CN101803217A - 用于减轻干扰的通信单元和方法 - Google Patents

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Abstract

通信单元包括用于接收复合通信信号的接收机，所述复合通信信号包含有用信号和至少一个异步接收的干扰信号。所述接收机包含检测器逻辑，所述检测器逻辑被配置成检测和处理复合通信信号，就好像所述至少一个异步接收的干扰信号是和有用信号同步接收的。

Description

用于减轻干扰的通信单元和方法
技术领域
本发明的领域涉及在存在异步接收的干扰信号的情况下接收有用信号的无线通信单元。本发明的领域适用于(但不排它地限于)供UTRA(UMTS-通用移动通信系统-陆地无线电接入)通信系统使用的多用户检测器。
背景技术
对高带宽无线通信的需求始终未减弱，从而，对蜂窝网络提出的要求始终在增加。特别是随着无线多媒体通信的出现，需要能够沿蜂窝通信系统的两个方向，即，去往和来自无线用户通信单元的方向，提供高数据速率通信。
然而，由于无线电频谱是如此宝贵的资源，因此在一个小区(覆盖区域)中使用的无线电频率一般也可同时被相邻的小区(一般是其它重叠的覆盖区域)使用。另外，在一个小区内使用的资源可同时在与该小区连接的几个用户之间共享。从而，在蜂窝网络中，可能有在相同的频率，或者相同的一组频率，以及相同的时刻发生的若干同时通信。
在“复合信号”到达的这种通信网络中的接收通信单元处，不管所述接收通信单元是无线用户通信单元还是基站，所述“复合”信号对应于有用的通信信号，并且还代表在相同频率上同时发生的若干可能的干扰通信信号。后面的这些通信代表在接收通信单元处的干扰，为了成功地解调有用通信信号，需要减轻所述干扰的影响。
一般来说，在通信链路中能够保持的数据速率与高于任何干扰信号和噪声的电平的有用信号的接收电平(被称为信号与干扰加噪声的比(SINR)，或者有时仅仅简称为SNR)成比例。从而，与在低SINR(或者SNR)下相比，在高SINR(或者SNR)下通常更容易达到较高的数据速率。
在许多无线用户通信单元要求同时的通信链路的拥塞蜂窝环境中，干扰信号趋向于在背景噪声中占主要地位，从而，干扰是指定可达到的通信数据速率的方面。这被称为干扰限制环境。从而显然如果能够除去干扰，则有可能能够达到更高的SNR，从而相应地增大通信数据速率。
干扰信号一般源于三个可能的来源，即：
(i)来自相同通信系统的相同小区内的其它同时通信链路，这一般被称为小区内干扰；
(ii)来自相同通信系统的其它小区的同时通信链路，这一般被称为小区间干扰；
(iii)来自其它通信系统的同时通信链路，诸如来自在相邻频率下工作的通信系统、在相同频谱(即，未授权频谱)中工作的其它通信系统等的漏泄。
大多数先进的蜂窝通信系统是为了避免小区内干扰或能够在接收设备处容易地除去小区内干扰而设计的。例如，在TD-CDMA中，检测小区内干扰，从而利用多用户检测器(MUD)作为接收机处理的一部分将其除去，而在OFDM中，一般通过对相同小区内的不同的同时用户使用正交音调来避免小区内干扰。
归因于来自其它通信系统的同时通信链路的干扰稍微更难以除去。原则上，可利用另外的信号处理技术，作为接收机处理的一部分来进行这种干扰的消除。
难以在全网络规模上避免小区间干扰，因为这要求调度器跨越网络内的许多小区向同时用户分配正交资源。从而，消除小区间干扰的一种方法是允许网络中的接收通信单元不仅检测来自相同小区中的来源的信号，还同时检测来自通信网络内的其它小区的信号。这可被描述成高级或者小区间多用户检测器(MUD)，在GB0412036中可找到对其的描述。
上面提及的现有技术涉及当所有通信信号同步或近似同步(有时被称为“块”同步)时的情况。在本专利说明书的上下文中，同步或块同步可被定义成包含在某一预定窗口内接收到分离的通信信号的情况。这种预定的窗口一般是时隙的一小部分、突发等。例如，在TD-CDMA的情况下，该窗口一般等同于信道估计窗口，而在OFDM的情况下，该窗口一般等同于循环前缀持续时间。
然而，当信号以基本上异步的方式到达接收设备时，小区间干扰的检测变得相当更加复杂。这可能起因于网络中的小区不同步，或者小区之间的距离足够大，以致各个通信传播路径的传播时间显著不同。
图1中关于下行链路情形示例了后一情况。在图1中，时间同步的蜂窝基站105、110正在分别发送突发120、125，所述突发120、125在无线用户通信单元115处被接收，其中突发是通常用于包括通信帧、间隙、突发、子帧、时隙、数据块等的统称。如图所示，与小区B的发射机105相比，接收通信单元的位置明显更接近小区A的发射机110。因此，尽管突发120、125是同时传送的，但是当在接收通信单元115处收到它们时，突发看来是非常“异步的”，如插入的时序图135所示。延迟130与从相应基站105、110到接收通信单元115的传播路径距离之差成比例。应注意，尽管该示例针对的是下行链路情形(从基站到接收用户通信单元的通信)，但同样适用于上行链路(从发射用户通信单元到基站的通信)，即，在示例中，基站和用户通信单元被互换。
为了在接收设备处最佳地检测异步干扰信号，接收机内的信号处理、和/或传送的信号的结构必须被设计成应对最大长度的预期延迟130。为了突出这一点，参考前面提及的TD-CDMA和OFDM的例子。
在TD-CDMA中，在接收设备处最常见的信号检测方法是采用线性MUD。这种算法实质上对接收信号的向量进行矩阵运算，以把信号分离成其组成信号分量。在线性MUD的最常见实现中，关键步骤是系统矩阵的反演，所述系统矩阵描述了各个同时通信链路的信号和这些信号所经过的传播信道的结构。如GB412036中所述，这可被扩展以包括小区间通信信号。通过这种方法，检测操作的复杂性直接与系统矩阵中假定的传播信道的持续时间相关联，持续时间较长的传播信道导致检测操作的显著增加的复杂性。
从而，小区间TD-CDMA信号的最佳检测会要求MUD的信道窗口具有足够长的持续时间，以包含图1中示例的所需信号分量和小区间通信信号的预期异步性。如果蜂窝通信系统是异步的，或者预计通信信号经过较大的距离，则该信道窗口很快变得大到不可接受，并导致接收通信单元中实际上不能实现的检测算法。
从而，实际上，会将MUD设计成具有从实现的观点来看可接受的信道窗口，从而接收机架构内所容许的异步性的程度将受该信道窗口控制，以使得在该信道窗口内到达的信号能够被检测。从而，具有大于所实现的信道窗口的延迟的信号仍然不会被检测到。
在3GPP高码片速率TD-CDMA中，突发结构一般被设计成允许57-64个码片的信道窗口，这代表总共2560个码片的突发持续时间的一小部分。一般来说，用于这种应用的MUD会被设计成适应这种信道窗口持续时间。从而，显然在小区间通信信号变得不可检测之前，在这种系统中只能够容许有限量的异步性，从而，不再减轻小区间干扰。
OFDM系统采用一般包含数据部分和循环前缀或者后缀的突发或符号。为了简单起见，在下面描述的实现中，我们仅涉及循环前缀的情况。然而，有经验的技术人员会意识到发明原理可适用于循环前缀或循环后缀。循环前缀与如上所述的TD-CDMA中的信道窗口类似。即，提供循环前缀是为了虑及当通信信号通过传播环境时，通信信号所受到的任何多径延迟。
循环前缀是通过复制突发的数据部分的最后几个样本，并把这些复制的样本附到数据部分的前部而形成的，从而产生循环对称的突发或符号。在OFDM接收机中，从循环前缀中提取数据部分，并将其转换到各个音调正交的频域。如果音调构成来自多个小区的通信信号，则可最佳地分离这些通信信号。
但是，如果OFDM突发的数据提取未被正确地对准，并且早于循环前缀的起点或者晚于循环前缀的终点开始，则提取的部分将不再是循环对称的。从而，一旦被转换到频域，则各个音调并不正交，从而各种通信信号的最佳检测不再是可行的操作。
从而，以与TD-CDMA类似的方式，显然在OFDM实现中，在小区间通信信号变得不可检测之前，只能容许有限量的异步性，从而，常规手段不再减轻小区间干扰。
上面的例子用于证明当干扰信号显著异步时现有技术的缺点。这种情况代表未同步的蜂窝通信系统、或者每个小区之间的距离相当大的蜂窝通信系统、或者实际上另一个通信链路不一定必须是其一部分的蜂窝通信系统。
从而，包含多信号检测器，尤其是允许提高的灵活性、改进的性能、改进的检测和/或增大的干扰抑制的多信号检测器的改进无线通信单元应是有利的。
发明内容
因此，本发明试图单独地或任意组合地减轻、缓和或消除一个或多个上述缺点。
按照本发明的第一方面，提供一种通信单元。所述通信单元包括用于接收复合通信信号的接收机，所述复合通信信号包含有用信号和至少一个异步接收的干扰信号。接收机包含检测器逻辑模块，所述检测器逻辑模块被配置成检测和处理所述复合通信信号，就好像所述至少一个异步接收的干扰信号是和有用信号同步接收的。
本发明例如通过在其中存在干扰(并且明显异步的)信号的通信系统中提供接收信号的更准确估计，可以允许改进地使用通信系统中的通信资源。
本发明可允许通信链路能够在存在来自比方说另一同时链路的显著干扰电平的情况下工作，其中所述两个(或者更多个)通信链路被认为是时间异步的。
通过允许通信链路在更高的信噪比(SNR)下工作，从而提供数据吞吐量的相应增大，本发明可以允许终端用户感受到改进的性能。
按照本发明的一个可选特征，通信单元可进一步包括与检测器逻辑模块可操作地耦接的同步逻辑模块，其中复合通信信号被输入同步逻辑模块，以使通信单元的定时与有用信号和至少一个异步接收的干扰信号两者同步。
按照本发明的一个可选特征，通信单元可进一步包括与检测器逻辑模块可操作地耦接的信道估计逻辑模块，其中有用信号和至少一个异步接收的干扰信号被独立地应用于相应的信道估计逻辑模块。
按照本发明的一个可选特征，在进行检测操作之后，检测器逻辑模块可丢弃所述至少一个异步接收的干扰信号。
按照本发明的一个可选特征，检测器逻辑模块可被配置成忽略下述内容中的至少一项：至少一个异步接收的干扰信号的定时；和至少一个异步接收的干扰信号的相移。按照这种方式，检测器逻辑模块可响应于忽略操作，在接收的有用信号的处理窗口内处理所述至少一个异步接收的干扰信号。
按照本发明的一个可选特征，检测器逻辑模块可包含下述内容中的至少一项：联合检测器；线性检测器；多信号检测器；多用户检测器。
按照本发明的一个可选特征，复合通信信号可包含时隙化的通信信号的至少一个突发，在一些实施例中，所述时隙化的通信信号可以是时分码分多址(TD-CDMA)通信信号、或者正交频分多路复用(OFDM)通信信号。
按照本发明的一个可选特征，通信单元可以是无线基站或无线用户通信单元。
按照本发明的一个可选特征，通信单元可被配置成支持第三代合作伙伴计划(3GPP)蜂窝通信。从而，本发明可与一些现有通信系统，诸如3GPP TD-CDMA或TD-SCDMA蜂窝通信系统相兼容。
按照本发明的第二方面，提供一种用于减轻通信系统中的干扰的方法。所述方法包括接收复合通信信号，所述复合通信信号包含有用信号和至少一个异步接收的干扰信号。所述方法进一步包括检测和处理复合通信信号，就好像所述至少一个异步接收的干扰信号是和有用信号同步接收的。
按照本发明的第三方面，提供一种集成电路。所述集成电路包括用于接收复合通信信号的逻辑模块，所述复合通信信号包含有用信号和至少一个异步接收的干扰信号。所述集成电路进一步包括检测器逻辑模块，所述检测器逻辑模块被配置成检测和处理复合通信信号，就好像所述至少一个异步接收的干扰信号是和有用信号同步接收的。
按照本发明的第四方面，提供一种计算机程序产品。所述计算机程序产品包括减轻蜂窝通信系统中的干扰的程序代码。所述计算机程序产品包括用于接收包含有用信号和至少一个异步接收的干扰信号的复合通信信号，并检测和处理复合通信信号，就好像所述至少一个异步接收的干扰信号是和有用信号同步接收的的程序代码。
按照本发明的第五方面，提供一种通信系统，所述通信系统包括能够接收复合通信信号的通信单元，所述复合通信信号包含有用信号和至少一个异步接收的干扰信号。接收机包含检测器逻辑模块，所述检测器逻辑模块被配置成检测和处理复合通信信号，就好像所述至少一个异步接收的干扰信号是和有用信号同步接收的。
根据下面描述的实施例，本发明的这些和其它方面、特征和优点是显而易见的，并将参考下面描述的实施例进行说明。
附图说明
图1示例了突出同步的下行链路蜂窝通信系统中的传播距离的已知简化表示图。
下面参考附图举例说明本发明的实施例，其中：
图2示例了按照本发明的一些实施例调适的通信单元的接收机。
图3示例了按照本发明的一些实施例的干扰信号和有用信号两者的信道估计的一系列小区间波形，以阐明蜂窝系统中信道窗口的使用。
图4示例了按照本发明的一些实施例的包括自身小区信道估计和干扰信号的时移信道估计的一系列小区间波形。
图5示例了按照本发明的一些实施例的信号获取、跟踪和信道估计机制的流程图。
图6示例了可用于实现本发明的实施例中的处理功能的典型计算系统。
具体实施方式
总之，本发明的实施例描述了一种用于在接收通信单元处进行检测的次最佳检测方法，该方法减轻了关于接收明显异步的通信信号的上述一个或多个问题。提出的无线通信单元和检测方法可允许同时检测明显异步的通信信号，从而在这样的环境中提供干扰减轻能力。这又可以允许通信链路以较高的信噪比(SNR)工作，从而相应地增大数据吞吐量。
本领域的技术人员会意识到，并且根据在上面的章节中提供的问题的简要描述，在接收设备处的明显异步干扰信号的最佳检测是非常复杂的操作。但是，通过对接收问题应用一些次最佳的近似，可在接收设备处检测明显异步的干扰信号，从而减轻其干扰。本发明的实施例尤其和其中以突发和/或时隙化格式发送信号，例如，数据单元或数据组块被封装在一起，并以块、突发或时隙的形式等通过空中接口发送的通信系统相关。
关于符合上面提及的块、突发或时隙、空中接口形式的时分码分多址(TD-CDMA)实施例说明了发明原理。但是，可想到发明原理可容易地应用于任何其它块、突发或时隙、空中接口形式，诸如正交频分多路复用(OFDM)空中接口实现。
在TD-CDMA实现中，有可能消除用于异步干扰信号的明确同步化过程。
本发明的所述实施例涉及线性检测器，例如，去相关器或者最小均方误差(MMSE)线性检测器形式的检测器。然而，在本发明预期内，可以采用其它检测器技术，并且发明原理并不局限于线性检测器。
按照本发明的实施例，在下面关于多信号检测器描述发明原理，如本领域中已知的，所述多信号检测器也可被称为多用户检测器、联合检测器、多码片均衡器等。
设想下面描述的发明原理可用在上行链路或下行链路传输方向。从而，将关于接收机中的信号检测操作来说明本发明的实施例，而不管节点B(或基站)或用户设备(或者其它无线用户通信单元)是否采用该接收机。
另外，设想发明原理并不局限于蜂窝通信系统，而是适用于采用突发或时隙接收机的任何无线通信系统或无线通信单元。
总之，关于并且专注于适用于通用移动电信系统(UMTS)的陆地无线电接入网络(UTRAN)规范的检测方法说明了本发明的实施例。在可从3GPP网站www.3gpp.org获得的第三代合作伙伴计划(3GPP)技术规范文献3GPP TS 25.401，3GPP TS 23.060和相关文献中更完整地描述了这样的UTRAN系统及其操作，此处不需要更详细地对其进行说明。
现在参见图2，示出了适用于按照本发明的实施例的无线通信单元的接收机信号处理逻辑模块200的方框图。本领域的技术人员会意识到，所描述的本发明的实施例，例如，接收机信号处理逻辑模块200的方框图同样适用于无线用户通信单元以及基站单元。
接收机信号处理逻辑模块200包含若干射频(RF)接收机电路，所述若干射频(RF)接收机电路被分组并示出为接收复合RF输入信号205的接收机块210。例如，RF接收机块210可包含RF放大、RF下混频、滤出无用的相邻信道信号的适当滤波、和用于把接收的模拟信号转换成数字等同物的模数转换器。
RF接收机块210的数字输出被提供给被配置成使接收机与有用信号同步的同步逻辑模块215。在本发明的一些实施例中，RF接收机模块210的数字输出还可被(并行地)提供给另外的被配置成使接收机与一个或多个接收干扰信号同步的同步逻辑模块225。同步逻辑模块215的输出被输入信道估计逻辑模块220，以执行有用信号的信道估计，如图3所示。类似地，在本发明的一些实施例中，同步逻辑模块225的输出还可被输入信道估计逻辑模块230，以进行一个或多个干扰信号的信道估计。
有用信道估计逻辑模块220的输出，连同本发明的一些实施例中的干扰信道估计逻辑模块230的输出一起被输入检测器235中，检测器235可以是多信号检测器、多用户检测器或者联合检测器。检测器235已被调适成按照本发明的实施例联合地对有用信号和一个或多个干扰信号进行解码，如下面关于图3-6所描述的。从而，检测器235提取有用符号245，并且在本发明的一些实施例中，丢弃干扰信号符号240。
一旦提取了正确的有用信号符号，就把它们输入符号解调器逻辑模块250，以解调接收的信号。
解调器250的输出可随后向另外的信号处理逻辑模块255提供解调信号，所述信号处理逻辑模块255可包括比特级处理、解交织、纠错、解密等。
现在关于本发明的TD-CDMA实施例，来说明检测器235的调适。
在采用TD-CDMA空中接口技术的蜂窝通信系统中，常见的是使用通常被称为多用户检测器(MUD)的检测器在接收机处实现接收信号的检测，以减轻小区内干扰的影响。可以扩展MUD的操作，以包括来自其它小区的扩频码的检测，从而识别小区间干扰，只要能够获得干扰信号的一些知识，并且干扰是近似同步或者块同步的。在PieroCastoldi和Hisashi Kobayashi的题为“Co-channel InterferenceMitigation detectors for Multirate Transmission in TD-CDMASystems”，IEEE JSACm Vol.20，No.2，Feb.2002的文献中可找到该技术的例子。
按照本发明的实施例，在TD-CDMA的情况下，进行有用信号和干扰信号两者的联合检测。在TD-CDMA实现中，确定接收的复合信号内的接收有用信号和一个或多个接收干扰信号的绝对定时之间的定时差(delta)。已知，利用任何已知的同步或跟踪过程可获得有用信号的绝对定时。设想利用独立的同步/跟踪过程，或者利用采用更大搜索窗口的信道估计过程，可获取一个或多个干扰信号的绝对定时。
之后，按照本发明的实施例，调整确定的干扰信号的绝对定时，使得其信道估计落在有用信号的检测窗口内。检测器235中的联合检测操作的复杂性与检测窗口的大小有关。从而并且有利的是，在TD-CDMA实现中，时移干扰信号的绝对定时产生能够接收和处理异步接收的有用信号和干扰信号的联合检测操作，但是假定信号是同步接收的，从而两个信道估计都在相同的常规大小的窗口内。按照这种方式，信道估计器逻辑模块单独地进行复合信号的有用分量和干扰分量的信道估计。从而并且有利的是，能够进行不会复杂得不能实现的联合检测。
为了在检测器235中正确地进行检测过程，应考虑有用信号和干扰信号两者的定时信息。然而，为了提供上述发明原理的备选意见，我们认为发明原理是在联合检测过程中，丢弃干扰信号的绝对定时信息，而只使用干扰信号的信道估计。请注意，如果信号高度异步，则考虑有用信号和干扰信号两者的两个定时信息的联合检测过程会复杂得不能实现。
从而，按照本发明的实施例，可以使用对系统模型的次最佳近似，因为检测器使用和有用信号有关的所有提取信息，但是只使用与一个或多个干扰信号有关的部分信息。本发明的发明人发现，这比忽略所有异步干扰的传统方法通常能提供更好的性能。
设想时移操作(或者干扰信号的绝对定时的消除)很有可能会导致检测的干扰信号的一定破坏，但由于检测的干扰信号被丢弃，因此没有关系。从性能观点来看的一个重要方面在于，当进行联合检测时，假定干扰信号是存在的，从而能够获得更好的性能，因为使用和干扰信号有关的一些收集的信息比没有有关干扰信号的信息要好。
按照本发明的实施例，联合检测过程涉及产生系统矩阵，例如，描述各种信号的传输的矩阵的检测器235。系统矩阵的列是通过卷积待检测信号的有效扩频码与在图2的信道估计逻辑模块220、200中实现的从发射机到接收机的传播信道的估计来形成的。
在TD-CDMA的情况下，联合检测器逻辑模块235以一种形式或者另一种形式，例如明确地进行反演的形式，来进行系统矩阵(或者在一些实施例中，以系统矩阵为基础的另一个矩阵)的反演。对于所讨论的线性检测技术，诸如线性最小均方误差(LMMSE)或迫零(ZF)等来说更是如此。即，在线性技术中，建立系统的模型(即，系统矩阵)，然后反演以获得希望的结果。
系统矩阵(即，描述各种信号的传输的矩阵)由通过卷积信号的有效扩频码与从发射机到接收机的传播信道的估计而形成的向量构成。在检测过程中进行的相应信道估计在数学上被描述成：
b k = x k * h ^ k - - - [ 1 ]
其中xk是待检测的第k个信号的有效扩频码，
Figure GPA00001061498200122
代表在到接收机的传输中，第k个信号所经历的估计的离散时间传播信道，
＊表示卷积运算。
如在UMTS 3GPP高码片速率标准的情况下一样，有效扩频码可包括扩频码和小区特有的扰码，并且持续时间通常较短，例如在本例中为16个码片(其中3GPP中的物理层规范在TS25.221中有描述，描述扰码和扩频码的实现等等的部分可在TS25.221和TS25.223中找到)。估计的信道脉冲响应被设计成应对蜂窝环境中的预期多径传播延迟。对上面提及的标准来说，这取决于操作中的突发结构，但是持续时间一般为57或64个码片。从而，系统矩阵向量的最大长度一般小于或等于79个码片。
并置所有待检测的K个信号的系统矩阵向量，以形成如等式[2]中示范的系统子矩阵B。随后把多个系统子矩阵与补零偏移并置，以形成如等式[3]中所示的系统矩阵A。在A的形成中，在上面应用于每个子系统矩阵的补零偏移的长度是有效扩频码长度，即，本例中的16个码片的倍数。从而，系统矩阵A是块联合对角线矩阵。
B＝[b1，b2，...，bK]                          [2]
A = B 0 B B O M 0 Λ B - - - [ 3 ]
如果采用接收分集，则由相应的接收天线的信道估计来形成多个系统矩阵，随后垂直堆叠这些系统矩阵，以获得总的系统矩阵。然而，为了清楚起见，在所给出的等式中省略了这一点。
TD-CDMA系统中通常采用的线性MUD技术要求如[3]中描述的系统矩阵的反演，或者由该系统矩阵构成的矩阵的反演。这种反演的复杂性取决于矩阵的块联合对角线的深度。随着联合块中的行数的增大，或者等同地系统子矩阵B中的行数的增大，所述反演的复杂性急剧增大。
对存在异步小区间干扰的情况来说，如图5中所示，一般(尽管不一定是必须的)经由接收信号与一组已知信道估计序列的关联，独立地获得各个信号的信道估计。
现在参见图3，示例干扰信号和有用信号两者的一系列小区间信道估计，以阐明按照本发明的一些实施例的无线通信单元中的信道窗口的使用。如图所示，有用小区信号310和干扰信号320的信道估计由延迟315分隔。该延迟315归因于有用突发和干扰突发之间的到达时间的差异。
为了在系统矩阵中恰当地考虑该延迟315，等式[1]中的系统矩阵的各列的长度需要适当。例如，有用小区信道估计位于如前所述一般包含“57”或“64”个码片的信道窗口305中。然而，在开始其信道估计之前，干扰信道估计具有可为该延迟的几倍(可达20倍)的延迟315。这意味着在与该延迟的持续时间相对应的起点，干扰信号的估计信道脉冲响应将具有零值。这将产生具有明显更多(可达本例的20倍)行数的系统子矩阵，从而，系统矩阵的反演的复杂性是禁止性的。
现在参见图4，图中按照本发明的一些实施例，示例了一系列的小区间波形400，一系列的小区间波形400包括有用小区信道估计405和干扰信号的时移信道估计420。从而，按照本发明的一些实施例，有意时移干扰信号的信道估计，使得它们出现在可接受的信道窗口405内，如图4所示。现在用持续时间，例如，57或64个码片的持续时间的信道估计来构成系统子矩阵，从而，系统矩阵的反演的复杂性与目前已知的近似同步情况类似。
在线性检测器的输出端，符号被多路分解成来自有用信号的那些符号和来自异步干扰信号的那些符号。由于对干扰信道估计进行的时移的性质，检测到的来自异步干扰信号的输出符号或者被延迟，或者既被延迟又被破坏，从而它们被丢弃。由于某些类型的检测器没有关于输出符号的星座进行任何假定的事实，这种近似有效，因此，只有与非时移信道估计(有用信号)相关联的那些输出符号才必然地出现在输出星座中的正确位置。
在本发明的一个备选实施例中，设想发明原理可应用于采用OFDM空中接口技术的蜂窝通信系统，其中通常通过对相同小区内的不同的同时用户使用正交音调来避免小区内干扰。一般通过使时域接收信号与已知的同步序列关联来获得同步。在已知的OFDM系统中，从正交音调中提取已知的频域导频信号，并使用导频信号来提供自身小区信号的频域信道估计的基础。这种信道估计可被用于使每个正交音调相位和振幅均衡，从而能够正确地解调成发送的调制符号。
在同时接收的干扰OFDM突发的情况下，来自两个突发的信道估计可被用于进一步把各个正交音调分离成组成的有用信号和干扰信号。但是，如果存在干扰突发，或者出现与有用信号的OFDM符号明显异步的OFDM符号，则当进行有用突发数据净荷提取时，如上所述，干扰突发或OFDM符号的提取部分不一定必须是循环对称的。从而，当解调到频域时，干扰音调不是正交的。结果可能是干扰突发或OFDM信号的已知导频信号被破坏，从而，干扰信号的精确信道估计可能很困难或者不可能。这进一步导致不能把检测到的音调分离成它们的组成有用信号和干扰信号的可能性。
本领域的技术人员会认识到，通过单独地对有用信号分量和干扰信号分量进行信道估计，从而获得组成信号的未破坏的信道估计，并且利用干扰信号的一些信息(丢弃绝对时间信息)把接收信号近似分离成其组成有用分量和干扰分量，上面提及的发明原理可应用于OFDM实现。从而，本发明的OFDM实施例中的联合检测器逻辑模块不同于已知的OFDM联合检测器逻辑模块，因为它能够处理明显异步的干扰信号，而不仅仅是假定同步的信号。
现在参见图5，流程图500示例按照本发明的一些实施例的信号获取、信号跟踪和信道估计机制。首先，流程图500从通信单元的检测器处理接收的信号，并根据接收的信号来确定有用信号的信号获取和信号跟踪开始，如步骤510所示。有用信号的信号获取和信号跟踪是按照与通信系统内采用的空中接口技术有关的已知技术来进行的。
随后，通信单元的检测器逻辑模块进行这些有用信号的信道估计，如步骤515所示。进行信道估计，以便建立在从发射机到接收机的传输中有用信号所经历的传播信道的估计。
另外，通信单元的检测器逻辑模块随后可提取有用信号的检测所需要的信息，如步骤520中所示。这样的进一步信息可从帮助检测的信道估计过程中提取，诸如与存在于CDMA系统中的扩频码、或者OFDM系统中的操作中的调制方案有关的信息。
同时，按照本发明的一些实施例，通信单元的检测器逻辑模块处理接收的信号，并根据接收的信号来确定干扰信号的信号获取和信号跟踪，如步骤530所示。下面，通信单元的检测器逻辑模块进行这些干扰信号的信道估计，如步骤535所示。通信单元的检测器逻辑模块可随后提取它能够提取的与干扰信号的性质有关的任何信息，如步骤540所示。由于否则过分要求通信系统把所有可能的同时通信信号通知所有接收通信单元的缘故，该信息一般小于或等于关于有用信号可获得的信息量。
在本发明的一些实施例中，设想下一步骤(未示出)可以是建立有用信号和干扰信号之间的时间延迟。可利用在前面的步骤中确定的获取、跟踪或信道估计信息来建立所述时间延迟。
此后，通信单元的检测器逻辑模块时移干扰信号的信道估计，使得处理后的干扰信号位于有用信号检测窗口内，如步骤545所示。在本发明的一些实施例中，干扰信号的信道估计可被有效地时移把干扰信号带入检测器的信道窗口内的量。信道估计的时移并不对应于任何实体的物理偏移，而是干扰信号在输入复合信号(有用信号加上任何干扰再加上噪声)内位于何处的解释。信道窗口可以是基于时域的通信系统，诸如例如TD-CDMA中的检测窗口，或者比方说，基于频域的通信系统，诸如OFDM中的循环前缀长度。
按照这种方式，检测器逻辑模块建立接收信号内的任何干扰信号的存在和标识。
在本发明的一些实施例中，与同时处理干扰信号和有用信号相比，可相对于有用信号的处理以顺序的方式进行检测器逻辑模块对干扰信号的处理。
之后，通信单元的检测器逻辑模块利用在步骤520从有用信道估计提取的信息，和来自步骤540的时移干扰信道估计，对接收信号进行联合检测，如步骤550所示。通过假定先前异步的信号事实上是同步或者近似同步的信号(例如，块同步信号)，可进行适当的次最佳联合检测技术。
联合检测的接收信号随后被多路分解成有用信号(即，符号或码片等)和干扰信号，其中干扰信号随后被丢弃，如步骤555所示。
在本发明的一些实施例中，设想可单独并且明确地进行获取/跟踪和信道估计信号处理操作，或者在本发明的其它实施例中，可作为信道估计操作的一部分来进行获取/跟踪信号处理操作。
在本发明的一些实施例中，本领域的技术人员会意识到，如果采用签名序列的有限集，则可以穷举的方式来进行干扰信号的信号获取和/或跟踪和信道估计过程。在不能获得干扰信号的性质的现有知识时尤其如此。在这样的实施例中，签名序列可被认为是包括(但不限于)同步序列和信道估计序列的统称。
可替换地，在本发明的一些实施例中，可以获得关于可预期的干扰信号的性质的信息。在这样的备选实施例中，可以搜索小得多的签名序列集，以确定干扰信号是否存在。
值得注意的是，由于所进行的近似，例如导致近似同步信号的假设的干扰信号信道估计的时移的缘故，从检测器输出的干扰信号，即，符号、码片等可能是错误的。具体地说，这些输出可能被例如时移、相位旋转/失真，或者甚至不正交(作为丢弃干扰信号的绝对时间信息的结果)，它们仍然可被看作仍然相互干扰。与当前的仅考虑同步干扰信号的系统相比，这种操作的一个显著优点在于：在有用信号的检测期间，考虑了这种干扰信号的存在。从而，本发明的实施例使得能够从检测器获得好的性能，即，减少或部分减少异步干扰信号。
如上所述，在检测方法中进行的近似可能导致所检测的干扰信号的输出受到破坏。从而，在本发明的一些实施例中，设想采用一种能够应对所检测的干扰信号的输出被破坏的检测方法。在这方面，设想所述检测方法可以是关于所检测的干扰信号的相位或者甚至能量不作出任何明确假设的方法。适当的检测方法候选可包括一类线性MUD，诸如去相关接收机或者最小均方误差(MMSE)线性检测器。
值得注意的是，为了用线性检测器减少干扰信号，可要求提供一个或多个额外的自由度，即，检测的信号越多，使用线性检测器用于检测过程而使用该信息所需的自由度就越多。这可通过利用信号的一些特征(诸如由包含CDMA的一些方面和/或多个天线的系统中的延展而引起的带宽扩展)，以便使用空间域来实现。
要认识到，为了清楚起见，上面说明的本发明的实施例可以和不同的功能单元和处理器一起使用。但是，在不脱离本发明的情况下，显然可以使用例如关于检测器，功能性在不同功能单元或处理器之间的任何适当分布。例如，被举例为由分离的处理器或控制器执行的功能可由相同的处理器或控制器执行。从而，对具体功能单元的引用只应被看作对提供所述功能的适当装置的引用，而不表示严格的逻辑或物理结构或组织。
可用任何适当的形式，包括硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现本发明的各个方面。可选的是，本发明至少可被部分实现成在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上运行的计算机软件。从而，可按照任何适当的方式在物理上、功能上和逻辑上实现本发明的实施例的元件和组件。实际上，可用单个单元，用多个单元，或者作为其它功能单元的一部分来实现所述功能性。
设想上面提及的用于减轻蜂窝通信系统中的异步干扰的方法和设备的目的在于提供一个或多个下述优点：
(i)在其中存在干扰(并且明显异步的)信号的通信系统中提供接收信号的更精确估计。
(ii)发明原理可应用于TD-CDMA系统或OFDM系统。
(iii)允许通信链路以更高的信噪比(SNR)工作，从而提供数据吞吐量的相应增大。
(iv)允许通信链路在存在来自比方说另一同时链路的明显干扰水平的情况下工作，其中所述两个(或者更多个)链路被认为是时间异步的。
尽管在具体实施例和示例性附图方面描述了本发明，但本领域的技术人员会认识到本发明并不局限于所描述的实施例或附图。尽管在一些情况下，利用UMTS术语说明了本发明的实施例，但本领域的技术人员会认识到此处也是广义地使用这种术语的，并且本发明并不局限于这种系统。
本领域的技术人员会认识到可酌情利用硬件、软件、固件或它们的组合来实现各个实施例的操作。例如，在软件、固件或硬连线逻辑模块的控制下，利用处理器或其它数字电路来执行一些处理。(本领域的技术人员知道此处的术语“逻辑模块”指的是执行所述功能的固定硬件、可编程逻辑模块和/或它们的适当组合)。软件和固件可被保存在计算机可读介质上。本领域的普通技术人员众所公知，一些其它处理可利用模拟电路来实现。另外，在本发明的实施例中可以采用存储器或其它存储装置，以及通信组件。
图6示例了可用于实现本发明的实施例中的处理功能的典型计算系统600。这种类型的计算系统可以用在节点B(特别地，节点B的调度器)、诸如GGSN的核心网络部件、和RNC中。相关领域的技术人员也将认识到如何利用其它计算机系统或架构来实现本发明。例如，计算系统600可代表桌上型、膝上型或笔记本计算机、手持式计算装置(PDA、蜂窝电话机、掌上型电脑等)、主机、服务器、客户机、或者对给定应用或环境来说合意或适当的任意其它类型的专用或通用计算设备。计算系统600可包括一个或多个处理器，诸如处理器604。处理器604可以利用通用或专用处理引擎，诸如例如微处理器、微控制器或其它控制逻辑模块来实现。在本例中，处理器604与总线602或其它通信介质连接。
计算系统600还可包括用于保存信息和将由处理器604执行的指令的主存储器608，诸如随机存取存储器(RAM)或其它动态存储器。主存储器608还可用于保存在由处理器604执行的指令的执行过程中的临时变量或其它中间信息。同样地，计算系统600可包括与总线602耦接的只读存储器(ROM)或其它静态存储设备，用于为处理器604保存静态信息和指令。
计算系统600还可包括信息存储系统610，信息存储系统610可包括，例如，介质驱动器612和可拆卸存储器接口620。介质驱动器612可包括支持固定或可拆卸存储介质的驱动器或其它机构，诸如硬盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器、压缩盘(CD)或数字视频驱动器(DVD)读取或写入驱动器(R或RW)、或者其它可拆卸或固定介质驱动器。存储介质618可包括，例如，硬盘、软盘、磁带、光盘、CD或DVD、或者由介质驱动器614读取和写入的其它固定或可拆卸介质。如这些例子示例的，存储介质618可包括其中保存有特定的计算机软件或数据的计算机可读存储介质。
在备选实施例中，信息存储系统610可包括允许计算机程序或其它指令或数据被载入计算系统600的其它类似组件。这样的组件可包括，例如，诸如程序盒式存储器和盒式存储器接口的可拆卸存储单元622和接口620、可拆卸存储器(例如，闪速存储器或者其它可拆卸存储器模块)和存储器插槽、以及允许软件和数据从可拆卸存储单元618转移到计算系统600的其它可拆卸存储单元622和接口620。
计算系统600还包括通信接口624。通信接口624可被用于允许在计算系统600和外部设备之间传送软件和数据。通信接口624的例子包括调制解调器、网络接口(诸如以太网或其它NIC卡)、通信端口(诸如例如，通用串行总线(USB)端口)、PCMCIA插槽和卡等。经通信接口624传送的软件和数据呈信号的形式，所述信号可以是能够被通信接口624接收的电信号、电磁信号、光信号或者其它信号。这些信号经通道628提供给通信接口624。该通道628可传送信号，并且可以利用无线介质、导线或电缆、光纤、或者其它通信介质来实现。通道的一些例子包括电话线、蜂窝电话链路、RF链路、网络接口、局域网或广域网、和其它通信通道。
在本文中，术语“计算机程序产品”、“计算机可读介质”等通常可被用于指代诸如例如存储器608、存储设备618或存储单元622的介质。这些和其它形式的计算机可读介质可保存供处理器604使用的一个或多个指令，从而使处理器执行指定的操作。当被统称为“计算机程序代码”(所述计算机程序代码可按计算机程序或其它分组的形式分类)的这种指令被执行时，使得计算系统600能够进行本发明的实施例的功能。注意，该代码可直接使处理器执行指定操作，经编译使处理器执行指定操作，和/或与其它软件、硬件和/或固件元件(例如，用于执行标准函数的库)结合地使处理器执行指定操作。
在利用软件实现各个元件的实施例中，软件可保存在计算机可读介质中，并利用例如可拆卸存储驱动器614、驱动器612或通信接口624被载入计算系统600中。当由处理器604执行时，控制逻辑模块(在本例中，软件指令或计算机程序代码)使处理器604执行此处所述的本发明的功能。
要认识到，为了清楚起见，上面的说明关于不同的功能单元和处理器，描述了本发明的实施例。但是，在不脱离本发明的情况下，显然可以使用功能性在不同的功能单元、处理器或域之间的任何适当分布。例如，被示例为由分离的处理器或控制器执行的功能可由相同的处理器或控制器执行。从而，对具体功能单元的引用只应被看作对提供所述功能的适当装置的引用，而不表示严格的逻辑或物理结构或组织。
尽管结合一些实施例说明了本发明，但本发明并不局限于此处陈述的具体形式。相反，本发明的范围仅由权利要求书限定。另外，尽管某一特征看来是结合特定实施例说明的，但本领域的技术人员会认识到按照本发明可组合所描述的实施例的各个特征。
此外，尽管是分别列举的，但多个装置、部件或方法步骤可由例如单个单元或处理器实现。另外，尽管各个特征被包括在不同的权利要求中，但它们也可被有利地组合，并且包括在不同权利要求中并不意味特征的组合不可行和/或不利。另外，某一特征包含在一种类型的权利要求中并不意味局限于这种类型，相反，该特征同样可酌情适用于其它权利要求类型。
尽管结合一些实施例说明了本发明，但本发明并不局限于此处陈述的具体形式。相反，本发明的范围仅由所附的权利要求书限制。另外，尽管某一特征看来是结合特定实施例说明的，但本领域的技术人员会认识到按照本发明可组合所描述的实施例的各个特征。在权利要求书中，术语“包括”并不排除其它部件或步骤的存在。
此外，尽管是分别列举的，但多个装置、部件或方法步骤可用例如单个单元或处理器实现。另外，尽管各个特征可被包括在不同的权利要求中，但它们也可被有利地组合，并且包括在不同权利要求中并不意味特征的组合不可行和/或不利。并且，某一特征包含在一种类型的权利要求中并不意味局限于这种类型，而是指示该特征同样酌情适用于其它权利要求类型。
此外，各个特征在权利要求中的顺序并不意味必须所述特征必须按照任何特定顺序来实现，并且具体地讲，方法权利要求中的各个步骤的顺序并不意味必须按该顺序执行所述步骤。相反，可按照任何适当的顺序执行各个步骤。另外，单数引用并不排除复数。从而，对“一个”、“第一”、“第二”等的引用并不排除复数。

Claims (15)

1.一种通信单元，所述通信单元包括用于接收复合通信信号的接收机，所述复合通信信号包含有用信号和至少一个异步接收的干扰信号，所述接收机包含检测器逻辑模块，所述检测器逻辑模块被配置成检测和处理所述复合通信信号，就好像所述至少一个异步接收的干扰信号是和有用信号同步接收的。
2.按照权利要求1所述的通信单元，进一步包括可操作地与检测器逻辑模块耦接的同步逻辑模块，其中，所述复合通信信号被输入同步逻辑模块，用于使得通信单元的定时与有用信号和至少一个异步接收的干扰信号两者同步。
3.按照权利要求1或2所述的通信单元，进一步包括可操作地与检测器逻辑模块耦接的信道估计逻辑模块，其中，有用信号和至少一个异步接收的干扰信号被独立地应用于各自的信道估计逻辑模块。
4.按照任意前述权利要求所述的通信单元，其中，在进行检测操作之后，检测器逻辑模块丢弃所述至少一个异步接收的干扰信号。
5.按照任意前述权利要求所述的通信单元，其中，检测器逻辑模块被配置成忽略下述内容中的至少一项：
至少一个异步接收的干扰信号的定时；
至少一个异步接收的干扰信号的相移。
6.按照权利要求5所述的通信单元，其中，所述检测器逻辑模块响应于所述忽略操作，在接收的有用信号的处理窗口内处理所述至少一个异步接收的干扰信号。
7.按照任意前述权利要求所述的通信单元，其中，检测器逻辑模块包含下述内容中的至少一项：
联合检测器；
线性检测器；
多信号检测器；
多用户检测器。
8.按照任意前述权利要求所述的通信单元，其中，所述复合通信信号包含时隙化的通信信号的至少一个突发。
9.按照权利要求8所述的通信单元，其中，所述时隙化的通信信号是下列组中的至少一个：时分码分多址TD-CDMA通信信号、正交频分复用(OFDM)通信信号。
10.按照任意前述权利要求所述的通信单元，其中，所述通信单元被配置成支持第三代合作伙伴计划(3GPP)蜂窝通信。
11.按照任意前述权利要求所述的通信单元，其中，所述通信单元是无线基站、无线用户通信单元中的一个。
12.一种用于减轻通信系统中的干扰的方法，所述方法包括：
接收复合通信信号，所述复合通信信号包含有用信号和至少一个异步接收的干扰信号；和
检测和处理所述复合通信信号，就好像所述至少一个异步接收的干扰信号是和有用信号同步接收的。
13.一种集成电路，所述集成电路包括：
用于接收复合通信信号的逻辑模块，所述复合通信信号包含有用信号和至少一个异步接收的干扰信号，和
检测器逻辑模块，所述检测器逻辑模块被配置成检测和处理所述复合通信信号，就好像所述至少一个异步接收的干扰信号是和有用信号同步接收的。
14.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括用于减轻蜂窝通信系统中的干扰的程序代码，所述计算机程序产品包括用于下述操作的程序代码：
接收包含有用信号和至少一个异步接收的干扰信号的复合通信信号，和
检测和处理所述复合通信信号，就好像所述至少一个异步接收的干扰信号是和有用信号同步接收的。
15.一种通信系统，所述通信系统包括能够接收复合通信信号的通信单元，所述复合通信信号包含有用信号和至少一个异步接收的干扰信号，所述接收机包括检测器逻辑模块，所述检测器逻辑模块被配置成检测和处理所述复合通信信号，就好像所述至少一个异步接收的干扰信号是和有用信号同步接收的。
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