專利名稱：Ofdma音調(diào)干擾抵消的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線傳輸和接收，更具體地涉及使用0FDMA技術(shù)的無線 網(wǎng)絡(luò)中的傳輸和接收。
背景技術(shù)：
多種傳輸技術(shù)可用于無線數(shù)字通信。正交頻分多址(0FDMA)是可用 技術(shù)中的一種技術(shù)。在典型的0FDMA發(fā)射機中，代表話音或者其他有 效負荷信息的數(shù)據(jù)比特流，被拆分成多個并行數(shù)據(jù)流。每個并行數(shù)據(jù) 流被調(diào)節(jié)然后被調(diào)制在選自一組相互正交的射頻(rf)子載波的一個 射頻子載波上。已調(diào)制的子載波為傳輸被調(diào)節(jié)、被相加、并且被發(fā)射。
子載波有時稱作"音調(diào)(tone)"。因此，我們這里稱準(zhǔn)備被調(diào)制 在子載波上的已調(diào)節(jié)信號為"音調(diào)輸入信號"。同樣，我們將稱在接 收機中通過單個子載波的正交解調(diào)恢復(fù)的信號為"音調(diào)輸出信號"。
如上所述，每個并行的數(shù)據(jù)比特流通常在它被調(diào)制在子載波上之前 被調(diào)節(jié)。該調(diào)節(jié)通常包括根據(jù)調(diào)制方案比如BPSK、 QPSK、 8PSK、 32QAM 等等映射數(shù)據(jù)比特到符號。輸入信號的調(diào)節(jié)還可以包括例如被設(shè)計來 為了糾錯的目的而引入冗余的編碼，以及被設(shè)計來降低0FDMA系統(tǒng)上 的峰均功率比(PAPR)的編碼。數(shù)據(jù)編碼和數(shù)據(jù)映射到符號的細節(jié)統(tǒng) 稱為"調(diào)制編碼方案(MCS)"。
典型的0FDMA發(fā)射機將使用多個子載波并行傳送多個符號。這樣的 傳輸將占用我們這里稱作"符號間隔"的時間間隔，并且將具有我們 這里稱作(非限制性地)"分組持續(xù)時間"的持續(xù)時間。在一個符號 間隔期間并行傳送的一組符號這里稱作"0FDMA符號"。另外，0FDMA 符號將在隨后的符號間隔中傳送。
為了從0FDMA傳輸中正確地恢復(fù)有效負荷數(shù)據(jù)，接收機必須知道 MCS、分組持續(xù)時間、子載波到音調(diào)輸入信號的分配、以及可能地其他 這樣的信息。這樣的信息可以預(yù)先提供，或者它可以通過例如在為控 制信息指定的專用信道上的信令來提供。
無線數(shù)字通信中有用的另一種已知技術(shù)是碼分多址(CDMA)技術(shù)。在CDMA傳輸中，如在0FDMA傳輸中，正交性特性使得多個輸入數(shù)據(jù)流 的并行傳輸成為可能。在CDMA中，正交性通過"擴頻"輸入數(shù)據(jù)來提 供，即通過將多個流的每一個中的輸入數(shù)據(jù)乘以各自的擴頻碼。與每 個流相關(guān)聯(lián)的擴頻碼正交于與所有其他流相關(guān)聯(lián)的擴頻碼。來自多個 輸入流的已調(diào)節(jié)的擴頻數(shù)據(jù)可以作為復(fù)合信號在單個頻帶上并行傳 送。在接收機上，在rf解調(diào)復(fù)合信號之后，擴頻碼的正交性用于解復(fù) 用復(fù)合信號。
已經(jīng)提出了許多建議用于在無線系統(tǒng)中結(jié)合0FDMA技術(shù)和CDMA技 術(shù)。例如，在由P. Monogioudis等人在2006年1月13日提交的共同 轉(zhuǎn)讓的美國專利申請序列號11/332,643,題目為"Wireless Communications System Employing OFDMA and CDMA Techniques"("采 用OFDMA和CDMA技術(shù)的無線通信系統(tǒng)")中描述了一種這樣的設(shè)備。
這樣的混合設(shè)備可以提供一定的好處。例如，在動態(tài)分配正交子載 波的OFDMA系統(tǒng)中，通過預(yù)分配用于承載CDMA傳輸?shù)哪切┳虞d波中的
一定的子載波，可以減少這樣的動態(tài)分配的數(shù)量。
因此，混合0FDMA-CDMA系統(tǒng)將具有至少一個頻率子信道，其被指定 用于承載CDMA傳輸。這樣的子信道可以包括僅一個子載波。然而，常 常CDMA子信道將包括多個子載波。這些子載波可以是獨立的和離散的， 或者它們可以是鄰近的。如果它們是鄰近的，那么它們可以跨度我們 稱作"CDMA區(qū)段"的連續(xù)頻帶。
CDMA子載波可以用于例如傳輸控制信息、或者低速率用戶數(shù)據(jù)、或 者傳輸這兩者、以及其他類型的信息。
已知OFDMA系統(tǒng)對載波間干擾4艮敏感。例如，子載波之間的不完全 正交性可以引起在OFDMA系統(tǒng)的反向鏈路或者上行鏈路上的不同用戶 傳送的信號在基站接收機上干擾。當(dāng)接收到具有相似功率電平的多種 子載波時，載波間干擾通常與接收機中的熱噪聲匹敵或者甚至小于接 收機中的熱噪聲。在這種環(huán)境下，載波間干擾通?？梢院雎圆挥?。
然而，當(dāng)在混合系統(tǒng)的CDMA子信道上的用戶數(shù)量比較少時，在CDMA 子載波上的接收功率可能比在鄰近OFDMA子載波上的接收功率弱得多。 在這種情況下，載波間干擾可能不再可以忽略不計。例如， 一些研究 已經(jīng)預(yù)測了載波間干擾電平高達-5dB,這大大高于典型的熱噪聲電平。 (應(yīng)當(dāng)注意，其他因素比如頻率偏移的不完全估計可能加重載波間干擾。)
當(dāng)載波間干擾達到相當(dāng)大的電平時， 一 種不希望看到的結(jié)果是功率 控制回路可能受到影響。這就是說，功率控制回路可以通過增強用戶
的發(fā)射功率來試圖改善在基站上的接收。然而，隨著反向鏈路CDMA子
信道上的功率的增加，在這些信道上的小區(qū)間干擾也可能增加?？偟?結(jié)果可能是無線網(wǎng)絡(luò)中的系統(tǒng)容量降低。
因此，需要減少混合OFDMA-CDMA系統(tǒng)的CDMA子信道中的載波間干 擾的改進方法。

發(fā)明內(nèi)容
我們已經(jīng)找到了 一種用于減少混合OFDMA-CDMA系統(tǒng)的CDMA子信道 中的載波間干擾的改進方法。根據(jù)我們的方法，譯碼OFDMA音調(diào)。然 后，譯碼OFDMA音調(diào)的結(jié)果被用于至少部分地抵消來自CDMA音調(diào)的干 擾。然后，CDMA音調(diào)被譯碼。
在本方法的特定實施例中，控制信息通過譯碼CDMA音調(diào)的初始步驟 來獲得。控制信息用于譯碼OFDMA音調(diào)。然后，i奪碼OFDMA音調(diào)和譯 碼CDMA音調(diào)被迭代地執(zhí)行，這樣使得OFDMA譯碼的至少一個情況用于 抵消來自CDMA音調(diào)的干擾，并且CDMA譯碼的至少一個情況用于獲得 改善的控制信息以用于譯碼OFDMA音調(diào)。


圖1是適合于傳送多個CDMA信號的OFDMA發(fā)射機的信號處理部分的 簡化功能框圖。
圖2是在一個實施例中根據(jù)本發(fā)明的混合OFDMA-CDMA系統(tǒng)中的接收 機的信號處理部分的簡化功能框圖。
圖3是在另 一個實施例中根據(jù)本發(fā)明的混合OFDMA-CDMA系統(tǒng)中的接 收機的信號處理部分的筒化功能框圖。
具體實施例方式
為了解釋說明的目的，在此本發(fā)明將在從用戶到基站的反向鏈路(也 稱作"上行鏈路")通信的環(huán)境下進行描述。然而，這里將要描述的 原理在應(yīng)用中是更加通用的，并且也可能在例如前向鏈路通信的環(huán)境下和甚至在對等通信的環(huán)境下都是有用的。
圖1中示出了混合發(fā)射機的一個例子。由該附圖的塊io代表的原始
數(shù)據(jù)流預(yù)定在CDMA子信道上發(fā)送。導(dǎo)頻符號12也可以在CDMA子信道 上傳送。為了調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)用于傳輸，每個輸入數(shù)據(jù)流或者導(dǎo)頻符號乘以 它自己的擴頻碼，如在塊20上所示的。在CDMA技術(shù)中，眾所周知的 是將輸入信號乘上擾碼，如塊30所示。擾碼可用于安全性目的，也可 以用于識別不同小區(qū)中的用戶的服務(wù)扇區(qū)。
在塊40中多種輸入流^L加在一起以形成復(fù)合輸入流。在串并轉(zhuǎn)換器 50中，根據(jù)眾所周知的方法，復(fù)合輸入流被解復(fù)用成為將被并行處理 的子流。在預(yù)編碼器塊60中，代表時域信號的并行輸入子流受到例如 離散傅立葉變換(DFT)算法的處理，該算法將它們轉(zhuǎn)換成為頻域輸出 信號。因此，塊60的每個輸出端口將對應(yīng)離散頻率。該頻率對應(yīng)性將 通過下面將描述的塊65上的映射來確定。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到在預(yù)編碼器塊60中，DFT矩陣或者單位 矩陣將以這樣一種方式被應(yīng)用到輸入子流，以降低所傳送的信號的峰 均功率比(PAPR)。
在一個符號間隔的持續(xù)時間上，在這些輸出端口的每一個上將出現(xiàn) 各自的復(fù)標(biāo)量值。來自預(yù)編碼器60的輸出值作為輸入被饋送到塊65， 其中如上所提到的，它們被映射到各自的OFDMA子載波。塊65的輸出 構(gòu)成OFDMA符號。
每個所得到的OFDM符號^^皮應(yīng)用到IFFT (逆快速傅立葉變換)塊70 的輸入端口 ，其中它被放置在根據(jù)眾所周知的OFDMA技術(shù)組成CDMA子 信道的子載波上。在塊80中，循環(huán)前綴按照眾所周知的OFDMA技術(shù)被 加到所得到的信號上。在傳輸之前，信號可由信號處理塊90進行處理， 其中例如脈沖成形濾波器或者成窗函數(shù)被應(yīng)用來將信號中的不想要的 高頻分量去掉。
用塊比如塊14表示的原始數(shù)據(jù)流預(yù)定在為例如常規(guī)的0FDMA傳輸指 定的子載波上進行傳送。根據(jù)眾所周知的OFDMA方法，源自塊14的數(shù) 據(jù)在塊52上使用適當(dāng)?shù)恼{(diào)制方案被映射到符號，在串并轉(zhuǎn)換器54中 從串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成為多個并行數(shù)據(jù)流，然后作為輸入饋送到IFFT塊 70。隨后的處理如上所描述的。
現(xiàn)在參照圖2,該圖示出了可以例如用于混合OFDMA-CDMA系統(tǒng)的基站中的接收機。圖2的接收機特別地用于這樣的系統(tǒng)中，該系統(tǒng)使用 預(yù)分配的CDMA子信道用于傳送從0FDMA傳輸中成功恢復(fù)有效負荷數(shù)據(jù) 所需的控制信息。如上所述，這樣的控制信息可以其中包括MCS、分組 持續(xù)時間、以及子載波到音調(diào)輸入信號的分配。
在塊100中，通過空中接口接收的信號通過FFT (快速傅立葉變換) 算法處理來恢復(fù)各個音調(diào)輸出信號。在塊110中，落入CDMA子信道內(nèi) 的音調(diào)輸出信號使用CDMA接收的眾所周知技術(shù)來譯碼。塊110代表的 處理將包括例如由圖1的塊60所表示的預(yù)編碼處理的逆過程。這樣的 處理將通常包括逆DFT來將頻域信號轉(zhuǎn)換成為時域信號。
其中，塊110中的譯碼提供用于譯碼0FDMA音調(diào)輸出信號所需的控 制信息。然而，最初從塊110中獲得的控制信息可以受到載波間干擾 的破壞，如上所解釋的。因此，如下面將看到的，控制信息將最初僅 用于提供對譯碼的OFDMA音調(diào)輸出信號的近似，用于抵消來自CDMA音
調(diào)輸出信號的干擾。
因此，延遲電路120確保在試圖譯碼0FDMA音調(diào)輸出信號之前控制 信息的初始近似可以從塊110處得到。在塊130中，OFDMA音調(diào)輸出信 號使用當(dāng)前版本的控制信息和使用在塊125中計算的信道系數(shù)的估計 來譯碼。各種信道估計方法是眾所周知的，包括例如基于度量導(dǎo)頻信
號的方法。
隨著迭代次數(shù)的增加，控制信息將通常準(zhǔn)確性增加。還應(yīng)當(dāng)指出， 控制信息可以在CDMA子信道上相比例如也在CDMA子信道上發(fā)送的低 速率數(shù)據(jù)以相對高的功率進行傳送。增強控制信息的發(fā)射功率趨向于 降低所接收的控制信息的錯誤率，并且因此降低在塊130處的譯碼失 敗的可能性。
塊140和150代表用于抵消來自CDMA信號的載波間干擾(ICI)的 處理。用于執(zhí)行這樣的處理的算法是眾所周知的，并且這里不必詳細 描述。通常，將使用并行的ICI抵消算法。
非常簡單地，干擾抵消處理試圖首先重新產(chǎn)生OFDMA音調(diào)輸出信號， 如果沒有來自CDMA音調(diào)輸出信號的串話，則其理當(dāng)如此。排除這樣的 串話是重要的，目的是使得抵消過程穩(wěn)定。所估計的ICI信號從重新 產(chǎn)生的OFDMA音調(diào)輸出信號中計算，并且然后它們從CDMA音調(diào)輸出信 號中減去。因此，在塊140中，重新產(chǎn)生的0FDMA音調(diào)輸出信號使用在塊130 中通過譯碼0FDMA音調(diào)輸出信號恢復(fù)的數(shù)據(jù)和使用從塊110獲得的控 制數(shù)據(jù)來計算。
在塊150中，所估計的ICI信號使用從塊140中重新產(chǎn)生的信號和 在塊125中獲得的信道估計來計算，包括用于CDMA子載波的信道估計。 另外在塊150中，所估計的ICI從CDMA音調(diào)輸出信號中抵消。應(yīng)當(dāng)指 出，在這一點上ICI從如直接從FFT塊100的輸出中獲得的CDMA信號 中抵消；也就是說，在用塊IIO表示的處理之前。
在塊110中，干擾抵消的CDMA信號被譯碼，如上所述，來恢復(fù)在CDMA 音調(diào)上傳送的有效負荷比特。從CDMA信號獲得的控制信息被發(fā)送到 OFDMA譯碼器塊130,控制可以返回到塊130,并且可以執(zhí)行上述步驟 的又一次迭代。
在操作中，所恢復(fù)的控制信息的質(zhì)量和所譯碼的OFDMA音調(diào)輸出信 號的質(zhì)量將隨著隨后的迭代而提高。結(jié)果，所計算的干擾將向著實際 的干擾收斂，并且所得到的干擾抵消將變得越來越有效，至少直到達 到一定限度。
當(dāng)滿足適當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)時停止迭代。適當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)的一個例子將是在固定數(shù)量 的迭代之后停止。我們相信在典型網(wǎng)絡(luò)中，僅三或四次迭代將常常就 足夠了。適當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)的另一例子將是在固定數(shù)量的迭代之后結(jié)束，或者 甚至更快地結(jié)束，如果在輸出信號上相比以前迭代的結(jié)果的增加改善 量小于特定量的話。
當(dāng)?shù)Ｖ箷r，所譯碼的CDMA信號的最終版本在塊110中提供，并 且所譯碼的OFDMA信號的最終版本在塊130中提供。也可以提供最終 版本的干擾抵消CDMA信號，如在IFFT^莫塊的輸入上所呈現(xiàn)的。
在一些混合OFDMA-CDMA系統(tǒng)中，基站接收機將預(yù)先知道信號恢復(fù)所 需的控制信息。如所提到的，這個信息可以包括MCS、分組持續(xù)時間、 以及音調(diào)分配。如果例如將發(fā)送到基站的用戶正工作在所謂的"調(diào)度 模式"下，這個信息可以預(yù)先提供。
在這些環(huán)境下，基站接收機可以根據(jù)如圖3中所示的更簡單的處理 而不是圖2的迭代處理來工作。圖2中所示的處理元件中的一些元件 將在圖3中重復(fù)，并且在兩個圖中都被指定相同的附圖標(biāo)記。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖3，如前面的圖中可以看到的，從空中接口接收的信號受至ij FFT處玉里100。 A人FFT塊1 00獲4尋的OFDMA音i周輸出4言號在塊1 30中
被譯碼。譯碼器130使用在塊160中提供的0FDMA音調(diào)的信道系數(shù)的 估計。在塊140中，0FDMA音調(diào)輸出信號如上參考圖2的接收機所述的 ,皮重^f產(chǎn)生。
轉(zhuǎn)向圖3的上半部，可以看到CDMA音調(diào)輸出信號在塊170所表示的 延遲之后被處理，該延遲允許用于如上所述的將被重新產(chǎn)生的干擾 OF副A信號的時間。在塊150中，干擾從重新產(chǎn)生的信號中計算，并且 從CDMA音調(diào)輸出信號中減去以產(chǎn)生干擾抵消信號。如上參照圖2的接 收機所述的，在干擾受到CDMA譯碼之前，干擾從CDMA信號中減去。 C謹(jǐn)A譯碼器塊18 0對應(yīng)圖2的塊110。
我們現(xiàn)在簡短描述一種用于抵消來自將被檢測的符號的ICI的眾所 周知方法。描述該方法是用于解釋說明的目的，并不意味著限制。根 據(jù)這樣的方法，可能建模ICI為加性干擾。
通過進一步的解釋說明，模型OFDMA系統(tǒng)使用N點IFFT算法來將符 號放在子載波上并且以符號間隔T在具有M個分散路徑的瑞利衰落信 道上傳送符號。該信道具有衰落系數(shù)^(/7-/),其中歷表示分散路徑， / 是干擾子載波的下標(biāo)，/是在其上接收符號的子載波的下標(biāo)。由于子 載波"上的符號3 的ICI分量(contribution )被計算為<formula>formula see original document page 9</formula>
在分散路徑上進行求和。來自所有0FDMA音調(diào)對一個特定CDMA音調(diào) /的總的ICI分量是<formula>formula see original document page 9</formula>
&是塊l25中的信道估計結(jié)果，并且^是塊130的0FDMA音調(diào)譯碼 結(jié)果?；谶@些值，我們可以計算在每個CDMA音調(diào)上的ICI分量，并 且然后從塊100到塊110的原始輸出中減去這些分量由此執(zhí)行典型的 干擾抵消處理。例如，在E.Leung等人在IEEE (1998) , 375-379, IEEE國際通信會 議上發(fā)表的 "A Successive Interference Cancellation Scheme for an OFDM sys tem (用于OFDM系統(tǒng)的連續(xù)干^尤4氐消方案)"中描述了這種 上面所討論的ICI抵消。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括從一組兩個或多個OFDMA子載波中射頻解調(diào)無線傳輸，由此獲得由無線網(wǎng)絡(luò)中的實體發(fā)送的至少兩個同時發(fā)生的信號，所述信號被命名為音調(diào)輸出信號；OFDMA譯碼所述音調(diào)輸出信號中的至少一個；使用所述OFDMA譯碼的結(jié)果來產(chǎn)生至少一個干擾信號；抵消來自至少一個另外的音調(diào)輸出信號的所述干擾信號，由此產(chǎn)生一個或多個干擾抵消信號；以及CDMA譯碼至少一個所述干擾抵消信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括在先于OFDMA譯碼的初始CDMA譯碼步驟中，CDMA譯碼至少一個音調(diào)輸出信號，由此獲得控制信息；以及 在OFDM "^奪碼中^f吏用所述控制信息。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中干擾抵消信號的所述OFDMA譯碼、所述干擾信號產(chǎn)生、所述干擾抵 消、以及所述CDMA譯碼發(fā)生在至少重復(fù)一次的循環(huán)中；以及在每個重復(fù)的循環(huán)中，所述OFDMA譯碼4吏用在前面的循環(huán)中/人至少 一個干擾抵消信號的CDMA譯碼中獲得的控制信息。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中控制信息包括至少下列之一 調(diào)制編碼方案、分組持續(xù)時間、以及子載波到由所述實體傳送的信號 的分配。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述CDMA譯碼如此執(zhí)行使得 恢復(fù)包括控制信息和低速率用戶數(shù)據(jù)的信息。
全文摘要
提供了一種改進方法用于減少混合OFDMA-CDMA系統(tǒng)的CDMA子信道中的載波間干擾。譯碼OFDMA音調(diào)的結(jié)果用于至少部分地抵消來自CDMA音調(diào)的干擾。然后，譯碼CDMA音調(diào)。在特定實施例中，控制信息通過譯碼CDMA音調(diào)的初始步驟來獲得?？刂菩畔⒂糜谧g碼OFDMA音調(diào)。然后，OFDMA音調(diào)的譯碼和CDMA音調(diào)的譯碼迭代地執(zhí)行，這樣使得OFDMA譯碼的至少一個情況可用于抵消來自CDMA音調(diào)的干擾，并且CDMA譯碼的至少一個情況用于獲得改進的控制信息以用于譯碼OFDMA音調(diào)。
文檔編號H04B1/707GK101411154SQ200780010513
公開日2009年4月15日 申請日期2007年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月24日
發(fā)明者A·N·魯?shù)吕撂丶{, S·拉馬克里什納, 李書朋 申請人:盧森特技術(shù)有限公司