用于增强接收器干扰缓解性能的传输信令技术

摘要

描述可用于通过管理同步传输信令来使空时编码的系统的干扰抑制能力最大化的技术。为了增强同步发生的干扰的概率并且因此增加接收器处的干扰消除能力，位于网络中的至少两个发射器的网络可以利用类似的结构化编码方案并协调传输，以便接收器同步地接收同信道信号。

说明书

技术领域

本文公开的主题涉及用于减少来自传送的信号的干扰的技术。

背景技术

无线通信系统随处可得。可将接收器编程为用于将从一个或多个 发射器接收的某些期望信号解码。然而，由于多个发射器通常同时发 射，所以接收器可能会接收到从一个或多个发射器接收的干扰信号。 干扰会减小接收器准确复制所接收的期望信号的可能性。可取的是将 传输定型为提高接收器准确复制所接收的期望信号的可能性。

附图说明

附图中举例而非限制性地示出本发明的实施例，附图中，类似的 附图标记表示类似的元件。

图1描绘其中从期望发射器和干扰发射器接收的空时编码的码字 是同步或异步的实例。

图2描绘包括具有期望信号和干扰信号的发射器的系统的实例。

图3描绘根据本发明一些实施例适于减少接收器处的干扰的系统 的实例。

图4描绘根据本发明一些实施例适于减少接收器处的干扰的过程 的实例。

具体实施方式

整篇说明书中提到“一个实施例”或“实施例”时表示结合该实 施例描述的特定特征、结构或特性包含在本发明的至少一个实施例 中。因此，在本说明书的各个地方出现短语“在一个实施例中”或“实 施例”时不一定都指相同的实施例。此外，可在一个或多个实施例中 组合这些特定的特征、结构或特性。

本发明的实施例可用于各种应用。本发明的一些实施例可结合各 种设备和系统使用，这些设备和系统可以是例如：发射器，接收器， 收发器，收发两用机，无线通信站，无线通信设备，无线接入点(AP)， 调制解调器，无线调制解调器，个人计算机(PC)，桌面型计算机， 移动计算机，膝上型计算机，笔记本型计算机，平板计算机，服务器 计算机，手持式计算机，手持式设备，个人数字助理(PDA)设备， 手持式PDA设备，网络，无线网络，局域网(LAN)，无线LAN (WLAN)，城域网(MAN)，无线MAN(WMAN)，广域网(WAN)， 无线WAN(WWAN)，根据现有IEEE 802.11、802.11a、802.11b、 802.11e、802.11g、802.11h、802.11i、802.11n、802.16、802.16d、802.16e、 802.16m、或3GPP标准、和/或以上标准的未来版本、和/或衍生版本 和/或长期演进(LTE)操作的设备和/或网络，个域网(PAN)，无线 PAN(WPAN)，作为以上WLAN和/或PAN和/或WPAN网络的部 分的单元和/或设备，单向和/或双向无线电通信系统，蜂窝无线电-电 话通信系统，蜂窝电话，无线电话，个人通信系统(PCS)设备，包 含无线通信设备的PDA设备，多输入多输出(M[MO)收发器或设备， 单输入多输出(SIMO)收发器或设备，多输入单输出(MISO)收发 器或设备，多接收器链(MRC)收发器或设备，具有“智能天线”技 术或多天线技术的收发器或设备，等等。本发明的一些实施例可结合 一种或多种类型的无线通信信号和/或系统使用，无线通信信号和/或 系统可以是例如射频(RF)、红外(IR)、频分复用(FDM)、正交 FDM(OFDM)、时分复用(TDM)、时分多址接入(TDMA)、扩 展型TDMA(E-TDMA)、通用分组无线电业务(GPRS)、扩展型 GPRS、码分多址接入(CDMA)、宽带CDMA(WCDMA)、CDMA 2000、多载波调制(MDM)、离散多音(DMT)、蓝牙(RTM)、 ZigBee(TM)等。本发明的实施例可在各种其它装置、设备、系统和 /或网络中使用。

空时编码(STC)是在诸如但不限于正交频分复用(OFDM)和 正交频分复用多址接入(OFDMA)的多种新兴标准中提出的高效发 射分集技术。OFDM和OFDMA标准的实例包括但不限于IEEE 802.16、IEEE 802.11和3GPP LTE及其变型。空时块码对于实用系统 尤其具吸引力，因为简单的线性接收器可实现发射天线的数量的空间 分集阶数。此外，这些代码可允许使用简单的干扰抑制技术。

如果利用诸如但不限于基于最小均方差的干扰消除技术 (MMSE-IC)的线性接收器接收码异步干扰，则该接收器的性能会严 重降级。例如，图1描绘其中从期望发射器和干扰发射器接收的空时 编码的码字是码同步或码异步的实例。在同步情况下，码字符号是对 准的，而在异步情况下，码字符号错开一个或多个符号持续时间。同 步干扰要比异步干扰可取，至少因为同步干扰可导致更佳的接收器性 能或更易消除。为了改善利用诸如但不限于MMSE-IC的技术的接收 器的干扰减少，接收器处的码同步干扰比码异步干扰更可取。

为了帮助理解，关于一个干扰发射器和一个接收器描述本文提供 的实例，但是本文描述的技术可扩展到任意数量的干扰发射器和任意 数量的接收器。

图2描绘包括具有期望信号和干扰信号的发射器的系统的实例。 在此实例中，每个发射器发射2×2空时码。在图2中，接收器从期 望发射器接收期望信号h(t)，并从干扰发射器接收干扰信号g(t)。在图 2的实例中，发射器和接收器中的每个使用两个天线，但也可以使用 其它数量的天线。

首先考虑码同步干扰的情形。可用下式表示有效的接收信号：

其中，$H_i=\left(\begin{array}{cc}{h}_{1i}& h_{2i}\\ h_{2i}^{*}& -h_{1i}^{*}\end{array}\right)$(如果H具有正交性)，$G_i=\left(\begin{array}{cc}{g}_{1i}& g_{2i}\\ g_{2i}^{*}& -g_{1i}^{*}\end{array}\right),$h_ij是第i个接收器和第j个发射天线之间的信道增益，且n是协方差矩 阵为σ²I的加性白高斯噪声(AWGN)。

应用MMSE技术，可通过下式估计期望信号：

$\left(\begin{array}{c}{\hat{s}}_1\\ {\hat{s}}_2\end{array}\right)=H^H{({\mathrm{HH}}^H+{\mathrm{GG}}^H+{\sigma }^{2}I)}^{-1}\left(\begin{array}{c}{r}_1\\ r_2\end{array}\right)---\left(2\right)$

其中$H=\left(\begin{array}{c}{H}_1\\ H_2\end{array}\right),$且$G=\left(\begin{array}{c}{G}_1\\ G_2\end{array}\right).$

如果H是正交性的，则期望信号可估计为：

$\left(\begin{array}{c}{\hat{s}}_1\\ {\hat{s}}_2\end{array}\right)=H^H{\left(\begin{array}{cc}\mathrm{\alpha I}& M\\ M^H& \mathrm{\beta I}\end{array}\right)}^{-1}\left(\begin{array}{c}{r}_1\\ r_2\end{array}\right)---\left(3\right)$

其中$M=H_1{H}_2^H+G_1{G}_2^H,$α＝(‖h₁‖²+‖g₁‖²+σ²)I，且β＝(‖h₂‖²+‖g₂‖²+σ²)I。

向量h_i和g_i分别表示H和G的第i列。

令$\left(\begin{array}{c}{y}_1\\ y_2\end{array}\right)={\left(\begin{array}{cc}\mathrm{\alpha I}& M\\ M^H& \mathrm{\beta I}\end{array}\right)}^{-1}\left(\begin{array}{c}{r}_1\\ r_2\end{array}\right),$且此向量可计算为：

y₂＝(M^HM一αβI)^-1(M^Hr₁-αr₂)，            (4)

$y_1=\frac{1}{\alpha }(r_1-{\mathrm{My}}_2).---\left(5\right)$

最后，可通过代入式(4)和(5)而获得(3)中给出的估计的期望信号。

可扩展到码异步情形。对于异步情形，可用下式给出有效的接收 信号：

其中$H_i=\left(\begin{array}{cc}{h}_{1i}& h_{2i}\\ h_{2i}^{*}& -h_{1i}^{*}\end{array}\right),$且$G_i=\left(\begin{array}{cccc}{g}_{2i}^{*}& -g_{1i}^{*}& 0& 0\\ 0& 0& g_{1i}& g_{2i}\end{array}\right).$

可通过与同步情形相同的过程来获得估计的期望信号。

当码字同步时，接收器有效地经历来自一对干扰符号的干扰。因 此，具有两个接收天线的接收器具有足以抑制干扰的自由程度。当干 扰是码异步时，则接收器经历来自两个干扰符号的干扰，并且不具有 足以抑制干扰的自由度。因此，当干扰不是符号同步时，干扰抑制性 能会降级。例如，下表通过描述干扰抑制之后的解码符号中的误差来 说明干扰性能的降级的实例。

表1.同步和异步情形的MSE(2×2)

 

同步情形异步情形平均MSE8e-320.041

本发明的一些实施例可通过管理码同步传输信令来增加空时编 码的OFDM(A)系统的干扰抑制能力。在一些实施例中，为了增强 同步发生的干扰(occurrence synchronous interference)的概率并且因 此增加接收器处的干扰消除能力，位于蜂窝或其它类型的网络中的至 少两个发射器的网络可利用类似的结构化编码方案并协调传输，以便 接收器同步地接收同信道信号。在一些实施例中，具有简单的线性接 收器的小区边缘用户可从减少的干扰获益。

例如，将OFDMA信号成帧设计成使得空时或空频码字在蜂窝网 络上跨越相同的资源。例如，在具有6个数据符号的OFDMA帧中， 网络中的所有小区利用相同的符号对来进行Alamouti空时编码(例 如，(1，2)、(3，4)和(5，6))。

本发明的一些实施例可通过在网络中提供利用类似的结构化编 码方案以使得一个或多个干扰信号保持在时间和频率上与期望信号 相同的结构的至少两个发射器来增加网络中的一个或多个接收器的 干扰抑制能力。如果网络中的至少两个发射器利用类似的结构化编码 方案来传送给网络中的接收器，则接收器可更有效地减少来自一个或 多个干扰发射器的干扰。结构化编码方案的实例包括但不限于空时块 编码、Alamouti空时编码及其变型。

在一些实施例中，接收器至少可在来自同信道干扰器的信号在期 望信号的循环前缀(CP)持续时间内到达接收器时近乎时间同步地接 收同信道信号。在一些实施例中，当来自同信道干扰器的信号在期望 信号的循环前缀(CP)持续时间内到达接收器时，可保持期望信号和 干扰信号中的副载波的频率正交性。所有发射器可维持类似的CP持 续时间。循环前缀是至少供OFDM用来对抗由用于传播信号的多径信 道引入的符号间干扰(ISI)和信道间干扰(ICI)的特征。循环前缀 可以通过复制OFDM时域波形中从波形后部到波形前部的部分以创 建保护时期来实现。保护时期的持续时间可长于目标多径环境的最坏 情况的延迟扩展和干扰信号的传播延迟。

在一些实施例中，可在发射器间进行协调以实现类似的结构化编 码方案的使用并使接收器码同步地接收同信道信号。例如，可指定网 络元件(如无线电资源管理器)来协调发射器以实现类似的结构化编 码方案的使用并使接收器同步地接收同信道信号。例如，每个发射器 可与至少一个其它发射器通信以实现类似的结构化编码方案的使用。 例如，发射器可与至少一个其它发射器实时地通信以指示某个结构化 编码方案的使用。例如，可指定中央发射器来将准备使用的编码方案 传送给网络中的发射器。因此，其它发射器可利用类似的方案。发射 器可根据任何标准利用有线或无线技术来相互通信。

为了使接收器时间同步地接收同信道信号，发射器可进行协调以 在某个延迟或提前(即，负延迟)值开始发射符号。一个或多个发射 器或其它网络元件可与接收器相互通信以基于所用的发射延迟方案 来确定接收器是否时间同步地接收同信道信号。

图3描绘可在本发明的一些实施例中使用的系统的实例。例如， 该系统可包括期望发射器300、干扰发射器320和接收器350。期望 发射器300可发射信号，接收器350被编程为用于将这些信号解码， 而干扰发射器320可发射干扰信号。该系统可利用任何无线协议。

期望发射器300可包括编码和调制逻辑302、码同步逻辑304、 发射分集编码器逻辑306、快速傅立叶逆变换(IFFT)逻辑308、循 环前缀(CP)逻辑309和天线310。编码和调制逻辑302可接收待传 送给接收器350的输入信号。编码和调制逻辑302可应用前向纠错编 码、加扰、卷积编码、交错、映射、以及导频和零插入中的任一操作。 可使用任何映射方案，例如但不限于二相相移键控(BPSK)、四相 PSK(QPSK)和正交调幅(QAM)及其变型。编码和调制逻辑302 可将所得信号提供给发射分集编码器306。

码同步逻辑304可用于协调发射器300和320的类似的结构化编 码方案的传输，并协调接收器350以码同步方式从发射器300和320 接收同信道信号。

发射分集编码器逻辑306可对将要传送给接收器的信号应用所选 结构化编码方案，该结构化编码方案供利用码同步逻辑304通信的多 个发射器使用。例如，发射分集编码器逻辑306可利用诸如但不限于 空时块编码、Alamouti空时编码及其变型的技术来进行编码。发射分 集编码器逻辑306可将所得信号提供给IFFT逻辑308。

IFFT逻辑308可以是能够对将要传送给接收器350的信号执行快 速傅立叶逆变换的逻辑。IFFT逻辑308可以遵照任何适用的无线标准 进行操作。CP逻辑309可在信号中插入CP以便在时域信号中传送。 CP逻辑309可基于接收器处的时间同步要求而在时间上延迟或提前 一个或多个传送的信号，以便确保接收器在期望信号的CP内接收干 扰信号。例如，一个或多个发射器或其它网络元件可以与接收器相互 通信以基于所用的发射延迟方案来确定接收器是否时间同步地接收 同信道信号。天线310可将信号传送给一个或多个接收器。可使用两 个或两个以上天线。

干扰发射器320可以采用与发射器300类似的方式实现。例如， 发射器320可以包括调整所用的编码方案以基于与另一发射器、网络 元件和/或接收器中的任一者的通信而实现码同步和/或延迟或提前时 间来发射代码的能力。

接收器350可包括天线352、快速傅立叶变换(FFT)逻辑354、 接收器逻辑356以及解调制和检测逻辑358。天线352可从诸如但不 限于发射器300和320的一个或多个发射器接收传送的信号。可使用 两个或两个以上天线。天线352可将所接收的信号传送给FFT逻辑 354。

FFT逻辑354可应用由任何相关标准规定的快速傅立叶变换技 术。FFT逻辑354可将所得信号提供给接收器逻辑356。接收器逻辑 356可执行同步、信道估计和均等化、解映射、解交错和/或解扰中的 任一操作。接收器逻辑356可以利用诸如但不限于MMSE-IC的技术 来减少来自一个或多个干扰发射器的干扰的影响。也可以使用不同于 MMSE-IC的技术，例如但不限于迫零IC、基于最大似然的IC和非线 性IC。接收器逻辑356可提供输出信号以供诸如但不限于主计算机的 任何逻辑使用。主计算机可以包括例如一个或多个中央处理单元、存 储器设备、存储设备、用户接口。主计算机还可访问与发射器300类 似的发射器以将信号传送给一个或多个网络元件。

图4描绘可在本发明的一些实施例中使用以减少来自所接收的信 号的干扰的示范过程。在方框410，多个发射器可应用类似的结构化 编码方案。例如，结构化编码方案可以是空时块编码、Alamouti空时 编码及其变型中的任一种。例如，多个发射器可彼此或与中央发射器 相互通信以确定要应用的结构化编码方案。例如，可以实时地或在发 射器发射任何数据信号之前设置结构化编码方案。

在方框420，多个发射器可进行协调，以便使接收器时间同步地 接收代码。例如，当接收器在彼此的循环前缀内接收代码时，接收器 可时间同步地接收代码。例如，多个发射器可对所传送的信号应用延 迟或提前，以便使接收器同步地接收代码。例如，多个发射器可基于 彼此间、与中央发射器和/或与感兴趣的接收器的通信而确定延迟。

在方框430，感兴趣的接收器可从一个或多个发射器接收信号。

在方框440，感兴趣的接收器可减少来自一个或多个非期望发射 器的干扰。例如，感兴趣的接收器可应用MMSE-IC技术来减少干扰。 可使用不同于MMSE-IC的技术，例如但不限于迫零IC、基于最大似 然的IC和非线性IC。

本发明的实施例可作为以下组件中的任一种或其组合来实现：利 用主板互连的一个或多个微芯片或集成电路，硬件逻辑，由存储器设 备存储并由微处理器执行的软件，固件，专用集成电路(ASIC)，和 /或现场可编程门阵列(FPGA)。举例来说，术语“逻辑”可包括软 件或硬件和/或软件和硬件的组合。

本发明的实施例可作为例如计算机程序产品提供，该计算机程序 产品可包括一个或多个机器可读介质，在这一个或多个机器可读介质 上存储有机器可执行指令，这些指令在由诸如计算机、计算机网络或 其它电子设备的一种或多种机器执行时可导致这一种或多种机器执 行根据本发明实施例的操作。机器可读介质可包括但不限于软盘、光 盘、CD-ROM(致密盘只读存储器)、磁-光盘、ROM(只读存储器)、 RAM(随机存取存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、 EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、磁或光卡、闪存、或其它 类型的适于存储机器可执行指令的介质/机器可读介质。

此外，本发明的实施例也可作为计算机程序产品下载，其中可通 过在载波或其它传播介质中包含和/或经载波或其它传播介质调制的 一个或多个数据信号经由通信链路(如调制解调器和/或网络连接)将 程序从远程计算机(如服务器)传送到请求计算机(如客户端)。因 此，如本文所用，机器可读介质可以但不要求包括这样的载波。

附图和以上描述给出了本发明的实例。尽管作为多个不同的功能 项进行描绘，但本领域的技术人员将明白，这些元件中的一个或多个 元件可适当地组合到单个功能元件中。或者，某些元件可分成多个功 能元件。可将来自一个实施例的元件添加到另一个实施例中。例如， 本文描述的过程的顺序可改变，而不是限于本文描述的方式。此外， 流程图中的动作不需要按照所示顺序实现；所有这些动作也不是一定 要执行的。而且，与其它动作无关的那些动作可与那些其它动作并行 执行。但是，本发明的范围决不受这些具体实例的限制。不管说明书 中是否明确给出，诸如结构、尺寸及材料使用的差异的众多变化都是 可能的。本发明的范围至少如随附权利要求所给出的那样宽广。