專利名稱：針對串行干擾消除檢測技術(shù)的基站側(cè)用戶功率控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種第三代移動通信系統(tǒng)中的多用戶功率控制的方法，尤其涉及一種針對串行干擾消除多用戶檢測器技術(shù)(Successive InterferenceCancellation Multi-User Detection，SICMUD)，對基站側(cè)用戶功率的分配控制方法。
背景技術(shù)：
多用戶檢測技術(shù)是第三代移動通信系統(tǒng)中寬帶CDMA通信系統(tǒng)抗干擾的關(guān)鍵技術(shù)。從理論上講，相比于傳統(tǒng)CDMA接收機采用的各用戶獨立接收技術(shù)，多用戶檢測技術(shù)可以在很大程度上提高系統(tǒng)容量。例如S.Verdu提出的最優(yōu)多用戶檢測器，其由匹配濾波和Viterbi譯碼算法組成，具有優(yōu)異的性能。但是由于其的運算復(fù)雜和用戶數(shù)目成指數(shù)級增長等因素，實際上無法實時實現(xiàn)。人們通常傾向于選擇比較易于實現(xiàn)的次優(yōu)多用戶檢測器。
次優(yōu)多用戶檢測技術(shù)分為兩類線性多用戶檢測和非線性多用戶檢測。串行干擾多用戶消除器(Successive Interference Cancellation Multi-User Detection)是一種比較常用的非線性多用戶檢測技術(shù)。圖1是一現(xiàn)有串行干擾消除器的工作原理示意圖。
在碼分多址系統(tǒng)中，由于多個用戶的隨機接入，而所使用的擴頻碼集一般又不能嚴格正交，非零互相關(guān)系數(shù)將引起各用戶間的相互干擾，這種現(xiàn)象稱為多址干擾(Multi-Access Interference，MAI)。如圖1所示，串行干擾消除器一般由多極組成，一級對一個用戶序列信號進行判決，然后再造并減去該信號造成的MAI干擾，以減輕下一級的MAI。用戶的操作順序是根據(jù)信號功率的大小來定的，即按照功率由高到低的順序依次對用戶信號進行估計和消除。功率較大的信號先進行操作，直至獲取最弱用戶信號的估計值。
串行干擾多用戶消除器的優(yōu)點是實現(xiàn)起來比較簡單，性能上比傳統(tǒng)檢測器有較大提高。它的缺點是不同于現(xiàn)在商用系統(tǒng)所要求的在接收端各用戶信號功率相同的原則，串行干擾多用戶消除器需要接收端用戶的功率滿足一定的分布。如果功率非常接近，采用串行干擾多用戶消除器對接收機的性能改善不大。此外，其最不利的一點就是當(dāng)初始數(shù)據(jù)判決(包括對信號幅度和相位的判斷)不可靠時，將對下級判斷產(chǎn)生干擾。當(dāng)這種干擾積累到一定程度后，接收機的性能會顯著下降。
如果要將串行干擾多用戶消除器檢測技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)有的商用系統(tǒng)中，并發(fā)揮其性能優(yōu)勢，對用戶功率分布的嚴格控制是非常必要的。目前針對串行干擾多用戶消除器進行功率控制的算法在各種技術(shù)文獻中很少提及。

發(fā)明內(nèi)容為此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種針對串行干擾消除器技術(shù)在基站側(cè)進行用戶功率控制的方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種針對串行干擾消除器技術(shù)在基站側(cè)進行用戶功率控制的方法。其包括以下步驟(a)測得串行干擾消除多用戶檢測器的小區(qū)中所有用戶功率估計并消除干擾后的誤差值ε1、ε2、...、εK，其中K為總用戶數(shù)，并確定誤差值低于一預(yù)定的門限值；(b)根據(jù)上述誤差值和小區(qū)內(nèi)K個用戶總功率的上限，計算小區(qū)內(nèi)K個用戶功率分布的數(shù)值解；(c)根據(jù)用戶在小區(qū)中的位置分配由步驟(b)得到的發(fā)射功率，并使離基站越遠的用戶分配較小的功率。
所述步驟b)中小區(qū)內(nèi)K個用戶功率分布的數(shù)值解通過公式Pk=Pk-1-(1-ϵk-1)Pk-12Σi=1KPi-Σi=1k=2(1-ϵi)Pi+N]]>求得，Pk為第k個用戶的功率，N為背景噪聲功率。
上述步驟(b)可包括如下步驟a)設(shè)定P1＝PT/K，其中PT為K個用戶的總發(fā)射功率，并取上述誤差值，代入公式Pk=Pk-1-(1-ϵk-1)Pk-12Σi=1KPi-Σi=1k-2(1-ϵi)Pi+N]]>中，求得小區(qū)內(nèi)K個用戶各自的發(fā)射功率，并求得累加值為∑Pk；b)若該累加值∑Pk不小于總發(fā)射功率PT，則該用戶各自的發(fā)射功率為用戶功率分布的數(shù)值解，若該累加值∑Pk小于總發(fā)射功率PT，則c)微量增加上述P1值，并代入公式Pk=Pk-1-(1-ϵk-1)Pk-12Σi=1KPi-Σi=1k-2(1-ϵi)Pi+N]]>中，求得小區(qū)內(nèi)K個用戶各自的發(fā)射功率，并求得累加值為∑Pk，直至該累加值∑Pk不小于總發(fā)射功率PT，該用戶各自的發(fā)射功率即為用戶功率分布的數(shù)值解。
該方法可進一步包括步驟(d)當(dāng)小區(qū)接入的用戶總數(shù)K發(fā)生變化，返回步驟(b)重新計算用戶功率分布的數(shù)值解，并執(zhí)行步驟(c)進行功率分配控制。
本發(fā)明是針對串行干擾消除器技術(shù)在基站側(cè)進行用戶功率控制的方法。該方法可以提供串行干擾消除器所需的最優(yōu)用戶功率分布，并對串行干擾消除器的數(shù)據(jù)判決不可靠現(xiàn)象有較強的抗干擾作用，而且可以在多小區(qū)系統(tǒng)中減小小區(qū)間的干擾，從而最終增加系統(tǒng)容量。

下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進行詳細說明圖1是現(xiàn)有串行干擾消除器的工作原理示意圖。
圖2是本發(fā)明用戶功率控制方法的流程圖。
圖3是本發(fā)明采用迭代方法求取最佳用戶功率分布的流程圖。
具體實施方式本發(fā)明的用戶功率控制的方法，其包括以下步驟(a)測得串行干擾消除多用戶檢測器的所有用戶功率估計并消除干擾后的誤差值ε1、ε2、...、εK，并確定誤差值低于一預(yù)定的門限值；(b)根據(jù)上述誤差值和小區(qū)內(nèi)K個用戶總功率的上限，代入公式Pk=Pk-1-(1-ϵk-1)Pk-12Σi=1KPi-Σi=1k-2(1-ϵi)Pi+N]]>中，求得小區(qū)內(nèi)K個用戶功率分布的數(shù)值解，其中K為總用戶數(shù)，Pk為第k個用戶的功率，N為背景噪聲功率；(c)根據(jù)用戶在小區(qū)中的位置分配由步驟(b)得到的發(fā)射功率，并使離基站越遠的用戶分配較小的功率。
當(dāng)小區(qū)接入的用戶總數(shù)K發(fā)生變化，該方法進一步包括步驟(d)返回步驟(b)重新計算用戶功率分布的數(shù)值解，并執(zhí)行步驟(c)進行功率分配控制。
在步驟(a)中，用戶功率消除誤差值的來源有兩類比特判決錯誤和對信號幅度/相位的估計不準確。前者等同于誤碼率，一般比較低；后者是在實際系統(tǒng)中接收方對動態(tài)信道估計存在誤差造成的，一般占主導(dǎo)地位。
對誤差值的估計可以采用用戶發(fā)送已知測試信號，接收機端進行估計和消除后，測量殘余功率百分比并進行統(tǒng)計的方法獲得。應(yīng)確定誤差值低于一定的門限值，本實施例中取該門限值為0.5。如果誤差值過大，檢測器的性能會顯著下降。
在步驟(b)中，誤差值的最后取值一般為測量結(jié)果的保守估計值。根據(jù)對系統(tǒng)的模擬結(jié)果，以誤差值的保守估計值計算出來的功率分布對串行干擾消除多用戶檢測器的數(shù)據(jù)判決不可靠現(xiàn)象有較強的抗干擾作用。因此，本發(fā)明的一較佳方案以誤差值的保守估計值計算用戶的功率分布。
在不存在數(shù)據(jù)判決錯誤的理想狀態(tài)下；理想的小區(qū)用戶功率分布函數(shù)為Pk＝γN(1+γ)K-k。
其中，K是小區(qū)內(nèi)的用戶總數(shù)，Pk是第k個用戶的功率，γ是信號干擾比，N是背景噪聲功率。
考慮到數(shù)據(jù)判決不完全準確的情況，假設(shè)εk代表第k個用戶的功率在估計和消除后所剩的誤差?？梢酝茖?dǎo)出此時的最佳用戶功率分布函數(shù)為Pk=Pk-1-(1-ϵk-1)Pk-12Σi=1KPi-Σi=1k-2(1-ϵi)Pi+N---(1)]]>在實際應(yīng)用中，εk是一個隨機變量。如前所述，在εk低于一定門限值的條件下，采用以其保守的估計值代入(1)得到的用戶功率分布函數(shù)Pk進行功率控制，可以有效地保證檢測器的良好性能。
請參照圖3，本發(fā)明提供一種迭代的方法求得Pk數(shù)值解。
首先，令P1^=PT/K,]]>其中PT為K個用戶總發(fā)射功率。用步驟(a)得到的誤差值的估計值代入公式(1)計算出K個用戶的各自發(fā)射功率，并進行累加并求得累加值為∑Pk。如果累加值∑Pk小于PT，則微量增加 的值，重復(fù)以上過程，直到該累加值∑Pk大于或等于PT為止。用這樣的方法可以保證得到的功率分布函數(shù)收斂于公式(1)的解。
為了克服傳統(tǒng)CDMA系統(tǒng)中的“遠近效應(yīng)”，一般遠離基站的用戶其發(fā)射功率要遠高于基站附近的用戶，以保證在基站接收端用戶功率基本相同。這樣一來，這些用戶對鄰接小區(qū)的干擾也較大。
在采用步驟(b)所得到的功率分布函數(shù)結(jié)果進行功率分配的串行干擾消除器的系統(tǒng)中，由于MAI的逐級消除，最后檢測的用戶在較小的信噪比下就可達到可靠的性能。因而在步驟(c)中，在分配用戶發(fā)射功率的時候，可以按照用戶離基站的遠近順序，越遠的用戶分到的Pk值越小。一般這些用戶也是離鄰接小區(qū)比較近的用戶，這樣一來小區(qū)間的干擾會降低。
本申請的發(fā)明人經(jīng)系統(tǒng)模擬顯示，小區(qū)間的干擾因子在理想的情況下可以從傳統(tǒng)的CDMA系統(tǒng)的高達50％左右下降到不足10％。而系統(tǒng)容量即使在誤差值比較大的條件下，例如接近50％時，也可以增加一倍以上。
另外，在實際的移動通訊系統(tǒng)中，小區(qū)內(nèi)接入的用戶數(shù)量是不斷變化的。在有新用戶接入或已有用戶離開小區(qū)的情況下，因為用戶數(shù)目K發(fā)生了變化。所以，當(dāng)小區(qū)接入的用戶總數(shù)K發(fā)生變化，該方法還進一步包括步驟(d)，返回步驟(b)重新計算用戶功率分布的數(shù)值解，并執(zhí)行步驟(c)進行下一輪功率分配控制。
需要說明的是，上述說明僅是對本發(fā)明較佳實施例的詳細描述，敘述僅為說明本發(fā)明的可實現(xiàn)性及其突出效果，具體特征并不能用來作為對本發(fā)明的技術(shù)方案的限制，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以本發(fā)明所附權(quán)利要求書為準。
權(quán)利要求
1.一種針對串行干擾消除多用戶檢測技術(shù)的基站側(cè)的用戶功率控制方法，其特征在于其包括如下步驟(a)測得串行干擾消除多用戶檢測器的小區(qū)中所有用戶功率估計并消除干擾后的誤差值ε1、ε2、...、εK，其中K為總用戶數(shù)，并確定誤差值低于一預(yù)定的門限值；(b)根據(jù)上述誤差值和小區(qū)內(nèi)K個用戶總功率的上限，計算小區(qū)內(nèi)K個用戶功率分布的數(shù)值解；(c)根據(jù)用戶在小區(qū)中的位置分配由步驟(b)得到的發(fā)射功率，并使離基站越遠的用戶分配較小的功率。
2.如權(quán)利要求1所述的用戶功率控制方法，其特征在于所述步驟b)中小區(qū)內(nèi)K個用戶功率分布的數(shù)值解通過公式Pk=Pk-1-(1-ϵk-1)Pk-12Σi=1KPi-Σi=1k-2(1-ϵi)Pi+N]]>求得，Pk為第k個用戶的功率，N為背景噪聲功率。
3.如權(quán)利要求2所述的最優(yōu)用戶功率控制的方法，其特征在于步驟(b)包括如下步驟a)設(shè)定P1＝PT/K，其中PT為K個用戶的總發(fā)射功率，并取上述誤差值，代入公式Pk=Pk-1-(1-ϵk-1)Pk-12Σi=1KPi-Σi=1k-2(1-ϵi)Pi+N]]>中，求得小區(qū)內(nèi)K個用戶各自的發(fā)射功率，并求得累加值為∑Pk；b)若該累加值∑Pk不小于總發(fā)射功率PT，則該用戶各自的發(fā)射功率為用戶功率分布的數(shù)值解，若該累加值∑Pk小于總發(fā)射功率PT，則c)微量增加上述P1值，并代入公式Pk=Pk-1-(1-ϵk-1)Pk-12Σi=1KPi-Σi=1k-2(1-ϵi)Pi+N]]>中，求得小區(qū)內(nèi)K個用戶各自的發(fā)射功率，并求得累加值為∑Pk，直至該累加值∑Pk不小于總發(fā)射功率PT，該用戶各自的發(fā)射功率即為用戶功率分布的數(shù)值解。
4.如權(quán)利要求2所述的用戶功率控制方法，其特征在于該方法進一步包括步驟(d)當(dāng)小區(qū)接入的用戶總數(shù)K發(fā)生變化，返回步驟(b)重新計算用戶功率分布的數(shù)值解，并執(zhí)行步驟(c)進行功率分配控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種串行干擾消除多用戶檢測技術(shù)。為提供一種在基站側(cè)進行最優(yōu)用戶功率控制的解決方案，本發(fā)明方法包括如下步驟(a)測得串行干擾消除多用戶檢測器的小區(qū)中所有用戶功率估計并消除干擾后的誤差值ε
文檔編號H04B1/707GK1787397SQ20041007747
公開日2006年6月14日 申請日期2004年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月10日
發(fā)明者林昀 申請人:中興通訊股份有限公司