專利名稱:無線通信系統(tǒng)中干擾消除的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及無線通信系統(tǒng)中的干擾消除技術(shù)，特別地，涉及蜂窩無線通信系統(tǒng)中基于多入多出(MIMO)的干擾消除方法和相應(yīng)設(shè)備。
背景技術(shù)：
在無線通信系統(tǒng)中，發(fā)射機端和接收機端可以同時采用多個天線進行通信傳輸，即采用多入多出(MIMO)技術(shù)。若各發(fā)射接收天線間的信道相互獨立，則采用多入多出技術(shù)的通信系統(tǒng)可以創(chuàng)造多個并行空間信道。分別通過這些并行空間信道獨立地傳輸信息能夠改善無線通信系統(tǒng)，特別是蜂窩無線通信系統(tǒng)的容量和覆蓋。但是，在低頻率重用因子，特別是頻率重用因子為1的蜂窩無線系統(tǒng)中，蜂窩小區(qū)邊界處較低的信號干擾噪聲比(SINR)將嚴重惡化MIMO系統(tǒng)的容量增益或分集增益。實際上，通常，在小區(qū)中心噪聲和多徑衰落是無線信道失真的主要因素；而在蜂窩邊界SINR通常低于0dB，嚴重的鄰小區(qū)干擾(inter-cell interference，ICI)是影響信道的主要因素。
目前已公開的鄰小區(qū)干擾消除方法包括Hiroyuki Atarashi等在“Broadband packet wireless access based on VSF-OFCDM andMC-DS-CDMA”Proceedings of PIMRC 2002中提出的重復(fù)編碼的方法；Alcatel公司在3GPP R1-050594，“Multi-cell Simulation Results forInterference Coordination in new OFDM DL”中提出的動態(tài)調(diào)度的方法；2005年7月IEEE 802.16e/D9中提出的MIMO宏分集方法等。重復(fù)編碼的方法通過獲得編碼增益來保證采用MIMO的無線通信系統(tǒng)能夠在低信號干擾噪聲比范圍內(nèi)工作，但這是以降低編碼效率為代價的。動態(tài)調(diào)度的方法通過向小區(qū)邊界處的用戶分配正交的信道資源(如OFDM系統(tǒng)的頻帶)協(xié)調(diào)鄰小區(qū)干擾，從而避免對相鄰小區(qū)的用戶產(chǎn)生干擾，但這會導致相關(guān)發(fā)射機之間的復(fù)雜協(xié)調(diào)操作，并且降低小區(qū)邊界的信道利用率，也是以降低信道利用率和增加基站的復(fù)雜度為代價的。多入多出宏分集的方法由小區(qū)邊界處的多個相關(guān)發(fā)射機聯(lián)合地發(fā)射相同的數(shù)據(jù)流或編碼的數(shù)據(jù)流，避免了鄰小區(qū)干擾并獲得了分集，但與動態(tài)調(diào)度的方法類似，會帶來低信道利用效率和基站復(fù)雜度等問題。
由此可見，現(xiàn)有的無線通信系統(tǒng)干擾消除方法在不增加基站(發(fā)射機)復(fù)雜度和/或不降低頻譜利用率的情況下無法有效地避免鄰小區(qū)干擾。

發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明提供了一種無線通信系統(tǒng)干擾消除方法以及相應(yīng)的設(shè)備，特別地作為基于多入多出(MIMO)的蜂窩無線通信系統(tǒng)改善蜂窩容量和覆蓋的有效解決方案。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種具有多個發(fā)射天線的發(fā)射機，包括空間復(fù)用/空時編碼裝置，用于對數(shù)據(jù)進行空間復(fù)用或者進行空時編碼分集，并使得所得信號由多個發(fā)射天線進行發(fā)射，以及控制器，用于根據(jù)接收的指示接收機所處工作區(qū)域的信號控制空間復(fù)用/空時編碼裝置工作于空間復(fù)用模式或者空時編碼分集模式。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種具有多個接收天線的接收機，包括空間復(fù)用檢測部分，用于對多個接收天線接收的信號進行解復(fù)用處理；干擾消除部分，用于對多個接收天線接收的信號進行干擾消除處理；第一切換裝置，用于根據(jù)控制信號將多個接收天線接收的信號從空間復(fù)用檢測部分所在的支路切換到干擾消除部分所在的支路，或者從干擾消除部分所在的支路切換到空間復(fù)用檢測部分所在的支路；估計器，用于根據(jù)多個接收天線接收的信號進行信道估計，并且對接收機的當前干擾電平的水平進行估計；以及判斷裝置，用于根據(jù)干擾電平的水平判斷接收機處于空間復(fù)用區(qū)域還是干擾消除區(qū)域，將判斷結(jié)果發(fā)送給相應(yīng)的發(fā)射機并且作為控制信號通知第一切換裝置，其中，當接收機處于空間復(fù)用區(qū)域時，多個接收天線接收的信號通過空間復(fù)用檢測部分所在的支路進行處理，而當接收機處于干擾消除區(qū)域時，多個接收天線接收的信號通過干擾消除部分所在的支路進行處理。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種包括根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射機和接收機的基站設(shè)備，以及包括根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射機和接收機的用戶設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種無線通信系統(tǒng)干擾消除方法，包括以下步驟根據(jù)接收機當前的干擾電平水平，確定接收機當前工作于空間復(fù)用區(qū)域還是干擾消除區(qū)域；如果接收機當前工作于空間復(fù)用區(qū)域，無線通信系統(tǒng)的發(fā)射機和接收機采用空間復(fù)用模式進行工作；如果接收機當前工作于干擾消除區(qū)域，發(fā)射機采用空時編碼分集模式進行工作并且接收機采用干擾消除模式進行工作。
通過本發(fā)明，無線通信系統(tǒng)可以在信道主要受噪聲和衰落影響時，通過利用多個收發(fā)天線進行數(shù)據(jù)的空間復(fù)用來獲得容量增益，而在信道主要受其它發(fā)射機的干擾影響時，通過利用多個接收天線在接收機端進行干擾消除，同時獲得分集增益和干擾消除增益，從而獲取了潛在的容量增益。由此，本發(fā)明能夠改善系統(tǒng)的容量和覆蓋。相比于現(xiàn)有的鄰小區(qū)干擾消除方法，本發(fā)明不會增加基站的復(fù)雜度，在蜂窩邊界也不會降低頻譜利用率。本發(fā)明可以和其它的鄰小區(qū)干擾消除技術(shù)，例如重復(fù)編碼等聯(lián)合使用，以便進一步改善系統(tǒng)的覆蓋。而且，本發(fā)明不僅可以用于改善蜂窩無線通信網(wǎng)絡(luò)的下行鏈路的傳輸性能，而且同樣可以用于改善蜂窩無線通信網(wǎng)絡(luò)上行鏈路的傳輸性能。
結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明實施方式的詳細描述后，本發(fā)明的其它特點和優(yōu)點將變得更加清楚。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的無線通信系統(tǒng)示意圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的發(fā)射機功能框圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的發(fā)射機工作流程圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的接收機功能框圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的接收機工作流程圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的性能仿真結(jié)果。
具體實施方式以下參照附圖，對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的無線通信系統(tǒng)示意圖。圖1所示的蜂窩無線通信系統(tǒng)示例性地示出了標號為101、102、103的三個相鄰小區(qū)。其中Tx1、Tx2和Tx3分別為上述三個小區(qū)中相應(yīng)的發(fā)射機(例如小區(qū)的基站)，并且所有發(fā)射機都工作在相同的射頻頻率上。Rx為與發(fā)射機進行無線通信的可移動接收機(例如，移動臺等用戶設(shè)備)。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，基于鄰小區(qū)干擾(ICI)電平的高低，將小區(qū)101、102、103分為兩個區(qū)域(圖1中以小區(qū)101作為示例)小區(qū)內(nèi)部區(qū)域稱為空間復(fù)用(SM)區(qū)域；小區(qū)的外部區(qū)域稱為干擾消除區(qū)域(IC)。當接收機Rx處于空間復(fù)用區(qū)域中，例如A點處時，信號干擾噪聲比相對較高，噪聲和衰落的影響是信道的決定因素，發(fā)射機Tx1可以利用多個發(fā)射天線進行空間復(fù)用以增加系統(tǒng)的容量。此時，Rx的多個天線用于分離由發(fā)射機Tx1的多個天線并行發(fā)送的多個數(shù)據(jù)符號(使用的接收天線數(shù)不得小于并行發(fā)送的數(shù)據(jù)流數(shù))。當接收機Rx處于干擾消除區(qū)域中，例如B點處時，鄰小區(qū)的發(fā)射機干擾的影響是信道的決定因素，在發(fā)射機Tx1和接收機Rx之間主要是通過發(fā)射分集獲得分集增益，而不是進行空間復(fù)用。此時，接收機Rx的多個天線主要用于消除來自鄰小區(qū)的干擾。
可以通過對鄰小區(qū)干擾電平進行監(jiān)控來確定接收機當前所處的區(qū)域，并確定系統(tǒng)當前應(yīng)該進行空間復(fù)用還是執(zhí)行干擾消除。通常地，但并不限于此，這種監(jiān)控能夠通過檢測本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的參數(shù)來實現(xiàn)，例如，可以檢測信號干擾噪聲比SINR、信干比SIR、載波干擾比CIR(CDMA系統(tǒng)中)等信號質(zhì)量參數(shù)。
在本發(fā)明的一個實施例中，當接收機Rx從小區(qū)中心的空間復(fù)用區(qū)域(圖1中的位置A)移動到小區(qū)邊緣的干擾消除區(qū)域(圖1中的位置B)時，接收機測量到的SIR低于預(yù)定的閾值，這指示了接收機已進入干擾消除區(qū)域。此時，發(fā)射機Tx1會接收到來自Rx的指示接收機進入干擾消除區(qū)域的信號，則發(fā)射機Tx1將從空間復(fù)用模式轉(zhuǎn)換為STC分集模式。相應(yīng)地，接收機也將從空間復(fù)用檢測模式轉(zhuǎn)換到干擾消除模式。在干擾消除區(qū)域，系統(tǒng)的覆蓋比吞吐量更為重要，因為能夠支持的數(shù)據(jù)速率在這一區(qū)域通常較低。采用的空時發(fā)射分集方案時，接收機Rx端最多需要兩個接收天線即可進行譯碼，剩余的接收天線可用于干擾去除。一旦接收機Rx重新進入了小區(qū)中心的空間復(fù)用區(qū)域(如圖1中的位置C)，則與上述切換過程類似，通過檢測參數(shù)SIR，系統(tǒng)可以自動切換到空間復(fù)用的高吞吐量模式。
比較而言，在小區(qū)邊界，采用發(fā)射天線獲得發(fā)射分集、接收天線獲得干擾消除的方案比所有的收發(fā)天線均用于獲得空間分集的方案在改善系統(tǒng)容量方面要有效得多。對于單發(fā)射天線系統(tǒng)，如果接收機端配置有N個天線，理論上可以去除N-1個干擾源，對于2天線空時編碼的系統(tǒng)，如果接收機配置有N個天線，理論上可以消除N-2個干擾源，這是因為鄰小區(qū)發(fā)射機的信號也是空時編碼的，因此單個鄰小區(qū)發(fā)射機同時到達的干擾有兩個，分別是兩個空時編碼的符號。對于利用分集抗多徑衰落的系統(tǒng)，消除一個主要干擾源就可以明顯改善系統(tǒng)的性能。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，利用根據(jù)本發(fā)明的方法和相應(yīng)設(shè)備對于干擾主要來源于相鄰小區(qū)發(fā)射機(例如，基站)的蜂窩系統(tǒng)性能會產(chǎn)生明顯的改善。
需要注意的是，還可以將本發(fā)明應(yīng)用于在基站中消除來自鄰小區(qū)移動臺的上行鏈路干擾。此時，基站作為接收機具有多個接收天線，而移動臺作為發(fā)射機具有多個發(fā)射天線。相應(yīng)地，根據(jù)干擾電平的高低，同樣可以劃分出空間復(fù)用區(qū)域和干擾消除區(qū)域。因此，圖1中發(fā)射機端和接收機端的具體示例對本發(fā)明不構(gòu)成限制。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的發(fā)射機功能框圖。其中，標號200表示根據(jù)本發(fā)明一個實施例的發(fā)射機；標號201表示至少用于控制發(fā)射機在空間復(fù)用模式和STC分集模式之間進行切換的控制器；標號202示意性地表示發(fā)射機中的調(diào)制器和信道編碼器；標號203表示可根據(jù)控制信號在空間復(fù)用模式和STC分集模式上進行切換的空間復(fù)用/空時編碼裝置；標號204表示用于對中頻(IF)/射頻(RF)信號進行處理的IF/RF模塊；標號205表示具有多個發(fā)射天線的多天線元件。
如圖2所示，類似于常規(guī)的無線發(fā)射機，由調(diào)制器和信道編碼器202對信息比特進行信道編碼并且進行數(shù)字調(diào)制。同時，控制器201經(jīng)由反饋信道收集來自接收機的控制比特，并向空間復(fù)用/空時編碼裝置203發(fā)送控制信令，以便指示其選擇空間復(fù)用模式或者STC分集模式。相應(yīng)地，空間復(fù)用/空時編碼裝置203根據(jù)指示空間復(fù)用模式或者指示STC分集模式的信令將所得的調(diào)制符號進行復(fù)用或者編碼。所得的信號接著由IF/RF模塊204進行處理，并且由多天線元件205經(jīng)由無線信道進行傳輸。
發(fā)射機200根據(jù)反饋信道的信息進行工作模式的切換。該反饋信道可以利用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的任何形式實現(xiàn)。在一個實施例中，該反饋信道可以利用1比特反饋信道來實現(xiàn)。表1列出了反饋比特的值和其對應(yīng)的指示區(qū)域。
表1反饋比特配置
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的發(fā)射機工作流程圖。
如圖3所示，在步驟300中，發(fā)射機開始該處理流程。
在步驟310中，發(fā)射機中的控制器從反饋信道接收反饋比特。
在步驟320中，該控制器判斷該反饋比特是否為1。如果判斷結(jié)果為“是”，則處理進入步驟330；如果判斷結(jié)果為“否”，則處理進入步驟340。
在步驟330中，控制器控制空間復(fù)用/空時編碼裝置工作于空間復(fù)用模式。
在步驟340中，控制器控制空間復(fù)用/空時編碼裝置工作于STC分集模式。
在執(zhí)行完步驟330或者步驟340之后，該處理返回步驟310繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的接收機功能框圖。其中，標號400表示根據(jù)本發(fā)明一個實施例的接收機；標號401表示接收復(fù)用/分集信號的多天線元件；標號402表示對信號進行中頻/射頻處理的IF/RF模塊；標號403、407表示用于切換信號的切換單元；標號404表示用于對空間復(fù)用信號進行處理的空間復(fù)用檢測器；標號405表示用于計算消除相鄰小區(qū)干擾的權(quán)重的權(quán)重計算裝置；標號406表示干擾消除裝置；標號408表示對信號進行信道解碼和解調(diào)的信道解碼器/解調(diào)器408；標號409表示用于對當前信道進行估計的信道估計器；標號410表示用于估計接收信號的信干比的SIR估計器；標號411表示對當前SIR進行判斷以產(chǎn)生反饋信號的閾值判斷器。
如圖4所示，在接收機400中，經(jīng)由多天線元件401接收的信號被IF/RF模塊402轉(zhuǎn)換為基帶信號，然后從中分別提取出數(shù)據(jù)符號和導頻符號。利用該導頻符號，信道估計器409一方面估計當前的信道矩陣，不僅要用于后續(xù)進行的空間復(fù)用或者干擾消除，還要用于由SIR估計器410進行的SIR測量；另一方面估計來自鄰小區(qū)的干擾以及接收到的信道噪聲的協(xié)方差矩陣，用于后續(xù)的干擾消除。根據(jù)所估計的干擾電平的水平(在該實施例中由所估計參數(shù)SIR的高低來體現(xiàn))，閾值判斷器411確定該接收機400處于空間復(fù)用區(qū)域還是干擾消除區(qū)域，并將判斷結(jié)果經(jīng)由反饋信道通知給相應(yīng)的發(fā)射機。另一方面，該判斷結(jié)果還被傳遞給切換單元403。如果判斷結(jié)果為接收機400處于空間復(fù)用區(qū)域，則切換單元403將數(shù)據(jù)符號和所估計的信道矩陣傳遞給空間復(fù)用檢測器404進行相應(yīng)處理；如果判斷結(jié)果為接收機400處于干擾消除區(qū)域，則切換單元403將數(shù)據(jù)符號和所估計的信道矩陣以及鄰小區(qū)干擾和噪聲的協(xié)方差矩陣傳遞到權(quán)重計算裝置405和干擾消除裝置406形成的支路，由它們對信號進行干擾消除。然后，將所得的信號經(jīng)過切換單元407輸入到信道解碼器/解調(diào)器408。經(jīng)過一系列常規(guī)的解碼和解調(diào)的處理，最后得到所需的信號。
根據(jù)本發(fā)明，SIR估計器410可以按照本領(lǐng)域人員已知的任何方式來實現(xiàn)。例如，考慮一種不同于圖1所示情況的上行鏈路示例性情況，其中存在M個移動臺，一個作為所服務(wù)的移動臺，M-1個為干擾移動臺(位于其它小區(qū))。每個移動臺作為發(fā)射機具有兩個發(fā)射天線，并且基站作為接收機具有N個接收天線。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，移動臺具有多于兩個天線的情況和當前示例的情況類似例如，可以利用天線選擇技術(shù)從多個天線中選擇兩個天線進行發(fā)送。從所服務(wù)的移動臺到基站的信道矩陣可以表示為H(1)=h1,1(1)h2,1(1)···hN,1(1)h1,2(1)h2,2(1)···hN,2(1)T---(1)]]>其中，hi，j(1)表示在移動臺的第i個天線和基站的第j個天線之間的無線多入多出信道的信道狀態(tài)信息。
在該示例中，假設(shè)所服務(wù)的移動臺和干擾移動臺都使用AlamoutiSTBC，在兩個天線的兩個符號間隔期間對所傳輸?shù)姆朣1(m)和S2(m)進行編碼。該Alamouti碼字表示為S(m)=s1(m)-(s2(m))*s2m(s1(m))*---(2)]]>并且，該Alamouti碼具有如下特性E[S(m)(S(m))*]＝2EsI2(3)其中，Es為符號能量，并且I2表示2×2維單位矩陣，并且E(·)為期望值運算符。兩個符號間隔期間在基站的N個接收天線處收集的噪聲采樣為N×2維矩陣N，每一項為零均值復(fù)高斯變量且其方差為σ2。每個移動臺總的發(fā)射信號功率固定在2Es。則SNR定義為2Es/σ2。在兩個符號間隔期間在基站的N個接收天線處的信號采樣表達為N×2維矩陣 然后，信號相關(guān)矩陣和干擾加噪聲相關(guān)矩陣表示為Rs＝E[H(1)S(1)(H(1)S(1))H]＝2EsH(1)(H(1))H(5)以及Rm=E[Σm=1M(H(m)S(m)+N)(H(m)S(m)+N)H]=2EsΣm=1MH(m)(H(m))H+2σ2IN---(6)]]>SIR可以定義為SIR=trace(Rs)trace(Rm)---(7)]]>其中根據(jù)以下表達式 Rm可以通過訓練序列進行估計 而且根據(jù)上述的式(5)可以估計出Rs，其中H(1)在基站處是通過信道估計器409獲得的。
根據(jù)本發(fā)明，閾值確定裝置411在接收到SIR估計器410所估計的SIR時，將其與預(yù)先確定的SIR閾值相比較，當所估計的SIR超過預(yù)先確定的SIR閾值時，確定所述接收機處于干擾消除區(qū)域，并且當所估計的SIR未超過預(yù)先確定的SIR閾值時，確定所述接收機處于空間復(fù)用區(qū)域。該預(yù)先確定的SIR閾值取決于系統(tǒng)所處的具體傳播環(huán)境以及發(fā)射機和接收機的設(shè)計。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)最大化系統(tǒng)容量的原則在信號到達之前預(yù)先確定該閾值。
根據(jù)本發(fā)明，權(quán)重計算裝置405和干擾消除裝置406可以按照本領(lǐng)域人員已知的任何方式來實現(xiàn)。在一個實施例中，干擾消除裝置406使用預(yù)先合并算法。經(jīng)由每個天線所接收的信號通過加權(quán)進行合并。權(quán)重計算裝置405計算該權(quán)重向量，表示為w＝[w1...wM]T(10)然后，選擇最優(yōu)權(quán)重向量w作為對應(yīng)于Rm-1Rs的最大特征值的特征向量。
在存在波束成形的情況中，在基站與所服務(wù)的移動臺之間形成了等價于1×2維的向量信道g(1)＝[g(1)g(2)]＝(w)HH(1)(11)利用Alamouti STBC碼字的代數(shù)結(jié)構(gòu)，將兩個符號之間的虛MIMO信道構(gòu)造為G(1)=g1(1)-(g2(1))*g2(1)(g1(1))*---(12)]]>接著，通過以下的線形處理產(chǎn)生符號S1(1)和S2(1)的最大似然解碼
和
表示為 其中，y為經(jīng)過預(yù)先合并后輸出的所服務(wù)的移動臺的2×1維信號向量y＝[y1y2]T＝(w)Hx (14)圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的接收機工作流程圖。
如圖5所示，在步驟500中，接收機開始該處理流程。
在步驟510中，進行初始化處理。例如，在該步驟中，接收機可以首先估計當前的接收的SIR，確定其工作的區(qū)域，然后將確定結(jié)果通過反饋信道通知給發(fā)射機，以便使得發(fā)射機確定其最初工作的模式。
在步驟520中，通信開始后，基于所接收的導頻符號執(zhí)行信道估計，以便得到此時的信道矩陣。，同時還可以進一步對之后處理所需的參數(shù)進行估計，例如在計算用于干擾消除的權(quán)值時可能需要的接收干擾加噪聲的協(xié)方差矩陣等參數(shù)。
在步驟530中，對此時的SIR進行估計。
在步驟540中，判斷得到的SIR是否小于預(yù)先確定的SIR閾值。
如果步驟540的判斷結(jié)果為“是”，則處理進入步驟550，將反饋比特設(shè)置為“0”。
如果步驟540的判斷結(jié)果為“否”，則處理進入步驟560，將反饋比特設(shè)置為“1”。
在步驟570中，判斷當前的工作模式是否需要改變?？梢酝ㄟ^各種方式實現(xiàn)該判斷。例如，可以保存當前的反饋比特，并且將新得到的反饋比特與該當前反饋比特進行比較。如果二者相同，則意味著無需改變工作模式；如果二者不同，則意味著需要改變工作模式。
如果步驟570的判斷結(jié)果為“否”，則處理返回520，繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行該處理。
如果步驟570的判斷結(jié)果為“是”，則處理進入步驟580。在該步驟中，根據(jù)新確定的工作區(qū)域，將接收的信號和估計的信道矩陣切換到空間復(fù)用檢測器的支路或者干擾消除裝置的支路。
之后，該處理返回步驟520繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的性能仿真結(jié)果。其中仿真采用的主要參數(shù)如表2所示。
表2仿真參數(shù)
圖6對比了多種STBC機制的原始誤比特率(Raw BER)的性能。其中，三角形圖示的曲線表示接收機端未進行干擾消除的衰落信道上的STBC傳輸性能；圓形圖示的曲線表示在接收機端進行干擾消除的0dB SIR干擾信道上的STBC傳輸性能；六角星形圖示的曲線表示在接收機端進行干擾消除的0dB SIR干擾信道上的單天線傳輸性能；五角星形圖示的曲線表示在接收機端未進行干擾消除的0dBSIR干擾信道上的STBC傳輸性能。
在圖6中，對比三角形圖示的曲線和五角星形圖示的曲線可以看到，干擾的存在顯著惡化了STBC的性能，以至于當干擾起主導作用時，STBC不能獲得任何分集增益。對比五角星形圖示的曲線和六角星形圖示的曲線可以看到，利用單天線傳輸且在接收機端進行干擾消除的方案能夠提高BER性能，因此當移動臺處于小區(qū)邊界的時候，為了提高下行鏈路的性能使用根據(jù)本發(fā)明的干擾消除方法和設(shè)備是有益的。對比六角星形圖示的曲線和圓形圖示的曲線可以看到，利用多接收天線進行干擾消除能夠同時獲得分集增益和干擾增益。
由此可見，通過本發(fā)明的干擾消除方案，在干擾成為信道的主導因素的時候，能夠通過使用多個發(fā)射天線來進行STC發(fā)射分集并且通過多個接收天線來進行干擾消除，同時獲得空間分集增益和干擾消除增益。
通過以上的描述，應(yīng)該理解，根據(jù)本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)的干擾消除方案旨在根據(jù)當前通信環(huán)境中的不同干擾電平來確定MIMO系統(tǒng)的工作模式，進而達到提高系統(tǒng)性能和覆蓋的目的。雖然前面描述的實施例中干擾電平的水平是以信干比SIR來體現(xiàn)的，但是也可以使用能夠體現(xiàn)干擾電平水平的任何本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的參數(shù)，例如，信號干擾噪聲比SINR以及CDMA系統(tǒng)中的載干比CIR等。而且，正如前面實施例中所述，根據(jù)本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)的干擾消除方案能夠應(yīng)用于蜂窩無線通信系統(tǒng)的上行鏈路和下行鏈路，同時提高上行鏈路和下行鏈路的傳輸性能。因此，一種優(yōu)選的實施例是，基站設(shè)備中包括有根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射機和接收機，諸如移動臺的用戶設(shè)備中也包括有根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射機和接收機。
雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在所附權(quán)利要求
的范圍內(nèi)做出各種變形或修改。
權(quán)利要求
1.一種具有多個發(fā)射天線的發(fā)射機，包括空間復(fù)用/空時編碼裝置，用于對數(shù)據(jù)進行空間復(fù)用或者進行空時編碼分集，并使得所得信號由所述多個發(fā)射天線進行發(fā)射，以及控制器，用于根據(jù)接收的指示接收機所處工作區(qū)域的信號控制所述空間復(fù)用/空時編碼裝置工作于空間復(fù)用模式或者空時編碼分集模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的發(fā)射機，其中當所述接收的信號指示所述接收機處于空間復(fù)用區(qū)域時，所述控制器控制所述空間復(fù)用/空時編碼裝置工作于空間復(fù)用模式；當所述接收的信號指示所述接收機處于干擾消除區(qū)域時，所述控制器控制所述空間復(fù)用/空時編碼裝置工作于空時編碼分集模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的發(fā)射機，其中根據(jù)干擾電平的水平來劃分所述空間復(fù)用區(qū)域和所述干擾消除區(qū)域。
4.一種具有多個接收天線的接收機，包括空間復(fù)用檢測部分，用于對所述多個接收天線接收的信號進行解復(fù)用處理；干擾消除部分，用于對所述多個接收天線接收的信號進行干擾消除處理；第一切換裝置，用于根據(jù)控制信號將所述多個接收天線接收的信號從所述空間復(fù)用檢測部分所在的支路切換到所述干擾消除部分所在的支路，或者從所述干擾消除部分所在的支路切換到所述空間復(fù)用檢測部分所在的支路；估計器，用于根據(jù)所述多個接收天線接收的信號進行信道估計，并且對所述接收機的當前干擾電平的水平進行估計；以及判斷裝置，用于根據(jù)所述干擾電平的水平判斷所述接收機處于空間復(fù)用區(qū)域還是干擾消除區(qū)域，將判斷結(jié)果發(fā)送給相應(yīng)的發(fā)射機并且作為控制信號通知第一切換裝置，其中，當所述接收機處于空間復(fù)用區(qū)域時，所述多個接收天線接收的信號通過所述空間復(fù)用檢測部分所在的支路進行處理，而當所述接收機處于干擾消除區(qū)域時，所述多個接收天線接收的信號通過所述干擾消除部分所在的支路進行處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的接收機，其中所述判斷裝置當所述當前干擾電平的水平超過預(yù)先確定的閾值時，確定所述接收機處于干擾消除區(qū)域，并且當所述當前干擾電平的水平未超過預(yù)先確定的閾值時，確定所述接收機處于空間復(fù)用區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的接收機，其中所述估計器通過估計能夠反映干擾電平的信道質(zhì)量參數(shù)對干擾電平的水平進行估計，所述信道質(zhì)量參數(shù)包括信干比、信號干擾噪聲比以及載干比。
7.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的接收機，進一步包括第二切換裝置，用于將所述空間復(fù)用檢測部分的輸出信號或者所述干擾消除部分的輸出信號傳送到后續(xù)的處理部分，以及其中所述干擾消除部分包括權(quán)重計算裝置，用于根據(jù)估計器的輸出以及所述接收天線接收的信號計算各個信號用于干擾消除的權(quán)重。
8.一種基站設(shè)備，包括如權(quán)利要求
1所述的發(fā)射機以及如權(quán)利要求
4所述的接收機。
9.一種用戶設(shè)備，包括如權(quán)利要求
1所述的發(fā)射機以及如權(quán)利要求
4所述的接收機。
10.一種無線通信系統(tǒng)干擾消除方法，包括以下步驟根據(jù)接收機當前的干擾電平水平，確定所述接收機當前工作于空間復(fù)用區(qū)域還是干擾消除區(qū)域；如果所述接收機當前工作于所述空間復(fù)用區(qū)域，所述無線通信系統(tǒng)的發(fā)射機和所述接收機采用空間復(fù)用模式進行工作；如果所述接收機當前工作于所述干擾消除區(qū)域，所述發(fā)射機采用空時編碼分集模式進行工作并且所述接收機采用干擾消除模式進行工作。
11.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的方法，進一步包括以下步驟所述接收機根據(jù)所述多個接收天線接收的信號估計當前干擾電平的水平；當所述當前干擾電平的水平超過預(yù)先確定的閾值時，確定所述接收機處于干擾消除區(qū)域，并且當所述當前干擾電平的水平未超過預(yù)先確定的閾值時，確定所述接收機處于空間復(fù)用區(qū)域。
12.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的方法，其中通過估計能夠反映干擾電平的信道質(zhì)量參數(shù)對干擾電平的水平進行估計，所述信道質(zhì)量參數(shù)包括信干比、信號干擾噪聲比以及載干比。
13.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的方法，進一步包括向所述發(fā)射機通知指示所述接收機當前處于空間復(fù)用區(qū)域還是干擾消除區(qū)域的信息，以便采取相應(yīng)的工作模式。
專利摘要
本發(fā)明提供一種具有多個發(fā)射天線的發(fā)射機，包括空間復(fù)用/空時編碼裝置，用于對數(shù)據(jù)進行空間復(fù)用或者進行空時編碼分集，并使得所得信號由多個發(fā)射天線進行發(fā)射，以及控制器，用于根據(jù)接收的指示接收機所處工作區(qū)域的信號控制空間復(fù)用/空時編碼裝置工作于空間復(fù)用模式或者空時編碼分集模式。本發(fā)明還提供了相應(yīng)的接收機、包括本發(fā)明的發(fā)射機和接收機的基站設(shè)備和用戶設(shè)備以及相應(yīng)的干擾消除方法。本發(fā)明在信道主要受其它發(fā)射機的干擾影響時，通過在接收機端進行干擾消除同時獲得分集增益和干擾消除增益，因此能夠改善系統(tǒng)的容量和覆蓋，并且不會增加基站的復(fù)雜度，在蜂窩邊界也不會降低頻譜利用率。
文檔編號H04L1/06GK1992554SQ200510112311
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月29日
發(fā)明者楊紅衛(wèi), 朱孝龍 申請人:上海貝爾阿爾卡特股份有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan