專利名稱：雙層加權(quán)并行干擾對消算法的簡化算法的制作方法
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。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(yuǎn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(Parallel InterferenceCancellation)。串行干擾對消算法按照功率降序?qū)τ脩粜盘栠M(jìn)行排序。首先對功率最大的用戶進(jìn)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(jìn)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，但是延時較大，而且需要進(jìn)行功率排序，計算量較大以及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(jìn)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(IEEE Transactionson 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 Interference 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。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(zhǔn)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(zhǔn)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(jìn)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。
雖然以上兩種算法有效地提高了傳統(tǒng)并行干擾對消算法在較低信噪比下的性能，但是提高的幅度有限。雙層加權(quán)并行干擾對消算法將部分并行干擾對消算法和基于貝葉斯準(zhǔn)則的加權(quán)并行干擾對消算法相結(jié)合，使算法性能得到進(jìn)一步地提高，尤其在低信噪比情況下，算法性能提高較大。
下面介紹雙層加權(quán)并行干擾對消算法。
雙層加權(quán)并行干擾對消接收機的結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖中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(jìn)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(jìn)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(jìn)行處理，得到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)t∉
]]>時，p(t)＝0)；ci(t)表示用戶i的擴(kuò)頻碼；Z(t)表示信道噪聲。
如圖2所示，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ri(k)(t)。當(dāng)k＝1時，ri(l)(t)＝r(t)。RAKE接收機對ri(k)(t)進(jìn)行多徑解擴(kuò)，信道估計，然后進(jìn)行多徑合并。圖2中的硬判決器4對RAKE接收機3的多徑合并結(jié)果進(jìn)行硬判決，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。圖2中的判決可靠性計算器7計算硬判決器判決結(jié)果的可靠性系數(shù)。圖2中的信號再生器5根據(jù)判決結(jié)果、判決結(jié)果的可靠性系數(shù)和信道估計結(jié)果再生用戶i的信號。圖2中的多址干擾的估計與干擾對消裝置6進(jìn)行多址干擾的估計與干擾消除，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。
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接收機對輸入信號ri(S)(t)進(jìn)行多徑解擴(kuò)、信道估計和多徑合并。多徑合并得到的軟輸出就是S級PIC算法中用戶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(jìn)行譯碼。最后一級PIC結(jié)構(gòu)不包括可靠性計算、信號再生和多址干擾的估計與干擾對消等裝置。
雙層加權(quán)PIC算法實現(xiàn)步驟如下步驟1在第k級PIC結(jié)構(gòu)中，用戶i的RAKE接收機3對輸入信號ri(k)(t)進(jìn)行多徑解擴(kuò)、信道估計、多徑合并，并對RAKE接收機的多徑合并結(jié)果進(jìn)行硬判決。
步驟2計算每比特判決結(jié)果的可靠性。
在第k級PIC結(jié)構(gòu)中，用戶i的多徑合并結(jié)果可以表示為Yi(m)(k)=μiai(m)+ni---(2)]]>ni為高斯白噪聲，服從正態(tài)分布N(0，σi2)；ai(m)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)。
按照下式計算用戶i的第m個比特的判決結(jié)果a^i(m)(k)=sgn(Yi(m)(k))]]>的可靠性系數(shù)fi(m)(k)fi(m)(k)=tanh{wμi|Yi(m)(k)|σi2}---(3)]]>w是正實數(shù)。
步驟3用戶信號的比特級加權(quán)再生。
用戶i的比特級加權(quán)再生信號可以表示為gi(k)(t)=Σl=1LAilΣn=-∞∞fi(n)(k)a^i(n)(k)p(t-nTb-τil)ci(t-τil)---(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。
步驟4多址干擾的計算。
第k級PIC算法中，用戶i受到的多址干擾的估計為I^i(k)=Σj=1,j≠iKgj(k)(t)]]>
步驟5干擾對消。
設(shè)第k級PIC算法的權(quán)值為p(k)，按照下式對步驟4中得到的多址干擾進(jìn)行加權(quán)對消ri(k+1)(t)=r(t)-p(k)I^i(k)---(6)]]>ri(k+1)(t)是第k級PIC結(jié)構(gòu)中用戶i的輸出信號，也是下一級PIC結(jié)構(gòu)中用戶i的RAKE接收機的輸入信號。
重復(fù)步驟1-5，進(jìn)行下一級PIC的計算。
對于最后一級PIC結(jié)構(gòu)，只進(jìn)行步驟1中多徑解擴(kuò)、多徑合并的計算。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(jìn)行譯碼。
但是，通過分析雙層加權(quán)并行干擾對消算法的計算公式(2～6)，可以認(rèn)為該算法具有以下缺陷1 公式(6)中P(k)i(k)為碼片級乘法，運算量較大；2 公式(3)涉及雙曲正切運算，該運算無法實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出雙層加權(quán)并行干擾對消算法的簡化算法。該算法在保持雙層加權(quán)并行干擾對消算法性能的同時，降低了算法的復(fù)雜度?；舅枷胧潜M量以比特級乘法代替碼片級乘法，減少運算量；用簡單的判決方法來代替幾乎無法運算的雙曲正切判決。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種雙層加權(quán)并行對消算法的簡化算法包括以下步驟a.在第k級PIC結(jié)構(gòu)中，用戶i的RAKE接收機3對輸入信號ri(k)(t)進(jìn)行多徑解擴(kuò)、信道估計和多徑合并，并將多徑合并結(jié)果送給軟判決器，將信道估計結(jié)果同時送給軟判決器8和信號再生器5，當(dāng)k＝1時，輸入信號ri(k)(t)就是接收信號的基帶信號r(t)；用戶i的多徑合并結(jié)果可以表示為Yi(m)(k)=μiai(m)+ni---(2)]]>
ni為高斯白噪聲，服從正態(tài)分布N(0，σi2)；ai(m)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)；b.軟判決器對每比特進(jìn)行軟判決用戶i的RAKE接收機的多徑合并結(jié)果的軟判決為ζi(m)(k)=fi(m)(k)a^i(m)(k),]]>且fi(m)(k)i(m)(k)滿足下式fi(m)(k)a^i(m)(k)=tanh{wμiYi(m)(k)σi2}---(7)]]>w是正實數(shù)，a^i(m)(k)=sgn(Yi(m)(k)),]]>fi(m)(k)為i(m)(k)的可靠性系數(shù)，采用分段線性判決方法或者查表法來代替(7)式中的雙曲正切判決，計算ζi(m)(k)；c.軟判決器將每比特軟判決結(jié)果送給軟判決加權(quán)裝置，按照下述公式對其進(jìn)行加權(quán)，ρi(m)(k)=ζi(m)(k)·p(k)---(8)]]>p(k)為第k級PIC算法的權(quán)值，并將上述計算結(jié)果送給信號再生器；d.信號再生器按照下述公式由兩個輸入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和干擾對消裝置，用戶i的比特級加權(quán)再生信號可以表示為 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；e.多址干擾的計算第k級PIC算法中，用戶i受到的多址干擾的估計為I^i(k)=Σj=1,j≠iKgj(k)(t)---(10)]]>f.干擾對消安照下式對步驟e中得到的多址干擾進(jìn)行干擾對消ri(k+1)(t)=r(t)-I^i(k)---(11)]]>ri(k+1)(t)是第k級PIC結(jié)構(gòu)中用戶i的輸出信號，也是下一級PIC結(jié)構(gòu)中用戶i的RAKE接收機的輸入信號；
h.重復(fù)步驟a-f，進(jìn)行下一級PIC的計算，對于最后一級PIC結(jié)構(gòu)，只進(jìn)行步驟a的計算，對用戶i的輸入信號進(jìn)行多徑解擴(kuò)、多徑合并的計算，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(jìn)行譯碼。
在上述步驟b中，所述的分段線性判決代替公式(7)中的雙曲正切判決的算法，即用分段線性判決函數(shù)L(x)逼近雙曲正切函數(shù)tanh(x)，其步驟如下①.定義分段線性判決函數(shù)L(x)由于雙曲正切函數(shù)是奇函數(shù)tanh(-x)＝-tanh(x)；定義L(-x)＝-L(x)②.確定閾值θ當(dāng)x→∞時，tanh(x)→1；因此，取閾值θ＞0，當(dāng)x＞θ時，令L(x)＝1；③.確定線性化參數(shù)Q當(dāng)0≤x≤θ時，將區(qū)間
等分為Q個小區(qū)間，第q個小區(qū)間為[xq-1，xq]，xq=qθQ,]]>x0＝0，xQ＝θ；④.在第q個小區(qū)間內(nèi)L(x)的表達(dá)式為在區(qū)間[xq-1，xq]，將L(x)定義為連接點Cq和點Dq的線段，其中，Cq的坐標(biāo)為Cq＝(xq-1，tanh(xq-1))、Dq的坐標(biāo)為Dq＝(xq，tanh(xq))，用該線段CqDq近似區(qū)間[xq-1，xq]上的tanh(x)曲線，線段CqDq的方程為Lq(x)=tanh(xq-1)+tanh(xq)-tanh(xq-1)xq-xq-1(x-xq-1)---(12)]]>⑤.利用L(-x)＝-L(x)，區(qū)間[-xq，-xq-1]上L(x)的表達(dá)式為L(x)＝-Lq(-x)⑥.分段線性判決函數(shù)L(x)的表達(dá)式為 在上述步驟b中，也可用查表法代替公式(7)中的雙曲正切判決的算法，即用查表法的判決函數(shù)T(x)逼近雙曲正切函數(shù)tanh(x)，其推導(dǎo)過程如下①.定義查表法的判決函數(shù)為T(x)由于雙曲正切函數(shù)是奇函數(shù)tanh(-x)＝-tanh(x)，所以，定義T(-x)＝-T(x)；②.確定閾值θ當(dāng)x→∞時，tanh(x)→1；因此，取閾值θ＞0，當(dāng)x＞θ時，令T(x)＝1③.確定線性化參數(shù)Q當(dāng)0≤x≤θ時，將區(qū)間
等分為Q個小區(qū)間，第q個小區(qū)間為[xq-1，xq]，xq=qθQ,]]>x0＝0，xQ＝θ；④.在第q個小區(qū)間內(nèi)T(x)的表達(dá)式為在區(qū)間[xq-1，xq]，取區(qū)間的中點 將T(x)定義如下T(x)=tanh(xq-1+xq2)---(14)]]>⑤.利用T(-x)＝-T(x)，可以得到區(qū)間[-θ，0]上T(x)的表達(dá)式；⑥.查表法的判決函數(shù)T(x)的表達(dá)式為


圖1雙層加權(quán)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雙層加權(quán)并行干擾對消算法的簡化算法的PIC結(jié)構(gòu)示意圖具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
簡化算法的多級結(jié)構(gòu)如圖1所示，簡化算法的PIC結(jié)構(gòu)如圖4所示，簡化算法的最后一級PIC結(jié)構(gòu)如圖3所示。
本發(fā)明的一個實施例為如圖1所示，接收信號的基帶信號r(t)以并行方式進(jìn)入圖1中的第一級PIC結(jié)構(gòu)1。如圖4所示，并行進(jìn)入PIC結(jié)構(gòu)的輸入信號r(t)分別進(jìn)入各用戶的RAKE接收機3。RAKE接收機3先對輸入信號進(jìn)行解擴(kuò)，然后進(jìn)行信道估計，最后進(jìn)行多徑合并。RAKE接收機3將多徑合并結(jié)果送給軟判決器8，將信道估計結(jié)果同時送給軟判決器8和信號再生器5。在第k級PIC結(jié)構(gòu)中，用戶i的多徑合并結(jié)果可以表示為Yi(m)(k)=μiai(m)+ni---(2)]]>ni為高斯白噪聲，服從正態(tài)分布N(0，σi2)；ai(m)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)。
軟判決器8對輸入信號進(jìn)行軟判決，用戶i的RAKE接收機的多徑合并結(jié)果的軟判決為ζi(m)(k)=fi(m)(k)a^i(m)(k),]]>且fi(m)(k)i(m)(k)滿足下式fi(m)(k)a^i(m)(k)=tanh{wμiYi(m)(k)σi2}---(7)]]>其中，i(m)(k)是用戶i的第m個比特的判決結(jié)果，a^i(m)(k)=sgn(Yi(m)(k)),]]>fi(m)(k)為i(m)(k)的可靠性系數(shù)。
用分段線性判決代替原雙層加權(quán)并行對消算法中的雙曲正切判決，設(shè)分段線性判決函數(shù)為L(x)，用分段線性判決代替雙曲正切判決就是用分段線性判決函數(shù)L(x)逼近雙曲正切函數(shù)tanh(x)，分段線性判決函數(shù)的推導(dǎo)過程如下①.定義分段線性判決函數(shù)L(x)由于雙曲正切函數(shù)是奇函數(shù)tanh(-x))＝-tanh(x)；所以，定義L(-x)＝-L(x)。
②.確定閾值θ由于雙曲正切函數(shù)具有特點當(dāng)x→∞ tanh(x)→1；因此，本發(fā)明取閾值θ＞0，當(dāng)x＞θ時，令L(x)＝1；③.確定線性化參數(shù)Q當(dāng)0≤x≤θ時，將區(qū)間
等分為Q個小區(qū)間，第q個小區(qū)間為[xq-1，xq]，xq=qθQ,]]>x0＝0，xQ＝θ；④.在第q個小區(qū)間內(nèi)L(x)的表達(dá)式為在區(qū)間[xq-1，xq]，將L(x)定義為連接點Cq和點Dq的線段。其中，Cq的坐標(biāo)為Cq＝(xq-1，tanh(xq-1))、Dq的坐標(biāo)為Dq＝(xq，tanh(xq))。用該線段CqDq近似區(qū)間[xq-1，xq]上的tanh(x)曲線。線段CqDq的方程為Lq(x)=tanh(xq-1)+tanh(xq)-tanh(xq-1)xq-xq-1(x-xq-1)---(12)]]>⑤.利用L(-x)＝-L(x)，區(qū)間[-xq，-xq-1]上L(x)的表達(dá)式為L(x)＝-Lq(-x)⑥.分段線性判決的函數(shù)L(x)的表達(dá)式為
軟判決器8將軟判決結(jié)果送給軟判決加權(quán)裝置9。軟判決加權(quán)裝置9對軟判決結(jié)果以公式(8)進(jìn)行加權(quán)，并將加權(quán)結(jié)果送給信號再生器5；ρi(m)(k)=ζi(m)(k)·p(k)---(8)]]>信號再生器5按照下述公式由兩個輸入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和干擾對消裝置6，用戶i的比特級加權(quán)再生信號可以表示為gi(k)(t)=Σl=1LAilΣn=-∞∞ρi(n)(k)a^i(n)(k)p(t-nTb-τil)ci(t-τil)---(9)]]>從圖4中可以看到，接收信號的基帶信號r(t)也進(jìn)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，第k級PIC算法中，用戶i受到的多址干擾的估計為I^i(k)=Σj=1,j≠iKgj(k)(t)---(10)]]>計算得到用戶i的多址干擾后，從接收信號的基帶信號r(t)中消除用戶i受到的多址干擾，按照公式(11)對上述多址干擾進(jìn)行干擾對消ri(k+1)(t)=r(t)-I^i(k)---(11)]]>ri(k+1)(t)是第k級PIC結(jié)構(gòu)中用戶i的輸出信號，也是下一級PIC結(jié)構(gòu)中用戶i的RAKE接收機的輸入信號。
從接收信號的基帶信號r(t)中消除用戶i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。下一級PIC結(jié)構(gòu)對并行輸入的信號進(jìn)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，如圖3所示，并行輸入的信號分別進(jìn)入各用戶的RAKE接收機3。用戶的RAKE接收機對輸入信號進(jìn)行解擴(kuò)、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)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(jìn)行譯碼。
本發(fā)明的另一個實施例為如圖1所示，接收信號的基帶信號r(t)以并行方式進(jìn)入圖中的第一級PIC結(jié)構(gòu)1。如圖4所示，并行進(jìn)入PIC結(jié)構(gòu)的輸入信號r(t)分別進(jìn)入各用戶的RAKE接收機3。RAKE接收機3先對輸入信號進(jìn)行解擴(kuò)，然后進(jìn)行信道估計，最后進(jìn)行多徑合并。RAKE接收機將多徑合并結(jié)果送給軟判決器8，將信道估計結(jié)果同時送給軟判決器8和信號再生器5。在第k級PIC結(jié)構(gòu)中，用戶i的多徑合并結(jié)果可以表示為Yi(m)(k)=μiai(m)+ni---(2)]]>ni為高斯白噪聲，服從正態(tài)分布N(0，σi2)；ai(m)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)。
軟判決器8對輸入信號進(jìn)行軟判決，用戶i的RAKE接收機的多徑合并結(jié)果的軟判決為ζi(m)(k)=fi(m)(k)a^i(m)(k),]]>且fi(m)(k)i(m)(k)滿足下式fi(m)(k)a^i(m)(k)=tanh{wμiYi(m)(k)σi2}---(7)]]>其中，i(m)(k)是用戶i的第m個比特的判決結(jié)果，a^i(m)(k)=sgn(Yi(m)(k)),]]>fi(m)(k)為i(m)(k)的可靠性系數(shù)。
用查表法代替原雙層加權(quán)并行對消算法中的雙曲正切判決，設(shè)查表法的判決函數(shù)為T(x)，用查表法代替雙曲正切判決就是用查表法的判決函數(shù)T(x)逼近雙曲正切函數(shù)tanh(x)，查表法的判決函數(shù)的推導(dǎo)過程如下①.定義查表法的判決函數(shù)T(x)由于雙曲正切函數(shù)是奇函數(shù)tanh(-x)＝-tanh(x)，所以，定義T(-x)＝-T(x)；②.確定閾值θ由于雙曲正切函數(shù)具有特點當(dāng)x→∞時，tanh(x)→1；因此，本發(fā)明中取閾值θ＞0，當(dāng)x＞θ時，令T(x)＝1；③.確定線性化參數(shù)Q當(dāng)0≤x≤θ時，將區(qū)間
等分為Q個小區(qū)間，第q個小區(qū)間為[xq-1，xq]，xq=qθQ,]]>x0＝0，xQ＝θ④.在第q個小區(qū)間內(nèi)T(x)的表達(dá)式為在區(qū)間[xq-1，xq]，取區(qū)間的中點 將T(x)定義如下T(x)=tanh(xq-1+xq2)---(14)]]>
⑤.利用T(-x)＝-T(x)，可以得到區(qū)間[-θ，0]上T(x)的表達(dá)式。
⑥.查表法的判決函數(shù)T(x)的表達(dá)式為 軟判決器8將軟判決結(jié)果送給軟判決加權(quán)裝置9。軟判決加權(quán)裝置9對軟判決結(jié)果以公式(8)進(jìn)行加權(quán)，并將加權(quán)結(jié)果送給信號再生器5；ρi(m)(k)=ζi(m)(k)·p(k)---(8)]]>信號再生器5按照下述公式由兩個輸入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和干擾對消裝置6，用戶i的比特級加權(quán)再生信號可以表示為gi(k)(t)=Σl=1LAilΣn=-∞∞ρi(n)(k)a^i(n)(k)p(t-nTb-τil)ci(t-τil)---(9)]]>從圖4中可以看到接收信號的基帶信號r(t)也進(jìn)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，第k級PIC算法中，用戶i受到的多址干擾的估計為I^i(k)=Σj=1,j≠iKgj(k)(t)---(10)]]>計算得到用戶f的多址干擾后，從接收信號的基帶信號r(t)中消除用戶i受到的多址干擾，按照公式(11)對上述多址干擾進(jìn)行干擾對消ri(k+1)(t)=r(t)-I^i(k)---(11)]]>ri(k+1)(t)是第k級PIC結(jié)構(gòu)中用戶i的輸出信號，也是下一級PIC結(jié)構(gòu)中用戶i的RAKE接收機的輸入信號。
從接收信號的基帶信號r(t)中消除用戶i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。下一級PIC結(jié)構(gòu)對并行輸入的信號進(jìn)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，如圖3所示，并行輸入的信號分別進(jìn)入各用戶的RAKE接收機3。用戶的RAKE接收機對輸入信號進(jìn)行解擴(kuò)、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)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(jìn)行譯碼。
權(quán)利要求
1.一種雙層加權(quán)并行對消算法的簡化算法，其特征在于，所述簡化算法包括以下步驟a.在第k級PIC結(jié)構(gòu)中，用戶i的RAKE接收機對輸入信號ri(k)(t)進(jìn)行多徑解擴(kuò)、信道估計和多徑合并，并將多徑合并結(jié)果送給軟判決器，將信道估計結(jié)果同時送給軟判決器和信號再生器，當(dāng)k＝1時，輸入信號ri(k)(t)就是接收信號的基帶信號r(t)，用戶i的多徑合并結(jié)果可以表示為Yi(m)(k)=μiai(m)+ni---(2)]]>ni為高斯白噪聲，服從正態(tài)分布N(0，σi2)；ai(m)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)；b.軟判決器對每比特進(jìn)行軟判決用戶i的RAKE接收機的多徑合并結(jié)果的軟判決為ζi(m)(k)=fi(m)(k)a^i(m)(k),]]>且fi(m)(k)i(m)(k)滿足下式fi(m)(k)a^i(m)(k)=tanh{wμiYi(m)(k)σi2}---(7)]]>w是正實數(shù)，a^i(m)(k)=sgn(Yi(m)(k)),]]>fi(m)(k)為i(m)(k)的可靠性系數(shù)，采用分段線性判決方法或者查表法來代替(7)式中的雙曲正切判決，計算ζi(m)(k)；c.軟判決器將每比特軟判決結(jié)果送給軟判決加權(quán)裝置，按下述公式對其進(jìn)行加權(quán)，ρi(m)(k)=ζi(m)(k)·p(k)---(8)]]>p(k)為第k級PIC算法的權(quán)值，并將上述計算結(jié)果送給信號再生器；d.信號再生器按照下述公式由兩個輸入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和干擾對消裝置，用戶i的比特級加權(quán)再生信號可以表示為gi(k)(t)=Σl=1LAilΣn=-∞∞ρi(n)(k)a^i(n)(k)p(t-nTb-τil)ci(t-τil)---(9)]]>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；e.多址干擾的計算第k級PIC算法中，用戶i受到的多址干擾的估計為I^i(k)=Σj=1,j≠iKgj(k)(t)---(10)]]>f.干擾對消按照下式對步驟e中得到的多址干擾進(jìn)行干擾對消ri(k+1)(t)=r(t)-I^i(k)---(11)]]>ri(k+1)(t)是第k級PIC結(jié)構(gòu)中用戶i的輸出信號，也是下一級PIC結(jié)構(gòu)中用戶i的RAKE接收機的輸入信號；g.重復(fù)步驟a-f，進(jìn)行下一級PIC的計算，對于最后一級PIC結(jié)構(gòu)，只進(jìn)行步驟a的計算，對用戶i的輸入信號進(jìn)行多徑解擴(kuò)、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(jìn)行譯碼。
2.如權(quán)利要求1所述的簡化算法，其進(jìn)一步特征在于，在步驟b中，所述的分段線性判決代替公式(7)中的雙曲正切判決的算法，即用分段線性判決函數(shù)L(x)逼近雙曲正切判決函數(shù)tanh(x)，其步驟如下①.定義分段線性判決函數(shù)L(x)由于雙曲正切函數(shù)是奇函數(shù)tanh(-x)＝-tanh(x)；定義L(-x)＝-L(x)②.確定閾值θ當(dāng)x→∞時，tanh(x)→1；因此，取閾值θ＞0，當(dāng)x＞θ時，令L(x)＝1；③.確定線性化參數(shù)Q當(dāng)0≤x≤θ時，將區(qū)間
等分為Q個小區(qū)間，第q個小區(qū)間為[xq-1，xq]，xq=qθQ,]]>x0＝0，xQ＝θ；④.在第q個小區(qū)間內(nèi)L(x)的表達(dá)式為在區(qū)間[xq-1，xx]，將L(x)定義為連接點Cq和點Dq的線段，其中，Cq的坐標(biāo)為Cq＝(xq-1，tanh(xq-1))、Dq的坐標(biāo)為Dq＝(xq，tanh(xq))，用該線段CqDq近似區(qū)間[xq-1，xq]上的tanh(x)曲線，線段CqDq的方程為Lq(x)=tanh(xq-1)+tanh(xq)-tanh(xq-1)xq-xq-1(x-xq-1)---(12)]]>⑤.利用L(-x)＝-L(x)，區(qū)間[-xq，-xq-1]上L(x)的表達(dá)式為L(x)＝-Lq(-x)⑥.分段線性判決函數(shù)L(x)的表達(dá)式為
3.如權(quán)利要求1所述的簡化算法，其進(jìn)一步特征在于，在步驟b中，所述的查表法代替公式(7)中的雙曲正切判決的算法，即用查表法的判決函數(shù)T(x)逼近雙曲正切函數(shù)tanh(x)，其步驟如下①.定義查表法的判決函數(shù)T(x)由于雙曲正切函數(shù)是奇函數(shù)tanh(-x)＝-tanh(x)，所以，定義T(-x)＝-T(x)；②.確定閾值θ當(dāng)x→∞時，tanh(x)→1；因此，取閾值θ＞0，當(dāng)x＞θ時，令T(x)＝1③.確定線性化參數(shù)Q當(dāng)0≤x≤θ時，將區(qū)間
等分為Q個小區(qū)間，第q個小區(qū)間為[xq-1，xq]，xq=qθQ,]]>x0＝0，xQ＝θ；④.在第q個小區(qū)間內(nèi)T(x)的表達(dá)式為在區(qū)間[xq-1，xq]，取區(qū)間的中點 將T(x)定義如下T(x)=tanh(xq-1+xq2)---(14)]]>⑤.利用T(-x)＝-T(x)，可以得到區(qū)間[-θ，0]上T(x)的表達(dá)式；⑥.查表法的判決函數(shù)T(x)的表達(dá)式為
全文摘要
本發(fā)明提出的雙層加權(quán)并行干擾對消算法的簡化算法在保持雙層加權(quán)并行干擾對消算法性能的同時，大大降低了運算量。由于在雙層加權(quán)并行干擾對消算法中涉及雙曲正切運算，該算法幾乎無法實現(xiàn)。為了解決這個問題，本發(fā)明的雙層加權(quán)并行干擾對消算法的簡化算法用分段線性判決方法或者查表法來代替雙曲正切判決，其實質(zhì)就是用分段線性判決函數(shù)L(x)或者查表法的判決函數(shù)T(x)逼近雙曲正切函數(shù)tanh(x)。
文檔編號H04B1/707GK1411189SQ0113552
公開日2003年4月16日 申請日期2001年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月9日
發(fā)明者魏立梅 申請人:華為技術(shù)有限公司