CN1339202A - 扩频通信系统的干扰消除装置和方法 - Google Patents

Abstract

符号根据一组扩频序列的第一扩频序列在通信媒介中传送,例如,根据可以用来在系统中传送符号的CDMA信道化代码。通信信号从通信媒介、例如在移动终端接收。接收的通信信号通过例如将接收的信号根据小区专用的扰码解扰,分解成多个多路径信号成分。使分解的多个信号成分与一组扩频序列相关,以便产生关于各分解的信号成分各个信号成分的相关性组,各相关性组中相关的相关性组包括分解的信号成分和第一扩频序列的相应的相关性。从多个分解的信号成分和第一扩频序列的相关性中消除与扩频序列组的第二扩频序列关联的干扰成分,所述第二扩频序列是根据分解的信号成分和这组可能的扩频序列的相关性被识别的,这样产生分解的信号成分和第一扩频序列的消除了干扰的相关性组。根据消除了干扰的相关性组评估传送的符号。这组扩频序列最好是正交的。而且最好这组扩频序列包含哈达马代码,并且这组可能的扩频序列和分解的信号成分的相关性使用快速哈达马变换产生。

Description

扩频通信系统的干扰消除装置和方法

发明领域

本发明涉及通信系统和方法，更详细地说，涉及扩频通信系统和方法。

发明背景

无线通信系统常用于为认购者提供语音和数据通讯。例如，模拟蜂窝无线电话系统如那些标明AMPS，ETACS，NMT-450和NMT-900，已经在全世界成功地展开。象那些符合北美标准IS54和欧洲标准GSM的数字蜂窝无线电话系统从1990年代早期就已经提供服务。尤其是最近，泛称为PCS(个人通讯服务)的许多各种类型的无线数字服务被引入，包括符合诸如IS-136和IS-95标准的先进的数字蜂窝系统，低功率系统如DECT(数字增强型无绳电话)和数据通讯服务如CDPD(蜂窝数字分组数据)，在吉布森编辑、CRC出版社(1996)出版的移动通讯手册有所描述。推荐的利用如宽带码分多址(W-CDMA)技术的下一代系统将提供广阔的多媒体服务。

图1表示典型的陆地蜂窝无线电话通信系统20。蜂窝无线电话系统20可以包括一个或多个无线电话(终端)22，与由基站26和移动电话交换局(MTSO)28提供的多个小区24通信。尽管仅表示了3个小区24，典型的蜂窝网络可以包括数百个小区，包括一个或多个MTSO，并且可以服务数千个无线电话。

小区24通常在通信系统20中作为节点，通过为小区24提供服务的基站26从节点建立无线电话22和MTSO 28之间的连接。通过蜂窝网络20，可以在两个移动终端22之间产生双工无线通信连接。或者通过公共交换电话网络(PSTN)34、在移动终端22和陆上通信线电话用户32之间产生双工无线通信连接。基站26的功能是管理小区24和移动终端22之间的无线通信。作为这种身份，基站26起到数据和语音信号中继站的作用。

如图2所示，卫星42可以执行类似常规陆地基站执行的那些功能，例如，为倾向于从技术或经济上无法建立常规陆上通信线电话或陆地蜂窝电话基础设施的人口分布稀疏或崎岖地形的地区提供服务。卫星无线电话系统40通常包括一个或多个卫星42，作为一个或多个地面站44和终端23之间的中继站或脉冲转发器。卫星通过双工连接46把无线电话信息传送到终端23和地面站44。地面站44又可以连接到公共交换电话网络34，允许卫星无线电话之间，以及卫星无线电话和常规陆地蜂窝无线电话或陆上通信线电话之间的通信。卫星无线电话系统40可以利用单根天线波束覆盖系统服务的整个区域，或如图显示的那样，卫星设计成产生多重最小重叠波束48，分别服务于系统服务区域内不同的地理覆盖地区50。覆盖地区50与图1的陆地蜂窝系统20的小区24有类似的功能。

传统的模拟蜂窝系统通常用频分多址(FDMA)产生通信信道。不过，无线服务用户数量惊人的增加以及数据和其他非语音服务的需求导致了其他能以更有效的方法利用有效频谱的技术的发展。这些更先进的技术包括时分多址(TDMA)，其中的来自多用户的通信在系统定义的时“隙”频带上是时分复用，以及“扩频”或码分多址(CDMA)技术，其中的系统信道通过用唯一扩频码，即在通信系统操作的频谱上面扩频数据调制载波的代码，调制载波信号进行定义。在信道使用唯一扩频码可允许几个用户有效地共享相同的带宽。

在推荐的宽带CDMA系统中，如符合UMTS/IMT-2000说明的W-CDMA系统，在一个小区内不同信道的下行链路(基站到用户端)信号通过基站使用小区专用的扰码进行同步传送。通常，正交信道化代码或序列，也称为扩频码，被分配在一个小区传送的不同物理信道，因而在小区内产生正交下行链路信号。如果信号传送的通信媒介不输入时延扩展，则在接收端可以维持这种正交，减少了多用户(用户之间)干扰的可能性。不过，如果信号传送的通信媒介输入时延扩展，则在接收端可能无法维持正交，这会增加多用户干扰，并可能降低性能。

如果有所谓的“近-远”问题，即在接收站同时接收到弱的有用信号和强的干扰信号，则性能将严重降低。在连接到基站的典型的上行链路中，这个问题可以通过功率控制技术控制，例如，提高有用信号的功率使到达基站的全部信号都基本上在相同的功率水平。不过，这样的功率控制对连接到用户端的下行链路通常不可行。

众所周知在宽频带传送的信号与在较窄带传送的信号相比通常可以产生更多多路径信号成分。例如，与较窄带系统如符合IS-95 CDMA标准的系统的信道相比，宽带CDMA系统的信道通常表现出较高的分散度。从而，与较窄带的先有系统相比，W-CDMA系统通常有更高的多用户干扰的可能性。

而且，允许使用可变扩频因子以允许用户完成改变数据传输速率的推荐的W-CDMA系统可能更容易受多用户干扰的影响。例如，推荐的W-CDMA的系统预期将高扩频因子(128指令)用于语音信道，而将较低的扩频因子用于高速数据业务。如果这样的语音和数据业务能够预期表现出相当的连接质量，即相当的端对端用户数据可靠性，低扩频因子信号通常将以比高扩频因子信号高得多的功率进行传送。这种功率差异可以使多用户干扰在分散的媒介中加剧。

另外，考虑到同时使用高扩频代码和低扩频代码的可变扩频因子方案也能使“近-远”问题恶化。例如，位于小区边缘附近，用高功率和低扩频因子传送的用户可能在接收端严重干扰离接收端更近的高扩频因子和低功率用户。另外，低扩频因子的信号可以被相对更低功率的干扰信号削弱，由于与使用更高扩频因子的信号相比，低扩频因子通常使有用信号更不适合于干扰抑制。

已经提出一些干扰消除技术，但是，这些技术通常更适于应用在基站而不是移动终端。这些常规的技术通常在假定接收机知道当前被使用的扩频序列的情况下起作用。这些常规的干扰消除技术也往往是复杂而导致高设备成本和功率消耗的。在诸如用电池工作的手持式终端等装置中会是不利的一面。

发明概述

鉴于上文，本发明的一个目的是提供一些通信装置和方法，它们能够减小扩频通信系统中的多用户干扰。

本发明的另一个目的是提供一些通信装置和方法，这它们能够减小在使用可变扩频因子的系统中的多用户干扰。

本发明的又一个目的是提供一些通信装置和方法，它们消除多用户干扰，其实施方式比常规的技术简单而且消耗较少功率。

根据本发明，通过一些扩频通信系统和方法实现这些以及其他目的、特征和优点，其中，接收信号的多路径信号成分与一组包括所需序列的可能扩频序列相关，最好使用快速哈达马变换。把产生的相关性组合起来以检测一个或多个的干扰序列，并且从所需序列的相关性中消除与检测的干扰序列关联的干扰成分并产生消除干扰的相关性。从消除干扰的相关性中产生符号评估。可以通过对快速哈达马变换产生的相关性进行最大比组合并且根据与干扰序列关联的能量是否达到诸如阈值的预定标准或最接近准则识别一个或多个干扰序列来检测干扰序列。可以逐个符号地进行干扰序列的识别，或者，在固定扩频因子系统中，可以间歇地识别干扰序列，即在选定符号周期识别干扰序列，而在其他符号周期对识别的序列执行降低复杂性的相关、以产生干扰成分评估。从而提供比常规的技术简单并且功率消耗较低的干扰消除技术。

详细地说，根据本发明，可以按照用来在系统中发送符号的一组扩频序列中的第一扩频序列在通信媒介中发送符号。从通信媒介例如在移动终端接收通信信号。将接收的通信信号分解成多个信号成分，使这些成分中相应的成分和相应的传播路径关联。例如，可以通过根据小区专用的扰码把接收的信号解扰来产生所述分解的信号成分。使分解的多个信号成分与一组扩频序列相关以便为分解的各信号成分中相应的一个产生相应的一组相关性，各组相关性中相应的一个包括分解的信号成分和第一扩频序列的相应的相关性。从多个分解的信号成分和第一扩频序列的相关性中消除与一组扩频序列的第二的扩频序列关联的、根据分解的信号成分和这组可能的扩频序列的相关性识别的干扰成分，产生所述分解的信号成分与第一扩频序列的一组消除了干扰的相关性。根据这组消除了干扰的相关性评估发送的符号。

这组扩频序列最好是正交的。而且最好这组扩频序列包含哈达马代码，并且使用快速哈达马变换产生这组可能扩频序列和分解的信号成分的相关性。

根据本发明的一个方面，通过将关于分解的信号成分的相关性组合起来以确定各个扩频序列的各自的能量、并识别关联的能量达到预定标准的干扰扩频序列来实现干扰消除。可以通过诸如最大比组合技术、或者其他组合技术诸如干扰拒绝组合(IRC)来实现这种组合。预定标准可以是例如最高能量标准或阈值标准。

根据本发明另一个方面，根据识别的序列产生发送的干扰信号的符号和功率评估，并且，从符号和功率评估中确定干扰成分。符号和功率评估可以从组合过程的输出中产生。

根据本发明的非常适用于使用固定扩频因子代码的系统中又一个方面，干扰序列可以间歇地被识别并用于在介入的时间周期期间产生干扰成分的评估。换句话说，可以在所需序列的第一符号周期检测干扰序列，并用于在有用信号的第二符号周期产生对应的干扰成分的评估。

一种用来从通信信号恢复符号的装置包括多路径分解器，用于将通信信号分解成多个信号成分，所述多个信号成分中相应的成分与相应的传播路径关联。扩频序列相关器对多路径分解器敏感，并且用于使分解的信号成分与一组扩频序列相关，为分解的信号成分中相应的成分产生相应的一组相关性，各组相关性中相应的一组包括分解的信号成分和第一扩频序列的相应的相关性。干扰消除器对扩频序列相关器敏感，并且用于使用这组扩频序列的第二扩频序列、根据多个分解的信号成分和第二扩频序列的相关性而从多个分解的信号成分和第一扩频序列的相关性中消除与干扰关联的干扰成分从而产生一组分解的信号成分和第一扩频序列的消除了干扰的相关性。符号评估器对干扰消除器敏感，并且用于从分解的信号成分和第一扩频序列的这组消除了干扰的相关性评估发送的符号。从而可以提供改善的扩频通信。

附图说明

图1-2表示常规的蜂窝通信系统。

图3表示根据本发明的实施例的符号评估装置。

图4表示根据本发明的另一个实施例的符号评估装置。

图5表示根据本发明的实施例的典型的符号评估操作。

图6表示用于可变扩频因子CDMA系统的代码树。

图7表示不同扩频因子与信号之间的关系。

图8-9表示根据本发明的各种实施例的典型的符号评估操作。

具体实施例的详细描述

以下将结合显示本发明各实施例的附图对本发明进行更充分的描述。不过，本发明可以以很多不同的方式来体现，因而不应当将其理解为限于所述实施例，相反，提供的这些实施例是为了充分而且完整地公开本发明并将本发明范围传达给本专业技术人员。自始至终，相同的标号指的是相同的元件。

现在将介绍扩频信号的分析。这种分析明确地涉及扩频技术在无线蜂窝系统中的应用，系统中，在给定小区中发送的信号使用包括用户专用信道化序列和小区专用加扰序列的序列(或者代码)组合进行扩频。不过，本专业技术人员将了解下列讨论可适用于其他的扩频系统。

用S_k(t)表示产生于信道化序列C_k的应用之后加扰之前的扩频信号： $s_k\left(t\right)=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{b}_i^k{c}_k(t-\mathrm{iN}{T}_c),$

其中b_i ^k表示第k个用户的第i个数据符号，C_k(t)表示第k个用户的扩频序列波形，N代表扩频因子，而T_c代表码片周期。扩频序列的波形C_k(t)可以得出： $c_k\left(k\right)=\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{m}_i^k{p}_{T_c}(t-i{T}_c),$

其中P_Tc(t)表示码片周期T_c的矩形脉冲，并且m_i ^k表示第k个用户的扩频序列的第i个码片。

如果扩频序列的信道化波形是正交的： ${\∫}_0^{N{T}_c}{c}_k\left(t\right)c_j^{*}\left(t\right)=0,k\≠j,$ 加扰序列a(t)可以由下式给出： $a\left(t\right)=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{a}_i{p}_{T_c}(t-i{T}_c),$

其中a_i是扰序列的第i个码片。把扰码a(t)加到K用户信号S_k(t)产生复合信号x(t)： $x\left(t\right)=\underset{k=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}\sqrt{P_k}{s}_k\left(t\right)a\left(t\right),$ 其中P_k是第k个用户信号S_k(t)的发送功率。信道的脉冲响应h_c(t)可以表达为： $h_c\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{a}_1\mathrm{\δ}(t-{\mathrm{\τ}}_1),$

其中L代表多路径(传播路径)的数目，并且α₁和τ₁各自代表第1个路径的衰减因子和时延。

则接收的信号r(t)可以表示为； $r\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{1}x(t-{\mathrm{\τ}}_1)+n\left(t\right),$

其中n(t)表示噪声成分，后者包括来自其他的小区的多用户干扰(用其他加扰序列的用户)和热噪声，这些小区之间的干扰和热噪声可以建成象具有高斯分布的随机过程那样的模型。

典型的常规扩频CDMA接收机包括多个L个指状抽头或者分支。下面将说明对那些本专业技术人员来说，指状抽头的数目L可以通过许多不同的方法确定，并且对本发明的理解并不需要对这样的技术进行详细讨论。在各分支中相应的分支处，接收的信号r(t)与接收机的扰码和扩频码的组合的时移形式相关。从接收机的第一指状抽头产生关于第一用户的相关性Z₁可以表达如下： $z_{11}={\∫}_{{\mathrm{\τ}}_1}^{{\mathrm{\τ}}_1+N{T}_c}r\left(t\right)a^{*}(t-{\mathrm{\τ}}_1)c_1^{*}(t-{\mathrm{\τ}}_1)\mathrm{dt},$

其中*表示复共轭。相关性Z₁₁可以认为包括信号成分Z_11，s，码间干扰成分Z_11，ISI，多用户干扰成分Z_11，MUI和噪声成分Z_11，n。

由K-1个干扰产生的第一用户的多用户的干扰成分Z_11，MUI可以这样表达： $Z_{11,\mathrm{MUI}}=\underset{k=2}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l=2}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{\∫}_{{\mathrm{\τ}}_1}^{{\mathrm{\τ}}_1+{\mathrm{NT}}_c}{a}_1\sqrt{P_k}{s}_k(t-{\mathrm{\τ}}_1)a^{*}(t-{\mathrm{\τ}}_1)c_1^{*}(t-{\mathrm{\τ}}_1)\mathrm{dt},$ 或者 $Z_{11,\mathrm{MUI}}={\∫}_{{\mathrm{\τ}}_1}^{{\mathrm{\τ}}_1+{\mathrm{NT}}_c}\underset{k=2}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l=2}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{a}_1\sqrt{P_k}{s}_k(t-{\mathrm{\τ}}_1)a^{*}(t-{\mathrm{\τ}}_1)c_1^{*}(t-{\mathrm{\τ}}_1)\mathrm{dt},$

假定扩频因子N和码片周期T_c的乘积NT_C与第L个多路径信号的时延τ_L相比大得多，多用户干扰成分Z_11，MUI可以近似为： $Z_{11,\mathrm{MUI}}\≈{\∫}_{{\mathrm{\τ}}_1}^{{\mathrm{\τ}}_1{+\mathrm{NT}}_c}\left(\underset{l=2}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{a}_1\left(\underset{k=2}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\sqrt{P_k}{b}_0^k{c}_k(t-{\mathrm{\τ}}_1)\right)a(t-{\mathrm{\τ}}_1)\right)a^{*}(t-{\mathrm{\τ}}_1)c_1^{*}(t-{\mathrm{\τ}}_1)\mathrm{dt},$ 第一用户的第i个指状抽头可以归纳为： $Z_{11,\mathrm{MUI}}\≈{\∫}_{{\mathrm{\τ}}_1}^{{\mathrm{\τ}}_1+{\mathrm{NT}}_c}\left(\underset{\underset{l=1}{l=1}}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{a}_1\left(\underset{k=2}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\sqrt{P_k}{b}_0^k{c}_k(t-{\mathrm{\τ}}_1)\right)a(t-{\mathrm{\τ}}_1)\right)a^{*}(t-{\mathrm{\τ}}_i)c_1^{*}(t-{\mathrm{\τ}}_i)\mathrm{dt},$

这样如果已知扩频码C_k(t)，k＝2，3，…，K，数据符号b₀ ²，…，b₀ ^k，和功率电平P₂，…，P_k，则可以计算并且消除多用户干扰成分Z_11，MUI。

根据本发明的各个方面，由一个站如通信系统里的移动终端收到的信号r(t)首先被分解成多个多路径信号成分，例如通过解扰，在多个空间或者偏振分集天线等被接收。然后，使这些分解的成分中的每一个与用来把信号传送到这样的站的N个可能的扩频序列中的每一个相关，例如，所述可能的扩频序列是用于到CDMA系统小区的移动终端的下行链路通信的可能的信道化扩频序列组。可以使用例如最大比组合技术把产生的相关性组合，以便确定与每个可能的扩频序列关联的能量。所述能量可以用来识别选定的序列，更详细地说，用来识别最可能干扰使用所需的扩频序列发送的有用信号的外来信号所使用的序列。接着可以为所选定的扩频序列产生符号和功率评估。符号和功率评估被用来消除用所需的扩频序列接收的信号的相关性中的干扰成分。然后消除了干扰的相关性可以被组合以产生符号评估。N个扩频序列最好是哈达马代码，可以利用(FHT)快速哈达马变换技术来获得提高的计算效率，以便产生分解的多路径信号成分与接收机的每个指状抽头中N个序列的相关性。典型的接收机结构

图3表示根据本发明的实施例的接收机装置300，用于根据多个(N个)可能扩频序列的扩频序列恢复在通信媒介中传送的符号。接收的信号r(t)通过多路径分解器310分解成多个多路径信号成分，例如通过使接收的信号与扰码序列a(t)的时移形式相关的解扰器，产生多个L个分解的信号成分315-1，…，315-L，其中各个分解的信号成分与传播路径关联。然后，每个分解的信号成分315-1，…，315-L通过包括多个N个序列相关器320-1，…320-L的相关器320与N个可能的序列相关，产生多个相关性Z₁₁-Z_LN。相关性Z₁₁-Z_LN包括多路径信号成分Z_kl-Z_kL和第k个所需序列的相关性。

N个扩频序列最好是正交的。而且最好扩频序列组包含哈达马代码，以及相关器320-1，…，320-L包含多个快速哈达马变换器，后者利用哈达马代码的对称性减少计算的复杂性。快速哈达马变换在普伦蒂斯·豪公司(Prentice Hall)出版(1995)、544-545页、书名为“扩频通信导论”的书中有所描述。不过专业技术人员将了解本发明也可以使用在扩频序列组非正交的情况；例如，本发明可以方便地应用于“准正交”的扩频序列组，即各序列之间表现出最低限度的相关性的时候。

相关性Z₁₁-Z_LN通过组合器330组合，例如通过最大比组合器或其他组合器，以决定接收信号r(t)中和各个的扩频序列关联的信号成分的各自能量。序列检测器340对组合器330敏感，识别在接收的信号r(t)中与多用户干扰关联的一个或多个的扩频序列(除第k个所需的扩频序列之外)。例如，序列检测器340可以识别其能量超出预定阈值的扩频序列组。另一方面，序列检测器340可以识别具有最高关联能量的代码组，即检测器340可以按照“最接近”原则操作，选择与最可能产生多用户干扰信号关联的序列。

专业技术人员将了解除了最大比组合外，组合器330可以利用其他技术。例如可以使用硬判决组合技术；不过，这样的技术可能不是最佳的，因为他们可能不提供用于干扰消除的能量评估。也可以使用干扰抗拒技术(IRC)，例如在第45期IEEE Veh.技术会议记录中(芝加哥IL，1995年7月25-28日)，Bottomley et al.的“自适应阵列和MLSE均衡”有所描述。

符号评估器350和功率评估器360对组合器330和序列检测器340作出响应。符号评估器350对根据被序列检测器340识别的序列发传送的干扰信号产生符号评估。功率评估器360对所述干扰信号产生功率评估。评估可以从由组合器330决定的能量直接产生。

被序列检测器340识别的序列以及由符号评估器350和功率评估器360产生的符号评估和功率评估，提供给干扰消除器370。消除器370消除在第k个扩频序列和多路径信号成分315-1，…，315-L的相关性Z_k1-Z_kL中的干扰成分，产生消除了干扰的相关性Z’_kl-Z’_kL。消除了干扰的相关性Z’_kl-Z’_kL在最大比组合器380中被组合，然后产生一个输出(例如软信息输出)，后者可以被符号评估器390(例如决定装置)用来评估根据第k个扩频代码传送的符号。

专业技术人员将了解，解扰器310、相关器320、组合器330、序列检测器340、符号评估器350、功率评估器360、干扰消除器370、组合器380和符号评估器390可以使用各种硬件和/或软件实现。例如，这些组件可以使用专用硬件如专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)，软件和/或运行于一般或者专用计算设备如微处理器或数字信号处理(DSP)芯片或其组合的固件来实现。

本发明的第二实施例图4中示出，它适用于使用固定的扩频因子的扩频通信系统。接收装置400包括连接到多个快速哈达马变换器320-1，…，320-L的解扰器310，后者产生多个相关性Z_II-Z_LN。相关性Z_II-Z_LN在最大比组合器330中被组合，并且序列检测器340识别与干扰用户关联的M个(一个或多个)扩频序列。识别的序列(s)被馈送到相关器420-1，…，420-L的减少规模的存储器，通过解扰器310产生第k个所需序列和M个识别的干扰序列与多路径信号成分的相关性。

对与干扰序列有关联的信号的符号和功率评估由最大比组合器430，符号评估器450和功率评估器460产生。功率和符号评估被馈送到干扰消除器370中，后者产生第k个扩频序列和由解扰器310产生的多路径信号成分的消除了干扰的相关性Z’_kl-Z’_kL。最大比组合器380和符号评估器390从消除了干扰的相关性Z’_k1-Z’_K1产生符号评估。

专业技术人员将了解，图4的配置适用于使用固定扩频因子的扩频系统的干扰消除，如符合IS-95标准的系统。干扰序列可以在选定的符号周期中被识别，并且所识别的序列在介入符号周期中用以实行干扰消除。图4的配置更有利于只有很少的干扰被识别、使得相关器420-1，…，420-L的复杂性可以被减少到最小的情况。

和图3的装置300一样，专业技术人员将了解图4的装置400的组件可以使用各种已知硬件和/或软件实现。例如，这些组件可以使用专用硬件如专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)，软件和/或运行于一般或者专用计算设备如微处理器或数字信号处理(DSP)芯片或其组合的固件来实现。

图5表示典型的操作500，用于根据扩频序列组中选定的扩频序列来评估在通信媒介中传送的符号。通信信号被接收(方框510)。接收的通信信号被分解成多个多路径信号成分(方框520)例如，通过根据小区专用扰码解扰，或者诸如在多个空间分集天线接收的其他的技术，然后，使多路径信号成分与扩频序列组(方框530)相关。根据多路径信号成分和一个或多个扩频序列的相关性，从选定的扩频序列和多路径信号成分的相关性中消除相应的干扰成分，以便产生选定扩频序列和多路径信号成分的消除了干扰的相关性(方框540)。然后从消除了干扰的相关性产生符号评估(方框550)。

在W-CDMA中，使用各种扩频因子来提供各种符号率。通常使用正交可变扩频因子(OVSF)代码。在OVSF制度中，根据从当前分配的序列到根序列的位于路径的序列不能使用的规则，从“代码树”分配序列，如图6中所示，以帮助维持正交。

图7为使用各自的扩频因子(SFs)16，8和4的3个不同的用户的典型的波形。可以看到，不管用于解优的扩频因子如何，这些信号是正交的。设想用户1在第一符号b₀ ¹是有用信号，用户2使用SF＝16扩频序列(1，1，1，1，-1，-1，-1，-1，1，1，1，1，-1，-1，-1，-1)，它呈现用户2使用的两个扩频代码的级联。而在用户1的第二符号b₁ ¹，用户2使用带有数据符号-1的SF＝16扩频序列(1，1，1，1，-1，-1，-1，-1，-1，-1，-1，-1，1，1，1，1)换句话说，虽然干扰用户(用户2和用户3)实际上使用了比用户1低的扩频因子序列，但是可以把他们视为使用了和用户1同样的扩频因子，但是符号周期和用户1的符号周期不同，这种不同取决于干扰用户实际的数据符号(b₀ ²-b₃ ²，b₀ ²-b₂ ³)。

因而，为了在可变扩频因子情况下实行干扰消除，应该为有用信号的每个符号周期产生新的一组干扰扩频代码。使N，N/2和N/3分别表示用户1，2和3的扩频因子： $s_1\left(t\right)=\underset{1}{\mathrm{\Σ}}{b}_i^1{c}_1(t-\mathrm{iN}{T}_c),$ $s_2\left(t\right)=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{b}_i^2{c}_2(t-\frac{\mathrm{iN}{T}_c}{2}),$ 和 $s_3\left(t\right)=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{b}_i^3{c}_3(t-\frac{\mathrm{iN}{T}_c}{4}).$ 用户2的信号s2(t)可以被重写为： $s_2\left(t\right)=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{\hat{b}}_i^2{\hat{c}}_{2,i}(t-\mathrm{iN}{T}_c),$ 其中 ${\hat{b}}_1^2=b_{2i}^2,$ 和并且 ${\hat{c}}_{2,i}\left(t\right)$ 是用户1的第i个符号和用户2的有效扩频波形： ${\hat{c}}_{2,i}\left(t\right)=c_2\left(t\right)+{\left(b_{2i}^2\right)}^{*}{b}_{2i+1}^2{c}_2(t-\frac{{\mathrm{NT}}_c}{2}).$ 同样地，对于用户3： $s_3\left(t\right)=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{\hat{b}}_i^3{\hat{c}}_{3,i}(t-\mathrm{iN}{T}_c),$ ${\hat{b}}_i^3=b_{4i}^3,$ 和 ${\hat{c}}_{3,i}\left(t\right)=c_3\left(t\right)+{\left(b_{4i}^3\right)}^{*}{b}_{4i+1}^3{c}_3(t-\frac{N{T}_c}{4})+{\left(b_{4i}^3\right)}^{*}{b}_{4i+2}^3{c}_2(i-\frac{{\mathrm{NT}}_c}{2})+{\left(b_{4i}^3\right)}^{*}{b}_{4i+3}^3{c}_2(t-\frac{3{\mathrm{NT}}_c}{4}).$

在检测干扰用户的有效的扩频序列之后，多用户干扰可以表示为： $Z_{11,\mathrm{MUI}}\≈{\∫}_{{\mathrm{\τ}}_1}^{{\mathrm{\τ}}_1+{\mathrm{NT}}_c}\left(\underset{\underset{l=i}{l=2}}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{a}_1\left(\underset{k=2}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\sqrt{P_k}{\hat{b}}_0^k{\hat{c}}_k(t-{\mathrm{\τ}}_1)\right)a(t-{\mathrm{\τ}}_i)\right)a^{*}(t-{\mathrm{\τ}}_i)c_1^{*}(t-{\mathrm{\τ}}_i)\mathrm{dt}.$

当干扰用户的有效的扩频序列从有用用户信号的从符号周期到符号周期变化时，使用图1的结构。

图8和9是根据本发明的各个方面产生符号评估的典型的操作的流程图。可以理解，流程方框图和流程方框图组合能够通过计算机程序指令来执行，可以把指令装载到计算机、处理器或其他数据处理装置上以形成机器，以便在计算机或其他数据处理装置上执行的指令生成用于实现流程方框图及方框图组合中指定功能的手段。例如，流程方框图可以以计算机指令的形式实现，装载到微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路或类似的装置包括如图1和2所示移动蜂窝无线电话终端中并被执行。另外，计算机程序指令也可以装载到计算机或其他可编程序数据处理装置上、使得一系列操作步骤可以在计算机或其他可编程序数据处理装置上执行，产生计算机执行过程，这样在计算机或其他的可编程序数据处理装置上执行的指令能提供实现流程方框图及方框图组合中指定功能的步骤。

因而，流程方框图支持执行指定功能的手段组合以及执行指定功能的步骤组合。也可以理解为流程图的每个方框图或方框图组合可以通过执行指定功能和步骤的基于专用硬件的计算机系统，或专用硬件和计算机指令的组合来实现。

图8表示从接收的通信信号、即从包括根据一组可能的扩频序列中的所需的扩频序列发送的成分的接收的通信信号，产生符号评估的典型的操作800。通信信号被接收(方框810)并且解扰以产生多路径的信号成分(方框820)。然后对多路径信号成分进行快速哈达马变换以产生多路径信号成分和可能的扩频序列组的相关性(方框830)。然后对各相关性进行最大比组合以确定与相应的可能扩频序列关联的信号的相应的能量(方框840)。根据关联的能量是否达到预定标准，例如关联的能量是否超过预定阈值，来识别干扰代码(方框850)。产生关于识别的干扰序列的对应的符号和功率评估(方框860)，并后者被用于消除在多路径信号成分和所需的扩频序列的相关性中的对应的干扰成分(方框870)。然后对产生的消除了干扰的相关性进行最大比组合以产生符号评估(方框880)。

图9表示使用固定扩频因子的典型的符号评估操作900，容许间歇地进行干扰序列的识别。在有用信号的第一符号周期，M个最强的干扰代码(序列)被确定(方框910)。在第二符号周期，通信信号被接收(方框920)并解扰以产生多个多路径信号成分(方框930)。使多路径信号成分与所需序列和M个识别的干扰序列中的每一个相关(方框940)，并且，在第二符号周期产生关于有用信号和M个干扰信号的符号和功率评估(方框950)。从所需序列和多路径信号成分的相关性中消除干扰成分(方框960)，并且在第二符号周期把这样产生的消除了干扰的相关性组合以产生符号评估(方框970)。

在附图和说明中公开的本发明的典型的最佳实施例虽然使用了特定术语，但只作为一般描述而不用于限制的目的，本发明的范围由以下的权利要求书陈述。

Claims (51)

1.在扩频通信系统，根据一组用来在所述系统中传送符号的扩频序列的第一扩频序列、恢复在通信媒介中传送的符号的方法，所述方法包括以下步骤：

从所述通信媒介接收通信信号；

将所述接收的通信信号分解成多个信号成分，所述多个信号成分中相应的信号成分与相应的传播路径关联；

使所述分解的多个信号成分与所述扩频序列组相关以产生关于所述分解的信号成分中相应的信号成分的相应的一组相关性，所述各相关性组中相应的一个包括分解的信号成分和第一扩频序列的相关性；

根据所述多个分解的信号成分和所述第二扩频序列的相关性，从所述多个分解的信号成分和所述第一扩频序列的相关性中消除与扩频序列组的第二扩频序列关联的干扰成分，产生分解的信号成分和第一扩频序列的一组消除了干扰的相关性；以及

根据所述消除了干扰的相关性组评估所述传送的符号。

2.权利要求1的方法，其特征在于：所述消除的步骤包括根据所述分解的信号成分和所述扩频序列组的所述相关性识别第二扩频序列的步骤。

3.权利要求1的方法，其特征在于：所述扩频序列组是正交的。

4.权利要求3的方法，其特征在于：所述扩频序列组包含哈达马代码，以及所述相关步骤包括对所述分解的多个信号成分中的每一个执行快速哈达马变换的步骤。

5.权利要求1的方法，其特征在于：所述扩频通信系统包含多个地理上的小区，以及所述分解步骤包括使所述接收的通信信号与一组扰码时移信号相关以产生所述分解的多个信号成分的步骤。

6.权利要求1的方法，其特征在于所述消除步骤包括以下步骤：

把关于分解的信号成分的相关性组合起来以确定各个扩频序列的各自的能量；以及

识别其相关的能量达到预定标准的第二扩频序列。

7.权利要求6的方法，其特征在于：所述组合步骤包括最大比组合步骤。

8.权利要求6的方法，其特征在于：所述识别步骤包括识别具有最高关联能量的第二扩频序列的步骤。

9.权利要求6的方法，其特征在于：所述识别步骤包括识别其关联能量超过预定阈值的第二扩频序列的步骤。

10.权利要求6的方法，其特征在于所述消除步骤还包括以下步骤：

根据所述识别的第二扩频序列产生关于所传送的干扰信号的符号评估；

根据所述识别的第二扩频序列产生关于所传送的干扰信号的功率评估；以及

根据所述第二扩频序列、关于所述第二扩频序列的所述符号评估和关于所述第二扩频序列的功率评估，产生关于所述分解的信号成分与所述第一扩频序列的所述相关性中相应的相关性的相应的干扰成分。

11.权利要求10的方法，其特征在于：

所述分解步骤包括以下步骤：

在第一符号周期将接收的通信信号分解成第一多个信号成分；以及

在第二符号周期将接收的通信信号分解成第二多个信号成分；

所述识别步骤包括在所述第一符号周期从所述第一分解的多个信号成分识别第二扩频序列的步骤；以及

所述消除步骤包括以下步骤：

使所述第二分解的多个信号成分与所述第一和第二扩频序列相关，以产生所述第二分解的多个信号成分与所述第一和第二扩频序列的各自的相关性；以及

根据所述第二分解的多个信号成分和所述第二扩频序列的相关性、从所述第二分解的多个信号成分和所述第一扩频序列的相关性中消除干扰成分、以产生所述第二分解的多个信号成分和所述第一扩频序列的多个消除了干扰的相关性；以及

所述评估步骤包括在所述第二符号周期、从所述第二符号周期的所述多个分解的信号成分与所述第一扩频序列的消除了干扰的相关性产生符号评估的步骤。

12.权利要求6的方法，其特征在于：

所述相关步骤包括使所述第一扩频序列的每一个连续的符号周期的分解的信号成分与每一个所述扩频序列相关的步骤：以及

所述识别步骤包括在每一个所述符号周期识别第二扩频序列的步骤。

13.权利要求1的方法，其特征在于：所述评估步骤包括将所述分解的信号成分与所述第一扩频序列的所述消除了干扰的相关性组合起来以便产生对所述传送的符号的评估的步骤。

14.权利要求13的方法，其特征在于：所述组合步骤包括最大比组合步骤。

15.在基站和终端在小区内根据从哈达马代码的一组扩频序列选出的小区专用扰码和终端专用扩频序列进行通信的码分多址(CDMA)通信系统中，根据第一扩频序列恢复在通信媒介中传送的符号的方法包括以下步骤：

从所述通信媒介接收通信信号；

根据所述扰码将所述接收的通信信号解扰、以便将所述接收的通信信号分解成多个多路径信号成分；

对所述多个多路径信号成分进行快速哈达马变换以产生所述多个多路径信号成分与所述扩频序列组的各个相关性组，所述各相关性组中各个相关性组包括多路径信号成分和所述第一扩频序列的各自的相关性；

根据所述多个多路径信号成分与所述第二扩频序列的相关性、从所述多个多路径信号成分与所述第一扩频序列的相关性中消除与所述扩频序列组的第二扩频序列关联的干扰成分，以便产生所述分解的多路径信号成分和所述第一扩频序列的一组消除了干扰的相关性；以及

根据所述多路径信号成分与所述第一扩频序列的所述消除了干扰的相关性组、评估所述传送的符号。

16.权利要求15的方法，其特征在于：所述符号从基站发送，以及所述接收、快速哈达马变换、消除和评估步骤在终端执行。

17.权利要求15的方法，其特征在于：所述消除步骤包括根据所述扩频序列组和所述多路径信号成分的所述相关性识别第二扩频序列的步骤。

18.权利要求15的方法，其特征在于所述消除步骤包括以下步骤：

将关于多路径信号成分的相关性组合起来以确定各个扩频序列的各自的能量；以及

识别其关联能量达到预定标准的第二扩频序列。

19.权利要求18的方法，其特征在于：所述组合步骤包括最大比组合的步骤。

20.权利要求18的方法，其特征在于：所述识别步骤包括识别具有最高关联能量的第二扩频序列的步骤。

21.权利要求18的方法，其特征在于：所述识别步骤包括识别其关联能量超过预定阈值的第二扩频序列的步骤。

22.权利要求18的方法，其特征在于所述消除步骤还包括以下步骤：

根据所述识别的第二扩频序列产生关于所传送的干扰信号的符号评估；

根据所述识别的第二扩频序列产生关于所传送的干扰信号的功率评估；以及

根据所述第二扩频序列、关于所述第二扩频序列的符号评估和关于所述第二扩频序列的功率评估，确定关于所述多路径信号成分和所述第一扩频序列所述相关性中相应的一个的相应的干扰成分。

23.根据扩频序列组的第一扩频序列，恢复在扩频通信的通信媒介中传送的符号的装置，所述装置包括：

从所述通信媒介接收通信信号的装置；

将所述接收的通信信号分解成多个信号成分的装置，所述多个信号成分中各个信号成分与各自的传播路径关联；

使所述分解的多个信号成分与所述扩频序列组相关，以便产生关于所述多个分解的信号成分中各个信号成分的各自的相关性组，所述各相关性组中各个相关性组包括分解的信号成分与所述第一扩频序列的各自的相关性的装置；以及

根据所述分解的多个信号成分和所述第二扩频序列的相关性、从所述多个分解的信号成分与所述第一扩频序列的相关性中消除与所述扩频序列组的第二扩频序列关联的干扰成分，以产生所述分解的信号成分与所述第一扩频序列的消除了干扰的相关性组的装置；以及

根据所述分解的信号成分和所述第一扩频序列的所述消除了干扰的相关性组评估所述传送的符号的装置。

24.权利要求23的装置，其特征在于：所述消除装置包括对所述相关装置敏感的、用于根据所述扩频序列组与所述分解的信号成分的所述相关性识别与干扰信号关联的第二扩频序列的装置。

25.权利要求23的装置，其特征在于：所述扩频序列组是正交的。

26.权利要求25的装置，其特征在于：所述扩频序列组包含哈达马代码，以及所述相关装置包括用于对所述多个分解的信号成分中的每一个进行快速哈达马变换的装置。

27.权利要求23的装置，其特征在于：所述扩频通信系统包括多个地理上的小区，以及所述分解装置包括用于根据小区专用的扰码进行解扰以产生所述分解的多个信号成分的装置。

28.权利要求23的装置，其特征在于所述消除装置包括：

对所述相关装置敏感、用于将所述分解的信号成分的相关性组合起来以确定各个扩频序列的各自的能量的装置；以及

对所述组合装置敏感、用于识别其关联能量达到预定标准的第二扩频序列的装置。

29.权利要求28的装置，其特征在于：所述组合装置包括用于最大比组合的装置。

30.权利要求28的装置，其特征在于：所述识别装置包括识别具有最高关联能量的第二扩频序列的装置。

31.权利要求28的装置，其特征在于：所述识别装置包括识别其关联能量超过预定阈值的第二扩频序列的装置。

32.权利要求28的装置，其特征在于所述消除装置还包括：

对所述识别装置和所述组合装置敏感、用于产生关于所述识别的第二扩频序列的符号评估的装置；

对所述识别装置和所述组合装置敏感、用于产生关于所述识别的第二扩频序列的功率评估的装置；以及

对所述用于产生符号评估的装置和所述用于产生功率评估的装置敏感、用于根据所述第二扩频序列、关于所述第二扩频序列的所述符号评估和关于所述第二扩频序列的所述功率评估，确定关于所述分解的信号成分和所述第一扩频序列的各相关性中各个相关性的各自的干扰成分的装置。

33.权利要求32的装置，其特征在于：

所述分解装置包括：

用于在第一符号周期将接收的通信信号分解成第一多个信号成分的装置；以及

用于在第二符号周期将接收的通信信号分解成第二多个信号成分的装置；

所述识别装置包括在所述第一符号周期从所述第一分解的多个信号成分识别第二扩频序列的装置：以及

所述消除装置包括：

用于使所述第二分解的多个信号成分与所述第一和第二扩频序列相关、以产生所述第二分解的多个信号成分与所述第一和第二扩频序列的各自的相关性的装置；以及

用于根据所述第二分解的多个信号成分和所述第二扩频序列的相关性、从所述第二分解的多个信号成分与所述第一扩频序列的相关性中消除所述预定的干扰成分，以产生所述第二分解的多个信号成分和所述第一扩频序列的多个消除了干扰的相关性的装置；以及

所述评估装置包括在所述第二符号周期、从所述第二符号周期的所述多个分解的信号成分和所述第一扩频序列的消除了干扰的相关性产生符号评估的装置。

34.权利要求28的装置其特征在于：

所述相关装置包括用于使在每一个连续的符号周期的所述第一扩频序列的分解的信号成分与每一个所述扩频序列相关的装置：以及

所述识别装置包括用于在每一个所述符号周期识别第二扩频序列的装置。

35.权利要求23的装置，其特征在于：所述评估装置包括用于将所述分解的信号成分与所述第一扩频序列的所述消除了干扰的相关性组合起来以产生对所述传送的符号的评估的装置。

36.权利要求35的装置，其特征在于：所述组合装置包括用于最大比组合的装置。

37.一种从通信信号恢复符号的装置，所述装置包括：

多路径分解器，用于将所述通信信号分解成多个信号成分，所述多个信号成分中的各个信号成分与各自的传播路径关联；

对所述多路径分解器敏感的扩频序列相关器，用于使分解的信号成分与扩频序列组相关，以便产生关于所述分解的信号成分中各个信号成分的各自的相关性组，所述各相关性组中各个相关性组包括分解的信号成分与第一扩频序列的各自的相关性；

对所述扩频序列相关器敏感的干扰消除器，用于根据所述分解的多个信号成分和所述第二扩频序列的相关性、从所述多个分解的信号成分和所述第一扩频序列的相关性中消除与利用所述扩频序列组的第二扩频序列的干扰关联的干扰成分，以产生所述分解的信号成分和所述第一扩频序列的消除了干扰的相关性组；以及

对所述干扰消除器敏感的符号评估器，用于根据所述分解的信号成分和所述第一扩频序列的所述消除了干扰的相关性组评估所述传送的符号。

38.权利要求37的装置，其特征在于：所述扩频序列组是正交的。

39.权利要求38的装置，其特征在于：所述扩频序列组包含哈达马代码，以及所述扩频序列相关器包括快速哈达马变换器。

40.权利要求37的装置，其特征在于：所述多路径分解器包括解扰器。

41.权利要求37的装置，其特征在于：所述干扰消除器包括用于根据所述扩频序列组与所述分解的信号成分的所述相关性识别第二扩频序列的装置。

42.权利要求37的装置，其特征在于所述干扰消除器包括：

最大比组合器，用于将关于分解的信号成分的相关性组合起来以确定各个扩频序列的各自的能量；以及

对所述最大比组合器敏感、用于识别其关联能量达到预定标准的第二扩频序列的装置。

43.权利要求42的装置，其特征在于：所述识别装置包括用于识别具有最高关联能量的第二扩频序列的装置。

44.权利要求42的装置，其特征在于：所述识别装置包括用于识别其关联能量超过预定阈值的第二扩频序列的装置。

45.权利要求42的装置，其特征在于所述干扰消除器包括：

对所述最大比组合器和所述识别装置敏感的符号评估器，用于根据所述识别的第二扩频序列产生关于传送的干扰信号的符号评估；

对所述最大比组合器和所述识别装置敏感的功率评估器，用于根据所述识别的第二扩频序列产生关于传送的干扰信号的功率评估；以及

对所述符号评估器和所述功率评估器敏感的装置，用于根据所述第二扩频序列、关于所述第二扩频序列的所述符号评估和关于所述第二扩频序列的所述功率评估，确定关于所述分解的信号成分和所述第一扩频序列的各相关性中各个相关性的各自的干扰成分。

46.在基站和终端在小区内根据哈达马代码的一组扩频序列的小区专用扰码和终端专用扩频序列进行通信的码分多址(CDMA)通信系统中，一种用于从接收的通信信号恢复符号的装置，该装置包括：

解扰器，用于将所述接收的通信信号分解成多个多路径信号成分；

对所述解扰器敏感的多个快速哈达马变换器，用于产生所述多个多路径信号成分与所述扩频序列的各自的相关性组，所述各相关性组中各个相关性组包括多路径信号成分和所述第一扩频序列的各自的相关性；

对所述多个快速哈达马变换器敏感的干扰消除器，用于根据所述多个多路径信号成分与所述第二扩频序列的相关性、从所述多个多路径信号成分由与所述第一扩频序列的相关性中消除与所述扩频序列组的第二扩频序列关联的干扰成分，以便产生所述分解的多路径信号成分和所述第一扩频序列的一组消除了干扰的相关性；以及

对所述干扰消除器敏感的符号评估器，用于根据所述分解的信号成分和所述第一扩频序列的所述消除了干扰的相关性组评估所述传送的符号。

47.权利要求46的装置，其特征在于：所述干扰消除器包括用于根据所述扩频序列组和所述多路径信号成分的所述相关性识别第二扩频序列的装置。

48.权利要求46的装置，其特征在于所述干扰消除器包括：

对所述多个快速哈达马变换器敏感的最大比组合器，用于将关于所述多路径信号成分的各相关性组组合起来以确定所述扩频序列的各自的能量；以及

对所述最大比组合器敏感的装置，用于识别其关联能量达到预定标准的第二扩频序列。

49.权利要求47的装置，其特征在于：所述识别装置包括用于识别具有最高关联能量的第二扩频序列的装置。

50.权利要求47的装置，其特征在于：所述识别装置包括用于识别其关联能量超过预定阈值的第二扩频序列的装置。

51.权利要求47的装置，其特征在于所述干扰消除器还包括：

对所述最大比组合器和所述识别装置敏感的装置，用于根据所述识别的第二扩频序列产生对于传送的干扰信号的符号评估；

对所述最大比组合器和所述识别装置敏感的装置，用于根据所述识别的第二扩频序列对于传送的干扰信号的功率评估；以及

对所述产生符号评估的装置和所述产生功率评估的装置敏感的装置，用于根据所述第二扩频序列、关于所述第二扩频序列的所述符号评估和关于所述第二扩频序列的所述功率评估，确定关于所述多路径信号成分和所述第一扩频序列的各相关性中各个相关性的各自的干扰成分。

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