CN100518010C - 空分多址接入系统的无线接收方法 - Google Patents

Abstract

一种无线接收系统，使用多个天线来接收来自多个用户的信号，其特征在于，包括：生成与需要抽出的用户信号相关的信道分配信息的信道分配信息生成装置；根据上述信道分配信息，从由上述多个天线接收的接收信号中抽出每个用户的用户信号的抽出装置，上述信道分配信息生成装置为了对每个用户产生接收功率差，生成需要抽出的信道分配信息，提供给上述抽出装置。

Description

空分多址接入系统的无线接收方法

本申请是中国专利申请01815136.1号的分案申请。

技术领域

本发明涉及无线接收系统及方法，特别是涉及在PDMA(PathDivision Multiple Access)等通信方法中的无线接收中，除去其他用户的干扰信号的技术。

背景技术

在现有技术中，在同一频率中分配多个信道来进行复用的技术已经公知了。

在图9中表示了在移动电话等中使用的PDMA方式所进行的信道分配的样子。在PDMA中，空间上分割同一频率中的一个时隙，来传送多个用户的数据。在图中，横轴是时间轴，纵轴是空间方向(路径复用方向)。在同一频率中，在时间轴方向上分割成4个时隙(时隙1～4)，各个时隙进一步被分割成空间方向不同的4个路径。例如，当着眼于时隙3时，被分割成信道3，1(时隙3中的第一路径)、信道3，2(时隙3中的第二路径)、信道3，3(时隙3中的第三路径)、信道3，4(时隙3中的第四路径)的4个，给各个信道分配不同的用户。同一时隙内的4个信道使用具有指向性的自适应阵列等信号抽出装置来进行相互分离。自适应阵列的基本原理是：由多个天线接收来自不同方向的电波，通过给来自各个天线的接收信号进行最佳的加权，来分离来自各个用户的信号。

在图10中，表示了现有的PDMA接收系统的构成。在该图中，为了分离用户1和用户2，而设置4个天线3～6，各个天线的输出在频率变换电路7中通过本振信号Lo进行频率变换。进行了频率变换的各个接收信号接着由A/D变换器8变换为数字信号，传送给DSP(数字信号处理器)10。

在DSP 10中内置自适应阵列11，12、接收信号矢量计算机13、存储器14、相关值计算机15、信道分配装置16。自适应阵列11，12分别从数字接收信号中抽出由信道分配装置16所指定的特定的用户信号。即，自适应阵列11抽出用户1的接收信号，自适应阵列12抽出用户2的接收信号。接收信号矢量计算机13根据数字接收信号和自适应阵列11，12的输出信号，计算于全部用户相对应的接收信号矢量，存储到存储器14中。信道分配装置16向存储器14和相关值计算机15指定两人的用户(用户1和用户2)。相关值计算机15在存储器14中所存储的接收信号矢量中，计算所指定的两人的用户的接收信号矢量的相互相关值。信道分配装置16收取两人的用户的接收信号矢量的所算出的相互相关值，如果相互相关值在一定值以下，把这两人的用户分配给同一时隙来进行复用。

这样，能够给多个用户分配同一时隙，但是，这是在来自多个用户的接收功率强度之差在一定值以下的情况下进行的。当两个信号的接收功率存在较大的差时，在一定的增益条件下，难于解调两个信号。

在图11和图12中，模式地表示了现有的时隙分配的样子。设想了这样的情况：当基站CS与用户终端PS1，PS2进行通信时(分别以不同的时隙进行通信)，新的用户终端PS3呼叫。如图11所示的那样，计算PS1、PS2与PS3的接收功率差，当PS1和PS3的接收功率差大于PS2和PS3的接收功率差时，在基站CS中，把新的用户终端PS3分配给接收功率差小的PS2的时隙，使PS2和PS3在同一时隙中进行复用。另一方面，如图12所示的那样，当PS1和PS3的接收功率差小于PS2和PS3的接收功率差时，在基站CS中，把新的用户终端PS3分配给接收功率差小的PS1的时隙，使PS1和PS3在同一时隙中进行复用。

这样，在现有技术中，把相互相关值或者接收功率强度差为一定值以下的多个用户分配给同一时隙，用自适应阵列对每个用户分离抽出接收信号，但是，如图11所示的那样，在把PS2和PS3分配给同一时隙的情况下，当PS2和PS3大致从同一方向发送信号时，就不能用自适应阵列分离PS2和PS3，不能仅分离PS2或PS3。

因此，本申请人在以前的日本专利申请特願平11-290093号中提出了以下这样的无线接收系统。即，串联连接多级干扰消除器，该干扰消除器由自适应阵列、推定在哪种程度的信号中包含用户的信号成分的参数推定器、通过从输入信号中抽取某个用户之外的全部用户的信号成分来除去干扰信号成分的运算装置所组成，在各个级中，分级地减少在用户信号中包含的其他用户信号成分的比例，最终对每个用户分离抽出信号。

因此，在串联连接多级这样的干扰消除器的构成(以下把其称为MIC(多级干扰消除器))中，在某一级中，能够正常地解调任一个用户的信号，从接收信号中抽去能够正常解调的用户的信号，输出给下一级的消除器，因此，在各个级中，至少需要无错误地解调一个用户信号。

但是，在该MIC中，与现有技术相同，当把接收功率强度差小的用户分配给同一时隙时，存在在某级中能够正确地解调全部的用户信号的可能性，与此相反，也会发生全部的用户信号都为解调错误的可能性，而不能充分发挥MIC的功能。即，如果是一级的构成，由于必须同时分离全部的用户，应当优先进行能够正确解调全部用户信号的分配，但是，如MIC那样，在多级的构成中，当通过这样的分配而在全部的用户信号中产生解调错误时，不能依次消除干扰，难于对每个用户分离信号。

发明内容

鉴于上述课题，本发明的目的是提供能够使用多个天线接收来自多个用户的信号，对每个用户确实地分离信号，而与多个用户进行通信的装置及方法。

本发明提供用多个天线接收来自多个用户的信号的方法。该方法的特征在于，包括：以使相互之间产生接收功率差的方式给同一时隙分配多个用户信号的分配步骤；从接收信号中相互分离分配给上述同一时隙的用户信号的分离步骤。

在上述分配步骤中，以使上述接收功率差的至少一个超过规定值的方式将上述多个用户分配给上述同一时隙。

而且，在上述分配步骤中，当存在能够分配的多个时隙时，以使上述接收功率差变大的方式给同一时隙分配多个用户信号。

在本方法中，在上述分离步骤中，在多级中，从上述接收信号依次分离分配给上述同一时隙的用户信号来进行解调，从接收信号中依次除去解调的用户信号。

在本方法中，上述分配步骤以预定周期重复执行。

在本方法中，进一步包括：控制用户终端的发射功率以便于产生上述接收功率差的步骤。

本发明能够用于由PDMA进行的无线接收。

而且，本发明提供一种无线接收系统，使用多个天线来接收来自多个用户的信号，其特征在于，包括：生成与将要抽出的用户信号相关的信道分配信息的信道分配信息生成装置；根据上述信道分配信息来从由上述多个天线接收的接收信号抽出每个用户的用户信号的抽出装置，上述信道分配信息生成装置为了对每个用户生成接收功率差而生成将要抽出的信道分配信息，提供给上述抽出装置。当接收功率差产生时，当不能分离抽出全部的用户信号时，能够确实地分离抽出至少一个用户信号。因此，能够从在来自多个天线的接收信号中包含的多个用户信号中确实地除去能够分离抽出的用户信号。

其中，上述信道分配信息生成装置生成将要抽出的信道分配信息，以使各用户间的接收功率差的至少一个超过规定值，提供给上述抽出装置。通过产生超过规定值的大的接收功率差，能够确实地分离抽出至少一个(具体地说，接收功率差最大的信号)。而且，规定值可以固定为例如10dB，也可以为可以适当调整的可变值。根据容许错误率来决定规定值。

而且，上述抽出装置把多个抽出每个用户的用户信号的抽出单元进行串联连接来构成，上述抽出装置抽出至少一个用户信号，同时，从输入接收信号中除去抽出后的用户信号，提供给下一级的抽出单元。在串联连接多个抽出单元来成为MIC构成的情况下，在各级即各个抽出单元中，由于每个用户中产生接收功率差，则能够确实地分离某一个信号(接收功率差最大的信号)，由此，能够有效地发挥各个抽出单元中的干扰除去作用。

上述信道分配信息生成装置生成由PDMA方式进行复用的信道分配信息，上述抽出装置从由上述PDMA方式进行复用的用户信号中抽出每个用户的用户信号。

而且，在本系统中，上述信道分配信息生成装置每隔一定时间更新上述信道分配信息。由此，能够始终生成最佳的信道分配信息，能够稳定地确立与多个用户的通信。

而且，在本系统中，进一步包括：控制用户终端的发射功率以使每个信道中产生接收功率差的装置。由此，即使最初没有接收功率差，也能使接收功率差产生，而生成适当的信道分配信息。

附图说明

图1是成为实施例的前提的无线接收系统构成图；

图2是实施例的无线接收系统构成图；

图3是实施例的处理流程图(其一)；

图4是实施例的处理流程图(其二)；

图5是实施例的新的用户分配示意图；

图6是实施例的新的用户分配示意图；

图7是实施例的处理结果示意图；

图8是另一个实施例的处理流程图；

图9是PDMA方式所进行的用户(信道)分配示意图；

图10是现有的无线接收系统的构成图；

图11是现有的新的用户分配示意图；

图12是现有的新的用户分配示意图。

具体实施方式

以下根据附图来对本发明的实施例进行说明。

首先，对使用成为本实施例的前提的MIC的接收系统进行说明。在图1中，表示了使用MIC的接收系统的构成。设有4个天线3～6、频率变换电路7以及A/D变换器8，从A/D变换器8所输出的输入信号矢量X1(t)被传送给第一级的运算装置101、第一级的自适应阵列AA11～AAm1、第一级的参数推定器PE11～PEm1。

从自适应阵列AA11～AAm1分别输出作为包含最强的对应用户的信号成分的复数信号的用户信号Y11～Ym1，传送给第一级的运算装置101，由对应的检波器(解调器)DE11～DEm1进行检波(解调)。

参数推定器PE11～PEm1分别根据输入信号矢量X1(t)和检波输出(解调输出)来推定对应用户的接收信号系数矢量H11～Hm1，发送给第一级的运算装置101。参数推定器PE11～PEm1对下述内容进行推定：对应的用户的信号成分以何种程度包含在输入信号矢量中，或者对应的用户的信号成分相对于输入信号矢量以何种程度进行相位旋转等。

第一级的运算装置101对于每个用户i(i＝1～m)，通过从输入信号矢量X1(t)中抽去除该用户I以外的全部用户的信号成分，来除去干扰信号成分，算出该用户i的输入信号矢量Xi2(t)并输出。但是，当在解调器DE11～DEm1产生解调错误的情况下，该信号作为干扰信号成分，不能从输入信号矢量中抽去。假定，在使用产生解调错误的信号来除去干扰成分的情况下，解调错误会原封不动地对下一级的输入信号产生影响。运算装置101对每个用户算出输入信号X12(t)～Xm2(t)，传送给第二级的自适应阵列AA11～AAm1。

第二级的自适应阵列、参数推定器、检波器、运算装置的动作也与第一级的动作相同，在每级中抽去除用户I以外的全部的用户的信号成分。

因此，在通过第L级的运算装置10L的输入信号矢量X1(L+t)～Xm(L+t)中，其他的用户的信号被完全除去，通过由最后的自适应阵列和检波器组成的分离部200，能够对每个用户分离信号而输出。

对于解调错误未发生而能够正常解调的用户信号，不需要消除干扰成分，因此，可以不向下一级的消除器传送信号。例如，在图1中，当对于用户1能够分离信号时，运算装置101可以不输出X12(t)，而把X22(t)～Xm2(t)输出给下一级的自适应阵列，对于这些信号，依次除去干扰成分。

因此，如上述那样，在接收功率差小的用户信号被分配给同一时隙时，例如，在第一级的消除器中，当在全部的用户信号中产生解调错误时，提供给下一级的信号不能生成，对于每个用户不能分离信号。

因此，在本实施例中，以这样的MIC构造为前提，通过进一步调整用户的比例，能够确实地分离每个用户的信号。

在图2中，表示了本实施例所涉及的无线接收系统的构成。基本上与图1所述的构成相同，但是，在本实施例中，信道分配的方法不同。具体地说，包括：存储来自各级中的参数推定器PE的用户信号的接收信号系数H的存储器202、根据所存储的接收信号系数来算出各个用户信号的接收功率的接收信号功率计算机204、存储所算出的接收信号功率的DPRAM 206和根据接收信号功率来决定信道分配的信道选择部208。不是象现有技术那样把接收功率差小的用户信号分配给同一时隙，与之相反，设定为把接收功率差大的用户信号分配给同一时隙，指示给各级的自适应阵列。而且，在接收信号功率计算机204中，能够从各个接收信号系数H通过P＝H²来计算每个用户的接收功率。而且，由信道选择部208所决定的信道分配信息被提供给各级的自适应阵列，由各级的自适应阵列所指定的用户信号被抽出。

在图3中表示了起到信道分配信息生成装置的功能的信道选择部208的分配处理流程图。首先，在各个时隙中确认连接中的用户数(S101)。在图9所示的构成的情况下，对4个时隙分别确认现在的用户数。而且，着眼于第一层即路径复用方向，判定现在空闲是否存在(S102)。在第一层中存在空闲的情况下，给新呼叫的用户分配第一层空闲的时隙(S103)。即，如果可能，把多个用户分别分配给不同的时隙。另一方面，在第一层的时隙已经被占据而没有空闲的情况下，接着判定在第二层中是否存在空闲(S104)。当在第二层中存在空闲的时隙仅有一个时，根据把多个用户分配给尽可能不同的时隙的算法，给新呼叫的用户分配该存在空闲的时隙(S105)。当在第二层中存在空闲的时隙具有两个以上时，在存在两个空闲的时隙中，根据由接收信号功率计算机204所算出的接收功率来决定分配给哪个最合适。即，分别算出第二层中存在空闲的全部时隙的已经分配给第一层的用户的接收功率P与新呼叫的用户的接收功率Pnew之差Pdiff(S106)。例如，在第二层中存在空闲的时隙是第二时隙和第三时隙，各个时隙的第一层已经分配了用户2和用户3的情况下，算出用户2的接收功率P2与新用户的接收功率Pnew之差P2-Pnew以及用户3的接收功率P3与新用户的接收功率Pnew之差P3-Pnew。而且，在第二层中存在空闲的时隙中，选择Pdiff最大的即接收功率最不相同的时隙的第二层，分配新用户(S107)。在上述例子中，如果P2-Pnew＜P3-Pnew，则给用户3所分配的第三时隙的第二层分配新用户。

当把新用户分配给接收功率差大的时隙时，在该时隙内将要相互识别用户信号的情况下，接收功率大的信号容易解调，因此，在MIC的各级中，至少确实地解调了一个接收信号大的信号，使用该用户信号能够从输入信号中除去干扰成分。

另一方面，在全部的时隙中在第二层中不存在空闲的情况下，信道选择部208按照图4的处理进行分配。即，把表示层的参数设定为3(S201)，判断在第N层(即第三层)中是否仅有一个存在空闲的时隙(S202)。当在第三层中存在空闲的时隙仅有一个时，与第二层中的处理S104、S105相同，根据分配给尽可能不同的时隙的算法，来给在第三层中存在空闲的时隙分配新用户(S203)。

另一方面，当在第三层中存在空闲的时隙具有两个以上时，分别算出分配给第三层中存在空闲的全部时隙的第一层、第二层的用户的接收功率Pi与新用户的接收功率Pnew之差Pidiff(S204)。例如，当在第二、第三时隙的第三层中存在空闲，给第二时隙的第一、第二层分别分配用户1、2，给第三时隙的第一、第二层分别分配用户3、4时，算出P1-Pnew、P2-Pnew、P3-Pnew、P4-Pnew。而且，对于全部的Pidiff判定是否超过规定值，即，判定接收功率之差是否较大(S205)。规定值可以为例如10dB。而且，对于分配的用户，当存在接收功率差超过规定值的时隙时，给该时隙分配新用户(S206)。例如，对于第二时隙，当P1-Pnew和P2-Pnew都超过规定值时，给第二时隙分配新用户。在此情况下，用户1、用户2、新用户的接收功率分别变得大大不同，在MIC的各级中，能够确实地解调某一个用户信号(接收功率最大的信号)，从输入信号中抽去，而生成下一级的信号。而且，对于分配的全部用户，当接收功率差为超过规定值时，选择超过规定值的用户最多的时隙来分配新用户(S207)。例如，在对于第二时隙，P1-Pnew和P2-Pnew都为规定值以下，对于第三时隙，P3-Pnew为规定值以下，但P4-Pnew超过规定值的情况下，给第三时隙分配新用户。由此，在分配了新用户的时隙中，由于至少某一个用户的接收功率与其他接收功率相比大大超过规定值，能够解调该用户信号，从输入信号中抽去，生成MIC的下一级的信号。而且，当在第三层中存在空闲的时隙的某一个中，全部用户的接收功率差为规定值以下时，给第三层中存在空闲的任意时隙分配新用户。

另一方面，当在第三层中没有存在空闲的时隙时，判定该层是否是最后层(S208)。能够复用的层数根据天线的条数来决定，例如，在图9所示那样的时隙中能够复用的达4个，在此情况下，由于还不是最后层，则使N递增1(S209)，重复进行S202以后的处理。由此，给某一个时隙的第四层分配新用户。而且，在已经是最后层的情况下，由于不能分配新用户，因此，拒绝进行信道分配(S210)，结束处理。在以上的处理中所生成的信道分配信息按上述那样被提供给各级的自适应阵列。

在图5和图6中，模式地表示了本实施例的处理所进行的分配处理。如图5所示的那样，当新的用户终端PS3呼叫时，在PS1-PS3的接收功率差大于PS2-PS3的情况下，不给PS2而给PS1和PS3分配同一时隙。而且，如图6所示的那样，在PS1-PS3的接收功率差小于PS2-PS3的情况下，给PS2时隙分配PS3，在同一时隙中进行复用。请与图11和图12所示的现有的分配处理进行比较。

而且，在本实施例中的分配处理中，给尽可能不同的时隙分配用户，由此，减少了各时隙的复用度，但是，能够按接收功率差的大小来进行优先分配。即，在第二层中存在空闲的时隙具有一个的情况下，不是给该时隙分配新用户，与第二层有无空闲无关，给接收功率差大的时隙的第三层分配新用户。例如，给第二时隙分配用户1、2，给第三时隙分配用户3、4，到第二层已经没有空闲，给第四时隙仅分配用户5，即使在第二层中存在空闲的情况下，当新用户6呼叫时，用户1、2分别与新用户6的接收功率差大大超过规定值，一方面与在第二层中存在空闲的第四时隙相关，当用户5与新用户的接收功率差为规定值以下时，把新用户6分配给第二时隙而不是第四时隙。

当归纳新用户的分配算法时，为以下那样：

把新用户分配给不同的时隙，以使时隙的复用度尽可能少，在全部的时隙中，当第N层已经分配给用户时，根据接收功率差来决定分配给N+1层的时隙。即，分配给与现有用户的接收功率差较大的时隙的N+1层。

对于第一层，给不同的时隙分配新用户，对于第二层以后，与各时隙的复用度无关，新用户分配给与现有用户的接收功率差较大的时隙。

在图7中，表示了通过本实施例的算法来分配新用户时的MIC各级中的解调的样子。给某个时隙分配用户1～4，设定了接收功率以用户1～4的顺序变大的情况。图中○表示没有错误能够解调的情况，×表示产生了解调错误的情况。在MIC的第一级(1st级)中，接收功率最大的用户1的信号被正常解调，其他的用户2～4的信号产生解调错误。使用能够正常解调的用户1的信号，从输入信号中减去，由此，在输入信号中包含的用户1的信号被除去，成为MIC的下一级的输入信号。

在MIC的第二级(2nd级)中，用户1的信号已经被除去，用户2的信号的接收功率为最大，被正常解调。能够正常解调的用户2的信号从输入信号中减去，不包含作为干扰成分的用户2的信号的输入信号被送给下一级。

在MIC的第三级(3rd级)中，用户1、2的信号已经被除去，用户3的信号成为最大的，被无错误解调。而且，用户3的信号被从输入信号中减去，仅包含用户4的信号的输入信号被送给下一级。

在MIC的第四级(4th级)中，仅包含用户4的信号(或者，虽然包含若干其他信号成分但其为微小量)，因此，能够容易地抽出用户4的信号，进行解调。

这样，在本实施例中，当在同一时隙中进行复用时，进行分配以使与现有用户的接收功率差变大，因此，如图7所示的那样，在分配用户的接收功率之间产生差别，由此，在MIC的各级中，能够确实地解调至少某一个用户的信号。

以上，对本发明的实施例进行了说明，但是，发明并不仅限于此，在本发明的技术思想的范围内中，能够进行各种变更。例如，在根据上述(1)或(2)的算法来给时隙分配新用户之后，在用户终端移动而使其接收功率变化的情况下，也能得到上述效果。因此，最好使用户对时隙的分配动态地变化。

在图8中，表示此时的分配处理流程图。首先，使用(1)或(2)的算法，给时隙分配新用户(S301)。接着，在分配之后，判断是否经过了一定时间(S302)，在经过了一定时间之后，对于通信中的全部用户，再次计算接收功率差，给时隙再次进行分配以使接收功率差变大(S303)。作为一例，第一层的用户维持原样，对于第二层以后的用户计算接收功率差，给第二层以后再次进行分配以使接收功率差变大。

而且，在本实施例中，当与已有的用户的接收功率差为规定值以下，接收功率差不大时，不分配给任意的时隙，最好控制用户的接收功率本身，增大接收功率差。因此，例如，在图2的构成中，新设置功率控制部，在新用户与已有用户的接收功率差为规定值以下时，从功率控制部向新用户的终端发送功率控制信号，使新用户终端的发射功率增大或减小，加大与已有用户的接收功率差。由此，能够有效地使MIC各级发挥作用。

如上述那样，根据本发明，从包含多个用户信号的接收信号中对每个用户确实地分离信号，由此，能够同时与多个用户进行通信。

Claims (7)

1.一种空分多址接入系统的无线接收方法，通过多个天线接收来自多个用户的信号，其特征在于，包括：

以使相互之间产生接收功率差的方式给同一时隙分配多个用户信号的分配步骤；

从接收信号中相互分离出分配给上述同一时隙的用户信号的分离步骤。

2.根据权利要求1所述的空分多址接入系统的无线接收方法，其特征在于，在上述分配步骤中，以使上述接收功率差的至少一个超过规定值的方式将上述多个用户分配给上述同一时隙。

3.根据权利要求1所述的空分多址接入系统的无线接收方法，其特征在于，在上述分配步骤中，当存在能够分配的多个时隙时，以使上述接收功率差变大的方式给同一时隙分配多个用户信号。

4.根据权利要求1～3任一项所述的空分多址接入系统的无线接收方法，其特征在于，在上述分离步骤中，

从上述接收信号经过多级依次分离分配给上述同一时隙的用户信号，来进行解调，

从接收信号中依次除去解调的用户信号。

5.根据权利要求1～3任一项所述的空分多址接入系统的无线接收方法，其特征在于，上述分配步骤以预定周期重复执行。

6.根据权利要求1～3任一项所述的空分多址接入系统的无线接收方法，其特征在于，进一步包括：控制用户终端的发射功率，以便于产生上述接收功率差的步骤。

7.根据权利要求1～3任一项所述的空分多址接入系统的无线接收方法，其特征在于，上述分配步骤和上述分离步骤以PDMA方式执行。

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