專利名稱：預(yù)條件多用戶檢測系統(tǒng)的迭代干擾消除裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種預(yù)條件多用戶檢測系統(tǒng)中的迭代干擾消除裝置。
背景技術(shù)：
在CDMA(碼分多址)通訊系統(tǒng)中，由于多個用戶的信號在同一空間區(qū)域內(nèi)，在時域和頻域上是重疊的，因此接收端能否正確分離多用戶信號是系統(tǒng)設(shè)計過程中的關(guān)鍵，其中一個重要的影響因素是時變信道所造成的碼間干擾(ISI)及其它用戶的多址干擾(MAI)。傳統(tǒng)的移動通訊系統(tǒng)中，接收系統(tǒng)將多址干擾等效為高斯噪聲，從而將其它用戶的有用信息丟棄了，使判決后誤碼較多。而多用戶檢測則是充分利用系統(tǒng)傳輸?shù)挠杏眯畔⒑推渌脩粜畔頇z測單個用戶的數(shù)據(jù)，達(dá)到最佳的判決效果，以提高系統(tǒng)性能和系統(tǒng)容量，降低遠(yuǎn)近效應(yīng)對系統(tǒng)的影響，簡化功率控制。
常見的多用戶檢測系統(tǒng)中通常采用近似喬萊斯基(Cholesky)分解的方法通過矩陣分解，求逆等運(yùn)算得到。但是此方法的運(yùn)算量恒定，當(dāng)傳播環(huán)境比較好的時候，運(yùn)算量也維持不變，會造成系統(tǒng)的運(yùn)算資源浪費(fèi)。另外多用戶檢測系統(tǒng)還常使用迭代算法實現(xiàn)，但一般情況下的迭代方法的收斂速度較慢，尤其當(dāng)環(huán)境惡劣時，如當(dāng)有效路徑比較多時，需要較高的迭代次數(shù)才能收斂，而且在有些條件下，迭代可能不收斂。造成算法失敗。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種預(yù)條件多用戶檢測系統(tǒng)中的迭代干擾消除裝置，用于消除碼間干擾(ISI)及其它用戶的多址干擾(MAI)，其能動態(tài)控制迭代次數(shù)，控制運(yùn)算復(fù)雜度，且其收斂速度較快，能精確檢測所有用戶所占全部碼道上的數(shù)據(jù)，以達(dá)到最佳的接收效果。
為了解決上述技術(shù)問題，在生成要解的系統(tǒng)方程Rd^=b]]>之后，啟動本實用新型的多用戶檢測系統(tǒng)中的迭代干擾消除裝置，其包括依次連接的
預(yù)條件模塊，其完成對原線性方程Rd^=b]]>的預(yù)條件操作，得到新的線性方程R＇d＇＝b＇；迭代運(yùn)算模塊，該模塊完成利用迭代算法對線性方程Rd^=b]]>完成求解運(yùn)算，得到 反預(yù)條件模塊，通過反預(yù)條件得到方程的解，即利用d^=(PH)-1d^′,]]>從 解出 所述的迭代運(yùn)算模塊包括依次連接的初始迭代參量選擇模塊，用于初始化迭代參數(shù)和計算初始猜測值模塊，其包含依次連接的計算初始猜測值 計算初始?xì)埩窟x擇模塊r0=R′d^0-b′]]>初始搜索方向選擇模塊q0＝r0，最大迭代次數(shù)設(shè)置Nmax模塊，相對門限Stop_Tol設(shè)置模塊，計算‖b＇‖即b＇矢量的模；第一收斂性檢測模塊，進(jìn)行收斂性檢測，如果收斂條件滿足，則 就是所要求的解 退出迭代運(yùn)算的模塊；迭代計算核心模塊，利用迭代算法求解 所述的迭代計算核心模塊，如圖5所示包含依次連接計算乘積模塊，其計算第k次迭代時的矩陣與矢量的乘積Rqk-1；計算前進(jìn)步長模塊，其執(zhí)行運(yùn)算αk-1＝-(rk-1，rk-1)/(Rqk-1，qk-1)；計算迭代值模塊，其計算第k次迭代值d^k=d^k-1+αk-1qk-1;]]>更新殘量模塊，其執(zhí)行運(yùn)算rk＝rk-1+αk-1Rqk-1；第二收斂性檢測模塊，如果收斂條件滿足停止計算，上述 就是所要求的解 退出迭代核心運(yùn)算，跳出循環(huán)；計算參量模塊，其令λk-1＝(rk，rk)/(rk-1，rk-1)更新搜索方向模塊，其執(zhí)行運(yùn)算qk＝rk+λk-1qk-1本實用新型的優(yōu)點(diǎn)是1.運(yùn)算復(fù)雜度降低，通過本實用新型，可大大的簡化運(yùn)算量，這樣使運(yùn)算量大為降低。使在較好的信道條件下運(yùn)算量會小于背景技術(shù)中的喬萊斯基分解的運(yùn)算量。而且算法的存儲量以及空間的復(fù)雜度都不是很大，而且在實現(xiàn)中非常有利于流水線操作。
2.迭代次數(shù)是根據(jù)要求而變化，由于迭代的終止準(zhǔn)則的相對門限是可以指定的。故可以根據(jù)不同的業(yè)務(wù)的要求而相應(yīng)的選擇不同的終止門限，這樣使迭代次數(shù)可以根據(jù)需要而變化，這樣在業(yè)務(wù)質(zhì)量要求較高的時候和業(yè)務(wù)質(zhì)量要求較低的情況下，迭代的次數(shù)是可以不同的。
3.在信道情況較好的情況迭代的性能優(yōu)異，當(dāng)信號的傳播環(huán)境較好的時候，迭代可以經(jīng)過很少的次數(shù)或根本不需要迭代實現(xiàn)，這在喬萊斯基分解的方法是不能做到的。此時算法實際執(zhí)行的次數(shù)是可以根據(jù)信道的情況的變化而變化。


圖1為本實用新型的干擾消除裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為圖1所述的預(yù)條件模塊的結(jié)構(gòu)框圖；圖3為圖1所述迭代運(yùn)算模塊的結(jié)構(gòu)圖；圖4為圖3所述的初始迭帶參數(shù)選擇模塊的結(jié)構(gòu)框圖圖5為圖3所述的迭帶計算核心模塊的結(jié)構(gòu)框圖；圖6為圖3所述的收斂性檢測模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型的預(yù)條件的迭代干擾消除裝置，其用于消除消除多用戶干擾和碼間干擾，最終估計出用戶發(fā)送數(shù)據(jù) 其包括依次連接的預(yù)條件模塊1，其完成對原線性方程Rd^=b]]>的預(yù)條件操作，得到新的線性方程R＇d＇＝b＇；迭代運(yùn)算的模塊2，該模塊完成利用迭代算法對線性方程Rd^=b]]>完成求解運(yùn)算，得到 反預(yù)條件模塊3，通過反預(yù)條件得到方程的解，即利用d^=(PH)-1d^′,]]>從 解出 所述的預(yù)條件模塊1，對原始線性方程組進(jìn)行預(yù)條件，如圖2所示，包括依次連接的矩陣R0的喬萊斯基分解模塊21，對矩陣R0進(jìn)行喬萊斯基分解，得到分解后的三角矩陣L；
矩陣v1的計算模塊22，通過V1=L-1R1LH-1]]>得到矩陣v1；接收矢量預(yù)條件模塊23，通過計算b＇＝P-1b，其中 這樣可以得到新的迭代求解方程R＇d＇＝b＇，其中 所述的迭代運(yùn)算的模塊2，完成預(yù)條件后的線性方程R＇d＇＝b＇的迭代求解，如圖3所示包括依次連接的初始迭代參量選擇模塊31，用于初始化迭代參數(shù)和計算初始猜測值模塊，其包含依次連接的計算初始猜測值 計算初始?xì)埩窟x擇模塊 初始搜索方向選擇模塊q0＝r0，最大迭代次數(shù)設(shè)置Nmax模塊，相對門限Stop_Tol設(shè)置模塊，計算‖b＇‖即b＇矢量的模；第一收斂性檢測模塊32，進(jìn)行收斂性檢測，如果收斂條件滿足，則 就是所要求的解 退出迭代運(yùn)算的模塊迭代計算核心模塊33，利用迭代算法求解 所述的初始迭代參量選擇模塊31，如圖4所示包括依次連接的初始迭代值 選擇模塊41；初始?xì)埩窟x擇模塊42，其執(zhí)行運(yùn)算r0=Rd^0-dmaf;]]>初始搜索方向選擇模塊43，初始搜索方向q0＝r0；最大迭代次數(shù)設(shè)置Nmax模塊44，設(shè)置系統(tǒng)所能允許的最大的迭代次數(shù)；相對門限Stop_Tol設(shè)置模塊45，這個門限是根據(jù)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)要求或者其他的條件得到；計算b矢量的模模塊46，即計算‖b‖；所述的迭代計算核心模塊33，如圖5所示包含依次連接計算乘積模塊51，其計算第k次迭代時的矩陣與矢量的乘積Rqk-1；
計算前進(jìn)步長模塊52，其執(zhí)行運(yùn)算αk-1＝-(rk-1，rk-1)/(Rqk-1，qk-1)；計算迭代值模塊53，其計算第k次迭代值d^k=d^k-1+αk-1qk-1;]]>更新殘量模塊54，其執(zhí)行運(yùn)算rk＝rk-1+αk-1Rqk-1；第二收斂性檢測模塊55，如果收斂條件滿足停止計算，上述 就是所要求的解 退出迭代核心運(yùn)算，跳出循環(huán)；計算參量模塊56，其令λk-1＝(rk，rk)/(rk-1，rk-1)更新搜索方向模塊57，其執(zhí)行運(yùn)算qk＝rk+λk-1qk-1以上角標(biāo)中k表示第k次迭代，k＝1，2，3，…所述的計算乘積模塊51用于計算矢量與矩陣的乘積，具體的計算為Rqk＝u，計算結(jié)果為u矢量，令 則 q＝[q1，q2，q3…qN]T，u＝[u1，u2，u3，…uN]T，其中，qi＝[q1，q2，…qK]T，ui＝[u1，u2，…，uK]Ti＝1，2，…N矩陣Ri是維數(shù)為K×K階的矩陣，其中K是當(dāng)前所有用戶所占的碼道數(shù)，N為每個用戶的發(fā)送符號數(shù)；兩個子塊的乘法R1qi和R1Hqi，這樣上述兩個矩陣和矢量的乘法運(yùn)算寫成各個元素的形式，分別為 式中，
式中， 式中rji＝conj(rij)，即rij的共軛，式中i＝1，2，…K，j＝1，2，…K；則上述的矩陣矢量的乘法，寫開為uk=Σt=0Krktqt,]]>和uk′=Σt=0Kr‾kiqt,]]>其中，rki和rkti是R和R的元素，qt為q的元素，因為他們均為復(fù)數(shù)，把他們的實部和虛部分開寫為uk=Σt=0Kritqt=Σt=0K(ritr+iirit)*(qtr+iiqt)=Σt=0K(ritr*qtr-riti*qti)+i(ritr*qt+riti*qtr)uk′=Σt=0Kr‾itqt=Σt=0K(ritr-iiqit)*(qtr+iiqt)=Σt=0K(ritrqt+riti*qti)+i(ritr*qt-riti*qtr)]]>上式中rrit，irit，rqt，iqt，分別為rit的實部和虛部，qt的實部和虛部；這樣在計算u和u＇的時，將使用幾個公用的乘法結(jié)果，rrit*rqt，irit·*iqt，rrit*qt，irit*rqt，僅僅irit*rqt和irit*iqt的符號將發(fā)生變化；同時在求u和u＇的時候其計算的順序略有變化，節(jié)省運(yùn)算資源。
所述初始迭代值選擇模塊41，選擇初始迭代值d^0=0;]]>或d^0=sign(dmaf);]]>或d^0=dmaf;]]>或選擇初始迭代值為d^0=dmaf/||dmaf||2,]]>即對前述的初始迭代值的模進(jìn)行調(diào)整以以提高收斂速度。
所述的第一收斂性檢測模塊32和第二收斂性檢測模塊55，如圖6所示包含依次連接的最大值判斷模塊61，用于判斷迭代次數(shù)是否已經(jīng)達(dá)到模塊1中所設(shè)定的最大的迭代次數(shù)Nmax，如果已經(jīng)達(dá)到最大的迭代次數(shù)，則收斂條件滿足，并退出收斂條件判斷；如果不滿足該收斂條件，則繼續(xù)進(jìn)行下面的收斂條件判斷，由于尚未進(jìn)行迭代在第一收斂性檢測模塊32中這個模塊可被省略，在第二收斂性檢測模塊55中這個判據(jù)將被使用；計算殘量的模‖r(k)‖模塊62，在第一收斂性檢測模塊32中k＝0；殘量收斂條件判斷模塊63，判斷‖r(k)‖是否不大于Stop_Tol*‖b‖，如果滿足‖r(k)‖≤Stop_Tol*‖b)‖，則收斂條件滿足，第一收斂性檢測模塊32中k＝0；
所述的反預(yù)條件模塊3，通過反預(yù)條件得到方程的解。即從 解出 根據(jù)d^=(PH)-1d^′]]>即 式中 就是對發(fā)送信號的估計。
權(quán)利要求1.一種預(yù)條件多用戶檢測系統(tǒng)的迭代干擾消除裝置，其用于消除消除多用戶干擾和碼間干擾，最終估計出用戶發(fā)送數(shù)據(jù) 其包括依次連接的預(yù)條件模塊(1)，其完成對原線性方程Rd^=b]]>的預(yù)條件操作，得到新的線性方程R′d′＝b′；迭代運(yùn)算模塊(2)，該模塊完成利用迭代算法對線性方程Rd^=b]]>完成求解運(yùn)算，得到 反預(yù)條件模塊(3)，通過反預(yù)條件得到方程的解，即利用d^=(PH)-1d^′,]]>從 解出 所述的迭代運(yùn)算模塊(2)包括依次連接的初始迭代參量選擇模塊(31)，用于初始化迭代參數(shù)和計算初始猜測值模塊，其包含依次連接的計算初始猜測值 計算初始?xì)埩窟x擇模塊r0=R′d^0-b′]]>初始搜索方向選擇模塊q0＝r0，最大迭代次數(shù)設(shè)置Nmax模塊，相對門限Stop_Tol設(shè)置模塊，計算‖b′‖即b′矢量的模；第一收斂性檢測模塊(32)，進(jìn)行收斂性檢測，如果收斂條件滿足，則 就是所要求的解 退出迭代運(yùn)算的模塊；迭代計算核心模塊(33)，利用迭代算法求解 所述的迭代計算核心模塊(33)，包含依次連接計算乘積模塊(51)，其計算第k次迭代時的矩陣與矢量的乘積Rqk-1；計算前進(jìn)步長模塊(52)，其執(zhí)行運(yùn)算αk-1＝-(rk-1，rk-1)/(Rqk-1，qk-1)；計算迭代值模塊(53)，其計算第k次迭代值d^k=d^k-1+αk-1qk-1;]]>更新殘量模塊(54)，其執(zhí)行運(yùn)算rk＝rk-1+αk-1Rqk-1；第二收斂性檢測模塊(55)，如果收斂條件滿足停止計算，上述 就是所要求的解 退出迭代核心運(yùn)算，跳出循環(huán)；計算參量模塊(56)，其令λk-1＝(rk，rk)/(rk-1，rk-1)更新搜索方向模塊(57)，其執(zhí)行運(yùn)算qk＝rk+λk-1qk-1。
2.如權(quán)利要求1所述的預(yù)條件多用戶檢測系統(tǒng)的迭代干擾消除裝置，其特征在于，所述的初始迭代參量選擇模塊(31)，包括依次連接的初始迭代值 選擇模塊(41)；初始?xì)埩窟x擇模塊(42)，其執(zhí)行運(yùn)算r0=Rd^0-dmaf;]]>初始搜索方向選擇模塊(43)，初始搜索方向q0＝r0；最大迭代次數(shù)設(shè)置Nmax模塊(44)，設(shè)置系統(tǒng)所能允許的最大的迭代次數(shù)；相對門限Stop_Tol設(shè)置模塊(45)，這個門限是根據(jù)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)要求或者其他的條件得到；計算b矢量的模模塊(46)，即計算‖b‖。
3.如權(quán)利要求1所述的預(yù)條件多用戶檢測系統(tǒng)的迭代干擾消除裝置，其特征在于，所述的預(yù)條件模塊(1)，包括依次連接的矩陣R0的喬萊斯基分解模塊(21)，對矩陣R0進(jìn)行喬萊斯基分解，得到分解后的三角矩陣L；矩陣v1的計算模塊(22)，通過v1=L-1R1LH-1]]>得到矩陣v1；接收矢量預(yù)條件模塊(23)，通過計算b′＝P-1b。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)條件多用戶檢測系統(tǒng)的迭代干擾消除裝置，其特征在于，所述的第收斂性檢測模塊(32)和第二收斂性檢測模塊(55)均包含依次連接的最大值判斷模塊(61)，用于判斷迭代次數(shù)是否已經(jīng)達(dá)到預(yù)條件模塊(1)中所設(shè)定的最大的迭代次數(shù)Nmax，如果已經(jīng)達(dá)到最大的迭代次數(shù)，則收斂條件滿足，并退出收斂條件判斷；如果不滿足該收斂條件，則繼續(xù)進(jìn)行下面的收斂條件判斷；計算殘量的?！瑀(k)‖的模塊(62)，在第一收斂性檢測模塊(32)中k＝0；殘量收斂條件判斷模塊(63)，判斷‖r(k)‖是否不大于Stop_Tol*‖b‖，如果滿足‖r(k)‖≤Stop_Tol*‖b‖，則收斂條件滿足，第一收斂性檢測模塊(32)中k＝0。
專利摘要本實用新型提供一種預(yù)條件多用戶檢測系統(tǒng)中的迭代干擾消除裝置，其包括依次連接的預(yù)條件模塊，其完成對原線性方程R＝b的預(yù)條件操作，得到新的線性方程R′d′＝b′；迭代運(yùn)算模塊，該模塊完成利用迭代算法對線性方程R＝b完成求解運(yùn)算，得到′；反預(yù)條件模塊，通過反預(yù)條件得到方程的解，即利用＝(P
文檔編號H04B1/707GK2757436SQ200420110599
公開日2006年2月8日 申請日期2004年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月2日
發(fā)明者王炳立, 李興偉 申請人:凱明信息科技股份有限公司