CN101228706A - 存在甚高数据率用户时的多径获取 - Google Patents

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Abstract

本发明所揭示的多径获取的方法可以包括：估计获取的第一类用户对接收信号的贡献；从接收信号中消除估计的贡献，以产生结果信号；以及根据结果信号执行第一类用户和第二类用户的多径获取。

Description

存在甚高数据率用户时的多径获取
背景技术
蜂窝通信网通常包括各种由无线或有线连接耦接的和通过不同类型的通信信道接入的通信节点。每个通信节点包括处理在通信信道上发送和接收的数据的协议组。取决于通信系统的类型，各个通信节点的操作和配置可以是不同的，通常赋予不同的名称。这样的通信系统例如包括码分多址2000(CDMA2000)系统和通用移动通信系统(UMTS)。
第三代无线通信协议标准(例如，3GPP-UMTS、3GPP2-CDMA2000等)在上行链路(例如，移动台(MS)或用户设备(UE)(以下简称用户)与基站(BS)或节点B之间的通信流)中可以使用专用业务信道。这个专用物理信道可以包括数据部分(例如，遵从UMTS版本4/5协议的专用物理数据信道(DPDCH)、遵从CDMA2000协议的基本信道或补充信道等)和控制部分(例如，遵从UMTS版本4/5协议的专用物理控制信道(DPCCH)、遵从CDMA2000协议的导频/功率控制子信道等)。
这些标准的较新版本，例如UMTS的版本6，考虑了称为增强型专用物理信道的高数据率上行链路信道。这些增强型专用物理信道可以包括增强型数据部分(例如，遵从UMTS协议的增强型专用物理数据信道(E-DPDCH))和增强型控制部分(例如，遵从UMTS协议的增强型专用物理控制信道(E-DPCCH))。
图1例示了按照UMTS协议进行工作的常规无线通信系统100。参见图1，无线通信系统100可以包括一系列节点B，诸如节点B120、122和124，分别在其相应覆盖区域内为第一类用户110和第二类用户105的通信需要服务。第一类用户110可以是高数据率用户，诸如UMTS版本6用户，以下称之为增强型用户。第二类用户可以是低数据率用户，诸如UMTS版本4/5用户，以下称之为传统型用户。节点B连接到诸如RNC 130和132的RNC上，而RNC连接到MSC/SGSN140上。RNC处理特定的呼叫和数据处理功能，诸如不涉及MSC和SGSN的自主越区切换管理之类。MSC/SGSN 140处理将呼叫和/或数据路由到网络内的其他元(例如，RNC 130/132和节点B 120/122/124)或到外部网络。图1中还例示了这些网元之间的接口Uu、Iub、Iur和Iub。
图2A例示了UMTS上行链路专用物理信道的帧结构的例子。每个帧200可以具有例如为10毫秒(ms)的长度，可以划分成15个时隙205。每个时隙205可以具有例如2560个码片(chip)的长度，相当于一个功率控制周期，持续时间例如可以为2/3ms。
上行链路专用物理信道包括DPDCH 240和DPCCH 220，各可以是码分多路复用的。DPDCH 240可以包括从传统型用户105发送的信息。DPCCH 220可以包括控制信息，例如导频信号221、发射功率控制信息(例如，发射功率控制(TPC)比特)222、传送格式组合指示符(TFCI)值223和反馈信息(FBI)224(可以使用或不使用)。
TFCI 223可以将从传统型用户105发送的传送格式信息(例如，语音和/或数据分组长度、编码类型等)通知节点B 120/122/124。传统型用户105和节点B 120 122/124可以产生发射功率控制(TPC)命令222，以控制其他各元的发射功率。在用户105与例如单个节点120/122/124通信时，在每个时隙的TPC信息222内可以接收到单个发射功率控制命令。
虽然图2A例示的是3GPP-UMTS上行链路帧结构，但3GPP2-CDMA2000上行链路帧结构可以与之类似。然而，典型的3GPP2-CDMA2000上行链路帧结构不包括以上所述的TFCI 223和FBI 224。
图2B例示了增强型上行链路专用物理信道(例如，E-DPCCH和E-DPDCH)的帧结构的例子。每个帧200a可以具有例如为10毫秒(ms)的长度，可以划分成15个时隙205a。每个时隙205a可以具有例如2560个码片的长度，相当于一个功率控制周期，持续时间例如可以为2/3ms。
增强型上行链路专用物理信道包括E-DPDCH 240a和E-DPCCH 220a，各可以是码分多路复用的。
E-DPDCH 240a可以包括从用户110发送的信息。E-DPCCH220a可以包括控制信息，例如幸福比特(H比特)信号、传送格式组合指示符(E-TFCI)和重传序列号(RSN)，它们被编码并占用图2B的帧内的至少三个时隙(例如，1个子帧)。
E-TFCI 223可以将从增强型用户110发送的信息的传送格式(例如，数据分组大小、TTI长度等)通知节点B 120/122/124。
图3A例示了常规UMTS上行链路的发射机300(例如，位于图1的传统型UE 105处)和接收机350(例如，位于图1的节点B120/122/124处)。虽然图3A例示了发送上行链路专用信道(例如，DPDCH和DPCCH)的常规发射机300和接收机350，但可以理解，增强型上行链路专用信道(例如，E-DPDCH和E-DPCCH)可以以同样方式发送和接收。
如图3A所示，发射机300对于DPDCH 240和DPCCH 220各包括二进制相移键控(BPSK)调制器305、正交扩展单元310和增益单元315。与DPCCH 240和DPDCH 220关联的帧(例如，帧200)在相应的BPSK调制器305处调制，然后已调帧在相应的正交扩展单元310被正交扩展。经扩展的已调帧由增益单元315接收，在那里可以对经扩展的已调帧的振幅进行调整。每个增益单元315的输出由组合器320组合(例如，码分多路复用)成一个组合信号。组合信号由整形滤波器325加扰和滤波，整形滤波器325的输出通过传播信道(例如，在空中)发送给接收机350。
接收机350包括匹配滤波单元355，用来对在传播路径330上从发射机300接收到的信号进行滤波。也就是说，匹配滤波器355与整形滤波器325的滤波结合地执行滤波操作。经滤波的信号发送给处理块360和多径获取单元365。
多径获取单元365分析一个范围的路径位置或路径偏移，或者说“假设”，将在路径位置范围内的具有高信号能量(例如，高于给定阈值)的位置报告为“可用的”。路径管理单元370将这些可用的路径与包括从处理块360接收到的路径偏移的现有路径信息相比较。根据比较结果，路径管理单元370从可用路径中去掉重复路径，并按给定间隔将所得到的路径信息以可用路径信息的形式发送给处理块360。类似，管理单元370可以按给定间隔从处理块360接收到现有路径信息。在一个例子中，给定间隔可以与每个帧相关(例如，每10ms)。
图3B和3C例示了概括示出图3A的多径获取单元365的处理情况的常规多径获取过程的流程。参见图3B，对于一个特定路径位置(假设)计算出一帧上的导频能量。这个特定路径位置可能是由RNC提供的可能路径偏移范围的路径偏移，或者是在现有路径信息中从处理块360得出，如下详述。
回到图3B，与此假设对应的匹配滤波器355的输出(为复信号)被解扰和解扩(310a)，并由功能310a去除导频模式。接着，将与导频比特对应的输出符号通过简单相加在每个时隙上累积起来(320a)。这个块的输出为时隙速率，即每个时隙一个(复)输出。
然后，形成320a的输出的L2范数(norm)。例如，假设复输出信号为z＝a+i*b，L2范数可以由L2(z)＝a2+b2给出。再将累积的导频信号的L2范数按帧间隔累加起来(340a)，得到的输出就是帧导频能量(350a)。
参见图3C，将每个假设的帧导频能量(355b)与阈值相比较(365b)。帧导频能量超过阈值的假设(365的输出为“YES”)被报告给图3A中的现有和新路径管理块370，供进一步处理。
回到图3A，如上所述，匹配滤波器355的输出还发送给处理块360，以产生DPDCH软符号，供turbo解码器或卷积解码器(未示出)对接收信号解码用，以获得发送数据。处理块360可以根据接收信号为所接收的传播路径产生包括路径偏移、信道估计和用户105的移动性在内的现有路径信息，并将这现有路径信息提供给现有和新路径管理单元370。
在一个例子中，用户105的移动性可以用移动性指示符确定，移动性指示符可以是对传播信道带宽的估计或者说传播信道多普勒扩展。确定移动性指示符的方法在该技术领域内是众所周知的。在另一个例子中，在传播路径上的接收信号的接收信号帧能量可以是在一个给定帧(例如，帧200)上的DPCCH能量。
处理块360可以在进一步处理接收信号中使用来自现有和新路径管理单元370的可用路径信息。如上所述，这个可用路径信息可以用先前在多径获取单元365和路径管理单元370执行的处理取得。
在将以上常规多径获取方法用于多用户环境(例如，包括增强型和传统型用户的环境)时，增强型用户(例如，版本6用户)的存在使干扰(例如，对传统型用户的干扰)增大，影响了传统型用户(例如，非版本6用户)的功率电平。因此，传统型用户的多径获取性能就会降低。
发明内容
本发明的一个实施例提供了一种多径获取的方法。这种多径获取的方法可以包括：估计获取的第一类用户对接收信号的贡献；从接收信号中消除估计的贡献，以产生结果信号；以及根据结果信号执行第一类用户和第二类用户的多径获取。例如，第一类用户可以是诸如UMTS版本6用户之类的高数据率用户，而第二类用户可以是诸如UMTS版本4/5用户之类的低数据率用户。
本发明的另一个实施例提供了一种包括消除单元和多径获取单元的设备。消除单元可以适合于估计获取的第一类用户对接收信号的贡献和从接收信号中消除估计的贡献，以产生结果信号。多径获取单元可以适合于根据结果信号执行第一类用户和第二类用户的多径获取。
本发明的另一个实施例提供了一种方法，这种方法包括从接收信号中消除接收信号中与获取的第一类用户关联的部分，以获得结果信号，用于执行第一类用户和第二类用户的多径获取。
本发明的另一个实施例提供了一种方法，这种方法包括：针对每个第一类用户对解码数据进行调制，以产生至少一个已调信号；使用至少一个相应的路径偏移对每个已调信号进行延迟；将每个延迟的已调信号乘以至少一个相应的信道估计；以及将相乘步骤的输出组合以得到获取的第一类用户对接收信号的贡献的估计，接收信号包括来自第一类用户和第二类用户的贡献。
在本发明的实施例中，获取的用户的贡献可以是包括从获取的用户传送的数据的信号。
在本发明的实施例中，获取的用户的贡献可以形成接收信号的至少一部分。
本发明的实施例还可以包括对接收信号中来自获取的第一类用户的数据进行解码，估计步骤可以根据解码的数据和与获取的第一类用户关联的路径信息来估计贡献。路径信息可以包括信道估计和路径偏移。
在本发明的实施例中，估计步骤可以进一步包括对解码的数据进行调制以产生至少一个已调信号，以及根据已调信号和路径信息产生估计的贡献。
在本发明的实施例中，产生步骤可以进一步包括使用至少一个相应的路径偏移对每个已调信号进行延迟，将每个延迟的已调信号乘以至少一个相应的信道估计，以及将相乘步骤的输出组合，以获得所估计的贡献。
本发明的实施例可以还包括对所估计的贡献进行滤波，以及从接收信号中减去所估计的贡献，以产生结果信号。
在本发明的实施例中，第一类用户可以是数据率比第二类用户高的用户和/或结果信号可以包括来自新的第一类用户以及获取的和新的第二类用户的贡献。
附图说明
从以下例示性给出的详细说明和附图中可以对本发明有更全面的理解，其中同样的标号所标的是各个附图中的相应部分，在这些附图中：
图1例示了按照UMTS协议进行工作的常规无线通信系统100；
图2A例示了常规上行链路专用物理信道帧结构的例子；
图2B例示了常规增强型上行链路专用物理信道帧结构的例子；
图3A例示了常规UMTS上行链路发射机和接收机；
图3B和3C例示了常规多径获取过程的流程；
图4例示了按照本发明的实施例设计的UMTS上行链路接收机；
图5例示了按照本发明的实施例设计的消除单元；以及
图6例示了按照本发明的实施例设计的重建块。
具体实施方式
如上所述，多用户环境可以至少包括一个可以是高数据率用户的第一类用户105(如UMTS版本6用户，在这里称为增强型用户)和一个可以是低数据率用户的第二类用户(如UMTS版本4/5用户，在这里称为传统型用户)。增强型用户110和传统型用户105分别在增强型专用信道(例如，E-DPDCH和E-DPCCH)和专用信道(例如，DPDCH和DPCCH)上同时向服务节点B 120/122/124发送信号。如上所述，增强型和传统型专用物理信道可以在相应的传播信道上传送，每个都可以包括多个传播路径。
图4例示了按照本发明的实施例设计的上行链路UMTS接收机。图4所示的接收机可以例如位于如图1中所示的节点B 120/122/124处。为了示范起见，本发明的实施例将结合图1的常规系统进行说明，然而很清楚，本发明的实施例可以实现成与任何适当的通信网路(例如，UMTS、CDMA2000，等等)配合。
参见图4，上行链路接收机550可以与常规上行链路接收机350(图3A)类似，然而，上行链路接收机550可以包括代替处理块360的处理块460，而且还可以包括设置在匹配滤波器355与多径获取单元365之间的消除单元555。因此，为了简明起见，将只对这些差别进行详细说明。
在操作中，匹配滤波器355可以对包括由一个或多个传统型用户105和增强型用户110发送的数据的接收信号进行滤波。也就是说，匹配滤波器355可以对包括来自传统型用户105和增强型用户110的信号能量的接收信号进行滤波。匹配滤波器355可以将经滤波的信号例如以并行方式(例如，同时等)输出给消除单元555和处理块460。
处理块460可以包括可以根据从路径管理单元370接收的可用路径信息对从传统型用户105接收到的信号执行常规的传统处理的传统型处理块360。在本发明的实施例中，这种对从传统型用户105接收到的信号的处理可以是如上面结合图3A所说明的处理。处理块460内的增强型处理块465用基本上与传统型处理块360相同的方式处理从增强型用户110接收到的信号。
也就是说，处理块465可以产生E-DPDCH软符号，用于根据从路径管理单元370接收到的可用路径信息，借助turbo解码器(未示出)对接收信号解码，以得到发送数据。处理块465可以根据接收信号产生接收传播路径的现有路径信息，包括例如路径偏移、信道估计和增强型用户110的移动性。如图5所示，现有路径信息可以提供给消除单元555和现有和新路径管理单元370。
对接收数据解码后，处理块465还可以将经解码的数据输出给消除单元555。如这里所讨论的，对接收数据解码、产生信道估计和产生现有路径信息的方法在该技术领域内是众所周知的，为了清晰起见在这里就不再进一步说明。
消除单元555可以从匹配滤波器输出中消除从现有增强型用户110(在现有传播路径上)接收到的信号。消除单元555可以将得出的信号输出给多径获取单元365。也就是说，消除单元555可以去除与增强型用户110的现有传播路径关联的信号(或传播路径)能量。因此，消除单元555输出的结果信号可以包括与增强型用户的新的(未知的)传播路径和传统型用户的现有的和未知的传播路径关联的信号能量。消除单元555的操作将在下面结合图5详细说明。
接着，多径获取单元365可以对消除单元555输出的结果信号执行如上面结合图3B和3C所说明的那样的处理。也就是说，可以根据结果信号确定增强型和传统型用户的新的传播路径。
图5较详细地例示了按照本发明的实施例设计的消除单元555。如图5所示，消除单元555可以包括帧重建块602、帧缓冲器604、匹配滤波器605和减法块606。
在操作中，帧缓冲器604可以接收和缓冲匹配滤波器355输出的经滤波信号。帧缓冲器604可以将匹配滤波器输出缓冲(buffer)一段等于帧重建块602和匹配滤波器605的操作时间的时间。
在匹配滤波器输出在帧缓冲器604内缓冲时，重建块602可以根据处理块465提供的信道估计、现有路径信息和经解码的数据重建在现有传播路径上从增强型用户110接收到的信号。可以重建这接收信号的方式下面将结合图6详细说明。
然后，可以将重建信号输出给匹配滤波器605，由它对重建信号进行滤波。匹配滤波器605可以是与匹配滤波器355相同的。对重建信号滤波后，就可以将在帧缓冲器604内缓冲的信号和经滤波的重建信号输出给减法块606。
在减法块606处，可以用如在该技术领域内众所周知的简单减法从所缓冲的信号中消除(例如，去除、减去等)重建信号，所得到的结果信号可以输出给多径获取单元365。在本发明的实施例中，重建信号可以表示获取的(例如，现有的或已知的)增强型用户对在帧缓冲器604内缓冲的原始接收信号的贡献。
图6较详细地例示了按照本发明的实施例设计的重建块602。如图6所示，重建块602包括用户功能块610和传播信道块620。
在操作中，用户功能块610可以执行与以上结合图3A所说明的发射机300所执行的相同的操作。也就是说，例如，用户功能块610可以对处理块465提供的经解码的E-DPDCH和E-DPCCH数据执行BPSK调制、正交扩展、振幅调整、组合、加扰、整形滤波和调制。然后，可以将经调制的信号输出给传播信道块620。
如上所述，增强型用户110可以在传播信道上发送数据(在调制后称为信号)。如图5所示，传播信道块620可以模拟每个现有传播路径对所发送的信号的影响。也就是说，传播信道块可以将增强型用户110发射的已调信号变换成在接收机接收并输入给匹配滤波器355的接收信号的形式。这种模拟或变换可以由路径偏移块660_l-660_n、乘法器670_l-670_n和组合器680执行。
在操作中，已调增强型信号EnhSig可以输入给路径偏移块660_l-660_n，路径偏移块可以将路径偏移(或所估计的传播延迟)加到已调增强型信号EnhSig上。路径偏移可以从处理块465以现有路径信息的形式接收。每个路径偏移估计块660_l-660_n可以分别将相应的已调信号的延迟版本OffsetSig_l-OffsetSig_n输出给乘法器670_l-670_n。
在乘法器670_l-670_n处，每个信号OffsetSig_l-OffsetSig_n分别可以与信道估计ChanEst_l-ChanEst_n组合。信道估计ChanEst_l-ChanEst_n也可以由处理块465在现有路径信息内提供。
每个乘法器670_l-607_n可以将表示失真信号OffsetSig_l-OffsetSig_n的信号DistSig_l-DistSig_n输出给组合器680。在组合器680，可以将信号DistSig_l-DistSig_n组合以重建信号。然后，可以将重建信号输出给匹配滤波器605。
在本发明的实施例中，增强型和传统型用户(版本6和非版本6用户)的多径获取块可以不直接从匹配滤波器读取数据。而是可以将数据缓冲至少一个帧(例如，10ms)，以等待来自处理块465的结果。于是，可以用经解码的E-DPDCH和E-DPCCH数据来重建增强型用户信号。这个信号表示现有增强型用户信号，或者说这个信号可以表示获取的增强型用户对原始接收信号的贡献的估计。然后，从缓冲在帧缓冲器内的原始接收信号中减去结果信号。
因此，结果信号可以只含有来自已知的和未知的传统型用户和/或新的(或未知的)增强型用户和/或获取的第一类用户的新路径的信号能量。在本发明的实施例中，增强型用户可以以增强的传输率或者说比传统型用户所使用的高的传输率进行传送。
在本发明的实施例中，由于消除了已知的增强型用户的能量，就可以更容易检测增强型用户的新的传播路径和传统型用户的传播路径。
本发明的实施例可以改善增强型用户(例如，试图通过增强型信道接入无线网络的用户)的多径获取和/或减小增强型用户对传统型用户的影响。
以上对本发明作了说明，但显然本发明可以在许多方面加以改变。这种改变不应认为是偏离了本发明，因此所有的这种修改都应包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种多径获取的方法，包括：
估计获取的第一类用户对接收信号的贡献；
从接收信号中消除估计的贡献，以产生结果信号；以及
根据结果信号执行第一类用户和第二类用户的多径获取。
2.权利要求1的方法，其中所述获取的用户的贡献是包括从获取的用户发送的数据的信号。
3.权利要求2的方法，其中所述获取的用户的贡献形成接收信号的至少一部分。
4.权利要求2的方法，还包括：
对接收信号中来自获取的第一类用户的数据进行解码，以及其中
所述估计步骤根据经解码的数据和与获取的第一类用户关联的路径信息来估计贡献。
5.权利要求4的方法，其中对于每个获取的第一类用户，所述估计步骤包括：
对经解码的数据进行调制以产生至少一个已调信号；以及
根据已调信号和路径信息产生所估计的贡献。
6.权利要求5的方法，其中所述产生步骤包括：
使用至少一个相应的路径偏移对每个已调信号进行延迟；
将每个经延迟的已调信号乘以至少一个相应的信道估计；以及
将相乘步骤的输出组合，以获得估计的贡献。
7.权利要求5的方法，还包括：
对估计的贡献进行滤波；以及
从接收信号中减去估计的贡献，以产生结果信号。
8.权利要求1的方法，其中所述第一类用户是数据率比第二类用户高的用户。
9.权利要求1的方法，其中所述结果信号包括来自新的第一类用户或获取的第一类用户的新路径以及获取的和新的第二类用户的贡献。
10.一种设备，包括：
适于估计获取的第一类用户对接收信号的贡献和从接收信号中消除估计的贡献以产生结果信号的消除单元；以及
适于根据结果信号执行第一类用户和第二类用户的多径获取的多径获取单元。
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