CN102273087A - 用于在无线网络中的同信道干扰消除的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本公开文件的特定实施例涉及用于减轻从多个相邻基站发送到移动站(MS)的信号的干扰。通过在服务基站(BS)处和在每一个干扰BS处应用所提出的空间-频率调制(SFM)技术，可以在MS处有效地减轻来自干扰基站的同信道干扰(CCI)，并可以更准确地解码从服务BS发送的信号。

Description

用于在无线网络中的同信道干扰消除的方法和系统

优先权要求

本专利申请要求于2008年12月31日提交的题为“Co-channelinterference cancellation with a new spatio-frequency modulation”的美国临时专利申请No.61/142,159的优先权，其被转让给本申请的受让人，并通过参考整体并入本文。

技术领域

本公开文件的特定实施例总体上涉及无线通信，更具体的，涉及一种用于对从位于移动站附近的基站发射的信号进行干扰消除的方法。

发明内容

本公开文件的特定实施例提供了一种用于无线通信的方法。所述方法总体上包括：产生要发送的数据的至少一个符号；获得与在接受服务的移动站(MS)周围的相邻基站的数量M有关的信息；以及使用来自一选定的相位模式组中的相位模式，在这M个相邻基站中每一个基站的一个或多个天线上以N个不同相位在N个频率音调中发送至少一个符号，其中，所述相位模式组是根据在所述MS处的同信道干扰(CCI)电平而选定的。

本公开文件的特定实施例提供了一种用于无线通信的方法。所述方法总体上包括：在一个或多个天线上接收从一个或多个相邻基站发送的符号，其中，使用来自一选定的相位模式组中的相位模式，从每个基站的至少一个天线上以N个不同相位在N个频率音调中发送至少一个符号；以及对接收到的符号进行空间处理，以消除干扰并解码从服务基站的一个或多个天线发送的一个或多个符号；并且其中，所述相位模式组是根据在移动站(MS)处的同信道干扰(CCI)电平而选定的。

本公开文件的特定实施例提供了一种用于无线通信的装置。所述装置总体上包括：用于产生要发送的数据的至少一个符号的逻辑；用于获得与在接受服务的移动站(MS)周围的相邻基站的数量M有关的信息的逻辑；以及用于使用来自一选定的相位模式组中的相位模式，在这M个相邻基站中每一个基站的一个或多个天线上以N个不同相位在N个频率音调中发送至少一个符号的逻辑，其中，所述相位模式组是根据在所述MS处的同信道干扰(CCI)电平而选定的。

本公开文件的特定实施例提供了一种用于无线通信的装置。所述装置总体上包括：用于在一个或多个天线上接收从一个或多个相邻基站发送的符号的逻辑，其中，使用来自一选定的相位模式组中的相位模式，从每个基站的至少一个天线上以N个不同相位在N个频率音调中发送至少一个符号；以及用于对接收到的符号进行空间处理，以消除干扰并解码从服务基站的一个或多个天线发送的一个或多个符号的逻辑；并且其中，所述相位模式组是根据在移动站(MS)处的同信道干扰(CCI)电平而选定的。

本公开文件的特定实施例提供了一种用于无线通信的装置。所述装置总体上包括：用于产生要发送的数据的至少一个符号的模块；用于获得与在接受服务的移动站(MS)周围的相邻基站的数量M有关的信息的模块；以及用于使用来自一选定的相位模式组中的相位模式，在这M个相邻基站中每一个基站的一个或多个天线上以N个不同相位在N个频率音调中发送至少一个符号的模块，其中，所述相位模式组是根据在所述MS处的同信道干扰(CCI)电平而选定的。

本公开文件的特定实施例提供了一种用于无线通信的装置。所述装置总体上包括：用于在一个或多个天线上接收从一个或多个相邻基站发送的符号的模块，其中，使用来自一选定的相位模式组中的相位模式，从每个基站的至少一个天线上以N个不同相位在N个频率音调中发送至少一个符号；以及用于对接收到的符号进行空间处理，以消除干扰并解码从服务基站的一个或多个天线发送的一个或多个符号的模块；并且其中，所述相位模式组是根据在移动站(MS)处的同信道干扰(CCI)电平而选定的。

本公开文件的特定实施例提供了一种用于无线通信的计算机程序产品，包括具有存储在其上的指令的计算机可读介质，可由一个或多个处理器执行所述指令。所述指令总体上包括：用于产生要发送的数据的至少一个符号的指令；用于获得与在接受服务的移动站(MS)周围的相邻基站的数量M有关的信息的指令；以及用于使用来自一选定的相位模式组中的相位模式，在这M个相邻基站中每一个基站的一个或多个天线上以N个不同相位在N个频率音调中发送至少一个符号的指令，其中，所述相位模式组是根据在所述MS处的同信道干扰(CCI)电平而选定的。

本公开文件的特定实施例提供了一种用于无线通信的计算机程序产品，包括具有存储在其上的指令的计算机可读介质，可由一个或多个处理器执行所述指令。所述指令总体上包括：用于在一个或多个天线上接收从一个或多个相邻基站发送的符号的指令，其中，使用来自一选定的相位模式组中的相位模式，从每个基站的至少一个天线上以N个不同相位在N个频率音调中发送至少一个符号；以及用于对接收到的符号进行空间处理，以消除干扰并解码从服务基站的一个或多个天线发送的一个或多个符号的指令；并且其中，所述相位模式组是根据在移动站(MS)处的同信道干扰(CCI)电平而选定的。

附图说明

作为可以详细理解本公开文件的上述特征的方式，通过参考实施例可以获得以上简要概述的更具体描述，在附图中示出了一些实施例。然而，应注意，附图仅仅示出了本公开文件的某些典型实施例，因此不应认为是其范围的限制，因为该描述可以用于其他同样有效的实施例。

图1示出了根据本公开文件的特定实施例的示例性无线通信系统。

图2示出了根据本公开文件的特定实施例的可以用于无线设备中的各种组件。

图3示出了根据本公开文件的特定实施例的可以用于无线通信系统中的示例性发射机和示例性接收机。

图4示出了根据本公开文件的特定实施例的在多个小区边缘处的移动站(MS)。

图5示出了根据本公开文件的特定实施例的用于消除同信道干扰(CCI)的示例性操作。

图5A示出了能够执行图5中所示操作的示例性组件。

图6示出了根据本公开文件的特定实施例，在基站(BS)处用于单个发射天线的具有不同相位的符号的冗余加载。

图7示出了根据本公开文件的特定实施例，在BS处用于多个发射天线的具有不同相位的多个符号的冗余加载。

图8示出了根据本公开文件的特定实施例的具有一个服务BS和一个干扰BS的示例性无线系统。

图9示出了根据本公开文件的特定实施例的用于在BS处有两个发射天线的示例性情况的发送模式。

图10示出了根据本公开文件的特定实施例，对于5dB干扰噪声比(INR)的不同发射方案的示例性误码率(BER)性能的曲线图。

图11示出了根据本公开文件的特定实施例，对于10dB INR的不同发射方案的示例性BER性能的曲线图。

图12示出了根据本公开文件的特定实施例，当系统中不存在CCI时在服务BS处的两个发射天线的示例性情况的发送模式。

图13示出了根据本公开文件的特定实施例，当系统中不存在CCI时的不同发射方案的示例性BER性能的曲线图。

具体实施方式

本文使用词语“示例性”表示“充当示例、例子或举例说明”。本文中被描述为“示例性”的任何实施例都并非必然解释为对于其它实施例而言是优选的或有优势的。

移动站(MS)可以同时从服务基站(BS)和一个或多个相邻基站接收信号。由于来自不同基站的信号的干扰，即同信道干扰(CCI)，在MS处可能无法正确地检测来自BS的信号。CCI在正交频分多址(OFDMA)和正交频分复用(OFDM)系统中尤其严重，在此情况下它还限制了无线网络的频率重用因子。

示例性无线通信系统

本文描述的技术可以用于各种宽带无线通信系统，包括基于正交复用方案的通信系统。这种通信系统的示例包括正交频分多址(OFDMA)系统、单载波频分多址(SC-FDMA)系统等等。OFDMA系统利用正交频分复用(OFDM)，它是将总带宽分割为多个正交子载波的调制技术。这些子载波也可以称为音调、频带等。使用OFDM，可以独立地以数据调制每一个子载波。SC-FDMA系统可以利用交织型FDMA(IFDMA)在分布在系统带宽上的多个子载波上进行发送，利用局部FDMA(LFDMA)在由多个相邻子载波构成的一个块上进行发送，或者利用增强型FDMA(EFDMA)在由多个相邻子载波构成的多个块上进行发送。通常，在频域中以OFDM发送调制符号而在时域中以SC-FDMA发送调制符号。

基于正交复用方案的通信系统的一个具体示例是WiMAX系统。WiMAX代表全球微波接入互操作，是一种基于标准的宽带无线技术，其提供远距离高吞吐量宽带连接。当前存在WiMAX的两个主要应用：固定WiMAX和移动WiMAX。例如，固定WiMAX应用是一点对多点的，实现了对家庭和商业的宽带接入。移动WiMAX提供宽带速度的蜂窝网络的完全移动性。

IEEE 802.16x是一个新兴的标准组织，用以为固定和移动宽带无线接入(BWA)系统定义空中接口。这些标准定义了至少四个不同物理层(PHY)和一个媒体接入控制(MAC)层。这四个物理层中的OFDM和OFDMA物理层分别在固定和移动BWA领域中是最普遍的。

图1示出了无线通信系统100的示例，在该系统100中可以使用本公开文件的实施例。无线通信系统100可以是宽带无线通信系统。无线通信系统100可以为多个小区102提供通信，每一个小区都由一个基站104提供服务。基站104可以是固定站，其与用户终端106通信。可以可替换地将基站104称为接入点、节点B或一些其它术语。

图1描绘了散布于系统100中的多个用户终端106。用户终端106可以是固定的(即，固定不动的)或移动的。可以可替换地将用户终端106称为远程站、接入终端、终端、用户单元、移动站、站、用户装置等。用户终端106可以是无线设备，例如蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、手持设备、无线调制解调器、膝上型电脑、个人计算机等。

许多种算法和方法都可以在无线通信系统100中用于在基站104与用户终端106之间进行传输。例如，根据OFDM/OFDMA技术，可以在基站104与用户终端106之间发送信号并接收信号。如果是这种情况，就可以将无线通信系统100称为OFDM/OFDMA系统。

可以将用于从基站104到用户终端106的传输的通信链路称为下行链路(DL)108，将用于从用户终端106到基站104的传输的通信链路称为上行链路(UL)110。可替换的，可以将下行链路108称为前向链路或前向信道，而将上行链路110称为反向链路或反向信道。

可以将小区102分为多个扇区112。扇区112是在小区102内的物理覆盖区域。无线通信系统100内的基站104可以利用用于将功率流集中在小区102的某个特定扇区112内的天线。可以将这种天线称为定向天线。

图2示出了可以用于在无线通信系统100内可以使用的无线设备202中的多个组件。无线设备202是可以被配置为实施本文所述的各种方法的设备的一个示例。无线设备202可以是基站104或用户终端106。

无线设备202可以包括处理器204，其控制无线设备202的操作。也可以将处理器204称为中央处理单元(CPU)。存储器206可以包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)，其向处理器204提供指令和数据。一部分存储器206还可以包括非易失性随机存取存储器(NVRAM)。处理器204通常根据存储在存储器206内的程序指令来执行逻辑和数学运算。可以执行存储器206中的指令来实施本文所述的方法。

无线设备202还可以包括外壳208，其可以包含发射机210和接收机212，以允许在无线设备202与远程地点之间的数据发送和接收。可以将发射机210和接收机212合并到收发机214中。可以将单个或多个天线216连接到外壳208并电耦合到收发机214。无线设备202还可以包括(未示出)多个发射机、多个接收机和多个收发机。

无线设备202还可以包括信号检测器218，其可以用于尝试检测并量化由收发机214接收到的信号电平。信号检测器218可以检测诸如能量、每符号每子载波的能量、功率谱密度之类的信号及其它信号。无线设备202还可以包括数字信号处理器(DSP)220，用于处理信号。

无线设备202的各种组件可以由总线系统222耦合在一起，总线系统222除了数据总线之外还可以包括电源总线、控制总线和状态信号总线。

图3示出了发射机302的示例，其可以用于利用OFDM/OFDMA的无线通信系统100内。发射机302的多个部分可以在无线设备202的发射机210中实现。可以在基站104中实现发射机302，用于在下行链路108上向用户终端106发送数据306。还可以在用户终端106中实现发射机302，用于在上行链路110上向基站发送数据306。

要发送的数据306显示为作为串并(S/P)转换器308的输入来提供。S/P转换器308可以将发送数据划分为N个并行数据流310。

随后可以提供这N个并行数据流310作为映射器312的输入。映射器312可以将这N个并行数据流310映射到N个星座点上。可以使用诸如二相相移键控(BPSK)、正交相移键控(QPSK)、8相相移键控(8PSK)、正交调幅(QAM)等之类的一些调制星座图来进行该映射。因此，映射器312可以输出N个并行符号流316，每一个符号流316都对应于快速傅立叶逆变换(IFFT)320的N个正交子载波之一。这N个并行符号流316是在频域中表示的，并可以由IFFT组件320转换为N个并行时域样本流318。

现在提供与术语有关的简要注释。在频域中的N个并行调制等同于在频域中的N个调制符号，在频域中的N个调制符号等同于在频域中的N个映射和N点IFFT，在频域中的N个映射和N点IFFT等同于在时域中的一个(有用的)OFDM符号，在时域中的一个(有用的)OFDM符号等同于在时域中的N个样本。在时域中的一个OFDM符号NS等于NCP(每个OFDM符号的循环前缀样本的数量)+N(每个OFDM符号的有用样本的数量)。

可以将N个并行时域样本流318由并串(P/S)转换器324转换为OFDM/OFDMA符号流322。循环前缀插入组件326可以在OFDM/OFDMA符号流322的连续OFDM/OFDMA符号中插入CP。来自CP插入组件326的信号随后可以输入到解复用器340，以便为多个发射天线(或等价而言，空间子信道)产生不同数据流。此后，可以由射频(RF)前端328将用于每一个天线的基带数据流上变频到预期的发射频段，天线阵列330随后可以通过多个空间子信道334发送所产生的信号332。

图3还示出了接收机304的示例，其可以用于利用OFDM/OFDMA的无线设备202内。接收机304的多个部分可以在无线设备202的接收机212中实现。可以在用户终端106中实现接收机304，用于在下行链路108上从基站104接收数据306。还可以在基站104中实现接收机304，用于在上行链路110上从用户终端106接收数据306。

将已发送信号332显示为通过多个空间子信道334传送。当由天线阵列330’接收信号332’时，可以由RF前端328’将接收信号332’下变频为基带信号，并由复用器340’转换为单个流。CP去除组件326’随后可以去除由CP插入组件326插入在OFDM/OFDMA符号之间的CP。

可以将CP去除组件326’的输出提供给S/P转换器324’。S/P转换器324’可以将OFDM/OFDMA符号流322’划分为N个并行时域符号流318’，其每一个都对应于N个正交子载波之一。快速傅立叶变换(FFT)组件320’可以将N个并行时域符号流318’变换到频域中，并输出N个并行频域符号流316’。

解映射器312’可以执行由映射器312执行的符号映射操作的逆操作，从而输出N个并行数据流310’。P/S转换器308’可以将这N个并行数据流310’合并为单个数据流306’。理论上，这个数据流306’对应于作为发射机302的输入而提供的数据306。注意，可以在基带处理器350’中找到全部元件308’、320’、312’、316’、320’、318’和324’。

图1的移动站(MS)106可以同时从相应的服务BS 104及来自相邻小区102的一个或多个基站104接收信号。由于来自不同基站的信号的干扰，即同信道干扰(CCI)，在MS 106处可能无法正确地检测来自服务BS 104的信号。CCI在OFDMA和OFDM系统中尤其严重，在该情况中，强CCI会限制无线网络的频率重用因子。

示例性同信道干扰消除

本公开文件的特定实施例可以通过设计由包括服务BS在内的每一个相邻BS所使用的具体发送模式，来减轻CCI。接受服务的MS可以从干扰信号中辨别出预期信号，这也得到了无线网络的较高频率重用因子。

本公开文件的特定实施例为OFDM/OFDMA系统提供了空间-频率调制(SFM)方案，其可以减轻来自在接受服务的MS周围的相邻小区的CCI。可以在频域中以不同相位有冗余地载入数据符号。MS可以利用相位信息来执行适当的波束成形，并解码预期信号。由于可以将来自干扰小区的相位信息设计为与来自预期(服务)小区的相位信息不同，因此在这个过程中就可以减轻CCI。

与传统OFDM系统相比，本文提出的空间-频率模式可以提高在MS处的差错率性能，尤其是当来自相邻基站的干扰很强时。为了通过额外的空间域来提高数据速率，在网络中的每一个BS处和在MS处可以使用多个发射天线。

所提出的方法在多个小区的边缘处尤其有效，这是图4所示的情况。MS 410可以与服务BS 412通信，尽管会存在源于相邻基站414和416的强CCI。所提出的技术还可以通过减轻来自相邻小区的CCI，来增大网络400的频率重用因子。

示例性同信道干扰消除算法

图5示出了根据本公开文件的特定实施例，用于消除在接受服务的MS处的CCI的示例性操作500。可以由包括服务基站(BS)在内的一组M个相邻基站并行地执行操作510-530，而可以由接受服务的MS执行操作540和550。

在510处，可以在服务BS处产生要发送的一个或多个符号。在520处，可以获得与位于接受服务的MS周围的相邻基站的数量M有关的信息(这M个相邻基站也包括服务BS)。在530处，可以在全部M个相邻基站上使用正交相位模式以M个不同相位将每一个产生的符号冗余地发送M次。

在540处，可以在MS处从全部M个相邻基站接收来自每一个相邻基站的冗余发送的符号。在550处，可以对接收到的符号进行空间处理，以消除干扰符号并解码从服务BS发送的预期符号。

可以针对单个天线系统的示例性情况来提供与所提出的用于减轻CCI的方法有关的细节：接受服务的MS可以使用一个接收天线，每一个相邻BS(包括服务BS在内)也可以利用一个发射天线。可以以M个不同相位将要从每一个相邻BS发送的每一个符号在M个频率音调(子载波)上冗余地加载M次，其中，M个被使用的频率音调可以是连续的频率音调。这在图6中以传输序列610示出，其中，S表示要从任意BS发送到接受服务的MS的符号。可以观察到，这个方法可以提供完全消除由从M个相邻基站同时传输所引起的CCI以及在MS侧准确解码预期传输信号所需的M个自由度。

不同基站应使用一组不同的相位模式。如果用于不同基站的相位模式彼此正交，那么就可以在MS处可以完全消除CCI。在M＝2个相邻基站BS0和BS1的示例性情况下，可以应用以下相位模式：

对于BS0

对于BS1

由于由等式(1)和(2)给出的相位模式构成了相互正交的组，MS就可以通过在接收符号上应用波束成形器(相位模式)[1，1]来很好地去除来自BS1的干扰信号。类似的，为了解码从BS1发送的数据，则应将相位模式[1，-1]应用于接收符号上。这个方法类似于MS使用两个物理接收天线来同时接收具有两个不同相位的相同符号的情况。唯一的差别在于，在所提出的方案中新的自由度不是来自于空间域，而是来自于频域。因此，可以假定，在MS处存在两个虚拟天线，尽管可能仅使用了一个物理天线。

用于消除CCI的这个方法可以扩展到在接受服务的MS周围有M＝3个相邻基站BS1、BS1和BS2的情况。可以应用以下正交相位组：

对于BS0

对于BS1

对于BS2

由于由等式(3)-(5)给出的相位模式构成了相互正交的组，就可以通过在MS处将相位模式[111]应用于接收符号上来很好地消除来自BS1和BS2的干扰信号。另一方面，如果应用相位模式就可以消除来自BS0和BS2的干扰信号。

在M个相邻基站的普通情况下，可以利用以下正交相位模式组：

对于BS0

对于BS1[e^j0e^j2π/M…e^j2π(M-1)/M](7)

对于BS2

对于BSk

其中，k＝0，1，...，M-1。对于这组特定相位模式，为了检测从任意第k个基站(k＝0，1，...，M-1)发送的信号而在MS处应用的波束成形器可以是：

[e^j0e^-j2πk/M…e^{-j2πk(M-1)/M}](10)

注意，由等式(6)-(9)给出的相位模式组是一个可能的解决方案，而不是在接受服务的MS周围有M个相邻基站情况下的唯一正交组。

所提出的CCI消除方案的能力是以由于传输的冗余性本质造成的传输数据速率降低为代价的。在M个相邻基站的情况下，会需要从每一个基站将一个符号以M个不同相位冗余地发送M次，这将数据速率降低了系数M倍。为了在应用所提出的CCI消除技术的同时增大数据速率，在每一个基站处和接受服务的MS处可以使用多个天线。

在图7中示出了所提出的CCI消除方案的扩展到多输入多输出(MIMO)系统的情况。可以从在MS周围的M个相邻基站中一个基站的天线1发送序列710。此外，可以从该基站的天线2发送序列712，从该基站的天线M_T发送序列714。由图7还会观察到，在相同基站上的全部发射天线上可以使用相同的相位模式。在M个相邻基站中的每一个基站可以使用不同的空间-频率模式。

使用多个发射和/或接收天线的具有同信道干扰的示例性空间-频率发送和 接收

本公开文件的特定实施例涉及在一个或全部相邻BS处具有两个天线和/或在接受服务的MS处具有两个天线的无线网络。可以将针对基于空间-频率调制(SFM)的信号发送和接收所描述的方案扩展到在每一个相邻BS处有M_T个天线的普通情况，其中M_T＞2。

图8示出了具有两个相邻基站810和814及接受服务的MS 812的示例性无线系统。网络中的每一个通信实体都可以利用两个发射天线。注意，BS 810是服务BS，而BS 814是干扰BS，其会在MS 812处引起干扰。大小2×2的信道矩阵H可以包括在服务BS 810与接受服务的MS 812的天线之间的信道的复数增益。类似的，大小2×2的信道矩阵H_int可以包括在干扰BS 814与接受服务的MS 812的天线之间的信道的复数增益。

可以假定，在相邻频率音调(子载波)中的信道增益是相同的，这在设计良好的OFDM系统中是有效的假设。另外，可以假定来自全部相邻基站的接收信号是时间同步的，这也是有效的假设，因为可以通过WiMAX网络的主干线来使多个基站同步。

图9示出了对于图8中所示的示例性情况而新提出的SFM模式，其中f(k)可以表示OFDM符号的第k个频率音调(子载波)。换句话说，基站可以将数据符号S₁加载到天线1的第k个频率音调，将数据符号S₂加载到天线2的第k个频率音调。

理论上，可以选择图9中指定的参数θ，以便构成相位模式的正交组。因此，如果存在两个相邻的基站，则一个基站可以使用θ＝0，另一个基站可以使用θ＝π。然而，在不丧失普遍性的情况下可以假定，可以将θ＝0用于图8中的服务基站810，并且可以将某个值的θ用于干扰基站814。于是，可以将在接受服务的MS 812处的对于第k个和第(k+1)个频率音调的接收信号表示为：

Y_k＝H·x+H_int·x_int+n_k    (11)

Y_k+1＝H·x+H_int·x_int·e^jθ+n_k+1(12)

其中， $x=\left[\begin{array}{c}{S}_1\\ S_2\end{array}\right],$ $x_{\mathrm{int}}=\left[\begin{array}{c}{S}_{i1}\\ S_{i2}\end{array}\right],$ S₁和S₂可以表示从服务基站810发送的符号，S_i1和S_i2可以表示来自干扰基站814的干扰符号。

为了准确地解码从服务BS发送的符号，接受服务的MS可以首先执行由两个接收天线和两个频率音调组成的四维空间的噪声加干扰估计。MS随后可以在所计算的相关矩阵上执行噪声白化。在本公开文件的一个实施例中，MS可以在接收符号上执行线性最小均方误差(LMMSE)解码。在本公开文件的另一个实施例中，MS可以执行最小方差无失真响应(minimumvariance distortionless response，MVDR)解码，以提取从服务B S发送的预期信号。MVDR算法表示一种接收机波束成形方法，其可以抑制干扰功率以服从在预期方向上的无失真约束条件。在解码后，MS可以估计从服务BS发送的符号S₁和S₂。

如果CCI较强(即，大于预定阈值)，那么噪声-白化与LMMSE(或MVDR)解码的组合过程往往会集中在仅去除干扰项，即可以将[1e^-jθ]的波束成形器(相位模式)应用于接收信号Y_k和Y_k+1以消除CCI。由于MS已经获知了参数θ，就可以极大地简化噪声-白化与LMMSE(或MVDR)解码的组合过程。

图10-11分别示出了对于5dB和10dB的干扰-噪声比(INR)的不同发送方案的示例性误码率(BER)性能的曲线图。注意，以曲线1010和1110表示的新提出的SFM方案几乎可以免于受非常强的CCI的影响。另一方面，以曲线1040和1140表示的传统OFDM系统在CCI存在时会受到较大损失。如果系统中不存在CCI，所提出的具有CCI消除能力的SFM方案与传统OFDM两者可以提供类似的性能(即，分别是图10中的曲线1020与1030，图11中的曲线1120与1130)。

对于在图10-11中示出的全部模拟情况，可以假定在MS侧具有理想的信道估计。然而实际上，在传统单输入单输出(SISO)系统中的信道估计的质量在强CCI存在的情况下会显著降低。由于在应用SFM方案时通常不会发生这种情况，因此当在MS处估计信道的情况下时，在所提出的2×2SFM方案(即曲线1010与1110)与传统的1×1OFDM技术(即曲线1040与1140)之间的间隙就会更大。

无同信道干扰的示例性空间-频率发送和接收

本公开文件的特定实施例涉及用于减轻在同时从服务BS的不同天线发送的信号之间的干扰的发送与接收方案。假定在系统中不存在CCI，或者由相邻干扰基站引起的CCI较弱并低于预定阈值。在此情况下，替代消除来自相邻BS的干扰，所提出的SFM结构可以用于改进对从服务BS发送的预期信号的解码。

图12示出了所提出的用于在服务BS处有两个发射天线的示例性情况的空间-频率调制(SFM)发送模式。可以将参数θ₁设定为0，将θ₂设定为π。因此，可以利用该相位差来区分来自安装在同一基站上的不同天线的流。然而，这仅仅是在系统中不存在CCI或者当CCI较弱并低于预定阈值的情况下才是可行的。可以在连续的频率音调中从服务BS的每一个发射天线发送具有不同相位的符号。

对于在服务BS处有两个发射天线的示例性情况，在接受服务的MS处的对于第k个和第k+1个频率音调的接收信号可以表示为：

Y_k＝H·x_k+n_k          (13)

Y_k+1＝H·x_k+1+n_k+1    (14)

其中，如果θ₁＝0且θ₂＝π，则 $x_k=\left[\begin{array}{c}{S}_1\\ S_2\end{array}\right],$ $x_{k+1}=\left[\begin{array}{c}{S}_1\\ -S_2\end{array}\right].$ S₁和S₂可以分别表示从服务基站的第一个和第二个发射天线发送的符号。

为了解码所发送的符号S₁，可以将与相位模式

相互正交的

的波束成形器(相位模式)应用于接收信号Y_k和Y_k+1，以消除来自服务BS的第二个发射天线的干扰信号。另一方面，为了解码所发送的符号S₂，可以将与相位模式相互正交的

的波束成形器(相位模式)应用于接收信号Y_k和Y_k+1，以消除来自服务BS的第一个发射天线的干扰信号。

通过应用这个方法，可以有效地减轻在从同一服务基站的两个天线发送的两个流之间的干扰。图13示出了在系统中不存在CCI的情况下的不同发送方案的示例性BER性能的曲线图。可以观察到，图12中所示并以曲线1310表示的所提出的SFM方案会显著优于以曲线1320表示的传统SISOOFDM系统。

可以在较高层(例如，媒体接入层(MAC))中监视CCI，随后通过无线网络的主干线以信号发送到接受服务的移动站及所有其它相邻基站。随后可以根据CCI的检测电平，在每一个相邻基站处应用适当的SFM发送方法。所提出的SFM发送方案不仅仅局限于数据信道，它也可以用于任何其它信道类型，例如，导频信道和控制信道。

上述方法的各个操作可以由对应于图中所示的功能性模块的各种硬件和/或软件组件和/或模块来执行。例如，图5中所示的块510-550对应于图5A中所示的功能性模块510A-550A。更普遍的，在存在具有相应配对的功能性模块图的图中所示的方法的情况下，操作块对应于具有相似编号的功能性模块。

可以以通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其它可编程逻辑器件(PLD)、分立门或晶体管逻辑电路、分立硬件组件，或者被设计为执行本文所述功能的它们的任何适当的组合来实现或执行结合本公开文件描述的各种说明性逻辑块、模块和电路。通用处理器可以是微处理器，但可替换的，该处理器可以是任何商业上可获得处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP核心，或者任何其它这种结构。

结合本公开文件描述的方法或算法的步骤可以直接体现在硬件中，由处理器执行的软件模块中或者二者的组合。软件模块可以位于本领域中已知的任何形式的存储介质中。可以使用的存储介质的一些示例包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM等等。软件模块可以包括单条指令或许多条指令，并可以分布在几个不同代码段、不同程序和多个存储介质中。存储介质可以耦合到处理器，以便处理器可以从存储介质读取信息，并向存储介质写入信息。可替换的，存储介质可以集成到处理器中。

本文所述的方法包括用于实现所述方法的一个或多个步骤或操作。这些方法步骤和/或操作在不脱离权利要求书范围的情况下可以彼此互换。换句话说，除非指定了步骤或操作的特定顺序，否则在不脱离权利要求书范围的情况下可以修改特定步骤和/或操作的顺序和/或使用。

所述功能可以在硬件、软件、固件或其任意组合中实现。如果在软件中实现，则所述功能可以作为一个或多个指令在计算机可读介质上进行存储。存储介质可以是可由计算机访问的任意可用介质。示例性地而非限制性地，这种计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储器、磁盘存储器或其它磁存储设备或者可用于以指令或数据结构的形式承载或存储预期程序代码并且可由计算机访问的任意其它介质。本文使用的盘片和光盘包括紧致盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和

光盘，其中盘片常常以磁性方式再现数据，而光盘通过激光以光学方式再现数据。

还可以通过传输介质发送软件或指令。例如，如果使用同轴电缆、纤维光缆、双绞线、数字用户线路(DSL)或例如红外、无线电和微波的无线技术将软件从网站、服务器或其它远程源进行发送，则同轴电缆、纤维光缆、双绞线、DSL或例如红外、无线电和微波的无线技术包括在介质的定义中。

此外，应意识到，可以按照需要由用户终端和/或基站下载和/或以其它方式获得用于执行本文所述方法和技术的模块和/或其它适当的模块。例如，这个设备可以耦合到服务器，以用于传送执行本文所述方法的模块。可替换的，可以通过存储装置(例如，RAM、ROM、诸如紧致盘(CD)或软盘的物理存储介质等)提供本文所述的各种方法，以便在将所述存储装置耦合到或提供给用户终端和/或基站时，这些设备可以获得各种方法。此外，可以利用用于向设备提供本文所述的方法和技术任何其它适当的技术。

会理解，权利要求书不局限于上述的准确结构和组件。在不脱离权利要求书的范围的情况下，可以在上述的方法和装置的布置、操作及细节中做出各种修改、改变与变更。

Claims (48)

1.一种用于无线通信的方法，包括以下步骤：

产生要发送的数据的至少一个符号；

获得与在接受服务的移动站(MS)周围的相邻基站的数量M有关的信息；以及

使用来自一选定的相位模式组中的相位模式，在这M个相邻基站中每一个基站的一个或多个天线上以N个不同相位在N个频率音调中发送至少一个符号，其中，所述相位模式组是根据在所述MS处的同信道干扰(CCI)电平而选定的。

2.如权利要求1所述的方法，其中，用于发送的每一个天线都使用来自所述选定的相位模式组中的所述相位模式，以N个不同相位在N个频率音调中发送符号。

3.如权利要求2所述的方法，其中，如果所述CCI电平大于预定阈值，则对在每一个相邻基站处用于发送的所述一个或多个天线中的全部天线应用相同的相位模式，并且其中，来自所述选定的相位模式组中的相位模式在所述M个相邻基站之间是正交的，其中，N＝M。

4.如权利要求2所述的方法，其中，如果所述CCI电平小于预定阈值，则对在所述M个相邻基站其中一个基站处的用于发送的每一个天线应用不同相位模式，并且其中，所应用的相位模式在该基站处的用于发送的全部天线之间是正交的，其中，N是在该基站处用于发送的天线的数量。

5.如权利要求1所述的方法，其中，N个频率音调包括N个连续的频率音调。

6.如权利要求1所述的方法，其中，一个或多个所产生的符号是数据符号。

7.如权利要求1所述的方法，其中，一个或多个所产生的符号是导频符号。

8.一种用于无线通信的方法，包括以下步骤：

在一个或多个天线上接收从一个或多个相邻基站发送的符号，其中，使用来自一选定的相位模式组中的相位模式，从每个基站的至少一个天线上以N个不同相位在N个频率音调中发送至少一个符号；以及

对接收到的符号进行空间处理，以消除干扰并解码从服务基站的一个或多个天线发送的一个或多个符号；并且

其中，所述相位模式组是根据在移动站(MS)处的同信道干扰(CCI)电平而选定的。

9.如权利要求8所述的方法，其中，对接收到的符号进行空间处理的步骤包括：

如果CCI电平大于预定阈值，则将适当的相位模式应用于所述接收到的符号上，以消除干扰符号并解码从所述服务基站的一个或多个天线发送的一个或多个符号。

10.如权利要求8所述的方法，其中，对接收到的符号进行空间处理的步骤包括：

如果CCI电平小于预定阈值，则应用噪声白化和线性最小均方误差(LMMSE)解码，以消除干扰符号并解码从所述服务基站的一个或多个天线发送的一个或多个符号。

11.如权利要求8所述的方法，其中，对接收到的符号进行空间处理的步骤包括：

如果CCI电平小于预定阈值，则应用噪声白化和最小方差无失真响应(MVDR)解码，以消除干扰符号并解码从所述服务基站的一个或多个天线发送的一个或多个符号。

12.如权利要求8所述的方法，其中，N个频率音调包括N个连续的频率音调。

13.一种用于无线通信的装置，包括：

用于产生要发送的数据的至少一个符号的逻辑；

用于获得与在接受服务的移动站(MS)周围的相邻基站的数量M有关的信息的逻辑；以及

用于使用来自一选定的相位模式组中的相位模式，在这M个相邻基站中每一个基站的一个或多个天线上以N个不同相位在N个频率音调中发送至少一个符号的逻辑，其中，所述相位模式组是根据在所述MS处的同信道干扰(CCI)电平而选定的。

14.如权利要求13所述的装置，其中，用于发送的每一个天线都使用来自所述选定的相位模式组中的所述相位模式，以N个不同相位在N个频率音调中发送符号。

15.如权利要求14所述的装置，其中，如果所述CCI电平大于预定阈值，则对在每一个相邻基站处用于发送的所述一个或多个天线中的全部天线应用相同的相位模式，并且其中，来自所述选定的相位模式组中的相位模式在所述M个相邻基站之间是正交的，其中，N＝M。

16.如权利要求14所述的装置，其中，如果所述CCI电平小于预定阈值，则对在所述M个相邻基站其中一个基站处的用于发送的每一个天线应用不同相位模式，并且其中，所应用的相位模式在该基站处的用于发送的全部天线之间是正交的，其中，N是在该基站处用于发送的天线的数量。

17.如权利要求13所述的装置，其中，N个频率音调包括N个连续的频率音调。

18.如权利要求13所述的装置，其中，一个或多个所产生的符号是数据符号。

19.如权利要求13所述的装置，其中，一个或多个所产生的符号是导频符号。

20.一种用于无线通信的装置，包括：

用于在一个或多个天线上接收从一个或多个相邻基站发送的符号的逻辑，其中，使用来自一选定的相位模式组中的相位模式，从每个基站的至少一个天线上以N个不同相位在N个频率音调中发送至少一个符号；以及

用于对接收到的符号进行空间处理，以消除干扰并解码从服务基站的一个或多个天线发送的一个或多个符号的逻辑；并且

其中，所述相位模式组是根据在移动站(MS)处的同信道干扰(CCI)电平而选定的。

21.如权利要求20所述的装置，其中，所述用于对接收到的符号进行空间处理的逻辑包括：

用于如果CCI电平大于预定阈值，则将适当的相位模式应用于所述接收到的符号上，以消除干扰符号并解码从所述服务基站的一个或多个天线发送的一个或多个符号的逻辑。

22.如权利要求20所述的装置，其中，所述用于对接收到的符号进行空间处理的逻辑包括：

用于如果CCI电平小于预定阈值，则应用噪声白化和线性最小均方误差(LMMSE)解码，以消除干扰符号并解码从所述服务基站的一个或多个天线发送的一个或多个符号的逻辑。

23.如权利要求20所述的装置，其中，所述用于对接收到的符号进行空间处理的逻辑包括：

用于如果CCI电平小于预定阈值，则应用噪声白化和最小方差无失真响应(MVDR)解码，以消除干扰符号并解码从所述服务基站的一个或多个天线发送的一个或多个符号的逻辑。

24.如权利要求20所述的装置，其中，N个频率音调包括N个连续的频率音调。

25.一种用于无线通信的装置，包括：

用于产生要发送的数据的至少一个符号的模块；

用于获得与在接受服务的移动站(MS)周围的相邻基站的数量M有关的信息的模块；以及

用于使用来自一选定的相位模式组中的相位模式，在这M个相邻基站中每一个基站的一个或多个天线上以N个不同相位在N个频率音调中发送至少一个符号的模块，其中，所述相位模式组是根据在所述MS处的同信道干扰(CCI)电平而选定的。

26.如权利要求25所述的装置，其中，用于发送的每一个天线都使用来自所述选定的相位模式组中的所述相位模式，以N个不同相位在N个频率音调中发送符号。

27.如权利要求26所述的装置，其中，如果所述CCI电平大于预定阈值，则对在每一个相邻基站处用于发送的所述一个或多个天线中的全部天线应用相同的相位模式，并且其中，来自所述选定的相位模式组中的相位模式在所述M个相邻基站之间是正交的，其中，N＝M。

28.如权利要求26所述的装置，其中，如果所述CCI电平小于预定阈值，则对在所述M个相邻基站其中一个基站处的用于发送的每一个天线应用不同相位模式，并且其中，所应用的相位模式在该基站处的用于发送的全部天线之间是正交的，其中，N是在该基站处用于发送的天线的数量。

29.如权利要求25所述的装置，其中，N个频率音调包括N个连续的频率音调。

30.如权利要求25所述的装置，其中，一个或多个所产生的符号是数据符号。

31.如权利要求25所述的装置，其中，一个或多个所产生的符号是导频符号。

32.一种用于无线通信的装置，包括：

用于在一个或多个天线上接收从一个或多个相邻基站发送的符号的模块，其中，使用来自一选定的相位模式组中的相位模式，从每个基站的至少一个天线上以N个不同相位在N个频率音调中发送至少一个符号；以及

用于对接收到的符号进行空间处理，以消除干扰并解码从服务基站的一个或多个天线发送的一个或多个符号的模块；并且

其中，所述相位模式组是根据在移动站(MS)处的同信道干扰(CCI)电平而选定的。

33.如权利要求32所述的装置，其中，所述用于对接收到的符号进行空间处理的模块包括：

用于如果CCI电平大于预定阈值，则将适当的相位模式应用于所述接收到的符号上，以消除干扰符号并解码从所述服务基站的一个或多个天线发送的一个或多个符号的模块。

34.如权利要求32所述的装置，其中，所述用于对接收到的符号进行空间处理的模块包括：

用于如果CCI电平小于预定阈值，则应用噪声白化和线性最小均方误差(LMMSE)解码，以消除干扰符号并解码从所述服务基站的一个或多个天线发送的一个或多个符号的模块。

35.如权利要求32所述的装置，其中，所述用于对接收到的符号进行空间处理的模块包括：

用于如果CCI电平小于预定阈值，则应用噪声白化和最小方差无失真响应(MVDR)解码，以消除干扰符号并解码从所述服务基站的一个或多个天线发送的一个或多个符号的模块。

36.如权利要求32所述的装置，其中，N个频率音调包括N个连续的频率音调。

37.一种用于无线通信的计算机程序产品，包括具有存储在其上的指令的计算机可读介质，可由一个或多个处理器执行所述指令，所述指令包括：

用于产生要发送的数据的至少一个符号的指令；

用于获得与在接受服务的移动站(MS)周围的相邻基站的数量M有关的信息的指令；以及

用于使用来自一选定的相位模式组中的相位模式，在这M个相邻基站中每一个基站的一个或多个天线上以N个不同相位在N个频率音调中发送至少一个符号的指令，其中，所述相位模式组是根据在所述MS处的同信道干扰(CCI)电平而选定的。

38.如权利要求37所述的计算机程序产品，其中，用于发送的每一个天线都使用来自所述选定的相位模式组中的所述相位模式，以N个不同相位在N个频率音调中发送符号。

39.如权利要求38所述的计算机程序产品，其中，如果所述CCI电平大于预定阈值，则对在每一个相邻基站处用于发送的所述一个或多个天线中的全部天线应用相同的相位模式，并且其中，来自所述选定的相位模式组中的相位模式在所述M个相邻基站之间是正交的，其中，N＝M。

40.如权利要求38所述的计算机程序产品，其中，如果所述CCI电平小于预定阈值，则对在所述M个相邻基站其中一个基站处的用于发送的每一个天线应用不同相位模式，并且其中，所应用的相位模式在该基站处的用于发送的全部天线之间是正交的，其中，N是在该基站处用于发送的天线的数量。

41.如权利要求37所述的计算机程序产品，其中，N个频率音调包括N个连续的频率音调。

42.如权利要求37所述的计算机程序产品，其中，一个或多个所产生的符号是数据符号。

43.如权利要求37所述的计算机程序产品，其中，一个或多个所产生的符号是导频符号。

44.一种用于无线通信的计算机程序产品，包括具有存储在其上的指令的计算机可读介质，可由一个或多个处理器执行所述指令，所述指令包括：

用于在一个或多个天线上接收从一个或多个相邻基站发送的符号的指令，其中，使用来自一选定的相位模式组中的相位模式，从每个基站的至少一个天线上以N个不同相位在N个频率音调中发送至少一个符号；以及

用于对接收到的符号进行空间处理，以消除干扰并解码从服务基站的一个或多个天线发送的一个或多个符号的指令；并且

其中，所述相位模式组是根据在移动站(MS)处的同信道干扰(CCI)电平而选定的。

45.如权利要求44所述的计算机程序产品，其中，所述用于对接收到的符号进行空间处理的指令包括：

用于如果CCI电平大于预定阈值，则将适当的相位模式应用于所述接收到的符号上，以消除干扰符号并解码从所述服务基站的一个或多个天线发送的一个或多个符号的指令。

46.如权利要求44所述的计算机程序产品，其中，所述用于对接收到的符号进行空间处理的指令包括：

用于如果CCI电平小于预定阈值，则应用噪声白化和线性最小均方误差(LMMSE)解码，以消除干扰符号并解码从所述服务基站的一个或多个天线发送的一个或多个符号的指令。

47.如权利要求44所述的计算机程序产品，其中，所述用于对接收到的符号进行空间处理的指令包括：

用于如果CCI电平小于预定阈值，则应用噪声白化和最小方差无失真响应(MVDR)解码，以消除干扰符号并解码从所述服务基站的一个或多个天线发送的一个或多个符号的指令。

48.如权利要求44所述的计算机程序产品，其中，N个频率音调包括N个连续的频率音调。

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