CN107040328B - 干扰消除的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种干扰消除装置及方法，其中，该干扰消除装置包括：前端处理电路，用于接收至少一干扰信号和所需信号；内部处理电路，用于信道/噪声估计且用于抑制该干扰信号；以及多输入多输出处理电路，用于根据该抑制的干扰信号盲测该干扰信号的干扰参数，且用于从该所需信号中消除该干扰信号且根据该检测的干扰参数和来自该内部处理电路的该信道/噪声估计本发明提供的装置精确执行干扰消除，改进装置性能。解调该所需信号。

Description

干扰消除的方法及装置
技术领域
本发明有关于通过盲测(blind detection)的干扰消除方法及装置。
背景技术
现代人使用用户装置提供的各种通信服务(例如电话、视频、数据、消息等等)。此外，多存取技术可支持多用户间的系统资源共享。
长期演进是由3GPP发布的演进电信标准以更好支持移动宽带互联网存取。LTE的优点是改进的频谱效率、更低的成本、改进的服务、使用新频谱以及与其他开放标准更好地融合。LTE也可支持多输入多输出(multiple-input and multiple-output，MIMO)技术。
无线通信网络的基站可支持多个UE(用户装置)。UE可透过下行链路和上行链路与基站通信。下行链路指的是从基站到UE的通信链路；且上行链路指的是从UE到基站的通信链路。在下行链路上，从基站到目标UE的传输可能遭受来自其他相邻基站或其他传输器(例如3G基站或WiFi站)的干扰。该干扰包括(来自其他相邻基站的)共信道干扰和(从服务基站到其他相邻UE的)共同调度UE干扰。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种干扰消除装置及方法。
在本发明的一个实施例中，提供一种干扰消除装置，包括：前端处理电路，用于接收至少一干扰信号和所需信号；内部处理电路，用于信道/噪声估计且用于抑制该干扰信号；以及多输入多输出处理电路，用于根据该抑制的干扰信号盲测该干扰信号的干扰参数，且用于从该所需信号中消除该干扰信号且根据该检测的干扰参数和来自该内部处理电路的该信道/噪声估计解调该所需信号。
在本发明的另一个实施例中，提供一种干扰消除方法，包括：接收至少一干扰信号和所需信号；对该干扰信号和该所需信号执行信道/噪声估计抑制且抑制该干扰信号；根据该抑制的干扰信号盲测该干扰信号的干扰参数；以及从该所需信号中消除该干扰信号且根据该检测的干扰参数和该信道/噪声估计解调该所需信号。
本发明提供的装置精确执行干扰消除，改进装置性能。
附图说明
图1为根据本发明一个实施例用于消除干扰的用户装置的模块示意图。
图2为根据本发明另一实施例MIMO处理电路的模块示意图。
图3和图4为根据本发明另一实施例在低SNR情形中提升性能的两种可能实现的示意图。
图5是根据本发明另一实施例消除干扰的UE的模块示意图。
具体实施方式
现在将参照本发明的一些实施例，附图中所示为这些实施例的示例。
图1为根据本发明一个实施例用于消除干扰的用户装置的模块示意图。示例UE可包括移动电话、智能电话、会话初始化协议(session initiation protocol，SIP)电话、笔记本电脑、个人数字助理(PDA)、卫星无线电以及全球定位系统等等。此外，对于本UE可指的是移动站、移动单元/装置/终端/客户端、用户装置单元、无线单元/装置/终端/客户端、远程单元/装置/终端/客户端或其他可用终端技术。领域技术人员
在本发明的实施例中，UE从服务基站接收所需信号。然而，UE可能接收来自相邻基站的干扰信号及/或来自服务基站的干扰信号(其原本由该服务基站服务传输至另一UE)。将来自相邻基站的干扰信号称为共信道(co-channel)干扰；且将来自服务基站用于其他相邻UE的干扰信号称为共调度(co-scheduled)干扰。干扰信号引入干扰至接收的所需信号且因此需要消除接收信号中的干扰。
因此,为消除共信道干扰及/或共调度干扰而不从服务基站及/或相邻基站接收额外控制信息，UE盲估调制类型参数。调制类型参数包括QPSK、16QAM及64QAM。
盲估仅在UE端根据接收的信号进行。在实施例中，该估计为盲目进行的而不具有服务/相邻基站提供的参数。
UE通过使用盲估的参数消除来自接收的信号的干扰。
如图1所示，UE100包括天线111A和111B、数字前端处理电路(digital front end,DFE)电路115A和115B、快速傅里叶变换(FFT)单元117A和117B、第一空间增白(spatialwhitening,SW)电路120、信道/噪声估计单元(chanel/noise estimator,CE/NE)130、第二空间增白(SW)电路140、盲干扰参数检测器150以及多输入多输出(MIMO)解调器160。为简洁，可省略其他元件，例如比特率处理(bit rate processing,BRP)电路、涡轮解码器等等。此外，尽管图1显示UE100包括两个天线11A和11B，本发明并不限于此。DFE电路和FFT电路可合称为前端处理电路。CE/NE和SW电路可合称为内部处理电路。盲干扰参数检测器150和MIMO解调器16可合称为MIMO处理电路。
UE可具有多个天线11A和11B以支持用于空间复用、波束成形的MIMO技术，并传输该多样性。空间复用通常在信道情况良好时使用。多媒体的增长使用和无线装置中的流扩大了带宽的需求。增加带宽的一个实现是使用多传输天线及/或多接收天线以用于传输/接收信号。多天线的使用提供数据吞吐量和链路范围的显著增长而无需额外的带宽或传输功率。增长的数据吞吐量可由通过天线多样性的更高频谱效率及链路可靠性实现。此外，词汇MIMO的“输入”及“输出”指的是承载信号的无线电信道，并非具有天线的装置。
多用户(MU)-MIMO可利用多个独立移动通信装置的可访问性(accessibility)来增加每个独立装置的通信容量。MU-MIMO致能终端同时传输(或接收)信号至/自同一频带中的多用户。波束成形允许由不同天线传输的多信号结构上叠加以增加接收信号的幅度。
根据此实施例，UE100的一部分，例如DFE115A和115B可下变换(down-convert)至少一接收信号(通过UE的至少一天线111A和111B接收)并检测前缀(preamble)。根据DFE115A和115B检测的前缀，UE100可执行时间和频率同步、信道估计、量化及信道解码。例如，CE/NE130可执行信道/噪声估计操作。
在图1中，由第一SW电路120将空间增白运用于来自FFT单元117A和117B的结果。在一个可能示例中，将接收信号输入至第一空间增白电路120以及该接收信号的用于流的信道响应矩阵。接收信号和信道响应矩阵可被乘以使用从CE/NE130的噪声估计推导的增白矩阵。通过此做法，可增强检测和解码。空间增白电路采用估计的噪声。换言之，SW电路120/140将抑制干扰信号。
在实际系统中，可使用指定的传输导频估计信道响应矩阵，例如3GPP规范中的参考信号或OFDM系统中传输的其他类型的导频。
UE透过天线接收至少一干扰信号和至少一所需信号。UE然后对接收信号实现各种信号处理功能(例如，空间处理)以恢复用于UE的任意空间流。如果多个空间流指定用于UE，则可将这些空间流组合成单一符号流，其中该单一符号流是由FFT单元117A和117B从时域转换到频域的。频域信号包括用于信号每个子载波的分离符号流。
信道响应矩阵和接收的信号可乘以一个常数，该常数与来自CE/NE130的估计噪声成正比。可将从信道CE/NE130推导的信道估计用于选择适当的编码和调制机制，以便于空间处理。
同样地，将来自FFT单元117A和117B的结果输入CE/NE130以用于估计信道及/或噪声。也将来自CE/NE130的信道/噪声输入至SW电路120和140。
盲干扰参数检测器150可检测干扰信号的干扰参数(interference parameter，IP)(例如，调制类型参数、预编码参数、功率参数等等)。在本领域中，由服务基站将所需信号(目标为UE100)的调制类型参数、预编码参数及功率参数通知至UE，然而，UE并不知道干扰信号的调制类型参数、预编码参数及功率参数。因此，在本发明的揭露中，仅由UE盲测干扰信号的干扰参数，而无来自相邻基站(在共信道干扰情形中)及/或来自服务基站(在共调度UE干扰情形中)的额外控制信息。
盲测可包括确定是否接收信号的调制格式为BPSK、16QAM及64QAM的其中一个。
MIMO解调器160可根据该盲干扰参数检测器150的输出(即盲测参数)消除干扰并解调信号。干扰消除是指消除由相邻或服务基站造成的接收信号的干扰。此外，MIMO解调器160可消除来自接收信号的不需要的符号。信号解调是解调来自第二SW电路140的信号。在实施例中，MIMO解调器160接收三个输入：来自盲干扰参数检测器150的干扰参数、来自CE/NE130的信道估计及来自SW电路140的增白结果。MIMO解调器160可包括非线性搜索模块，用于执行信号/数据解调，为简洁在此省略细节。此外，为简洁消除干扰的细节和数据/信号解调的细节在此省略。
图2为根据本发明另一实施例MIMO处理电路的模块示意图。MIMO处理电路200包括伪(psedudo)预处理电路210、盲干扰参数检测器220及MIMO解调器230。盲干扰参数检测器220和MIMO解调器230类似或相同于盲干扰参数检测器150和MIMO解调器160，因此省略其具体操作。
预处理电路210用于分离/解耦合(decouple)该干扰信号和该所需信号。在信号分离之后，该伪预处理电路将该所需信号输入至MIMO解调器230以用于信号/数据解调，并将该干扰信号输入至该盲干扰参数检测器220以用于盲干扰参数检测。
在信噪比(signal to noise ratio，SNR)很低时，通过线性搜索进行的噪声抑制(例如MMSE(最小平均平方差))的性能可能优于非线性搜索(例如ML(最大形似))。因此，在本发明实施例中，提出两者实现以提高在低SNR情形时的性能。
图3和图4为根据本发明另一实施例在低SNR情形中提升性能的两种可能实现的示意图。
如图3所示，MIMO解调器包括ML解调器310、MMSE解调器320、MI(交互信息(mutualinformation))单元330和340、比较器350及复用器360。ML解调器为非线性搜索模块，且MMSE解调器为线性搜索模块。
图3显示了并行ML和MMSE解调机制。即，ML解调和MMSE解调并发进行。
在由ML解调器310和MMSE解调器320分别进行ML解调和MMSE解调之后，可获取对数似然比(Log-Likelihood Ratio，LLR)值LLR_ML和LLR_MMSE。然后，MI单元330及340逐个子载波地获取LLR值LLR_ML和LLR_MMSE的平均交互信息。然后，比较器350比较LLR值LLR_ML和LLR_MMSE以输出标志信号FLAG，其指示LLR值LLR_ML和LLR_MMSE的平均交互信息中的哪一个更大。标志信号FLAG用于控制复用器360进行选择。即，如果标志信号FLAG指示LLR值LLR_ML更大(例如FLAG＝1)，则复用器360选择ML解调器310的解调输出作为输出。相反地，如果标志信号FLAG指示LLR值LLR_MMSE更大(例如FLAG＝0)，则复用器360选择MMSE解调器320的解调输出作为输出。在图3中，MI单元330和340、比较器350及复用器360可合称为选择器。
如图4所示，MIMO解调器包括ML解调器410、MMSE解调器420、判断单元430及复用器440。ML解调器410相同或类似于图1的解调器160。由ML解调算法从LLR对数总和表达式中指数项的第一和第二最大项推导ML解调器410的输出的可靠性。如果判断单元430判断从ML解调器410的输出可靠性大于阈值(这意味着ML解调器410输出良好的解调结果)，则判断单元430控制复用器440以选择ML解调器410的解调输出作为输出。相反，如果判断单元430判断从ML解调器ML410的输出可靠性小于可靠性阈值(这意味着ML解调器410输出不好的解调结果)，则判断单元430控制复用器440以选择MMSE解调器420的解调输出作为输出。在图4中，判断单元430和复用器440也可合称为选择器。
因此，通过上述两种实现，即使对于低SNR的情形，MIMO解调和消除干扰的性能仍然是足够好的。
图5是根据本发明另一实施例消除干扰的UE的模块示意图。如图5所示，UE500更包括微处理器510。测量电路(图未示)耦接于DFE115A/115B且检测干扰信号的数量。测量电路的检测结果输入至微处理器510。而且，在FFT操作后，FFT117A/117B更通知微处理器510关于所需信号的数目。微处理器510识别MIMO能力参数(其指示MIMO解调器160可处理的干扰信号和所需信号的数目上限)。因此，基于该干扰信号的数目，该所需信号的数目以及MIMO能力参数，微处理器510通知CE/NE130关于CE/NE130必须估计多少信道/噪声。此外，在微处理器510被通知后，MIMO解调器160将知道MIMO解调器必须处理的干扰信号的数目和所需信号的数目。
例如，如果干扰信号的数目是2，所需信号的数目也是2，且MIMO能力参数为4(例如，其指示MIMO解调器160可处理两个干扰信号和两个所需信号)，则微处理器510通知CE/NE130估计两个信道和两个噪声。在此情形中，MIMO解调器160从两个所需信号中消除两个干扰信号。
在另一示例中，如果干扰信号的数目是3，所需信号的数目是1，且MIMO能力参数为4(例如，其指示MIMO解调器160可处理两个干扰信号和两个所需信号)，则微处理器510通知CE/NE130估计两个信道和两个噪声。在此情形中，MIMO解调器160将选择具有较大幅值的两个干扰信号并从所需信号中消除两个选择的干扰信号。
在另一示例中，如果干扰信号的数目是1，所需信号的数目是3，且MIMO能力参数为4(例如，其指示MIMO解调器160可处理一个干扰信号和三个所需信号)，则微处理器510通知CE/NE130估计三个信道和一个噪声。在此情形中，MIMO解调器160将消除三个所需信号的每个的干扰信号。
在另一示例中，如果干扰信号的数目是2，所需信号的数目是1，且MIMO能力参数为4(例如，其指示MIMO解调器160可处理两个干扰信号和一个所需信号)，则微处理器510通知CE/NE130估计一个信道和两个噪声。在此情形中，MIMO解调器160将从所需信号中消除两个干扰信号。
在本发明的实施例中，由于干扰参数被实际和精确估计/检测，将改进UE的性能。这是由于精确执行了干扰消除。
在本发明的其他实施例中，可组合盲干扰参数检测器和MIMO解调器。换言之，MIMO解调器可执行数据/信号解调，盲测干扰参数并消除干扰。
尽管上述实施例处理两个信号(一个所需信号和一个干扰信号)，本领域技术人员应理解本发明并不限于此。根据本发明描述和精神，本领域技术人员将知道如何处理更多信号(一或多个所需信号以及一或多个干扰信号)，此亦在本发明的范围内。
本发明的实施例可运用在无线通信系统中，例如LTE/LTE-A系统、Wi-Fi系统及3G系统等等。
在本发明可能实施例中，CN/NE和MIMO解调器可结合至单一模组(其可合称为MIMO解调器)。
本发明虽为说明的目的以若干特定实施例进行描述，应理解，但本发明并不限于此。本领域技术人员在不脱离本发明的权利要求所设定的范围内，当可对上述实施例的些许特征作些许修改、润饰和组合。因此，本发明范围由后续权利要求和其等同定义保护。

Claims (7)

1.一种干扰消除装置，包括：
前端处理电路，用于接收至少一干扰信号和所需信号；
内部处理电路，用于估计信道/噪声且用于抑制该干扰信号；以及
多输入多输出处理电路，用于根据该抑制的干扰信号盲测该干扰信号的干扰参数，且用于根据该干扰参数和来自该内部处理电路的信道/噪声估计从该所需信号中消除该干扰信号并解调该所需信号，其中，该多输入多输出处理电路包括：非线性搜索模块，用于解调该所需信号以输出第一解调结果；线性搜索模块，用于解调该所需信号以输出第二解调结果；以及选择器，用于根据该第一解调结果和该第二解调结果的第一和第二平均交互信息或者根据该第一解调结果的可靠性，选择该第一解调结果和该第二解调结果的其中一个。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，
该前端处理电路包括多个数字前端电路和多个快速傅里叶变换电路；以及
该内部处理电路包括第一空间增白电路、信道/噪声估计单元及第二空间增白电路，其中，该第一空间增白电路用于接收和抑制来自该前端处理电路的该多个快速傅里叶变换电路的多个输出，该信道/噪声估计单元用于对来自该前端处理电路的该多个快速傅里叶变换电路的该多个输出进行信道及/或噪声估计，以及该第二空间增白电路用于根据该信道/噪声估计单元的输出接收并抑制来自该前端处理电路的该多个快速傅里叶变换电路的该多个输出。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该多输入多输出处理电路包括：
盲干扰参数检测器，用于根据该抑制的干扰信号检测该干扰信号的该干扰参数；以及
多输入多输出解调器，用于根据该盲干扰参数检测器的输出以及来自该内部处理电路的该信道/噪声估计与该抑制的干扰信号而消除干扰并进行解调。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，该多输入多输出处理电路更包括：
伪预处理电路，用于分离该干扰信号和该所需信号，且在信号分离之后，该伪预处理电路分别将该所需信号输入至该多输入多输出解调器并将该干扰信号输入至该盲干扰参数检测器。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置更包括：
微处理器，用于接收该干扰信号的数目、该所需信号的数目及多输入多输出能力参数以通知该内部处理电路关于该内部处理电路必须估计的信道/噪声的数目，以及通知该多输入多输出处理电路关于该多输入多输出处理电路必须处理的该干扰信号的该数目和该所需信号的该数目。
6.一种干扰消除方法，包括：
接收至少一干扰信号和所需信号；
对该干扰信号和该所需信号执行信道/噪声估计抑制且抑制该干扰信号；
根据该抑制的干扰信号盲测该干扰信号的干扰参数；以及
根据该干扰参数和该信道/噪声估计从该所需信号中消除该干扰信号并解调该所需信号，其中，该解调该所需信号的步骤包含：执行非线性搜索以用于解调该所需信号以输出第一解调结果；执行线性搜索以用于解调该所需信号以输出第二解调结果；以及根据该第一解调结果和该第二解调结果的第一和第二平均交互信息或者根据该第一解调结果的可靠性，选择该第一解调结果和该第二解调结果的其中一个。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法更包括：
分离该干扰信号和该所需信号；以及
在信号分离之后，执行消除和解调。
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