專利名稱：基于最大似然檢測的二維塊擴(kuò)頻系統(tǒng)中的殘留多用戶干擾抑制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于最大似然檢測的二維塊擴(kuò)頻系統(tǒng)中的殘留多用戶干擾抑制方法， 屬于通信領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
對(duì)于無線移動(dòng)通信系統(tǒng)的上行鏈路(Uplink，UL)系統(tǒng)，多個(gè)用戶經(jīng)常會(huì)同時(shí)接入 同一基站(Base stati0n，BS)，但由于每個(gè)用戶所在位置不同，每個(gè)用戶到達(dá)基站的時(shí)間不 盡相同，盡管在CDMA系統(tǒng)中可以采用不同的正交擴(kuò)頻碼來區(qū)分用戶，但由于上行鏈路的非 同步和信道延遲擴(kuò)展，用戶彼此間將不能保持正交性，因此會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的多用戶接入干擾 (MAI)。MAI將會(huì)嚴(yán)重降低上行鏈路的傳輸性能。如何采用適合的技術(shù)來避免MAI，一直是 學(xué)者研究的重點(diǎn)之一。目前提出的新型二維塊擴(kuò)頻(2D，2-dimenstional Block spread CDMA)技術(shù)，參 見圖1和圖2，其中圖1所示為單載波CDMA(SC-CDMA)系統(tǒng)的發(fā)送和接收示意圖，圖2是 多載波CDMA(MC-CDMA)系統(tǒng)的發(fā)送和接收示意圖，在平穩(wěn)慢衰落信道(slow flatfading channel)下，與傳統(tǒng)多用戶檢測算法相比，其具有低復(fù)雜度，和較高的傳輸性能可以很好的 解決MAI問題，是一種新型的上行鏈路接入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。然而在對(duì)二維塊擴(kuò)頻系統(tǒng)的介紹中，可以看出二維塊擴(kuò)頻系統(tǒng)之所以可以避免多 用戶干擾，一是由于采用正交碼字使用戶保持正交，二是假設(shè)信道是慢衰落系統(tǒng)，在連續(xù)的 塊時(shí)間間隔內(nèi)保持不變。而當(dāng)信道變成快衰落系統(tǒng)時(shí)，信道參數(shù)將在連續(xù)的塊時(shí)間里發(fā)生 變化，此時(shí)將破壞系統(tǒng)整體性能，尤其當(dāng)二維塊擴(kuò)頻系統(tǒng)聯(lián)合MIMO (Multiple-InputMultip le-Out-put，多輸入多輸出)分集技術(shù)時(shí)，性能將急劇下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了解決快衰落信道的二維塊擴(kuò)頻系統(tǒng)的殘留多用戶干擾的問題， 提供了基于最大似然檢測的二維塊擴(kuò)頻系統(tǒng)中的殘留多用戶干擾抑制方法。本發(fā)明基于最大似然檢測的二維塊擴(kuò)頻系統(tǒng)中的殘留多用戶干擾抑制方法，在 SC-CDMA系統(tǒng)下發(fā)射過程步驟一、將U路調(diào)制信號(hào)分別進(jìn)行碼片級(jí)擴(kuò)頻，獲得U路碼片級(jí)擴(kuò)頻后的信號(hào)；步驟二、將步驟一獲得的U路碼片級(jí)擴(kuò)頻后的信號(hào)分別進(jìn)行塊擴(kuò)頻，獲得U路塊擴(kuò) 頻后的信號(hào)；步驟三、將步驟二獲得的U路塊擴(kuò)頻后的信號(hào)分別進(jìn)行加入保護(hù)間隔處理，獲得 處理后的U路信號(hào)，并通過發(fā)射天線發(fā)射至信道；接收過程步驟四、采用接收天線接步驟三發(fā)射的U路信號(hào)，并將接收到的信號(hào)進(jìn)行去保護(hù)間隔處理，獲得處理后的信號(hào)；步驟五、將步驟四獲得的處理后的信號(hào)進(jìn)行塊解擴(kuò)處理，獲得塊解擴(kuò)后的信號(hào)；步驟六、將步驟五獲得的塊解擴(kuò)后的信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換，獲得變換后頻域 信號(hào)；步驟七、將步驟六獲得的頻域信號(hào)進(jìn)行最大似然檢測，獲得U路檢測后信號(hào)；步驟八、將步驟七獲得的U路檢測信號(hào)分別進(jìn)行快速傅立葉逆變換，獲得U路變換 后時(shí)域信號(hào)；步驟九、對(duì)步驟八獲得的U路變換后時(shí)域信號(hào)分別進(jìn)行碼片級(jí)解擴(kuò)，獲得U路解擴(kuò) 后信號(hào)；步驟十、對(duì)步驟九獲得的U路解擴(kuò)后信號(hào)解調(diào)后輸出；U為正整數(shù)。在MC-CDMA 系統(tǒng)下發(fā)射過程步驟一、將U路調(diào)制信號(hào)分別進(jìn)行碼片級(jí)擴(kuò)頻，獲得U路碼片級(jí)擴(kuò)頻后的信號(hào)；步驟二、將步驟一獲得的U路碼片級(jí)擴(kuò)頻后的信號(hào)分別進(jìn)行快速傅立葉逆變換， 獲得U路變換后時(shí)域信號(hào)；步驟三、將步驟二獲得的U路變換后時(shí)域信號(hào)分別進(jìn)行塊擴(kuò)頻，獲得U路塊擴(kuò)頻后 的信號(hào)；步驟四、將步驟三獲得的U路塊擴(kuò)頻后的信號(hào)分別進(jìn)行加入保護(hù)間隔處理，獲得 處理后的U路信號(hào)，并通過發(fā)射天線發(fā)射至信道；接收過程步驟五、采用接收天線接步驟四發(fā)射的信號(hào)，并將接收到的信號(hào)進(jìn)行去保護(hù)間隔 處理，獲得處理后的信號(hào)；步驟六、將步驟五獲得的處理后的信號(hào)進(jìn)行塊解擴(kuò)處理，獲得塊解擴(kuò)后的信號(hào)；步驟七、將步驟六獲得的塊解擴(kuò)后的信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換，獲得變換后頻域 信號(hào)；步驟八、將步驟七獲得的頻域信號(hào)進(jìn)行最大似然檢測，獲得U路檢測后信號(hào)；
步驟九、對(duì)步驟八獲得的U路變換后時(shí)域信號(hào)分別進(jìn)行碼片級(jí)解擴(kuò)，獲得U路解擴(kuò) 后信號(hào)；步驟十、對(duì)步驟九獲得的U路解擴(kuò)后信號(hào)解調(diào)后輸出；U為正整數(shù)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明方法采用基于最大似然檢測算法的方式，在這SFt個(gè)(SFt 代表塊擴(kuò)頻因子，即連續(xù)發(fā)送的塊擴(kuò)頻個(gè)數(shù))傳輸?shù)拇a片里找出最優(yōu)組合，使得似然矩陣 可以獲得最小值，以此加以區(qū)分多用戶信號(hào)，提供最優(yōu)的傳輸性能，有效的抑制殘留的多用 戶干擾信號(hào)。本發(fā)明基于最大似然檢測的方法，與傳統(tǒng)二維塊擴(kuò)頻解擴(kuò)系統(tǒng)相比，具有很好的 誤碼率(BER)性能，可以明顯改善由于信道增益在連續(xù)塊里不能保持常數(shù)所產(chǎn)生的殘余多 用戶干擾。


圖1是背景技術(shù)中在SC-CDMA系統(tǒng)下二維塊擴(kuò)頻系統(tǒng)的發(fā)射和接收結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是背景技術(shù)中在MC-CDMA系統(tǒng)下二維塊擴(kuò)頻系統(tǒng)的發(fā)射和接收結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明所述方法在SC-CDMA系統(tǒng)下二維塊擴(kuò)頻系統(tǒng)的發(fā)射和接收結(jié)構(gòu)示意 圖；圖4是本發(fā)明所述方法在MC-CDMA系統(tǒng)下二維塊擴(kuò)頻系統(tǒng)的發(fā)射和接收結(jié)構(gòu)示意 圖；圖5是多用戶干擾形成過程示意圖；圖6是誤碼率仿真示意圖，圖中_ ■-代表傳統(tǒng)塊解擴(kuò)算法時(shí)系統(tǒng)的誤碼率曲線， -_級(jí)__ _代表采用最大似然檢測算法時(shí)系統(tǒng)的誤碼率曲線。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式基于最大似然檢測 的二維塊擴(kuò)頻系統(tǒng)中的殘留多用戶干擾抑制方法，在SC-CDMA系統(tǒng)下發(fā)射過程步驟一、將U路調(diào)制信號(hào)分別進(jìn)行碼片級(jí)擴(kuò)頻，獲得U路碼片級(jí)擴(kuò)頻后的信號(hào)；步驟二、將步驟一獲得的U路碼片級(jí)擴(kuò)頻后的信號(hào)分別進(jìn)行塊擴(kuò)頻，獲得U路塊擴(kuò) 頻后的信號(hào)；步驟三、將步驟二獲得的U路塊擴(kuò)頻后的信號(hào)分別進(jìn)行加入保護(hù)間隔處理，獲得 處理后的U路信號(hào)，并通過發(fā)射天線發(fā)射至信道；接收過程步驟四、采用接收天線接步驟三發(fā)射的U路信號(hào)，并將接收到的信號(hào)進(jìn)行去保護(hù) 間隔處理，獲得處理后的信號(hào)；步驟五、將步驟四獲得的處理后的信號(hào)進(jìn)行塊解擴(kuò)處理，獲得塊解擴(kuò)后的信號(hào)；步驟六、將步驟五獲得的塊解擴(kuò)后的信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換，獲得變換后頻域 信號(hào)；步驟七、將步驟六獲得的頻域信號(hào)進(jìn)行最大似然檢測，獲得U路檢測后信號(hào)；步驟八、將步驟七獲得的U路檢測信號(hào)分別進(jìn)行快速傅立葉逆變換，獲得U路變換 后時(shí)域信號(hào)；步驟九、對(duì)步驟八獲得的U路變換后時(shí)域信號(hào)分別進(jìn)行碼片級(jí)解擴(kuò)，獲得U路解擴(kuò) 后信號(hào)；步驟十、對(duì)步驟九獲得的U路解擴(kuò)后信號(hào)解調(diào)后輸出；U為正整數(shù)。
具體實(shí)施方式
二 下面結(jié)合圖4至圖6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式基于最大似然 檢測的二維塊擴(kuò)頻系統(tǒng)中的殘留多用戶干擾抑制方法，在MC-CDMA系統(tǒng)下發(fā)射過程步驟一、將U路調(diào)制信號(hào)分別進(jìn)行碼片級(jí)擴(kuò)頻，獲得U路碼片級(jí)擴(kuò)頻后的信號(hào)；步驟二、將步驟一獲得的U路碼片級(jí)擴(kuò)頻后的信號(hào)分別進(jìn)行快速傅立葉逆變換， 獲得U路變換后時(shí)域信號(hào)；
步驟三、將步驟二獲得的U路變換后時(shí)域信號(hào)分別進(jìn)行塊擴(kuò)頻，獲得U路塊擴(kuò)頻后 的信號(hào)；步驟四、將步驟三獲得的U路塊擴(kuò)頻后的信號(hào)分別進(jìn)行加入保護(hù)間隔處理，獲得 處理后的U路信號(hào)，并通過發(fā)射天線發(fā)射至信道；接收過程步驟五、采用接收天線接步驟四發(fā)射的信號(hào)，并將接收到的信號(hào)進(jìn)行去保護(hù)間隔 處理，獲得處理后的信號(hào)；步驟六、將步驟五獲得的處理后的信號(hào)進(jìn)行塊解擴(kuò)處理，獲得塊解擴(kuò)后的信號(hào)；步驟七、將步驟六獲得的塊解擴(kuò)后的信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換，獲得變換后頻域 信號(hào)；步驟八、將步驟七獲得的頻域信號(hào)進(jìn)行最大似然檢測，獲得U路檢測后信號(hào)；步驟九、對(duì)步驟八獲得的U路變換后時(shí)域信號(hào)分別進(jìn)行碼片級(jí)解擴(kuò)，獲得U路解擴(kuò) 后信號(hào)；步驟十、對(duì)步驟九獲得的U路解擴(kuò)后信號(hào)解調(diào)后輸出；U為正整數(shù)。工作原理發(fā)射和接收的采用相同的平方根奈奎斯特碼片成型濾波器；并且接收使用理想采 樣時(shí)間。因此本文的傳輸過程采用碼片間隔的離散時(shí)間序列表示。^」代表小于或等于實(shí) 數(shù)變量a的最大整數(shù)；「…代表大于或等于實(shí)數(shù)變量a的最小整數(shù)共有U個(gè)用戶，即U路信號(hào)要處理，為了表述方便，以第u路信號(hào)為例進(jìn)行分析， 第u路用戶的數(shù)據(jù)調(diào)制后的信息系列為{du(n) ；n = 0 N。/SFf-l}，這里SFf代表碼片級(jí) 的擴(kuò)頻因子長度，這里SFt代表塊級(jí)的擴(kuò)頻因子長度，N。是FFT(或IFFT)變換的長度大 小，F(xiàn)FT為快速傅立葉變換，IFFT為快速傅立葉逆變換。對(duì)于碼片級(jí)擴(kuò)頻，采用擴(kuò)頻序列
為{c，(t).J = 0 ~ SFf -1}，且擴(kuò)頻序列{Cf>(0}滿足|θ)| = 1。擴(kuò)頻后的序列將與擾碼序列 = 0 乂-1}相乘，使其變?yōu)轭愃聘咚拱自肼暤陌l(fā)射信號(hào)。對(duì)于SC-CDMA系統(tǒng)，其發(fā) 射序列{O);〖 = 0 乂-1}表達(dá)式如公式⑴所示
權(quán)利要求
基于最大似然檢測的二維塊擴(kuò)頻系統(tǒng)中的殘留多用戶干擾抑制方法，其特征在于，在SC CDMA系統(tǒng)下發(fā)射過程步驟一、將U路調(diào)制信號(hào)分別進(jìn)行碼片級(jí)擴(kuò)頻，獲得U路碼片級(jí)擴(kuò)頻后的信號(hào)；步驟二、將步驟一獲得的U路碼片級(jí)擴(kuò)頻后的信號(hào)分別進(jìn)行塊擴(kuò)頻，獲得U路塊擴(kuò)頻后的信號(hào)；步驟三、將步驟二獲得的U路塊擴(kuò)頻后的信號(hào)分別進(jìn)行加入保護(hù)間隔處理，獲得處理后的U路信號(hào)，并通過發(fā)射天線發(fā)射至信道；接收過程步驟四、采用接收天線接步驟三發(fā)射的U路信號(hào)，并將接收到的信號(hào)進(jìn)行去保護(hù)間隔處理，獲得處理后的信號(hào)；步驟五、將步驟四獲得的處理后的信號(hào)進(jìn)行塊解擴(kuò)處理，獲得塊解擴(kuò)后的信號(hào)；步驟六、將步驟五獲得的塊解擴(kuò)后的信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換，獲得變換后頻域信號(hào)；步驟七、將步驟六獲得的頻域信號(hào)進(jìn)行最大似然檢測，獲得U路檢測后信號(hào)；步驟八、將步驟七獲得的U路檢測信號(hào)分別進(jìn)行快速傅立葉逆變換，獲得U路變換后時(shí)域信號(hào)；步驟九、對(duì)步驟八獲得的U路變換后時(shí)域信號(hào)分別進(jìn)行碼片級(jí)解擴(kuò)，獲得U路解擴(kuò)后信號(hào)；步驟十、對(duì)步驟九獲得的U路解擴(kuò)后信號(hào)解調(diào)后輸出；U為正整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于最大似然檢測的二維塊擴(kuò)頻系統(tǒng)中的殘留多用戶干擾 抑制方法，其特征在于，步驟七中的最大似然檢測采用基于遺傳算法的最大似然檢測、基于 模擬退火的最大似然檢測或基于蟻群算法的最大似然檢測。
3.基于最大似然檢測的二維塊擴(kuò)頻系統(tǒng)中的殘留多用戶干擾抑制方法，其特征在于， 在MC-CDMA系統(tǒng)下發(fā)射過程步驟一、將U路調(diào)制信號(hào)分別進(jìn)行碼片級(jí)擴(kuò)頻，獲得U路碼片級(jí)擴(kuò)頻后的信號(hào)； 步驟二、將步驟一獲得的U路碼片級(jí)擴(kuò)頻后的信號(hào)分別進(jìn)行快速傅立葉逆變換，獲得U 路變換后時(shí)域信號(hào)；步驟三、將步驟二獲得的U路變換后時(shí)域信號(hào)分別進(jìn)行塊擴(kuò)頻，獲得U路塊擴(kuò)頻后的信號(hào)；步驟四、將步驟三獲得的U路塊擴(kuò)頻后的信號(hào)分別進(jìn)行加入保護(hù)間隔處理，獲得處理 后的U路信號(hào)，并通過發(fā)射天線發(fā)射至信道； 接收過程步驟五、采用接收天線接步驟四發(fā)射的信號(hào)，并將接收到的信號(hào)進(jìn)行去保護(hù)間隔處理， 獲得處理后的信號(hào)；步驟六、將步驟五獲得的處理后的信號(hào)進(jìn)行塊解擴(kuò)處理，獲得塊解擴(kuò)后的信號(hào)； 步驟七、將步驟六獲得的塊解擴(kuò)后的信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換，獲得變換后頻域信2號(hào)；步驟八、將步驟七獲得的頻域信號(hào)進(jìn)行最大似然檢測，獲得U路檢測后信號(hào)； 步驟九、對(duì)步驟八獲得的U路變換后時(shí)域信號(hào)分別進(jìn)行碼片級(jí)解擴(kuò)，獲得U路解擴(kuò)后信號(hào)；步驟十、對(duì)步驟九獲得的U路解擴(kuò)后信號(hào)解調(diào)后輸出； U為正整數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于最大似然檢測的二維塊擴(kuò)頻系統(tǒng)中的殘留多用戶干擾 抑制方法，其特征在于，步驟七中的最大似然檢測采用基于遺傳算法的最大似然檢測、基于 模擬退火的最大似然檢測或基于蟻群算法的最大似然檢測。
全文摘要
基于最大似然檢測的二維塊擴(kuò)頻系統(tǒng)中的殘留多用戶干擾抑制方法，屬于通信領(lǐng)域，本發(fā)明為解決快衰落信道的二維塊擴(kuò)頻系統(tǒng)的殘留多用戶干擾的問題。本發(fā)明是針對(duì)快衰落信道的，與傳統(tǒng)慢衰落信道相比，在接收信號(hào)時(shí)加入了最大似然檢測環(huán)節(jié)，最大似然檢測是將接收到的信號(hào)通過FFT變換到頻域后，通過最大似然檢測算法的最優(yōu)搜索，最優(yōu)搜索的手段可以采用全局搜索、基于遺傳算法的搜索或基于模擬退火算法的搜索，找到使得目標(biāo)函數(shù)最小的一組發(fā)送信號(hào)的頻域表達(dá)形式，即原始信號(hào)經(jīng)過碼片級(jí)擴(kuò)頻以后的頻域表達(dá)，此時(shí)完成了多用戶檢查目的，具有很好的誤碼率性能，可以明顯改善由于信道增益在連續(xù)塊里不能保持常數(shù)所產(chǎn)生的殘余多用戶干擾。
文檔編號(hào)H04B1/707GK101951277SQ20101029800
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者于啟月, 劉博 , 孟維曉 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)