CN1238869A - 经无线电接口接收各用户信号的无线通信系统用接收装置 - Google Patents

经无线电接口接收各用户信号的无线通信系统用接收装置 Download PDF

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Abstract

说明了用于经无线电接口接收各用户信号的无线电通信系统用的一个接收装置。此接收装置含有用于从分配给无线电接口的K个用户的数量中来确定K’个工作用户数目的一种装置，和用于检测至少一个用户信号的一种检测装置。当这些用户信号是由一种微观结构分离时，通过从这些用户信号中来确定实际工作的K’个用户而特别简化检测。此接收装置采用于各移动无线电网中和采用于通向无线用户网络通道的各装置中。

Description

经无线电接口接收各用户信号的无线 电通信系统用接收装置
各无线电通信系统用于借助各高频振动经无线电接口来传输各用户信号。这样的各无线电通信系统例如是用于将用户无线地挂接到固定网上的各移动无线电网或装置。如果经无线电接口传输各不同用户的用户信号的话，人们则谈的是一种多用户通信信息传输系统，可以采用时分复用法，频分复用法或码分复用法来分开各用户。同样可以联合这些方法。
如果按一种多用户通信信息传输系统，例如将K个不同的用户分配给由一个信道形成的这个无线电接口的话，此相应的接收装置则必须能进行各用户信号的分离。按不同用户的数目而各异，这导致在接收装置上的一个可观的检测工作量，因为在接收装置的无线电接口上的各实际情况是未知的。
因此本发明的任务在于，为一种这样的接收装置减少检测工作量。通过按权利要求1的各特征的接收装置来解决此任务。由各从属权利要求中可获悉本发明的各进一步发展。
经无线电接口接收各用户信号的，无线电通信系统用的按本发明的接收装置含有用于从分配给无线电接口的K个用户数量中，确定工作用户数目K’的一种装置，以及含有用于检测至少一个用户信号的一种检测装置。现在可以较好地处理存在于接收装置上的一种复合信号，以及较好地检测这些用户信号，因为在数目K’＜K个工作用户时减少了在检测时应考虑的用户量。在带有数字用户信号的各接收装置上，计算工作量有时可观地下降。
按本发明的一种有利的发展，当用于确定K’个工作用户的装置是如此与检测装置连接时，即将工作用户的数目K’和他们的身份传送给此检测装置，则进一步改善接收。如果K’个工作用户通过他们的身份向这些检测装置公开了的话，则可能在分离各用户信号时剩余一个数目K-K’的用户不予考虑。
如果在接收装置上这些用户信号以无线电字组方式到达的话，用于确定K’个工作用户的装置则有利地从这些用户信号中，针对无线电字组确定这些用户信号。由于K’个工作用户的数目可能从无线电字组到无线电字组地改变，从接收装置的这些用户信号中确定K’个工作用户带来用于检测所需的持续更新的各值。在此不需进行向K’个数目工作用户的另外方面的传信令。在这种针对无线电字组的分析处理时，为了一种更高的测量精度可以汇合多个无线电字组。
当这些用户信号原始是由一种微观结构分离时，按本发明的接收装置则是特别有利的。例如在码分复用法(CDMA-码分多址)上有一种这样的微观结构，因为给每个用户在发送网侧分配了一个针对用户的码，在此至少一个用户信号的该码至少对于相对应的接收装置是已知的。
因此经他们的用户码进行各用户的分开。用此用户码调制这些用户信号。如果按所谓的JD(joint detection联合检测)CDMA法检测例如像由各德国专利文献DE4121356C2中或DE4329320A1中公开的这些用户信号的话，则尤其重要的是降低应考虑的用户码的数目。按本发明的接收装置在此有各特别的优点。
按接收装置的一种其它的有利发展，用于确定K’个工作用户的装置是如此与这些检测装置连接的，即向该检测装置传送K’个工作用户的这些微观结构。以此传送的这些微观结构给JD-CDMA检测算法用作为分离一个或多个用户信号之用，其办法是也考虑当时其它K’-1个工作用户的影响。用于确定K’个工作用户的装置有利地是如此来构成的，使得从K个可能的用户信号中每次确定一个检测量，并且与一个阈值比较。从此比较中得出，K个用户中的哪一个在当时是真实工作的。
按一种有利的发展，该检测量是从与当时用户信号的信道脉冲响应的能量成比例的一个量中确定的。为了校正各用户信号需要接收装置的一个信道模型，因此对每个用户信号确定一个信道脉冲响应，按此信道脉冲响应可补偿此信道模型。信道脉冲的能量或像功率那样的各等效量是用于确定一个用户工作的一个合适量。另可选择地也可从各当时用户信号的各扫描值的(例如这些用户信号的承载数据部分的)各绝对值之和中确定此检测量。在数字传输时在接收装置上确定各扫描值，从这些扫描值中应随后重建这些用户信号。这些扫描值越强烈地突出于无线电接口上的噪声，则越能可靠地推论当时用户的工作。
按本发明的各其它发展，从当时用户信号的一个承载数据部分中(当没有各调整值供支配时，特别适合的)，也就是从各相应数据符号用的各扫描值中，或从当时用户信号的一个检测序列中确定此检测量。一个检测序列在此是一个数目的符号，由各自的发射装置将这些符号附加于各传输的数据上地发送，并这些符号在接收装置上是不失真地已知的。从已知检测序列与所接收检测序列的比较中此接收装置例如可以确定此信道脉冲响应。
如果可能的微观结构的量是受限制的，则对此接收装置所产生的优点在于，甚至K个用户的量是有限的，并且用于确定K’个工作用户的工作量减少。
对于阈值的确定须注意，不要过低设定此值，因为这导致错误地确定各工作用户。可是此阈值也不得设定得过高，因为否则检测不到虽然是工作的，却是以小发射功率在发送的各用户。
因此有利地是与当时用户信号的信/噪比成比例地，或者与多个用户信号的平均信噪比成比例地确定此阈值。
也可考虑在最强用户信号的信噪比上定向此阈值。如果一个通信连接包括多个信道的话，有利的是，阈值各自与这些用户信号中的最弱者成比例，因而不损失这些信道中的任何一个。有利地这些阈值是可对K个用户中的各单个用户单独调节的，以便实现对无线电接口的，针对用户各情况的最好可能的匹配。
按本发明的接收装置尤其适合用在移动无线电系统的各基站中或各移动站中，或者适合于作为无线通道网络的无线电站(RITL RadioIn The Loop进入环路的无线电)。
以下根据各图示用各实施例详述本发明。
在此所示的
图1为一个移动无线电网，
图2为通信传输系统的一个方框电路图，在此通信系统上K个用户用的这些通信信道是仅仅通过用户码分开的，
图3为按本发明接收装置的一个方框电路图，此接收装置带有从信道评价器各输出值中对K’个工作用户的确定，并且
图4为按本发明接收装置的一个方框电路图，此接收装置带有借助于各数字匹配滤波器的输出值对K’个工作用户的确定。
按图1的移动无线电网(对此请也参阅J.Biala著“Mobilfunkund intelligente Netze(移动无线电及各智能网)”Vieweg出版社Wiesbaden/Braunschweig,1995和P.Jung著“Konzept einesCDMA-Mobilfunksystems mit gemeinsamer Detektion fuer diedritte Mobilfunkgeneration(具有第三代移动无线电的共同检测的CDMA移动无线电系统方案)”，部分1和2,Nachrichtentechnik/Elektronik(通信技术/电子学)，柏林，1995，第1期，10-14页，和第2期，24-27页)由至少一个移动交换站MSC组成，此移动交换站是与各其它的移动交换站MSC联网的，或者建立通向一个固定网PSTN的网通道。此外所示的移动交换站MSC是至少与一个基站控制器BSC连接的。按图1在该基站控制器之后连接了两个基站BS。在一个基站BS和各移动站MS1,MS2,MS3至MSK之间存在着一个无线电接口，经此无线电接口传输来自或通向K个移动站的这些用户信号。
此外一个操作和维护中心OMC是属于此移动无线电网的，此操作和维护中心是与一个移动交换站MSC连接的，并且是为监控移动无线电网的各功率参数和为维护与误差检查而安排的。同样也可考虑，为移动无线电网的各部分组分，例如为一个基站系统准备好各独立的操作与维护中心。
例如如此实现用于用户用的无线网络通道的，一个未表示的无线电通信系统，使得停止的各基站是直接与固定网的各交换站连接的，并且经一个无线接口将在此情况下不是移动的，而是固定的各用户与固定网连接。
以下观察一个通信信道，在此通信信道上这些K个用户既不是像在TDMA法上那样由一个时隙，也不像在FDMA法上那样由他们的频率分开的。而就是在一个由一个频率和有时由一个时隙表征的信道中，由一个用户码来区分这些用户信号。当进行一种其它方面的用户分开时，以下所述的接收装置却也是可采用的。在通过他们的用户码分开各用户时，在发送侧用此用户码调制这些用户信号，而在接收侧用存在于那里的用户码按JD-CDMA法检测这些用户信号。
在按图2的由各移动站形成各用户的通信传输系统上，经各种不同类型的通信信道传输这些用户信号，并且到达在接收装置上作为一种组合信号。
通过针对接收装置的移动站位置，通过多径传播，以及通过在各障碍物上的各折射或各反射，不同用户的通信信道以极其不同类型的方式，受到影响地到达接收装置上，并且在那里重叠。
如果此接收装置是移动无线电网的基站BS的一个接收器的话，则进行K个用户信号的分离和全部用户数据的检测。为此所有应分开的用户的，由用户码形成的微观结构必须是已知的。如果按JD(联合检测)-CDMA法进行分离，则在分离一个单个用户信号时，通过相应地考虑其用户码同样为已知的其余各用户信号来实现接收的改善。紧接在此检测之后，基站BS的接收器可以将所有K个用户的这些数据输送给移动无线电网的各其它部件。
如果在此接收器上涉及的是一个移动站MS的话，则通常仅检测一个用户信号，在此为了改善检测，识别和考虑这些其余的用户码在这里也是有利的。
图3中展示了作为移动无线电网的一个基站BS的部分的一种按本发明的接收装置。在此K个用户是分配给通向此基站BS的无线电接口的。用户3和4瞬间不是工作的。在各双工连接上这例如存在于各语音间断时。当一个移动站MS瞬间不传输分组数据时，例如在分组数据传输时也出现各无源用户。
经一个天线装置在接收装置中到达各用户1,2和K的各用户信号的组合混合。在K个移动无线电信道用的一个信道评价器中，生成此K个用户用的各相应的信道模型。
在此信道评价器中获得的K个用户的各信道脉冲响应，也由用于确定数目K’的工作用户的一种装置TA如下地来分析处理，使得信道脉冲响应的当时的能量用来确定一个检测量l，以下将此检测量与一个阈值lmin相比较。如果此检测量l大于或等于此阈值lmin，该当时的用户则是工作的。通过分析处理所有K个用户的各检测量l，来确定K’个瞬间工作用户的数目。用于确定K’个工作用户的装置TA也像信道评价器那样是与一种检测装置DEK连接的。此信道评价器向此检测装置DEK传送属于这些信道模型的各值，在此期间此装置TA向此检测装置DEK传送K’个工作用户的数目K’、身份和各用户码。
在同样容纳K个用户的各用户信号的组合混合的检测装置DEK中，对此K’个工作用户进行一种共同的检测。在此另外可选择地能够安排，不由用于确定K’个工作用户的装置TA将这些用户码通知给检测装置DEK，而是在检测装置DEK面前已经存在着瞬间已分配的K个用户码的数量，并且经这些K’个工作用户的身份进行相应的选择。在检测装置DEK的输出端上存在着K’个工作用户的各数据。
也可采用各当时用户信号的各扫描值的绝对值的和来替代信道脉冲响应的能量作为检测量l。经一个操作和维护中心OMC是可调节各单个K用户用的各阈值lmin的。阈值lmin的高度按一个或多个通信信道的信噪比来定向，或者另可选择地按信道评价器的或按数据检测器的输出端上的能量来定向。
用无线电接口随时间的各种改变可以再调节这些阈值lmin。如果给通向一个用户的一个通信连接分配了多个用户码，也就是多个用户信号的话，则必须通过各阈值lmin的调节保证还检测了甚至通信连接的最弱的用户信号。
带有或不带反馈的，所谓的各逼零算法或最小均方误差(MMSE)算法是可采用为检测装置DEK用的各种检测算法。甚至从A.Klein著，“Multi User Detection of CDMA Signals-Algorithms andApplications to Cellular Mobile Radio(CDMA信号算法的多用户检测及在蜂窝式移动无线电上的应用)”，VDE出版社，第423期，1996年公开了其它各检测算法。形成一种微观结构的各用户信号的这些用户码既可以是正交的，也可以是非正交的。各正交用户码随之带来的优点在于，在各单个用户信号之间的串扰是较小的。对于非正交的码有较大的码选择供支配。
用图4应阐述一个其它的按本发明的接收装置。将在接收装置输入端上的来自这些用户信号的复合信号输送给一个数目的数字匹配过的滤波器(Matched Filters各匹配滤波器)。这些滤波器是与每次一个用户码和与此相应的信道脉冲响应相匹配的。这些滤波器的数目必须符合无线电接口的可能用户的数目。进行这种与信号相匹配的滤波的接收器例如可实现为一种相关器组，或者实现为一种瑞克(RAKE)接收器组，对此请参阅J.G.Proakis著，“DigitalCommunications(数字通信)”，纽约，McGraw-Hill,1995。
在这些数字匹配滤波器的输出端上，用绝对值平方和或各扫描值的绝对值之和可获得一个检测量l。对于每个数字匹配的滤波器在用于确定K’个工作用户的一种装置TA中将此检测量1与一个阈值lmin进行比较。用这个独特的比较可以确定，该用户是否实际是工作的。
向一种检测装置DEK输送各数字匹配滤波器的这些单个输出信号和关于当时用户的工作的决定。在该检测装置DEK中对此单个用户进行针对各其它用户的和针对符号间干扰中的各用户的干扰补偿，对此请参阅德国专利申请19509867.6。K’个工作用户的这些数据存在于检测装置DEK的输出端上。
在图3和4中仅表示了按本发明接收装置的各示意图类型的部件。对于行家说来，用于信号处理的各相应的高频部件和电路技术的各部件都是熟悉的。
额外地通过时分复用进行在无线电接口上的用户分开。给这些用户各自分配了由一个时隙赋与的一个信道，使得这些用户信号以各无线电字组到达接收装置中。每次在分析处理一个已接收的无线电字组之后进行关于各用户工作的推论。如果应平衡各短时的传输改变的话，则进行经越多个无线电字组的检测量l的累积。

Claims (21)

1．用于经一个无线电接口接收各用户信号的，无线电通信系统用的接收装置，
在此给此无线电接口分配了K个不同的用户，
-带有用于从K个用户的一个数量中确定K’个工作用户的数目的一种装置(TA)，并且
-带有用于检测至少一个用户信号的一种检测装置(DEK)。
2．按权利要求1的接收装置，其特征在于，在此接收装置上用于确定的该装置(TA)是如此与检测装置(DEK)连接的，使得给此检测装置(DEK)传送工作用户的数目K’和他们的身份。
3．按先前权利要求之一的接收装置，其特征在于，在此接收装置上这些用户信号成无线电字组地到达，并且用于确定的该装置(TA)从这些用户信号中依据无线电字组确定这些K’个工作用户。
4．按先前权利要求之一的接收装置，其特征在于，在此接收装置上这些用户信号是由一种微观结构分离的。
5．按权利要求4的接收装置，其特征在于，在此接收装置上用于确定的该装置(TA)是如此与检测装置(DEK)连接的，使得向此检测装置(DEK)传送K’个工作用户的这些微观结构。
6．按权利要求3至5之一的接收装置，其特征在于，在此接收装置上用于确定K’个工作用户的该装置(TA)是如此构成的，使得每次从这些K个用户信号中确定一个检测量(1)，并与一个阈值(1min)比较。
7．按权利要求6的接收装置，其特征在于，在此接收装置上用于确定K’个工作用户的该装置(TA)是如此构成的，使得从与当时用户信号的信道脉冲响应的能量成比例的一个量中来确定此检测量(1)。
8．按权利要求6的接收装置，其特征在于，在此接收装置上用于确定K’个工作用户的该装置(TA)是如此构成的，使得从各当时用户信号的各扫描值的各绝对值之和中来确定此检测量(1)。
9．按权利要求6的接收装置，其特征在于，在此接收装置上用于确定K’个工作用户的该装置(TA)是如此构成的，从当时用户信号的一个承载数据的部分中来确定此检测量(1)。
10．按权利要求6的接收装置，其特征在于，在此接收装置上用于确定K’个工作用户的该装置(TA)是如此构成的，使得从当时用户信号的一个检测序列中来确定此检测量(1)。
11．按先前各权利要求之一的接收装置，其特征在于，在此接收装置中存在着一个有限数量的，可以由K个用户使用的微观结构。
12．按先前各权利要求之一的接收装置，其特征在于，在此接收装置上这些微观结构含有一个用户码。
13．按权利要求12的接收装置，其特征在于，这些用户码是正交的。
14．按权利要求6至13之一的接收装置，其特征在于，在此接收装置上此阈值(1min)是与当时用户信号的信噪比成比例地确定的。
15．按权利要求6至13之一的接收装置，其特征在于，在此接收装置上此阈值(lmin)是与多个用户信号的平均信噪比成比例地确定的。
16．按权利要求6至13之一的接收装置，其特征在于，在此接收装置上此阈值(lmin)是与包括多个信道的一个通信连接的，功率最弱的用户信号成比例地确定的。
17．按权利要求6至13之一的接收装置，其特征在于，在此接收装置上此阈值(lmin)是可对K个用户中的各单个用户单独地调节的。
18．按先前各权利要求之一的接收装置，其特征在于，带有用于分析处理各用户信号的一个信道评价器(KS)，此信道评价器是与用于确定K’个工作用户数目的装置(TA)和与检测装置(DEK)连接的。
19．按先前各权利要求之一的接收装置，其特征在于，用于检测在移动无线电系统一个基站(BS)中的各用户信号。
20．按权利要求1至18之一的接收装置，其特征在于，用于检测在移动无线电系统的一个移动站(MS)中的用户信号。
21．按权利要求1至18之一的接收装置，其特征在于，用于检测在无线通道网络的一个无线电站(FS)中的至少一个用户信号。
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