專利名稱：經(jīng)無線電接口接收各用戶信號的無線通信系統(tǒng)用接收裝置的制作方法
各無線電通信系統(tǒng)用于借助各高頻振動經(jīng)無線電接口來傳輸各用戶信號。這樣的各無線電通信系統(tǒng)例如是用于將用戶無線地掛接到固定網(wǎng)上的各移動無線電網(wǎng)或裝置。如果經(jīng)無線電接口傳輸各不同用戶的用戶信號的話，人們則談的是一種多用戶通信信息傳輸系統(tǒng)，可以采用時分復(fù)用法，頻分復(fù)用法或碼分復(fù)用法來分開各用戶。同樣可以聯(lián)合這些方法。
如果按一種多用戶通信信息傳輸系統(tǒng)，例如將K個不同的用戶分配給由一個信道形成的這個無線電接口的話，此相應(yīng)的接收裝置則必須能進行各用戶信號的分離。按不同用戶的數(shù)目而各異，這導(dǎo)致在接收裝置上的一個可觀的檢測工作量，因為在接收裝置的無線電接口上的各實際情況是未知的。
因此本發(fā)明的任務(wù)在于，為一種這樣的接收裝置減少檢測工作量。通過按權(quán)利要求1的各特征的接收裝置來解決此任務(wù)。由各從屬權(quán)利要求中可獲悉本發(fā)明的各進一步發(fā)展。
經(jīng)無線電接口接收各用戶信號的，無線電通信系統(tǒng)用的按本發(fā)明的接收裝置含有用于從分配給無線電接口的K個用戶數(shù)量中，確定工作用戶數(shù)目K’的一種裝置，以及含有用于檢測至少一個用戶信號的一種檢測裝置?，F(xiàn)在可以較好地處理存在于接收裝置上的一種復(fù)合信號，以及較好地檢測這些用戶信號，因為在數(shù)目K’＜K個工作用戶時減少了在檢測時應(yīng)考慮的用戶量。在帶有數(shù)字用戶信號的各接收裝置上，計算工作量有時可觀地下降。
按本發(fā)明的一種有利的發(fā)展，當用于確定K’個工作用戶的裝置是如此與檢測裝置連接時，即將工作用戶的數(shù)目K’和他們的身份傳送給此檢測裝置，則進一步改善接收。如果K’個工作用戶通過他們的身份向這些檢測裝置公開了的話，則可能在分離各用戶信號時剩余一個數(shù)目K-K’的用戶不予考慮。
如果在接收裝置上這些用戶信號以無線電字組方式到達的話，用于確定K’個工作用戶的裝置則有利地從這些用戶信號中，針對無線電字組確定這些用戶信號。由于K’個工作用戶的數(shù)目可能從無線電字組到無線電字組地改變，從接收裝置的這些用戶信號中確定K’個工作用戶帶來用于檢測所需的持續(xù)更新的各值。在此不需進行向K’個數(shù)目工作用戶的另外方面的傳信令。在這種針對無線電字組的分析處理時，為了一種更高的測量精度可以匯合多個無線電字組。
當這些用戶信號原始是由一種微觀結(jié)構(gòu)分離時，按本發(fā)明的接收裝置則是特別有利的。例如在碼分復(fù)用法(CDMA-碼分多址)上有一種這樣的微觀結(jié)構(gòu)，因為給每個用戶在發(fā)送網(wǎng)側(cè)分配了一個針對用戶的碼，在此至少一個用戶信號的該碼至少對于相對應(yīng)的接收裝置是已知的。
因此經(jīng)他們的用戶碼進行各用戶的分開。用此用戶碼調(diào)制這些用戶信號。如果按所謂的JD(joint detection聯(lián)合檢測)CDMA法檢測例如像由各德國專利文獻DE4121356C2中或DE4329320A1中公開的這些用戶信號的話，則尤其重要的是降低應(yīng)考慮的用戶碼的數(shù)目。按本發(fā)明的接收裝置在此有各特別的優(yōu)點。
按接收裝置的一種其它的有利發(fā)展，用于確定K’個工作用戶的裝置是如此與這些檢測裝置連接的，即向該檢測裝置傳送K’個工作用戶的這些微觀結(jié)構(gòu)。以此傳送的這些微觀結(jié)構(gòu)給JD-CDMA檢測算法用作為分離一個或多個用戶信號之用，其辦法是也考慮當時其它K’-1個工作用戶的影響。用于確定K’個工作用戶的裝置有利地是如此來構(gòu)成的，使得從K個可能的用戶信號中每次確定一個檢測量，并且與一個閾值比較。從此比較中得出，K個用戶中的哪一個在當時是真實工作的。
按一種有利的發(fā)展，該檢測量是從與當時用戶信號的信道脈沖響應(yīng)的能量成比例的一個量中確定的。為了校正各用戶信號需要接收裝置的一個信道模型，因此對每個用戶信號確定一個信道脈沖響應(yīng)，按此信道脈沖響應(yīng)可補償此信道模型。信道脈沖的能量或像功率那樣的各等效量是用于確定一個用戶工作的一個合適量。另可選擇地也可從各當時用戶信號的各掃描值的(例如這些用戶信號的承載數(shù)據(jù)部分的)各絕對值之和中確定此檢測量。在數(shù)字傳輸時在接收裝置上確定各掃描值，從這些掃描值中應(yīng)隨后重建這些用戶信號。這些掃描值越強烈地突出于無線電接口上的噪聲，則越能可靠地推論當時用戶的工作。
按本發(fā)明的各其它發(fā)展，從當時用戶信號的一個承載數(shù)據(jù)部分中(當沒有各調(diào)整值供支配時，特別適合的)，也就是從各相應(yīng)數(shù)據(jù)符號用的各掃描值中，或從當時用戶信號的一個檢測序列中確定此檢測量。一個檢測序列在此是一個數(shù)目的符號，由各自的發(fā)射裝置將這些符號附加于各傳輸?shù)臄?shù)據(jù)上地發(fā)送，并這些符號在接收裝置上是不失真地已知的。從已知檢測序列與所接收檢測序列的比較中此接收裝置例如可以確定此信道脈沖響應(yīng)。
如果可能的微觀結(jié)構(gòu)的量是受限制的，則對此接收裝置所產(chǎn)生的優(yōu)點在于，甚至K個用戶的量是有限的，并且用于確定K’個工作用戶的工作量減少。
對于閾值的確定須注意，不要過低設(shè)定此值，因為這導(dǎo)致錯誤地確定各工作用戶?？墒谴碎撝狄膊坏迷O(shè)定得過高，因為否則檢測不到雖然是工作的，卻是以小發(fā)射功率在發(fā)送的各用戶。
因此有利地是與當時用戶信號的信/噪比成比例地，或者與多個用戶信號的平均信噪比成比例地確定此閾值。
也可考慮在最強用戶信號的信噪比上定向此閾值。如果一個通信連接包括多個信道的話，有利的是，閾值各自與這些用戶信號中的最弱者成比例，因而不損失這些信道中的任何一個。有利地這些閾值是可對K個用戶中的各單個用戶單獨調(diào)節(jié)的，以便實現(xiàn)對無線電接口的，針對用戶各情況的最好可能的匹配。
按本發(fā)明的接收裝置尤其適合用在移動無線電系統(tǒng)的各基站中或各移動站中，或者適合于作為無線通道網(wǎng)絡(luò)的無線電站(RITL RadioIn The Loop進入環(huán)路的無線電)。
以下根據(jù)各圖示用各實施例詳述本發(fā)明。
在此所示的

圖1為一個移動無線電網(wǎng)，圖2為通信傳輸系統(tǒng)的一個方框電路圖，在此通信系統(tǒng)上K個用戶用的這些通信信道是僅僅通過用戶碼分開的，圖3為按本發(fā)明接收裝置的一個方框電路圖，此接收裝置帶有從信道評價器各輸出值中對K’個工作用戶的確定，并且圖4為按本發(fā)明接收裝置的一個方框電路圖，此接收裝置帶有借助于各數(shù)字匹配濾波器的輸出值對K’個工作用戶的確定。
按圖1的移動無線電網(wǎng)(對此請也參閱J.Biala著“Mobilfunkund intelligente Netze(移動無線電及各智能網(wǎng))”Vieweg出版社Wiesbaden/Braunschweig,1995和P.Jung著“Konzept einesCDMA-Mobilfunksystems mit gemeinsamer Detektion fuer diedritte Mobilfunkgeneration(具有第三代移動無線電的共同檢測的CDMA移動無線電系統(tǒng)方案)”，部分1和2,Nachrichtentechnik/Elektronik(通信技術(shù)/電子學(xué))，柏林，1995，第1期，10-14頁，和第2期，24-27頁)由至少一個移動交換站MSC組成，此移動交換站是與各其它的移動交換站MSC聯(lián)網(wǎng)的，或者建立通向一個固定網(wǎng)PSTN的網(wǎng)通道。此外所示的移動交換站MSC是至少與一個基站控制器BSC連接的。按圖1在該基站控制器之后連接了兩個基站BS。在一個基站BS和各移動站MS1,MS2,MS3至MSK之間存在著一個無線電接口，經(jīng)此無線電接口傳輸來自或通向K個移動站的這些用戶信號。
此外一個操作和維護中心OMC是屬于此移動無線電網(wǎng)的，此操作和維護中心是與一個移動交換站MSC連接的，并且是為監(jiān)控移動無線電網(wǎng)的各功率參數(shù)和為維護與誤差檢查而安排的。同樣也可考慮，為移動無線電網(wǎng)的各部分組分，例如為一個基站系統(tǒng)準備好各獨立的操作與維護中心。
例如如此實現(xiàn)用于用戶用的無線網(wǎng)絡(luò)通道的，一個未表示的無線電通信系統(tǒng)，使得停止的各基站是直接與固定網(wǎng)的各交換站連接的，并且經(jīng)一個無線接口將在此情況下不是移動的，而是固定的各用戶與固定網(wǎng)連接。
以下觀察一個通信信道，在此通信信道上這些K個用戶既不是像在TDMA法上那樣由一個時隙，也不像在FDMA法上那樣由他們的頻率分開的。而就是在一個由一個頻率和有時由一個時隙表征的信道中，由一個用戶碼來區(qū)分這些用戶信號。當進行一種其它方面的用戶分開時，以下所述的接收裝置卻也是可采用的。在通過他們的用戶碼分開各用戶時，在發(fā)送側(cè)用此用戶碼調(diào)制這些用戶信號，而在接收側(cè)用存在于那里的用戶碼按JD-CDMA法檢測這些用戶信號。
在按圖2的由各移動站形成各用戶的通信傳輸系統(tǒng)上，經(jīng)各種不同類型的通信信道傳輸這些用戶信號，并且到達在接收裝置上作為一種組合信號。
通過針對接收裝置的移動站位置，通過多徑傳播，以及通過在各障礙物上的各折射或各反射，不同用戶的通信信道以極其不同類型的方式，受到影響地到達接收裝置上，并且在那里重疊。
如果此接收裝置是移動無線電網(wǎng)的基站BS的一個接收器的話，則進行K個用戶信號的分離和全部用戶數(shù)據(jù)的檢測。為此所有應(yīng)分開的用戶的，由用戶碼形成的微觀結(jié)構(gòu)必須是已知的。如果按JD(聯(lián)合檢測)-CDMA法進行分離，則在分離一個單個用戶信號時，通過相應(yīng)地考慮其用戶碼同樣為已知的其余各用戶信號來實現(xiàn)接收的改善。緊接在此檢測之后，基站BS的接收器可以將所有K個用戶的這些數(shù)據(jù)輸送給移動無線電網(wǎng)的各其它部件。
如果在此接收器上涉及的是一個移動站MS的話，則通常僅檢測一個用戶信號，在此為了改善檢測，識別和考慮這些其余的用戶碼在這里也是有利的。
圖3中展示了作為移動無線電網(wǎng)的一個基站BS的部分的一種按本發(fā)明的接收裝置。在此K個用戶是分配給通向此基站BS的無線電接口的。用戶3和4瞬間不是工作的。在各雙工連接上這例如存在于各語音間斷時。當一個移動站MS瞬間不傳輸分組數(shù)據(jù)時，例如在分組數(shù)據(jù)傳輸時也出現(xiàn)各無源用戶。
經(jīng)一個天線裝置在接收裝置中到達各用戶1,2和K的各用戶信號的組合混合。在K個移動無線電信道用的一個信道評價器中，生成此K個用戶用的各相應(yīng)的信道模型。
在此信道評價器中獲得的K個用戶的各信道脈沖響應(yīng)，也由用于確定數(shù)目K’的工作用戶的一種裝置TA如下地來分析處理，使得信道脈沖響應(yīng)的當時的能量用來確定一個檢測量l，以下將此檢測量與一個閾值lmin相比較。如果此檢測量l大于或等于此閾值lmin，該當時的用戶則是工作的。通過分析處理所有K個用戶的各檢測量l，來確定K’個瞬間工作用戶的數(shù)目。用于確定K’個工作用戶的裝置TA也像信道評價器那樣是與一種檢測裝置DEK連接的。此信道評價器向此檢測裝置DEK傳送屬于這些信道模型的各值，在此期間此裝置TA向此檢測裝置DEK傳送K’個工作用戶的數(shù)目K’、身份和各用戶碼。
在同樣容納K個用戶的各用戶信號的組合混合的檢測裝置DEK中，對此K’個工作用戶進行一種共同的檢測。在此另外可選擇地能夠安排，不由用于確定K’個工作用戶的裝置TA將這些用戶碼通知給檢測裝置DEK，而是在檢測裝置DEK面前已經(jīng)存在著瞬間已分配的K個用戶碼的數(shù)量，并且經(jīng)這些K’個工作用戶的身份進行相應(yīng)的選擇。在檢測裝置DEK的輸出端上存在著K’個工作用戶的各數(shù)據(jù)。
也可采用各當時用戶信號的各掃描值的絕對值的和來替代信道脈沖響應(yīng)的能量作為檢測量l。經(jīng)一個操作和維護中心OMC是可調(diào)節(jié)各單個K用戶用的各閾值lmin的。閾值lmin的高度按一個或多個通信信道的信噪比來定向，或者另可選擇地按信道評價器的或按數(shù)據(jù)檢測器的輸出端上的能量來定向。
用無線電接口隨時間的各種改變可以再調(diào)節(jié)這些閾值lmin。如果給通向一個用戶的一個通信連接分配了多個用戶碼，也就是多個用戶信號的話，則必須通過各閾值lmin的調(diào)節(jié)保證還檢測了甚至通信連接的最弱的用戶信號。
帶有或不帶反饋的，所謂的各逼零算法或最小均方誤差(MMSE)算法是可采用為檢測裝置DEK用的各種檢測算法。甚至從A.Klein著，“Multi User Detection of CDMA Signals-Algorithms andApplications to Cellular Mobile Radio(CDMA信號算法的多用戶檢測及在蜂窩式移動無線電上的應(yīng)用)”，VDE出版社，第423期，1996年公開了其它各檢測算法。形成一種微觀結(jié)構(gòu)的各用戶信號的這些用戶碼既可以是正交的，也可以是非正交的。各正交用戶碼隨之帶來的優(yōu)點在于，在各單個用戶信號之間的串擾是較小的。對于非正交的碼有較大的碼選擇供支配。
用圖4應(yīng)闡述一個其它的按本發(fā)明的接收裝置。將在接收裝置輸入端上的來自這些用戶信號的復(fù)合信號輸送給一個數(shù)目的數(shù)字匹配過的濾波器(Matched Filters各匹配濾波器)。這些濾波器是與每次一個用戶碼和與此相應(yīng)的信道脈沖響應(yīng)相匹配的。這些濾波器的數(shù)目必須符合無線電接口的可能用戶的數(shù)目。進行這種與信號相匹配的濾波的接收器例如可實現(xiàn)為一種相關(guān)器組，或者實現(xiàn)為一種瑞克(RAKE)接收器組，對此請參閱J.G.Proakis著，“DigitalCommunications(數(shù)字通信)”，紐約，McGraw-Hill,1995。
在這些數(shù)字匹配濾波器的輸出端上，用絕對值平方和或各掃描值的絕對值之和可獲得一個檢測量l。對于每個數(shù)字匹配的濾波器在用于確定K’個工作用戶的一種裝置TA中將此檢測量1與一個閾值lmin進行比較。用這個獨特的比較可以確定，該用戶是否實際是工作的。
向一種檢測裝置DEK輸送各數(shù)字匹配濾波器的這些單個輸出信號和關(guān)于當時用戶的工作的決定。在該檢測裝置DEK中對此單個用戶進行針對各其它用戶的和針對符號間干擾中的各用戶的干擾補償，對此請參閱德國專利申請19509867.6。K’個工作用戶的這些數(shù)據(jù)存在于檢測裝置DEK的輸出端上。
在圖3和4中僅表示了按本發(fā)明接收裝置的各示意圖類型的部件。對于行家說來，用于信號處理的各相應(yīng)的高頻部件和電路技術(shù)的各部件都是熟悉的。
額外地通過時分復(fù)用進行在無線電接口上的用戶分開。給這些用戶各自分配了由一個時隙賦與的一個信道，使得這些用戶信號以各無線電字組到達接收裝置中。每次在分析處理一個已接收的無線電字組之后進行關(guān)于各用戶工作的推論。如果應(yīng)平衡各短時的傳輸改變的話，則進行經(jīng)越多個無線電字組的檢測量l的累積。
權(quán)利要求
1．用于經(jīng)一個無線電接口接收各用戶信號的，無線電通信系統(tǒng)用的接收裝置，在此給此無線電接口分配了K個不同的用戶，-帶有用于從K個用戶的一個數(shù)量中確定K’個工作用戶的數(shù)目的一種裝置(TA)，并且-帶有用于檢測至少一個用戶信號的一種檢測裝置(DEK)。
2．按權(quán)利要求1的接收裝置，其特征在于，在此接收裝置上用于確定的該裝置(TA)是如此與檢測裝置(DEK)連接的，使得給此檢測裝置(DEK)傳送工作用戶的數(shù)目K’和他們的身份。
3．按先前權(quán)利要求之一的接收裝置，其特征在于，在此接收裝置上這些用戶信號成無線電字組地到達，并且用于確定的該裝置(TA)從這些用戶信號中依據(jù)無線電字組確定這些K’個工作用戶。
4．按先前權(quán)利要求之一的接收裝置，其特征在于，在此接收裝置上這些用戶信號是由一種微觀結(jié)構(gòu)分離的。
5．按權(quán)利要求4的接收裝置，其特征在于，在此接收裝置上用于確定的該裝置(TA)是如此與檢測裝置(DEK)連接的，使得向此檢測裝置(DEK)傳送K’個工作用戶的這些微觀結(jié)構(gòu)。
6．按權(quán)利要求3至5之一的接收裝置，其特征在于，在此接收裝置上用于確定K’個工作用戶的該裝置(TA)是如此構(gòu)成的，使得每次從這些K個用戶信號中確定一個檢測量(1)，并與一個閾值(1min)比較。
7．按權(quán)利要求6的接收裝置，其特征在于，在此接收裝置上用于確定K’個工作用戶的該裝置(TA)是如此構(gòu)成的，使得從與當時用戶信號的信道脈沖響應(yīng)的能量成比例的一個量中來確定此檢測量(1)。
8．按權(quán)利要求6的接收裝置，其特征在于，在此接收裝置上用于確定K’個工作用戶的該裝置(TA)是如此構(gòu)成的，使得從各當時用戶信號的各掃描值的各絕對值之和中來確定此檢測量(1)。
9．按權(quán)利要求6的接收裝置，其特征在于，在此接收裝置上用于確定K’個工作用戶的該裝置(TA)是如此構(gòu)成的，從當時用戶信號的一個承載數(shù)據(jù)的部分中來確定此檢測量(1)。
10．按權(quán)利要求6的接收裝置，其特征在于，在此接收裝置上用于確定K’個工作用戶的該裝置(TA)是如此構(gòu)成的，使得從當時用戶信號的一個檢測序列中來確定此檢測量(1)。
11．按先前各權(quán)利要求之一的接收裝置，其特征在于，在此接收裝置中存在著一個有限數(shù)量的，可以由K個用戶使用的微觀結(jié)構(gòu)。
12．按先前各權(quán)利要求之一的接收裝置，其特征在于，在此接收裝置上這些微觀結(jié)構(gòu)含有一個用戶碼。
13．按權(quán)利要求12的接收裝置，其特征在于，這些用戶碼是正交的。
14．按權(quán)利要求6至13之一的接收裝置，其特征在于，在此接收裝置上此閾值(1min)是與當時用戶信號的信噪比成比例地確定的。
15．按權(quán)利要求6至13之一的接收裝置，其特征在于，在此接收裝置上此閾值(lmin)是與多個用戶信號的平均信噪比成比例地確定的。
16．按權(quán)利要求6至13之一的接收裝置，其特征在于，在此接收裝置上此閾值(lmin)是與包括多個信道的一個通信連接的，功率最弱的用戶信號成比例地確定的。
17．按權(quán)利要求6至13之一的接收裝置，其特征在于，在此接收裝置上此閾值(lmin)是可對K個用戶中的各單個用戶單獨地調(diào)節(jié)的。
18．按先前各權(quán)利要求之一的接收裝置，其特征在于，帶有用于分析處理各用戶信號的一個信道評價器(KS)，此信道評價器是與用于確定K’個工作用戶數(shù)目的裝置(TA)和與檢測裝置(DEK)連接的。
19．按先前各權(quán)利要求之一的接收裝置，其特征在于，用于檢測在移動無線電系統(tǒng)一個基站(BS)中的各用戶信號。
20．按權(quán)利要求1至18之一的接收裝置，其特征在于，用于檢測在移動無線電系統(tǒng)的一個移動站(MS)中的用戶信號。
21．按權(quán)利要求1至18之一的接收裝置，其特征在于，用于檢測在無線通道網(wǎng)絡(luò)的一個無線電站(FS)中的至少一個用戶信號。
全文摘要
說明了用于經(jīng)無線電接口接收各用戶信號的無線電通信系統(tǒng)用的一個接收裝置。此接收裝置含有用于從分配給無線電接口的K個用戶的數(shù)量中來確定K’個工作用戶數(shù)目的一種裝置，和用于檢測至少一個用戶信號的一種檢測裝置。當這些用戶信號是由一種微觀結(jié)構(gòu)分離時，通過從這些用戶信號中來確定實際工作的K’個用戶而特別簡化檢測。此接收裝置采用于各移動無線電網(wǎng)中和采用于通向無線用戶網(wǎng)絡(luò)通道的各裝置中。
文檔編號H04B1/707GK1238869SQ97180094
公開日1999年12月15日 申請日期1997年11月12日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月26日
發(fā)明者M·納桑, A·克萊恩 申請人:西門子公司