利用針對擾碼相關性的補償的信號均衡的製作方法

2023-05-31 22:38:21

利用針對擾碼相關性的補償的信號均衡的製作方法
【專利摘要】一種用於均衡WCDMA系統中的接收的無線電信號的方法，包括：在無線電接收機中接收(210)由擾碼擴頻的數字無線電信號。針對多個信道，對於接收的所述數字無線電信號執行(230)信道估計。在均衡器中將接收的所述數字無線電信號均衡(240)為均衡數字無線電信號。此均衡是通過利用相應延遲和相應組合權重組合從數字無線電信號推導出的多個部分信號而執行的。該均衡(240)包括基於信號減損矩陣提供組合權重，該信號減損矩陣具有針對由所述擾碼造成的系統性著色而被補償的元素。
【專利說明】利用針對擾碼相關性的補償的信號均衡
【技術領域】
[0001]本發明大體上涉及用於接收的數字無線電信號的均衡的方法和裝置，並且特別地涉及在寬帶碼分多址通信系統中的這種方法和裝置。
【背景技術】
[0002]在寬帶碼分多址(WCDMA)中，解調信號的傳統方式是應用Rake類型的接收機。Rake接收機對不同延遲以及從不同天線接收的能量進行組合。這是通過以所述延遲來解擴(despread)該數據來進行的，其中在所述延遲可以發現顯著數量的能量。組合權重典型地從信道估計直接地確定，使得每個解擴路徑，即所謂的Rake手指(finger)，被賦予的權重等於在該延遲的共軛信道響應。當擴頻(spread)因子大時，Rake接收機運行良好，使得不同Rake手指之間存在很少相關性。
[0003]隨著增強上行鏈路(EUL)的引入，使用低達2的擴頻因子(SF)，這意味著在不同Rake手指之間可能存在顯著相關性。在這些場景中，可實現的速率受自幹擾和多用戶幹擾影響。對於這些情形，設計了所謂的通用Rake (GRake)接收機。GRake方法估計各Rake手指之間的相關性，並且使用此相關性來修改權重。另外，對於Grake還存在定義所謂的幹擾抑制手指的選項，其不包含信號能量，而可以用於抑制幹擾。GRake相關性或等價地減損(impairment)矩陣可以按若干方式被估計。所謂的參數GRake利用所使用的擾碼和信道化碼的知識來導出碼平均權重。使用來自導頻信道(即專用物理控制信道(DPCCH))的解擴數據作為該模型的輸入。Grake的另一類型(經常也稱為非參數Grake)使用了未使用信道化碼來估計減損。
[0004]已知的是，參數GRake方法對於一個用戶場景在抑制來自以非常高速率發射的一個用戶的自幹擾時運行良好。在下行鏈路(DL)中尤為如此。參數Grake首先是針對DL開發的，並且隨後被修改用於上行鏈路(UL)，在UL中也已經驗證了性能是可接受的。在UL仿真中以及另外在真正硬體測試中，非參數Grake也表現出非常有前景的性能。然而，已經發現在某些UL情形中，增益性能略微低於預期。特別是已經在強信號信道被大約一個碼片(chip)分隔的一些情形中發現了這一點。

【發明內容】

[0005]本發明的整體目的是改進寬帶碼分多址通信系統中的信號均衡。此目的是根據所附獨立權利要求的方法和裝置來實現的。優選實施例是由從屬權利要求定義的。一般而言，在第一方面中，一種用於均衡WCDMA系統中的接收的無線電信號的方法，包括:在無線電接收機中接收由擾碼擴頻的數字無線電信號。針對多個信道，對於接收的數字無線電信號執行信道估計。在均衡器中將所接收數字無線電信號均衡為均衡數字無線電信號。此均衡是通過利用相應延遲和相應組合權重，組合從數字無線電信號推導出的多個部分信號來執行的。該均衡包括基於信號減損矩陣提供組合權重，該信號減損矩陣具有針對由所述擾碼造成的系統性著色而被補償的元素。[0006]在第二方面，一種WCDMA系統中的無線電接收機裝置包括無線電接收機以及連接到無線電接收機的均衡器。無線電接收機被配置用於接收由擾碼擴頻的數字無線電信號。均衡器包括均衡器核、信道估計器和組合權重估計器。均衡器核被配置用於利用相應延遲和相應組合權重，將從數字無線電信號推導出的多個部分信號組合成均衡數字無線電信號。組合權重估計器被配置用於向均衡器核提供組合權重。組合權重是基於信號減損矩陣，該信號減損矩陣具有針對由擾碼造成的系統性著色而被補償的元素。
[0007]在第三方面，一種基站包括根據第二方面的無線電接收機裝置。
[0008]本發明的一個優點在於，WCDMA系統中的均衡的一般性能得以改進。將結合下文對不同實施例的詳細描述來討論其它優點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]通過參考結合附圖進行的下述描述，可以更好理解本發明連同其另外目的和優點，在附圖中:
[0010]圖1為WCDMA通信系統的示意性說明；
[0011]圖2為WCDMA中生成擾碼的示意性說明；
[0012]圖3為無線電接收機裝置的實施例的框圖；
[0013]圖4為均衡方法的實施例的步驟的流程圖；
[0014]圖5和圖6為使用參數GRake符號(symbol)級均衡的無線電接收機裝置的其它實施例的框圖；
[0015]圖7為使用參數GRake符號級均衡的均衡方法的均衡步驟的實施例的步驟的流程圖；
[0016]圖8和9為使用非參數GRake符號級均衡的無線電接收機裝置的其它實施例的框圖；
[0017]圖10為使用非參數GRake符號級均衡的均衡方法的均衡步驟的實施例的步驟的流程圖；
[0018]圖11和12為使用碼片級均衡的無線電接收機裝置的其它實施例的框圖；
[0019]圖13為使用碼片級均衡的均衡方法的均衡步驟的實施例的步驟的流程圖；以及
[0020]圖14-圖16為均衡器的實施例的框圖。
【具體實施方式】
[0021 ] 在各圖中，對於相似或相應元件使用相同附圖標記。
[0022]圖1示出無線通信系統1，其包括具有服務於小區10的天線21的節點B20。大量的用戶設備(UE) 30存在於小區10中。連接到其它節點B的其它UE31也可以存在於小區10的附近。在UL中存在許多類型的信號。UE30向節點B20發送比如數據信號32、33，並且也可以發送不同的控制數據信號35。另外，來自小區10外部UE的無線電信號34可能產生幹擾以及其它類型的外部幹擾信號36。
[0023]在直接擴頻碼分多址(DS-CDMA)系統，不同擴頻碼被用於區分不同信號。典型地，擴頻碼包括信道化碼，該信道化碼對於每個類型的數據信道都是獨特的。WCDMA中諸如DPCCH、增強DPCCH (E-DPCCH)以及增強專用物理數據信道(E-DTOCH)的信道具有它們各自的信道化碼，從而能夠區分來自同一個UE的不同類型的數據。擴頻碼還包括擾碼，該擾碼旨在分離來自不同用戶的信號。每個用戶具有自己的擾碼，使得接收節點B能夠分離來自不同UE的無線電信號。為此，待發送的期望的UL信號在發射之前在UE中由所述擾碼和信道化碼來擴頻，並且所接收UL無線電信號在節點B中被解擴，從而重新獲得期望的信號。
[0024]發射的無線電信號還典型地在不同路徑中傳播，所謂多路徑傳播。與直接路徑相t匕，並未直接地在發射機和接收機之間傳播的每個路徑將具有關聯的延遲。所接收的無線電信號因此將是在時間上分離的路徑信號的組合。
[0025]無線電信號也可以由多個天線發射和/或接收。這將進一步增加發射和接收方之間的路徑的數目。
[0026]應對這種多路徑信號的第一方法是Rake接收，其中多個「手指」被分派給不同路徑並且每個手指的延遲和權重被控制為組合到一個共同接收信號中。權重被調適為對應於由信道估計器估計的不同信道係數。隨後，開發了通用Rake (GRake)，以通過最大似然方法和手指放置策略即延遲來確定組合權重，並且是基於最大化輸出信號與幹擾和噪聲比(SINR)。
[0027]這些均衡過程典型地在設於節點B20中的均衡器25中執行。
[0028]參數GRake利用所使用的擾碼和信道化碼的知識來推導碼平均權重。然而，在執行碼平均時在標準WCDMA中使用的假設被證實並不是完全準確的。在WCDMA中使用的UL長擾碼被發現不是完全隨機的。隨機碼的第二和第四階矩將由例如(該列舉不是窮舉性的)
[0029]下述條件來表徵:
[0030]E (C (In1) C* (n2)) = 6 (m「n2)
[0031]E (C (In1) C (n2)) =0 (la_c)
[0032]E (C (In1) C* (n2) C (m2) C* (Ii1)) = I, In1 = n2, m2 = Ii1
[0033]E (C (In1) C* (n2) C (m2) C* (n)) = 0，其他情況
[0034]這對於在蜂窩標準中使用的大多數擾碼是準確的。然而，現在已經識別出了在WCDMA中使用的長UL擾碼中的一 個值得注意的例外。
[0035]UL長加擾序列
[0036]對UL加擾序列的下述描述主要摘自標準3GPP TS25.213，擴頻和調製，v3.4.0(2000-12)。長加擾序列ClmgJu和clmg，2，u是由兩個二進位m序列的38400碼片段之和的按位置模2構造的，所述兩個二進位m序列是藉助兩個25次的多項式生成器產生的。設X和y分別是這兩個m序列。X序列使用本元(相對於在GF (2))多項式X25+X3+l構造。y序列使用多項式X25+X3+X2+X+l來構造。這樣得到的序列因此組成一套Gold序列的段。
[0037]序列Clmg 2 u為序列Clmg l u的16777232碼片移位的版本。
[0038]設u23...U0為加擾序列數u的24比特二進位表不，其中Utl為最低有效位。X序列取決於所選擇的加擾序列數U，並且結果用Xu表示。另外，設Xu(Hi)和y(m)分別表示序列Xu和y的第m個符號。m序列Xu和y如下構造:
[0039]初始條件為:
[0040]xu(0) = u0, xu(l) = U1,...xu(22) = U22, Xu(23) = U23, Xu(24) = I。 (2a)
[0041]y (0) = y (I) = ? ? ? y (23) = y (24) = I。 (2b)
[0042]後續符號的遞歸定乂為:[0043]xu(m+25) = xu(m+3) +xu(m)模 2, m = 0，...，225_27。 (3a)
[0044]xu(m+25) = xu(m+3)+xu(m+2)+xu(m+l)+xu(m)模 2,
[0045]m = 0，? ? ?，225_27。 (3b)
[0046]由下述式子定義二進位Gold序列Zu:
[0047]zu(m) = xu(m) +y (m)模 2, m = 0，? ? ?，225_2。 (4)
[0048]實值Gold序列Zu由下述式子定義:
[0049]
【權利要求】
1.一種在寬帶碼分多址系統中用於均衡接收的無線電信號的方法，包括下述步驟: 在無線電接收機中接收(210)經擾碼擴頻的數字無線電信號(24)； 針對多個信道，對接收的所述數字無線電信號執行(230)信道估計；以及通過利用相應延遲和相應組合權重來組合從所述數字無線電信號推導出的多個部分信號，在均衡器中將接收的所述數字無線電信號均衡(240)為均衡數字無線電信號(49)，其特徵在於 所述均衡(240)的步驟包括:基於信號減損矩陣提供所述組合權重，所述信號減損矩陣具有針對由所述擾碼造成的系統性著色而被補償的元素。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，經擾碼擴頻的所述數字無線電信號(24)為上行鏈路信號。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述減損矩陣中的所述元素針對所述擾碼的第四階矩而被補償。
4.根據權利要求1至3中任意一項所述的方法，其特徵在於，針對所述多個信道執行搜索(220)所述相應延遲的另一步驟。
5.根據權利要求1至4中任意一項所述的方法，其特徵在於，針對所述數字無線電信號(24)中信道執行P因子的確定的另一步驟，其中所述信號減損矩陣中的所述元素是基於所述P因子。
6.根據權利要求1至5 中任意一項所述的方法，其特徵在於，所述均衡(240)的步驟為符號級均衡，其中所述均衡的步驟依次包括下述步驟: 將接收的所述數位訊號(24)分割(241)成所述多個部分信號，所述多個部分信號表示所述多個信道的相應信道； 通過所述相應延遲將每個部分信號延遲(242)為延遲的部分信號； 將所述相應組合權重計算(243)為所述信道估計與所述信號減損矩陣的逆的乘積； 通過第一擴頻碼將每個部分信號解擴(247)為符號級部分信號；以及 利用所述相應組合權重將所述符號級部分信號組合(248)為所述均衡數字無線電信號。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述計算(243)的步驟包括:利用包括導頻信號的控制信道的第二擴頻碼對每個部分信號進行解擴(244)，估計(246)具有針對由所述擾碼造成的系統性著色而被補償的元素的導頻減損矩陣，以及依據所述第一擴頻因子和所述第二擴頻因子將所述導頻減損矩陣修改為所述信號減損矩陣。
8.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述計算(243)的步驟包括:利用未使用信道的第二擴頻碼對每個部分信號進行解擴(245)，估計(246)具有針對由所述擾碼造成的系統性著色而被補償的元素的噪聲減損矩陣，以及依據所述第一擴頻因子和第二擴頻因子是否存在於同一正交可變擴頻因子子樹，將所述噪聲減損矩陣修改為所述信號減損矩陣。
9.根據權利要求1至5中任意一項所述的方法，其特徵在於，所述均衡(240)的步驟為碼片級均衡，其中所述均衡的步驟依次包括下述步驟: 將接收的所述數位訊號濾波(251)為均衡碼片信號，通過使用最小均方差方法使失真最小化；將針對每個碼片級部分信號的所述相應組合權重計算(252)為所述信道估計與所述信號減損矩陣的逆的乘積； 所述計算的步驟包括使用接收的所述數位訊號的自相關來計算自相關減損矩陣； 所述計算的步驟還包括通過補償後續出現的系統性著色，而將所述自相關減損矩陣預補償為信號減損矩陣，所述系統性著色將在後續解擴過程中由所述擾碼造成；以及 利用第一擴頻碼將所述均衡碼片信號解擴(253)到符號級，從而給出所述均衡數字無線電信號。
10.一種寬帶碼分多址系統中的無線電接收機裝置(2)，包括: 無線電接收機(23)，所述無線電接收機被配置用於接收經擾碼擴頻的數字無線電信號(24);以及 均衡器(25)，所述均衡器連接到所述無線電接收機(23)，並且包括均衡器核(40)、信道估計器(60)和組合權重估計器(70)； 所述均衡器核(40)被配置用於利用相應延遲和相應組合權重，將從所述數字無線電信號(24)推導出的多個部分信號組合為均衡數字無線電信號(49)， 其特徵在於， 所述組合權重估計器(70)被配置用於向所述均衡器核(40)提供所述組合權重，所述組合權重是基於信號減損矩陣，所述信號減損矩陣具有針對由所述擾碼造成的系統性著色而被補償的元素。·
11.根據權利要求10所述的無線電接收機裝置，其特徵在於，所述組合權重估計器(70)被配置用於針對所述擾碼的第四階矩來補償所述減損矩陣中的所述元素。
12.根據權利要求10或11所述的無線電接收機裝置，其特徵在於，所述均衡器(25)還包括被配置用於搜索所述多個信道的所述相應延遲的信道搜索器(50)。
13.根據權利要求10至12中任意一項所述的無線電接收機裝置，其特徵在於，所述均衡器(25)還包括被配置用於針對所述數字無線電信號(24)中的信道執行P因子的確定的3因子確定器(80)。
14.根據權利要求10至13中任意一項所述的無線電接收機裝置，其特徵在於，所述均衡器(25)為符號級均衡器； 所述均衡器核(40)包括: 分割器(41)，所述分割器被配置用於將接收的所述數位訊號分割為所述多個部分信號; 延遲濾波器(42)，所述延遲濾波器被配置用於通過所述相應延遲將每個部分信號延遲為延遲的部分信號； 解擴器裝置(43)，所述解擴器裝置被配置用於通過第一擴頻碼將每個延遲的部分信號解擴為符號級部分信號； 組合器(45)，所述組合器利用所述相應組合權重將所述符號級部分信號組合為所述均衡數字無線電信號(49)。
15.根據權利要求14所述的無線電接收機裝置，其特徵在於， 所述組合權重估計器(70)還包括估計器解擴器(73)，所述估計器解擴器被配置用於利用包括導頻信號的控制信道的第二擴頻碼來解擴每個部分信號；所述組合權重估計器(70)進一步被配置用於估計導頻減損矩陣，所述導頻減損矩陣具有針對由所述擾碼造成的系統性著色而被補償的元素； 所述組合權重估計器(70)進一步被配置用於依據所述第一擴頻因子和所述第二擴頻因子將所述導頻減損矩陣修改為所述信號減損矩陣。
16.根據權利要求14所述的無線電接收機裝置，其特徵在於 所述組合權重估計器(70)還包括估計器解擴器(73)，估計器解擴器被配置用於利用未使用信道的第二擴頻碼來解擴每個部分信號； 所述組合權重估計器(70)進一步被配置用於估計噪聲減損矩陣，所述噪聲減損矩陣具有針對由所述擾碼造成的系統性著色而被補償的元素； 所述組合權重估計器(70)進一步被配置用於依據所述第一擴頻因子和所述第二擴頻因子是否存在於同一正交可變擴頻因子子樹中，將所述噪聲減損矩陣修改為所述信號減損矩陣。
17.根據權利要求10或13所述的無線電接收機裝置，其特徵在於，所述均衡器(25)為碼片級均衡器； 所述均衡器核(40)包括: 濾波器(55)，所述濾波器被配置用於將接收的所述數位訊號濾波為均衡碼片信號，通過使用最小均方差方法使失真最小化； 組合權重估計器(70)被配置用於將針對每個碼片級部分信號的所述相應組合權重計算為所述信道估計與所述信號減損矩陣之逆的乘積； 組合權重估計器(70)被配置用於使用接收的所述數位訊號的自相關來計算自相關減損矩陣； 組合權重估計器(70)被進一步配置用於通過補償後續出現的系統性著色，而將所述自相關減損矩陣預補償為信號減損矩陣，所述系統性著色將在後續解擴過程中由擾碼而造成； 所述均衡器核(40)還包括解擴器裝置(56)，其被配置用於利用第一擴頻碼將所述均衡碼片信號解擴到符號級，從而給出所述均衡數字無線電信號(49)。
18.—種無線電基站(20)，其包括根據權利要求10至17中任意一項所述的無線電接收機裝置⑵。
【文檔編號】H04B1/7105GK103597752SQ201180071428
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2011年6月10日 優先權日:2011年6月10日
【發明者】A·康加斯, H·埃格內爾, S·特希爾 申請人:瑞典愛立信有限公司