CN1432216A - 零延迟干扰消除 - Google Patents

Abstract

本发明公开阐述了在CDMA蜂窝系统中，把由IC接收机(32)在常规接收机(20)上所造成的处理时延减至最小的方法和装置。该方法和装置中包括相互并行操作常规接收机(20)和IC接收机(32)。为了把由IC接收机(32)造成的时延减至最小，则利用来自常规接收机(20)的数据去补充来自IC接收机(32)的数据。

Description

零延迟干扰消除

相关申请的交叉参考

本专利申请要求如下专利申请的优先权，即于2000年5月26日申请的、序列号为60/207,703的共同未决的美国临时专利申请，并且在此引入其公开阐述内容作为参考。

技术领域

本发明涉及到移动蜂窝通信系统中的码分多址接入(CDMA)技术，并且更加具体而言，涉及到用于将由干扰消除算法处理而造成的时延减至最小的方法和装置。

背景技术

最近出现的CDMA蜂窝通信系统利用某种扩展频谱调制，其中在传输期间，把编码信号扩展到非常宽的频率范围内。分配给每个用户的唯一扩频序列允许多个用户同时通过相同的频率范围进行传输。然后利用唯一的扩频序列对扩频调制信号进行解扩，恢复信息信号。然后信息信号被译码，还原成为其原始形式。

参考图1，例如单用户检测器10或多用户检测器12等的检测器都能被用于检测扩频调制信号，并且恢复信息信号。总之，单用户检测器10在单个用户的基础上检测扩频调制信号，而不必取决于其它用户的信息。而另一方面，多用户检测器12为若干用户联合检测扩频调制信号，即一个用户的相关信息(例如比特判决、扩频序列、信道估计、路径分布等等)也可以被用于其它用户。

参考图2，单用户和多用户类型的检测器中一般都包括常规接收机20、缓存器22以及解交织器/译码器24。常规接收机20从天线组件26中接收扩频调制信号，并且利用本领域技术人员公认已知的标准技术对信号进行解扩。然后把恢复的信息信号传递给缓存器22，用于暂时存储，而且再传递给解交织器/译码器24，进行解交织以及译码。

然而，上述方法没有考虑可能存在干扰信号的信息。例如，如果存在过多的用户通过相同的频率范围，同时进行传输，则一种被称作多址干扰的现象就会造成系统性能的下降。为了改善系统性能，可以采用一种被称作干扰消除(IC)接收机的特殊接收机。这些IC接收机使用特殊的干扰消除算法，它利用扩频调制信号以及干扰信号的相关信息，实现解扩过程的最佳化，并且增强信息信号的恢复准确性。

干扰消除算法中使用的相关信息就是上述的扩频序列，以及扩频调制信号的扩频因子。扩频因子，也被称作处理增益，它基本上就是扩频调制信号的带宽与信息信号带宽的比值。一般而言，由于扩频因子越大，系统越不容易受到干扰的影响，因此我们期望更大的扩频因子。

遗憾地是，与常规接收机相比，复杂的干扰消除算法会在解扩过程中引入较大的时延。这样，对于某些例如要求短处理时延的语音业务的商用业务而言，使用高级干扰消除算法是不可行的。而且，最近开发的第三代CDMA蜂窝系统中要求扩频因子分布在信息信号内整个数据帧中。然而对于那些要求短处理时延的业务来说，为提取扩频因子而等待整个数据帧需要的时延，以及IC接收机较大的处理时延都是不能被接受的。

因此，期望能够把CDMA蜂窝系统内扩频调制信号的处理中出现的时延减至最小。而且更加特别地是，期望在这种CDMA蜂窝系统内，能够减小由IC接收机内干扰消除算法在常规接收机上造成的处理时延。

发明内容

本发明涉及到在CDMA蜂窝系统内，把由IC接收机在常规接收机上造成的处理时延减至最小的方法和装置。根据本发明，常规接收机和IC接收机相互并行操作。来自常规接收机的数据则被用于补充来自IC接收机的数据，使得由IC接收机造成的时延被减至最小。

一方面，本发明涉及到减小CDMA蜂窝通信系统中的信号处理时延时间的方法。方法中包含根据第一流程处理数据帧，同时根据第二流程处理数据帧，并且合并根据第一流程处理的数据帧的选择分段以及同时根据第二流程处理的数据帧选择分段。

另一方面，本发明涉及到用于减小CDMA蜂窝通信系统内信号处理时延时间的信号接收装置。装置中包含用于处理数据帧的第一处理器，同时处理数据帧的第二处理器，以及耦合到第一和第二处理器的选择器，其中选择器适用于合并由第一处理器处理的数据帧的选择分段以及同时由第二处理器处理的数据帧的选择分段。

通过附图(如下简述)，以及随后本发明优选实施例的详细描述和附加的权利要求，可以获得本发明及其范围更加完整的理解。

附图说明

通过参考随后的详细描述以及附图，可以更加完整地理解本发明的方法和装置，附图中：

图1说明单用户和多用户检测器；

图2说明具备常规接收机的检测器；

图3说明本发明的一个实施例的检测器；

图4说明图3的实施例的时序图；

图5说明本发明的另一实施例的检测器；

图6说明图5的实施例的时序图；以及

图7说明图5的实施例的选择过程的流程图。

具体实施方式

下面参考附图，更加全面地描述本发明，其中给出本发明的优选实施例。然而，本发明可以体现为多种不同的形式，而且不应该被解释为受限于在此所提出的实施例；相反地，提供这些实施例是为了使得本公开阐述更加详尽和完整，并且可以全面地把本发明的范畴传递给本领域的技术人员。

如上所述，本发明提供减小由IC接收机，或者更加具体而言，由IC接收机的干扰消除算法所造成的处理时延的方法。根据本发明，与IC接收机并行操作的常规接收机可以被用于对来自IC接收机的数据进行补充。在这种设计中，由IC接收机造成的，超出常规接收机的典型处理时间的时延就会被减小或者彻底消除。

现在参考图3，在本发明的示范实施例中，检测器30内包括上述的常规接收机20(参见图2)以及IC接收机32。IC接收机32采用特殊的干扰消除算法，其中利用干扰信号和包括其扩频因子在内的扩频调制信号的相关信息，去增强信息信号的恢复准确性。扩频调制信号的接收受到天线组件26的影响，该天线组件把信号提供给常规接收机20和IC接收机32。常规接收机20和IC接收机32则并行处理扩频调制信号，并且把恢复的信息信号输出到选择器34。

选择器34的功能在于在常规接收机20和IC接收机32的输出中进行选择，并且把选择的输出提供给缓存器22。在优选示范实施例中，选择器34合并所选择的两个输出的一部分，并且把合并的输出提供给缓存器22，随后给出详细描述。来自选择器34的信息信号暂时被存储在缓存器22中，随后用于被解交织器/译码器24进行解交织和译码。解交织和译码的细节都是本领域技术人员公认已知的，因此这里不再详细描述。然而，单就解交织器/译码器24及其所执行的处理而言，就已经达到高度最佳化，使得可以非常快速并且有效地完成信息信号的解交织和译码。因此，缓存器22的功能之一就是提供信息信号的稳定队列，供解交织器/译码器24进行处理。因此，选择器34以尽量小的非必要时延，把信息信号输出给缓存器22是有益的。

参考图4，可以更好地理解选择器34的操作，其中时序图说明由检测器30接收并且处理的数据帧的相对时序。如本领域技术人员公认已知的，通过蜂窝链路传输的信息被分割为帧，每帧内都具有多个分段。可以在先进先出的基础上，逐分段地接收帧，并且对帧进行处理。在图4中，上面的数据帧表示接收到的帧40，其中包括序号从1-10的多个分段。第二个帧表示经过常规接收机20处理之后的接收帧40，并且在此被当作常规帧42。第三帧也表示接收帧40，但它已经经过IC接收机32的并行处理，并且在此被称作IC帧44。注意到，由于处理时延，常规帧42和IC帧44与接收帧40相比，存在时间上的偏移，其中IC帧44经历较大的时延。最终，最后一个数据帧表示已经提供给缓存器22之后的接收帧40，并且在此被称作缓存帧46。

如图所示，快速常规接收机20能够典型地以大约时间‘x’完成常规帧42的处理，而IC接收机32直到大约时间‘y’，才能典型地完成IC帧44的处理。这样，IC接收机32就会比常规接收机20多引入时间延迟‘d’，即时间‘x’与‘y’之间的差值。增加的延迟时间‘d’，很大一部分是由于IC接收机32的复杂干扰消除算法所要求的额外处理而造成的。尽管某些蜂窝通信系统能够有效地控制这种增加的时延，但是要求严格定时的特定商用系统就不能以有效地方式去处理这种过多的时延。特别是，对于使用多用户检测器的系统来说，其中用户信息在若干个用户内共享，为任意用户增加的信号处理时延都会延误或者负面地影响到一个或多个其它用户的信号处理。

为了避免这种增加的时延，选择器34可以合并从常规帧42和IC帧44被选择的段。例如，选择器34只接受IC帧44的前8个分段(阴影部分)，然后从常规帧42中获得最后两个分段9-10(交叉阴影线区域)。由于可以在时间‘x’之前的大约时间‘z’完成IC帧44的前8个分段1-8的处理，因此IC接收机32不会造成增加的时延。换句话说，通过分段的组合，选择器34可以与只利用常规帧42基本上相同的时间来构造缓存帧46。这样，本发明能够提供性能所有提高的IC接收机，同时与常规接收机相比，其所造成的延迟时间基本上为零。

尽管上述实例中只使用IC帧44的前8个分段1-8，但是本领域的技术人员应该很清楚，根据干扰消除算法的复杂度以及由此造成的时延，可以使用不同数量的分段。的确，在优选实施例中，从IC帧44中选择的分段的数量并不是预定的数值，而是选择器34可以根据需求动态地调整选择分段的数量，以减小或消除增加的时延时间。

除了上述增加的时延之外，由于在CDMA蜂窝系统的第三代标准中，要求在整个数据帧上发送扩频因子，因此这也会造成时延。回想IC接收机的干扰消除算法可以利用扩频因子以及其它类型的信息，对扩频调制信号进行解扩。在第三代标准中，IC接收机必须等待接收到整个数据帧，以获得正确的扩频因子，并且对该帧进行解扩。注意到，常规接收机也必须等待扩频因子，但它其后能够比IC接收机更快地完成解扩过程。

为了避免整个数据帧的时延，IC接收机可以在扩频因子估计的基础上，开始解扩过程，而不必等待正确的扩频因子，如下所述。参考图5，在本发明的另一实施例中，检测器50中包括上述讨论的常规接收机20、解交织器/译码器24、天线组件26以及IC接收机32。此外，检测器50中还包括扩频因子检测器52、扩频因子估计器54、第一缓存器56a、第二缓存器56b以及选择器58，如图进行耦合。检测器50的操作说明如下。

天线组件26向常规接收机20和IC接收机32提供扩频调制信号。然后，常规接收机20和IC接收机32并行对扩频调制信号进行解扩，恢复信息信号。如本领域技术人员公认已知的，通过蜂窝链路的信息信号的传输涉及使用包括数据信道和一个或多个控制信道在内的多个信道。数据信道承载将要被传输的真正数据，而控制信道中包括例如接收信号强度、同步码以及正确扩频因子等的管理信息。这些信道被包含在扩频调制信号中，并且随后在解扩过程中被恢复。然后，来自数据信道的数据被提供给第一缓存器56a，而包含在控制信道中的信息被传递给扩频因子检测器52，如图所示。

扩频因子检测器52的功能在于在接收到整个帧之后，在包含于控制信道内的信息的基础上，提取正确的扩频因子。然而，该过程会为IC接收机的解扩过程带来时延。因此根据本发明，IC接收机32不再等待接收到整个数据帧并且提取正确的扩频因子，就可以利用由扩频因子估计器54提供的扩频因子估计，提前开始解扩过程。扩频因子估计器54利用例如来自先前数据帧的前一个扩频因子、控制信道内的各种管理信息、控制信道和数据信道的功率比值、TFCI(传输格式组合指示符)比特的检测以及由“？”字符表示的其它信息等等，去估计扩频因子。例如，对于任意给定的数据帧来说，扩频因子的简单初始估计可以是前一相邻帧的扩频因子。则随着接收到更多的数据帧，在整个解扩过程中可以提供更新的扩频因子估计。当得到的扩频因子的估计不同于当前所使用的扩频因子时，IC接收机32会开始使用更新的扩频因子。然后，IC接收机32把解扩数据输出到第二缓存器56b，用于暂时存储。

一旦接收到完整的帧，则选择器58比较由扩频因子检测器52提取到的正确扩频因子与由扩频因子估计器54提供的估计扩频因子。估计扩频因子最好与正确的扩频因子基本相同。然而，如果一个或多个估计扩频因子基本上与正确扩频因子不同，则会存在如下危险性，即由IC接收机32恢复的大部分或甚至整个数据帧都会无效。在这种情况下，选择器58可以选择丢弃由IC接收机32恢复，并且存储在第二缓存器56b中的全部或部分数据帧，并且使用由快速常规接收机20恢复的，并且存储在第一缓存器56a中的全部或部分数据帧。

现在参考图6，其中给出说明由检测器50接收并且处理的数据帧的相对时序的时序图。上面的数据帧表示接收帧60，其中具有标号为A-J的多个分段。第二帧表示由常规接收机20处理之后的接收帧60，并且在此被称作常规帧62。第三帧也表示接收帧60，但它已经经过IC接收机32的并行处理，并且在此被称作IC帧64。最终，最后一个数据帧表示由选择器58提供给解交织器/译码器24的接收帧60，并且在此被称作选择帧66。

为了避免把失效帧或帧的失效分段传递给解交织器/译码器24，选择器58可以合并来自常规帧62和IC帧64的特定选择的分段。例如，为了减小或消除任意增加的时延，选择器58只能接受IC帧64的前8个分段A-H(阴影区域)，并且从常规帧62中得到剩余的两个分段I-J(交叉阴影线区域)。就这一点而言，该实例部分类似于参考图4所讨论的实例。然而，如果选择器58判断到IC接收机32解扩例如前三个分段A-C所使用的估计扩频因子基本不同于正确扩频因子，则选择器58会丢弃这三个分段，并且利用来自常规帧62的前三个分段(交叉阴影线区域)去替换它们。因此，将要被提供给解交织器/译码器24选择帧66中将包括多个常规解扩分段A-C和I-J，以及多个利用干扰消除算法解扩的分段D-H。

图7中说明选择器58的判决实施过程。在步骤70，获得IC帧。对于帧内的每个分段来说，在步骤72比较所用的估计扩频因子与实际或正确的扩频因子。如果两个扩频因子之间存在本质差别，则在步骤74丢弃这些IC帧分段，并且选择常规帧分段。如果两个扩频因子是基本相同的，则在步骤76中选择IC帧分段。一旦已经选择所有帧分段，则在步骤78组成最终的帧。这样，本发明能够提供提高IC接收机的性能，同时降低传播失效分段的危险性，并且还造成相对常规接收机基本为零的时延时间。

尽管本发明是参考特定实施例进行描述的，但是还存在各种没有描述的、处于本发明范围和精神指示之内的修改和替换。因此，本发明只应受限于所附的权利要求。

Claims (16)

1.一种减小CDMA蜂窝通信系统内信号处理延迟时间的方法，该方法中包括：

根据第一流程处理数据帧；

同时根据第二流程处理该数据帧；

合并根据该第一流程处理的该数据帧的选择的分段以及同时根据该第二流程处理的该数据帧的选择的分段。

2.根据权利要求1的方法，其中还包括在缓存器内暂时存储该数据帧的该合并分段。

3.根据权利要求1的方法，其中还包括对该数据帧的该合并分段进行解交织以及译码。

4.根据权利要求1的方法，其中该合并步骤中包括只选择被基本上以不晚于完成该第一流程的处理时间处理的分段。

5.根据权利要求1的方法，其中该第二流程使用干扰消除算法。

6.根据权利要求1的方法，还包括估计第二流程中使用的扩频因子。

7.根据权利要求6的方法，还包括为该数据帧检测正确的扩频因子，并且比较该估计的扩频因子与该正确的扩频因子。

8.根据权利要求7的方法，其中只有在该估计的扩频因子基本与该正确的扩频因子相同时，才选择利用该估计的扩频因子处理的该分段。

9.用于减小CDMA蜂窝通信系统中信号处理时延时间的信号接收装置，其中包括：

用于处理数据帧的第一处理器；

同时处理该数据帧的第二处理器；以及

耦合到该第一和第二处理器的选择器，该选择器适用于合并由该第一处理器处理的该数据帧的选择的分段以及同时由该第二处理器处理的该数据帧的选择的分段。

10.根据权利要求9的装置，还包括用于暂时存储该数据帧的该合并分段的缓存器。

11.根据权利要求9的装置，还包括用于分别对该数据帧的该合并分段进行解交织和译码的解交织器和译码器。

12.根据权利要求9的装置，其中该选择器适用于只选择被基本上以不晚于完成该第一流程的处理时间处理的分段。

13.根据权利要求9的装置，其中该第二处理器使用干扰消除算法。

14.根据权利要求9的装置，还包括耦合到该第二处理器，用于估计被该第二处理器使用的扩频因子的扩频因子估计器。

15.根据权利要求14的装置，还包括用于检测该数据帧的正确扩频因子的扩频因子检测器，其中该选择器还适用于比较该估计的扩频因子与该正确的扩频因子。

16.根据权利要求15的装置，其中只有在该估计的扩频因子基本与该正确的扩频因子相同时，才选择被利用该估计的扩频因子处理的该分段。

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