專利名稱：無線通信系統(tǒng)中應(yīng)用智能天線和聯(lián)合檢測的接收機結(jié)構(gòu)及其算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種應(yīng)用智能天線和聯(lián)合檢測技術(shù)的無線通信系統(tǒng)及其通信方法，尤其涉及一種應(yīng)用于時分雙工CDMA無線通信系統(tǒng)中采用自適應(yīng)信號處理方法的智能天線和聯(lián)合檢測技術(shù)的接收機結(jié)構(gòu)及其處理算法。
全球通信業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，使得作為未來個人通信主要手段的無線通信技術(shù)受到人們極大的關(guān)注。如何有效地消除同信道干擾(Co-channelInterference，CCI)、多址干擾(Multiple-access Interference，MAI)、碼間串擾(Intersymbol Interference，ISI)和多徑衰落等的影響成為無線通信系統(tǒng)，尤其是碼分多址無線通信系統(tǒng)中制約系統(tǒng)容量等的主要問題。傳統(tǒng)的采用均衡的處理方法，在信號傳輸時延較大時已經(jīng)不能夠更好地解決這些問題。而采用時空聯(lián)合處理的智能天線技術(shù)，通過信號時間域和空間域的聯(lián)合處理可以較好地解決這些問題。智能天線技術(shù)已經(jīng)成為第三代以及以后移動通信系統(tǒng)中的一項關(guān)鍵技術(shù)。
智能天線利用數(shù)字信號處理技術(shù)，產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對準用戶信號到達方向，旁瓣或零陷點對準干擾信號到達方向，以達到充分高效地利用移動用戶的有用信號并抑制或刪除干擾信號的目的。應(yīng)用智能天線的無線通信系統(tǒng)大大降低了多址干擾，提高了系統(tǒng)的信噪比。只有來自主瓣方向或較大副瓣方向的多徑才對有用信號帶來干擾；降低基站發(fā)射功率，節(jié)省系統(tǒng)的成本，減少信號間干擾和電磁污染。應(yīng)用智能天線可以增加系統(tǒng)的覆蓋區(qū)域，提高系統(tǒng)容量和頻譜利用率。
智能天線一般分為兩類多波束開關(guān)天線和自適應(yīng)天線陣列。智能天線使用數(shù)字波束形成(Digital Beamforming)技術(shù)來得到所需的波束賦形。
多波束開關(guān)天線利用多個并行波束覆蓋整個用戶區(qū)，每個波束的指向是固定的，波束寬度也根據(jù)陣元數(shù)目確定，隨著用戶在小區(qū)中的移動，基站開關(guān)選擇不同的波束，使接收信號最強。
自適應(yīng)天線陣列通過反饋控制方式連續(xù)調(diào)整天線陣列方向圖。一般采用4～16天線陣元結(jié)構(gòu)，天線陣元間距一般為1/2波長。天線陣元分布方式有直線型、圓型、圓環(huán)型和平面型等。自適應(yīng)天線系統(tǒng)采用數(shù)字信號處理技術(shù)來實現(xiàn)天線波束賦形，根據(jù)用戶信號的不同空間傳播方向提供不同的空間信道，有效地克服干擾對系統(tǒng)的影響。
為了適應(yīng)無線通信環(huán)境，智能天線技術(shù)已經(jīng)得到比較多的研究。如美國專利U.S.5,887,262(Smart antenna backwards compatibility in digitalcellular systems)和U.S.6,229,486(Subscriber based smart antenna)介紹了應(yīng)用智能天線的TDMA無線通信系統(tǒng)。U.S.6,252,548(Transceiverarrangement for a smart antenna system in a mobile communication basestation)介紹了一種應(yīng)用智能天線的基站接收機的結(jié)構(gòu)。這些無線通信系統(tǒng)都是采用頻分雙工(Frequency Division Duplex，F(xiàn)DD)的通信方式，上行和下行鏈路采用不同的載頻，因此上行和下行鏈路的空間特性是不相同的。在FDD方式下，采用智能天線技術(shù)需要解決上行和下行信道不對稱性；信道空間參數(shù)提取的復(fù)雜性以及其他軟硬件的問題。
近年來，已經(jīng)有不少研究智能天線技術(shù)應(yīng)用于采用時分雙工(TimeDivision Duplex，TDD)的CDMA無線通信系統(tǒng)中。如中國專利CN1053313C(具有智能天線的時分雙工同步碼分多址無線通信系統(tǒng)及其通信方法)，涉及了應(yīng)用智能天線的時分同步CDMA無線通信系統(tǒng)。在第三代移動通信系統(tǒng)中，TD-SCDMA和WCDMA等也都要采用或在條件成熟的時候采用智能天線技術(shù)。
由于組成智能天線的天線陣元數(shù)目有限，因此波束賦形后形成的波束仍然存在旁瓣，從而會對其他用戶造成干擾。并且當多個用戶位于同一方向上的時候，智能天線波束就會發(fā)生重合，不能區(qū)分不同的用戶等，因此單獨應(yīng)用智能天線技術(shù)仍然存在一些問題。CDMA無線通信系統(tǒng)中多個用戶的信號在時域和頻域上是混疊的，在信號接收端需要把有用信號從包含有用信號的多徑信號和其他多址干擾信號中分離出來。多用戶檢測技術(shù)就是這樣一種消除多址干擾提取有用信號的技術(shù)，主要分為干擾抵消和聯(lián)合檢測兩種，其中在時分雙工CDMA無線通信系統(tǒng)中采用聯(lián)合檢測技術(shù)。聯(lián)合檢測技術(shù)利用信號和多址干擾的信息，把信號從所有用戶的信號中分離出來，提高系統(tǒng)的抗干擾性能。但是，聯(lián)合檢測技術(shù)對于小區(qū)間的干擾不能有效地抑制，并且信道估計的準確性將直接影響干擾消除的性能。所以單獨使用智能天線或聯(lián)合檢測技術(shù)都不能很好地解決無線通信中的問題。人們對把智能天線和聯(lián)合檢測技術(shù)結(jié)合起來的方法，做了一些研究。如Evaluation of Link-Level PerformanceImprovements by using Smart Antennas for TD-CDMA based UTRA TDDMobile Radio System，(Gerald Lehmann，VTC2000)，Performance of SmartAntenna in TD-SCDMA System(ICCT2000)給出了一種在時分雙工的CDMA無線通信系統(tǒng)中應(yīng)用智能天線和聯(lián)合檢測的結(jié)構(gòu)和仿真結(jié)果。
傳統(tǒng)技術(shù)通常采用對每一根天線陣元接收到的信號分別進行信道估計，求出接收信號的空間協(xié)方差矩陣，再經(jīng)過聯(lián)合檢測得到用戶的數(shù)據(jù)。并且根據(jù)這個協(xié)方差矩陣來得到下行波束賦形參數(shù)。由于傳統(tǒng)方案需要對每一根天線接收的信號進行信道估計以及求出協(xié)方差矩陣，這樣需要較多的運算，不容易滿足系統(tǒng)實時性的要求。并且需要在每個天線陣元接收端和聯(lián)合檢測單元進行信道估計，因此，也帶來了較多的運算復(fù)雜度。
本發(fā)明的目的是提供一種能降低無線通信系統(tǒng)的復(fù)雜度，并易于系統(tǒng)實現(xiàn)的新的應(yīng)用智能天線和聯(lián)合檢測技術(shù)的時分雙工CDMA通信系統(tǒng)的接收機結(jié)構(gòu)及其處理算法。
本發(fā)明的特點在于在無線通信系統(tǒng)基站上行接收信號處理中，對智能天線陣列接收到的信號不是采用單獨對每一根天線陣元信號分別進行處理的方法，而是對信號通過權(quán)值加權(quán)網(wǎng)絡(luò)后，信號加權(quán)得到的合成信號進行信道估計，得到精確的用戶信道估計參數(shù)，確定加權(quán)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值，并形成指向用戶的波束，然后把經(jīng)權(quán)值加權(quán)的數(shù)據(jù)信號送到聯(lián)合檢測單元進行處理。這樣本發(fā)明不需要進行復(fù)雜的求解接收信號空間矩陣特征值的運算。并且在自適應(yīng)信號處理過程中得到的信道估計參數(shù)可以直接由聯(lián)合檢測單元采用，從而降低了無線通信系統(tǒng)的復(fù)雜度，提高了系統(tǒng)的效率。本發(fā)明所提出的應(yīng)用智能天線和聯(lián)合檢測技術(shù)的無線通信系統(tǒng)的接收機結(jié)構(gòu)及其處理算法可以應(yīng)用在采用時分雙工的CDMA無線通信系統(tǒng)中。
本發(fā)明提出了一種新的應(yīng)用智能天線和聯(lián)合檢測技術(shù)的時分雙工CDMA無線通信系統(tǒng)的接收機結(jié)構(gòu)及其處理算法。在上行鏈路，對于天線陣列接收的信號采用自適應(yīng)的處理方法來調(diào)整自適應(yīng)算法控制單元的權(quán)值，并通過天線陣列接收的信號經(jīng)過這些權(quán)值加權(quán)相加后的信號進行信道估計，提取出目標用戶的信道估計參數(shù)。這里采用自適應(yīng)處理算法，利用信道估計的值與訓(xùn)練信號得到參考信號，然后由參考信號和輸入信號的加權(quán)得到誤差信號，這個誤差信號包含其它用戶和目標用戶的當前不可識別的多徑信號，這些對于目標用戶的信號來說都是干擾信號。通過自適應(yīng)算法使得這個誤差信號最小，也就是使得天線接收到的干擾信號最小。天線陣列形成指向用戶較強徑的幾個波束。在自適應(yīng)算法控制單元權(quán)值滿足設(shè)定的條件后，調(diào)整的權(quán)值確定下來，天線陣列接收的信號通過這些權(quán)值加權(quán)后進行聯(lián)合檢測，得到用戶數(shù)據(jù)。在下行鏈路，由于時分雙工無線通信系統(tǒng)上、下行鏈路應(yīng)用相同的頻率，因此可以從上行鏈路得到的加權(quán)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值和信道估計的結(jié)果來得到下行鏈路的權(quán)值。本發(fā)明由于首先對天線陣列接收到的信號進行處理，因此可以形成指向用戶的波束，而極大地抑制鄰近小區(qū)的干擾，提高了聯(lián)合檢測輸入信號的信噪比。同時本發(fā)明具有不必求出用戶位置DOA，可以自適應(yīng)地跟蹤用戶等特點。
本發(fā)明中使用的自適應(yīng)處理算法可以采用各種不同的算法實現(xiàn)，諸如但不限于最小均方(LMS)算法，遞歸最小平方(RLS)算法等。
按照本發(fā)明所提出的結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)應(yīng)包含以下主要部分一個由M個天線陣元組成的智能天線陣列、M個天線前端組成的多信道收發(fā)信機單元、一個接收信號存儲單元、K(其中K為用戶數(shù))個自適應(yīng)算法控制單元、K個信道估計器、K個用戶信道估計選擇器、K個聯(lián)合檢測單元、K個下行權(quán)值形成單元、K個解復(fù)用器和K個用戶基帶數(shù)據(jù)處理單元。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細說明

圖1為本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)基站智能天線處理簡化結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)基站智能天線上行鏈路處理結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明提出的用戶信道估計選擇器結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明提出的信道估計多徑選擇器結(jié)構(gòu)示意圖5為無線通信系統(tǒng)基站智能天線下行鏈路處理結(jié)構(gòu)簡圖。
參看圖1，圖中示出本發(fā)明提出的應(yīng)用智能天線和聯(lián)合檢測技術(shù)的時分雙工CDMA無線通信系統(tǒng)基站信號處理系統(tǒng)的簡單結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)由M個天線陣元組成的智能天線陣列，多信道收發(fā)信機，自適應(yīng)波束處理，聯(lián)合檢測，下行波束處理等部分組成。智能天線陣列接收的信號經(jīng)過多信道收發(fā)信機，變換到數(shù)字基帶信號。然后通過自適應(yīng)波束處理來完成上行信號的波束賦形。在形成跟蹤用戶的波束后，把經(jīng)過加權(quán)后的信號送到聯(lián)合檢測單元進行聯(lián)合檢測，得到用戶數(shù)據(jù)。由于時分雙工CDMA無線通信系統(tǒng)中上行和下行采用相同的頻率，因此下行波束處理可以利用上行波束成形的結(jié)果來生成下行的賦形權(quán)值。用戶數(shù)據(jù)信號經(jīng)下行加權(quán)后通過多信道收發(fā)信機到天線陣列形成指向用戶的下行波束發(fā)射出去。
參看圖2，圖中所示為本發(fā)明所提出的一種新的應(yīng)用智能天線和聯(lián)合檢測技術(shù)的自適應(yīng)波束上行處理結(jié)構(gòu)示意圖。該結(jié)構(gòu)包含有下列幾部分智能天線陣列、天線陣列信號存儲單元、加權(quán)網(wǎng)絡(luò)、自適應(yīng)算法控制單元、信道估計器、用戶信道估計選擇器、用戶訓(xùn)練信號發(fā)生器、乘法器、解復(fù)用器、聯(lián)合檢測單元和可控開關(guān)等組成。時分雙工CDMA無線通信系統(tǒng)是在一個時隙內(nèi)發(fā)送一個數(shù)據(jù)突發(fā)，智能天線陣列在一個時隙內(nèi)接收到多個用戶數(shù)據(jù)突發(fā)信號的疊加。經(jīng)過天線前端多信道接收機接收下來的一個時隙數(shù)據(jù)突發(fā)信號變換成基帶數(shù)字信號，存儲到天線陣列存儲單元，各可控開關(guān)打開，初始化針對某個期望用戶的加權(quán)網(wǎng)絡(luò)加權(quán)權(quán)值，天線陣列存儲單元的信號輸入到加權(quán)網(wǎng)絡(luò)，加權(quán)后的信號經(jīng)過解復(fù)用器得到用戶數(shù)據(jù)信號和用戶訓(xùn)練序列信號，用戶訓(xùn)練序列信號經(jīng)過信道估計器，得到較粗的信道估計，然后經(jīng)過用戶信道估計選擇器得到精確的用戶信道估計值，該用戶信道估計值和該期望用戶的訓(xùn)練序列相乘結(jié)果作為參考信號輸入自適應(yīng)算法控制單元，將加權(quán)后用戶訓(xùn)練序列信號、參考信號和天線接收信號輸入自適應(yīng)算法控制單元，按照自適應(yīng)算法得到誤差信號，如果該誤差值不滿足設(shè)定的要求，自適應(yīng)算法控制單元得到新的加權(quán)網(wǎng)絡(luò)加權(quán)權(quán)值，并將新得到的加權(quán)網(wǎng)絡(luò)加權(quán)權(quán)值賦給加權(quán)網(wǎng)絡(luò)，再進行下一次自適應(yīng)迭代，如果該誤差信號滿足設(shè)定的要求，自適應(yīng)迭代過程結(jié)束，可控開關(guān)閉合，并將解復(fù)用得到的用戶數(shù)據(jù)信號和由用戶信道估計選擇器輸出的信道估計輸入到聯(lián)合檢測單元進行聯(lián)合檢測，最終得到該期望用戶的輸出信號。
參見圖3，圖中所示為本發(fā)明所提出的一種新的為用戶1設(shè)計的用戶信道估計選擇器結(jié)構(gòu)示意圖。該結(jié)構(gòu)主要包括一個解復(fù)用器、K個信道估計多徑選擇器和復(fù)用器。解復(fù)用器將各個用戶信道估計分開，并分別進行信道估計多徑選擇處理，最后輸出期望用戶的信道估計和經(jīng)過復(fù)用后的所有用戶信道估計。
參見圖4，圖中所示為本發(fā)明所提出的一種新的信道估計多徑選擇器結(jié)構(gòu)示意圖。該結(jié)構(gòu)主要包括N個寄存器，一個選擇器和一個能量歸一化器。信道估計器輸出的結(jié)果是針對接收到的訓(xùn)練序列進行處理得到的，由于無線信道的隨機性，為了盡可能使所有多徑信道的分量都能估計到，時分雙工CDMA無線通信系統(tǒng)得到的信道估計在時延上跨度較大。但是實際中能量大的路徑主要分布在小時延中，而且由于噪聲和干擾的影響，這樣信道估計的準確性不高，嚴重影響系統(tǒng)性能。由于短時間內(nèi)移動用戶(即使為高速移動用戶，移動速度為500公里每小時)的位置變化很小，根據(jù)無線信道的傳播特點可知，移動用戶的各徑信道的時延變化極小。這樣我們提出使用當前幀和過去若干(諸如但不限于10)幀的信道估計結(jié)果共同來得到更精確的信道估計。在我們提出的用戶信道估計選擇器中N個寄存器用來存放前N幀的信道估計。
參見圖5，在系統(tǒng)的下行鏈路，根據(jù)系統(tǒng)上行鏈路得到的自適應(yīng)權(quán)值可以得到下行鏈路的波束賦形的權(quán)值，發(fā)送信號經(jīng)過加權(quán)以后分別輸出到相應(yīng)的天線陣元發(fā)送出去。
下面結(jié)合一個實例說明一下自適應(yīng)波束處理網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)流程。在時分雙工CDMA無線通信系統(tǒng)上行和下行的每一個時隙中，除了傳輸用戶數(shù)據(jù)外，還有若干長度的訓(xùn)練序列Midamble碼(關(guān)于Midamble碼的說明參見3GPP TS 25.221V 4.0.0 2001-03)，用來進行信道估計。用戶以突發(fā)方式傳輸數(shù)據(jù)，由于一個突發(fā)的時間足夠短，可以認為用戶信道在傳輸一個突發(fā)數(shù)據(jù)塊時是時不變的，因此每“塊”數(shù)據(jù)可以進行一次信道估計。天線陣列信號存儲單元存儲前端每一個天線陣元接收的多信道接收機收到的一個數(shù)據(jù)突發(fā)的用戶信號，并把接收到的信號分為包含數(shù)據(jù)塊和Midamble碼的信道響應(yīng)兩部分。在自適應(yīng)波束成形權(quán)值調(diào)整中利用包含訓(xùn)練序列Midamble碼的數(shù)據(jù)進行調(diào)整，由于數(shù)據(jù)碼片的干擾原因，可用的Midamble碼長度設(shè)為P。在接收端用于進行信道估計的加權(quán)網(wǎng)絡(luò)初始化加權(quán)權(quán)值。這樣，每個天線陣元接收的訓(xùn)練序列響應(yīng)信號經(jīng)過分別加權(quán)后相加，并解復(fù)用后得到合成的訓(xùn)練序列響應(yīng)信號。emidanble=wXT=w(x(1)x(2)…x(k))T]]>其中，(1)emidanble為經(jīng)過加權(quán)網(wǎng)絡(luò)加權(quán)后合成的Midamble序列；(2)w＝(w11w12...w1M)為權(quán)值陣列，這里以用戶1信號的一徑為例；(3)x(k)，k＝1，...K為K個用戶長度為P的Midamble序列響應(yīng)。
對這個合成信號進行信道估計，這里采用了最大似然信道估計的方法，得到對應(yīng)于初始權(quán)值的K個用戶的信道估計H^=(h^(1)h^(2)…h^(k))]]>其中，h^(k)=(h1kh2k…hwk),]]>k＝-1，...，K為第k個用戶的信道估計，w為信道估計的長度。從信道估計 中得到用戶1的信道估計組成新的向量 規(guī)定一函數(shù)f(·)，假設(shè)B^=(b1b2…bw)=f(h^0,h^-1,…,h^-N),]]>其中 分別為選擇器的N+1個輸入，h^0=(h^01h^02…h^0w)]]>為當前幀的 信道估計，h^-1=(h^-11h^-12…h^-1w)]]>為前1幀的信道估計，依次類推，h^-N=(h^-N1h^-N2…h^-Nw)]]>為前N幀的信道估計，w為用戶信道估計長度。函數(shù)f(·)定義如下(b1b2…bw)=f(h^0,h^-1,…,h^-N)]]> 其中L為一常數(shù)或由向量 的函數(shù)(諸如但不限于 的模之和 等)來決定，不同系統(tǒng)可采用不同的L。選擇器按函數(shù)f(·)工作得到 從而從信道估計中得到最強的若干個徑。為了保證最終輸出信號所有徑的總功率為恒定值，能量歸一化器對信道估計值乘以一調(diào)整因子 (其中運算 為向量的模，C為一常數(shù)，其值由實際系統(tǒng)決定)，信道估計多徑輸出C|f(h^0(1),h^-1(1),h^-N(1))|·f(h^0(1),h^-1(1),…,h^-N(1))]]>。
用這個新的信道估計C|f(h^0(1),h^-1(1),…,h^-N(1))|·f(h^0(1),h^-1(1),…,h^-N(1))]]>與用戶1的訓(xùn)練信號G1(其中G1為一Toeplitz矩陣)相乘，結(jié)果送入自適應(yīng)算法控制單元，與輸入Midamble序列響應(yīng)X得到誤差信號，判斷誤差信號是否滿足算法要求，如果誤差信號不滿足條件，則利用這個誤差信號來調(diào)整加權(quán)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值(該實施例中的自適應(yīng)算法以LMS算法為例說明)。w(n+1)=w(n)+12μ[-▿J]]]>(1)w(n)為當前加權(quán)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值，w(n+1)為下一個訓(xùn)練過程的權(quán)值；(2)μ為訓(xùn)練步進值；(3)J為代價函數(shù)的梯度函數(shù)。再進行下一次的信道估計，直到誤差信號滿足算法要求，加權(quán)網(wǎng)絡(luò)得到確定的加權(quán)系數(shù)，然后把數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)利用這些權(quán)值進行加權(quán)，最終天線陣列就形成了指向用戶1的波束。從而極大地抑制其他用戶信號對用戶1的干擾。將數(shù)據(jù)信號和用戶信道估計選擇器的另一含有所有用戶信道估計的輸出送到聯(lián)合檢測單元進行處理，輸出經(jīng)過聯(lián)合檢測的用戶數(shù)據(jù)。
在無線通信系統(tǒng)中存在信號多徑的影響。本發(fā)明提出的結(jié)構(gòu)、算法可以應(yīng)用到有用信號的幾個較強的多徑上。通過指向幾個較強多徑的波束來得到有用信號，并且得到這些多徑信號的合并，提高接收信號的信噪比，再經(jīng)過聯(lián)合檢測進行處理得到用戶數(shù)據(jù)信號。
由于時分雙工CDMA無線通信系統(tǒng)中下行鏈路和上行鏈路工作在相同的頻率上，并且下行和上行的時隙時間間隔足夠小，因此可以認為下行和上行信道特性是一致的。這樣，在上行鏈路得到的信道特性和權(quán)值可以用來形成下行波束形成的權(quán)值，從而形成指向用戶的波束，減少對于其他用戶的干擾。
權(quán)利要求
1.一種用于使用智能天線和聯(lián)合檢測技術(shù)的時分雙工CDMA無線通信系統(tǒng)中的接收機結(jié)構(gòu)，其特征在于由一個智能天線陣列，一個天線陣列信號存儲單元，K(其中K為用戶數(shù))個加權(quán)網(wǎng)絡(luò)，K個自適應(yīng)算法控制單元，K個信道估計器，K個用戶信道估計選擇器，K個用戶訓(xùn)練信號發(fā)生器，K個乘法器，K個聯(lián)合檢測單元，2K個可控開關(guān)等組成，智能天線陣列接收到的信號輸入到天線陣列信號存儲單元，天線陣列信號存儲子單元Ci的輸出端分別接所有加權(quán)網(wǎng)絡(luò)Q1，...，QK的輸入端j(其中j＝1，...，M)和所有自適應(yīng)算法控制單元B1，...，BK的輸入端j(其中j＝1，....M)，加權(quán)網(wǎng)絡(luò)Q1的輸出端接解復(fù)用器X1的輸入端，解復(fù)用器X1的輸出端2接信道估計器E1輸入端和自適應(yīng)算法控制單元B1的輸入端M+1，解復(fù)用器X1的輸出端1接可控開關(guān)N11的輸入端，信道估計器E1的輸出端接用戶信道估計選擇器X1的輸入端，用戶信道估計選擇器X1的輸出端1和2分別接乘法器U1的輸入端1和可控開關(guān)N12的輸入端，用戶訓(xùn)練信號發(fā)生器G1的輸出端接乘法器U1的輸入端2，乘法器U1的輸出端接自適應(yīng)算法控制單元B1的輸入端M+2，自適應(yīng)算法控制單元B1的輸出端1，2，...，M分別接加權(quán)網(wǎng)絡(luò)1的輸入端M+1，M+2，...，2M，可控開關(guān)N11和N12的輸出端分別接聯(lián)合檢測單元J1的輸入端1和2，聯(lián)合檢測單元J1的輸出為用戶1的輸出；加權(quán)網(wǎng)絡(luò)Q2的輸出端接解復(fù)用器X2的輸入端，解復(fù)用器X2的輸出端2接信道估計器E2輸入端和自適應(yīng)算法控制單元B2的輸入端M+1，解復(fù)用器X2的輸出端1接可控開關(guān)N21的輸入端，信道估計器E2的輸出端接用戶信道估計選擇器X2的輸入端，用戶信道估計選擇器X2的輸出端1和2分別接乘法器U2的輸入端1和可控開關(guān)N22的輸入端，用戶訓(xùn)練信號發(fā)生器G2的輸出端接乘法器U2的輸入端2，乘法器U2的輸出端接自適應(yīng)算法控制單元B2的輸入端M+2，自適應(yīng)算法控制單元B2的輸出端1，2，...，M分別接加權(quán)網(wǎng)絡(luò)2的輸入端M+1，M+2，...，2M，可控開關(guān)N21和N22的輸出端分別接聯(lián)合檢測單元J2的輸入端1和2，聯(lián)合檢測單元J2的輸出為用戶2的輸出；依此類推，加權(quán)網(wǎng)絡(luò)QK的輸出端接解復(fù)用器XK的輸入端，解復(fù)用器XK的輸出端2接信道估計器EK輸入端和自適應(yīng)算法控制單元BK的輸入端M+1，解復(fù)用器XK的輸出端1接可控開關(guān)NK1的輸入端，信道估計器EK的輸出端接用戶信道估計選擇器XK的輸入端，用戶信道估計選擇器XK的輸出端1和2分別接乘法器UK的輸入端1和可控開關(guān)NK2的輸入端，用戶訓(xùn)練信號發(fā)生器GK的輸出端接乘法器UK的輸入端2，乘法器UK的輸出端接自適應(yīng)算法控制單元BK的輸入端M+2，自適應(yīng)算法控制單元BK的輸出端1，2，...，M接加權(quán)網(wǎng)絡(luò)K的輸入端M+1，M+2，...，2M，可控開關(guān)NK1和NK2的輸出端分別接聯(lián)合檢測單元JK的輸入端1和2，聯(lián)合檢測單元JK的輸出為用戶K的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于時分雙工CDMA無線通信系統(tǒng)中的接收機結(jié)構(gòu)，其特征在于其按下列步驟工作(1)經(jīng)過天線前端多信道接收機接收下來的一個時隙數(shù)據(jù)突發(fā)信號變換成基帶數(shù)字信號，存儲到天線陣列存儲單元；(2)初始化針對某個期望用戶的加權(quán)網(wǎng)絡(luò)加權(quán)權(quán)值，天線陣列存儲單元的信號輸入到加權(quán)網(wǎng)絡(luò)；(3)加權(quán)網(wǎng)絡(luò)對輸入信號進行加權(quán)，加權(quán)后的信號經(jīng)過解復(fù)用器得到用戶數(shù)據(jù)信號和用戶訓(xùn)練序列信號，用戶訓(xùn)練序列信號經(jīng)過信道估計器，得到較粗的信道估計，然后經(jīng)過用戶信道估計選擇器得到精確的用戶信道估計值，該用戶信道估計值和該期望用戶的訓(xùn)練序列相乘結(jié)果作為參考信號輸入自適應(yīng)算法控制單元，同時將加權(quán)后用戶訓(xùn)練序列信號和天線接收信號輸入自適應(yīng)算法控制單元；(4)按照自適應(yīng)算法得到誤差信號，如果該誤差值不滿足設(shè)定的要求，自適應(yīng)算法控制單元得到新的加權(quán)網(wǎng)絡(luò)加權(quán)權(quán)值，并將新得到的加權(quán)網(wǎng)絡(luò)加權(quán)權(quán)值賦給加權(quán)網(wǎng)絡(luò)，返回步驟(3)再進行下一次自適應(yīng)迭代；如果該誤差信號滿足設(shè)定的要求，自適應(yīng)迭代過程結(jié)束，并將解復(fù)用得到的用戶數(shù)據(jù)信號和由用戶信道估計選擇器輸出的信道估計輸入到聯(lián)合檢測單元進行聯(lián)合檢測，最終得到該期望用戶的輸出信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶信道估計選擇器，其特征在于由一個解復(fù)用器、K個信道估計多徑選擇器和復(fù)用器構(gòu)成，輸入信號接解復(fù)用器的輸入端，解復(fù)用器的輸出端1接信道估計多徑選擇器1的輸入端，解復(fù)用器的輸出端2接信道估計多徑選擇器2的輸入端，依此類推，解復(fù)用器的輸出端K接信道估計多徑選擇器K的輸入端，信道估計多徑選擇器1，...，K的輸出端分別接復(fù)用器的輸入端1，...，K，復(fù)用器的輸出端為該用戶信道估計選擇器的輸出端1，該用戶信道估計選擇器是為期望用戶i而設(shè)計的，信道估計多徑選擇器i的輸出端為該用戶信道估計選擇器的輸出端2。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的信道估計多徑選擇器，其特征在于由N個寄存器，一個選擇器和一個能量歸一化器構(gòu)成，輸入信號分別接寄存器1的輸入端和選擇器輸入端1，寄存器1的輸出端接選擇器輸入端2和寄存器2的輸入端，寄存器2的輸出端接選擇器輸入端3和寄存器3的輸入端，依次類推，直到寄存器N-1的輸出端接選擇器輸入端N和寄存器N的輸入端，寄存器N的輸出端接選擇器輸入端N+1，選擇器的輸出端接能量歸一化器的輸入端，能量歸一化器的輸出為用戶信道估計選擇器的輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的選擇器，其特征在于其按函數(shù)f(·)進行工作，假設(shè)&Bgr;^=(β1β2…βw)=φ(η^0,η^-1,…,η^-Ν),]]>其中 分別為選擇器的N+1個輸入，h^0=(h^01h^02…h^0w)]]>為當前幀的 信道估計輸入，h^-1=(h^-11h^-12…h^-1w)]]>為前1幀的信道估計輸入，依次類推，h^-N=(h^-N1h^-N2…h^-Nw)]]>為前N幀的 信道估計輸入，w為用戶信道估計長度；函數(shù)f(·)定義如下(b1b2…bw)=f(h^0,h^-1,…,h^-N)]]> 其中L為一常數(shù)或由向量 的某一函數(shù)(諸如但不限于 的模之和 來決定，不同系統(tǒng)可采用不同的L。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種應(yīng)用智能天線和聯(lián)合檢測的時分雙工CDMA無線通信系統(tǒng)的上行鏈路信號處理的結(jié)構(gòu)和算法。智能天線接收信號通過加權(quán)網(wǎng)絡(luò)進行加權(quán),并經(jīng)過信道估計器和用戶信道估計選擇器處理后得到精確的用戶信道估計參數(shù),采用自適應(yīng)信號處理方法確定加權(quán)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值,然后把加權(quán)后的數(shù)據(jù)信號送到聯(lián)合檢測單元進行處理。與傳統(tǒng)的方法相比,本發(fā)明降低了時分雙工CDMA無線通信系統(tǒng)的復(fù)雜度,提高了系統(tǒng)的效率。
文檔編號H04B1/707GK1339888SQ01136730
公開日2002年3月13日 申請日期2001年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月23日
發(fā)明者古建, 陳澤強, 楊大成 申請人:楊大成