CN101521516B

CN101521516B - 适用于干扰消除的接收机

Info

Publication number: CN101521516B
Application number: CN2008100075515A
Authority: CN
Inventors: 肖业平; 马馨睿; 段世平
Original assignee: Woasis Telecomm Co ltd
Current assignee: Woasis Telecomm Co ltd
Priority date: 2008-02-27
Filing date: 2008-02-27
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2028-02-27
Also published as: CN101521516A

Abstract

本发明公开了一种适用于干扰消除的接收机，包括：估计用户的信道特征或者用户和干扰的信道特征的信道估计器；计算线性滤波器的系数

和经过滤波器后的等效信道脉冲响应

的滤波器系数计算器；抑制干扰的线性滤波器；以及消除剩余的符号间干扰的非线性检测器。这种结构的接收机能够兼容单天线和双天线甚至多天线，并且其低复杂度的特征适用于各种调制方式。使用这种通用接收机结构的目的是为了在保证优异性能的前提下，各种不同类型的接收机或者接收机工作在不同的调制方式下能采用相同的接收机结构，从而方便厂家提高开发速度，降低成本，同时有利于接收机兼容各种调制方式。

Description

适用于干扰消除的接收机

技术领域

本专利涉及一种无线通信系统中的接收机结构，特别适用于存在干扰的无线蜂窝通信系统。

背景技术

在无线蜂窝通信系统中，干扰已经越来越成为限制系统容量的最重要的因素，因此在接收机中引入干扰抵消技术变得越来越重要。

近几年，3GPP在GSM/EDGE系统中引入了SAIC(单天线干扰消除)和DAIC(双天线干扰消除)技术来消除同频和邻频干扰。在GMSK调制情况下，SAIC能抵消比较强的干扰，而DAIC在GMSK调制和8PSK调制时都能抵抗较强的干扰。SAIC主要有两类算法和结构，第1类是把干扰消除和均衡分开的结构，第2类是联合干扰消除和均衡的结构。和SAIC类似，DAIC也有几种算法和结构，第1类是两路信号分别采用SAIC后合并的结构，这类算法在某些情况下性能较好，但有很大的局限性，第2类是联合干扰消除和均衡的结构和算法，这类算法能得到非常好的性能，但复杂度太高，特别对高阶调制复杂度更是无法忍受。截至3GPP R7版本，GSM系统中支持的终端包括单天线和多天线，而支持的调制方式更是包括GMSK，8PSK，16QAM和32QAM。设计一种能兼容单天线和多天线以及各种调制方式，性能优异，同时复杂度低的干扰消除接收机结构将非常关键。

除了GSM/EDGE系统，其他的无线蜂窝通信系统如CDMA系统，也具有相同的特征，即支持的终端包括单天线和多天线，而且包括多种调制方式。

发明内容

本发明的目的是提供一种通用的低复杂度的干扰消除接收机，这种结构能够兼容单天线和双天线甚至多天线，并且其低复杂度的特征适用于各种调制方式。使用这种通用接收机结构的目的是为了在保证优异性能的前提下，各种不同类型的接收机或者接收机工作在不同的调制方式下能采用相同的接收机结构，从而方便厂家提高开发速度，降低成本，同时有利于接收机兼容各种调制方式。

根据本发明的一个方面，提供了一种包括以下部件的适用于干扰消除的接收机：

估计用户的信道特征或者用户和干扰的信道特征的信道估计器；

计算线性滤波器的系数

和经过滤波器后的等效信道脉冲响应

的滤波器系数计算器；

抑制干扰的线性滤波器；以及

消除剩余的符号间干扰的非线性检测器。

根据本发明的另一方面，提供了一种适用于干扰消除的接收机，包括：

信道估计器，用于从接收的信号中估计出用户的信道特征或者用户和干扰的信道特征，并输出相应的用户信道信息或者用户和干扰的信道信息；

滤波器系数计算器，根据从所述信道估计器接收的用户信道信息或者用户和干扰的信道信息，计算线性滤波器的系数

和经过滤波器后的等效信道脉冲响应

线性滤波器，根据所述滤波器系数计算器提供的系数

对接收的信号滤波，以便抑制干扰；以及

非线性检测器，采用与所述滤波器系数计算器提供的等效信道脉冲响应

相适应的算法消除剩余的符号间干扰。

其中，所述信道估计器被配置成：

从每根天线的接收信号估计出独立的信道脉冲响应

以及

根据干扰的训练序列或导频序列是否已知，确定是否需要估计干扰的信道脉冲响应

所述信道估计器还被配置成根据需要，估计一些干扰和噪声的统计特征。

其中，所述滤波器系数计算器被配置成：当接收天线数为N时，分别从N个天线接收的信号中估计出N组线性滤波器系数

以用于所述线性滤波器对多天线信号的合并。

其中，所述滤波器系数计算器被配置成基于MMSE准则计算滤波器系数

其中，所述非线性检测器被配置成采用维特比算法或者减状态的维特比算法消除所述剩余的符号间干扰。

其中，在采用低阶的调制方式时，所述非线性检测器被配置成采用性能最优或较优的全状态维特比算法。

其中，在采用一维的调制方式时，所述非线性检测器被配置成采用一维的维特比算法。

其中，在采用高阶的调制方式时，所述非线性检测器被配置成采用DDFSE或RSSE等算法。

其中，在采用高阶或更高阶的调制方式时，所述非线性检测器被配置成采用非线性检测算法。

本发明的接收机还包括对接收信号进行解旋转处理的装置。

其中，滤波器系数计算器被配置成根据已知调制方式确定所述等效信道脉冲响应

的阶数。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

图1接收机结构框图；

图2.线性滤波器示意图；

图3.单天线接收机特例；

图4.一维调制单天线接收机特例；

图5.EDGE 8PSK双天线接收机特例。

具体实施方式

下面通过举例详细说明本发明的具体实施方法。

本发明所提供的接收机结构包括以下模块：

这种接收机结构包括以下模块：

A.信道估计器：信道估计器的作用是估计出用户的信道特征或者用户和干扰的信道特征，为后面的滤波器设计和非线性检测提供信道信息；

B.滤波器系数计算器：根据信道估计器得到的用户信道信息或者用户和干扰的信道信息计算线性滤波器的系数和经过滤波器后的等效信道脉冲响应

C.线性滤波器：线性滤波器的主要作用是抑制干扰，另一个重要的作用是为了降低均衡复杂度而缩短信道的有效长度，或者说使信道能量集中到连续的L′条径上；

D.非线性检测器：非线性检测器的作用是为了消除剩余的ISI(符号间干扰)，不同的调制方式非线性检测器可以选择不同的参数，以达到性能和复杂度的较好的折中。

上述模块A信道估计器具有以下特征：

1.每根天线的接收信号估计出独立的信道脉冲响应

2.根据干扰的训练序列或导频序列是否已知确定是否需要估计干扰的信道脉冲响应

3.除了估计信道响应，信道估计器还需要估计一些干扰和噪声的统计特征。

上述模块B滤波器系数计算器具有以下特征：

1.根据调制方式，滤波器系数计算器的设计参数之一L′可以不一样，高阶调制时，为了降低复杂度，L′可以更小，而低阶调制时，为了提升均衡的性能，L′可以更大；

2.根据干扰的信道脉冲响应是否已知，估计接收信号的自相关矩阵时可以采用不同的算法；

3.估计滤波器系数时可以利用干扰和噪声的统计特征。

4.如接收天线数为N，则模块B估计出N组线性滤波器系数，这N组滤波器系数用作多天线信号的合并；

5.滤波器系数的计算可以基于一定的准则，如MMSE准则，当然也不排除其他准则。

6.当采用一维的调制方式，如GMSK和BPSK时，计算滤波器系数时，需满足在某一维满足上面5中所说的准则。

上述模块D非线性检测器一般采用维特比算法或者减状态的维特比算法，主要包括以下特征：

1.在采用低阶的调制方式，如GMSK和BPSK时，可以采用性能最优或较优的全状态维特比算法；

2.在采用一维的调制方式，如GMSK和BPSK时，采用一维的维特比算法；

3.在采用高阶的调制方式时，如8PSK或更高阶的QAM调制时，需采用复杂度较低的DDFSE或RSSE等算法；

4.在采用高阶或更高阶的调制方式时，可以采用复杂度更低的有效的非线性检测算法。

接收天线数N＝1为特例(参见图3)，称为单天线干扰消除，此时采用相同的接收机结构和算法。

当调制方式本身具有特殊的结构，比如一维调制，如GMSK时(参见图4)，可以充分利用调制本身的特征，但接收机的总体结构不变，只是具体计算滤波器系数的算法改变，均衡器只做实值处理，这种情况也是一种特例。特别是单天线时，必须采用实值处理。

发送信号经过旋转处理的情况，接收信号需先经过解旋转处理。

下面以EDGE系统8PSK调制方式干扰未知情况下双天线接收机来举例说明具体的实施方式。实现框图如图5所示。接收信号首先经过反旋转，然后经过以下模块的处理。

模块A：LS信道估计器

计算公式为

{\hat{h}}_{LS} = {(A^{T} A)}^{- 1} A^{T} r

其中r为接收到的导频部分的信号，而A为导频矩阵，为

a为导频序列。

两根天线估计得到的信道分别表示为

和

模块B：MMSE滤波器系数计算

求最优的滤波器系数

和经过滤波器后的等效信道脉冲响应

使代价函

C_{\min} = \min_{\tilde{w}, {\tilde{h}}_{w}} {E {({\tilde{w}}^{H} y - {\tilde{h}}_{w} a)}^{H} ({\tilde{w}}^{H} y - {\tilde{h}}_{w} a)}}

数最小。

y为接收信号矢量，前半部分为第1天线信号，后半部分为第2天线信号，考虑复杂度和性能的折中，

的阶数可以设为2，a为已知的导频符号。

模块C：线性滤波器线性滤波器如图2所示，其中天线1对应滤波器为

的前半部分，而天线2对应滤波器为

的后半部分。在图2中，Z^-1表示延时一个符号。

模块D：DDFSE/RSSE

的阶数为2，因此可以采用状态数为8的DDFSE算法，为了进一步降低复杂度，可以采用RSSE算法。

Claims

1.一种适用于干扰消除的接收机，包括：

和经过滤波器后的等效信道脉冲响应

线性滤波器，利用所述滤波器系数计算器提供的根据用户信道信息或者用户和干扰的信道信息计算的系数

对接收的信号滤波，以便抑制干扰；

相适应的算法消除由所述线性滤波器输出的剩余符号间干扰；

其中，在计算所述系数

时，所述滤波器系数计算器利用干扰和噪声的统计特征估算所述系数

2.一种适用于干扰消除的接收机，包括：

和经过滤波器后的等效信道脉冲响应

对接收的信号滤波，以便抑制干扰；以及

非线性检测器，采用与所述滤波器系数计算器提供的等效信道脉冲响应相适应的算法消除由所述线性滤波器输出的剩余符号间干扰；

其中，在计算所述系数

时，所述滤波器系数计算器基于最小均方误差MMSE准则计算所述系数

3.根据权利要求1或2所述的接收机，其中所述滤波器系数计算器被配置成：当接收天线数为N时，分别从N个天线接收的信号中估计出N组线性滤波器系数

以用于所述线性滤波器对多天线信号的合并。

4.根据权利要求1或2所述的接收机，其中所述非线性检测器被配置成采用维特比算法消除所述剩余的符号间干扰。

5.根据权利要求4所述的接收机，其中在采用一维的调制方式时，所述非线性检测器被配置成采用一维的维特比算法。

6.根据权利要求4所述的接收机，其中在采用高阶的调制方式时，所述非线性检测器被配置成采用延迟判决反馈序列估计DDFSE算法或降低状态序列估计RSSE算法。

7.根据权利要求1或2所述的接收机，还包括对接收信号进行解旋转处理的装置。

8.根据权利要求1或2所述的接收机，其中滤波器系数计算器被配置成根据已知调制方式确定所述等效信道脉冲响应

的阶数。