在固定無線接入系統中預編碼爭用字的製作方法
2023-05-22 20:29:11 1
專利名稱：在固定無線接入系統中預編碼爭用字的製作方法
技術領域：
本發明涉及包括接入點和多個用戶單元的固定無線接入通信系統。本發明還涉及用於這種系統中的接入點和用戶單元。本發明進一步涉及這種系統中的通信方法。
背景技術：
寬帶無線信道要遭受多路徑傳播的影響，這導致了在高數據率下的符合間幹擾(ISI)。對於固定無線接入(FWA)系統和諸如HIPERLAN的無線LAN而言，發射機和接收機之間的視距(LOS)路徑可能要被阻礙，導致嚴重的多路徑傳播，且在信道頻率響應中有零位(null)。通常對於單載波系統而言，在鏈路的每一端使用均衡器以便從接收信號中去除ISI。在諸如FWA的點到多點(PMP)網絡中，有多個終端或用戶單元(SU)與單個節點或接入點(AP)通信。
在下行鏈路上，每個用戶單元只從單個AP接收數據，因此，其均衡器只需處理單個信道衝激響應。此外，每個用戶單元能從接入點接收傳送給所有其他用戶單元的廣播傳送，因此有許多訓練數據和足夠的時間來訓練用戶單元處的均衡器。在上行鏈路上，接入點必須能夠快速接連地接收來自多個用戶單元的數據突發，每個突發通過一個不同的多路徑信道到達。因此，接入點必須對來自不同用戶單元的每一個突發快速地重新訓練其均衡器，這需要密集處理以及用於訓練符號和訓練延遲的大的開銷。「熱啟動」通過在接入點處的查詢表中存儲一組對應於每個用戶單元的均衡器係數可以避免重複訓練。當來自一個特定用戶單元的突發按計劃到達接入點時，均衡器係數從查詢表被載入均衡器，使得不用重複訓練就能夠解碼數據突發。
困難因隨機接入時隙而出現，在隨機接入時隙期間，任何一個用戶單元都可以通過向接入點傳送接入請求(爭用突發)隨機地請求信道接入。這種請求機制是基於分隙ALOHA的。在接入點無碰撞地被接收的爭用突發被識別為有效接入請求，然後接入點向該請求的用戶單元分配上行鏈路數據容量。在這些隨機接入時隙期間，接入點無法預先了解哪個用戶單元正在傳送爭用突發，因此無法使用來自查詢表的均衡器係數。此外，爭用突發通常非常短，而且在接入點需要快速迴轉。這意味著沒有多少可用時間來重複訓練AP處的均衡器，而且只有有限的訓練數據。已經顯示，多路徑幹擾極大地降低了諸如ALOHA的隨機接入協議的效率。
對該問題的一個解決方案是，對於每個用戶單元在傳送之前預編碼其爭用突發，使得該爭用突發無失真地到達接入點。然而遺憾的是，許多預編碼方案都不適合於寬帶無線信道，因為在這些信道的頻率響應中有零位。線性均衡器無法簡單地處理這些信道，這是因為在頻域中在零位處出現噪聲增強，而且線性預編碼器也存在同樣的問題。非線性預編碼器避免了零位處的噪聲增強，但在信道不在最小相位時傾向於不穩定，而且需要某種形式的限制操作來保持預編碼器穩定。非線性預編碼器的缺陷是在接收機需要額外的處理來去除發射機穩定化操作的影響。
在技術文獻中所描述的預編碼器通常使用一個濾波器(或多個濾波器的組合)來使信道衝激響應逆向，使得任何傳送信號，在預編碼和通過信道後，被無失真地在接收機接收。預編碼器傳輸函數F是信道傳輸函數H的逆，使得FH＝1。信道衝激響應(CIR)的所有根都必須通過F的對應根來消去。因此，在發射機處的任何一個任意數據序列x在接收機被無失真地接收。困難在於位置靠近Z平面上的單位圓的CIR根很難合成。
發明內容
在本發明的第一方面，提供一種固定無線接入(FWA)通信系統，該系統包括接入點和多個用戶單元，每個用戶單元傳送預定的數據序列，該系統還包括用於確定每個用戶單元和所述接入點之間的上行信道的衝激響應的裝置；用於生成數據以從用戶單元傳送到所述接入點的裝置，所述數據包括被預失真以補償在所述用戶單元和所述接入點之間的所述上行信道的所述信道衝激響應的所述預定數據序列；用於在所述用戶單元內存儲所述預失真的預定數據序列的裝置；以及用於在期望將所述預定序列傳送給所述接入點時從所述用戶單元向所述接入點傳送所述存儲的序列的裝置。
在根據本發明的系統中，所述傳送的數據字被修正，以便當通過所述預解碼器和多路徑信道時原始數據字被無失真地接收。組合修正所述數據字和預編碼的兩個操作為一個操作。實際上，這意味著為待傳送的唯一數據字專門設計預編碼器係數。儘管這對於隨機數據的傳送不是非常有用，但對從用戶單元到接入點的爭用字的上行傳送具有特殊應用。在這種情況下，每個用戶單元傳送一個該用戶單元所特有的單個唯一爭用字，而且不對其作改變。這意味著設計一種專門對每個用戶單元所使用的爭用字進行優化的預編碼器是可行的。
用於確定上行信道的衝激響應的裝置可包括用於從所述用戶單元向所述接入點傳送具有良好的自相關特性的訓練數據序列的裝置，所述訓練數據序列對所述接入點是已知的，以及用於從所述接收的數據序列中推導出信道衝激響應的裝置。所有用戶單元都可以傳送相同的訓練數據序列。
所述接入點可以設置為，向每個用戶單元傳送各自的上行信道衝激響應和唯一的爭用字，該爭用字為所述預定的數據序列，用於生成所述預失真的爭用字的裝置位於所述用戶單元內。
作為選擇，所述接入點可以設置為，為所述用戶單元分配唯一的爭用字，從所述上行信道衝激響應中計算預失真的爭用字，所述預失真的爭用字使得它在從所述用戶單元被傳送時，所述接入點能夠不使用均衡地解碼該預失真爭用字，以及向用戶單元傳送所述預失真的唯一爭用字。
所述用戶單元可包括用於均衡所述接入點和所述用戶單元之間的下行信道的均衡器，而且該確定裝置可包括用於將具有良好的自相關特性的訓練數據序列從所述用戶單元傳送到所述接入點的裝置；用於將所述接收的訓練數據序列從所述接入點重新傳送到所述用戶單元的裝置；以及位於所述用戶單元之內，用於從所述接收的重新傳送的訓練數據序列中推導出所述上行信道衝激響應的裝置。
用於生成所述數據序列以便從所述用戶單元傳送到所述接入點的裝置包括用於利用摩爾(Moore)-彭羅斯(Penrose)偽-逆(pseudo-inverse)算法或奇異值(singular-value)分解(SVD)算法，從所述上行信道衝激響應和所述預定的數據序列中計算所述預失真的預定數據序列的處理器。
本發明另外提供一種用於這種固定無線接入系統的用戶單元該用戶單元包括用於通過上行信道向接入點傳送具有良好的自相關特性的訓練序列的裝置；用於以預失真的形式存儲從所述接入點接收的唯一爭用字的裝置，所述預失真形式使得能補償所述上行信道的衝激響應；以及用於將所述預失真的爭用字傳送到所述接入點以便請求接入一個傳輸信道的裝置。
所述用戶單元可設置成通過所述下行信道從所述接入點接收所述爭用字，以及接收根據從所述用戶單元傳送的所述訓練序列在所述接入點計算的上行信道衝激響應該用戶單元包括用於從所述接收的爭用字和信道衝激響應中計算預失真的爭用字的裝置，所述預失真的爭用字使得能補償所述上行信道的衝激響應，使得所述接入點能以不需要使用均衡就能解碼的形式接收所述爭用字；以及用於在存儲器中存儲所述計算的預失真爭用字的裝置。
在一個可選實施例中，所述用戶單元可設置成，接收一個唯一爭用字和以所述接入點接受的形式由所述接入點重新傳送的訓練序列。在此情況下，所述用戶單元可包括用於從所述接收的重新傳送的訓練序列中確定所述上行信道衝激響應的裝置；用於利用所述唯一爭用字和所述確定的上行信道衝激響應計算一個預失真的爭用字，使得在通過所述上行信道重新傳送所述預失真的爭用字時，所述接入點能夠不使用均衡地解碼該爭用字；以及用於在存儲器中存儲所述計算的預失真爭用字的裝置。
本發明另外提供一種用於固定無線接入系統的接入點，所述接入點包括用於從用戶單元接收具有良好的自相關特性的訓練數據序列的裝置；用於為所述用戶單元分配一個唯一爭用字的裝置；用於從所述接收的訓練數據序列中計算所述用戶單元和所述接入點之間的上行信道衝激響應的裝置；用於從所述計算的上行信道衝激響應和所述分配的爭用字中生成一個預失真的爭用字的裝置；以及用於將所述預失真的爭用字傳送到所述用戶單元的裝置。
該生成裝置包括用於利用摩爾-彭羅斯偽-逆算法或奇異值分解(SVD)算法，從所述上行信道衝激響應和所述爭用字中生成所述預失真的爭用字的處理器。
作為選擇，用於該固定無線接入系統的接入點可包括用於從用戶單元接收具有良好的自相關特性的訓練數據序列的裝置；用於為用戶單元分配一個唯一的爭用字的裝置；以及用於連同所述唯一爭用字一起傳送所述接收的訓練數據序列的裝置。
在本發明的另一方面，提供一種在固定無線接入系統通過具有信道衝激響應的傳輸信道從用戶單元中的發射機向接入點中的接收機傳送一個預定的數據序列的方法，該方法包括步驟a)確定所述信道衝激響應；b)利用所述確定的信道衝激響應預失真所述預定的數據序列，使得所述預定的數據序列在通過所述信道傳送並在所述接收機被接收時，能夠不使用均衡地被解碼；以及c)在所述用戶單元的存儲器中存儲所述預失真的數據序列。
我們的待審英國專利申請No.0118288.0(43199)公開了一種用於預失真預定的數據序列以補償在其上將傳輸所述預定的數據序列的信道的衝激響應的方法，該方法包括步驟利用第一發射機在所述信道上傳送無預編碼的所述預定數據序列，利用第一接收機接收所述預定的數據序列，以及利用被局限於優化專用於所述預定序列的均衡器的算法均衡所述接收信號，使得所述數據序列能被解碼；確定使所述均衡器能均衡所述接收的數據序列所需的均衡器係數；將所述確定的均衡器係數應用到第二發射機；利用所述第二發射機向第二接收機傳送所述均衡器係數；在所述第二接收機接收所述均衡器係數；以及當所述預定序列隨後被傳送時，將所述接收的均衡器係數載入所述第一發射機中的預編碼器，使得所述預定序列以適合於在所述第一接收機無均衡地編碼的形式在所述第一接收機被接收。
我們的待審的英國專利申請No.0201738.2(43653)公開了一種用於預失真預定的數據序列以補償在其上將傳輸所述預定的數據序列的信道的衝激響應的方法，該方法包括步驟利用第一發射機通過所述信道傳送無預編碼的所述數據序列；利用第一接收機接收所述預定的數據序列，以及利用被局限於優化專用於所述預定序列的均衡器的算法均衡所述接收信號，使得所述數據序列能被解碼；確定使所述均衡器能均衡所述接收的數據序列所需的均衡器係數；將所述確定的均衡器係數應用於第二發射機；利用所述第二發射機將所述均衡器係數傳送到第二接收機；在所述第二接收機接收所述均衡器係數；形成所述預失真的預定數據序列並將其存儲到存儲器中；以及隨後傳送所述存儲的預失真的預定數據序列，使得其以適合於在所述第一接收機無均衡地解碼的形式在第一所述接收機被接收。
在上面引用的這兩個應用中，所述預定數據序列必須被無預編碼地傳送以確定所述上行信道衝激響應。相反，在本發明中不必傳送所述預定數據序列，而是具有良好的自相關特性的任何數據序列都可以使用，只要該序列對於所述接入點是已知的。尤其是所有的用戶單元都可以使用同一個序列，使得能簡化接入點，即不必為用戶單元分配一個序列以便能確定上行信道衝激響應。
步驟a)可包括以下步驟d)從所述用戶單元向所述接入點傳送一個訓練序列；以及e)從所述接收的訓練數據序列中計算信道衝激響應。
步驟e)可以在接入點執行而且進一步包括以下步驟f)從所述接入點向所述用戶單元傳送所述計算的信道衝激響應；以及g)從所述接入點向所述用戶單元傳送所述預定的數據序列。
步驟b)和e)可以在接入點執行，並且進一步包括從所述接入點向所述用戶單元傳送所述預失真的預定數據序列的步驟。
這使得能夠降低用戶單元的複雜度，因為所述預失真的爭用字的生成傳送在接入點。顯然，在許多系統中，存在比接入點要多得多的用戶單元，因此，降低用戶單元的複雜度，由此降低成本能夠使系統成本降低。
該方法可包括從所述接入點向所述用戶單元重新傳送所述訓練數據序列的步驟，其中步驟e)在所述用戶單元執行。
步驟b)可以通過利用摩爾-彭羅斯偽-逆算法或奇異值分解(SVD)算法，從所述預定的數據序列和所述信道衝激響應中生成所述預失真的預定數據序列來執行。
通過以下參照附圖，通過舉例對本發明的實施例進行描述，將清除本發明的上述以及其他特徵和優點，其中圖1以方框圖的形式示出了已知形式的一般固定無線接入通信系統圖2以方框圖的形式示出了根據本發明的固定無線接入系統；
圖3以方框圖的形式示出了用於圖2的系統中的根據本發明的用戶單元的一個實施例；圖4以方框圖的形式示出了用於圖2的系統中的根據本發明的接入點的一個實施例；圖5示出了上行和下行幀，尤其示出了爭用字時隙；圖6是示意為用戶單元建立爭用字的方法的流程圖；圖7示意了在爭用字從用戶單元到接入點的傳輸中在不同點的形式；圖8示意了爭用字的一種形式。
具體實施例方式
如圖1所示，一種已知的固定無線接入通信網絡包括一個接入點1和多個用戶單元2-1，2-2至2-N，每個用戶單元通過下行信道h1-1，h1-2到h1-N以及上行信道h2-1，h2-2至h2-N與接入點相連。如同在引言中說明的那樣，每一個這些信道都要遭受多路徑幹擾，而且每個信道都將具有其自己的信道衝激響應。通常，用戶單元能夠聽到來自接入點的所有下行傳輸，因此有很多時間來訓練均衡器以去除符號間幹擾。然而，在上行方向上，每個用戶單元利用時分多路復用協議通過獨立的信道向接入點傳送信息。因此，位於接入點1處的均衡器的特性必須為來自用戶單元的每一個傳輸進行改變，因為來自不同用戶單元的傳輸的信道衝激響應都將不同。在正常的數據傳輸期間，這可通過根據哪個用戶單元已經分配了所述特定的上行傳輸時隙，切換查詢表中存儲的均衡器係數來實現。也就是說，接入點知道哪個用戶單元在任何一個特定時間進行傳送，而且能利用存儲適當的抽頭(tap)係數的查詢表預置其均衡器特性。這些均衡器特性已經利用先前傳輸上的訓練序列來確定，以便均衡在所期望的用戶單元和接入點之間的信道上的特定信道衝激響應。然而，在爭用時隙期間，接入點不知道哪個用戶單元正試圖與之通信。因此必須對每個傳輸訓練該均衡器，因為該均衡器對哪個傳輸信道正在被使用以及它們的特性並沒有在先了解。由於用戶單元必須在該爭用時隙內傳送訓練序列以便使接入點能訓練其均衡器，因此，這就造成了很大的開銷。
前面已經指出，人們已經知道預編碼器可以用於在傳輸之前使信道衝激響應逆向。這些預編碼器使用某種濾波器或濾波器的組合來將信道衝激響應逆向，使得任何一個傳送信號，在預編碼和通過信道之後，在接收機被無失真地接收。預編碼器傳輸函數F是信道傳輸函數H的逆，因此FH＝1。因此，在發射機處的任何一個任意的數據序列輸入在接收機被無失真地接收。這對於所有的輸入序列都適用。
在我們的待審的英國專利申請No.0106604.2(42559)中，利用一種線性預編碼器來避免與非線性預編碼器相關的穩定性問題。除了落在z平面的單位圓上的那些根以外，線性預編碼器去除信道衝激響應的所有根。根旋轉方法與脈衝定位調製相結合被用於從信道衝激響應去除臨界零值(單位圓上的零值)。實際上，輸入數據字被修正以去除預編碼器所不能去除的信道衝激響應的那些零值。該方法的難點在於一些信道包含根旋轉方法的去除能力之外的多個臨界零值。
如同在我們的待審申請中提出的那樣，希望對爭用字採用預均衡(預編碼)，但期望有一種更為健壯的方法來處理信道衝激響應的多個臨界零值落在或靠近z平面上的單位圓的情況。
圖2以方框圖的形式示出了可以實施本發明的一種固定無線接入系統。圖2所示的系統包括一個接入點501和多個用戶單元502-1，502-2至502-N，接入點501和用戶單元502之間的傳輸是藉助時分多路復用，頻分雙工協議實現的。也就是說，接入點以一個載頻向用戶單元傳送數據，並利用一個不同的載頻接收來自每個用戶單元的傳送，用戶單元都以相同的載頻進行傳送，但是處於時分多路復用形式。因此，所有的用戶單元，即使在不同的信道上，都在同一個載頻上從接入點接收下行鏈路數據。也就是說，下行信道h1-1，h1-2至h1-N將具有不同的信道衝激響應，但將連續接收來自接入點的傳送，即使這些傳送不是專門定址於該用戶單元的。接入點501將通過上行信道h2-1，h2-2至h2-N接收來自用戶單元的傳送。每一個這些信道都將具有不同的信道衝激響應，而且這些傳送將是時分多路復用的，使得接入點能依次從每個用戶單元接收數據突發。由於用於上行和下行傳輸的載頻不同，下行信道衝激響應h1-1至h1-N與對應的上行信道響應h2-1至h2-N不同。由於所有用戶單元都有足夠的時間來均衡接入點和各個用戶單元之間的信道特性，因此接入點所傳送的數據沒有被預編碼。這是因為用戶單元通常將接收所有來自接入點的傳送並且接入點的傳送相對連續。因此，每個用戶單元將包含一個均衡器以便從接入點的傳送中去除符號間幹擾，而且該均衡器有足夠的時間對信道特性進行訓練。在上行方向，來自用戶單元的傳送在傳送之前被預編碼以補償用戶單元和接入點之間的信道衝激響應。這是因為接入點在均衡來自所有不同用戶單元的信道時將會遭受嚴重的信號處理負擔。這種信號處理必須在短時間內完成，否則傳輸開銷將變得過度。
圖3以方框圖的形式示出了可以實施本發明的用戶單元502的一個實施例。用戶單元502與天線506相連，通過天線506實現與接入點501的通信。從接入點501傳送的數據通過天線506被傳遞到接收機507的輸入端。接收機507的輸出被饋送到均衡器509的輸入端，均衡器509的輸出端與解碼器510的輸入端相連。解碼器510的輸出端提供用戶單元502的數據輸出511。解碼器的輸出還饋送給控制單元512的輸入端，控制單元512控制用戶單元502的操作。控制單元512通常包括一個具有相關數據和程序存儲器的處理器。數據輸入端513與編碼器514的輸入端相連，編碼器514編碼待傳送給接入點501的數據並在控制單元512的控制之下將其組裝為適當的數據幀。編碼器514的輸出被饋送給預編碼器516的輸入端，預編碼器516預編碼該數據以補償對接入點501的上行信道衝激響應。預編碼器516受控制單元512的控制，使得其能夠以至少部分補償上行鏈路數據信道的衝激響應的方式預編碼該數據。應指出，預編碼器516被用於一般的數據傳輸，而且只部分預編碼數據，使得在接入點對一般數據某種均衡是必要的。在傳送爭用字時不使用預編碼器516。爭用字是一個預定數據序列，根據本發明，其能夠在用戶單元被充分的預編碼以便能夠在接入點不使用任何均衡地在接入點進行解碼。預編碼器516的輸出被饋送到開關裝置515的第一輸入端，開關裝置515的輸出端與發射機508的輸入端相連。發射機的輸出端與天線506相連，使得數據能夠從用戶單元502傳送到接入點501。
用戶單元進一步包括其中存儲了預失真爭用字的存儲器520。爭用字被用戶單元用來請求分配一個傳輸信道，使得用戶單元能向接入點傳送數據。控制單元512將預失真的爭用字載入存儲器520。利用分配給用戶單元的爭用字和上行信道衝激響應來計算該預失真的爭用字。
當用戶單元希望請求接入一個傳輸信道時，控制單元512使該預編碼的爭用字從存儲器中讀出並被施加到開關裝置515的第二輸入端。存儲器520的輸出被饋送到開關裝置515的第二輸入端，而且控制單元將控制開關裝置515，使得來自存儲器520的第二輸入被傳遞到其輸出端，以在用戶單元希望請求一個傳輸信道時，在爭用期間被施加到發射機508的輸入端。
圖4以方框圖的形式示出了可以實施本發明的接入點501的一個實施例。天線530與接入點501耦合併被連接到接收機531的輸入端。接收機531的輸出端通過開關裝置533連接，開關裝置533的第一輸出端與均衡器536的輸入端耦合，均衡器536可以採用判決反饋均衡器的形式，開關裝置533的第二輸出端與旁路線路537耦合。接收機531的輸出端被進一步連接到相關器和信道估計器534的輸入端，相關器和信道估計器534建立正確的時序並為控制單元540提供時序信息和信道估計。控制單元540通常包括微處理器和相關的程序和數據存儲器。均衡器536和旁路線路537的輸出端與解碼器538的輸入端相連。解碼器538的輸出被饋送到接入點501的數據輸出端539以及控制單元540的輸入端。控制單元540具有一個輸出端，其控制開關裝置533選擇在解碼從用戶單元傳送的數據時使用旁路線路537還是均衡器536。控制單元540還將數據輸入到查詢表541，查詢表541可以採用讀寫存儲器的形式，並控制將讀出的數據送入到均衡器536，使得根據此時哪個用戶單元向接入點傳送數據來設置適當的均衡器抽頭。輸入端542接收數據用於傳送並與編碼器543的輸入端相連，編碼器543的輸出被饋送到發射機532的輸入端。編碼器543受來自控制單元540的輸出的控制，這使得數據能夠被解碼和組裝為適當的幀結構。
圖5示出了下行(接入點到用戶單元)以及上行(用戶單元到接入點)傳輸幀。下行幀200包括初始同步序列202和數據欄位203。還傳輸爭用分配數據欄位201-1至201-3，以便為各個用戶單元識別什麼時候它們是分配用於通過上行信道傳送數據到接入點的數據時隙。顯然，一個幀中的爭用分配數據欄位的數量可以大於或小於3。
上行幀210包含爭用時隙211-1至211-3，在這些時隙期間，用戶單元可以向接入點傳送一個爭用字以請求傳輸時間。上行幀還包括數據欄位213，該欄位被接入點分配給特定的用戶單元，以基於用戶單元所發出的爭用請求向接入點傳送一般數據。
本領域的技術人員清楚，在數據欄位213期間，接入點將知道哪個用戶單元正在傳送，因為接入點將各個數據欄位213分配給被選擇的用戶單元。因此，接入點了解該信道衝激響應並能使用具有所存儲的預置特性的均衡器來幫助解碼數據。然而在爭用時隙211-1至211-3期間，接入點不了解信道特性，因為直到其解碼了用戶單元傳送的爭用字後才會了解到該信道特性。因此，在根據本發明的系統中，爭用字被全部預編碼，使得在接入點不需要均衡來解碼數據字，但一般數據可能只用接入點出現的某種均衡來部分預編碼，因為對於一般數據來說，接入點對上行信道衝激響應有一些了解。
圖6是示意爭用字是如何在如圖2所示的系統中建立的流程圖。註冊過程(功能塊601)的第一階段可遵循在我們的待審的英國專利申請No.0113887.4(42557)和0113888.2(43066)或本領域的其他技術中描述的過程。為了使用戶單元請求上行傳輸時間，必須首先利用爭用時隙來爭用信道接入。用戶單元註冊的最後階段涉及為該特定的用戶單元建立該爭用過程，如圖6的流程圖所示。在功率控制初始化和下行均衡器設置的首次註冊步驟之後，例如如上面引用的兩個專利申請所示，接入點向用戶單元傳送一個唯一的用戶單元標識符，以用於在將來的所有通信中識別該用戶單元。在我們的待審的英國專利申請No.0113888.2(43066)中公開了一種過程，其中通過利用從用戶單元傳送到接入點的測試爭用字來計算該爭用字，測試爭用字已經被接入點預先分配給用戶單元。在根據本發明的系統中，需要估計上行鏈路信道而不需要從用戶單元傳送的測試爭用字。在時分雙工系統的情況下，用戶單元可以只是基於來自接入點的下行傳輸進行信道估計。然而在頻分雙工系統的情況下，上行和下行信道不能假定為與接入點相同，接入點必須基於從用戶單元接收的數據進行信道估計。這是基於以英國專利申請No.0113888.2(42066)中的測試爭用字的類似方式通過用戶單元傳送的沒有預編碼的已知訓練序列。然而，該訓練序列在這種情況下不必與爭用字相同。其可以僅僅是用戶單元和接入點都知道的具有良好的自相關特性的任何數據序列。
圖6示意了生成預失真爭用字的三種可能方法。在第一種方法中，第一步驟是估計上行信道衝激響應，如功能框602所示。下面將說明可以實現這種信道估計的方法。在估計了上行信道衝激響應之後，接入點501利用上行信道衝激響應和分配給特定用戶單元502的爭用字計算預失真爭用字。這在步驟603示意。在計算了預失真爭用字之後，接入點501向用戶單元502傳送用戶單元標識符連同該預失真爭用字，如步驟603所示。當用戶單元502接收到來自接入點501的預失真爭用字時，其在存儲器520中存儲所接收的預失真爭用字。這在步驟605示意。用戶單元502藉助相關的用戶單元標識符識別該預失真爭用字被分配給了自己。最後步驟606是確認爭用字已經被接收而且當前已經建立了爭用。
在第二種方法中，接入點501在步驟602再次估計上行信道衝激響應，但接入點在步驟610向用戶單元傳送用戶單元標識符，爭用字以及信道衝激響應。然後在步驟611，用戶單元利用該爭用字和上行信道衝激響應計算預失真爭用字。用戶單元接著遵循第一種方法的處理過程並將該預失真爭用字存儲在存儲器520中。
在第三種方法中，接入點501向用戶單元502重新傳送其接收的訓練序列的樣本連同用戶單元標識符以及接入點501已經分配給該特定用戶單元502的爭用字，而不是估計上行信道衝激響應。這在步驟620示意。步驟621是用戶單元從接收訓練序列的重新傳送樣本中估計上行信道衝激響應。下一步驟622是用戶單元從接入點重新傳送的訓練序列中計算上行信道衝激響應並預失真接入點已經分配給它的爭用字。第三種方法然後進入步驟605，而且該預失真爭用字現在被存儲在存儲器520中，在步驟606以與第一和第二種方法相同的方式確認爭用字的建立。
為了計算預失真爭用字，首先計算上行鏈路信道h＝[h1h2..h1]T。這在第一和第二種方法中是步驟602，而在第三種方法中是步驟621。一種方法是利用最小二乘法以摩爾-彭羅斯偽-逆(MPPI)算法的形式求解公式Xh＝y，其中y是在通過信道傳輸後接收的訓練序列樣本的序列，而X是從已知的訓練序列構成的如下的矩陣X=xNxN-1x1xN+1xNx2.........x2N-1x2N-2xN]]>MPPI算法可用於如下計算hh＝X-#y，其中X-#＝(X*TX)-1.X*T。
利用諸如RLS或LMS的遞歸算法，或者僅僅利用作用於接收的訓練序列樣本的相關器也可以獲得信道估計h。然而，利用MPPI等式計算的最小二乘解是當前優選的方法。
一旦獲得了上行鏈路信道估計h，則使用MPPI算法來求解最佳的預失真序列a，以在用戶單元傳送，目的是在接入點接收未失真爭用字c。這在第一種方法中是步驟603，在第二種方法中是步驟611，而在第三種方法中是步驟622。該預失真(預編碼)的爭用字a，在通過信道時在接收機產生原始爭用字c，可通過如下方式來計算c＝Ha(1)其中
c＝[c1，c2，…，cK]T＝原始爭用字。
H是大小為kxN的上三角信道矩陣H=hLhL-1h10000hLh2h100..................0000hLh1]]>α＝[α1，α1，…，αM]T＝長度為M的預編碼爭用字的核心(kernel)。
至少與CIR同樣長的循環前綴被添加到α中以形成長度N＝(M+L)的a。
a＝[αM-L+1，αM-L+21，…，αM，α1，α2，...，αM]T(2)L＜K＜M公式(1)可以根據α而不是根據a來改寫c＝Ωα (3)其中=h1000hLhL-1h3h2h2h1000hLh4h3........................00hLhL-1hL-2hL-3h10000hLhL-1hL-2h2h1]]>α＝Ω-#c＝(Ω*TΩ)-1Ω*Tc其中Ω-#是Ω的摩爾-彭羅斯偽-逆(MPPI)。預編碼的爭用字α的核心接著被循環擴展以在接入請求時隙傳輸之前形成全部預編碼的爭用字a。
由於Ω是循環矩陣，用於計算α的一種可選方法(提供更好的數值特性)將使用如下的奇異值分解(SVD)Ω＝Q1ΛQ2*T(Ω的奇異值分解)，因此該偽-逆被如下計算Ω-#＝Q2Λ-#Q1*T矩陣Q1和Q2是單位矩陣，Λ是對角矩陣Λ＝diag[λ1，…，λN]，其逆為 圖7示出了由用戶單元SU傳送並應用於上行信道h的爭用字a的形式，在通過上行信道h傳輸後在接入點AP的接收序列的形式，以及在接入點AP的輸出端的解碼爭用字c的形式。
圖8示出了在本實施例中使用的爭用字的形式，該爭用字包括同步欄位sync，用於該特定用戶單元的唯一標識符SU-ID，以及用於檢錯和/或糾錯的循環冗餘碼。顯然，該爭用字的形式不同於圖8所示的形式，這僅僅是一種適當的爭用字的一個例子，對於本領域的技術人員來說，顯然存在其他許多形式。
權利要求
1.一種固定無線接入(FWA)通信系統，所述系統包括接入點和多個用戶單元，每個用戶單元傳送預定的數據序列，所述系統包括用於確定每個用戶單元和所述接入點之間的上行信道的衝激響應的裝置；用於生成從用戶單元傳送到所述接入點的數據序列的裝置，所述數據包括被預失真以補償在所述用戶單元和所述接入點之間的上行信道的信道衝激響應的預定數據序列；用於在所述用戶單元中存儲所述預失真後的預定數據序列的裝置；以及用於在期望將所述預定序列傳送給所述接入點時，從所述用戶單元向所述接入點傳送所述存儲的序列的裝置。
2.根據權利要求1所述的系統，其中所述用於確定上行信道的衝激響應的裝置包括用於從所述用戶單元向所述接入點傳送具有良好的自相關特性的訓練數據序列的裝置，所述訓練數據序列對所述接入點來說是已知的，以及用於從所述接收的數據序列中推導出所述信道衝激響應的裝置。
3.根據權利要求2所述的系統，其中所有用戶單元都傳送相同的訓練數據序列，使得它們各自的上行信道衝激響應能夠被確定。
4.根據前述任何一項權利要求所述的系統，其中所述接入點被設置為向每個用戶單元傳送所述各自的上行信道衝激響應和唯一的爭用字，所述爭用字為所述預定的數據序列，用於生成預失真後的爭用字的裝置位於所述用戶單元中。
5.根據權利要求1-3任何一項所述的系統，其中所述接入點被設置成為所述用戶單元分配唯一的爭用字，根據所述上行信道衝激響應計算預失真的爭用字，所述預失真的爭用字使得它在從所述用戶單元被傳送時，所述接入點能夠不使用均衡而解碼所述預失真的爭用字，以及向所述用戶單元傳送所述預失真的唯一爭用字。
6.根據權利要求1所述的系統，其中所述用戶單元包括用於均衡所述接入點和所述用戶單元之間的下行信道的均衡器，所述確定裝置包括用於將具有良好的自相關特性的訓練數據序列從所述用戶單元傳送到所述接入點的裝置；用於將所述接收的訓練數據序列從所述接入點重新傳送到所述用戶單元的裝置；以及位於所述用戶單元中，用於從所述接收的重新傳送的訓練數據序列中推導出所述上行信道衝激響應的裝置。
7.根據權利要求6所述的系統，其中所述預定數據序列是所述系統中的每個用戶單元獨有的爭用字。
8.根據前述任何一項權利要求所述的系統，其中所述用於生成數據序列以便從用戶單元傳送到接入點的裝置包括用於利用摩爾-彭羅斯偽-逆算法，根據所述上行信道響應和所述預定的數據序列計算所述預失真的預定數據序列的處理器。
9.根據前述任何一項權利要求所述的系統，其中所述用於生成數據序列以便從用戶單元傳送到接入點的裝置包括用於利用奇異值分解(SVD)算法，根據所述上行信道響應和所述預定的數據序列計算所述預失真的預定數據序列的處理器。
10.一種用戶單元，用於根據權利要求1-9中任何一項所述的固定無線接入系統中，所述用戶單元包括用於通過上行信道向接入點傳送具有良好的自相關特性的訓練序列的裝置；用於以預失真的形式存儲從所述接入點接收的唯一爭用字的裝置，所述預失真形式使得能補償所述上行信道的衝激響應；以及用於將所述預失真的爭用字傳送到所述接入點以便請求接入傳輸信道的裝置。
11.根據權利要求10所述的用戶單元，被設置成通過下行信道從所述接入點接收所述預失真的爭用字。
12.根據權利要求10所述的用戶單元，被設置成通過所述下行信道從所述接入點接收所述爭用字，並且接收根據所述用戶單元傳送的所述訓練序列在所述接入點計算的上行信道衝激響應，其中所述用戶單元包括用於根據所述接收的爭用字和信道衝激響應計算預失真的爭用字的裝置，所述預失真的爭用字能夠補償所述上行信道的衝激響應，以便所述接入點能以不需要使用均衡就能解碼的形式接收所述爭用字；以及用於在存儲器中存儲所述計算的預失真爭用字的裝置。
13.根據權利要求12所述的用戶單元，其中所述計算裝置包括用於根據所述接收的重新傳送的訓練數據序列計算所述上行信道響應的處理器。
14.根據權利要求10所述的用戶單元，被設置成接收唯一爭用字和以所述接入點接收的形式由所述接入點重新傳送的訓練序列，所述用戶單元包括用於根據所述接收的重新傳送的訓練序列確定所述上行信道衝激響應的裝置；用於利用所述唯一爭用字和所述確定的上行信道衝激響應計算預失真的爭用字，使得在通過所述上行信道傳送所述預失真的爭用字時，所述接入點能夠不使用均衡而解碼所述爭用字的裝置；以及用於在存儲器中存儲所述計算的預失真爭用字的裝置。
15.根據權利要求12-14任何一項所述的用戶單元，其中所述用於計算預失真的爭用字的裝置包括利用摩爾-彭羅斯偽-逆算法，根據所述上行信道衝激響應和所述接收的爭用字計算所述預失真的爭用字的處理器。
16.根據權利要求12-14任何一項所述的用戶單元，其中所述用於計算預失真的爭用字的裝置包括利用奇異值分解(SVD)算法，根據所述上行信道衝激響應和所述接收的爭用字計算所述預失真的爭用字的處理器。
17.一種接入點，用於如權利要求1-9任何一項所述的固定無線接入系統中，所述接入點包括用於從用戶單元接收具有良好的自相關特性的訓練數據序列的裝置；用於為所述用戶單元分配唯一爭用字的裝置；用於根據所述接收的訓練數據序列計算所述用戶單元和所述接入點之間的上行信道衝激響應的裝置；用於根據所述計算的上行信道衝激響應和所述分配的爭用字生成預失真的爭用字的裝置；以及用於將所述預失真的爭用字傳送到所述用戶單元的裝置。
18.根據權利要求17所述的接入點，其中所述生成裝置包括用於利用摩爾-彭羅斯偽-逆算法，根據所述上行信道衝激響應和所述爭用字生成所述預失真的爭用字的處理器。
19.一種接入點，用於如權利要求1-9任何一項所述的固定無線接入系統中，包括用於從用戶單元接收具有良好的自相關特性的訓練數據序列的裝置；用於為用戶單元分配唯一的爭用字的裝置；以及用於連同所述唯一爭用字一起傳送所述接收的訓練數據序列的裝置。
20.根據權利要求17所述的接入點，其中所述生成裝置包括用於利用奇異值分解(SVD)算法，根據所述上行信道衝激響應和所述爭用字生成所述預失真的爭用字的處理器。
21.一種用於固定無線接入系統中的傳送方法，從用戶單元中的發射機通過具有信道衝激響應的傳輸信道向接入點中的接收機傳送預定的數據序列，所述方法包括步驟a)確定所述信道衝激響應；b)利用所述確定的信道衝激響應，預失真所述預定的數據序列，使得所述預定的數據序列在通過所述信道傳送並在所述接收機被接收時，能夠不使用均衡而解碼所述預定的數據序列；以及c)在所述用戶單元的存儲器中存儲所述預失真的數據序列。
22.根據權利要求21所述的方法，其中步驟a)包括以下步驟d)從所述用戶單元向所述接入點傳送訓練序列；以及e)根據所述接收的訓練數據序列計算所述信道衝激響應。
23.根據權利要求22所述的方法，其中步驟e)在接入點執行而且進一步包括以下步驟f)從所述接入點向所述用戶單元傳送所述計算的信道衝激響應；以及g)從所述接入點向所述用戶單元傳送所述預定的數據序列。
24.根據權利要求22所述的方法，其中步驟b)和e)在接入點執行，並且進一步包括從所述接入點向所述用戶單元傳送所述預失真的預定數據序列的步驟。
25.根據權利要求22所述的方法，包括從所述接入點向所述用戶單元重新傳送所述訓練數據序列的步驟，其中步驟e)在所述用戶單元執行。
26.根據權利要求21-25任何一項所述的方法，其中通過利用摩爾-彭羅斯偽-逆算法，根據所述預定的數據序列和所述信道衝激響應生成所述預失真的預定數據序列而執行步驟b)。
27.根據權利要求21-25任何一項所述的方法，其中通過利用奇異值分解(SVD)算法，根據所述預定的數據序列和所述信道衝激響應生成所述預失真的預定數據序列而執行步驟b)。
全文摘要
一種固定無線接入通信系統包括接入點和多個用戶單元。每個用戶單元(502)通過在爭用時隙期間向接入點傳送爭用字，向接入點競爭接入通信信道。所述爭用字被預失真以補償所述傳輸信道的信道衝激響應，使得接入點能不使用均衡地解碼所述爭用字。可包括微處理器的控制單元(512)將所述預失真的爭用字(a)載入存儲器(520)，並在用戶單元(502)希望請求傳輸信道傳送數據給接入點時，使所存儲的預失真爭用字(a)在爭用時隙期間應用於發射機(508)。
文檔編號H04L25/02GK1723668SQ200380105720
公開日2006年1月18日 申請日期2003年11月19日 優先權日2002年12月12日
發明者約翰·大衛·波特爾, 史蒂文·大衛·格雷弗斯, 馬爾科姆·保羅·塞拉爾斯 申請人:劍橋寬帶有限公司