一種基于智能天線的干擾抵銷方法技術

本發明專利技術涉及一種基于智能天線的干擾抵銷方法，用于解決各種多徑傳播等干擾。包括：用波束賦形矩陣對基于智能天線的接收機輸出的數字信號進行波束賦形，獲得一組數字信號ＮＲ↓［ｋ］（ｍ）；將ＮＲ↓［ｋ］（ｍ）中所包含的來自其它用戶的主徑信號抵銷，獲得另一組僅包含所需信號和所有干擾的數字信號ＮＳ↓［ｋ］（ｍ）；在ＮＳ↓［ｋ］（ｍ）中搜索，求出所有來自其它用戶的多徑干擾信號；在ＮＳ↓［ｋ］（ｍ）中抵銷其它多徑干擾信號；將本用戶的主徑和各多徑信號同相疊加，獲得干擾抵銷后的數字信號。（*該技術在2019年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種無線通信技術，更確切地說是涉及一種在使用智能天線(Smart Antenna)的無線基站和用戶終端中的干擾抵銷信號處理技術。在現代無線通信系統中，特別是在碼分多址(CDMA)系統中，為了提高系統容量，提高系統靈敏度和在較低的發射功率下獲得較遠的通信距離，一般都希望使用智能天線技術。在名稱為“具有智能天線的時分雙工同步碼分多址無線通信系統”的專利技術專利申請中(97104039.7)，公開了一種采用現代智能天線的無線通信系統的基站結構，包括由一個或多個天線單元組成的天線陣列、相應的射頻饋電電纜和一組相干的射頻收發信機。根據天線陣列中各天線單元所接收到的、來自用戶終端的信號的不同反應，在基帶處理器獲得此信號的空間特征矢量和信號到達方向(DOA)，并使用相應的算法實現接收天線波束賦形。其中任一個天線單元、相應的射頻饋電電纜和相干的射頻收發信機稱為一條鏈路。將從上行接收波束賦形中獲得的每一條鏈路的權重使用于下行發射波束賦形，在對稱的電波傳播條件下，達到智能天線的全部功能。現代無線通信的主體是移動通信。參照ITU建議M1225，移動通信是在復雜多變的移動環境下工作的，因此必須考慮嚴重的時變和多徑傳播的影響。在上述專利申請及在許多公開發表的技術文獻中，都涉及到對智能天線的波束賦形算法的研究，其研究結論是功能越強的算法則越復雜。然而在移動通信環境下，波束賦形是必須實時完成的，且完成算法的時間只能以微秒計算。而受現代微電子技術水平的限制，在如此短的時間內，數字信號處理器(DSP)或專用芯片(ASIC)還不能實現過于復雜的實時處理。面對上述矛盾，可針對碼分多址系統提出一種簡單的最大功率合成算法，該算法不僅簡單，還可解決時延在一個碼片(Chip)寬度內的多徑分量的合成。但現代的碼分多址移動通信系統，在移動環境下的多徑傳播分量時延較大、幅度較高，仍然會造成嚴重的干擾。即在此移動通信環境下，智能天線的簡單、實時的算法并不能解決多徑傳播問題，也就不能徹底解決CDMA系統容量的問題。而另一方面，為解決多徑傳播產生的干擾問題，人們深入研究了Rake接收機和聯合檢測或稱多用戶檢測技術(Joint Detection)，并將其廣泛地用于碼分多址移動通信系統中。但對于使用了智能天線技術的無線通信系統來說，上述Rake接收機或多用戶檢測技術并不便于直接使用。其主要原因是這些技術是用于處理多碼道CDMA信號的，經信道估值和匹配濾波器后，通過矩陣求逆直接將所有用戶的信息一次解出；而智能天線技術是先對每一條CDMA碼道分開進行波束賦形。目前正處于研究階段的二維智能天線技術，其算法不僅不成熟，而且相當復雜。還有一種方法是在使用智能天線后進行多用戶檢測處理，但由于此時每一條碼道已經分開，即必須對每一條碼道分別進行處理，不僅不能充份發揮多用戶檢測的功能，還大大增加了基帶信號處理的復雜度。綜上所述，為了使CDMA系統具有更高的容量和更好的性能，必須找到一種簡單且實時工作又便于在基于智能天線的CDMA無線通信系統中使用的干擾抵銷方法。本專利技術的目的是設計，使碼分多址無線通信系統或其它無線通信系統在使用智能天線、使用簡單的最大功率合成算法的同時，能解決多徑傳播等干擾，并獲得良好的效果。本專利技術的目的是這樣實現的，其特征在于包括A．用經實時波束賦形算法獲得的波束賦形矩陣對基于智能天線的接收機輸出的數字信號進行波束賦形，獲得一組波束賦形后的數字信號NRk(m)；B．將波束賦形后的數字信號NRk(m)中所包含的來自其它用戶的主徑信號抵銷，獲得另一組僅包含所需信號和所有干擾的數字信號NSk(m)；C．在數字信號NSk(m)中搜索，并求出賦形波束方向上分布的所有多徑信號；D．在數字信號NSk(m)中抵銷來自其它用戶的多徑干擾信號；E．將工作用戶的主徑與多徑信號同相疊加，獲得干擾抵銷后的數字信號。所述步驟A中的基于智能天線的接收機輸出的數字信號是取樣級的。所述步驟A是在基帶處理器中完成的，包括同步和消除過取樣；解擾碼和解擴頻，分離為各個碼道的信號；在波束賦形器中用波束賦形合成算法對每條鏈路的接收波束賦形，并求得合成結果。所述的波束賦形合成算法是最大功率合成算法。所述步驟A還包括對基于智能天線的接收機輸出的數字信號進行解調并檢測訓練序列中的信噪比，信噪比超過門限值則直接輸出數據結束，信噪比低于門限值則進一步執行。所述的步驟B進一步包括求出來自其它用戶的、在該碼道的賦形波束內的信號的主徑；對其進行擴頻、加擾碼，還原為取樣級的數字信號；從所述的數字信號NRk(m)中減去能量超過門限值的其它主徑信號，獲得所述的NSk(m)。所述步驟B是在取樣的級別上進行的。所述步驟C進一步包括在一個符號內逐個移動取樣點的位置，獲得多組碼片級別的信號；用已知擾碼對其求相關，獲得多組能量超過門限值的輸出；對這些輸出加上已知擾碼，恢復多組取樣級別的多徑干擾；從步驟B所獲得的數字信號NSk(m)中減去來自其它用戶的多徑干擾，將第k碼道的主徑和多徑信號同相疊加，獲得消除干擾后的第k碼道的取樣值；對第k碼道的取樣值作解擾碼、解擴頻和解調，獲得消除干擾后的第k碼道的信號。所述步驟C的搜索只在一個符號內進行，所需進行的次數等于每碼片內的取樣數乘上擴頻系數減1。所述的步驟D進一步包括從步驟B所獲得的數字信號NSk(m)中減去來自其它用戶干擾的數字信號，而抵銷來自其它用戶的多徑干擾信號。所述的步驟D是在取樣級別上進行的，所涉及的信號是轉換到取樣級別上的信號。所述的步驟E進一步包括從抵銷了來自其它用戶的主徑和多徑干擾信號的取樣值，獲得各個碼片的值；通過解擾碼及使用第k個擴頻碼解擴頻后，將來自工作用戶的主徑和多徑信號同相疊加，獲得干擾抵銷后的輸出信號；解調后獲得干擾抵銷后的所需結果。所述的步驟A、B、C、D、E是對所有信噪比達不到門限值的碼道進行干擾抵銷。所述的步驟A、B、C、D、E用于無線基站中的干擾抵銷；所述的步驟B、C、D、E用于用戶終端的干擾抵銷。本專利技術的方法，對在幀結構中設計有較短訓練序列(導頻Pilot或Midamble)的CDMA無線通信系統，因為在實際的移動通信系統中，并不是所有的工作碼道都受到多徑傳播等干擾的嚴重影響，故可以在智能天線的輸出端對信號質量進行預檢測，即檢測所接收到的訓練序列(導頻Pilot或Midamble)中的信噪比，對信噪比高于給定值的碼道就可以不再作處理，而可大大減少所要進行后續處理的碼道的數量，大大降低基帶信號處理的復雜度。本專利技術對在幀結構中沒有設計訓練序列(導頻Pilot或Midamble)的CDMA無線通信系統，或在幀結構中設計有較短訓練序列(導頻Pilot或Midamble)但存在嚴重干擾的CDMA無線通信系統，要用本專利技術的方法對每一條碼道消除多徑干擾，以達到正確接收的目的。使用本專利技術提出的新的多徑干擾抵銷技術，可以將大多數來自其它信道的多徑干擾予以抵銷，以最大限度地消除多徑傳播等干擾的影響，達到正確接收的目的。該方法的計算量有限，采用目前商用的數字信號處理器(DSP)就完全可以實現。本專利技術提出的簡單的最大功率合成算法，使智能天線能在符號級別進行波束賦形，達到實時運行。下面結合實施例及附圖進一步說明本專利技術的技術。附圖說明圖1是使用智能天線的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于智能天線的干擾抵銷方法，其特征在于包括： Ａ．用經實時波束賦形算法獲得的波束賦形矩陣對基于智能天線的接收機輸出的數字信號進行波束賦形，獲得一組波束賦形后的數字信號ＮＲ↓［ｋ］（ｍ）； Ｂ．將波束賦形后的數字信號ＮＲ↓［ｋ］（ｍ）中所包含的來自其它用戶的主徑信號抵銷，獲得另一組僅包含所需信號和所有干擾的數字信號ＮＳ↓［ｋ］（ｍ）； Ｃ．在數字信號ＮＳ↓［ｋ］（ｍ）中搜索，并求出賦形波束方向上分布的所有多徑信號； Ｄ．在數字信號ＮＳ↓［ｋ］（ｍ）中抵銷來自其它用戶的多徑干擾信號； Ｅ．將工作用戶的主徑與多徑信號同相疊加，獲得干擾抵銷后的數字信號。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李峰，李世鶴，
申請(專利權)人：信息產業部電信科學技術研究院，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]