專利名稱：一種采用判決反饋的聯(lián)合檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多用戶擴頻無線通信系統(tǒng)的解調(diào)技術(shù)，特別是涉及一種采用判決反饋的聯(lián)合檢測方法。
擴頻技術(shù)是一種用不同的特征碼序列(擴頻碼)來區(qū)分不同用戶的數(shù)據(jù)的技術(shù)。由于存在擴頻碼之間的互相關(guān)性能不是特別好(不完全正交)或者信道存在時延擴展導(dǎo)致碼間串?dāng)_(ISI)，進一步導(dǎo)致多址干擾(MAI)。對一般的多用戶擴頻通信系統(tǒng)而言，多址干擾往往是影響系統(tǒng)性能如系統(tǒng)容量等的重要因素。現(xiàn)有技術(shù)中，有時會采用聯(lián)合檢測的技術(shù)來克服多址干擾，或減弱多址干擾對系統(tǒng)性能的影響。
現(xiàn)有技術(shù)中關(guān)于聯(lián)合檢測的技術(shù)可參見參考文獻[1]，即，A.KleinG.K.Kaleh P.W.Basier在IEEE Trans.on Vehicular Technology.Vol.45 No.21996，May發(fā)表的“Zero Forcing and Minimum Mean-Square-Error Equalizationfor Multiuser Detection in Code-Division Multiple-Acess channels”。也可參見參考文獻[2]，即，3GTS25.222″Multiplexing and channel coding(TDD)″，3GPP，2000，March。以及參見參考文獻[3]，即，3GTS25.223″Spreading and modulation(TDD)″，3GPP，2000，March。
聯(lián)合檢測技術(shù)是多用戶檢測技術(shù)中的一種，聯(lián)合檢測技術(shù)可以大大改善系統(tǒng)的性能。在傳統(tǒng)的DS-CDMA系統(tǒng)中，利用常規(guī)的匹配濾波器來檢測出每個用戶的信號，而對多址干擾(MAI)不作處理，而在聯(lián)合檢測中，多個用戶的碼字、信道信息聯(lián)合起來檢測每個單獨用戶的信息，在聯(lián)合檢測中假定各用戶的碼字和信道信息已知。聯(lián)合檢測又可以分為ZF(迫零)算法，MMSE(最小均方差)算法等不同的具體算法。為了提高算法的性能，這些算法許多都可以引入反饋技術(shù)，即對部分用戶已解調(diào)的數(shù)據(jù)進行判決然后再代入解調(diào)算法中對后面的數(shù)據(jù)進行解調(diào)。所謂判決是指接收端在解調(diào)出數(shù)據(jù)后，根據(jù)解調(diào)下的數(shù)據(jù)以及發(fā)送端所發(fā)送的數(shù)據(jù)的幾種可能(例如只能是1、0、或-1)對用戶數(shù)據(jù)的一種判斷，判決后的數(shù)據(jù)一般不同于接收端解調(diào)下的數(shù)據(jù)，而是對接收端解調(diào)下的數(shù)據(jù)的一種修正。
現(xiàn)有技術(shù)中采用判決反饋的聯(lián)合檢測方法的缺點在于盡管判決反饋技術(shù)一般情況下能提高算法的性能，但是由于各用戶數(shù)據(jù)經(jīng)過信道后一般為受干擾信號，判決時很有可能出現(xiàn)誤判的情況，在出現(xiàn)誤判的情況下可能對解調(diào)存在誤碼擴散的問題，從而影響算法的性能。
本發(fā)明的目的在于提出一種采用判決反饋的聯(lián)合檢測方法，其可有效地防止或降低聯(lián)合檢測的判決反饋中存在的誤碼擴散問題，更加準(zhǔn)確地解調(diào)用戶數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出了一種采用判決反饋的聯(lián)合檢測方法，其特征在于相應(yīng)于每一用戶設(shè)置一個判決門限，在利用已解調(diào)的用戶數(shù)據(jù)進行反饋時，超過門限的用戶數(shù)據(jù)在進行判決后反饋，不超過門限的用戶數(shù)據(jù)按解調(diào)的原值反饋。
較佳地，所述的聯(lián)合檢測可以采用ZF(迫零)算法或MMSE(最小均方差)算法。
較佳地，所述相應(yīng)于每一用戶的判決門限，可以由該用戶的功率或信噪比決定。
較佳地，所述相應(yīng)于每一用戶的判決門限，可以由該用戶的功率或信噪比決定，并且功率較大或信噪比較高的用戶的判決門限可以取得較低。
較佳地，可以對所述相應(yīng)于每一用戶的判決門限進行調(diào)節(jié)，以達(dá)到效果較好的判決反饋同時又不導(dǎo)致嚴(yán)重的誤碼擴散。
較佳地，接收端在具體實現(xiàn)時可以包含以下步驟接收端測量到各個用戶的功率或信噪比；接收端根據(jù)測量到的各個用戶的功率或信噪比確定相應(yīng)于各個用戶的判決門限；接收端對已解調(diào)的用戶數(shù)據(jù)進行反饋，超過門限的用戶數(shù)據(jù)在進行判決后反饋，不超過門限的用戶數(shù)據(jù)按解調(diào)的原值反饋。
本發(fā)明的核心思想在于在進行聯(lián)合檢測中的判決反饋時，只對超過門限的數(shù)據(jù)進行判決反饋，不超過門限的數(shù)據(jù)按解調(diào)下的數(shù)據(jù)原值反饋，藉此以有效地防止或降低聯(lián)合檢測的判決反饋中存在的誤碼擴散，提高算法性能，更加準(zhǔn)確地解調(diào)用戶數(shù)據(jù)。
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下舉實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明進一步詳細(xì)說明。所應(yīng)理解的是，其僅用于對本發(fā)明的闡述說明而非限制。其中

圖1示出了本發(fā)明的一個較佳實施例中接收端接收過程的簡單框圖；圖2示出了圖1所示的較佳實施例中采用的ZF算法基本處理流程。
本發(fā)明可以認(rèn)為是對判決反饋采用一種自適應(yīng)的技術(shù)，對特定的用戶采用一個判決門限，只有超過這個門限的解調(diào)數(shù)據(jù)才加以判決反饋，不超過門限的解調(diào)數(shù)據(jù)按解調(diào)原值反饋。某個特定用戶的門限可以由其信號的功率或信噪比決定。
在本發(fā)明的一個較佳實施例中，首先通過其它方法得到各用戶的信號功率或信噪比，功率或信噪比可以通過信道估計或?qū)π盘栠M行處理得到。接著對各個用戶確定一個判決門限，此判決門限由用戶的功率或信噪比決定，其具體的關(guān)系可以通過經(jīng)驗公式或仿真得到。一般情況下，功率大或信噪比高的用戶的判決門限可以取得低一些?？梢哉{(diào)整各用戶的判決門限使得判決反饋的性能較好，又不至于導(dǎo)致嚴(yán)重的誤碼擴散。在解調(diào)的過程中對已解調(diào)的數(shù)據(jù)進行反饋的過程中只有超過門限的數(shù)據(jù)才進行判決反饋，不超過門限的數(shù)據(jù)原值反饋，不進行判決。
更加具體的，圖1示出了本發(fā)明的一個較佳實施例中接收端接收過程的簡單框圖。請參見圖1，接收端的聯(lián)合檢測處理過程包含以下步驟(1)、經(jīng)過天線接收射頻處理之后得到基帶信號。
(2)、對各用戶進行信道估計得到各新用戶的信號估計。
(3)、根據(jù)各用戶的信道估計得到各個用戶信號的功率。
(4)、根據(jù)各用戶的功率得到各用戶的判決門限。
(5)、根據(jù)步驟(1)，(2)，(4)得到的結(jié)果對數(shù)據(jù)采用ZF(迫零)聯(lián)合檢測算法解調(diào)，超過判決門限的用戶數(shù)據(jù)在進行判決后反饋，不超過門限的用戶數(shù)據(jù)按解調(diào)的原值反饋。其具體步驟可參見后文。
盡管本實施例以聯(lián)合檢測中ZF(迫零)算法為例具體介紹本發(fā)明的思想，但本發(fā)明實際上并不僅限于ZF算法，其思想很容易推廣到MMSE算法等其它聯(lián)合檢測技術(shù)。
先介紹基本的ZF算法設(shè)系統(tǒng)共有K個用戶，為同步擴頻系統(tǒng)，以時隙為單位進行解調(diào)，每個時隙包含N個符號，系統(tǒng)采取線性調(diào)制。每個用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)序列為d(k)=(d1(k),d2(k)...dN(k))T,k=1...K---(1)]]>假設(shè)每個用戶的擴頻序列都為Q，以簡化表示。則每個用戶的擴頻序列為c(k)=(c1(k),c2(k)...cQ(k))T,k=1...K---(2)]]>由于在系統(tǒng)中每個用戶信號經(jīng)過的信道都不一樣，即每個信道的沖擊響應(yīng)均不一樣，假設(shè)每個用戶的信道沖擊響應(yīng)已知，且沖擊響應(yīng)的最大長度為W個chip(碼片)，則每個用戶的沖擊響應(yīng)可以這樣表示h(k)=(h1(k),h2(k)...hW(k))T,k=1...K---(3)]]>為了簡化，假設(shè)信道在一個時隙內(nèi)為時不變信道，實際上若時變也不影響本文討論。當(dāng)W大于1時，ISI產(chǎn)生，MAI也因ISI和其他信道畸變或擴頻碼C(k)的非完全正交或兩者共同產(chǎn)生。
對擴頻和信道響應(yīng)作卷積，可以得到一個復(fù)合的信道響應(yīng)b(k)=(b1(k),b2(k)...bQ+W-1(k))T=c(k)*h(k)k=1...K---(4)]]>
設(shè)接收的信號序列為e，序列的長度應(yīng)為N*Q+W-1，假設(shè)各個用戶取得完全的同步，接收信號中的加性平穩(wěn)噪聲序列為n＝(n1，n2...nN*Q+W-1)T(5)其均值為0，并具有協(xié)方差矩陣Rn＝E(n·nH)。 (6)我們下面來構(gòu)造系統(tǒng)方程。
令所有用戶的數(shù)據(jù)表示為d=(d(1)T,d(2)T...d(K)T)T=(d1,d2...dN·K)T---(7)]]>相當(dāng)于dj=dn(k);j=n+N(k-1)]]>定義傳輸矩陣AA＝(Aij)；i＝1...N·Q+W-1，j＝1...K·N(8)其中 則系統(tǒng)的方程就可以寫成e＝Ad+n (9)下面采用迫零線性均衡算法(ZF-BLE)討論(9)式的解法。ZF-BLE算法的全稱為Zero-Forcing Block linear Equalizer，其實質(zhì)為加權(quán)最小二乘法估計。對于加權(quán)最小二乘法估計要求下式的值最小。(e-Ad^c,ZF)HRn-1(e-Ad^c,ZF)---(10)]]>這樣得到的估計為無偏估計，具體為，d^c,ZF=(AHRn-1A)-1AHRn-1e---(11)]]>我們對(11)式進行進一步的分解。(11)式必須要求(AHRn-1A)非奇異，這一點在實際中通過選擇擴頻碼C(k)一般都能滿足，對(AHRn-1A)進行Cholesky分解，AHRn-1A=(ΣH)H·ΣH---(12)]]>
其中H為對角線元素為1的三角矩陣，∑為實對角矩陣。這樣(11)式可以寫為d^c,ZF-BLE=(AHRn-1A)-1AHRn-1e]]>=(ΣH)-1·(HHΣ)-1AHRn-1e---(13)]]>故ZF-BLE可以看作WMF+白化濾波器(HH∑)-1+(ISI和MAI取消器)(∑H)-1的級聯(lián)。如圖2所示，圖2示出了圖1所示的較佳實施例中采用的ZF算法基本處理流程。
當(dāng)輸入噪聲為平穩(wěn)不相關(guān)噪聲時Rn＝σ2·1 (14)(11)式可以化為，d^c,ZF=(AH·A)-1AH·e---(15)]]>令X＝AHA＝LLH(16)其中L為三角矩陣。則有L·LH·d^c,ZF=AH·e---(17)]]>令LH·d＝y(tǒng) (18a)， L·y＝AH·e＝d(18b)(18a)、(18b)兩個方程均很容易通過迭代解出。所謂的聯(lián)合檢測其實可以看成3個步驟，第一個步驟，是計算AHe得到d，然后解方程(18b)，然后解方程(18a)，至于要這樣解的原因，是因為解一般矩陣方程Bx＝y(tǒng)這樣的方程計算量都非常巨大，但是當(dāng)B為三角矩陣是就可以用比較快、比較少的運算量解出來。聯(lián)合檢測的解的過程就是因此，當(dāng)B為三角矩陣時，原來的方程就可以采用迭代法很快解出，即先解只有一個未知數(shù)的方程，然后把結(jié)果代入有兩個未知數(shù)的方程解出另外一個未知數(shù)，然后解有3個未知數(shù)的方程....。
在作為現(xiàn)有技術(shù)的參考文獻[1]中的迫零判決反饋算法中，在解第二個三角方程(18a)的過程中直接引入判決反饋的技術(shù)，在第二個方程時，對以解調(diào)的數(shù)據(jù)進行判決，對于判決后的數(shù)據(jù)再代入方程繼續(xù)解調(diào)其它的數(shù)據(jù)。
而依照本較佳實施例，對數(shù)據(jù)采用ZF(迫零)聯(lián)合檢測算法解調(diào)時的具體的步驟為1、對信號進行匹配濾波；2、根據(jù)信道估計和擴頻碼得到ZF算法第二，三步的三角矩陣，并解第一個三角方程；3、解第二個三角方程，由于為三角方程，每解出一個數(shù)據(jù)需要引用已解出來的數(shù)據(jù)，故將解出來的數(shù)據(jù)與相應(yīng)于該用戶的門限進行比較，如滿足門限則進行判決，判決后結(jié)果為接下來解的數(shù)據(jù)時引用。若不滿足門限則按解調(diào)的原值反饋，而不是在判決后再反饋。最后輸出所有用戶的解調(diào)數(shù)據(jù)。
由此可見，由于本發(fā)明在進行判決反饋時只對超過門限的數(shù)據(jù)進行判決反饋，不超過門限的數(shù)據(jù)按解調(diào)下的數(shù)據(jù)原值反饋，因此有效地防止或降低了聯(lián)合檢測的判決反饋中存在的誤碼擴散問題，提高算法性能，有助于更加準(zhǔn)確地解調(diào)用戶數(shù)據(jù)。
以上實施例僅用以說明本發(fā)明而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種采用判決反饋的聯(lián)合檢測方法，其特征在于相應(yīng)于每一用戶設(shè)置一個判決門限，在利用已解調(diào)的用戶數(shù)據(jù)進行反饋時，超過門限的用戶數(shù)據(jù)在進行判決后反饋，不超過門限的用戶數(shù)據(jù)按解調(diào)的原值反饋。
2.如權(quán)利要求1所述的采用判決反饋的聯(lián)合檢測方法，其特征在于所述的聯(lián)合檢測采用ZF算法或MMSE算法。
3.如權(quán)利要求1所述的采用判決反饋的聯(lián)合檢測方法，其特征在于所述相應(yīng)于每一用戶的判決門限，由該用戶的功率或信噪比決定。
4.如權(quán)利要求1所述的采用判決反饋的聯(lián)合檢測方法，其特征在于所述相應(yīng)于每一用戶的判決門限，由該用戶的功率或信噪比決定，功率較大或信噪比較高的用戶的判決門限可以取得較低。
5.如權(quán)利要求1所述的采用判決反饋的聯(lián)合檢測方法，其特征在于可以對所述相應(yīng)于每一用戶的判決門限進行調(diào)節(jié)，以達(dá)到效果較好的判決反饋同時又不導(dǎo)致嚴(yán)重的誤碼擴散。
6.如權(quán)利要求1所述的采用判決反饋的聯(lián)合檢測方法，其特征在于具體包含以下步驟接收端測量到各個用戶的功率或信噪比；接收端根據(jù)測量到的各個用戶的功率或信噪比確定相應(yīng)于各個用戶的判決門限；接收端對已解調(diào)的用戶數(shù)據(jù)進行反饋，超過門限的用戶數(shù)據(jù)在進行判決后反饋，不超過門限的用戶數(shù)據(jù)按解調(diào)的原值反饋。
全文摘要
一種采用判決反饋的聯(lián)合檢測方法,其特征在于:相應(yīng)于每一用戶設(shè)置一個判決門限,在利用已解調(diào)的用戶數(shù)據(jù)進行反饋時,超過門限的用戶數(shù)據(jù)在進行判決后反饋,不超過門限的用戶數(shù)據(jù)按解調(diào)的原值反饋。其可有效地防止或降低聯(lián)合檢測的判決反饋中存在的誤碼擴散,提高算法性能,更加準(zhǔn)確地解調(diào)用戶數(shù)據(jù)。
文檔編號H04J13/02GK1362802SQ0110009
公開日2002年8月7日 申請日期2001年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月8日
發(fā)明者蔡朝輝 申請人:華為技術(shù)有限公司