CN101674112B - 一种干扰消除接收机及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种干扰消除接收机及方法，该方法包括：接收机将接收的信号分离为多路径信号，在对接收的信号进行第一次检测时，接收机对分离后的各路径信号分别进行解扰解扩处理，在之后的检测过程中，接收机对经干扰消去处理后的信号进行解扰解扩处理，然后对处理后的各Walsh频段的各路径信号进行最大比例合并，并选出进行干扰重构的Walsh频段，然后对选出的Walsh频段的信号进行干扰重构，最后从上一次迭代结果的接收信号中消去干扰用户非正交方向上的信号；在第一次检测时，上一次迭代结果的接收信号为对接收的信号分离后的多路径信号，在之后的检测过程中，上一次迭代结果的接收信号为经干扰消去处理后的信号。

Description

一种干扰消除接收机及方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种高速下行分组接入(HighSpeed Downlink Packet Access，HSDPA)系统中干扰消除的接收机及方法。

背景技术

随着移动多媒体业务的不断发展，现有移动通信系统可以提供更高的数据传输速率。然而，对于高速数据传输而言，多径衰落信道将带来严重的干扰和噪声。尤其是多用户干扰(Intracell multiple-access interference，MAI)破坏了各用户扩频码的正交性，使用户信号无法通过相关器或匹配滤波器完全恢复出来。多种先进的接收技术如分集接收，均衡技术，已应用到终端设备以提高接收性能。但是其性能或受限于较差的信道环境，或受限于终端UE的设计复杂度。因此在高速数据传输系统中，急需一种低复杂度的多用户检测或干扰消除技术以提高无线终端设备的接收性能，尤其是在信道质量较差情况下的接收性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种干扰消除接收机及方法，通过去除重构干扰信号非正交方向的信号，提高了干扰消去的性能。

为了解决上述问题，本发明提供了一种干扰消除方法，包括：

接收机将接收的信号分离为多路径信号，在对接收的信号进行第一次检测时，接收机对分离后的各路径信号分别进行解扰解扩处理，在之后的检测过程中，接收机对经干扰消去处理后的信号进行解扰解扩处理，然后对处理后的各Walsh频段的各路径信号进行最大比例合并，并选出进行干扰重构的Walsh频段，然后对选出的Walsh频段的信号进行干扰重构，最后从上一次迭代结果的接收信号中消去干扰用户非正交方向上的信号；

在第一次检测时，所述上一次迭代结果的接收信号为对接收的信号分离后的多路径信号，在之后的检测过程中，所述上一次迭代结果的接收信号为经干扰消去处理后的信号。

进一步地，所述接收机将接收的信号分离为多路径信号后估计出各路径信号的信道衰落矩阵；

对各Walsh频段的各路径信号进行最大比例合并是指，将每个Walsh频段的各径符号流分别乘以对应各径信道衰落矩阵的共轭值，再进行合并。

进一步地，所述接收机采用快速沃尔什变换对各路径信号进行解扩处理。

进一步地，所述接收机选择干扰重构的Walsh频段后，对干扰用户的各Walsh频段的信号进行最大似然准则判决。

进一步地，所述从上一次迭代结果的接收信号中消去干扰用户非正交方向上的信号是指，

设上一次迭代结果的接收信号为r_n，重构的干扰信号为r_intern，干扰消去后的信号为

计算出的为下一次迭代时的r_n+1，即

第一次检测时r₁为分离后的信号，r_inter1＝0。

进一步地，所述接收机将具有相同时延的信号划分为同一路径上的信号。

本发明还提供一种干扰消除接收机，包括多径搜索分离模块、解扰解扩模块、最大比例合并模块、干扰用户检出模块、多径干扰重构模块和干扰消去模块；

所述多径搜索分离模块，用于对接收的信号分离为多路径信号；

所述解扰解扩模块，用于从所述干扰消去模块接收信号，并对接收的各路径信号进行解扰及解扩处理，得到Walsh频段的码流；

所述最大比例合并模块，用于对各Walsh频段的各路径信号进行最大比例合并，并将合并后的各Walsh频段的码流发送至干扰用户检出模块；

所述干扰用户检出模块，用于选出进行干扰重构的Walsh频段；

所述多径干扰重构模块，用于将选出的Walsh频段重构为多径干扰信号；

所述干扰消去模块，用于从上一次迭代结果的接收信号中消去此次重构干扰信号非正交方向上的信号；第一次检测时，所述上一次迭代结果的接收信号为对接收的信号分离后的多路径信号，在之后的检测过程中，所述上一次迭代结果的接收信号为经干扰消去处理后的信号。

进一步地，所述接收机还包括信道估计模块，用于对多径搜索分离模块分离的多路径信号进行信道估计，估计出各路径信号的信道衰落矩阵；并将各路径信号的信道衰落矩阵发送至最大比例合并模块及多径干扰重构模块；

所述最大比例合并模块对各Walsh频段的各路径信号进行最大比例合并是指，将每个Walsh频段的各径符号流分别乘以对应各径信道衰落矩阵的共轭值，再进行合并。

进一步地，所述解扰解扩模块对解扰后的信号采用快速沃尔什变换对各路径信号进行解扩处理。

进一步地，所述接收机还包括最大似然译码模块，用于对干扰用户的各Walsh频段的信号进行最大似然准则判决。

进一步地，所述干扰消去模块从上一次迭代结果的接收信号中消去干扰用户非正交方向上的信号是指，

设上一次迭代结果的接收信号为r_n，重构的干扰信号为r_intern，干扰消去后的信号为

计算出的

为下一次迭代时的r_n+1，即

第一次检测时r₁为分离后的信号，r_inter1＝0。

进一步地，所述多径搜索分离模块将具有相同时延的信号划分为同一路径上的信号。

综上所述，本发明提供一种干扰消除接收机及方法，将上一次迭代结果的接收信号投影到重构干扰信号的正交方向上，通过去除重构干扰信号非正交方向的信号，提高干扰消去的性能。另外，本发明采用快速沃尔什变换，可快速有效地获取小区内各Walsh频段用户的信息，结合能量统计值即可判断出小区内较强干扰用户；再者，对接收符号进行最大似然准则判决，而不需要将其进行一系列比特级处理获取CRC来判决，快速有效地提高了干扰重构信号的准确度，同时也降低了对终端设备处理能力的要求。

附图说明

图1是本发明HSDPA系统干扰消除接收机的结构示意图；

图2是本发明方法流程图。

具体实施方式

本实施例提供一种干扰消除接收机，如图1所示，该接收机包括接收多径搜索分离模块，信道估计模块，解扰解扩模块，最大比例合并(MaximalRatio Combining，MRC)模块，干扰用户检出模块，最大似然译码(MaximumLikelihood，ML)模块，多径干扰重构模块和干扰消去模块。

接收多径搜索分离模块，用于从至少一根接收天线上接收信号，根据接收到的信号的时延，将该信号划分为对应不同路径的信号；将具有相同时延的信号划分为同一路径上的信号；接收多径搜索分离模块还用于将分离后的多路径信号发送至干扰消去模块。

信道估计模块，用于对分离的各路径信号分别估计出信道衰落矩阵；并将估计出的各路径信号的信道衰落矩阵发送至最大比例合并模块及多径干扰重构模块；

干扰消去模块，用于存储迭代后的信号r，即经过干扰消去处理后的信号，以及从多径干扰重构模块接收重构的干扰信号r_inter，还用于从上一次迭代结果的接收信号中消去此次重构的干扰信号，

第一次检测时的迭代结果r₁为从接收多径搜索分离模块接收的信号，因本次没有干扰重构信号，

解扰解扩模块，用于从消去模块接收经消去处理后的信号，并对各路径信号分别进行解扰和解扩处理，可以采用快速沃尔什变换进行解扩处理，得到多个Walsh频段的码流，各Walsh频段的码流均为多路径信号，其路径数与接收多径搜索分离模块分离出的路径数一致。

解扰解扩模块还用于将处理后的信号发送至最大比例合并模块。

最大比例合并模块，用于根据估计出的各径信道衰落矩阵，对每个Walsh频段的各路径接收符号进行最大比例(MRC)合并，具体为，将每个Walsh频段的各路径符号流分别乘以对应的各径信道衰落矩阵的共轭值，再进行合并，以抵消信道衰落影响，合并后各Walsh频段均为一个路径信号。还用于将处理合并后的信号发送至干扰用户检出模块。

干扰用户检出模块，用于选择干扰用户的Walsh频段，并保存各Walsh频段的扩频码和合并后的码流；具体为，干扰用户检出模块选择Walsh频段数据能量大于能量判决门限的为干扰用户，设选出的Walsh频段数为m，若选出的干扰用户超出了干扰重构单元的并行处理能力，设干扰重构单元的并行处理能力为一次最多处理的Walsh频段数为n，m＞n，则干扰用户检出模块从这m个Walsh频段中选择能量最大的n个Walsh频段作为进行干扰重构的Walsh频段。

最大似然译码模块，用于根据码本最大似然准则判定各Walsh频段的接收码元；具体为，对于每个Walsh频段，最大似然译码模块首先根据该Walsh频段的符号流幅度分布确定该Walsh频段的调制方式，再根据该调制方式对应的调制码本，确定并设定解扩符号为最接近的星座值，从而得到更为精确的该Walsh频段的码流。

多径干扰重构模块，用于将各Walsh频段的信号进行扩频、加扰，数据合并，并利用估计出的信道衰落矩阵进行干扰信号重构，多径干扰信号。

WCDMA系统引入HSDPA技术，可以提高峰值速率及整体的系统容量。HSDPA系统包括两条下行物理信道和一条上行物理信道，两条下行物理信道为HS-PDSCH(传送高速物理层数据)及HS-SCCH(传送UE识别码和相关HS-PDSCH信道的高速公用控制信道)；一条上行物理信道为HS-DPCCH(传送HARQ确认和信道质量信息CQI)。

每一条HS-PDSCH信道都会从保留给HS-DSCH传输使用的信道化码集(Channelization Code Set)中，指定一个扩频系数(Spreading Factor，SF)固定为16的扩频码。由于HSDPA技术可以进行多码传输，因此在同一个HS-PDSCH子帧中，一个UE可能会被指定使用多个码道。每个码道的OVSF互相正交，码道数视UE的能力而定。为简单起见，以下描述假设每个小区有N个高速数据信道HS-PDSCH是可用的，每个数据信道分配给长度为N的不同的Walsh码。其中，对于HS-PDSCH数据信道，N等于16。

本实施例提供一种干扰消除方法，如图2所示，包括以下步骤：

步骤201：从至少一根接收天线上接收信号，根据接收到的信号的不同的时延，将接收信号划分为对应不同路径的信号，即将具有相同时延的信号划分为同一路径上的信号；

从每根接收天线上接收信号时，由于不同信号其传输的路径不同，因此，其到达接收机的时延也不同，在本发明实施例中，可以将具有相同时延的信号作为广义上的经同一路径传输过来的信号。

步骤202：利用导频信号分别对各径信号进行信道估计；

导频信号对基站和终端设备是先验已知的，所以终端可以利用导频信号来获取信道衰落的信息。各径衰落情况不同，应对分离后的各径信号分别进行信道估计，估计出每个路径上的信道衰落矩阵；

信道估计方法可采用导频信号相关法，也可采用其他先进算法以提高估计的准确度，本发明不作限制；

步骤203：对每条路径的信号，分别进行解扰，将解扰后的每条路径的信号进行快速沃尔什变换(Fast Walsh Transform，FWT)以获得各径各Walsh频段对应接收符号流；

在下行链路中，对同一小区的各个码道，其扰码是唯一的。因此对接收到的同一小区各径信号，采用相同的扰码进行解扰。在解扩的过程中，对下行终端而言，仅该用户自身的扩频码是已知的，小区内其他用户的扩频码是不可知的。但是小区内N个HS-PDSCH码道被分配给长度为N的N个不同的Walsh码，则N个码道相互正交，且N个Walsh频段对应这些数据信道。通过遍历SF＝N的Walsh码可将正交码道的符号流恢复出来，本发明采用快速沃尔什变换FWT可以提高处理速度。由于一个2^k点沃尔什转换矩阵可以由2^k-1点的沃尔什转换矩阵堆栈后做变号与排序产生，因此一个2^k沃尔什转换可以由做两次2^k-1的沃尔什转换及一些加减法和排序产生，可以得到一个类似快速傅立叶转换的蝴蝶结构。

该步骤中，第一次检测时进行解扰解扩处理的信号是分离后的多路径信号，即没有经过干扰消去处理的信号，之后的检测过程中进行解扰解扩处理的信号是经过干扰消去处理后的信号。

步骤204：根据估计出的各径信道衰落矩阵，对各Walsh频段各路接收符号进行最大比例(MRC)合并；

假设检测出L条多径信号，则每个Walsh频段(即每个码道)都各有L路符号流，且每路符号的衰减程度是不一样的。将每个Walsh频段各径符号流分别乘以对应各径信道衰落矩阵的共轭值，再进行合并，以抵消信道衰落影响。

步骤205：统计各Walsh频段数据能量，根据重构资源和能量判决门限，选择进行干扰信号重构的干扰用户的Walsh频段，并获取其扩频码和合并后的接收码元；

在各Walsh频段合并符号已知的情况下，可以统计出各个Walsh频段数据的能量。若该小区内使用了某Walsh频段，则该频段数据能量大于未使用频段的能量。能量值大于能量判决门限的频段用户，将被视为干扰用户，其干扰将被重构并抵消。在一次检测中，可能有多个频段能量均超过了判决门限，综合考虑重构资源的因素(主要指干扰重构单元的并行处理能力)，选择能量最强的若干频段。

干扰重构和消去是不断迭代的过程，理论上将小区内其他用户干扰都去掉之后，Walsh频段能量将低于判决门限值。能量判决门限是迭代结束的重要指标，但迭代次数仍受限于干扰重构和消去单元的处理时间和HARQ机制数据接收情况的反馈时间。

步骤206：对选出的各Walsh频段的接收码元进行最大似然准则判决，具体为，对选出的于每个Walsh频段，首先根据该Walsh频段的符号流幅度分布确定该Walsh频段的调制方式，再根据该调制方式对应的调制码本，确定并设定解扩符号为最接近的星座值，从而得到更为精确的该Walsh频段的码流。

接收的码元经过MRC合并，抵消了部分多径衰落影响，但是其性能受限于多径分离和信道估计的准确性。在上行干扰消除中，通常将干扰用户进行比特级处理，用CRC校验后的比特流进行干扰重构以提高重构的准确性。下行链路中，受限于对其他用户信息的未知及手持终端功耗和硬件复杂度，用干扰用户的比特级数据进行重构是不现实的。本发明根据各干扰用户调制码本，采用最大似然准则对合并符号进行判决。例如，HS-PDSCH信道可以使用QPSK，16QAM或64QAM调制方式，各调制方式对应的码本库是已知的。首先根据符号流幅度分布确定调制方式，再根据对应调制码本，确定并设定解扩符号为最接近的星座值，从而得到更为精确的码流。

步骤207：对判决后的干扰用户的各Walsh频段的码流分别进行扩频，加扰，数据合并，并利用估计出的信道衰落矩阵重构多径干扰信号；

该步骤与基站侧信号重建和经过信道的过程一致。各干扰用户的码流先经过扩频，扩频码由干扰检出模块得到。扩频后的码片级数据进行加扰，同一小区内各频段扰码是唯一的。各干扰用户的码片级数据先进行合并，再利用估计出的信道衰落矩阵产生多径信号。

步骤208：对上一次迭代结果的接收信号和本次重构干扰信号进行能量归一化，然后从上一次迭代结果的接收信号中消去干扰用户非正交方向上的信号，得到接收信号在干扰用户正交方向上即终端接收用户的信息。

为便于说明，设上一次迭代结果的接收信号为r_n，重构的干扰信号为r_intern，干扰消去后的信号为

计算出的

为下一次迭代时的r_n+1，即

第一次检测时r₁为分离后的信号，r_inter1＝0。

当本次干扰消去处理完成后进入下一次检测过程，即返回步骤203。

每一次迭代的结果信号r(t)将被保存在数据缓存中。理想状态下，终端用户与干扰用户在相互正交的数据信道上，任何与干扰用户非正交方向上的数据都应该被消去，即

在本发明实施例中通过快速沃尔什变换迅速得到干扰用户信息，利用最大似然ML准则判决提高重构干扰信号准确度，并采取投影消去不断迭代的方法，使该接收方法在高速通信方式下，尤其在信道质量比较差时，能够有效地接收数据，从而提高了数据接收方法的可靠性和接收性能。

本发明主要应用于前向链路终端干扰消去的接收机中，解决了终端UE未知其他用户信息难以进行干扰重构的问题，实现了对终端用户接收信息中多径衰落及多用户干扰等的消除。本发明适用于HSDPA系统中同一小区内SF长度固定的信道。

Claims (12)

1.一种干扰消除方法，包括：

接收机将接收的信号分离为多路径信号，在对接收的信号进行第一次检测时，接收机对分离后的各路径信号分别进行解扰解扩处理，在之后的检测过程中，接收机对经干扰消去处理后的信号进行解扰解扩处理，然后对处理后的各Walsh频段的各路径信号进行最大比例合并，并选出进行干扰重构的Walsh频段，然后对选出的Walsh频段的信号进行干扰重构，最后从上一次迭代结果的接收信号中消去干扰用户非正交方向上的信号；

在第一次检测时，所述上一次迭代结果的接收信号为对接收的信号分离后的多路径信号，在之后的检测过程中，所述上一次迭代结果的接收信号为经干扰消去处理后的信号。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述接收机将接收的信号分离为多路径信号后估计出各路径信号的信道衰落矩阵；

对各Walsh频段的各路径信号进行最大比例合并是指，将每个Walsh频段的各径符号流分别乘以对应各径信道衰落矩阵的共轭值，再进行合并。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述接收机采用快速沃尔什变换对各路径信号进行解扩处理。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述接收机选择干扰重构的Walsh频段后，对干扰用户的各Walsh频段的信号进行最大似然准则判决。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述从上一次迭代结果的接收信号中消去干扰用户非正交方向上的信号是指，

设上一次迭代结果的接收信号为r_n，重构的干扰信号为r_intern，干扰消去后的信号为

计算出的

为下一次迭代时的r_n+1，即

第一次检测时r₁为分离后的信号，r_inter1＝0。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述接收机将具有相同时延的信号划分为同一路径上的信号。

7.一种干扰消除接收机，包括多径搜索分离模块、解扰解扩模块、最大比例合并模块、干扰用户检出模块、多径干扰重构模块和干扰消去模块；其特征在于：

所述多径搜索分离模块，用于对接收的信号分离为多路径信号；

所述解扰解扩模块，用于从所述干扰消去模块接收信号，并对接收的各路径信号进行解扰及解扩处理，得到Walsh频段的码流；

所述最大比例合并模块，用于对各Walsh频段的各路径信号进行最大比例合并，并将合并后的各Walsh频段的码流发送至干扰用户检出模块；

所述干扰用户检出模块，用于选出进行干扰重构的Walsh频段；

所述多径干扰重构模块，用于将选出的Walsh频段重构为多径干扰信号；

所述干扰消去模块，用于从上一次迭代结果的接收信号中消去此次重构干扰信号非正交方向上的信号；第一次检测时，所述上一次迭代结果的接收信号为对接收的信号分离后的多路径信号，在之后的检测过程中，所述上一次迭代结果的接收信号为经干扰消去处理后的信号。

8.如权利要求7所述的接收机，其特征在于：

所述接收机还包括信道估计模块，用于对多径搜索分离模块分离的多路径信号进行信道估计，估计出各路径信号的信道衰落矩阵；并将各路径信号的信道衰落矩阵发送至最大比例合并模块及多径干扰重构模块；

所述最大比例合并模块对各Walsh频段的各路径信号进行最大比例合并是指，将每个Walsh频段的各径符号流分别乘以对应各径信道衰落矩阵的共轭值，再进行合并。

9.如权利要求7所述的接收机，其特征在于：

所述解扰解扩模块对解扰后的信号采用快速沃尔什变换对各路径信号进行解扩处理。

10.如权利要求7所述的接收机，其特征在于：

所述接收机还包括最大似然译码模块，用于对干扰用户的各Walsh频段的信号进行最大似然准则判决。

11.如权利要求7所述的接收机，其特征在于：

所述干扰消去模块从上一次迭代结果的接收信号中消去干扰用户非正交方向上的信号是指，

设上一次迭代结果的接收信号为r_n，重构的干扰信号为r_intern，干扰消去后的信号为

计算出的

为下一次迭代时的r_n+1，即第一次检测时r₁为分离后的信号，r_inter1＝0。

12.如权利要求7所述的接收机，其特征在于：

所述多径搜索分离模块将具有相同时延的信号划分为同一路径上的信号。

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