專利名稱：雙層加權(quán)并行干擾對消算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及CDMA移動通信系統(tǒng)中基站的多用戶檢測技術(shù)，尤其涉及CDMA系統(tǒng)中并行干擾對消算法。
背景技術(shù)：
CDMA系統(tǒng)因其高容量、高服務(wù)質(zhì)量、保密性好等優(yōu)點已經(jīng)成為第三代移動通信的發(fā)展方向。多址干擾(Multiple Access Interference)限制了CDMA系統(tǒng)容量和性能的提高。一個用戶對其他用戶產(chǎn)生的多址干擾通常很小。但是當(dāng)用戶數(shù)目增大時，對某一個用戶來講，其他用戶對它產(chǎn)生的多址干擾總和就很大。當(dāng)存在遠近效應(yīng)時，某個用戶的信號幅度較大，該用戶對弱信號用戶產(chǎn)生的多址干擾就較大，使弱信號淹沒在強信號之中。單用戶接收機無法消除多址干擾對用戶信號檢測的影響，在用戶數(shù)目增大和遠近效應(yīng)情況下接收機的檢測性能降低。設(shè)計抗多址干擾的接收機是發(fā)揮CDMA系統(tǒng)高容量、高服務(wù)質(zhì)量優(yōu)勢的關(guān)鍵。
多用戶檢測技術(shù)是克服多址干擾的影響，提高CDMA系統(tǒng)容量的一種增強型技術(shù)。它可以充分利用多個用戶的信息，對多個用戶信號進行聯(lián)合檢測，從而盡可能地減小多址干擾對接收機性能的影響，提高系統(tǒng)的容量。
Verdu于1986年提出基于最大后驗概率的多用戶檢測器，即最大似然序列檢測器。雖然這種檢測器是最佳檢測器，但是這種檢測器復(fù)雜度高，而且需要對接收信號幅度和相位信息的估計。這使得最大似然序列檢測器難以應(yīng)用。因此，必須研究次最佳的多用戶檢測算法。
次最佳的多用戶檢測算法大致分為兩類線性檢測算法和干擾對消算法。線性檢測算法對單用戶檢測器的軟輸出進行線性變換，產(chǎn)生一組能夠提高性能的新輸出。這類算法主要包括去相關(guān)檢測器(Decorrelating Detector)、最小均方誤差檢測器(MinimumMean Square Error Detector)和多項式展開法(Polynomial Expansion Detector)等。線性檢測算法性能較好，但是計算很復(fù)雜。干擾對消算法將期望用戶的信號視為有用信號，將其他用戶的信號視為干擾信號；先從接收信號中消除其他用戶的干擾，得到期望用戶的信號，然后對期望用戶的信號進行檢測，從而提高系統(tǒng)的性能。干擾對消算法可以分為串行干擾對消(Serial Interference Cancellation)和并行干擾對消(ParallelInterference Cancellation)。串行干擾對消算法按照功率降序?qū)τ脩粜盘栠M行排序。首先對功率最大的用戶進行判決檢測，然后再生該用戶信號，從接收信號中去掉該用戶的信號，使其它用戶的檢測不受該用戶信號的干擾。接下來對功率次最大的用戶信號進行檢測，再生和消除功率次最大的用戶的信號，使剩下的用戶的檢測不再受功率次最大用戶的干擾。按照順序，再從接收信號中去掉其他用戶的干擾。該方法的性能優(yōu)于單用戶檢測器；但是缺點為(1)延時較大；(2)需要進行功率排序，計算量較大；(3)對初始信號估計敏感。并行干擾對消算法從接收信號中并行地為每個用戶消除所有其他用戶的信號干擾。該算法性能優(yōu)于單用戶檢測器，具有延時小，計算復(fù)雜性小的優(yōu)點，是目前最有可能實現(xiàn)的算法。
并行干擾對消算法在高信噪比下相對于單用戶檢測器性能提高較大；但是，在低信噪比下，該算法相對于單用戶檢測器性能提高的幅度降低。在CDMA系統(tǒng)中，功率控制可以在一定程度上彌補信道的衰落特性，使系統(tǒng)在較低信噪比下工作，以盡可能地提高系統(tǒng)的容量。因此，如何提高在較低信噪比下并行干擾對消算法的性能具有重要意義。
部分并行干擾對消算法能夠有效提高并行干擾對消算法的性能。與傳統(tǒng)并行干擾對消算法不同的是傳統(tǒng)并行干擾對消算法從接收信號中完全地消除期望用戶受到的多址干擾；而部分并行干擾對消算法則給每級干擾對消設(shè)置一個權(quán)值，對期望用戶受到的多址干擾進行加權(quán)，在干擾對消過程中，只是部分地消除多址干擾。R.Michael Buehrer和Steven P.Nicoloso在1999年第五期電氣和電子工程協(xié)會出版的通訊報(IEEETransactions on Communications，PP.658-661，Vol.47，No.5，1999)上發(fā)表了《“用于CDMA的部分并行干擾對消”的注釋》(Comments on“Partial Parallel InterferenceCancellation for CDMA”)。該篇論文從理論上分析得到高斯信道下傳統(tǒng)的并行干擾對消算法從接收信號中完全地消除期望用戶受到的多址干擾，這種情況下對期望用戶信號的估計是有偏估計；部分并行干擾對消算法只是部分地消除多址干擾，可以糾正對期望用戶信號估計的偏差，使判決結(jié)果更可靠。在較低信噪比下，部分并行干擾對消算法的性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的并行干擾對消算法。
基于貝葉斯準則的加權(quán)并行干擾對消算法由美國專利US5418814公開，它也是一種加權(quán)算法。它與部分并行干擾對消算法的加權(quán)基理不同，它是基于判決代價的均值最小的比特級加權(quán)算法。該算法設(shè)置判決的代價函數(shù)，以判決代價的均值最小作為準則，確定每個比特判決結(jié)果的可靠性系數(shù)，并用該系數(shù)對該比特再生的信號進行比特級加權(quán)，這樣在多址干擾的消除中只是部分地消除該用戶該比特產(chǎn)生的干擾。該算法的性能相對于傳統(tǒng)的并行干擾對消算法有提高，尤其在低信噪比情況下，性能提高較明顯。
下面，本文詳細介紹傳統(tǒng)的并行干擾對消算法、部分并行干擾對消算法和基于貝葉斯準則的加權(quán)并行干擾對消算法。
1 傳統(tǒng)的并行干擾對消算法并行干擾對消接收機的結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1中的PIC結(jié)構(gòu)1和最后一級PIC結(jié)構(gòu)2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分別如圖2和圖3所示。第一級PIC結(jié)構(gòu)把接收信號的基帶信號作為各用戶的輸入信號，進行處理，得到的各用戶的輸出信號是下一級PIC結(jié)構(gòu)中各用戶的輸入信號；第二級PIC結(jié)構(gòu)對各用戶的輸入信號進行處理，得到的各用戶的輸出信號是下一級PIC結(jié)構(gòu)中各用戶的輸入信號；這樣逐級處理，最后一級PIC結(jié)構(gòu)對各用戶的輸入信號進行處理，得到的各用戶的輸出信號是多級PIC結(jié)構(gòu)的最終結(jié)果。
在衰落信道環(huán)境下，接收信號的基帶信號可以表示為r(t)=Σi=1KΣl=1LailSi(t-τil)+Z(t)]]>=Σi=1KΣl=1LailPibi(t-τil)ci(t-τil)+Z(t)---(1)]]>其中，r(t)表示接收信號的基帶信號；ail表示第i個用戶第l徑的信道衰落值，L為徑數(shù)；τil表示第i個用戶第l徑的時延；Si(t)表示用戶i的發(fā)送信號，K表示用戶總數(shù)；Pi表示用戶i的功率；bi(t)表示用戶i的比特流，bi(t)=Σm=-∞∞ai(m)p(t-mTb),ai(m)]]>表示第i個用戶的第m個比特，p(t)表示周期為Tb的信號脈沖，在不妨礙算法推導(dǎo)結(jié)論的情況下，設(shè)p(t)是矩形脈沖(當(dāng)t∈
時，p(t)＝1；當(dāng) 時，p(t)＝0)；ci(t)表示用戶i的擴頻碼；Z(t)表示信道噪聲。
在第k級PIC結(jié)構(gòu)中，用戶i的RAKE接收機3的輸入信號為 。當(dāng)k＝1時ri(l)(t)=r(t)]]>。RAKE接收機對 進行多徑解擴，并由解擴結(jié)果進行信道估計，然后進行多徑合并。用戶i的RAKE接收機對第l徑的解擴結(jié)果為 其中，l＝1，......，L。
采用最大比合并，得到RAKE接收機的多徑合并結(jié)果為Yi(m)(k)=Re{yi(m)(k)}---(3)]]>其中，yi(m)(k)=Σl=1LAil*yi(m)(k)(l)---(4)]]>Ail是 的估計值，ail表示第i個用戶第l徑的信道衰落值，Pi表示用戶i的功率。硬判決器4對RAKE接收機的多徑合并結(jié)果進行硬判決，就得到第k級PIC算法的判決結(jié)果。當(dāng)k＝1時，該判決結(jié)果就是單用戶檢測器的輸出。對第i個用戶第m個比特的判決結(jié)果為a^i(m)(k)=sgn{Yi(m)(k)}---(5)]]>對判決結(jié)果進行進一步的處理，包括用信號再生器5進行信號再生、用多址干擾的估計與干擾對消裝置6進行多址干擾的估計與干擾對消，就得到第k級PIC結(jié)構(gòu)中用戶i的輸出信號。該信號就是(k+1)級PIC結(jié)構(gòu)中用戶i的RAKE接收機的輸入信號。第k級PIC結(jié)構(gòu)中，用戶i的再生信號可以表示為gi(k)(t)=Σl=1LAilΣn=-∞∞a^i(n)(k)p(t-nTb-τil)ci(t-τil)---(6)]]>由其他(K-1)個用戶的再生信號，可以得到用戶i的MAI的估計I^i(k)=Σj=1,j≠iKgj(k)(t)]]>=Σj=1,j≠iKΣl=1LAjlΣn=-∞∞a^j(n)(k)p(t-nTb-τjl)cj(t-τjl)---(7)]]>
對第i個用戶，按照下式從接收信號的基帶信號中消除其他用戶產(chǎn)生的MAIri(k+1)(t)=r(t)-I^i(k)---(8)]]> 是第k級PIC結(jié)構(gòu)中用戶i的輸出信號。該信號是第(k+1)級PIC結(jié)構(gòu)中用戶i的RAKE接收機的輸入信號。
如圖3所示，在S級PIC算法的最后一級PIC結(jié)構(gòu)中，用戶i的RAKE接收機3對輸入信號 進行多徑解擴、信道估計、多徑合并，多徑合并得到的用戶i的軟輸出就是S級PIC算法中用戶i的最終結(jié)果。該結(jié)果被送給用戶i的譯碼器進行譯碼。最后一級PIC結(jié)構(gòu)不包括信號再生和多址干擾的估計與干擾對消裝置。
PIC算法的性能優(yōu)于單用戶檢測器在信噪比較高時，該算法相對于單用戶檢測器有較大的增益；在信噪比較低時，該算法相對于單用戶檢測器的增益降低。
2部分并行干擾對消算法在判決得到的 正確的條件下，按照公式(8)消除MAI，會提高系統(tǒng)的性能。但是，當(dāng) 不正確時，按照公式(7)估計得到的MAI中存在錯誤信息，在干擾對消過程中，不僅不能去掉相應(yīng)的MAI項，反而增加了干擾，這必然使PIC的判決結(jié)果錯誤率增大。針對這種情況，部分PIC算法對再生的信號進行加權(quán)，然后進行干擾對消。部分PIC算法的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)PIC算法的結(jié)構(gòu)完全相同，如圖1、圖2和圖3所示。只是在部分PIC算法中，干擾對消的具體公式如下ri(k+1)(t)=r(t)-p(k)I^i(k)---(9)]]>其中，p(k)為第k級PIC算法的權(quán)值；p(1)＜p(2)...＜p(S)。S為PIC的級數(shù)。
在部分PIC算法的第一級，判決結(jié)果準確率較低，因此對MAI的估計結(jié)果并不可靠，所以可以取權(quán)值p(1)較小，部分地消除MAI，這樣既可以消除一部分干擾，又可以減小錯誤的判決結(jié)果對算法性能的影響；隨著PIC級數(shù)的增加，PIC算法得到的判決結(jié)果準確率提高，對MAI的估計比較可靠，所以可以使權(quán)值p(k)隨k的增大逐步增大，加大對MAI的消除力度，以提高PIC算法的性能。目前，關(guān)于權(quán)值的選取只有定性的結(jié)論隨著PIC算法級數(shù)的增大，權(quán)值p(k)增大。的通訊報(IEEE Transactions on Communications，PP.658-661，Vol.47，No.5，1999)上發(fā)表了《“用于CDMA的部分并行干擾對消”的注釋》(Comments on“Partial ParallelInterference Cancellation for CDMA”)。該篇論文從理論上分析得到高斯信道下傳統(tǒng)的并行干擾對消算法從接收信號中完全地消除期望用戶受到的多址干擾，這種情況下對期望用戶信號的估計是有偏估計；部分并行干擾對消算法只是部分地消除多址干擾，可以糾正對期望用戶信號估計的偏差，使判決結(jié)果更可靠。
3.基于貝葉斯準則的加權(quán)并行干擾對消算法美國專利US5418814中提出一種基于貝葉斯準則的加權(quán)PIC算法，該算法的多級結(jié)構(gòu)同傳統(tǒng)PIC算法，如圖1所示。該算法的PIC結(jié)構(gòu)不同于傳統(tǒng)PIC算法的PIC結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)見圖4。該算法的最后一級PIC結(jié)構(gòu)同傳統(tǒng)PIC算法，如圖3所示。該算法原理如下由公式(2～4)，第k級PIC結(jié)構(gòu)中用戶i的Rake接收機的多徑合并結(jié)果可以進一步表示為Yi(m)(k)=Re{yi(m)(k)}=μiai(m)+ni---(10)]]>ni為高斯白噪聲，服從正態(tài)分布 是用戶i的第m個比特，值為+1或-1。μi是與信道衰落相關(guān)的實數(shù)。
由(10)式，可以得到當(dāng)ai(m)=1]]>時， 服從正態(tài)分布 ；當(dāng)ai(m)=-1]]>時， 服從正態(tài)分布 設(shè)判決結(jié)果a^i(m)(k)=sgn{Yi(m)(k)}]]>的可靠性為 ，設(shè)置判決的代價函數(shù)為C=μi2(ai(m)-fi(m)(k)a^i(m)(k))2---(11)]]>根據(jù)貝葉斯規(guī)則可以得到判決代價的均值E(C)=μi2{(1-fi(m)(k))2(1-Pe)+(1+fi(m)(k))2Pe}]]>=μi2{1-2fi(m)(k)(1-2Pe)+(fi(m)(k))2}---(12)]]>其中，Pe為錯誤概率。
對上式求導(dǎo)，并令導(dǎo)數(shù)為0，得到使判決代價的均值最小的 fi(m)(k)=tanh{μi|Yi(m)(k)|σi2}---(13)]]>在信號再生時，以 為權(quán)值，對每個比特的再生信號進行加權(quán)，將加權(quán)得到的信號作為該比特的再生信號。按照公式(7)計算MAI，按照公式(8)進行干擾對消。信號的再生、多址干擾的估計與干擾對消過程見圖4。圖4中裝置7按照公式(13)計算硬判決器判決結(jié)果的可靠性系數(shù)。信號再生的具體公式如下gi(k)(t)=Σl=1LAilΣn=-∞∞fi(n)(k)a^i(n)(k)p(t-nTb-τil)ci(t-τil)---(14)]]>發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明的目的是提出一種雙層加權(quán)并行干擾對消算法。該算法將部分并行干擾對消算法和基于貝葉斯準則的加權(quán)并行干擾對消算法相結(jié)合，在算法復(fù)雜度增加不大的情況下，使算法性能得到提高，尤其在低信噪比情況下，算法性能提高較大。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種用于CDMA(碼分多址)無線通信系統(tǒng)抗多址干擾的雙層加權(quán)并行干擾對消(雙層加權(quán)PIC)算法，該算法將部分并行干擾對消算法和基于貝葉斯準則的加權(quán)并行干擾對消算法相結(jié)合，所述算法包括下述步驟(a.)在所述雙層加權(quán)PIC算法的第k級PIC結(jié)構(gòu)中，用RAKE接收機對輸入信號進行多徑解擴、信道估計、多徑合并，并用硬判決器對RAKE接收機的輸出進行硬判決。按照下述公式(2~5)得到相應(yīng)的硬判決結(jié)果。
用戶i的RAKE接收機對第l徑的解擴結(jié)果為 其中，l=1，.......L， 表示第k級PIC結(jié)構(gòu)中，用戶i的RAKE接收機的輸入信號，當(dāng)k＝1時，ri(l)(t)=r(t)]]>，r(t)表示接收信號的基帶信號，ci(t)表示用戶i的擴頻碼，τil表示第i個用戶第l徑的時延，L為徑數(shù)，Tb表示信號脈沖的周期；采用最大比合并，得到RAKE接收機的多徑合并結(jié)果為
采用最大比合并，得到RAKE接收機的多徑合并結(jié)果為Yi(m)(k)=Re{yi(m)(k)}---(3)]]>其中，yi(m)(k)=Σl=1LAil*yi(m)(k)(l)---(4)]]>Ail是 的估計值，ail表示第i個用戶第l徑的信道衰落值，Pi表示用戶i的功率。L為徑數(shù)。
對第i個用戶第m個比特的判決結(jié)果為a^i(m)(k)=sgn{Yl(m)(k)}---(5)]]>(b.)計算每比特判決結(jié)果的可靠性。
第k級PIC結(jié)構(gòu)中，用戶i的第m個比特的判決結(jié)果為 ，公式(3)可以進一步表示為Yi(m)(k)=Re{yi(m)(k)}=μiai(m)+ni---(10)]]>ni為高斯白噪聲，服從正態(tài)分布 是用戶i的第m個比特，值為+1或-1，是與信道衰落相關(guān)的實數(shù)， 的可靠性系數(shù)計算如下fi(m)(k)=tanh{wμi|Yi(m)(k)|σi2}---(15)]]> 即是 的可靠性系數(shù)。w是正實數(shù)，用來彌補噪聲功率估計的不準確?？梢酝ㄟ^實驗確定不同信噪比下w的數(shù)值，在信噪比較高時，可以取w＝1。
(c.)用戶信號的比特級加權(quán)再生。
按照公式(14)計算用戶i的比特級加權(quán)再生信號，其表達式為gi(k)(t)=Σl=1LAilΣn=-∞∞fi(n)(k)a^i(n)(k)p(t-nTb-τil)ci(t-τil)---(14)]]>其中，p(t)表示周期為Tb的信號脈沖；(d.)多址干擾的計算。I^i(k)=Σj=1,j≠iKgj(k)(t)---(16)]]>(e.)干擾對消。
設(shè)所述雙層加權(quán)PIC算法第k級的權(quán)值為p(k)，按照下述公式對步驟d中得到的MAI進行加權(quán)干擾對消，得到第k級PIC結(jié)構(gòu)中用戶i的輸出信號 是下一級PIC結(jié)構(gòu)中用戶i的RAKE接收機的輸入信號。ri(k+1)(t)=r(t)-p(k)I^i(k)---(9)]]>(f.)重復(fù)步驟(a.~e.)，進行下一級PIC的計算。對于最后一級PIC結(jié)構(gòu)，只進行步驟1中多徑解擴、多徑合并的計算。即按照公式(2)對用戶i的輸入信號進行多徑解擴，按照公式(3)、(4)進行多徑合并。將多徑合并得到的用戶i的軟輸出作為多級PIC結(jié)構(gòu)中用戶i的最終結(jié)果。在接收機中，該結(jié)果被送給用戶i的譯碼器進行譯碼。
雙層加權(quán)PIC算法的多級結(jié)構(gòu)同傳統(tǒng)PIC算法，如圖1所示。該算法的PIC結(jié)構(gòu)同基于貝葉斯準則的加權(quán)PIC算法，如圖4所示。只是在雙層加權(quán)PIC算法中，干擾對消按照公式(9)進行；在基于貝葉斯準則的加權(quán)PIC算法中，干擾對消按照公式(8)進行。該算法的最后一級PIC結(jié)構(gòu)同傳統(tǒng)PIC算法，如圖3所示。
本發(fā)明將部分并行干擾對消算法和基于貝葉斯準則的加權(quán)并行干擾對消算法相結(jié)合，提出雙層加權(quán)并行干擾對消算法。該算法不僅具有基于貝葉斯準則的加權(quán)算法的優(yōu)點，在比特級判決代價最小，而且具有部分加權(quán)算法的優(yōu)點，可以彌補統(tǒng)計意義上對用戶信號估計的偏差。同時，與基于貝葉斯準則的加權(quán)并行干擾對消算法相比，在計算量增加不大的情況下，大大提高了算法在低信噪比時的增益，使算法的性能相對于部分加權(quán)算法和基于貝葉斯準則的加權(quán)算法都有很大提高。


圖1并行干擾對消接收機的多級結(jié)構(gòu)示意2PIC結(jié)構(gòu)示意3最后一級PIC結(jié)構(gòu)示意4基于貝葉斯準則的加權(quán)并行干擾對消算法的PIC結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
雙層加權(quán)PIC算法的多級結(jié)構(gòu)同傳統(tǒng)PIC算法，如圖1所示。該算法的PIC結(jié)構(gòu)同基于貝葉斯準則的加權(quán)PIC算法，如圖4所示。該算法的最后一級PIC結(jié)構(gòu)同傳統(tǒng)PIC算法，如圖3所示。
如圖1所示，接收信號的基帶信號r(t)以并行方式進入圖中的第一級PIC結(jié)構(gòu)1。如圖4所示，并行進入PIC結(jié)構(gòu)的輸入信號分別進入各用戶的RAKE接收機3。RAKE接收機3先對輸入信號進行解擴，然后由解擴結(jié)果進行信道估計，最后進行多徑合并，并將多徑合并結(jié)果同時送給硬判決器4和判決可靠性計算器7，將信道估計結(jié)果同時送給判決可靠性計算器7和信號再生器5。硬判決器4對輸入信號進行硬判決，并將硬判決結(jié)果送給信號再生器5。
在所述雙層加權(quán)PIC算法的第k級，按照下述公式(2～5)得到相應(yīng)的硬判決結(jié)果。
用戶i的RAKE接收機對第l徑的解擴結(jié)果為 其中，l＝1，.......L， 表示第k級PIC結(jié)構(gòu)中，用戶i的RAKE接收機的輸入信號，當(dāng)k＝1時，ri(l)(t)=r(t)]]>，r(t)表示接收信號的基帶信號，ci(t)表示用戶i的擴頻碼，τil表示第i個用戶第l徑的時延，L為徑數(shù)，Tb表示信號脈沖的周期；采用最大比合并，得到RAKE接收機的多徑合并結(jié)果為Yi(m)(k)=Re{yi(m)(k)}---(3)]]>其中，yi(m)(k)=Σl=1LAil*yi(m)(k)(l)---(4)]]>Ail是 的估計值，ail表示第i個用戶第l徑的信道衰落值，Pi表示用戶i的功率。L為徑數(shù)；對第i個用戶第m個比特的判決結(jié)果為a^i(m)(k)=sgn{Yi(m)(k)}---(5)]]>可靠性計算器由兩個輸入信號計算硬判決器判決結(jié)果的可靠性系數(shù)，并將可靠性系數(shù)送給信號再生器5。第k級PIC結(jié)構(gòu)中，用戶i的第m個比特的判決結(jié)果為 的可靠性系數(shù)計算如下fi(m)(k)=tanh{wμi|Yi(m)(k)|σi2}---(15)]]> 即是 的可靠性系數(shù)，w是正實數(shù)，用來彌補噪聲功率估計的不準確，在信噪比較高時，可以取w＝1。
信號再生器由輸入的三個信號得到用戶的再生信號，并將再生信號送入多址干擾的估計與干擾對消裝置6。用戶信號的比特級加權(quán)再生信號為gi(k)(t)=Σl=1LAilΣn=-∞∞fi(n)(k)a^i(n)(k)p(t-nTb-τil)ci(t-τil)---(14)]]>從圖4中可以看到接收信號的基帶信號r(t)也進入多址干擾的估計與干擾對消裝置6。該裝置由并行輸入的各用戶的再生信號估計各用戶受到的多址干擾，從接收信號的基帶信號r(t)中消除某個用戶受到的多址干擾得到的信號作為本級PIC結(jié)構(gòu)中該用戶的輸出信號、下一級PIC結(jié)構(gòu)中該用戶的輸入信號。
第k級所述雙層加權(quán)PIC算法中，用戶i的多址干擾(MAI)的估算為I^i(k)=Σj=1,j≠iKgj(k)(t)---(16)]]>設(shè)所述雙層加權(quán)PIC算法第k級的權(quán)值為p(k)，按照下述公式對上述公式中得到的MAI進行加權(quán)干擾對消，得到第k級PIC結(jié)構(gòu)中用戶i的輸出信號 是下一級PIC結(jié)構(gòu)中用戶i的RAKE接收機的輸入信號。ri(k+1)(t)=r(t)-p(k)I^i(k)---(9)]]>下一級PIC結(jié)構(gòu)對并行輸入的信號進行同樣的處理。這樣逐級處理，當(dāng)處理到最后一級PIC結(jié)構(gòu)時，并行輸入的信號分別進入各用戶的RAKE接收機3。用戶的RAKE接收機對輸入信號進行解擴、信道估計和多徑合并，得到用戶的軟輸出。各用戶的軟輸出就是多級PIC結(jié)構(gòu)中各用戶的最終結(jié)果。在接收機中，用戶的軟輸出被送給用戶的譯碼器進行譯碼。
權(quán)利要求
1.一種用于CDMA(碼分多址)無線通信系統(tǒng)抗多址干擾的雙層加權(quán)并行干擾對消(雙層加權(quán)PIC)算法，其特征在于，所述算法將部分并行干擾對消算法和基于貝葉斯準則的加權(quán)并行干擾對消算法相結(jié)合，包括下述步驟(a.)在所述雙層加權(quán)PIC算法的第k級PIC結(jié)構(gòu)中，用RAKE接收機對輸入信號進行多徑解擴、信道估計、多徑合并，并用硬判決器對RAKE接收機的輸出進行硬判決，按照下述公式(2~5)得到相應(yīng)的硬判決結(jié)果，用戶i的RAKE接收機對第l徑的解擴結(jié)果為 其中，l＝1，......，L， 表示第k級PIC結(jié)構(gòu)中，用戶i的RAKE接收機的輸入信號，當(dāng)k＝1時，ri(l)(t)=r(t)]]>，r(t)表示接收信號的基帶信號，ci(t)表示用戶i的擴頻碼，τil表示第i個用戶第l徑的時延，L為徑數(shù)，Tb表示信號脈沖的周期；采用最大比合并，得到RAKE接收機的多徑合并結(jié)果為Yi(m)(k)=Re{yi(m)(k)}---(3)]]>其中，yi(m)(k)=Σl=1LAil*yi(m)(k)(l)---(4)]]>Ail是 的估計值，ail表示第i個用戶第l徑的信道衰落值，Pi表示用戶i的功率，L為徑數(shù)；對第i個用戶第m個比特的判決結(jié)果為a^i(m)(k)=sgn{Yi(m)(k)}---(5)]]>(b.)計算每比特判決結(jié)果的可靠性第k級PIC結(jié)構(gòu)中，用戶i的第m個比特的判決結(jié)果為 ，公式(3)可以進一步表示為Yi(m)(k)=Re{yi(m)(k)}=μiai(m)+ni---(10)]]>ni為高斯白噪聲，服從正態(tài)分布 是用戶i的第m個比特，值為+1或-1，μi是與信道衰落相關(guān)的實數(shù)， 的可靠性系數(shù)計算如下fi(m)(k)=tanh{wμi|Yi(m)(k)|σi2}---(15)]]> 即是 的可靠性系數(shù)，w是正實數(shù)，用來彌補噪聲功率估計的不準確，在信噪比較高時，可以取w＝1；(c.)用戶信號的比特級加權(quán)再生按照公式(14)計算用戶i的比特級加權(quán)再生信號，其表達式為gi(k)(t)=Σl=1LAilΣn=-∞∞fi(n)(k)a^i(n)(k)p(t-nTb-τil)ci(t-τil)---(14)]]>其中，p(t)表示周期為Tb的信號脈沖；(d.)多址干擾的計算第k級PIC算法中，用戶i的多址干擾(MAI)為I^i(k)=Σj=1,j≠iKgj(k)(t)---(16)]]>(e.)干擾對消設(shè)所述雙層加權(quán)PIC算法第k級的權(quán)值為p(k)，按照下述公式對步驟d中得到的MAI進行加權(quán)干擾對消，得到第k級PIC結(jié)構(gòu)中用戶i的輸出信號 是下一級PIC結(jié)構(gòu)中用戶i的RAKE接收機的輸入信號，ri(k+1)(t)=r(t)-p(k)I^i(k)---(9)]]>(f.)重復(fù)步驟(a.~e.)，進行下一級PIC的計算，對于最后一級PIC結(jié)構(gòu)，只進行步驟a中多徑解擴、多徑合并的計算，按照所述公式(2)對用戶i的輸入信號進行多徑解擴，按照所述公式(3)和所述公式(4)進行多徑合并，將多徑合并得到的用戶i的軟輸出作為多級PIC結(jié)構(gòu)中用戶i的最終結(jié)果，在接收機中，該結(jié)果被送給用戶i的譯碼器進行譯碼。
全文摘要
本發(fā)明在研究部分并行干擾對消算法和基于貝葉斯準則的加權(quán)并行干擾對消算法的基礎(chǔ)上，提出雙層加權(quán)并行干擾對消算法。該算法不僅具有基于貝葉斯準則的加權(quán)算法的優(yōu)點，在比特級判決代價最小，而且具有部分加權(quán)算法的優(yōu)點，可以彌補統(tǒng)計意義上對用戶信號估計的偏差。同時，與基于貝葉斯準則的加權(quán)并行干擾對消算法相比，在計算量增加不大的情況下，大大提高了算法在低信噪比時的增益，使算法的性能相對于部分加權(quán)算法和基于貝葉斯準則的加權(quán)算法都有很大提高。
文檔編號H04B1/707GK1404249SQ0113275
公開日2003年3月19日 申請日期2001年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月3日
發(fā)明者魏立梅, 王國林 申請人:華為技術(shù)有限公司