(nèi)的用戶信號的來源和/或被用來測定其接收功率和/或被用來測定其多普勒偏移和/或被用來獲得其它的信息。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的窄帶引示信號是利用接收側(cè)已知的預(yù)定功率發(fā)送的。
3.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述的無線接口是按照TD-CDMA用戶分離方法進(jìn)行構(gòu)造的。
4.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于基站使用一種具有多個(gè)天線單元的天線群，通過所述不同的天線發(fā)射不同的引示信號，和/或并不給所有的天線單元都施加引示信號，在接收側(cè)根據(jù)不同的算法來分析所述各個(gè)天線單元的接收信號。
5.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述的引示信號是未經(jīng)調(diào)制的正弦信號，它具有表征相應(yīng)用戶臺(tái)的頻率。
6.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述的引示信號由頻率不相同的、具有相同或不同功率的多個(gè)未調(diào)制正弦信號組成，其頻率或頻率組合表征了相應(yīng)的用戶臺(tái)。
7.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述的引示信號是窄帶調(diào)制的信號，其中為進(jìn)行調(diào)制而采用了調(diào)幅、調(diào)相和調(diào)頻等模擬或數(shù)字方法，或這些方法的組合。
8.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述的引示信號是在相應(yīng)用戶信號所需的頻率范圍的子區(qū)內(nèi)發(fā)射的。
9.如權(quán)利要求1～7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述的引示信號只或還具有位于相應(yīng)用戶信號所需的頻率范圍之外的頻譜成分。
10.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于為了從所述接收的混合信號中獲得所發(fā)送的引示信號的特征量，使用了濾波器或相關(guān)器。
11.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于為了從所述接收的混合信號中獲得所發(fā)送的引示信號的特征量而應(yīng)用了傅里葉變換。
12.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于為了獲得所述的特征量，首先通過利用所述接收信號的較短的時(shí)間部分求出一些中間量，接著從該中間量中求出所要尋找的特征量。
13.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述引示信號的特性，譬如頻率、頻譜、調(diào)制等是隨時(shí)間變化的。
14.執(zhí)行上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法的裝置。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明在無線通信系統(tǒng)中識(shí)別信號的方法,除了發(fā)送的脈沖串之外,還發(fā)送一些預(yù)定功率的、用戶特有的窄帶引示信號。在接收側(cè),從所接收的不同用戶信號的混合信號中獲得所述發(fā)送的引示信號的特征量。該特征量被用來識(shí)別所述入射的用戶信號的來源和/或被用來測定其接收功率和/或被用來測定其多普勒偏移和/或被用來獲得其它的信息。
文檔編號H04B1/707GK1352827SQ00807944
公開日2002年6月5日 申請日期2000年4月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月20日
發(fā)明者P·W·拜爾, J·奧斯特 申請人:西門子公司