CN101026381A - 用于消除无线通信系统中的信道干扰的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种用于消除无线通信系统中的干扰的无线通信接收设备和方法。该设备用于消除干扰，并包括功率检测器、信道化滤波器、具有多个滤波器(例如包括全通滤波器、低通滤波器和高通滤波器)的信道滤波器单元、与所述多个滤波器相对应的多个干扰功率检测器、以及信道滤波器选择块和多路复用器。

Description

用于消除无线通信系统中的信道干扰的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种无线通信系统中的接收机，特别地，涉及一种用于消除无线通信系统中的信道干扰的接收设备和方法。

背景技术

无线通信系统中的接收机需要3种类型的转换，包括将RF信号(射频信号)转换为基带信号的降频转换(frequency down-conversion)、将模拟信号基带信号转换为数字信号的采样转换(ADC)和量化转换。

图1是无线通信系统中的传统接收机的示意性框图。参考图1，所述接收机10包括天线15、RF调谐器20、模-数转换(ADC)块30、信道化滤波器40、均衡器50和信道估计器60。所述RF调谐器20调谐到将要通过天线15接收的信道的频率，并将调谐后的频率RF信号转换为基带信号(具有基带频率范围)。所述模-数转换(ADC)块30将模拟基带信号Sa(具有基带频率范围)转换为数字基带信号。

所述信道化滤波器40从数字(基带)信号中仅选择和输出具有所需频带、并且在预定的中心频率处具有预定带宽和预定的采样率的信号。所述均衡器50接收从信道化滤波器40输出的信号，并基于来自信道估计器60的信道信息而重新生成接收信号中的高频分量，所述高频分量由于因传输媒体带来的衰减或失真而引起的脉冲频散(dispersion)而减弱。信道估计器60接收从信道化滤波器40输出的信号，并估计诸如信道传递函数的信道信息并将其提供给均衡器50。

无线通信系统(例如，全球移动通信系统和增强型数据速率GSM演进)的性能因为无线通信环境中可能发生的各种干扰而降低，因此需要一种能对付上述干扰的技术手段。

通常，无线通信系统中可能发生的干扰包括联合信道干扰和相邻信道干扰。联合信道干扰包括使用相同频率的基站间的干扰和来自例如秘密台站的其它系统的干扰。相邻信道干扰包括同一系统中使用相邻频率的基站之间的干扰和相邻系统之间的干扰。

某些具有众多用户的地区(例如城市的市区)在相对较小的区域中需要更多数量的基站，并可能因为频率重用小区而具有联合信道干扰以及因为相邻信道的用户而具有相邻信道干扰。

由于在使用时分多址(TDMA)的无线通信中以脉冲为单位而发生干扰，所以在各脉冲的干扰之间没有相关性。因此，需要一种独立消除每个脉冲单位中的干扰的方法。

在无线通信系统中，接收机应具有用于消除上述联合信道干扰或相邻信道干扰的干扰消除装置。信道状况可以被分类为具有热噪声的信道(下文中称为“静态信道”)或具有重影或多径衰落的信道(下文中称为“衰落信道”)。

如果不考虑信道的状况而选择滤波器通过应用预定参考值来消除信道干扰，则根据该信道是受到相邻信道干扰的影响还是受到联合信道干扰的影响，而在接收机的灵敏度和性能上存在差异。

特别地，接收机对静态信道的灵敏度差于多径信道。

发明内容

希望存在一种基于对信道的静态/衰落状况的决定而适应性地消除信道干扰的装置和检测相邻信道干扰的可靠的判断方法。本发明的一方面是提供一种无线通信系统中的接收机，其通过根据测量由模拟-数字块输出的所有数字信号(例如，CIC滤波器的输出信号)的功率来选择用于消除信道干扰信号的信道滤波器而增强消除信道干扰的可靠性，并通过在静态信道和衰落信道之间进行确定来适应性地修正用于选择信道滤波器的参考值而提高接收机的灵敏度，该灵敏度对静态信道十分重要。

根据本发明的一方面，提供一种无线通信系统的接收机，包括模-数转换器(ADC)、功率检测器、信道化滤波器、信道滤波器单元、与多个滤波器相对应的多个干扰功率检测器、信道滤波器选择块(用于选择多个滤波器中的一个)和切换块(多路复用器)。

所述模-数转换器(ADC)将具有基带频率的模拟信号转换为数字信号。所述功率检测器接收所述数字信号并检测所接收的数字信号的功率。所述信道化滤波器接收所述数字信号并从所接收的数字信号中选择出具有预定信道频率的信号。所述信道滤波器单元具有多个滤波器(例如，包括全通滤波器、低通滤波器和高通滤波器)，每个滤波器都对从信道化滤波器输出的信号进行接收和滤波。

所述多个干扰功率检测器中的每一个都分别接收已存储的训练信号，还接收从多个滤波器中的对应滤波器的输出信号中所接收的训练信号，并计算出相应的干扰功率。所述信道滤波器选择块基于从功率检测器输出的功率、多个干扰功率检测器所检测到的干扰功率和多个参考值而输出选择信号。所述切换块(多路复用器)根据选择信号而输出从多个滤波器的输出信号中所选择的一个输出。

本发明的另外和/或其他方面和特征将在以下的描述中给出，或可以从对所公开的本发明的实践中得出。

附图说明

本发明的上述和/或其他方面和特征将从以下结合附图的详细描述中更清楚和更容易理解，在附图中，相同的标记代表相同的元素，和：

图1是在传统的无线通信系统中的接收机的示意性框图；

图2是根据本发明实施例的无线通信系统中的接收机的框图；

图3是图2中所示的干扰消除块220的框图；和

图4是图3中所示的第一干扰功率检测器321的框图。

具体实施方式

图2是根据本发明实施例的无线通信系统中的接收机200的框图。参考图2，所述接收机200包括天线15、调谐器20、模-数转换块30、信道化滤波器40、均衡器50、信道估计器60、功率检测器210和干扰消除块220。

所述调谐器20调谐到具有将由天线15所接收信道的频率的信号，并将调谐后的信号转换为具有基带频率的(基带)信号。

所述模-数转换(ADC)块30对具有基带频率的(基带)信号进行采样，并改变所采样信号的采样率。典型地，使用Sigma-Delta转换器作为对具有基带频率的信号进行采样的采样电路(未示出)，使用CIC滤波器(级联积分梳状滤波器)作为改变采样率的滤波器(未示出)。

所述功率检测器210接收模-数转换块30的输出信号Sa，并以脉冲为单位测量所接收的信号的功率P_C。所述模-数转换块30的输出信号Sa可以是所述CIC滤波器(未示出)的输出信号。所述信道化滤波器40接收所述模-数转换块30的输出信号Sa，并从所接收的信号Sa中选择和输出具有预定信道频率的信号Sb(例如，具有相同信道频率的信号)。所述干扰消除块220从信道化滤波器40输出的选择信号Sb中消除干扰。

图3是图2中所示的干扰消除块220的详细框图。参考图2和3，所述干扰消除块220包括信道滤波器单元310、多个干扰功率检测器321至323、信道选择块330和切换块(多路复用器)340。

所述信道滤波器单元310包括多个不同的信道滤波器311至313，其中每个都对信道化滤波器40输出的信号Sb进行接收并进行不同的滤波。所述多个信道滤波器311至313可以包括全通滤波器311、高通滤波器312和低通滤波器313。所述全通滤波器311、高通滤波器312和低通滤波器313分别输出相应的滤波后的信号S1、S2和S3。多个不同的信道滤波器311至313中的每一个都可以被实现为FIR(有限脉冲响应)滤波器，用于过滤掉分布在预定频带(全、高、低)中的白噪声。

例如，高通滤波器312是适合于消除联合信道干扰(CCI)的滤波器，低通滤波器313是适合于消除相邻信道干扰(ACI)的滤波器。“全通滤波器”是其谱幅度统一的滤波器。全通滤波器最简单的例子是延迟算子Z＝e^jω本身：其作为ω的函数的相位就简单地是ω。多个相同的干扰功率检测器321、322和323的每个都被配置为接收所存储的“训练信号”Ts和从滤波信号S1、S2和S3中预定的一个中所接收的训练信号，并据此分别计算第一干扰信号功率X、第二干扰信号功率Y和第三干扰信号功率Z。

所述信道滤波器选择块330包括信道识别器331和信道滤波器选择器332。所述信道滤波器选择块330的信道滤波器选择器332基于从功率检测器210输出的功率信号Pc、多个干涉功率X、Y、Z和多个参考值K1，...Kn而输出选择信号Se。

所述信道识别器331响应于基于所存储的训练信号Ts和所接收的全通滤波器311的输出信号中的训练信号所产生的信道预测信号(信道脉冲响应，CIR)而在静态信道和衰落信道之间做出确定，并产生多个参考值K1，...Kn，以根据确定的结果而在联合信道干扰(CCI)和相邻信道干扰(ACI)之间做出决定。

当所述多个第一功率的总和与多个第二功率的总和的比值低于预定(参考)值(A²)时，所述信道识别器331认为该信道为静态信道。在这里，所述多个第一功率分别是基于所存储的训练信号Ts和所接收的全通滤波器311的输出信号中的训练信号而产生的信道预测信号CIR的离散功率谱中的最大功率。多个第二功率的每一个则是离散功率谱中除离散功率谱的最大功率以外的剩余功率的总和。

所述第一功率的总和与第二功率的总和的比值使用下列等式1进行计算：

$\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Γ}(k,n)=\frac{\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{\left|\mathrm{Xn}\left(i\right)\right|}^2}{\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{\left|\mathrm{Xz}\left(i\right)\right|}^2}\≤A^2,(n=0,...N-1,n\≠z)$

在上述等式1中，右边的分母部分代表K(K＞1，自然数)个脉冲的CIR信号的离散功率谱中的最大功率Xz的总和，分子部分代表除最大功率以外的剩余功率Xn(n＝0，...N-1，n≠z，N＞1，N是自然数)的总和。因此，在上述等式1中，右边的分母部分是第一功率的总和，右边部分的分子部分是第二功率的总和。如果由等式1所产生的数值小于或等于预定的参考值(A²)，则认为该信道是静态信道，而如果该数值大于参考值，则认为其是衰落信道。

由所述信道识别器331通过上述的方法来确定所接收的信道是静态信道还是衰落信道，并产生多个参考值K1，...，Kn，以根据静态信道或衰落信道的判断结果在联合信道干扰(CCI)和相邻信道干扰(ACI)之间进行确定。

所述信道滤波选择器332根据由功率检测器210所计算的输出功率Pc、由多个干扰功率检测器321至323计算出的干扰功率X、Y、Z和多个参考值K1至Kn来输出选择信号Se。

例如，当干扰功率X和Y中的较小值小于干扰功率Z的值时，确定存在相邻信道干扰(ACI)，这样，所述信道滤波器选择器332输出选择信号Se，用于从多个信道滤波器311至313的输出中选择低通滤波器(ACI滤波器)313的输出信号。

相反，当功率X的值大于由参考值K2与功率Y的值相乘所产生的值时，确定是联合信道干扰(CCI)，这样，所述信道滤波器选择器332输出选择信号Se，用于从多个信道滤波器311至313的输出中选择高通滤波器(CCI滤波器)312的输出。在上述所描述的以外的情况中，则确定不存在信道干扰，这样，选择全通滤波器311的输出信号。

如上所述，当信道滤波器选择器332确定存在相邻信道干扰并选择低通滤波器(ACI滤波器)313的输出来消除相邻信道干扰时，即使不存在相邻信道干扰时也将选择低通滤波器(ACI滤波器)313。

在这种情况下，接收机对静态信道具有比衰落信道低的灵敏度。为了防止这样的情况发生，当信道滤波器选择器332从信道滤波器311至313中选择任何一个信道滤波器(例如，ACI滤波器)时，可以通过由根据功率检测器210的输出功率Pc确定是否实际存在相邻信道干扰(ACI)而减少相邻信道干扰(ACI)检测中的错误概率来增加所述信道滤波器选择器332的可靠性。所述切换块(多路复用器)340基于选择信号Se而选择和输出全通滤波器311的输出信号S1、高通滤波器312的输出信号S2和低通滤波器313的输出信号S3中的任一信号Sc。

图4是图3所示的第一干扰功率检测器321的框图。参考图4，所述第一干扰功率检测器321包括信道预测器410、卷积电路420和差分信号功率检测器430。所述第二干扰检测器322和第三干扰检测器323除了具有与第一干扰功率检波器321不同的输入/输出信号外，具有与第一干扰检测器321相同的结构。

所述信道预测器410基于从全通滤波器311的输出信号S1的输出中所接收的训练信号和已知的(所存储的)训练信号Ts而输出信道预测信号(代表所测量的信道传递函数的信道脉冲响应(CIR))。例如，所述信道预测器410可以通过将全通滤波器311的输出信号S1与所存储的训练信号Ts进行相关，并将该相关信号输出为信道预测信号CIR而产生信道预测信号CIR，或通过最小平方的方法而产生信道预测信号CIR。在这里，所述所存储的训练信号(预定的、已知的训练符号)Ts是由接收机所存储的信号(已知格式的信号)，包括导频信号等。

所述卷积电路420对所存储的训练信号Ts和从信道预测器410的输出信号CIR中所接收的训练信号进行卷积，并输出卷积信号Sv。所述差分信号功率检测器430计算信道滤波器单元310中的全通滤波器的输出信号S1与卷积电路420的输出信号Sv之间的差分功率X。

这样，所述第一干扰功率检测器321通过使用由信道滤波器单元310中的全通滤波器311所接收的输出脉冲的训练段中的训练符号来检测干扰信号功率X。

如上所述，根据本发明实施例的用于消除无线通信系统中的干扰的接收设备和方法通过测量接收机中的模-数块的输出信号(例如，CIC滤波器的输出信号)的功率而提高了选择用于消除信道干扰的信道滤波器的可靠性，并通过基于静态信道和衰落信道之间的区别适应性地修改用作信道滤波器的选择标准的参考值而改进了接收机的灵敏度，该灵敏度对静态信道十分重要。

虽然通过以上实施例对本发明进行了描述和显示，但是本发明并不局限于所描述的实施例。相反，本领域技术人员应当清楚可以在不偏离本发明的原则和精神的范围内对这些实施方式进行修改，由所附权利要求书及其等价物来限定本发明的范围。

相关申请的交叉引用

本申请要求在2006年1月17日提交的申请号为No.10-2006-0004735的韩国专利申请的优先权，该申请在此全部引入作为参考。

Claims (19)

1.一种用于消除无线通信系统的接收机中的干扰信号的电路，包括：

功率检测器，被配置为接收第一信号并对所述第一信号的功率进行检测；

带通滤波器，用于对所述第一信号进行接收和滤波；

具有多个滤波器的信道滤波器单元，所述每个滤波器对从所述带通滤波器输出的信号进行接收和滤波；

多个干扰功率检测器，每个干扰功率检测器接收所存储的训练信号和从所述多个滤波器中的相应滤波器的输出信号中所接收的训练信号，并计算相应的干扰功率；

信道滤波器选择块，用于基于下述而输出选择信号：

所述第一信号的功率，

由所述多个干扰功率检测器所检测出的干扰功率，

和多个参考值；和

多路复用器，用于基于所述选择信号而从所述多个滤波器的输出信号中输出选择输出。

2.如权利要求1所述的电路，其中，

所述信道滤波器单元的多个滤波器包括全通滤波器、高通滤波器和低通滤波器；和

所述多个干扰功率检测器中的每一个接收所存储的训练信号和从所述多个滤波器中的相应滤波器的输出信号中所接收的训练信号，并由此分别计算第一干扰信号功率、第二干扰信号功率和第三干扰信号功率；和

所述多路复用器被配置为输出从全通滤波器的输出信号、高通滤波器的输出信号和低通滤波器的输出信号中所选择的信号。

3.如权利要求2所述的电路，其中所述多个干扰功率检测器中的每一个包括：

信道预测器，用于基于所存储的训练信号和从全通滤波器的输出信号、高通滤波器的输出信号和低通滤波器的输出信号中的相应输出信号中所接收的训练信号而输出信道预测信号CIR；

卷积电路，用于将所存储的训练信号和所述信道预测信号CIR进行卷积；和

差分信号功率检测器，用于检测所述卷积电路的输出信号与从全通滤波器的输出信号、高通滤波器的输出信号和低通滤波器的输出信号中的相应输出信号中所接收的训练信号之间的差分功率。

4.如权利要求3所述的电路，其中所述信道预测器通过将所存储的训练信号与从全通滤波器的输出信号、高通滤波器的输出信号和低通滤波器的输出信号中的相应输出信号中所接收的训练信号进行相关而产生所述信号预测信号CIR。

5.如权利要求3所述的电路，其中所述信道滤波器选择块包括：

信道识别器，用于响应于基于所存储的训练信号和全通滤波器的输出信号所产生的所述信道预测信号而在静态信道和衰落信道之间做出确定，并产生多个参考值，以根据所述静态信道-衰落信道确定的结果而在联合信道干扰和相邻信道干扰之间做出决定；和

信道滤波器选择器，用于基于所述第一信号的功率、由所述多个干扰功率检测器所计算出的干扰功率和所述多个参考值而输出选择信号。

6.如权利要求5所述的电路，其中当多个第一功率的总和与多个第二功率的总和的比值低于预定值时，所述信道识别器确定所接收的信道为静态信道，其中：

所述多个第一功率是根据所存储的训练信号和所接收的全通滤波器的输出信号中的训练信号而计算出的所述信道预测信号的离散功率谱中的最大功率；和

所述多个第二功率是所述离散功率谱中除根据所存储的训练信号和所接收的全通滤波器的输出信号中的训练信号而计算出的最大功率之外的功率。

7.如权利要求1所述的电路，其中所述带通滤波器是用于从所接收的第一信号中选择具有预定信道频率的信号的信道化滤波器。

8.一种无线通信系统的接收机，包括：

模-数转换器，用于将具有基带频率的模拟信号转换为数字信号；

功率检测器，用于接收从所述模-数转换器输出的数字信号，并计算所接收的数字信号的功率；

信道化滤波器，用于接收从所述模-数转换器输出的数字信号，并从所接收的数字信号中选择具有预定信道频率的信号；

具有多个滤波器的信道滤波器单元，其中每个滤波器对从所述信道化滤波器输出的信号进行接收和滤波；

多个干扰功率检测器，每个检测器接收所存储的训练信号和多个滤波器中的相应滤波器的输出信号，并计算相应的干扰功率；

信道滤波器选择块，用于基于第一信号的功率、由所述多个干扰功率检测器所计算的所述干扰功率、和多个参考值而输出选择信号；和

多路复用器，用于根据所述选择信号而输出从所述多个滤波器的输出信号中选择的一个输出。

9.如权利要求8所述的接收机，其中：

所述信道滤波器单元的多个滤波器包括全通滤波器、高通滤波器和低通滤波器；

所述多个干扰功率检测器中的每一个接收所存储的训练信号和全通滤波器、高通滤波器和低通滤波器中的相应滤波器的输出信号，并由此分别计算第一干扰信号功率、第二干扰信号功率和第三干扰信号功率；

所述信道滤波器选择块基于所述第一信号功率和第一干扰信号功率、第二干扰信号功率和第三干扰信号功率而输出高通滤波器和低通滤波器选择信号；和

所述多路复用器根据高通滤波器和低通滤波器选择信号输出从全通滤波器的输出信号、高通滤波器的输出信号和低通滤波器的输出信号中所选择的一个输出信号。

10.如权利要求9所述的接收机，其中所述模-数转换器包括Sigma-Delta转换器和CIC滤波器，且所述功率检测器接收所述CIC滤波器的输出信号并由此计算所接收的信号的功率。

11.如权利要求9所述的接收机，其中所述多个干扰功率检测器中的每一个包括：

信道预测器，用于基于所存储的训练信号和从全通滤波器的输出信号、高通滤波器的输出信号和低通滤波器的输出信号中的相应输出信号中所接收的训练信号而输出信道预测信号；

卷积电路，用于将所存储的训练信号和所述信道预测信号进行卷积；和

差分信号功率检测器，用于计算所述卷积电路的输出信号与全通滤波器的输出信号、高通滤波器的输出信号和低通滤波器的输出信号中的相应输出信号之间的差分功率。

12.如权利要求11所述的接收机，其中所述信道预测器通过将所存储的训练信号与从全通滤波器的输出信号、高通滤波器的输出信号和低通滤波器的输出信号中的相应输出信号中所接收的训练信号进行相关而产生所述信号预测信号。

13.如权利要求11所述的接收机，其中所述信道滤波器选择块包括：

信道识别器，用于响应于所述信道预测信号而在静态信道和衰落信道之间进行确定；和

信道滤波器选择器，用于基于所述数字信号的功率、由所述多个干扰功率检测器所计算出的所述干扰功率和所述多个参考值而输出选择信号。

14.如权利要求13所述的接收机，其中当多个第一功率的总和与多个第二功率的总和的比值低于预定值时，所述信道识别器确认所接收的信道为静态信道，其中：

所述多个第一功率的每一个是所述信道预测信号的离散功率谱中的最大功率；和

所述多个第二功率的每一个是所述信道预测信号的离散功率谱中除最大功率之外的功率。

15.一种用于消除无线通信系统的接收机中的干扰信号的方法，所述方法包括：

(1)接收第一信号并检测该第一信号的功率；

(2)从所接收的第一信号中选择具有预定信道频率的信号；

(3)将步骤(2)中的预定信道频率信号通过全通滤波器、高通滤波器和低通滤波器中的每一个进行滤波，并且并行地输出滤波后的信号；

(4)将所存储的训练信号与从步骤(3)输出的信号中的每一个输出信号中所接收的训练信号相比较，并分别由此计算干扰功率；

(5)基于所述第一信号的功率、在步骤(4)中所计算的干扰功率和多个参考值而输出选择信号；和

(6)基于所述选择信号从步骤(3)的滤波信号中选择一个信号。

16.如权利要求15所述的方法，其中步骤(4)包括：

基于所存储的训练信号和从步骤(3)中的滤波信号中的相应信号中所接收的训练信号而产生信道预测信号；

将所述训练信号与所述信道预测信号进行卷积；和

检测在所述卷积步骤输出的信号与步骤(3)的滤波信号中的相应信号之间的差分功率。

17.如权利要求16所述的方法，其中通过将所存储的训练信号与从全通滤波器的输出信号、高通滤波器的输出信号和低通滤波器的输出信号中的相应输出信号中所接收的训练信号进行相关而执行所述产生信道预测信号的步骤。

18.如权利要求16所述的方法，其中步骤(5)包括：

基于使用所存储的训练信号和从全通滤波器的输出信号中所接收的训练信号而产生的所述信道预测信号来在静态信道和衰落信道之间做出确定，并生成多个参考值，以基于所述静态信道-衰落信道确定的结果而在联合信道干扰和相邻信道干扰之间做出决定；和

基于所述第一信号的功率、所述多个参考值和由步骤(4)检测的干扰功率而输出所述选择信号。

19.如权利要求18所述的方法，其中所述产生多个参考值包括当多个第一功率的总和与多个第二功率的总和的比值低于预定值时，确定所接收的信道为静态信道，其中所述多个第一功率的每一个是所述信道预测信号的离散功率谱中的最大功率；和

所述多个第二功率的每一个是所述信道预测信号的离散功率谱中除最大功率之外的功率。

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