DE60036485T2

DE60036485T2 - Verfahren zum beseitigen von interferenzen mit hilfe von einer intelligenten antenne

Info

Publication number: DE60036485T2
Application number: DE2000636485
Authority: DE
Inventors: Feng Li; Shihe Li
Original assignee: China Academy of Telecommunications Technology CATT
Current assignee: China Academy of Telecommunications Technology CATT
Priority date: 1999-08-11
Filing date: 2000-06-22
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2020-06-23
Also published as: ATE373879T1; WO2001013466A1; JP4615170B2; AU5387300A; BRPI0013209B1; US6639551B2; KR100584849B1; CN1118201C; KR20020019962A; HK1035102A1; CN1284819A; AU771268B2; JP2003507916A; MXPA02001465A; EP1220355B1; CA2381366A1; DE60036485D1; EP1220355A4; US20020109631A1; CA2381366C

Description

BEREICH DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen drahtlose Kommunikationstechnik und spezieller eine Verarbeitungstechnik zum Beseitigen von Störungen in einer drahtlosen Basisstation mit Smart-Antenne oder in einem Benutzerterminal.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In modernen drahtlosen Kommunikationssystemen, insbesondere in drahtlosen CDMA-Kommunikationssystemen, werden im Allgemeinen zum Erhöhen der Systemkapazität, zum Erhöhen der Systemempfindlichkeit und zur Erzielung einer größeren Kommunikationsreichweite mit weniger Sendeleistung Smart-Antennen eingesetzt.
In dem chinesischen Patent mit dem Titel „Time Division Duplex Synchronous Code Division Multiple Access Wireless Communication System with Smart Antenna" ( CN 97 1 04039.7 ) wird eine Basisstationsstruktur eines drahtlosen Kommunikationssystems mit Smart-Antennen offenbart. Sie beinhaltet ein Antennenfeld bestehend aus einer oder mehreren Antenneneinheiten, entsprechenden Funkfrequenzzuleitungskabeln und einem Satz von kohärenten Funkfrequenztransceivern. Der Basisbandprozessor erhält im Einklang mit den unterschiedlichen Ansprechverhalten der einzelnen Antenneneinheiten auf von Benutzerterminals eingehende Signale einen raumcharakteristischen Vektor und eine Ankunftsrichtung (DOA) des Signals; dann wird mit einem Entsprechungsalgorithmus eine Empfangsantennenstrahlbildung ausgeführt. Darunter werden jede Antenneneinheit, das entsprechende Funkfrequenzzuleitungskabel und der kohärente Funkfrequenztransceiver gemeinsam als Link bezeichnet. Mittels einer durch Uplink-Empfangsstrahlbildung jeder Link erhaltenen Gewichtung auf die Downlink-Sendestrahlbildung kann die gesamte Funktionalität einer Smart-Antenne unter symmetrischer Funkwellenausbreitung implementiert werden.
Der Hauptteil eines modernen drahtlosen Kommunikationssystems ist mobile Kommunikation. Da mobile Kommunikation in einer komplexen und variablen Umgebung (Verweis auf ITU-Vorschlag M1225) arbeitet, müssen mehrere Einflüsse von zeitvariierender und Mehrwegeausbreitung berücksichtigt werden. Das oben genannte Patent und viele offenbarte technische Dokumente, die sich mit Strahlbildungsalgorithmen von Smart-Antennen befassen, kommen zu dem Schluss, dass mehr Funktionalität mehr Algorithmuskomplexität bedeutet. Trotzdem muss die Strahlbildung in einer mobilen Kommunikationsumgebung in Echtzeit erfolgen und die Algorithmusausführungszeit liegt im Mikrosekundenbereich. Eine Begrenzung der modernen Mikroelektronik ist, dass digitale Signalverarbeitung (DSP) oder anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) innerhalb einer so kurzen Zeitperiode keine zu komplexe Echtzeitverarbeitung ausführen kann.
Angesichts des oben genannten Konflikts wird ein einfacher Maximalleistungsverbundalgorithmus angewendet, der sich auf mobile Kommunikationssysteme mit Codemehrfachzugriff bezieht; er ist nicht nur einfach, sondern kann auch Zeitverzögerungen von Mehrwegekomponentenzusammensetzungen innerhalb einer Chipbreite lösen. Trotzdem sind in modernen mobilen CDMA-Kommunikationssystemen in einer mobilen Umgebung Zeitverzögerungen von Mehrwegeausbreitungskomponenten größer, die Amplitude der Mehrwegeausbreitungskomponente ist höher, daher sind Störungen noch immer ernsthaft. In dieser mobilen Kommunikationsumgebung bedeutet das, dass ein einfacher Echtzeit-Strahlbildungsalgorithmus von Smart- Antennen nicht nur das Mehrwegeausbreitungsstörungsproblem, sondern auch das Systemkapazitätsproblem von mobilen CDMA-Kommunikationen nicht gründlich lösen kann.
Andererseits wurden zur Lösung von Störproblemen von Mehrwegeausbreitung Technologien wie der Rake-Empfänger und Joint Detection oder die genannte Multi User Detection eingehend studiert und in mobilen Kommunikationssystemen mit Codemehrfachzugriff eingesetzt. Der Rake-Empfänger oder die Multiuser-Detection-Technik kann jedoch nicht direkt in mobilen Kommunikationssystemen mit Smart-Antennen verwendet werden. Die Hauptgründe sind: Technologie auf der Basis des Rake-Empfängers oder des Multiuser-Detektionsprinzips verarbeitet CDMA-Mehrcodekanalsignale, stellt Mehrwege-Hauptkomponenten zusammen oder nimmt sie weg; aber in der Smartantennentechnik ist die Strahlbildung auf jeden CDMA-Codekanal separat gerichtet, dann werden Signale aller Benutzer nach dem Passieren eines Kanalschätz- und -abgleichfilters einmal direkt durch Umkehrmatrix gelöst.
Es gibt eine zweidimensionale Smart-Antennen-Technik, aber diese befindet sich in der Forschungsphase und ihr Algorithmus ist unausgereift und komplex.
Es gibt ein weiteres Verfahren, mit dem Multiuser-Detektion nach der Verwendung von Smart-Antennen verarbeitet wird; aber dieses Mal muss, da alle Codekanäle getrennt wurden, die Verarbeitung der Multiuser-Detektion für jeden Codekanal getrennt werden. Die Folge ist, es kann nicht nur die Multiuser-Detektionsfunktion nicht voll zum Tragen gebracht werden, sondern auch die Komplexität der Basisbandsignalverarbeitung wird stark erhöht.
Die Publikationen BLANZ, J. J.; SCHMALENBERGER, R.; PAPATHANASSIOU, A.; JUNG, P: „Smart antenna concepts for time-slotted CDMA", VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE, 1997 IEEE 47TH, Bd. 1, 4. Mai 1997 (1997-05-04), Seiten 11-15, und BLANZ, J.; KLEIN, A.; NASSHAN, M.; STEIL, A: „Performance of a cellular hybrid C/TDMA mobile radio system applying joint detection and coherent receiver antenna diversity", SELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS, IEEE JOURNAL ON, Bd. 12, Nr. 4, Seiten 568-579, offenbaren Beispiele für das Kombinieren von Multiuser-Detektion mit Strahlbildung.
Das US-Patent: "Adaptive sectorization in a spread spectrum communication system" (Nr. 5621752; 1997) ist ebenfalls ein Smart-Antennenansatz, der in den letzten Jahren entwickelt und angewendet wurde, um die Leistung eines mobilen Kommunikationssystems zu verbessern, aber der Effekt ist derselbe wie in dem oben erwähnten chinesischen Patent Nr. 97 1 04039.7 ; sie wenden nur die Strahlbildungstechnik an und nehmen unterschiedliche Verstärkungen in verschiedenen Richtungen, um von anderen Terminals oder Nachbarzellen kommende Störungen zu verringern. Dies bedeutet, dass Störungen außerhalb der Strahlenhauptkeule stark abnehmen, aber Störungen innerhalb der Strahlenhauptkeule wie z. B. vom Hauptweg und von Mehrwegen anderer Codekanäle und strahlinternen Teilen der Nachbarzellen kommende und andere Systemstörungen werden nicht verringert oder beseitigt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Zur Erzielung einer höheren Systemkapazität und einer besseren Leistung für drahtlose CDMA-Kommunikationssysteme muss ein einfaches Echtzeitentstörverfahren gefunden werden, das für den Einsatz in drahtlosen CDMA-Kommunikationssystemen auf der Basis von Smart-Antennen geeignet ist.
Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Entstörungsverfahren für eine Basisstation oder ein Terminal bereitzustellen, die sich in einem Kommunikationssystem auf der Basis von Smart-Antennen befinden. Während mobile CDMA- oder sonstige mobile Kommunikationssysteme Smart-Antennen und einfache Maximalleistungsverbundalgorithmen verwenden, können verschiedene Störarten weitgehend beseitigt und ein besserer Effekt erzielt werden.
Die Erfindung betrifft ein Entstörungsverfahren auf der Grundlage von smarten Antennen, wobei das Verfahren in einer Basisstation eines CDMA-Kommunikationssystems angewendet wird und die Basisstation N Antenneneinheiten, N Funkzuleitungskabel, N Funktransceiver und einen Basissignalprozessor umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet:

a) mit einer Strahlbildungsmatrix, durch Empfangsstrahlbildung erhalten, Erzeugen einer direkten Strahlbildung für ein digitales Abtastpegelsignal einer Funkempfängerausgabe, und nach der Strahlbildung Erhalten eines digitalen Signals von K Codekanälen NR_k(m), wobei k den Codekanal repräsentiert und m den Abtastpunkt repräsentiert;
b) Berechnen von Hauptwegsignalen, innerhalb der k^ten Codekanalstrahlform, von anderen Codekanälen außer dem k^ten Codekanal, und dann Subtrahieren in Schritt a) des digitalen Signals NR_k(m) mit dem Hauptwegsignal, um ein digitales Signal NS_k(m) zu erhalten, das nur ein Hauptweg- und ein Mehrwegesignal des k^ten Codekanals und Mehrwegestörsignal anderer Codekanäle umfaßt;
c) Suchen im digitalen Signal NS_k(m) von Schritt b), um ein Mehrwegestörsignal zu erhalten, das in Strahlbildungsrichtung des k^ten Codekanals verbreitet ist und von anderen Codekanälen als dem k^ten Codekanal kommt;
d) Subtrahieren des digitalen Signals NS_k(m) von Schritt b) mit dem Mehrwegestörsignal, das von anderen Codekanälen kommt, um ein digitales Abtastpegelsignal des k^ten Codekanals zu erhalten, das die Hauptwegstörsignale und die Mehrwegestörsignale anderer Codekanäle gelöscht hat;
e) Erhalten eines digitalen Codechippegelsignals aus dem digitalen Abtastpegelsignal von Schritt d) und Überlagern phasengleicher Koinzidenz-Hauptweg- und -Mehrwegesignale des k^ten Codekanals, dann Entschlüsseln, Entspreizen und Demodulieren des überlagerten Signals, um ein empfangenes Signal, bei gelöschten Störungen, des k^ten Codekanals zu erhalten.

Vor Schritt a) beinhaltet das Verfahren ferner Folgendes:
Synchronisieren und Eliminieren von Überabtastungen von digitalen Abtastpegelsignalen eines Funkempfängerausgangs, um ein digitales Codechippegelsignal zu erhalten;
Entschlüsseln und Entspreizen des digitalen Codechippegelsignals, um Symbolpegelsignale von K Codekanälen zu erhalten;
mit einem kombinierten Strahlbildungsalgorithmus, Erzeugen einer Empfangsstrahlform für die Symbolpegelsignale von K Codekanälen, um ein kombiniertes Ergebnis zu erhalten;
Demodulieren des kombinierten Ergebnisses und Erfassen eines Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) seiner Trainingssequenz; wenn das SNR größer ist als ein vom System festgesetzter Schwellwert, direktes Ausgeben eines demodulierten Signals als Empfangssignal und Beenden, ansonsten Übergehen zu Schritt a).
Dieser Strahlbildungsalgorithmus ist ein kombinierter Maximalleistungsalgorithmus.
Die Schritte b), c) und d) werden auf einem Abtastpegel verarbeitet.
Das Berechnen der Hauptwegsignale, innerhalb der k^ten Codekanalstrahlform, anderer Codekanäle außer dem k^ten Codekanal in Schritt b), umfassend:
Berechnen eines Signalpegels, innerhalb der k^ten Codekanalstrahlform, anderer Codekanäle als dem k^ten Codekanal;
Berechnen der Gesamtenergie, innerhalb der k^ten Codekanalstrahlform, anderer Codekanals außer dem k^ten Codekanal entsprechend dem Signalpegel;
Vergleichen der Gesamtenergie mit einem Schwellwert, der durch das System eingestellt ist, und wenn die Gesamtenergie eines Signals größer als der Schwellwert ist, dann Bestimmen des Signals, das ein Hauptstörsignal ist, das gelöscht werden soll, von anderen Codekanälen als dem k^ten Codekanal;
Verbreiten des Signals, das gelöscht werden soll, mit einem Ausbreitungscode und Hinzufügen eines bekannten Verschlüsselungscodes, um ein Hauptwegsignal, innerhalb der k^ten Codekanalstrahlform, anderer Codekanäle als dem k^ten Codekanal zu gewinnen.
Das Suchen im digitalen Signal NSk(m) in Schritt c) umfasst Folgendes:
Erhalten eines Codechippegelsignals durch schrittweises Bewegen der Abtastpunktposition innerhalb eines Symbols;
Berechnen einer Korrelation des Codechippegelsignals mit einem bekannten Verschlüsselungscode und Berechnen der Gesamtenergie;
Verschlüsseln eines Signals, bei dem die Gesamtenergie größer als der Schwellwert ist, durch einen bekannten Verschlüsselungscode und Erhalten eines Mehrwegestörsignals, das auf einer Strahlformrichtung des k^ten Codekanals verteilt ist, anderer Codekanäle als dem Codekanal.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Entstörungsverfahren für ein Terminal eines CDMA-Kommunikationssystems in Anspruch 1 dargelegt.
Bevorzugte Merkmale dieses Aspekts sind in den Ansprüchen 2 bis 4 dargelegt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren in Anspruch 5 bereitgestellt. Bevorzugte Merkmale dieses Aspekts sind in den Ansprüchen 6 und 7 dargelegt.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren für ein mobiles CDMA-Kommunikationssystem mit einer längeren Trainingssequenz (Pilot oder Midamble) in einer Frame-Struktur, wie in einem realen mobilen Kommunikationssystem, werden nicht alle Arbeitscodekanäle durch Mehrwegeausbreitung usw. stark beeinflusst, so dass die Signalqualität am Smart-Antennenausgang vorerfasst werden kann, d. h. es wird das Signal-Rausch-Verhältnis (Fehlercode) in der Empfangstrainingssequenz (Pilot oder Midamble) erfasst; für Kanäle gibt es keinen Fehlercode oder die Zahl der Fehlercodes ist kleiner als ein Sollwert, dann wird keine weitere Bearbeitung benötigt. Auf diese Weise wird die Zahl der weiterverarbeitungsbedürftigen Kanäle stark reduziert und die Komplexität der Basisbandsignalverarbeitung wird stark herabgesetzt.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren für ein mobiles CDMA-Kommunikationssystem ohne längere Trainingssequenz (Pilot oder Midamble) in einer Frame-Struktur oder für ein mobiles CDMA- Kommunikationssystem mit einer längeren Trainingssequenz (Pilot oder Midamble) in einer Frame-Struktur, aber mit starken Störungen und ernsthaften Fehlercodekanälen muss das erfindungsgemäße Verfahren zum Beseitigen von Mehrwegestörungen angewendet werden, um einen korrekten Empfang zu erzielen.
Das erfindungsgemäße Verfahren schlägt einen Maximalleistungsverbundalgorithmus vor, der Strahlen auf Symbolebene formt und in Echtzeit betrieben werden kann.
Mit der von der Erfindung vorgeschlagenen neuen Mehrwegeentstörungstechnik wird ein Großteil der von diesem Kanal oder von anderen Kanälen kommenden Mehrwegestörungen beseitigt (Mehrwegestörungen, die nicht gelöscht werden, haben eine Zeitverzögerung mit einem ganzzahligen Vielfachen der Symbolbreite, aber ihre Auftretenswahrscheinlichkeit ist gering), so dass der Störeinfluss von Mehrwegeausbreitung usw. innerhalb einer maximalen Grenze beseitigt wird und der Zweck eines korrekten Empfangs erzielt wird. Das Rechenvolumen der Erfindung ist begrenzt, mit derzeitigem kommerziellem DSP kann es sorgfältig ausgeführt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft zwar mobile Kommunikationssysteme mit CDMA, aber nach einer einfachen Modifikation kann es vollständig in mobilen Kommunikationssystemen mit FDMA (Frequenzy Division Multiple Access) und TDMA (Time Division Multiple Access) eingesetzt werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Strukturdiagramm einer Basisstation eines mobilen CDMA-Kommunikationsystems mit Smart-Antennen.
2 ist ein Prinzipschema eines Verfahrens zum Erkennen und Verarbeiten eines Smart-Antennenausgangs in 1.
3 ist ein Fließschema eines erfindungsgemäßen Entstörungsverfahrens.
4 ist ein Strukturdiagramm eines Benutzerterminals für mobile Kommunikation.
AUSGESTALTUNGEN DER ERFINDUNG
Die erfindungsgemäße Technologie wird nachfolgend ausführlich anhand von Ausgestaltungen und Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt einen typischen Aufbau einer Basisstation eines drahtlosen Kommunikationssystems wie z. B. eines mobilen Kommunikationssystems oder eines drahtlosen Benutzerschleifensystems usw. mit einer Smart-Antenne. Es beinhaltet hauptsächlich N identische Antenneneinheiten 201A, 201B, ..., 201N; N fast identische Funkfrequenzzuführungskabel 202A, 202B, ..., 202N; N Funkfrequenztransceiver 203A, 203B, ..., 203N und einen Basisbandsignalprozessor 204. Alle Funkfrequenztransceiver 203A, 203B, ..., 203N benutzen denselben lokalen Oszillator 208, um zu gewährleisten, dass jeder Funkfrequenztransceiver kohärent arbeitet.
Alle Funkfrequenztransceiver 203A, 203B, ..., 203N haben einen ADC (Analog/Digital-Wandler) und einen DAC (Digital/Analog-Wandler), so dass alle Ein- und Ausgangssignale des Basisbandsignalprozessors 204 digitale Signale sind; die Funkfrequenztransceiver 203A, 203B, ..., 203N werden durch einen schnellen digitalen Bus 209 mit dem Basisbandsignalprozessor 204 verbunden.
Das Grundarbeitsprinzip der Basisstation mit Smart-Antenne und das Arbeitsverfahren von Smart-Antennen wurden im chinesischen Patent „Time Division Duplex Synchronous Code Division Multiple Access Wireless Communication System with Smart Antenna" ( CN 97 1 04039.7 ) beschrieben, das Entstörungsverfahren für das erfindungsgemäße Smart-Antennenempfangssignal wird ebenfalls in der Basisstationsstruktur implementiert. Die Erfindung ändert Prinzip und Eigenschaften des Smart-Antennenprinzips nicht und die Erfindung erörtert auch keine Sendesignalverarbeitung, sondern beschreibt lediglich ein Entstörungsverfahren für Empfangssignale.
Mit Bezug auf 1 und die Schritte 301 bis 304 von 3 in der in 1 gezeigten Basisstationsstruktur wird nun die im Basisbandsignalprozessor 204 implementierte Funktionsweise der Smart-Antenne beschrieben. Angenommen, das drahtlose CDMA-Kommunikationssystem besteht aus K Codekanälen und das Smart-Antennensystem besteht aus N Antenneneinheiten, N Funkfrequenzzuleitungskabeln und N Funkfrequenztransceivern, dann wird die i^te Empfangslink als ein Beispiel für die Beschreibung genommen.
Schritt 301: nach dem Empfang von der Antenneneinheit 201i wird das Signal von analog in digital umgewandelt (ADC) und vom i^ten Funkfrequenztransceiver 203i abgetastet; es wird ein digitales Signal ausgegeben, s_i(m) genannt, wobei m der m^te Abtastpunkt ist; Schritt 302: nach dem Synchronisieren des digitalen Signals s_i(m) und dem Eliminieren seiner Überabtastung in den Blöcken 210 wird ein digitales Chippegelsignal erhalten, s1_i(n) genannt, wobei n den n^ten Chip repräsentiert; Schritt 303: nach dem Entschlüsseln des digitalen Chippegelsignals s1_i(n) und dem Entspreizen in Block 205 wird es in eine Anzahl von K Codekanal-Symbolpegelsignalen unterteilt, x_ki(l) genannt, wobei l das l^te Symbol repräsentiert; Schritt 304: die Anzahl von K Codekanal-Symbolpegelsignalen passiert jeweils K Strahlformer 206 mit einem bestimmten Strahlbildungsverbundalgorithmus, wobei der i^te Linkempfangsstrahl geformt und sein Verbundergebnis erhalten wird, repräsentiert als:
wobei k = 1, 2, ..., K ist; w_ik(l) der Strahlbildungskoeffizient des k^ten Codekanals in der i^ten Link ist, wenn der Maximalleistungsverbundalgorithmus verwendet wird: wik(l) = xki·(l) (2)wobei x_ki·(l) das Konjugat des komplexen Zahl x_ki(l) ist, daher wird die Strahlbildungsmatrix W_k mit Symbolpegel erhalten, wobei R_k(l) der Ausgang des Smart-Antennensystems ist.
Im TDD-(Time Division Duplex)-System kann, wenn der Uplink-(Basisstationsempfangs)-Strahl gebildet wird, die Gewichtung jeder Link direkt für eine Downlink-(Basisstationssende)-Strahlbildung verwendet werden, auf diese Weise wird der Vorteil der Smart-Antenne voll genutzt. Nach dem Verarbeiten des Ausgangs R_k(l), wie oben beschrieben, durch eine solche Demodulation usw., kann das Empfangssignal erhalten werden.
Die 2 und 3 zeigen Störungen, die in der Basisstation des CDMA-Systems mit Smart-Antenne beseitigt werden müssen, und ein neues Signalverarbeitungsverfahren gemäß der Erfindung.
In Schritt 306 wird das Ausgangssignal R_k(l) des Smart-Antennensystems, das vom Basisbandsignalprozessor 204 ausgegeben wird, demoduliert und das Signal-Rausch-Verhältnis seiner Trainingssequenz (die Trainingssequenz in jedem mobilen Kommunikationssystem ist bekannt, sie kann durch einen Vergleich erhalten werden) wird durch K Demodulationseinheiten 207A, 207B, ..., 207K und K Signal-Rausch-Verhältnis-(S/N)-Detektionseinheiten 221A, 221B, ..., 221K erfasst; wenn das Signal-Rausch-Verhältnis des Ausgangssignals größer ist als der voreingestellte Schwellwert (Schritt 307 in 3 und Rautenblock in 2), dann bedeutet dies in dem entsprechenden Codekanal, dass kein Fehlercode oder eine Zahl von Fehlercodes vorhanden ist, die kleiner ist als der Sollwert, dann kann Schritt 308 ausgeführt werden: das Empfangssignal wird direkt ausgegeben, empfangene Daten werden ausgegeben und die Verarbeitung wird beendet. Wenn das Signal-Rausch-Verhältnis des Ausgangssignals kleiner ist als der voreingestellte Schwellwert (Schritt 307 in 3 und Rautenblock in 2), dann wird Schritt 305 ausgeführt: die Routine geht zur nächsten Signalverarbeitungsstufe (wenn es keine Trainingssequenz im drahtlosen Kommunikationssystem gibt, dann braucht das Signal-Rausch-Verhältnis in den Schritten 306 und 307 nicht erfasst zu werden).
In Schritt 305 wird das digitale Eingangssignal NR_k(m) nach der Strahlbildung erhalten, dies erfolgt in den Blöcken 222A, 222B, ..., 222K. Erstens, angenommen, der verarbeitete Codekanal ist der vom k^ten Benutzerterminal verwendete Codekanal, dann erfolgt die Strahlbildung des empfangenen digitalen Systems mit der erhaltenen k^ten Codekanalstrahlbildungsmatrix w_ik(l) direkt und es wird ein Satz von neuen Daten NR_k(m) gebildet:
wobei k = 1, 2, ..., K ist; w_ik der Mittelwert der k^ten Codekanalstrahlbildungsmatrix in einem Frame ist, dann ist:
wobei L die zu zählende Symbolzahl ist, offensichtlich muss L gleich oder kleiner als Symbolzahlen von einem Frame sein; die Definition von w_ik(l) ist in Formel (1); s_i(m) ist das von der i^ten Link empfangene Mehrkanal-TDMA-Signal, wie in 1 gezeigt.
Das erhaltene neue Datensignal NR_k(m) wird zu K Mehrwegeprozessoren 223A, 223B, ..., 223K gesendet, es wird mit dem neuen erfindungsgemäßen Verarbeitungsverfahren verarbeitet; das Verarbeitungsverfahren beinhaltet hauptsächlich Folgendes: der erste Schritt besteht aus den Schritten 310 und 312, der zweite Schritt besteht aus Schritt 314, der dritte Schritt besteht aus Schritt 316 und der vierte Schritt besteht aus Schritt 318; wie in 3 gezeigt.
Erster Schritt: Beseitigen der Hauptwegkomponente, die von anderen Benutzern kommt, sie ist im Signalpegel des k^ten Strahls des digitalen Eingangssignals NR_k(m) nach der Strahlbildung enthalten, ihr Verarbeitungsverfahren lautet wie folgt:

1) Berechnen aller anderen Hauptwegsignale im k^ten Strahl, Berechnen anderer Codekanalsignalpegel, die im k^ten Strahl des Arbeitscodekanals sind, d. h. Berechnen von:
wobei v = 1, 2, ..., K (ausschließlich v = k), die andere Codekanal-Gesamtleistung im k^ten Codekanal beträgt
wobei F_v·(l) das Konjugat der komplexen Zahl F_v(l) ist, L die zu zählende Symbolzahl ist, L sollte offensichtlich gleich oder kleiner als die Symbolzahlen von einem Frame sein. Dann wird p_v mit dem vom System eingestellten Schwellenwert verglichen, wenn eine Zahl U von Werten größer als der Schwellenwert ist, d. h. eine Anzahl U von Signalen muss beseitigt werden, dann bedeutet dies, dass es eine Anzahl von U Signalen gibt, die nicht vom räumlichen Filter der Smart-Antenne beseitigt werden können. Für das l^te Symbol kann dieser Signalausgang als F_u(l) repräsentiert werden.

Das Veranlassen vom Ausstreuen eines Spektrums für F_u(l) mit dem u^ten Streuspektrumcode und das Erhalten des Streuspektrumsignals f_u(n) nach dem Streuspektrum, lösen die mittlere Amplitude, in der k^ten Link, jedes zu beseitigenden Signals: s2u(n) = u·fu(n)·pn_cod(n) (7)wobei R_u(l) durch die Formel (1) gelöst wurde, u = 1, 2, ..., U.
Auch hier wird wieder das Streuspektrum für dieses Signal erhalten und der bekannte Verschlüsselungscode darauf gesetzt, dann wird sein digitales Eingangssignal zurückgewonnen: S2u(n) = u·fn(n)·pn_cod(n) (8)

2) In NR_k(m) wird nach dem Beseitigen anderer Hauptwegsignale NS_k(m) erhalten. Man subtrahiere die Störung vom digitalen Gesamteingangssignal nach der Strahlbildung, dann das digitale Eingangssignal nach der Strahlbildung, das nur den benötigten Codekanal (k^ten Kanal) und alle Mehrwegestörungen enthält, dann wird Folgendes erhalten:

Die obigen Operationen erfolgen auf dem Abtastpegel, das Signal s2_u(n) sollte auf den Abtastpegel transformiert werden, hier s2_u(m) bilden, dann kann davon ausgegangen werden, dass alle Abtastwerte gleichmäßig verteilt sind.
Schritt 2: Suchen und Auflösen aller Mehrwegekomponenten in NS_k(m). Suchen nach Mehrwegekomponenten, die in dieser Richtung des gebildeten Strahls verteilt sind; die Suche erfolgt in dem oben gebildeten digitalen Signal NS_k(m), jedes Mal einen Abtastpunkt m bewegen und einen neuen Satz sl_kj(n) holen; mit dem bekannten Schlüsselcode pn_code(n) wird das korrelierte y_kj(n) auf Symbollevel geholt und seine Gesamtenergie wird berechnet:
wobei M = M – 1 und M die Zahl aller Chips für die gezählten L Symbole sind. In der obigen Formel werden nur eine Anzahl von T Störungen behalten, deren Energie den Schwellwert übersteigt, dann y_ki(n) mit dem bekannten Schlüsselcode pn_code(n) verschlüsseln und den t^ten Störungswert in den Eingangsdaten s3_kt(n) verschlüsseln: s3kt(n) = ykt(n)·pn_code(n) (11)
Die Suche erfolgt offensichtlich nur in einem Symbol, die Suchzahlen müssen gleich den Abtastzahlen in jedem Chip multipliziert mit SF – 1 sein, wobei SF der Streuspektrumkoeffizient ist.
Schritt 3: Beseitigen des Mehrwegesignals. In NS_k(m) werden von einem anderen Benutzer kommende Mehrwegesignale beseitigt und SS_k(m) geholt. Stördatensignale subtrahieren, die den Schwellwert von dem in Schritt 2 erhaltenen Eingangsdatensignal NS_k(m) übersteigen, dann werden von anderen Benutzern kommende Mehrwegestörsignale beseitigt:
Die Operation erfolgt auf Abtastpegel, s3_ki(n) sollte auf Abtastpegel transformiert werden, um hier s3_ki(m) zu bilden, es kann davon ausgegangen werden, dass alle Abtastwerte gleichmäßig verteilt sind.
Schritt 4: Ausgang RS_k(l) nach der Störungsbeseitigung holen. Vom Abtastwert SS_k(m), in dem Mehrwegestörsignale von anderen Benutzern beseitigt wurden, wird jeder digitale Chippegelsignalwert s4_k(n) erhalten; das Hauptwegsignal des k^ten Code-Kanals wird mit dem Mehrwegesignal in Phasenkoinzidenz überlagert, dann mit dem k^ten Streuspektrumscode entschlüsselt und entspreizt, nach dem Beseitigen der Störung kann das Ausgangssignal RS_k(l) erhalten werden.
Ferner wird nach der Demodulation in Schritt 320 ein Ergebnis nach der Störungsbeseitigung schließlich erhalten; Daten werden ausgegeben und das Verfahren endet in Schritt 308.
Offensichtlich sollte der oben genannte Prozess für den gesamten Codekanal erfolgen, der Fehlercode hat, d. h. der oben genannte Prozess sollte K Mal (Signal-Rausch-Verhältnis größer als ein Schwellenwert) erfolgen, um den Zweck der Störungsbeseitigung für den gesamten Codekanal zu erfüllen.
4 zeigt eine CDMA-Benutzerterminalsstruktur mit dem erfindungsgemäßen Verfahren. Sie beinhaltet die Antenne 401, den Funktransceiver 402, den A/D-Wandler 403, den D/A-Wandler 404 und den Basisbandsignalprozessor 405. Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Basisbandsignalprozessor 405 ausgeführt.
In dieser Struktur kann der Ausgang des A/D-Wandlers 403 direkt für das oben erwähnte digitale Eingangssignal NR_k(m) verwendet werden, dann erfolgt die Störungsbeseitigung in den oben erwähnten Schritten eins bis vier. Im ersten Schritt, in dem von anderen Benutzern kommende Hauptwegsignale beseitigt werden, können diese Hauptwegsignale F_v(l) direkt durch Entschlüsseln und Entspreizen ohne Anwendung der oben erwähnten Formel (5) erhalten werden, und es beginnt direkt von der oben erwähnten Formel (6).
In dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Strahlbildung an der Basisstation; wenn das erfindungsgemäße Verfahren am Benutzerterminal angewendet wird, dann ist das vom Benutzerterminal selbst empfangene Empfangssignal das erwähnte digitale Signal NR_k(m) nach der Strahlbildung; gemäß den Zahlen von Codekanälen k, die vom Benutzerterminal empfangen werden müssen, mit den vier oben erwähnten Schritten, kann die Störungsbeseitigung fortgesetzt werden.
Der technologische Ansatz der Erfindung ist zwar hauptsächlich auf ein mobiles CDMA-Kommunikationssystem gerichtet, aber er kann nach einer einfachen Modifikation vollständig in mobilen Kommunikationssystemen mit Frequenzmehrfachzugriff und Zeitmehrfachzugriff eingesetzt werden. Jeder Techniker im Bereich Forschung und Entwicklung von Funkkommunikationssystemen kann nach dem Verstehen der Grundsätze von Smart-Antennen und mit Grundkenntnissen in der digitalen Signalverarbeitung Smart-Antennensysteme hoher Qualität gemäß dem von der Erfindung vorgeschlagenen Verfahren entwerfen und kann sie in verschiedenen mobilen Kommunikationssystemen oder Funkbenutzerschleifensystemen einsetzen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch ein neues digitales Signalverarbeitungsverfahren, das in mobilen CDMA-Kommunikationssystemen oder anderen Funkkommunikationssystemen zum Einsatz kommen kann; es bewirkt, dass das System Smart-Antennen benutzt und gleichzeitig werden Interferenzen von verschiedenen Mehrwegeausbreitungen beseitigt und es wird ein besseres Ergebnis erzielt.

Claims

Entstörungsverfahren auf der Grundlage von smarten Antennen, wobei das Verfahren in einer Basisstation eines CDMA-Kommunikationssystems angewendet ist und die Basisstation N Antenneneinheiten (201), N Funkzuleitungskabel (202), N Funktransceiver (203) und einen Basisbandsignalprozessor (204) umfaßt, umfassend: a) mit einer Strahlbildungsmatrix eines k^ten Codekanals, durch Empfangsstrahlbildung erhalten, Erzeugen einer direkten Strahlbildung für ein digitales Abtastpegelsignal einer Funkempfängerausgabe, und nach der Strahlbildung Erhalten eines digitalen Signals von K Codekanälen NR_k(m) (305), wobei k den Codekanal repräsentiert und m den Abtastpunkt repräsentiert; b) Berechnen einer Energie eines Hauptwegsignals für jeden Codekanal, außer dem k^ten Codekanal, wobei ein Hauptwegsignal ein Signal ist, dessen Energie größer als ein Schwellwert (310) ist, und dann Subtrahieren der Hauptwegsignale vom digitalen Signal NR_k(m), um ein digitales Signal NS_k(m) zu erhalten, das nur ein Hauptweg- und ein Mehrwegesignal des k^ten Codekanals und Mehrwegestörsignal anderer Codekanäle (312) umfaßt; c) Suchen im digitalen Signal NR_k(m) von Schritt b), um ein Mehrwegestörsignal zu erhalten, das in Strahlbildungsrichtung des k^ten Codekanals verbreitet ist und von anderen Codekanälen als dem k^ten Codekanal (314) kommt; d) Subtrahieren des digitalen Signals NS_k(m) von Schritt b) mit Mehrwegestörsignal, das von anderen Codekanälen kommt, um ein digitales Abtastpegelsignal des k^ten Codekanals zu erhalten, das die Hauptwegestörsignale und die Mehrwegestörsignale anderer Codekanäle (316) gelöscht hat; e) Erhalten eines digitalen Codechippegelsignals aus dem digitalen Abtastpegelsignal von Schritt d) und Überlagern phasengleicher Koinzidenz-Hauptweg- und -Mehrwegesignale des k^ten Codekanals, dann Entschlüsseln, Ausbreiten und Demodulieren des überlagerten Signals, um ein empfangenes Signal, bei gelöschten Störungen, des k^ten Codekanals (318) zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte b), c) und d) auf einem Abtastpegel verarbeitet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Berechnen der Hauptwegsignale jedes Codekanals außer dem k^ten Codekanal in Schritt b) folgendes umfaßt: Berechnen eines Signalpegels, innerhalb der k^ten Codekanalstrahlform, anderer Codekanäle als dem k^ten Codekanal; Berechnen der Energie, innerhalb der k^ten Codekanalstrahlform, jedes Codekanals außer dem k^ten Codekanal entsprechend dem Signalpegel; Vergleichen der Energie mit einem Schwellwert, der durch das System eingestellt ist, und wenn die Energie eines Signals größer als der Schwellwert ist, dann Bestimmen des Signals, das ein Hauptstörsignal ist, das gelöscht werden soll, von anderen Codekanälen als dem k^ten Codekanal; Verbreiten des Signals, das gelöscht werden soll, mit einem Ausbreitungscode und Hinzufügen eines bekannten Verschlüsselungscodes, um ein Hauptwegsignal, innerhalb der k^ten Codekanalstrahlform, anderer Codekanäle als dem k^ten Codekanal zu gewinnen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Suchen im digitalen Signal NS_k(m) in Schritt c) folgendes umfaßt: Erhalten eines Codechippegelsignals durch schrittweises Bewegen der Abtastpunktposition innerhalb eines Symbols; Berechnen einer Korrelation des Codechippegelsignals mit einem bekannten Verschlüsselungscode und Berechnen der Gesamtenergie; Verschlüsseln eines Signals, bei dem die Gesamtenergie größer als der Schwellwert ist, durch einen bekannten Verschlüsselungscode und Erhalten eines Mehrwegestörsignals, das auf einer Strahlformrichtung des k^ten Codekanals verteilt ist, anderer Codekanälen als dem k^ten Codekanal.
Entstörungsverfahren für ein Terminal eines CDMA-Kommunikationssystems, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es folgendes umfaßt: a) Empfangen eines Signals NR_k(m) von einer Basisstation, wobei NR_k(m) ein digitales Signal ist, das durch Strahlbildung mit einer Strahlbildungsmatrix eines k^ten Codekanals in der Basisstation erhalten ist, wobei k den Codekanal repräsentiert und m den Abtastpunkt repräsentiert, b) Berechnen der Hauptwegsignale anderer Codekanäle als dem k^ten Codekanal, wobei ein Hauptwegsignal ein Signal ist, dessen Energie größer als ein Schwellwert ist, und Subtrahieren der Hauptwegsignale aus anderen Codekanälen von dem digitalen Signal NR_k(m), das durch das Terminal empfangen ist, um ein digitales Signal NS_k(m) zu erhalten, das nur Hauptweg- und Mehrwegesignale des k^ten Codekanals und Mehrwegestörsignale von anderen Codekanälen enthält; c) Suchen im digitalen Signal NS_k(m) von Schritt b), um ein Mehrwegestörsignal zu erhalten, das in Strahlbildungsrichtung des k^ten Codekanals verteilt ist und von anderen Codekanälen als dem k^ten Codekanal kommt; d) Subtrahieren des digitalen Signals NS_k(m) von Schritt b) mit Mehrwegestörsignal von anderen Codekanälen, um ein digitales Abtastpegelsignal des k^ten Codekanals zu erhalten, bei dem die Hauptwegstörsignale und Mehrwegestörsignale von anderen Codekanälen als dem k^ten Codekanal ausgelöscht sind; e) Erhalten eines digitalen Chippegelsignals aus dem digitalen Abtastpegelsignal von Schritt c) und Überlagern phasengleicher Koinzidenz-Hauptweg- und -Mehrwegesignale des k^ten Codekanals, dann Entschlüsseln, Ausbreiten und Demodulieren des überlagerten Signals, um ein Empfangssignal mit gelöschten Störungen des k^ten Codekanals zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Berechnen der Hauptwegsignale anderer Codekanäle als dem k^ten Codekanal in Schritt b) folgendes umfaßt: Berechnen eines Signalpegels, innerhalb der k^ten Codekanalstrahlform, von anderen Codekanälen als dem k^ten Codekanal; Berechnen der Energie jedes anderen Codekanals als dem k^ten Codekanal entsprechend dem Signalpegel; Vergleichen der Energie mit einem Schwellwert, der durch das System festgelegt ist, und wenn die Energie eines Signals größer als der Schwellwert ist, dann Bestimmen des Signals, das ein Hauptstörsignal ist, das gelöscht werden soll, aus anderen Codekanälen als dem k^ten Codekanal; Verbreiten des Signals, das gelöscht werden soll, mit einem Ausbreitungscode und Hinzufügen eines bekannten Verschlüsselungscode, um ein Hauptwegsignal, innerhalb der k^ten Codekanalstrahlform, anderer Codekanäle als dem k^ten Codekanal zu gewinnen.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Suchen im digitalen Signal NS_k(m) in Schritt c) folgendes umfaßt: Erhalten eines Codechippegelsignals durch schrittweises Bewegen der Abtastpunktposition innerhalb eines Symbols; Berechnen einer Korrelation des Codechippegelsignals mit einem bekannten Verschlüsselungscode und Berechnen der Gesamtenergie; Verschlüsseln eines Signals, mit einer Gesamtenergie, die größer als der Schwellwert ist, durch einen bekannten Verschlüsselungscode und Erhalten eines Mehrwegestörsignals, das auf der Strahlformrichtung des k^ten Codekanals verteilt ist, von anderen Codekanälen als dem k^ten Codekanal.