用于减少无线通信系统中多小区干扰的方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种方法和系统，用于减少无线通信系统中的多小区干扰。本公开内容描述了一种新的方法和系统，用于精确地检测来自相关源的干扰信号的特性，所述相关源例如是相邻共信道小区和其他永久干扰源。为了更好地估计干扰信号，基站在发射帧中为小区指定小的非活动窗口，在该非活动窗口期间，减少基站和它的终端之间的通信，而所有其他通信仍旧进行。这样，可以充分暴露干扰信号，并且精确地检测干扰信号的特性。基于检测到的干扰信号的特性，基站可以专门设计波束形成机构或者其他装置，以在正常通信期间消除或最小化这种干扰的影响。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
用于减少无线通信系统中多小区干扰的方法与系统
技术介绍
本专利技术一般涉及无线通信系统，更具体地说，涉及用于减少无线通信系统中的多小区干扰的方法与系统。无线通信系统包括蜂窝结构，在该结构中，将诸如基站之类的呼叫控制与管理设备置于小区中央，并且该设备使用预定频带与诸如手机或其他通信设备之类的多个终端通信。由于用于无线通信的频谱是日益紧张的资源，所以需要通过多个小区共享相同的频带，并且实现所谓的N＝1频率再用机制来增加频谱效率。众所周知，当基站向终端发射信号时，此时的通信被称为下行链路通信。类似地，当终端将信号发射回基站时，将此时的通信称为上行链路通信。在上行链路和下行链路通信期间，基站或终端的接收机接收有用信号和从相邻小区或其他源传输来的干扰通信信号的组合信号，其中干扰通信信号包括诸如热噪声之类的永久噪声。利用诸如信道化和CDMA解扩频之类的正确预处理，可以增强有用信号，并且抑止所有干扰和噪声分量。然而，当干扰成分的功率电平显著高于有用信号的功率电平时，难以获得足够高的信号与干扰噪声比来确保正确地检测出有用信号或者根本的数字符号。为了减轻信号检测的难度，已经基于诸如有限集、循环统计量(cyclostationarity)和恒模属性之类的唯一信号属性，开发了许多盲算法。遗憾的是，由于下述事实，这些算法可能并不有效：许多干扰信号是由其他基站或它们对应的终端产生的，这些基站或终端使用与传输有用信号的频带相同的频带或者重叠的频带，从而不可避免地具有相同的信号属性。此外，这些算法常常是计算密集型的，并且需要大量的数据样本来达到满意的性能。需要一种简单有效的方法和系统，用于检测并消除多小区干扰。-->
技术实现思路
本专利技术公开了一种用于为上行链路和下行链路之一或两者来减少多小区干扰的方法和系统。本公开内容描述了一种新方法，用于精确地检测来自相关源的干扰信号的特性，所述源例如是相邻共信道小区和其他永久干扰源。为了更好地估计干扰信号，基站在发射帧中为小区指定小的非活动窗口(inactive window)，在该非活动窗口期间，减少基站和它的终端之间的通信，而所有其他通信仍旧进行。这样，可以充分暴露干扰信号，并且可以精确地检测干扰信号的特性。基于所检测到的干扰信号的特性，基站可以专门设计波束形成(beamforming)机构或者其他装置，以在正常通信期间消除或者最小化这种干扰的影响。即使只将单个天线用于基站或终端且不可能完全消除干扰，非活动时隙/窗口也允许基站或终端更精确地计算干扰功率，并且分离来自其他小区的干扰和来自小区中的信号的干扰，例如码间干扰(ISI)或片间干扰(interchip interference，ICI)。对于CDMA无线通信系统，精确估计ISI或ICI的影响还可以帮助发现在给定某些调制方案的某些性能需求的情况下，通信链路所能支持的最大数目的编码信道。附图说明图1图示了具有频率再用N＝1配置的多小区无线通信系统。图2图示了在频分复用(FDD)系统中，包含有非活动时隙的发送帧中的信号发射模式。图3图示了在时分复用(TDD)系统中，包含有非活动时隙的发送帧中的信号发射模式。图4是图示了用于基于非活动时隙中获得的信息来减少多小区干扰的步骤的流程图。图5是图示了用于基于干扰的估计来分配信道的步骤的流程图。具体实施方式本公开内容在上行链路或下行链路之一或者二者的每个发射帧中为每-->个小区引入了唯一的非活动时隙/窗口，使得在非活动时隙中只有从其他小区生成的干扰被显示。从而捕获所有干扰信号的特性，并且用捕获的特性抵消发射帧的其余部分中的这种信号。与非活动时隙相对应，由于发射帧中的其余部分正常进行无线通信，所以可以将发射帧中的其余部分称为活动窗口。图1示出了简化的多小区无线通信系统，其中例如第一基站10的呼叫控制与管理设备与它的终端20和30通信，并且第二基站40使用相同或重叠的频带与它自己的诸如终端50的终端通信。无论第一基站覆盖的地域/小区与第二基站覆盖的小区是地理上紧邻的还是其它的方式，只要这两个基站使用相同的频带与它们各自的终端通信，则这两个小区被认为是多小区通信环境中的相邻小区。当在基站和终端之间实现通信时，与有用信号一起可以接收到干扰有用信号的干扰信号和噪声。例如，在上行链路通信期间，第一基站不仅接收来自它自己的小区中的终端20和30的信号，而且还从终端50接收打算发送到基站40的信号。对于下行链路通信，终端20不仅从第一基站接收打算发送给它的信号，而且还从第二基站接收只想发送给终端50的信号。因此来自第二基站的信号就变成了对终端20的干扰，从而使终端20处的信号检测与估计复杂化。除了由第二基站生成的干扰信号外，只要使用相同或重叠的频带，其他相邻基站就可能导致类似的干扰效应。除了这些干扰信号外，系统中还有其他永久噪声，这些噪声通常与有用信号“捆绑”在一起。通过诸如对FDMA信号的CDMA解扩频、对OFDM信号的傅立叶变换、对频分多址(FDMA)信号的滤波和对时分多址(TDMA)信号的时间分隔之类的信道化，可以消除小区间干扰，所述小区间干扰例如是来自终端20的对检测来自终端30的上行链路信号的干扰。还可以实现联合检测(joint detection)或多用户检测技术来进一步消除小区间干扰，在美国专利No.5,905,721中进一步描述了该技术。然而，由于诸如频率再用之类的多个小区中的信道化可以导致频谱效率极大下降，所以多小区干扰通常很难被消除。-->为了消除多小区干扰和其他永久噪声，设计了唯一的非活动时隙或多个非活动时隙，并且将非活动时隙置于有用通信的每个发送帧中，使得暴露所有干扰信号的同时不出现有用信号。可以检测暴露的干扰信号的特性，并且在经过非活动时隙之后，检测到的干扰信号特性被用来去除或减少干扰。例如，在非活动时隙期间，第一基站和它的终端不进行发射，或者以可检测的低于正常功率电平的功率进行发射。注意，术语“非活动时隙”并不表示绝对没有信号从基站或其终端“泄露”出来。理想情况下系统可以去除所有无线电信号，但是在实际中，将存在少量信号。只要由于诸如功率电平之类的差分因子可以清楚地检测出泄露的信号，则分配非活动时隙就能达到它的目的。还要注意，可以将具有小非活动时间/信道间隔的概念应用到使用不同技术的许多无线通信系统，这些无线通信系统包括基于码分多址(CDMA)、频分复用(FDD)和时分复用(TDD)的系统。图2图示了在FDD系统中包含有非活动时隙的发送帧中的信号发射模式。为了说明的目的，假设小区1具有与之相互干扰的相邻小区2。对于每个小区，示出了用于上行链路通信和下行链路通信两者的发射帧。在上行链路发射帧100中，将非活动时隙102配置在预定位置中。发射帧存在其它部分，例如在非活动时隙之前的时隙104和非活动时隙之后的时隙106，其中相继发生终端和第一基站之间的正常通信。类似地，对于下行链路通信，发射帧110具有非活动时隙112、非活动时隙前时隙114和非活动时隙后时隙116。对于小区2，实现相似的配置，其中发射帧120具有非活动时隙122、非活动时隙前时隙124和非活动时隙后时隙126，并且发射帧130具有非活动时隙132、非活动时隙前时隙134和非活动时隙后时隙136。为了将具有这种小非活动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于减少无线通信系统中多小区干扰的方法，所述无线通信系统具有第一基站，其中在至少一个干扰基站和所述干扰基站的覆盖终端之间发射的通信信号干扰所述第一基站与所述第一基站的覆盖终端的通信信号，所述方法包括：所述第一基站在发射帧中配置至 少一个非活动时隙，在所述非活动时隙期间，与所述第一基站的覆盖终端的通信被可检测地减少，而在所述至少一个干扰基站与所述干扰基站的覆盖终端之间的通信维持正常；以及在所述非活动时隙期间检测由所述至少一个干扰基站与所述干扰基站的终端之间的通 信生成的干扰信号的特性。

【技术特征摘要】
US 2002-8-23 10/226,7671.一种用于减少无线通信系统中多小区干扰的方法，所述无线通信系统具有第一基站，其中在至少一个干扰基站和所述干扰基站的覆盖终端之间发射的通信信号干扰所述第一基站与所述第一基站的覆盖终端的通信信号，所述方法包括：所述第一基站在发射帧中配置至少一个非活动时隙，在所述非活动时隙期间，与所述第一基站的覆盖终端的通信被可检测地减少，而在所述至少一个干扰基站与所述干扰基站的覆盖终端之间的通信维持正常；以及在所述非活动时隙期间检测由所述至少一个干扰基站与所述干扰基站的终端之间的通信生成的干扰信号的特性。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述非活动时隙被配置在上行链路通信时间段中。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述非活动时隙配置在下行链路通信时间段中。4.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一基站和所述第一基站的终端之间的通信被配置为具有下述功率电平，所述功率电平可检测地低于所述至少一个干扰基站和所述干扰基站的终端之间的通信的功率电平。5.如权利要求1所述的方法，其中，所述检测还包括对来自永久噪声发生源的其他干扰信号进行检测。6.如权利要求1所述的方法，还包括：基于所检测到的所述干扰信号的特性，通过在发送帧的其余部分期间将在所述第一基站与所述第一基站的终端之间发射的通信信号的信号与干扰噪声比最大化，消除所述干扰信号。7.如权利要求6所述的方法，其中，所述最大化还包括：基于从所述非活动时隙接收到的至少部分数据向量，估计信号空域特征；以及估计波束形成向量来将所述信号与干扰噪声比最大化。8.如权利要求6所述的方法，其中，所述最大化还包括：在所述发射帧的其余部分中，执行预定预处理以从每个通信接收机接收的数据抽取有用信号x(n)，其中n是时间下标；基于x(n)和从所述非活动时隙接收到的一个或多个数据向量，分别累积一个或多个样本协方差矩阵Rx和Rn，通过计算与最大归一化特征值相对应的矩阵束(Rx，Rn)的归一化特征向量来估计所述信号的空域特征a，利用公式w=Rn-1a]]>来估计上行链路波束形成权重向量w，利用y(n)＝w*x(n)来执行上行链路波束形成，其中*表示所述向量w的复数共扼；以及基于y(n)解调所述通信信号。9.如权利要求8所述的方法，其中，估计所述空域特征还包括：计算所述矩阵Rn的平方根的倒数，Rn-1/2；对n＝1，...，N，计算z(n)=Rn-1/2x(n),]]>其中N是足以估计所述空域特征的样本的数量；寻找下标k，使得向量z(n)的第k个元素zk(n)具有最大功率，通过计算a=z(1)*zk*(1)+...+z(N)zk*(N)]]>来估计所述空域特征a。10.如权利要求6所述的方法，其中，所述最大化还包括：在所述发射帧的其余部分中，执行预定预处理以从每个通信接收机接收的数据抽取有用信号x(n)，其中n是时间下标；基于x(n)和从所述非活动时隙接收到的一个或多个数据向量，分别累积一个或多个样本协方差矩阵Rx和Rn，通过计算与最大归一化特征值相对应的矩阵束(Rx，Rn)的归一化特征向量来估计所述信号的空域特征a，利用公式w＝Rn#a来估计上行链路波束形成权重向量w，其中#表示伪逆矩阵操作；利用y(n)＝w*x(n)来执行上行链路波束形成，其中*表示所述向量w的复数共扼；以及基于y(n)解调所述通信信号。11.如权利要求6所述的方法，其中，所述最大化还包括：所述第一基站通过选择预定的下行链路波束形成向量，执行到所选终端的下行链路波束形成。12.如权利要求1所述的方法，其中，所述无线通信系统是宽带多载波无线通信系统，所述检测还包括：在所述非活动时隙期间，估计一个或多个副载波的一个或多个干扰功率电平；以及基于功率估计对所述副载波进行分级，用于所述副载波的信道分配。13.如权利要求1所述的方法，其中，所述检测还包括：在所述非活动时隙期间，所述第一基站执行正交频分复用解调来估计所有相关频率音调中的干扰信号的一个或多个功率电平。14.如权利要求13所述的方法，还包括分配具有较低功率电平干扰信号的频率音调。15.如权利要求1所述的方法，还包括，所述第一基站的至少一个终端通过执行频谱分析来检测干扰信号的特性。16.如权利要求15所述的方法，还包括：将一个或多个反馈消息发送到所述第一基站，用于建议用于所述发射帧其余部分的所述终端的预定副载波分配。17.如权利要求16所述的方法，其中，用于建议副载波分配的至少一个反馈消息指示所述无线通信网络是否是宽带多载波无线通信系统。18.如权利要求1所述的方法，还包括：所述第一基站改进用于与所述第一基站的至少一个终端通信的发射波束形成，以最小化下行链路多小区干扰。19.如权利要求18所述的方法，其中，所述改进包括：如果所述第一基站与所述终端之间的通信基于时分复用技术，则将具有基于接收和发射校准结果的预定补偿的接收波束形成向量用作对应的发射波束形成向量。20.如权利要求1所述的方法，还包括：所述第一基站的至少一个终端改进用于与所述第一基站通信的发射波束形成，以最小化上行链路多小区干扰。21.如权利要求20所述的方法，其中，所述改进还包括：如果所述第一基站与所述终端之间的通信基于时分复用技术，则将具有基于接收和发射校准结果的预定补偿的一个或多个接收波束形成向量用作对应的发射波束形成向量。22.如权利要求1所述的方法，还包括：所述第一基站广播所述非活动时隙在所述发射帧中的位置。23.一种用于减少无线通信中多小区干扰的系统，其中，在至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐广涵，
申请(专利权)人：纳维尼网络公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]