CN1593030A - 信号中的干扰消除 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的第一广义方面，提供一种具有前向链路的新颖的通信系统，它包括至少一个发送多个射频(RF)信号的基站和移动台。所述移动台包括：用于接收RF信号的接收机；用于把RF信号转换成中频(IF)信号的装置；用于对IF信号抽样而产生数字信号的装置(704)，该数字信号具有数据分量；用于通过把IF信号投影到与干扰分量的子空间正交的子空间上并且把这个投影与数字信号相乘来消除数字信号中的共信道或交叉信道干扰的装置(712)；以及用于获取和跟踪所述数字信号的装置(710)。

Description

信号中的干扰消除
相关申请的交叉引用
本申请引用以下文件：2001年10月2日提交的美国临时专利申请No.60/326199，题为“信号中的干扰消除”；2000年12月4日提交的美国临时专利申请No.60/251432，题为“用于在存在干扰时获取、跟踪和解调伪随机编码信号的体系结构”；2000年7月7日提交的美国专利申请No.09/612602；1998年8月20日提交的美国专利申请No.09/137183；2001年9月28日提交的美国临时专利申请No.60/325215，题为“在信号处理应用中实现投影的装置”；2001年11月16日提交的美国临时专利申请，题为“用于编码信号处理引擎的干扰矩阵的构造”；以及2001年11月19日提交的美国专利申请，题为“信号处理应用中实现投影的方法和装置”。这些申请的完整公开及内容通过引用结合于本文中。
发明领域
一般来说，本发明涉及为在接收编码信号的过程中消除干扰而设计的编码信号处理引擎(CSPE)的体系结构。更具体来讲，CSPE可用于在CDMA系统中存在来自其它伪随机(PN)编码信号的干扰时获取、跟踪和解调PN编码信号。
先有技术说明
在无论是通信系统、全球定位系统(GPS)还是雷达系统的扩频系统中，可为各发射机分配唯一的代码，并且在许多情况中，为发射机的每次发送分配唯一的代码。该代码其实就是比特序列(通常为伪随机的)。代码的实例包括哥德码(用于GPS-参见Kaplan，Elliot D.，编辑，“理解GPS：原理与应用”，Artech House，1996)、巴克码(用于雷达-参见Stimson，G.W.，“机载雷达的介绍”，SciTech Publishing Inc.，1998)以及沃尔什码(用于通信系统、如CDMAOne-参见IS-95)。这些代码可用来对信号进行扩频，使得所产生的信号占用电磁频谱中某个指定的频率范围，或者这些代码可被叠加到也可能是编码信号的另一个信号上。
为各发射机分配唯一的代码让接收机可以区别不同的发射机。使用唯一代码来区别发射机的扩频系统的一个实例是GPS系统。
如果单个发射机需要向不同的接收机广播不同的消息，例如无线通信系统中的基站向不同的移动台进行广播，则可使用代码来区别针对各移动台的消息。在这种情况下，采用分配给特定用户的代码对用于该用户的各比特进行编码。按照这种方式进行编码，接收机由于已知其自己的代码，所以可从发射机所发送的复合信号中对发送给它的消息进行译码。
在一些通信系统中，把码元分配给组成消息的比特序列。例如，长数字消息可分为若干M比特的组，并且把这些M比特的组中的每一组分配给一个码元。例如，如果M＝6，则每个6比特的组可取26＝64种可能性之一。其中一种可能性是101101。这种系统将广播称作码元的、向接收机指明比特序列的唯一波形。例如，码元α可能表示序列101101，而码元β则可能表示序列110010。在这种系统的扩频形式中，码元是代码。这种通信系统的一个实例是CDMAOne的移动台到基站链路。
在一些情况下，例如在编码雷达系统中，为各脉冲分配唯一的代码，使接收机能够根据代码区别不同的脉冲。
当然，可结合所有这些技术来区别全部在单个系统中的发射机、消息、脉冲和码元。所有这些编码系统中的主要思想在于，接收机知道要发给它的消息的代码，并且通过在接收信号上正确地应用这些代码，接收机可提取发送给它的消息。但是，这类接收机比单独按照时间和/或频率区别消息的接收机更为复杂。由于接收机所接收的信号是任何给定时间所关注频谱中存在的所有编码信号的线性组合，因此复杂度提高。接收机必须能够从编码信号的这种线性组合中提取要发给它的消息。
下一部分从线性代数方面介绍干扰的问题，然后再论述当前的一般(基线)接收机。
设H为包含来自第1号源的扩频信号的矢量，以及设θ1为来自该源的信号幅度。设si为其余源的扩频信号，以及设φi为相应的幅度。假定接收机关注第1号源，则来自其它源的信号可视为干扰。那么，所接收的信号为：
y＝Hθ1+s2φ2+s3φ3+...+spφp+n    (1)其中n是加性噪声项，p是CDMA系统中的源的数量。设矢量y的长度为N，其中N是积分窗口中点的数量。作为设计过程的一部分，选择此数量N，作为处理增益和复杂度之间折衷的一部分。y的N点的窗口将称作段。
在无线通信系统中，矩阵H的列表示各种编码信号，以及矢量θ的元素是编码信号的功率。例如，在CDMAOne系统的基站到移动台链路中，编码信号可能是来自不同基站的各种信道(导频、寻呼、同步和业务信道)及其所有的各种多径副本。在移动台到基站链路中，矩阵H的各列可能是来自移动台的编码信号及其各种多径副本。
在GPS系统中，矩阵H的各列是由GPS卫星以适当代码、相位和频率偏移所广播的编码信号。
在阵列应用中，矩阵的各列是控制矢量或者等效于阵列模式矢量。这些矢量把阵列中的各天线所记录的相对相位描述为源的位置和运动动态以及阵列中天线排列的函数。在以上提出的模型中，矩阵H的各列表示对应特定源的控制矢量。
等式(1)现在可写为以下矩阵形式：
y = Hθ + Sφ + n = [ HS ] θ φ + n - - - ( 2 )
其中
H：接收机正进行解调的源的扩频信号矩阵
θ：接收机正进行解调的源的幅度矢量
S＝[s2...sp]：所有其它源、即干扰的扩频信号矩阵
φ＝[φ2...φp]：干扰幅度矢量
当前正在工作的接收机把测量结果y与H的复制品相关，以便确定在测量结果中是否存在H。如果检测到H，则接收机知道由第1号源所发送的比特流。这个相关运算在数学上表示为：
相关函数＝(HTH)-1HTy    (3)
其中T是转置运算。
代入由等式(2)得到的y，说明功率控制要求的源：
(HTH)-1HTy＝(HTH)-1HT(Hθ+Sφ+n)
          ＝(HTH)-1HTHθ+(HTH)-1HTSφ+(HTH)-1HTn
          ＝θ+(HTH)-1HTSφ+(HTH)-1HTn    (4)
正是上式中的中间项(HTH)-1HTSφ导致近远问题。如果代码为正交的，则该项简化为零，这意味着接收机只需要检测存在噪声[即(HTH)-1HTn]时的θ。容易看出，当其它源的幅度增加时，项(HTH)-1HTSφ在相关函数中占主要的量，这使得对θ的检测更为困难。
以上定义的归一化相关函数(HTH)-1HT实际上是匹配滤波器，并且基于y在H所生成的空间上的正交投影。当H和S不是相互正交时，则存在S的分量向y在H上的正交投影中的渗入。这种渗入在几何上如图1所示。注意，图1中，如果S与H正交，则渗入分量为零，这在上式4中十分明显。本申请提出一种针对这种渗入问题的解决方案。
发明概述
因此，本发明的一个目的是提供一种自适应干扰消除器，它解决了当S与H不正交时的近远问题。
另一个目的是提供一种通信系统，它实现交叉信道干扰的减轻。
又一个目的是提供一种通信系统，它实现共信道干扰的减轻。
又一个目的是提供一种通信系统，它同时实现交叉信道干扰和共信道干扰的减轻。
在以上所有实施例中，一个目的是提供一种通信系统，它会增加与相对于共信道和/或交叉信道干扰的关注信号相关的增益。
在以上所有实施例中，一个目的是提供一种通信系统，它减轻干扰，而不执行涉及矩阵求逆的迭代搜索，因而降低了通信系统的计算复杂度。
最后，本发明的一个目的是提供一种减轻干扰的方法，它利用投影法来有效地消除干扰而不需要知道绝对功率。
根据本发明的第一广义方面，提供一种具有前向链路的通信系统，它包括发送多个射频(RF)信号的基站和至少一个移动台，所述移动台包括：用于接收RF信号的接收机；用于把RF信号转换成中频(IF)(包括基带)信号的装置；用于对IF模拟信号进行抽样而产生IF数字信号的装置，所述数字信号具有数据分量和干扰分量；用于通过把数字信号投影到与干扰分量的子空间正交的子空间上并且把这个投影与数字信号相乘来消除数字信号中的共信道干扰的装置；以及用于获取和跟踪所投影的数字信号的装置。
根据本发明的另一广义方面，提供一种移动台，所述移动台用于从相同源接收至少两个RF信号并且包括：用于接收RF信号的接收机；用于把RF信号转换成中频(IF)(包括基带)信号的装置；用于对IF模拟信号进行抽样而产生IF数字信号的装置，所述数字信号具有数据分量和干扰分量；用于通过把数字信号投影到与干扰分量的子空间正交的子空间上并且把这个投影与数字信号相乘来消除数字信号中的共信道干扰的装置；以及用于获取和跟踪所投影的数字信号的装置。
根据本发明的另一广义方面，提供一种用于在具有至少一个接收电路的接收机中接收信号的方法，所述方法包括以下步骤：从相同源接收至少两个RF信号；把RF信号转换成中频(IF)(包括基带)信号；对IF模拟信号进行抽样而产生IF数字信号，所述数字信号具有数据分量和干扰分量；以及通过把数字信号投影到与干扰分量的子空间正交的子空间上并且把这个投影与数字信号相乘来消除数字信号中的共信道干扰。
根据本发明的另一广义方面，提供一种具有反向链路的通信系统，它包括至少一个发送射频(RF)信号的移动台和至少一个基站，所述基站包括：用于从所述移动台接收至少两个RF信号的接收机；用于把RF信号转换成中频(IF)(包括基带)信号的装置；用于对IF模拟信号进行抽样而产生IF数字信号的装置，所述数字信号具有数据分量和干扰分量；以及用于通过把数字信号投影到与干扰分量的子空间正交的子空间上并且把这个投影与数字信号相乘来消除数字信号中的共信道干扰的装置；以及用于获取和跟踪所投影的数字信号的装置。
根据本发明的另一广义方面，提供一种基站，所述基站用于从相同源接收至少两个RF信号并且包括：用于接收RF信号的接收机；用于把RF信号转换成中频(IF)(包括基带)信号的装置；用于对IF模拟信号进行抽样而产生IF数字信号的装置，所述数字信号具有数据分量和干扰分量；以及用于通过把数字信号投影到与干扰分量的子空间正交的子空间上并且把这个投影与数字信号相乘来消除数字信号中的共信道干扰的装置；以及用于获取和跟踪所投影的数字信号的装置。
根据本发明的另一广义方面，提供一种用于在具有至少一个接收电路的接收机中接收信号的方法，所述方法包括以下步骤：接收从一个移动接收机广播的至少两个RF信号；把RF信号转换成中频(IF)(包括基带)信号；对IF模拟信号进行抽样而产生IF数字信号，所述数字信号具有数据分量和干扰分量；以及通过把数字信号投影到与干扰分量的子空间正交的子空间上并且把这个投影与数字信号相乘来消除数字信号中的共信道干扰。
根据本发明的另一广义方面，提供一种具有前向链路的通信系统，它包括至少一个发送射频(RF)信号的基站和至少一个移动台，所述移动台包括：用于接收RF信号的接收机；用于把RF信号转换成中频(IF)(包括基带)信号的装置；用于对IF模拟信号进行抽样而产生IF数字信号的装置，所述数字信号具有数据分量和干扰分量；用于通过把数字信号投影到与干扰分量的子空间正交的子空间上并且把这个投影与数字信号相乘来消除数字信号中的交叉信道干扰的装置；以及用于获取和跟踪所投影的数字信号的装置。
根据本发明的另一广义方面，提供一种移动台，所述移动台用于接收RF信号并且包括：用于接收RF信号的接收机；用于把RF信号转换成中频(IF)(包括基带)信号的装置；用于对IF信号进行抽样而产生数字信号的装置，所述数字信号具有数据分量和干扰分量；用于通过把IF信号投影到与干扰分量的子空间正交的子空间上并且把这个投影与数字信号相乘来消除数字信号中的交叉信道干扰的装置；以及用于获取和跟踪所投影的数字信号的装置。
根据本发明的另一广义方面，提供一种用于在具有至少一个接收电路的接收机中接收信号的方法，所述方法包括以下步骤：接收至少一个RF信号；把RF信号转换成中频(IF)(包括基带)信号；对IF模拟信号进行抽样而产生数字IF信号，所述数字信号具有数据分量和干扰分量；以及通过把数字信号投影到与干扰分量的子空间正交的子空间上并且把这个投影与数字信号相乘来消除数字信号中的交叉信道干扰。
根据本发明的另一广义方面，提供一种具有反向链路的通信系统，它包括至少一个发送射频(RF)信号的移动台和至少一个基站，所述基站包括：用于接收RF信号的接收机；用于把RF信号转换成中频(IF)(包括基带)信号的装置；用于对IF模拟信号进行抽样而产生数字IF信号的装置，所述数字信号具有数据分量和干扰分量；以及用于通过把数字信号投影到与干扰分量的子空间正交的子空间上并且把这个投影与数字信号相乘来消除数字信号中的交叉信道干扰的装置；以及用于获取和跟踪所投影的数字信号的装置。
根据本发明的另一广义方面，提供一种基站，所述基站用于接收至少两个RF信号并且包括：用于接收RF信号的接收机；用于把RF信号转换成中频(IF)(包括基带)信号的装置；用于对IF模拟信号进行抽样而产生数字IF信号的装置，所述数字信号具有数据分量和干扰分量；以及用于通过把数字信号投影到与干扰分量的子空间正交的子空间上并且把这个投影与数字信号相乘来消除数字信号中的交叉信道干扰的装置；以及用于获取和跟踪所投影的数字信号的装置。
根据本发明的另一广义方面，提供一种用于在具有至少一个接收电路的接收机中接收信号的方法，所述方法包括以下步骤：接收从至少一个移动接收机广播的至少一个RF信号；把RF信号转换成中频(IF)(包括基带)信号；对IF模拟信号进行抽样而产生数字IF信号，所述数字信号具有数据分量和干扰分量；以及通过把数字信号投影到与干扰分量的子空间正交的子空间上并且把这个投影与数字信号相乘来消除数字信号中的交叉信道干扰。
根据本发明的另一广义方面，提供一种具有前向链路的通信系统，它包括至少一个发送多个射频(RF)信号的基站和至少一个移动台，所述移动台包括：用于接收RF信号的接收机；用于把RF信号转换成中频(IF)(包括基带)信号的装置；用于对模拟IF信号进行抽样而产生数字IF信号的装置，所述数字信号具有数据分量和干扰分量；以及用于通过把数字信号投影到与干扰分量的子空间正交的子空间上并且把这个投影与数字信号相乘来消除数字信号中的共信道干扰和交叉信道干扰的装置；以及用于获取和跟踪所投影的数字信号的装置。
通过以下对优选实施例的详细描述，本发明的其它目的和特征将会十分明显。
附图简介
结合附图对本发明进行描述，附图中：
图1是示意图，说明传统的编码通信系统中不需要的源代码向所关注的代码所生成的空间中的渗入；
图2是传统的PN编码接收机的处理体系结构的框图；
图3是传统的编码接收机中获取和跟踪模块的框图；
图4是传统的多径编码接收机中获取和跟踪模块的框图；
图5是示意图，说明根据本发明的一个优选实施例的数据矢量在信号和干扰子空间上的投影；
图6说明多径数据信号和对准问题；
图7说明减轻交叉信道干扰的体系结构；以及
图8说明同时减轻共信道干扰和交叉信道干扰的体系结构。
优选实施例的详细说明
在描述本发明之前先定义若干术语是有利的。应当理解，以下定义用于整个申请中。
                         定义
在术语的定义不同于该术语的常用意义时，本申请人倾向于使用以下提供的定义，除非另有说明。
为了本发明，术语“交叉信道干扰”表示由一个源的信号渗入到另一个源的获取和跟踪信道中而产生的干扰类型。
为了本发明，术语“共信道干扰”表示当一个或多个信号、如视距信号干扰从相同源获取第二、第三或第四多径信号的能力时出现的干扰类型。
为了本发明，术语“模拟”表示连续性的任何可测量的量。
为了本发明，术语“基站”表示能够与无线环境中的多个移动或固定的移动单元进行通信的发射机和/或接收机。
为了本发明，术语“基线接收机”表示本发明的接收机可与其对比的传统接收机。
为了本发明，术语“比特”表示“比特”的传统意义，即具有两个可能值之一、即二进制1或0的信息基本单位。
为了本发明，术语“代码”表示加于消息中并且是消息的预期接收方已知的指定数字序列。
为了本发明，术语“码分多址(CDMA)”表示用于多址的方法，其中所有用户共享相同频谱，但根据唯一代码可相互区分。
为了本发明，术语“码片”表示小于基本信息承载单位比特的非信息承载单位。根据扩频因子的量，固定长度的码片序列构成比特。
为了本发明，术语“代码偏移”表示在代码中的位置。例如，某些无线环境中的基站根据其在特定伪随机码内的位置来相互区分。
为了本发明，术语“相关”表示通常按照信号长度或按照另一归一化因子换算的两个信号的内积。相关提供两个信号相似程度的量度。
为了本发明，术语“数字”表示术语数字的传统含意，即与离散性的可测量的量有关。
为了本发明，术语“多普勒”表示术语多普勒的传统含意，即因接收机、发射机的移动和/或背景而产生的频移。
为了本发明，术语“全球定位系统(GPS)”表示此术语的传统含意，即基于卫星的定位系统。
为了本发明，术语“同相”表示在相位上与特定信号、如参考信号对齐的信号分量。
为了本发明，术语“正交”表示与特定信号、如参考信号相比相位偏移90°的信号分量。
为了本发明，术语“干扰”表示术语干扰的传统含意，即不是所关注的但却干扰检测所关注信号的能力的信号。干扰通常是由尝试进行同样操作的其它过程所产生的结构化噪声，例如多径信号或者与其它基站通信的移动用户。
为了本发明，术语“线性组合”表示多个信号或数学量按照加性方式的组合，其中对各个信号进行非零缩放。
为了本发明，术语“匹配滤波器”表示一种滤波器，它被设计成便于通过把接收信号与已知信号的未损坏副本有效地相关来检测已知信号。
为了本发明，术语“噪声”表示噪声相对于信号发送和接收的传统含意，即干扰检测所关注信号的能力的随机干扰。加性“噪声”与所关注信号的功率线性相加。蜂窝系统中噪声的实例可包括汽车点火、电力线和微波通信链路。
为了本发明，术语“逆矩阵”表示方阵S的逆矩阵，由S-1表示，它被定义为一种矩阵，当与原矩阵相乘时等于单位矩阵I，即对角线上的元素都为1、对角线以外均为零的矩阵。
为了本发明，术语“移动台”表示用作发射机或接收机并且与基站通信的移动电话或接收机。
为了本发明，术语“调制”表示在另一个信号、如正弦信号或伪随机编码信号上强加信息。通常，这通过处理诸如相位、幅度、频率或者这些量的某种组合之类的信号参数来实现。
为了本发明，术语“多径”表示经过不同路径传播到接收机的信号的副本。
为了本发明，术语“归一化”表示相对于另一个量进行换算。
为了本发明，两个非零矢量e1和e2在其内积(定义为e1 Te2，其中T表示转置运算符)完全为零时被称作“正交”。这在几何学上表示相互垂直的矢量。
为了本发明，术语“伪随机数(PN)”表示通常用于扩频应用中以区别用户、同时在频域中对信号进行扩频的序列。
为了本发明，术语“处理增益”表示已处理信号的信噪比(SNR)与未处理信号的SNR的比率。
为了本发明，关于任何两个矢量x和y的术语“投影”表示矢量x沿y方向在y上的投影，长度等于x在y方向上的分量的长度。
为了本发明，术语“分离多径接收机”表示用于合并多径信号以提高处理增益的方法。
为了本发明，术语“信噪比(SNR)”表示信噪比的传统含意，即信号与噪声(和干扰)之比。
为了本发明，术语“扩频”表示利用扩频码增加信号带宽、从而更有效地使用带宽、同时还防止频率选择性衰落的技术。
为了本发明，术语“扩频码”表示在扩频系统中用于增加信号在频率空间中的宽度的伪随机数序列。扩频码的实例包括哥德码、巴克码、沃尔什码、等等。
为了本发明，术语“控制矢量”表示包含信号的相位历史的矢量，用于集中到所关注的信号。
为了本发明，术语“码元”表示以某种调制方案在信道上传送的基本信息承载单位。码元可包括可通过解调来恢复的一个或多个比特。
为了本发明，术语“转置”表示一种数学运算，其中通过交换矩阵的行和列来形成另一个矩阵。例如，第一行变为第一列，第二行变为第二列，以此类推。
                      详细说明
在以下详细说明中，参照构成其部分的附图，附图中通过举例说明的方式给出一些可实施本发明的具体说明性实施例。对这些实施例进行了详细描述，足以使本领域的技术人员能够实施本发明，并且要理解，可采用其它实施例，只要不背离本发明的精神和范围，可进行逻辑、机械和电气变更。因此，以下详细说明不应当作限制性的。
一种通信系统包括多个基站或源，它们经配置而用于与一个或多个接收机或移动台、如蜂窝电话进行无线电通信。接收机/源配置成接收和发送直接序列码分多址(DS-CDMA)信号，从而与多个基站进行通信。基站发送射频(RF)信号，通过基带信号与RF载波进行混频来形成RF信号。通过采用具有明显大于各码元的码片数量的周期的周期性扩频序列对数据码元进行扩频，形成基带信号。
在CDMA系统中，对各源和各接收机分配唯一的时变代码，这个代码用来对该源的数字比特流进行扩频。这些来自所有源的扩频信号由接收机进行观察，并且接收信号可模拟为加性噪声中来自各源的信号的加权和。加权值根据各源的信号幅度来确定，而幅度的平方表示各源的发射功率。发往其它接收机的信号看作是结构化干扰。
在先有技术的通信系统中已经进行了各种努力来试图减少干扰。例如授予Yoshida的美国专利No.6282233描述了一种用于并行消除干扰的装置，其中，对于在第m级的每个用户，干扰估算是基于根据前一m-1级的干扰估算单元和减法单元。它是面向反馈的装置，其中每个相继级改进干扰的前一估算值，从而提供更完全的消除。此外，它实现从接收信号中减去干扰。但是，Yoshida所描述的装置与本发明的方法和系统不同之处在于，本发明的方法和系统不需要干扰估算值的面向反馈的改进。而且，在Yoshida方案中，加权系数的使用和信道估算值的确定表明需要绝对测量功率用于消除。相反，本发明的方法和系统最多需要包括所接收数据信号的信号之间的相对功率。本发明的方法和系统不执行功率估算以及通过减法来尝试消除信号，而是提供一种执行投影运算的方法和系统，其中干扰子空间与信号空间正交。
授予Mesecher等人的美国专利No.6278726描述在扩频通信系统中的干扰消除。Mesecher等人描述了一种装置，该装置使用自适应算法来确定与导频信号相关的分量的加权值，从而滤出所接收数据信号以恢复数据。加权值指出信号的幅度和相位。根据所有加权恢复的导频信号来产生误差信号。根据设法尽量减小误差信号的多种方法来调整加权值。为数据信道使用相同的加权值以补偿信道失真。Mesecher等人的装置与本发明的方法和系统的不同之处在于，Mesecher等人设法通过利用导频信道的增大的功率来更准确地估算数据信道的相位和幅度参数，从而减轻干扰。显然，这会为根据导频信号参数利用各种算法的相关目的提供更好地估算复制信号的能力。此外，没有描述如本发明的方法和系统中所执行的减去或投影出干扰。
授予Schilling等人的美国专利No.6259688描述了一种使用减法干扰消除器算法的装置。每个信道在估算其它信道之前被解扩频，从而提供各个相继信道之间的位延迟。Schilling等人的装置与本发明的方法和系统的不同之处在于，Schilling等人依赖于减法而不是投影运算来消除干扰。Schilling等人的装置还看起来与用于准确消除的绝对信道功率估算相关，而本发明的方法和系统最多依赖于信道之间的相对功率。
授予Ranta等人的美国专利No.6233229描述了一种在TDMA蜂窝系统中为不同小区分配频带的方法。Ranta等人的装置与本发明的方法和系统的不同之处在于，Ranta等人仅在TDMA系统中使用频率分配，而本发明的方法和系统可用于CDMA系统中。
授予Young等人的美国专利No.6215812描述了一种窄带干扰(NBI)消除器，它在处于RF的NBI进入接收机之前消除NBI。此外，它不需要对宽带直接扩频信号(DSSS)或窄带干扰信号所采用的调制方法的先验知识。该装置是可与现有硬件配合设置的附加功能部件。Young等人的装置与本发明的方法和系统的不同之处在于，Young等人的装置是外部附加到接收机的，在接收机处理之前消除噪声，而本发明的方法和系统可以是接收机的信号处理功能的集成部分。此外，本发明的方法和系统可用于消除DSSS干扰，即发射机产生与所需信号相同类型的信号，而Young等人仅描述了NBI的消除。
授予Huang等人的美国专利No.6201799描述了用于构成解相关器接收机的装置，其中J-1个多码(MC)信道可从包含J个编码多码信道(其中J＞1)的信号中消除。MC CDMA接收机接收多个信号及其多径。利用一组分离多径接收机，可以产生所需数据信道的判决统计值。部分解相关器处理第J个信号的判决统计值以抑制由其它J-1个信号导致的干扰。与本发明的方法和系统不同，Huang等人不使用任何种类的投影运算。
授予Toda等人的美国专利No.6192067描述了在CDMA通信系统中，特别是对于使用直接序列CDMA(DS-CDMA)的数字移动无线电通信系统，通过估算干扰信号幅度来消除用户之间干扰和多径干扰的装置。判决单元根据接收码元矢量和估算信道值的幅度比较来执行硬或软判决。Toda等人的方法与本发明的方法和系统的不同之处在于，Toda等人的方法依赖信号的绝对幅度，而不是象本发明的方法和系统所能作的那样最多依赖相对功率。Toda等人还仅表明Toda等人的方法等效于减法类型的运算，而不是如本发明的方法和系统所采用的投影运算。此外，Toda等人重点放在干扰信号的幅度如何影响消除的作出判定方面，而不是实际的更佳干扰消除方法，而与之相比，本发明的方法和系统的确提供了更好的干扰消除方法和系统。
授予Kawakami等人的美国专利No.6172969描述了一种装置，它连续地估算和消除由导频(训练)信号和信息信号造成的干扰。Kawakami等人估算导频信号并消除所估算的由导频造成的干扰，然后估算信息信号，并消除所估算的影响它的干扰。估算和消除干扰的过程是基于残留信号。Kawakami等人的方案与本发明的方法和系统的不同之处在于，Kawakami等人依赖于绝对功率，因为作出判决的体系结构取决于残留信号的处理。此外，与本发明的方法和系统不同，Kawakami等人的方案本质上必须是顺序性的，即，首先消除导频，然后用残差来消除信息信道。
授予Buehrer等人的美国专利No.6157847描述了一种设在基站的装置，它执行多级滤波处理器，其中把残留信号传递到后续级。Buehrer等人的装置与本发明的方法和系统不同，因为Buehrer等人的装置仅应用于反向链路。此外，Buehrer等人的多级滤波器设计处理残留信号，与本发明的差异相当大。
授予Tanaka等人的美国专利No.6157685描述了一种用于多波束天线通信系统、如CDMA以消除干扰的装置。从第一输入波束信号产生第一干扰复制信号并减去该信号。采用转换系统产生第二复制干扰信号并且从由第一干扰复制信号获得的信号中减去。每次减法产生为每个信号波束而生成的误差信号。Tanaka等人的装置与本发明的方法和系统不同之处在于，Tanaka等人的装置依赖重复减法，与本发明的方法和系统采用子空间投影不同。
授予Huang等人的美国专利No.6154443描述了一种利用FFT匹配滤波器计算数据检测结果的装置，在频域中由分离多径接收机来处理滤波。Huang等人的装置提供了导频信号扩频码匹配滤波器、数据信号扩频码匹配滤波器以及信道匹配滤波器。后者在作出判决之前，估算信道频率响应并且把来自不同路径的接收数据信号组合。Huang等人的装置与本发明的方法和系统的不同之处在于，Huang等人的装置依赖于减去干扰信号，与采用子空间投影的本发明的方法和系统不同。
授予Sawahashi等人的美国专利No.6137788描述了一种用于CDMA通信系统中的顺序解调装置，用于产生多级干扰消除器。从接收信号中减去干扰信号复制品。Sawahashi等人的装置与本发明的方法和系统的不同之处在于，Sawahashi等人的装置依赖于减去干扰信号复制品，与采用子空间投影的本发明的方法和系统不同。
授予Upadhyay等人的美国专利No.6115409描述了一种自适应空间-时间系统，用于利用波束调向(智能天线)来控制干扰。N-振子的天线阵列的每个振子接收扩频和干扰信号的不同移相版本。通过滤波，有可能调节天线的控制加权值以使干扰信号为零。Upadhyay等人的装置与本发明的不同之处在于，Upadhyay等人的装置特别涉及到N-振子的天线阵列的波束调向技术，而本发明的方法和系统采用消除干扰的信号处理方法，与波束调向差异相当大，并且适用于种类更广的CDMA系统。该方法需要多个天线，而本发明不需要，即，可与单天线配合工作。
授予Suzuki等人的美国专利No.6088383描述了一种用于消除干扰的扩频信号解调器，其中产生复制信号并从接收信号中减去。Suzuki等人的解调器与本发明的方法和系统不同。在Suzuki等人的方案中，解调器依赖于功率测量来消除复制信号，与采用子空间投影来抑制干扰的本发明的方法和系统不同。
授予Schilling等人的美国专利No.6014373描述了用于一种系统的方法，其中，通过减去干扰代码信道来恢复一个代码信道。每个解扩频信号可用于产生被减信号，被减信号又可用于解调其它代码信道。Schilling等人的方法与本发明的方法和系统的不同之处在于，Schilling等人的方法依赖于减去已经解扩频的干扰信号，与采用子空间投影的本发明的方法和系统不同。
授予Suzuki的美国专利No.5953369描述了一种通过利用在扩频信号中发送的数据块中提供的功率等级信息来消除干扰的方法。Suzuki的方法与本发明的方法和系统的不同之处在于，Suzuki的方法依赖于随扩频信号发送的功率等级信息。而与之相比，本发明的方法和系统可用于在其消除干扰过程中利用功率等级信息，但是不依赖于此信息。
授予Yoshida等人的美国专利No.5930229描述了用于CDMA的干扰消除装置。它利用代码正交化滤波器来执行逆扩频，其中通过约束条件过程来获得系数。此外，它检测处于恒定功率等级的所需信号，同时抑制干扰波。抽头系数控制器根据代码正交化滤波器、从载波跟踪电路输出的再生载波、从加法器输出的码元判定误差信号以及所需波扩频码波形来自适应地控制抽头系数。
Yoshida等人的装置未使用匹配滤波器设计，但是使用了构造为横向滤波器的正交化滤波器。该装置涉及用于将系数矢量投影到与所需信号垂直的子空间上的自适应方法。此外，Yoshida等人的滤波器使用与信道变化无关的正交系数。该滤波器包含码元判定单元，用于判定最可能发送的码元是什么。然后根据码元判定误差信号来递归地更新抽头系数。通过最小均方差(MMSE)控制来使码元判定误差信号的平均功率最小。可以自适应地并且根据扩频、定时和干扰信号的功率上的变化来执行干扰消除。
与Yoshida等人的装置不同，本发明提供一种用于把信号投影到与已知干扰子空间正交的子空间上的自适应方法。此外，投影运算符不具有任何类型的根据码元判定误差信号的收敛性；相反，它使用当前在接收机的独立分支中跟踪的干扰的最佳估算值。不使用误差信号来尝试改进消除操作的结果。可消除的干扰是已知的，因为它或者是来自另一发射机的信号或者是来自当前所跟踪的同一发射机的多径信号。本发明优于Yoshida等人之处在于，不需要任何MMSE控制，因为信号快速变化，当前在独立的跟踪环中跟踪该信号。此外，除了在跟踪信号时执行的操作之外，在本计算中没有滞后或临界相关性。
Yoshida等人的公开与本发明的主要差异在于，在Yoshida等人的公开中，抽头约束处理获得更新系数矢量在与代码矢量空间中所需用户的码片波形矢量正交的约束面上的投影，并且求出所投影的矢量与所需用户码片波形矢量本身之和。此外，正交码与接收信号中所需用户信号之间的相关为零。与所需用户码片波形矢量正交的代码矢量是可以通过从正交系数矢量中减去一个分量得到的，正交系数矢量是通过正交系数代码矢量与所需用户码片波形矢量相关、用功率对相关归一化并且用所需用户码片波形矢量对结果再扩频而形成的。本发明产生投影运算符，将接收信号投影到与干扰正交、而非与所关注信号正交的子空间上。因此，它们的投影与所关注信号正交，而本发明论述的投影与干扰正交。下面描述本发明的其它新颖方面。
授予Yang的美国专利No.5872776描述了一种干扰消除方法，它是基于来自其它信号的互相关干扰的减少。Yang的方法采用多级处理器，该处理器的实现了每个用户所需的具有不同积分时间的两个数据集。Yang的方法与本发明的方法和系统不同之处在于，Yang的方法设法逐步减小互相关干扰。此外，Yang的方法需要具有不同积分时间的两个数据集。而本发明的方法和系统对接收机没有该限制，可以更容易地集成到现有接收机设计中，例如CDMAOne和CDMA2000。
授予Kotzin等人的美国专利No.5787130描述了一种用于从复合信号中解码和去除单个用户的信号的技术。单个用户的信号和多径分量被确定并被用于重构用户信号。然后从包含多用户的复合信号中减去重构信号。Kotzin等人的装置与本发明的方法和系统不同之处在于，Kotzin等人的装置好象仅针对消除一个用户信号和多径的问题。此外，Kotzin等人的装置采用减法来消除干扰，与采用子空间投影的本发明的方法和系统不同。
授予Madhow等人的美国专利No.6175587描述了一种在CDMA通信系统中的干扰抑制技术。Madhow等人的技术以与本发明不同的方式解决了异步问题(由于多径而造成的接收信号分量的不对齐以及由于不同来源造成的路径延迟)。Madhow等人利用左侧和右侧干扰矢量构建干扰矩阵以表示码元重叠，而本发明在构建干扰矢量时使用组合的干扰矢量。这具有的主要缺点是由于两种原因：a)Madhow等人的消除方法消除了较多所关注信号；b)Madhow等人的消除方法需要的计算量大约是本发明方法的四倍。这种计算量的增大部分是由于Madhow等人的专利在各个分支中的相关器中专门使用所需代码的正交投影。
本发明在信号被馈送到适当分支中之前主要使用信号的正交投影，可是在一个接收机系列中，可能需要在搜索接收机(捕获)的相关器中、在跟踪器中以及在最终相关器中使用所需代码的正交投影，而不象Madhow等人方法中那样仅在分支中的最终相关器中使用。Madhow等人方法中隐含了这样的假设：已经获得和跟踪了任何所需信号。本发明的方法涵盖了在正交投影使用前获取和跟踪的所需信号，另外更重要的是，还涵盖了不使用正交投影运算符就无法获取和跟踪的微弱信号。
为了理解在先有技术通信系统上的重大改进，重要的是理解传统CDMA通信系统的工作原理。下面将会描述与传统蜂窝系统相关的基础功能性。
图2中说明当前PN编码接收机的处理体系结构。在接收机天线202上接收射频(RF)的PN编码信号200。变频电路204执行从RF到中频(IF)的下变频，然后A/D电路206进行抽样和模拟到数字的转换。把数字IF信号传递到多个处理通道208、210和212，它们执行获取和跟踪的信号处理操作。应当理解，任何数量的信号处理通道可以与本发明的理论结合使用。注意，在各个处理通道中执行的信号获取可能在接收机的实现中不是必需的。虽然详细描述可能在各接收机分支中包括信号获取，但是本发明包括不在各分支中单独执行信号获取的接收机。为了说明，仅表示出三个信道208、210和212。可在各处理通道中包括另外的处理级A、B和C。此外，在所有描述中，信号未分解成同相(I)和正交(Q)表示。但是，所包含的接收机体系结构包括了执行这种分解和分别处理I和Q表示(信道)的接收机。
基线接收机把接收信号从射频(RF)信号200转换到中频(IF)或基带频率，然后对A/D电路206所产生的数字信号进行离散抽样。在详细描述中，IF可包括基带。例如RF参考信号以下式给定：
sRF(t)＝cos(ωRFt+m)    (5)
其中ωRF是RF角频率，m是π/4-QPSK中相位的四个可能值之一。
基线接收机有效地把接收的RF信号与参考载波相乘，产生由IF或基带分量和高频分量构成的信号。
s(t)＝sRF(t)*2cos(ωt)＝cos((ωRF-ω)t+m)+cos((ωRF+ω)t+m)    (6)
低通滤波消除高频分量，得到模拟信号
s(t)＝cos((ωRF-ω)t+m)    (7)
可对其进行离散抽样以提供数字数据。
在图2所示的各处理通道内，重点放在信道内的信号获取和信号跟踪功能。这些功能在图3中表示并在下文中详细说明。
获取310是粗同步过程，它确定是否存在信号，如果存在，则估算信号参数，例如但不限于频率、相位和延时，这些参数提供给跟踪环。通常，获取过程310产生时间或PN码偏移和多普勒频偏的估算值。与接收机当前时间的时间偏移是信号从发射机到接收机的浮动时间的结果并且由发射机和接收机之间任何同步缺损引起。与载波频率之间的多普勒频偏是由发射机和接收机之间的相对速度引起的。PN码信号获取实际上是对PN码的未知参数的搜索。对于本申请，未知的是代码偏移(即在整个PN码中测量结果y中包含的代码段所处的位置)和适当的载波频率。代码中的偏移是代码偏移，也称为时间偏移。估算的频率是中频加上信号可能遭受到的任何多普勒频移。即使有可能在地面系统中可忽略多普勒频移，这个假定在GLOBALSTAR的开发和其它基于空间的应用中也是不成立的。因此，本质上，获取过程对于地面系统是一维的，对于基于空间的应用是二维的。
搜索过程涉及首先在试用代码和频率偏移上复制PN码的同相(I)和正交(Q)版本。I和Q信道在相位上偏移90度。这种复制的代码与测量的数据y利用以下积分和转储方案进行匹配：
φ t , f = h I T ( t , f ) y + h Q T ( t , f ) - - - ( 8 )
其中hI(t，f)是具有代码偏移t和频率偏移f的I信道复制代码，hQ(t，f)是具有代码偏移t和频率偏移f的Q信道复制代码，而φt，f是匹配运算的结果。
这个过程对一组试用频率和代码偏移重复进行，产生所得到的φt，f。把φt，f的这些值与门限Vt比较，并记录超过门限的那些值。与超过门限的φ值对应的t和f值是代码偏移和频率偏移的初始估算值，并被传递到跟踪级312。以虚警的单次试用概率Pfa和测量的1-σ噪声功率来表示的门限σn可用多种方式来计算，包括以下公式：
V t = σ n - 2 ln P fa - - - ( 9 )
其中σn是噪声方差，Pfa是所需的虚警概率。
例如，蜂窝CDMA中最强基站的初始获取是盲的自举过程，因为没有信息是已知的，而后续基站可利用邻表信息明显地收缩搜索窗口来获取。在IS-95盲获取中，对所有可能的215个短代码偏移产生一短段(相关长度)复合复制代码，以便搜索整个代码序列。然后一段接收数据与所有复制信号相关。相关峰值表明接收信号在短代码中的位置。由于遇到的多普勒频率最小并且通常集中在0Hz附近，所以可以仅对代码偏移进行一维搜索。初始自举过程提供了短代码偏移的估算值，可以进一步通过后续获取程序来改进估算值。
在获取和跟踪某个基站之后，可以通过同步信道访问该基站的邻表。邻表提供附近基站的相对偏移和建议的搜索窗口(+/-N个码片)以便于获取过程。盲获取搜索不是必需的，分支可以直接进行到二维获取程序。
由于盲获取程序和邻表都限定了代码偏移的不确定性的范围，并且移动用户遇到的多普勒频率的范围小，所以二维搜索空间相当小。搜索空间被分割成小的矩形区域，其维数由多普勒仓(bin)以及或者码片或者码片的部分来指定。仓大小和穿过搜索空间的路径的选择是根据获取速度和可靠性的要求。通常，在一个多普勒值上搜索所有代码偏移。如果未找到候选偏移，则交替在原始多普勒值上下的下一个多普勒仓中继续搜索。更复杂的获取或搜索算法可通过利用已知的随机属性从此系统方法中导出，也在本发明的范围之内考虑。
一旦获取模块310成功地识别数据中的信号及其相关参数，控制转移到跟踪模块312，跟踪模块312可包括两个或两个以上耦合跟踪环。在优选实施例中，跟踪模块312具有至少一个载波跟踪环316和一个代码跟踪环318。载波跟踪环316的功能是跟踪输入载波的相位和频率，对于相位采用锁相环(PLL)320，对于频率采用频率锁定环(FLL)322。PPL 320可以是传统的或科斯塔斯锁相环，或者是信号处理领域中任何其它已知的方法。注意，PLL或FLL都不是接收机实现中必需的。虽然详细描述可能包括PLL和/或FLL，但是本发明包括不采用PLL和/或FLL的接收机。
代码跟踪环318的用途是产生输入信号的PN码的同步版本。代码跟踪环318常常称作延迟锁定环(DLL)318。
有多种方法可用于构建FLL、PLL和/或DLL以跟踪编码信号。无论所用的方法如何，这些环的输出由频率偏移324、代码偏移326和相位偏移328的估算值构成。例如，由于信道中的变化、即基站和移动单元之间的相对运动和周围环境的变化，多普勒、相位和偏移参数324至328是时变的。
存在多径时，在数字IF数据流中存在所关注信号的附加副本，必须如图4所示来获取和处理。获取步骤410检测是否存在所关注信号的多径副本，这些多径副本看似附加峰值。但是，每个多径副本将在与原始信号不同的代码偏移、相位偏移和多普勒偏移上。因此，必须在各个跟踪模块412中独立地跟踪这些信号。独立跟踪各个多径的要求导致每个通道中需要附加的跟踪模块。图4中说明一般结构。应当理解，FFL 422、PLL 420和DLL 418类似于相应的FFL 322、PPL320和DLL 318。
利用图3所述的跟踪模块分别跟踪多径信号。一旦已知时间、代码、相位和多普勒偏移，利用分离多径处理器430组合信号。分离多径处理可以多种方式执行，其中之一在Price，R.& Green，P.E.，Jr.的“用于多径信道的通信技术”中描述[ Proc.IRE，vol46，pp.555-570，1958年3月]，将其通过引用完整地结合于本文中。
利用本发明的方法和系统可以减轻至少两种干扰。第一种干扰是由一个源的信号渗入另一源的获取和跟踪通道中引起的。这种类型的干扰是交叉信道干扰。第二种干扰出现在一个或多个信号、例如视距信号干扰从同一源获取第二、第三或第四多径信号的能力时。这种类型的干扰是共信道干扰。泄漏的物理原因如上所述。
在以下各小节中，描述了消除干扰的新颖方法；论述了新颖技术如何分别应用于交叉信道和共信道干扰；提供了同时减轻交叉信道和共信道干扰的新颖体系结构。此外，还描述了可用来构建S矩阵的不同方法，从而获得各种程度的干扰消除。
                    投影的基本说明
以下说明在本发明中投影运算符的使用。
接收机从多个源及其多径接收由信号集构成的信号，其中发往特定用户的数据通过唯一代码进行扩频。例如，在CDMAOne系统中，各个基站在不同的短代码偏移上广播其传输信息，通过正交沃尔什码在各基站的信号内执行信道化。接收信号矢量是接收的实际模拟信号的离散化、即数字形式，其中各元素是在时间的离散点上测量的信号的值。具体来讲，测量信号可表示为具有相关幅度的所关注信号(图5中H是信号矢量)、具有相关幅度的干扰信号(图5中S是干扰矢量)以及加性噪声之和。矢量长度是任意的，但是可以指定为例如抽样M次的一个调制码元。
表示离散化的所关注信号和离散化的干扰信号的矢量位于M维空间中。长度为M的线性无关矢量的集合构成一个生成M维空间的基集。因此，M维空间中的任何点可表示为这些基矢量的线性组合。例如，矢量[100]T，[010]T和[001]T构成三维空间，例如xyz坐标系。通过将这三个矢量进行缩放和相加，可以表示任何阶的三元组(x，y，z)。
根据本发明的工作模式，按照下面给出的标准来选择要抑制的干扰信号子集。干扰矢量(s)子集生成干扰子空间S。干扰信号子集由在接收机的先前处理分支中已被跟踪的信号构成(在CDMAOne的情况下，至少已经跟踪了导频信道，其它信道的参数可从导频中导出)。因此，接收机可为每个干扰信号在正确的相位、多普勒和扩频码上准确地创建复制(参考)信号。通过干扰复制信号集，可以产生投影运算符，可将其应用于测量数据以消除这些干扰信号。
一般来说，投影是一种能够从复合信号中提取所关注部分的运算。例如，由许多分量构成的信号可以通过适当构建的投影运算符来运算，以便提取所关注的分量。当前的码分多址(CDMA)系统采用一种投影运算符，它设计成提取所关注分量而忽略或不理会构成复合信号的其它分量。本发明已经结合了能够消除被认为是干扰源的一些分量而从复合信号中提取所关注分量的投影。本发明的一个关键方面是这种投影的公式是非常有效地与现有体系结构配合的方式。
投影运算符Ps ⊥把测量信号矢量y投影到与干扰子空间(在图5中表示为S)正交的子空间上，也称为PGy。例如，考虑M维空间中的矢量。投影运算通过确定矢量在较低维空间中的各维中的影响，把矢量投影到此较低维空间上。这可以看作与光把三维物体投影到二维平面上的方式非常相似。此投影运算有效地消除了在干扰的指定方向上的所有影响(注意与功率无关)。投影运算符形成与干扰子空间S正交的子空间Ps ⊥y。结果，如果试图把干扰子空间中的矢量投影到Ps ⊥y上，则没有任何影响。
                   干扰减轻的物理原因
通过考虑等式(2)的测量结果模型来开始干扰减轻的分析。在H和S的各列生成的空间上的正交投影可以分解成如图5所示。
P HS = P S + P P S ⊥ H = P S + P G - - - ( 10 )
其中：Ps＝S(STS)-1ST， P P S ⊥ H = P S ⊥ H ( H T P S ⊥ H ) - 1 H T P S ⊥ 和 P S ⊥ = I - Ps 是投影矩阵，以及 G = P S ⊥ H .
接下来考虑检测问题的两种情况。在第一种情况中，假定测量噪声方差为已知，而在第二种情况中，假定测量噪声方差是未知的。
情况1：已知测量噪声方差
假定测量噪声方差已知为σ2，则用于检测具有来自S的干扰的子空间H中的信号的测试统计量由下式给出：
φ ( y ) = y T P G y σ 2 - - - ( 11 )
情况2：未知测量噪声方差
当测量噪声方差未知时，用于检测来自H的影响、同时抑制来自S的影响的一致最强大(UMP)测试已经在文献中导出，由下式给出：
φ ( y ) = y T P G y y T P S ⊥ P ⊥ G P S ⊥ y - - - ( 12 )
先有技术理论中的主要思想是把测量结果y投影到空间G上，并在G中执行检测测试。在G上的这种投影可以通过以下等效方式来看：与空间S平行，与垂直于S的空间垂直，并且相对于空间H倾斜。本发明的方法和系统可用于扩展这些思想，同时减轻交叉信道和共信道干扰。
                  交叉信道干扰减轻
交叉信道干扰减轻要求必须从所关注源的信道中消除来自其它源的影响及其所有多径副本。因此，矩阵S必须包含在正确的代码、相位和多普勒偏移上的干扰源的信号或信号的一部分。为了说明如何在矩阵S中排列代码，现在考虑正在获取和跟踪干扰源时发生的情况。
如图6所示，为所考虑的长度为N的积分周期确定各代码的多普勒、代码和相位偏移。例如，提供长度为N的三个矢量610、612、614作为图7中结构的输入，此结构的输出分别是所考虑的信号的各个多径副本616、618、620的代码、相位和多普勒偏移。图6中可以看出对此过程的一些物理实例。
如图6所示，对于y的N个抽样点的每段，即610、612和614，各种多径分别按一定量622、624、626偏移。例如，对于y的N个抽样点的段610，图7中的结构估算在分离多径过程730之前图6中所示的代码偏移。假定多径结构在所考虑的段和接下来的若干段中不会急剧变化，则可使用该偏移(代码、相位和多普勒中的偏移)来推断段612、614和以上段中存在的代码段。正是这些段用于构建段610、612、614等所需的S矩阵。
给定组装在矩阵S中的干扰源及其多径信号的代码，有许多方法可使用矩阵S来消除干扰。这些技术概述如下。
                  用于减轻干扰的方法1
用于减轻干扰的标准方法的获取和跟踪步骤涉及到执行与在选定的代码、相位和多普勒偏移上的代码复制品的相关。在获取级，将结果平方并与门限比较。在跟踪级，还使用该结果通过比较实部和虚部之间角度来跟踪频率、相位和代码偏移。关键点在于获取和跟踪都涉及将测量结果y与代码复制品相关。方法1的实质是用等式(1)代替标准相关过程。为了看一看代替实现的程度，可使用投影矩阵PG：
            PG＝G(GTG)-1GT    (13)
其中 G = P S ⊥ h ，S是干扰代码的矩阵，h是所关注源的复制代码。由于投影矩阵是幂等的：
            PGPG＝PG          (14)
可以在标准接收机中用以下运算代替与复制代码的相关：
            z＝PGy            (15)
将结果z平方而得到以下：
            zTz＝(PGy)TPGy＝yTPGy    (16)
注意，事实上，PG是对称的，已经利用了幂等矩阵。
等式(16)中的结果正是等式(11)的分子。分母只是噪声的方差，假定它是先验已知的。当然，实际上必须估算噪声协方差。这个方差可以利用作为等式(8)中门限建立的一部分的方差估算来估算。当然，当计算方差时，使用等式(15)和(16)，但是采用任意h或复制代码。
本发明的相关过程可用于代替目前获取和跟踪实现中使用的标准相关。
                  用于减轻干扰的方法2
备选程序涉及以未归一化的过程执行相关，它包含仅执行等式(15)和(16)中的计算。接着，不是用方差估算值来归一化，而是直接如等式(8)所示计算门限。也会使用等式(15)和(16)来计算方差，但是采用任意复制代码。
                用于减轻干扰的方法3
下一个方法涉及用等式(12)的分母来代替噪声方差的标准估算值。
                用于减轻干扰的方法4
另一方法与方法2相同的是，如等式(8)中所示计算门限，只是等式(6)中的方差用等式(12)中的分母来代替。
                用于减轻干扰的方法5
一种用于干扰抑制的方法涉及把投影矩阵PG分解成一系列的未归一化的计算。在跟踪级中计算同相分量与正交分量的比例消除了任何由于缺少归一化而导致的换算因子，而计算考虑了获取级中缺少归一化的适当调整的门限。这是目前的移动电话、基站、GPS接收机等中当前所做的。
大家记得，投影矩阵PG是在位于与S正交的空间中的h分量上的投影。因此，分子项yTPGy可以分解如下：
yTPGy＝yTG(GTG)-1GTy
     ＝yTG(GTG)-1/2(GTG)-1/2GTy
     ＝((GTG)-1/2GTy)T(GTG)-1/2GTy    (17)
上述等式中的分子项的最终形式表明，通过项(GTG)-1/2GT对y的一段进行运算。然后将结果平方以计算yTPGy。显然，运用于该段y的项被归一化，而归一化项是(GTG)-1/2。在本方法中，通过消去项(GTG)-1/2修改结果并在测量段y上执行未归一化运算。所得的在y上的运算由下式给出：
                 z＝GTy    (18)
记得 G = P S ⊥ h ，因此，从上式得出的z可以重写为：
z = h T P S ⊥ y - - - ( 19 )
对上述z的等式应用以下定义：
y ~ = P S ⊥ y - - - ( 20 )
因此，等式(16)中的运算可重写为：
z = h T P S ⊥ y = h T y ~ - - - ( 21 )
因此，该过程包括首先计算 y ~ = P S ⊥ y ，然后将此结果传送到标准获取和跟踪级。标准获取和跟踪级已将输入与h相关，h是所关注源的复制代码。这样做，获取和跟踪级计算等式(21)。此过程如图7所示。
图7中所示的体系结构以下列方式工作。假定接收机获取和跟踪来自源之一的信号。此时，在702，该源的信息700、即该源的信号的代码、相位和多普勒偏移以及所有多径用于构建矩阵S。这个矩阵被馈送到所有其它源的信道。在704，那些其它源的信道使用矩阵S来建立Ps ⊥。关于该源的后续操作如图7所示进行。一旦获取和正在跟踪第二源，则该源的信息也被添加到矩阵S中，对于所有源依此类推。这个过程继续进行，直到所有源(或者至少是所有强干扰源，例如以相对较高的功率进行广播的源)的信息用于在702中构建矩阵S。当然，对于该源的信道，源本身的信息未用于S矩阵中。因此，用于各源的S矩阵是不同的而且只包含系统中其它源的信息----由干扰信号或者信号的部分构成。共信道干扰减轻712还可利用这里所述的技术来减轻。该方法是在S矩阵中包括信号的一部分，即，在对于各个造成干扰的多径的正确代码、相位和多普勒偏移上的源本身的代码。通过以这样的方式包括源本身的代码，接收机可以获取和跟踪附加的多径信号，否则它们可能被埋没在干扰中。
通过在S矩阵中包含所有干扰信号或在正确代码、相位和多普勒偏移上的信号的部分，可以同时实现交叉信道和共信道干扰减轻。所有用于干扰减轻的技术会应用于矩阵S的修改中。
在图8中，说明图7的过程如何能得到增强以消除共信道和交叉信道干扰。
图8中说明该结构的工作。图8中，表示出用于消除交叉信道和共信道干扰的单个数据处理通道的结构布局。单个数据处理通道设计成获取和跟踪来自单个源的信号。
在所示体系结构中，单个数据处理通道包括多个分支800、800’和800”，其中各分支包括：代码生成模块802、802’和802”(用于构建S矩阵)；Ps⊥模块804、804’和804”；获取模块810、810’和810”；以及跟踪模块812、812’和812”。当然，跟踪模块包括FLL 822、822’和822”；PLL 820、820’和820”；以及DLL 818、818’和818”。通道中的各处理分支800、800’和800”具有获取和跟踪来自相同源的不同多径信号的功能。
为了理解图8所示的体系结构如何工作，可采用初始假设：该通道被指定为跟踪来自特定源的信号，以及系统已经处于获取和跟踪其它源的过程中。
对这个通道的输入数据以数字IF数据流的形式到达。由于存在被跟踪的其它源，因此复制代码生成器模块802、802’和802”将产生适当的S矩阵，并且用该矩阵来建立Ps ⊥804、804’和804”。在这种情况下，数字IF数据流y作为输入提供到Ps ⊥模块。这个模块804的输出馈送到同一个分支中的获取模块810。
如果系统没有跟踪其它任何源，则将不会产生S矩阵，因此也没有Ps ⊥功能。在这种情况下，输入的数字IF数据流被直接传递到获取级。
获取级获取来自所关注源的信号及其全部多径副本。如果获取级识别一个以上的多径，则多个跟踪部分被分别用于各多径信号。跟踪级812、812’和812”的输出可以是代码、相位和多普勒偏移，它们用来构建其它信道中的S。至此，该过程与图7中所述相同。此外，如果消耗了所有可用的处理跟踪，则无需减轻任何共信道干扰。
现在假定由于共信道干扰，获取级810只能获取少于可用处理分支的多径，即其它多径信号被隐藏在共信道干扰中。在该情况下，来自获取级的信息被用来跟踪所识别的第一组信号。关于被跟踪的第一组信号的代码、相位和多普勒偏移的信息从跟踪系统812获取，并作为输入提供到复制代码生成器模块802’和802”中。
现在，此分支中构建的S矩阵包括分支800中所处理的单独信号的代码。因此，分支800’将从其它所有源以及来自所关注源的主要信号中消除干扰。此分支中的获取模块810’然后获取现在因已经从主信号中消除了干扰而可见的多径信号。该多径然后在跟踪模块812’中被跟踪，把跟踪信息提供到分支800(改进其跟踪主信号的能力)以及其它分支、如800”，以便帮助找出其它微弱的多径信号。来自所有这些模块的跟踪信息被用来执行对数据解调的分离多径操作830。
虽然已经参照附图并结合优选实施例对本发明进行了全面描述，但是要理解，本领域的技术人员很清楚各种变更和修改。只要这些变更和修改未背离本发明的范围，它们将被视为包含在所附权利要求书所定义的本发明的范围之内。

Claims (72)

1.一种具有前向链路的通信系统，它包括：
发送多个射频(RF)信号的基站；以及
至少一个移动台，所述移动台包括：
用于接收所述RF信号的接收机；
用于把所述RF信号转换成中频(IF)信号的装置；
用于对所述IF模拟信号进行抽样而产生数字IF信号的装置，所述数字信号具有数据分量和干扰分量；
用于通过把所述数字信号投影到与所述干扰分量的子空间正交的子空间上并且把这个投影与所述数字信号相乘来消除所述数字信号中的共信道干扰的装置；以及
用于获取和跟踪所述投影的数字信号的装置。
2.如权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述中频(IF)信号包括基带。
3.如权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述接收机包括多个分支。
4.如权利要求3所述的通信系统，其特征在于，来自一个分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少一个其它分支中被当作干扰来处理。
5.如权利要求3所述的通信系统，其特征在于，来自第一分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少第二分支中被当作干扰来处理。
6.如权利要求5所述的通信系统，其特征在于，来自所述第一和第二分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少一个其它分支中被当作干扰来处理。
7.一种移动台，所述移动台用于从相同源接收至少两个射频(RF)信号并且包括：
用于接收所述RF信号的接收机；
用于把所述RF信号转换成中频(IF)信号的装置；
用于对所述IF模拟信号进行抽样而产生数字IF信号的装置，所述数字信号具有数据分量和干扰分量；
用于通过把所述数字信号投影到与所述干扰分量的子空间正交的子空间上并且把这个投影与所述数字信号相乘来消除所述数字信号中的共信道干扰的装置；以及
用于获取和跟踪所述投影的数字信号的装置。
8.如权利要求7所述的移动台，其特征在于，所述中频(IF)信号包括基带。
9.如权利要求7所述的移动台，其特征在于，所述接收机包括多个分支。
10.如权利要求9所述的移动台，其特征在于，来自一个分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少一个其它分支中被当作干扰来处理。
11.如权利要求10所述的移动台，其特征在于，来自第一分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少第二分支中被当作干扰来处理。
12.如权利要求11所述的移动台，其特征在于，来自所述第一和第二分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少一个其它分支中被当作干扰来处理。
13.一种用于在具有至少一个接收电路的接收机中接收信号的方法，所述方法包括以下步骤：
从相同源接收至少两个射频(RF)信号；
把所述RF信号转换成中频(IF)信号；
对所述IF模拟信号进行抽样而产生数字IF信号，所述数字信号具有数据分量和干扰分量；以及
通过把所述数字信号投影到与所述干扰分量的子空间正交的子空间上并且把这个投影与所述数字信号相乘来消除所述数字信号中的共信道干扰。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于还包括对于所述接收机中的每个分支重复上述步骤。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，来自所述接收机的一个分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少一个其它分支中被当作干扰来处理。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，来自所述第一和第二分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少一个其它分支中被当作干扰来处理。
17.一种具有反向链路的通信系统，它包括：
至少一个发送射频(RF)信号的移动台；以及
至少一个基站，所述基站包括：
用于从所述移动台接收至少两个RF信号的接收机；
用于把所述RF信号转换成中频(IF)信号的装置；
用于对所述IF模拟信号进行抽样而产生数字IF信号的装置，所述数字信号具有数据分量和干扰分量；
用于通过把所述数字信号投影到与所述干扰分量的子空间正交的子空间上并且把这个投影与所述数字信号相乘来消除所述数字信号中的共信道干扰的装置；以及
用于获取和跟踪所述投影的数字信号的装置。
18.如权利要求17所述的通信系统，其特征在于，所述中频(IF)信号包括基带。
19.如权利要求17所述的通信系统，其特征在于，所述接收机包括多个分支。
20.如权利要求19所述的通信系统，其特征在于，来自一个分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少一个其它分支中被当作干扰来处理。
21.如权利要求19所述的通信系统，其特征在于，来自第一分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少第二分支中被当作干扰来处理。
22.如权利要求21所述的通信系统，其特征在于，来自所述第一和第二分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少一个其它分支中被当作干扰来处理。
23.一种基站，所述基站用于从相同源接收至少两个射频(RF)信号并且包括：
用于接收所述RF信号的接收机；
用于把所述RF信号转换成中频(IF)信号的装置；
用于对所述IF模拟信号进行抽样而产生数字IF信号的装置，所述数字信号具有数据分量和干扰分量；
用于通过把所述数字信号投影到与所述干扰分量的子空间正交的子空间上并且把这个投影与所述数字信号相乘来消除所述数字信号中的共信道干扰的装置；以及
用于获取和跟踪所述投影的数字信号的装置。
24.如权利要求23所述的基站，其特征在于，所述中频(IF)信号包括基带。
25.如权利要求23所述的基站，其特征在于，所述接收机包括多个分支。
26.如权利要求25所述的基站，其特征在于，来自一个分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少一个其它分支中被当作干扰来处理。
27.如权利要求26所述的基站，其特征在于，来自第一分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少第二分支中被当作干扰来处理。
28.如权利要求27所述的基站，其特征在于，来自所述第一和第二分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少一个其它分支中被当作干扰来处理。
29.一种用于在具有至少一个接收电路的接收机中接收信号的方法，所述方法包括以下步骤：
接收从一个移动接收机广播的至少两个射频(RF)信号；
把所述RF信号转换成中频(IF)信号；
对所述IF模拟信号进行抽样而产生数字IF信号，所述数字信号具有数据分量和干扰分量；以及
通过把所述IF信号投影到与所述干扰分量的子空间正交的子空间上并且把这个投影与所述数字信号相乘来消除所述数字信号中的共信道干扰。
30.如权利要求29所述的方法，其特征在于还包括对于所述接收机中的每个分支重复上述步骤。
31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，来自所述接收机的一个分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少一个其它分支中被当作干扰来处理。
32.如权利要求30所述的方法，其特征在于，来自第一和第二分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少一个其它分支中被当作干扰来处理。
33.一种具有前向链路的通信系统，它包括：
至少一个发送射频(RF)信号的基站；以及
至少一个移动台，所述移动台包括：
用于接收所述RF信号的接收机；
用于把所述RF信号转换成中频(IF)信号的装置；
用于对所述IF模拟信号进行抽样而产生IF数字信号的装置，所述数字信号具有数据分量和干扰分量；
用于通过把所述数字信号投影到与所述干扰分量的子空间正交的子空间上并且把这个投影与所述数字信号相乘来消除所述数字信号中的交叉信道干扰的装置；以及
用于获取和跟踪所述投影的数字信号的装置。
34.如权利要求33所述的通信系统，其特征在于，所述中频(IF)信号包括基带。
35.如权利要求33所述的通信系统，其特征在于，所述接收机包括多个分支。
36.如权利要求35所述的通信系统，其特征在于，来自一个分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少一个其它分支中被当作干扰来处理。
37.如权利要求35所述的通信系统，其特征在于，来自第一分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少第二分支中被当作干扰来处理。
38.如权利要求37所述的通信系统，其特征在于，来自所述第一和第二分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少一个其它分支中被当作干扰来处理。
39.一种移动台，所述移动台用于接收射频(RF)信号并且包括：
用于接收所述RF信号的接收机；
用于把所述RF信号转换成中频(IF)信号的装置；
用于对所述IF模拟信号进行抽样而产生数字IF信号的装置，所述数字信号具有数据分量和干扰分量；
用于通过把所述数字信号投影到与所述干扰分量的子空间正交的子空间上并且把这个投影与所述数字信号相乘来消除所述数字信号中的交叉信道干扰的装置；以及
用于获取和跟踪所述投影的数字信号的装置。
40.如权利要求39所述的移动台，其特征在于，所述中频(IF)信号包括基带。
41.如权利要求39所述的移动台，其特征在于，所述接收机包括多个分支。
42.如权利要求41所述的移动台，其特征在于，来自一个分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少一个其它分支中被当作干扰来处理。
43.如权利要求42所述的移动台，其特征在于，来自第一分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少第二分支中被当作干扰来处理。
44.如权利要求43所述的移动台，其特征在于，来自所述第一和第二分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少一个其它分支中被当作干扰来处理。
45.一种用于在具有至少一个接收电路的接收机中接收信号的方法，所述方法包括以下步骤：
接收至少一个射频(RF)信号；
把所述RF信号转换成中频(IF)信号；
对所述IF模拟信号进行抽样而产生数字IF信号，所述数字信号具有数据分量和干扰分量；以及
通过把所述数字信号投影到与所述干扰分量的子空间正交的子空间上并且把这个投影与所述数字信号相乘来消除所述数字信号中的交叉信道干扰。
46.如权利要求45所述的移动台，其特征在于，所述中频(IF)信号包括基带。
47.如权利要求45所述的移动台，其特征在于，所述接收机包括多个分支。
48.如权利要求45所述的方法，其特征在于还包括对于所述接收机中的每个分支重复上述步骤。
49.如权利要求46所述的方法，其特征在于，来自所述接收机的一个分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少一个其它分支中被当作干扰来处理。
50.如权利要求46所述的方法，其特征在于，来自第一和第二分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少一个其它分支中被当作干扰来处理。
51.一种具有反向链路的通信系统，它包括：
至少一个发送射频(RF)信号的移动台；以及
至少一个基站，所述基站包括：
用于接收所述RF信号的接收机；
用于把所述RF信号转换成中频(IF)信号的装置；
用于对所述IF模拟信号进行抽样而产生数字IF信号的装置，所述数字信号具有数据分量和干扰分量；
用于通过把所述数字信号投影到与所述干扰分量的子空间正交的子空间上并且把这个投影与所述数字信号相乘来消除所述数字信号中的交叉信道干扰的装置；以及
用于获取和跟踪所述投影的数字信号的装置。
52.如权利要求51所述的通信系统，其特征在于，所述中频(IF)信号包括基带。
53.如权利要求51所述的通信系统，其特征在于，所述接收机包括多个分支。
54.如权利要求53所述的通信系统，其特征在于，来自一个分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少一个其它分支中被当作干扰来处理。
55.如权利要求53所述的通信系统，其特征在于，来自第一分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少第二分支中被当作干扰来处理。
56.如权利要求55所述的通信系统，其特征在于，来自所述第一和第二分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少一个其它分支中被当作干扰来处理。
57.一种基站，所述基站用于接收至少两个射频(RF)信号并且包括：
用于接收所述RF信号的接收机；
用于把所述RF信号转换成中频(IF)信号的装置；
用于对所述IF模拟信号进行抽样而产生数字IF信号的装置，所述数字信号具有数据分量和干扰分量；
用于通过把所述数字信号投影到与所述干扰分量的子空间正交的子空间上并且把这个投影与所述数字信号相乘来消除所述数字信号中的交叉信道干扰的装置；以及
用于获取和跟踪所述投影的数字信号的装置。
58.如权利要求57所述的基站，其特征在于，所述中频(IF)信号包括基带。
59.如权利要求57所述的基站，其特征在于，所述接收机包括多个分支。
60.如权利要求59所述的基站，其特征在于，来自一个分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少一个其它分支中被当作干扰来处理。
61.如权利要求60所述的基站，其特征在于，来自第一分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少第二分支中被当作干扰来处理。
62.如权利要求61所述的基站，其特征在于，来自所述第一和第二分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少一个其它分支中被当作干扰来处理。
63.一种用于在具有至少一个接收电路的接收机中接收信号的方法，所述方法包括以下步骤：
接收从至少一个移动接收机广播的至少一个射频(RF)信号；
把所述RF信号转换成中频(IF)信号；
对所述IF模拟信号进行抽样而产生数字IF信号，所述数字信号具有数据分量和干扰分量；以及
通过把所述数字信号投影到与所述干扰分量的子空间正交的子空间上并且把这个投影与所述数字信号相乘来消除所述数字信号中的交叉信道干扰。
64.如权利要求63所述的方法，其特征在于还包括对于所述接收机中的每个分支重复上述步骤。
65.如权利要求64所述的方法，其特征在于，来自所述接收机的一个分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少一个其它分支中被当作干扰来处理。
66.如权利要求64所述的方法，其特征在于，来自第一和第二分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少一个其它分支中被当作干扰来处理。
67.一种具有前向链路的通信系统，它包括：
至少一个发送多个射频(RF)信号的基站；以及
至少一个移动台，所述移动台包括：
用于接收所述RF信号的接收机；
用于把所述RF信号转换成中频(IF)信号的装置；
用于对所述IF模拟信号进行抽样而产生数字IF信号的装置，所述数字信号具有数据分量和干扰分量；以及
用于通过把所述数字信号投影到与所述干扰分量的子空间正交的子空间上并且把这个投影与所述数字信号相乘来消除所述数字信号中的共信道干扰和交叉信道干扰的装置；以及
用于获取和跟踪所述投影的数字信号的装置。
68.如权利要求67所述的通信系统，其特征在于，所述中频(IF)信号包括基带。
69.如权利要求67所述的通信系统，其特征在于，所述接收机包括多个分支。
70.如权利要求69所述的通信系统，其特征在于，来自一个分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少一个其它分支中被当作干扰来处理。
71.如权利要求69所述的通信系统，其特征在于，来自第一分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少第二分支中被当作干扰来处理。
72.如权利要求71所述的通信系统，其特征在于，来自所述第一和第二分支的所述数据分量在所述多个分支中的至少一个其它分支中被当作干扰来处理。
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