码分多址系统中导频和不必要业务信号的消除转让专利
申请号 : CN200610095714.0
文献号 : CN100583665C
文献日 : 2010-01-20
发明人 : 费思·M·奥兹卢特克
申请人 : 交互数字技术公司
摘要 :
一种用于扩频通信系统接收机的全局导频和不必要业务信号消除器，用于减少这些信号贡献的噪声影响。本发明在接收机解码有用业务信号之前有效地消除该全局导频和不必要的活跃业务信号。该系统和方法减少误码率(BER)以得到增加的信噪比。
权利要求 :
1.一种用于在译码前从接收信号中除去所选择的信号的方法，包 括：通过码分多址空中接口而从发射机(19)接收码分多址信号，所 述码分多址信号包括有用业务信号以及另一信号，而所述有用业务信 号以有用业务信号扩展码进行扩展，所述另一信号以另一信号扩展码 进行扩展；
通过根据所述另一信号扩展码而将所述码分多址信号解扩展来产 生另一信号强度；
通过将所述另一信号扩展码与所述有用业务信号扩展码选择性地 组合而产生另一信号消除成分；
根据所述另一信号强度与所述另一信号消除成分而产生经调整的 另一信号消除成分；
通过根据所述有用业务信号扩展码而将所述码分多址信号解扩展 来产生解扩展有用业务信号；以及从所述解扩展有用业务信号减去所述经调整的另一信号消除成 分。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述另一信号是不必要的业务 信号，而另一信号扩展码是不必要的业务信号扩展码，且所述另一信号强度是以：
通过以所述不必要的业务信号扩展码的复数共轭将所述码分 多址信号解扩展来产生解扩展的不必要的业务信号成分；
对所述解扩展的不必要的业务信号成分执行硬判决，以选择 构象点作为不必要的业务码元；
对所选择构象点与所述解扩展的不必要的业务信号成分之间 的相误差进行低通滤波；以及将所述低通滤波的输出除以所述不必要的业务信号扩展码与 所述不必要的业务信号扩展码的复数共轭的乘积而被产生，而所述经调整的另一信号消除成分还根据所述不必要的业务码元来 产生。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述另一信号是导频信号，而 所述另一信号扩展码是导频扩展码，且所述另一信号强度是以：
通过以所述导频扩展码的复数共轭将所述码分多址信号解扩 展来产生解扩展的导频信号成分；
对所述解扩展的导频信号成分进行低通滤波；以及将所述低通滤波的输出除以所述导频扩展码与所述导频扩展码的 复数共轭的乘积而被产生。
4.一种用以从接收信号消除所选择信号的设备，所述设备包括：接收机，其用以通过码分多址空中接口而接收码分多址信号，所 述码分多址信号包括有用业务信号以及另一信号，而所述有用业务信 号以有用业务信号扩展码进行扩展，所述另一信号以另一信号扩展码 进行扩展；
另一信号强度产生器，其用以通过根据所述另一信号扩展码而将 所述码分多址信号解扩展来产生另一信号强度；
相关器，其用以通过将所述另一信号扩展码与所述有用业务信号 扩展码选择性地组合而产生另一信号消除成分；
混频器，其用以根据所述另一信号强度与所述另一信号消除成分 而产生经调整的另一信号消除成分；
解扩展器，其用以通过根据所述有用业务信号扩展码而将所述码 分多址信号解扩展来产生解扩展有用业务信号；以及减法器，其用以从所述解扩展有用业务信号减去所述经调整的另 一信号消除成分。
5.如权利要求4所述的设备，其中所述另一信号是不必要的业务 信号，而所述另一信号扩展码是不必要的业务信号扩展码，且所述另一信号强度产生器包括：
另一解扩展器，其用以通过以所述不必要的业务信号扩展码 的复数共轭将所述码分多址信号解扩展来产生解扩展的不必要的业务 信号成分；
硬判决处理器，其用以对所述解扩展的不必要的业务信号成 分执行硬判决，以选择构象点作为不必要的业务码元；
低通滤波器，其用以对所选择构象点与所述解扩展的不必要 的业务信号成分之间的相误差进行低通滤波；以及除法器，其用以将所述低通滤波的输出除以所述不必要的业 务信号扩展码与所述不必要的业务信号扩展码的复数共轭的乘积，且所述经调整的另一信号消除成分还根据所述不必要的业务码元而 被产生。
6.如权利要求4所述的设备，其中所述另一信号是导频信号，而 所述另一信号扩展码是导频扩展码，且所述另一信号强度产生器包括：
另一解扩展器，其用以通过以所述导频扩展码的复数共轭将 所述码分多址信号解扩展来产生解扩展的导频信号成分；
低通滤波器，其用以对所述解扩展的导频信号成分进行低通 滤波；以及除法器，其用以将所述低通滤波的输出除以所述导频扩展码 与所述导频扩展码的复数共轭的乘积。
说明书 :
技术领域
本发明一般涉及数字通信。本发明具体涉及一种系统和方法，用 于从所接收的码分多址信号中消除全局导频信号和不必要业务信号， 从而在解码前将这些信号作为干扰信号去除。
背景技术
当今的先进通信技术所使用的通信方式是，通过利用伪噪声(pn) 信号调制所要发送的数据来以展宽的频带发送数据。该技术被称为数 字扩展频谱或码分多址(CDMA)。通过以远高于信号带宽的带宽发 送信号，CDMA可以不受信号失真或传输路径中干扰频率影响地发送 数据。
图1显示了简化的单信道CDMA通信系统。将给定带宽的数据信 号与一个扩展码混频，该扩展码由一个用于产生数字扩展频谱信号的 pn序列发生器产生。承载有特定信道数据的信号被称为业务信号。在 接收时，通过将信号与用于发送数据的相同pn序列相关来再现该数据。 在传输带宽中的任何其它信号对于正在解扩展的信号都表现为噪声。
为了与接收机的定时同步，每个发射机都需要一个称为导频信号 的未调制业务信号。该导频信号允许各个接收机与给定发射机同步， 允许在接收机处对业务信号解扩展。
在典型的通信系统中，基站与多个固定或移动的个人用户通信。发送 出很多信号的基站以较高的功率电平发送一个公用于由该特定基站服 务的多个用户的全局导频信号。全局导频用于单个用户的初始捕获， 还用于用户获得相干接收的信号估计，以及在接收期间多径分量的组 合。类似地，在相反方向中，每个用户发送一个唯一分配的导频以便 与基站通信。
只有通过得到匹配pn序列才能对信号解码，但是所有信号都表现 为噪声和干扰。全局导频和业务信号对于正在解扩展的业务信号表现 为噪声。如果在解扩展一个有用信号前除去全局导频和所有不必要业 务信号，将减小大量总噪声，降低误码率，并因此改善解扩展信号的 信躁比(SNR)。
已经进行了某些尝试来根据接收机处导频信号的相对强度从所接 收信号中除去导频信号。Brackert等的美国专利No.5,224,122公开了一 种扩展频谱噪声消除器，其通过扩展已知信号产生估计信号，从而消 除所接收信号中的一部分扩展频谱噪声信号。随后，通过从解调形式 的所接收扩展频谱信号中减去该估计信号，从所接收扩展频谱信号处 理出已知信号。其中根据从主蜂窝单元中基站接收的已知信号的幅度 和相位信息，来自多径信号的噪声和来自次服务蜂窝的噪声信号的幅 度信息，产生估计信号。Yellin等的国际申请WO9843362公开了一种 CDMA噪声消除器，从扩展频谱信号中检测至少一种噪声用户信号并 除去导频信号噪声及其干扰对特定用户信号的影响。但是，对于计算 由多个具有不同时间延迟(其中时间延迟是由地形反射造成)的接收 信号造成的干扰，强度值并不是一个精确的特性。多径传播会使得功 率电平的估计不可靠。
需要通过在解码前从信号中除去多个噪声组分来改善总系统性 能。
图1显示了简化的单信道CDMA通信系统。将给定带宽的数据信 号与一个扩展码混频，该扩展码由一个用于产生数字扩展频谱信号的 pn序列发生器产生。承载有特定信道数据的信号被称为业务信号。在 接收时，通过将信号与用于发送数据的相同pn序列相关来再现该数据。 在传输带宽中的任何其它信号对于正在解扩展的信号都表现为噪声。
为了与接收机的定时同步，每个发射机都需要一个称为导频信号 的未调制业务信号。该导频信号允许各个接收机与给定发射机同步， 允许在接收机处对业务信号解扩展。
在典型的通信系统中，基站与多个固定或移动的个人用户通信。发送 出很多信号的基站以较高的功率电平发送一个公用于由该特定基站服 务的多个用户的全局导频信号。全局导频用于单个用户的初始捕获， 还用于用户获得相干接收的信号估计，以及在接收期间多径分量的组 合。类似地，在相反方向中，每个用户发送一个唯一分配的导频以便 与基站通信。
只有通过得到匹配pn序列才能对信号解码，但是所有信号都表现 为噪声和干扰。全局导频和业务信号对于正在解扩展的业务信号表现 为噪声。如果在解扩展一个有用信号前除去全局导频和所有不必要业 务信号，将减小大量总噪声，降低误码率，并因此改善解扩展信号的 信躁比(SNR)。
已经进行了某些尝试来根据接收机处导频信号的相对强度从所接 收信号中除去导频信号。Brackert等的美国专利No.5,224,122公开了一 种扩展频谱噪声消除器，其通过扩展已知信号产生估计信号，从而消 除所接收信号中的一部分扩展频谱噪声信号。随后，通过从解调形式 的所接收扩展频谱信号中减去该估计信号，从所接收扩展频谱信号处 理出已知信号。其中根据从主蜂窝单元中基站接收的已知信号的幅度 和相位信息，来自多径信号的噪声和来自次服务蜂窝的噪声信号的幅 度信息，产生估计信号。Yellin等的国际申请WO9843362公开了一种 CDMA噪声消除器，从扩展频谱信号中检测至少一种噪声用户信号并 除去导频信号噪声及其干扰对特定用户信号的影响。但是，对于计算 由多个具有不同时间延迟(其中时间延迟是由地形反射造成)的接收 信号造成的干扰，强度值并不是一个精确的特性。多径传播会使得功 率电平的估计不可靠。
需要通过在解码前从信号中除去多个噪声组分来改善总系统性 能。
发明内容
本发明降低在扩频通信系统中传送的导频信号和不必要的业务信 号所贡献的噪声影响。本发明在解码之前有效地在接收机处从有用的 业务信号中消除该全局导频和不必要的业务信号。所得到的信号具有 增加的信噪比。
相应地，本发明的目的在于提供一种码分多址通信系统接收机， 其减少导频和活跃的不必要的业务信号所贡献的噪声影响。
本发明的另一个目的在于通过消除全局导频和活跃的业务信号的 噪声影响来改进有用业务信号的SNR。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种消除系统，用于在接收 机解码前从业务信号中除去所选择的信号，该接收机通过CDMA空中 接口接收来自发射机的通信信号，该系统包括：系统的输入，用于接 收通信信号；所述系统的输入是作为业务信号消除系统的输入，而该 业务信号消除系统的输出为有用的业务信号减去不必要的业务信号； 所述信号输入还作为导频信号消除系统的输入，该导频信号消除系统 用于处理该输入，以除去全局导频信号，而其输出等于该有用业务信 号减去全局导频信号；借此，从所述业务信号消除系统的输出中减去 所述导频信号消除系统的输出，以便提供所述消除系统的输出。
根据上述消除系统，其中所述业务信号消除系统包括：耦合到求 和转储处理器的有用业务信号解扩展器，以产生输出，以及不必要业 务信号消除器，该不必要业务信号消除器包括：不必要业务信号解扩 展器，其具有耦合到所述系统输入的信号输入和一求和输出；所述不 必要业务信号解扩展器包含不必要业务信号码发生器及混频器，用于 将发生器的输出与输入进行混频，以产生不必要业务信号消除器的输 出；所述不必要信号解扩展器的求和输出耦合到具有相位输出和数据 输出的硬判决处理器；所述硬判决处理器相位输出耦合到低通滤波器， 所述低通滤波器具有一输出；所述低通滤波器的输出耦合到处理器的 输入，处理器滤除不必要业务信号与有用业务信号互相关的积，输出 不必要业务信号强度；利用具有传送至可调放大器的输出的第一乘法 器，将所述处理器的输出与所述硬判决数据输出相乘；不必要业务码 发生器的输出耦合到具有一输出的复共轭处理器的输入；由具有一输 出的第一混频器将所述复共轭输出与有用业务信号码的复共轭混频； 所述第一混频器输出耦合到具有一输出的第一求和转储处理器的输 入；所述第一求和转储处理器耦合到放大器的输入，放大器具有由所 述乘法器的输出控制的可调增益；和所述放大器的所述输出耦合到加 法器，以便从所述有用业务信号解扩展器的输出中减去每一可调放大 器的输出来得到该业务信号消除系统的输出。
本发明还提供了一种在接收机中使用的、在解码前从有用业务信 号中除去全局导频信号的全局导频信号消除系统，该接收机通过 CDMA空中接口接收来自发射机的通信信号，该系统包括：输入，用 于接收通信信号和系统输出；所述输入耦合到全局导频解扩展器和有 用业务信号解扩展器，二者都具有求和输出；有用业务信号和全局导 频互相关装置；所述全局导频解扩展器的输出耦合到导频强度确定装 置，所述确定装置具有一输出；所述导频强度确定装置输出与所述互 相关装置的输出相乘；和从所述有用业务信号解扩展器输出的求和输 出中减去所述乘积，所述输出没有全局导频信号的有用业务信号。
本发明进一步提供了一种在接收机中使用的、在解码前从有用业 务信号中除去至少一种不必要业务信号的业务信号消除系统，该接收 机通过CDMA空中接口接收来自发射机的通信信号，该系统包括：输 入，用于接收通信信号和系统输出；所述输入耦合到有用业务信号解 扩展器，所述解扩展器具有第一求和输出；至少一个不必要业务信号 消除器，其中所述不必要业务信号消除器包括：不必要业务信号解扩 展器，具有耦合到所述第一求和输出的输入和第二求和输出；所述不 必要业务信号解扩展器包含不必要业务信号代码发生器及混频器，用 于将该发生器的输出与输入进行混频，以产生不必要业务信号解扩展 器的输出；所述不必要业务信号解扩展器的求和输出耦合到硬判决处 理器，硬判决处理器具有相位输出和数据输出；所述硬判决处理器相 位输出耦合到低通滤波器，所述低通滤波器具有一输出；所述低通滤 波器的输出耦合到处理器的输入，处理器滤波和去除不必要业务信号 与有用业务信号互相关的积，输出不必要业务信号强度；利用具有一 传送至可调放大器的输出的乘法器将所述处理器的输出与所述硬判决 数据输出相乘；所述不必要业务码发生器的输出耦合到具有一输出的 复共轭处理器的输入；由具有一输出的一混频器将所述复共轭输出与 有用业务信号码的复共轭混频；所述混频器输出耦合到具有一输出的 第二求和转储处理器的输入；所述第二求和转储处理器耦合到放大器 的输入，放大器具有由所述乘法器输出控制的可调增益；和所述放大 器的输出耦合到加法器，以便从所述有用业务信号解扩展器的输出中 减去每一可调放大器的输出，来得到该业务信号消除系统的输出。
阅读优选实施例的详细描述之后，对于电信领域的技术人员来说 本系统和方法的其它目的和优点将变得更加明显。
相应地，本发明的目的在于提供一种码分多址通信系统接收机， 其减少导频和活跃的不必要的业务信号所贡献的噪声影响。
本发明的另一个目的在于通过消除全局导频和活跃的业务信号的 噪声影响来改进有用业务信号的SNR。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种消除系统，用于在接收 机解码前从业务信号中除去所选择的信号，该接收机通过CDMA空中 接口接收来自发射机的通信信号，该系统包括：系统的输入，用于接 收通信信号；所述系统的输入是作为业务信号消除系统的输入，而该 业务信号消除系统的输出为有用的业务信号减去不必要的业务信号； 所述信号输入还作为导频信号消除系统的输入，该导频信号消除系统 用于处理该输入，以除去全局导频信号，而其输出等于该有用业务信 号减去全局导频信号；借此，从所述业务信号消除系统的输出中减去 所述导频信号消除系统的输出，以便提供所述消除系统的输出。
根据上述消除系统，其中所述业务信号消除系统包括：耦合到求 和转储处理器的有用业务信号解扩展器，以产生输出，以及不必要业 务信号消除器，该不必要业务信号消除器包括：不必要业务信号解扩 展器，其具有耦合到所述系统输入的信号输入和一求和输出；所述不 必要业务信号解扩展器包含不必要业务信号码发生器及混频器，用于 将发生器的输出与输入进行混频，以产生不必要业务信号消除器的输 出；所述不必要信号解扩展器的求和输出耦合到具有相位输出和数据 输出的硬判决处理器；所述硬判决处理器相位输出耦合到低通滤波器， 所述低通滤波器具有一输出；所述低通滤波器的输出耦合到处理器的 输入，处理器滤除不必要业务信号与有用业务信号互相关的积，输出 不必要业务信号强度；利用具有传送至可调放大器的输出的第一乘法 器，将所述处理器的输出与所述硬判决数据输出相乘；不必要业务码 发生器的输出耦合到具有一输出的复共轭处理器的输入；由具有一输 出的第一混频器将所述复共轭输出与有用业务信号码的复共轭混频； 所述第一混频器输出耦合到具有一输出的第一求和转储处理器的输 入；所述第一求和转储处理器耦合到放大器的输入，放大器具有由所 述乘法器的输出控制的可调增益；和所述放大器的所述输出耦合到加 法器，以便从所述有用业务信号解扩展器的输出中减去每一可调放大 器的输出来得到该业务信号消除系统的输出。
本发明还提供了一种在接收机中使用的、在解码前从有用业务信 号中除去全局导频信号的全局导频信号消除系统，该接收机通过 CDMA空中接口接收来自发射机的通信信号，该系统包括：输入，用 于接收通信信号和系统输出；所述输入耦合到全局导频解扩展器和有 用业务信号解扩展器，二者都具有求和输出；有用业务信号和全局导 频互相关装置；所述全局导频解扩展器的输出耦合到导频强度确定装 置，所述确定装置具有一输出；所述导频强度确定装置输出与所述互 相关装置的输出相乘；和从所述有用业务信号解扩展器输出的求和输 出中减去所述乘积，所述输出没有全局导频信号的有用业务信号。
本发明进一步提供了一种在接收机中使用的、在解码前从有用业 务信号中除去至少一种不必要业务信号的业务信号消除系统，该接收 机通过CDMA空中接口接收来自发射机的通信信号，该系统包括：输 入，用于接收通信信号和系统输出；所述输入耦合到有用业务信号解 扩展器，所述解扩展器具有第一求和输出；至少一个不必要业务信号 消除器，其中所述不必要业务信号消除器包括：不必要业务信号解扩 展器，具有耦合到所述第一求和输出的输入和第二求和输出；所述不 必要业务信号解扩展器包含不必要业务信号代码发生器及混频器，用 于将该发生器的输出与输入进行混频，以产生不必要业务信号解扩展 器的输出；所述不必要业务信号解扩展器的求和输出耦合到硬判决处 理器，硬判决处理器具有相位输出和数据输出；所述硬判决处理器相 位输出耦合到低通滤波器，所述低通滤波器具有一输出；所述低通滤 波器的输出耦合到处理器的输入，处理器滤波和去除不必要业务信号 与有用业务信号互相关的积，输出不必要业务信号强度；利用具有一 传送至可调放大器的输出的乘法器将所述处理器的输出与所述硬判决 数据输出相乘；所述不必要业务码发生器的输出耦合到具有一输出的 复共轭处理器的输入；由具有一输出的一混频器将所述复共轭输出与 有用业务信号码的复共轭混频；所述混频器输出耦合到具有一输出的 第二求和转储处理器的输入；所述第二求和转储处理器耦合到放大器 的输入，放大器具有由所述乘法器输出控制的可调增益；和所述放大 器的输出耦合到加法器，以便从所述有用业务信号解扩展器的输出中 减去每一可调放大器的输出，来得到该业务信号消除系统的输出。
阅读优选实施例的详细描述之后，对于电信领域的技术人员来说 本系统和方法的其它目的和优点将变得更加明显。
附图说明
图1是现有技术的CDMA通信系统的简化方框图。
图2A是B-CDMATM通信系统的详细方框图。
图2B是复数乘法器的详细系统图。
图3A是同相比特流的曲线。
图3B是正交相比特流的曲线。
图3C是伪噪声(pn)比特序列的曲线。
图4是根据本发明的全局导频信号消除系统的方框图。
图5是根据本发明的不必要业务信号消除系统的方框图。
图6是表示硬判决的QPSK构象上所收到码元p0的图。
图7是根据本发明的组合的导频和不必要业务信号消除系统的方 框图。
优选实施方式
将参照附图描述优选实施例，其中类似的数字表示类似的元件。
图2所示的B-CDMATM通信系统17包括发射机19和接收机21，该接 收机21位于基站或移动用户接收机。发射机19包括以各种位速率将话 音和非话音信号25编码成数据的信号处理器23。
背景技术中，生成多址环境中的传送信号涉及两个步骤。第一步， 利用前向纠错编码(FEC)27来编码输入数据，认为该输入数据是一种双 相已调制信号。一个信号表示同相信道I 33x。另一个信号表示正交信 道Q 33y。双相调制的I和Q信号通常称为正交移相键控(QPSK)。
在第二步，利用复数乘法器39用复数伪噪声(pn)序列35I、35Q扩 展两个双相已调数据或码元33x、33y。复数乘法器39的操作在图2B中 表示，并为本领域技术人员所熟知。扩展操作可以表示为：
(x+jy)×(I+jQ)＝(xI-yQ)+j(xQ+yI)＝a+jb 公式(1)
复数是a+jb的形式，其中a和b是实数，j2＝-1。回到图2a，得到的I 37a 和Q 37b扩展信号与具有不同扩展码的其它扩展信号(信道)组合45a， 45b，乘以(混频)载波信号43，并被发射47。发射47可以包含多个单个的 信号。
接收机21包括解调器49a、49b，其将所传送的宽带信号47与发射 载波43下混频成中频载波51a、51b。第二下变频将该信号降到基带。该 QPSK信号55a、55b然后被滤波53和与本地生成的复数pn序列35I、35Q 混频56，35I、35Q与所传送复数码的共轭匹配。只解扩展由同一代码 扩展的原始信号。所有其它的信号将作为噪声出现在接收机21中。数 据57x、57y耦合到对卷积编码的数据执行FEC解码的信号处理机59。
如图3A和3B所示，QPSK码元由来自同相(I)和正交(Q)信号的一个 比特组成。这些比特表示量化版本的模拟抽样或数字数据。可以看出 码元持续时间ts等于比特持续时间。
使QPSK码元流乘以复数pn序列来扩展所传送的码元。I和Q pn序 列都包括以高得多的频率生成的比特流，通常是码元率的100到200倍。 图3C中表示了这样一种pn序列。复数pn序列与码元比特流混频生成数 字扩展信号(如上所述)。扩展信号的成分称作具有小得多持续时间tc的 码片。
当接收和解调信号时，基带信号在码片级。当利用扩展期间使用 的pn序列的共轭解扩展信号的I和Q分量时，信号返回到码元级。
在图4、5和7中表示本发明的实施例。图4表示全局导频信号消除 系统61的实施例。接收信号r表示为：
r＝αcp+βct+n 公式(2)
其中接收信号r是复数，包括导频强度α与导频码cp的乘积，加上业务强 度β与业务码ct的乘积，加上随机噪声n。噪声n包括所有收到的噪声和 包含所有其它业务信号的干扰。为了从所收到信号r中消除全局导频信 号，系统61必须得出导频码α的信号强度，其中：
α≠β 公式(3)
因为全局导频以高于业务信号的功率电平传送。
当在时间上对收到的信号r求和时，公式(2)变成：
∑r＝α∑cp+β∑ct+∑n 公式(4)
参见图4，收到的基带信号r被输入63到导频信号消除系统61和从 接收信号r解扩展导频信号的导频解扩展器65。第一混频器67通过乘以 扩展期间使用的导频pn码的复共轭cp *69来解扩展收到的信号r，得出：
公式(5)
复共轭是一对实部完全相同虚部只是码元不同的复数之一。
解扩的导频信号71耦合到在时间上对其求和的第一求和转储处理 器73。第一求和转储73的输出Osd1是
公式(6)
其中L是在L个时间片期间对导频扩展码cp和该导频扩展码的复共轭 Cp *的乘积求和。
求和转储73的输出Osd1耦合到低通滤波器75。低通滤波器75确定每 个信号分量的平均值。导频业务互相关的平均值为零，噪声n的平均值 也为零。因此，滤波75之后，公式(6)中的第二和第三项为零。低通滤 波器75随着时间的输出Olpf为：
Olpf＝αL 公式(7)
低通滤波器75的输出Olpf耦合到处理装置77以得出导频码强度α。 处理装置77通过将低通滤波器79输出Olpf除以L计算α。因此，处理装置 77的输出Opm为：
Opm＝α 公式(8)
导频扩展码cp *复共轭发生器69连接到生成导频扩展码cp的复共轭 处理器79。导频扩展码cp被输入到第二混频器81并与业务扩展码ct *复共 轭发生器83的输出混频。从第二混频器81输出的乘积耦合到第二求和 转储处理器85。第二求和转储处理器85的输出Osd2为∑cpct *并在第三混 频器87与α组合。第三混频器87的输出89为α∑cpct *。
还由业务解扩展器91解扩展收到的信号r。业务解扩展器91通过利 用第四混频器93使收到的信号r与业务码ct *复共轭发生器83混频来解扩 展收到的信号r。
公式(9)
业务解扩展器91的输出95耦合到第三求和转储97。第三求和转储 97随着时间的输出Osd3为：
公式(10)
其中L是在L个时间片期间对业务扩展码ct和该业务扩展码的复共轭ct * 的乘积求和。
第三求和转储97的输出Osd3耦合到减去第三混频器87输出89的加 法器99。加法器99的输出Oadd是：
公式(11)
因此，导频消除器61的输出Oadd等于收到的信号r减去导频信号， 简化如下：
公式(12)
本发明利用类似的方法从有用的业务信号中消除不必要的业务信 号。虽然业务信号正如全局导频信号一样干扰其它的业务信号，但不 必要业务信号的消除不同于全局导频信号的消除，因为业务信号是由 数据调制并因此本质上是动态的。全局导频信号具有恒定的相位，而 业务信号由于数据调制而不断地改变相位。
图5表示业务信号消除系统101的实施例。如上所述，收到的信号r 被输入103到该系统：
r＝ψdcd+βct+n 公式(13)
其中收到的信号r为复数并包括业务码信号强度ψ与业务信号数据d和 要消除的不必要业务信号的业务码cd的乘积，加上有用业务码强度β与 有用业务码ct的乘积，加上噪声n。噪声n包括所有收到的噪声和包含所 有其它业务信号和全局导频信号的干扰。为了从收到的信号r中消除不 必要的业务信号，系统101必须导出要除去的不必要业务码的信号强度 ψ并估计数据d，其中：
ψ≠d≠β 公式(14)
当在时间上对收到的信号r求和时，公式(13)可以表示成：
∑r＝ψd∑cd+β∑ct+∑n 公式(15)
参见图5，收到的基带信号r被输入103到有用业务信号解扩展器 91，该解扩展器从收到的信号r解扩展有用的业务信号。有用业务信号 混频器93使收到的信号r与扩展期间使用的有用业务pn码的复共轭ct *混 频。解扩的业务信号耦合到求和转储处理器97并在时间上求和。求和 转储97的输出Osd3为：
公式(16)
图5所示的业务信号消除系统101包括n个不必要业务信号消除器 1151-115n。一可示范性的实施例包括10(其中n＝10)个不必要业务信号消 除器1151-11510。
每个不必要业务信号消除器1151-115n包括：包括第一混频器 1171-117n和不必要的业务信号代码发生器1191-119n的不必要业务信号 解扩展器1391-139n，第二1331-133n混频器，第一1211-121n和第二 1231-123n求和转储处理器，硬判决处理器1251-125n，低通滤波器 1271-127n，处理装置1291-129n，第三混频器1311-131n，共轭处理器 1351-135n，可调放大器1371-137n，和有用业务信号代码发生器83。
如上所述，收到的信号r被输入103到每个不必要业务消除器 1151-115n。不必要业务信号解扩展器1391-139n连接到该输入103，在此 收到的信号r与用于各自不必要信号的业务pn序列的复共轭cd1 *-cdn *混 频1171-117n。解扩1391-139n的业务信号耦合到在时间上求和的第一求和 转储处理器1211-121n。第一求和转储1211-121n输出Osd1n为：
公式(17)
其中L是不必要业务信号扩展码cdn和cdn *的乘积，cdn *是不必要业务信号 扩展码的复共轭。
第一求和转储1211-121n的输出Osd1n耦合到硬判决处理器 1251-125n。硬判决处理器1251-125n确定数据由于调制的相移φ。硬判 决处理器1251-125n也确定最接近于解扩展码元值的QPSK的构象位置 d。
如图6所示，硬判决处理器1251-125n比较收到的信号码元p0与四个 QPSK构象点x1，1、x-1，1、x-1，-1、x1，-1。必须检查每个收到的码元p0由于传 输47期间噪声和失真引起的恶化，不管是多径还是射频。硬判决处理 器计算从收到的码元p0到每个象限的四个距离d1、d2、d3、d4并选择最 短距离d2，分配该码元d位置x-1，1。硬判决处理器还反向旋转原始信号 坐标p0一相位量φ，该相位量等于对应于选定码元位置x-1，1的相位。放 弃原始的码元坐标p0。
硬判决处理器1251-125n的相位输出φ耦合到低通滤波器 1271-127n。在时间上，低通滤波器1271-127n确定每个信号分量的平均 值。业务到业务互相关的平均值和噪声n的平均值为零。因此，低通滤 波器1271-127n随着时间的输出Olpfn是：
Olpfn＝ψL 公式(18)
低通滤波器1271-127n的输出Olpfn耦合到处理装置1291-129n以得出 不必要业务信号码强度ψ。处理装置1291-129n通过将滤波器1271-127n 的输出Olpfn除以L估计φ。
硬判决处理器1251-125n的另一个输出是数据d。这是相应于图6所 示距离d1、d2、d3或d4中最短距离的数据点d。第三混频器1311-131n使不 必要的业务信号强度ψ与每个数据值d混频。
不必要业务信号扩展码复共轭发生器cd1 *-cdn *连接到生成不必要 业务信号扩展码cd1-cdn的复共轭处理器1351-135n并输入到第二混频器 1331-133n并与有用业务信号扩展码复共轭发生器ct *的输出混频。该乘 积耦合到第二求和转储处理器1231-123n。第二求和转储处理器1231-123n 的输出Osd2n是∑cdnct *并耦合到可变放大器1371-137n。该可变放大器 1371-137n根据第三混频器1311-131n的具有确定增益的输出放大第二求 和转储处理器1231-123n的输出Osd2n。
可变放大器1371-137n的输出1411-141n耦合到加法器143，该加法器 143从有用业务信号解扩展器105的输出中减去每个可变放大器 1371-137n的输出。该输出O是：
公式(19)
加法器143的输出O(也是不必要业务消除器系统101的输出)等于收到的 信号r减去不必要的业务信号，简化如下：
公式(20)
其中噪声n根据从接收信号减去的业务信号量而改变。
图7表示消除全局导频信号和不必要的业务信号的另一个实施例 145。如上所述，不必要的业务消除系统101包括有用的业务信号解扩 展器91和多个不必要的业务信号消除器1151-115n。该业务消除系统平行 连接于如上所述的导频消除系统61，但没有有用业务信号解扩展器。 公共输入147耦合到两个系统101、61，这两个系统101、61具有连接到 两个系统101、61的输出O、Oadd的公共加法器149。从有用业务信号中 减去导频和不必要的业务信号生成一输出151，该输出没有导频和多个 所传送业务信号贡献的干扰。
虽然已经表示和描述了本发明的特定实施例，本领域技术人员可 进行多种修改和变化而不偏离本发明的原理和范围。上面的描述只用 于说明而不是以任何方式将本发明限制为特定的形式。
本申请是申请日为1999年1月27日，申请号为200610055010.0， 题为“码分多址系统中导频和不必要业务信号的消除”专利申请的分 案申请。
图2A是B-CDMATM通信系统的详细方框图。
图2B是复数乘法器的详细系统图。
图3A是同相比特流的曲线。
图3B是正交相比特流的曲线。
图3C是伪噪声(pn)比特序列的曲线。
图4是根据本发明的全局导频信号消除系统的方框图。
图5是根据本发明的不必要业务信号消除系统的方框图。
图6是表示硬判决的QPSK构象上所收到码元p0的图。
图7是根据本发明的组合的导频和不必要业务信号消除系统的方 框图。
优选实施方式
将参照附图描述优选实施例，其中类似的数字表示类似的元件。
图2所示的B-CDMATM通信系统17包括发射机19和接收机21，该接 收机21位于基站或移动用户接收机。发射机19包括以各种位速率将话 音和非话音信号25编码成数据的信号处理器23。
背景技术中，生成多址环境中的传送信号涉及两个步骤。第一步， 利用前向纠错编码(FEC)27来编码输入数据，认为该输入数据是一种双 相已调制信号。一个信号表示同相信道I 33x。另一个信号表示正交信 道Q 33y。双相调制的I和Q信号通常称为正交移相键控(QPSK)。
在第二步，利用复数乘法器39用复数伪噪声(pn)序列35I、35Q扩 展两个双相已调数据或码元33x、33y。复数乘法器39的操作在图2B中 表示，并为本领域技术人员所熟知。扩展操作可以表示为：
(x+jy)×(I+jQ)＝(xI-yQ)+j(xQ+yI)＝a+jb 公式(1)
复数是a+jb的形式，其中a和b是实数，j2＝-1。回到图2a，得到的I 37a 和Q 37b扩展信号与具有不同扩展码的其它扩展信号(信道)组合45a， 45b，乘以(混频)载波信号43，并被发射47。发射47可以包含多个单个的 信号。
接收机21包括解调器49a、49b，其将所传送的宽带信号47与发射 载波43下混频成中频载波51a、51b。第二下变频将该信号降到基带。该 QPSK信号55a、55b然后被滤波53和与本地生成的复数pn序列35I、35Q 混频56，35I、35Q与所传送复数码的共轭匹配。只解扩展由同一代码 扩展的原始信号。所有其它的信号将作为噪声出现在接收机21中。数 据57x、57y耦合到对卷积编码的数据执行FEC解码的信号处理机59。
如图3A和3B所示，QPSK码元由来自同相(I)和正交(Q)信号的一个 比特组成。这些比特表示量化版本的模拟抽样或数字数据。可以看出 码元持续时间ts等于比特持续时间。
使QPSK码元流乘以复数pn序列来扩展所传送的码元。I和Q pn序 列都包括以高得多的频率生成的比特流，通常是码元率的100到200倍。 图3C中表示了这样一种pn序列。复数pn序列与码元比特流混频生成数 字扩展信号(如上所述)。扩展信号的成分称作具有小得多持续时间tc的 码片。
当接收和解调信号时，基带信号在码片级。当利用扩展期间使用 的pn序列的共轭解扩展信号的I和Q分量时，信号返回到码元级。
在图4、5和7中表示本发明的实施例。图4表示全局导频信号消除 系统61的实施例。接收信号r表示为：
r＝αcp+βct+n 公式(2)
其中接收信号r是复数，包括导频强度α与导频码cp的乘积，加上业务强 度β与业务码ct的乘积，加上随机噪声n。噪声n包括所有收到的噪声和 包含所有其它业务信号的干扰。为了从所收到信号r中消除全局导频信 号，系统61必须得出导频码α的信号强度，其中：
α≠β 公式(3)
因为全局导频以高于业务信号的功率电平传送。
当在时间上对收到的信号r求和时，公式(2)变成：
∑r＝α∑cp+β∑ct+∑n 公式(4)
参见图4，收到的基带信号r被输入63到导频信号消除系统61和从 接收信号r解扩展导频信号的导频解扩展器65。第一混频器67通过乘以 扩展期间使用的导频pn码的复共轭cp *69来解扩展收到的信号r，得出：
公式(5)
复共轭是一对实部完全相同虚部只是码元不同的复数之一。
解扩的导频信号71耦合到在时间上对其求和的第一求和转储处理 器73。第一求和转储73的输出Osd1是
公式(6)
其中L是在L个时间片期间对导频扩展码cp和该导频扩展码的复共轭 Cp *的乘积求和。
求和转储73的输出Osd1耦合到低通滤波器75。低通滤波器75确定每 个信号分量的平均值。导频业务互相关的平均值为零，噪声n的平均值 也为零。因此，滤波75之后，公式(6)中的第二和第三项为零。低通滤 波器75随着时间的输出Olpf为：
Olpf＝αL 公式(7)
低通滤波器75的输出Olpf耦合到处理装置77以得出导频码强度α。 处理装置77通过将低通滤波器79输出Olpf除以L计算α。因此，处理装置 77的输出Opm为：
Opm＝α 公式(8)
导频扩展码cp *复共轭发生器69连接到生成导频扩展码cp的复共轭 处理器79。导频扩展码cp被输入到第二混频器81并与业务扩展码ct *复共 轭发生器83的输出混频。从第二混频器81输出的乘积耦合到第二求和 转储处理器85。第二求和转储处理器85的输出Osd2为∑cpct *并在第三混 频器87与α组合。第三混频器87的输出89为α∑cpct *。
还由业务解扩展器91解扩展收到的信号r。业务解扩展器91通过利 用第四混频器93使收到的信号r与业务码ct *复共轭发生器83混频来解扩 展收到的信号r。
公式(9)
业务解扩展器91的输出95耦合到第三求和转储97。第三求和转储 97随着时间的输出Osd3为：
公式(10)
其中L是在L个时间片期间对业务扩展码ct和该业务扩展码的复共轭ct * 的乘积求和。
第三求和转储97的输出Osd3耦合到减去第三混频器87输出89的加 法器99。加法器99的输出Oadd是：
公式(11)
因此，导频消除器61的输出Oadd等于收到的信号r减去导频信号， 简化如下：
公式(12)
本发明利用类似的方法从有用的业务信号中消除不必要的业务信 号。虽然业务信号正如全局导频信号一样干扰其它的业务信号，但不 必要业务信号的消除不同于全局导频信号的消除，因为业务信号是由 数据调制并因此本质上是动态的。全局导频信号具有恒定的相位，而 业务信号由于数据调制而不断地改变相位。
图5表示业务信号消除系统101的实施例。如上所述，收到的信号r 被输入103到该系统：
r＝ψdcd+βct+n 公式(13)
其中收到的信号r为复数并包括业务码信号强度ψ与业务信号数据d和 要消除的不必要业务信号的业务码cd的乘积，加上有用业务码强度β与 有用业务码ct的乘积，加上噪声n。噪声n包括所有收到的噪声和包含所 有其它业务信号和全局导频信号的干扰。为了从收到的信号r中消除不 必要的业务信号，系统101必须导出要除去的不必要业务码的信号强度 ψ并估计数据d，其中：
ψ≠d≠β 公式(14)
当在时间上对收到的信号r求和时，公式(13)可以表示成：
∑r＝ψd∑cd+β∑ct+∑n 公式(15)
参见图5，收到的基带信号r被输入103到有用业务信号解扩展器 91，该解扩展器从收到的信号r解扩展有用的业务信号。有用业务信号 混频器93使收到的信号r与扩展期间使用的有用业务pn码的复共轭ct *混 频。解扩的业务信号耦合到求和转储处理器97并在时间上求和。求和 转储97的输出Osd3为：
公式(16)
图5所示的业务信号消除系统101包括n个不必要业务信号消除器 1151-115n。一可示范性的实施例包括10(其中n＝10)个不必要业务信号消 除器1151-11510。
每个不必要业务信号消除器1151-115n包括：包括第一混频器 1171-117n和不必要的业务信号代码发生器1191-119n的不必要业务信号 解扩展器1391-139n，第二1331-133n混频器，第一1211-121n和第二 1231-123n求和转储处理器，硬判决处理器1251-125n，低通滤波器 1271-127n，处理装置1291-129n，第三混频器1311-131n，共轭处理器 1351-135n，可调放大器1371-137n，和有用业务信号代码发生器83。
如上所述，收到的信号r被输入103到每个不必要业务消除器 1151-115n。不必要业务信号解扩展器1391-139n连接到该输入103，在此 收到的信号r与用于各自不必要信号的业务pn序列的复共轭cd1 *-cdn *混 频1171-117n。解扩1391-139n的业务信号耦合到在时间上求和的第一求和 转储处理器1211-121n。第一求和转储1211-121n输出Osd1n为：
公式(17)
其中L是不必要业务信号扩展码cdn和cdn *的乘积，cdn *是不必要业务信号 扩展码的复共轭。
第一求和转储1211-121n的输出Osd1n耦合到硬判决处理器 1251-125n。硬判决处理器1251-125n确定数据由于调制的相移φ。硬判 决处理器1251-125n也确定最接近于解扩展码元值的QPSK的构象位置 d。
如图6所示，硬判决处理器1251-125n比较收到的信号码元p0与四个 QPSK构象点x1，1、x-1，1、x-1，-1、x1，-1。必须检查每个收到的码元p0由于传 输47期间噪声和失真引起的恶化，不管是多径还是射频。硬判决处理 器计算从收到的码元p0到每个象限的四个距离d1、d2、d3、d4并选择最 短距离d2，分配该码元d位置x-1，1。硬判决处理器还反向旋转原始信号 坐标p0一相位量φ，该相位量等于对应于选定码元位置x-1，1的相位。放 弃原始的码元坐标p0。
硬判决处理器1251-125n的相位输出φ耦合到低通滤波器 1271-127n。在时间上，低通滤波器1271-127n确定每个信号分量的平均 值。业务到业务互相关的平均值和噪声n的平均值为零。因此，低通滤 波器1271-127n随着时间的输出Olpfn是：
Olpfn＝ψL 公式(18)
低通滤波器1271-127n的输出Olpfn耦合到处理装置1291-129n以得出 不必要业务信号码强度ψ。处理装置1291-129n通过将滤波器1271-127n 的输出Olpfn除以L估计φ。
硬判决处理器1251-125n的另一个输出是数据d。这是相应于图6所 示距离d1、d2、d3或d4中最短距离的数据点d。第三混频器1311-131n使不 必要的业务信号强度ψ与每个数据值d混频。
不必要业务信号扩展码复共轭发生器cd1 *-cdn *连接到生成不必要 业务信号扩展码cd1-cdn的复共轭处理器1351-135n并输入到第二混频器 1331-133n并与有用业务信号扩展码复共轭发生器ct *的输出混频。该乘 积耦合到第二求和转储处理器1231-123n。第二求和转储处理器1231-123n 的输出Osd2n是∑cdnct *并耦合到可变放大器1371-137n。该可变放大器 1371-137n根据第三混频器1311-131n的具有确定增益的输出放大第二求 和转储处理器1231-123n的输出Osd2n。
可变放大器1371-137n的输出1411-141n耦合到加法器143，该加法器 143从有用业务信号解扩展器105的输出中减去每个可变放大器 1371-137n的输出。该输出O是：
公式(19)
加法器143的输出O(也是不必要业务消除器系统101的输出)等于收到的 信号r减去不必要的业务信号，简化如下：
公式(20)
其中噪声n根据从接收信号减去的业务信号量而改变。
图7表示消除全局导频信号和不必要的业务信号的另一个实施例 145。如上所述，不必要的业务消除系统101包括有用的业务信号解扩 展器91和多个不必要的业务信号消除器1151-115n。该业务消除系统平行 连接于如上所述的导频消除系统61，但没有有用业务信号解扩展器。 公共输入147耦合到两个系统101、61，这两个系统101、61具有连接到 两个系统101、61的输出O、Oadd的公共加法器149。从有用业务信号中 减去导频和不必要的业务信号生成一输出151，该输出没有导频和多个 所传送业务信号贡献的干扰。
虽然已经表示和描述了本发明的特定实施例，本领域技术人员可 进行多种修改和变化而不偏离本发明的原理和范围。上面的描述只用 于说明而不是以任何方式将本发明限制为特定的形式。
本申请是申请日为1999年1月27日，申请号为200610055010.0， 题为“码分多址系统中导频和不必要业务信号的消除”专利申请的分 案申请。