專(zhuān)利名稱(chēng)：數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)和門(mén)限判決的多用戶(hù)干擾對(duì)消方法及接收機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信和無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域。
碼分多址(CDMA)擴(kuò)展頻譜通信方式是目前通信系統(tǒng)中使用比較多的一種多址方式。它具有抗干擾和抗多徑衰落的能力，允許多個(gè)用戶(hù)同時(shí)進(jìn)入一個(gè)頻道(同時(shí)使用相同頻率)，系統(tǒng)容量大等優(yōu)異特性。但是，在CDMA系統(tǒng)中，所有用戶(hù)同時(shí)使用相同頻率的無(wú)線信道，不同用戶(hù)使用不同的編碼序列，這些序列間不正交就會(huì)出現(xiàn)同信道干擾，即多址干擾。由于不同用戶(hù)的擴(kuò)頻碼序列彼此之間互相關(guān)不為零，一個(gè)用戶(hù)發(fā)射的強(qiáng)功率信號(hào)造成的干擾可能徹底破壞對(duì)一個(gè)弱信號(hào)的接收，這就是所謂的遠(yuǎn)近效應(yīng)。而實(shí)際系統(tǒng)中擴(kuò)頻碼序列很難實(shí)現(xiàn)完全正交，因此CDMA通信存在著嚴(yán)重的多址干擾，正是由于多址干擾的存在產(chǎn)生了遠(yuǎn)近效應(yīng)。為提高CDMA通信系統(tǒng)的多址能力，需要采取基于多用戶(hù)干擾抑制和對(duì)消的多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)的接收機(jī)。
常規(guī)的直接序列擴(kuò)頻碼分多址信號(hào)的接收方法是采用匹配濾波器接收機(jī)。它將接收信號(hào)通過(guò)K個(gè)匹配濾波器分別進(jìn)行解擴(kuò)，然后直接對(duì)匹配濾波器的輸出進(jìn)行信息比特判決。這種采用匹配濾波器結(jié)構(gòu)的接收機(jī)把這些多址干擾統(tǒng)統(tǒng)看成了信道白噪聲，完全沒(méi)有利用其它用戶(hù)的信息，性能受限于多址干擾(MAI)，系統(tǒng)容量無(wú)法提高。
在經(jīng)典的干擾對(duì)消接收機(jī)中，多階段干擾對(duì)消方法雖然隨階段數(shù)的增加，使接收機(jī)接收性能得到提高。然而其每一對(duì)消階段都可能需要對(duì)接收的每個(gè)用戶(hù)信號(hào)進(jìn)行初始判決，并據(jù)此對(duì)每個(gè)用戶(hù)信號(hào)進(jìn)行重建，用重建信號(hào)去對(duì)消接收信號(hào)中的干擾信號(hào)，運(yùn)算量非常大，影響了處理速度。
本發(fā)明的目的在于提供一種使系統(tǒng)運(yùn)算量小、速度快、性能好的基于數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)和門(mén)限判決的多用戶(hù)干擾對(duì)消方法及接收機(jī)。
本發(fā)明方法是將各用戶(hù)信號(hào)的序列互相關(guān)值、部分互相關(guān)值事先存儲(chǔ)起來(lái)，供對(duì)消使用，并設(shè)置門(mén)限。接收信號(hào)經(jīng)匹配濾波器分別解擴(kuò)后，進(jìn)行初始判決，根據(jù)初始判決的輸出的信號(hào)，在存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)中查找出對(duì)解調(diào)用戶(hù)的干擾超過(guò)門(mén)限值的其他用戶(hù)的干擾信號(hào)，送入對(duì)消單元，對(duì)消干擾信號(hào)。然后進(jìn)行比特判決，得到用戶(hù)的最終數(shù)據(jù)比特。
本發(fā)明的對(duì)消過(guò)程是在多用戶(hù)相關(guān)接收的輸出級(jí)上，合成多用戶(hù)干擾值，去進(jìn)行干擾對(duì)消。本發(fā)明方法所說(shuō)門(mén)限的值可以是一個(gè)，也可以是多個(gè)；門(mén)限的值可以是固定的，也可以自適應(yīng)調(diào)整。本發(fā)明方法可以將序列相關(guān)值、部分序列相關(guān)值全部存儲(chǔ)，也可以將序列相關(guān)值、部分序列相關(guān)值的一部分存儲(chǔ)，另一部分進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算。
本發(fā)明可用于FDD或TDD方式的移動(dòng)通信系統(tǒng)和無(wú)線通信系統(tǒng)。
基于本發(fā)明方法而設(shè)計(jì)的干擾對(duì)消接收機(jī)，包括匹配濾波器、初始判決器、信道估計(jì)器，用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)器、加法器和數(shù)據(jù)比特判決器。初始判決器的輸入和匹配濾波器的輸出相連，另一端接用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)器，信道估計(jì)器的輸出和用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)器相連，匹配濾波器的輸出端還和加法器相連，用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)器的輸出端和加法器相連，加法器輸出端接數(shù)據(jù)比特判決器，數(shù)據(jù)比特判決器輸出最終的結(jié)果。用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)器包括判斷輸入的各用戶(hù)數(shù)據(jù)前后比特是否一致單元，存儲(chǔ)互相關(guān)值的數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)部分相互關(guān)值的數(shù)據(jù)庫(kù)，門(mén)限確定單元，乘法器和加法器。判斷用戶(hù)數(shù)據(jù)前后比特是否一致單元的輸出端分別接存儲(chǔ)互相關(guān)值的數(shù)據(jù)庫(kù)和存儲(chǔ)部分互相關(guān)值的數(shù)據(jù)庫(kù)。門(mén)限確定單元的輸出接存儲(chǔ)互相關(guān)值的數(shù)據(jù)庫(kù)和存儲(chǔ)部分互相關(guān)值的數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)的輸出與乘法器相連接，初始判決器的輸出、信道估計(jì)器的輸出也與乘法器相連。乘法器的輸出分別接到加法器的輸入端。加法器的輸出端就是數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)器的輸出，用這個(gè)輸出去進(jìn)行干擾信號(hào)的對(duì)消。
接收機(jī)內(nèi)，門(mén)限確定單元的門(mén)限值可以是一個(gè)，也可以是多個(gè)；可以是固定的，也可以自適應(yīng)調(diào)整。接收機(jī)內(nèi)可以設(shè)置實(shí)時(shí)計(jì)算相關(guān)值單元，以滿(mǎn)足部分?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)，部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算的功能要求。
本發(fā)明提出的基于數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)和門(mén)限判決的多用戶(hù)干擾對(duì)消方法及接收機(jī)，使對(duì)消干擾信號(hào)的過(guò)程，不需信號(hào)重建，不需實(shí)時(shí)計(jì)算相關(guān)值，使系統(tǒng)延時(shí)大大的減少，解調(diào)信噪比和處理速度大大提高，從而提高了系統(tǒng)性能。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
附

圖1．本發(fā)明的一種基于數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)和門(mén)限判決的接收機(jī)示意圖。其中，1為匹配濾波器，2為初始判決器，3為用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)器，4為數(shù)據(jù)比特判決器，5為信道估計(jì)器，6為加法器，7為用戶(hù)1的干擾信號(hào)輸出，8為用戶(hù)K的干擾信號(hào)輸出。
附圖2．本發(fā)明用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)器示意圖。其中，9為判斷各用戶(hù)數(shù)據(jù)比特前后是否一致的單元，10為存儲(chǔ)互相關(guān)值的數(shù)據(jù)庫(kù)，11為存儲(chǔ)部分互相關(guān)值的數(shù)據(jù)庫(kù)，12為門(mén)限確定單元，13為乘法器，14為加法器。
附圖3．本發(fā)明工作流程圖。
附圖4．自適應(yīng)改變門(mén)限流程圖。
附圖5．采用部分互相關(guān)值實(shí)時(shí)計(jì)算，部分互相關(guān)值從數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢(xún)方法的流程圖。
參見(jiàn)附圖1，送入接收機(jī)的信號(hào)為r(t)=Σi=1kpidiPNi(t-τi)cos(ωct+φi)+n(t)]]>其中τ1為碼字延時(shí)，φi為載波相位，di為數(shù)據(jù)比特，Pi為用戶(hù)i的信號(hào)功率，PNi為用戶(hù)i的擴(kuò)頻碼字，n(t)信道噪聲。以解調(diào)用戶(hù)i的數(shù)據(jù)比特為例，經(jīng)過(guò)匹配濾波器1后的信號(hào)為 上式中第一項(xiàng)是我們所需要的信號(hào)，第二項(xiàng)是我們需要對(duì)消掉的干擾項(xiàng)，第三項(xiàng)為噪聲項(xiàng)，一般比較小。第二項(xiàng)中的Rj，i(τj-τi)和R^j,i(τj-τi)]]>是用戶(hù)j對(duì)用戶(hù)i的兩個(gè)部分互相關(guān)。
在用戶(hù)j前后數(shù)據(jù)比特一致時(shí)，這兩個(gè)部分互相關(guān)值為周期互相關(guān)值Rj，i(Δτ)，我們將該值存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。接收信號(hào)經(jīng)過(guò)了匹配濾波器1后可以估計(jì)出τj、Pj,]]>τi,pi]]>以及載波相位φj，φi。接收信號(hào)經(jīng)匹配濾波器1解擴(kuò)后，進(jìn)入初始判決器2，經(jīng)過(guò)初始判決可以得到di，dj。然后從用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)器3中進(jìn)行查詢(xún)得到Rj，i(Δτ)和cos(φi-φi)，也就是說(shuō)我們可以利用數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)以及估計(jì)出的參數(shù)，得到干擾信號(hào)的信息的輸出[djRj,i(τj-τi)+dj(-)R^j,i(τj-τi)]cos(φj-φi).]]>這個(gè)干擾信號(hào)是從用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)器3中輸出的，對(duì)每個(gè)用戶(hù)相應(yīng)有這樣一個(gè)輸出。把這個(gè)輸出從匹配濾波器1中減去，在進(jìn)行數(shù)據(jù)比特判決，就得到了最后的信息比特。
若干擾用戶(hù)j的數(shù)據(jù)比特在解調(diào)用戶(hù)i時(shí)前后不一致，由于可以將這樣的干擾信號(hào)看成是用戶(hù)j與用戶(hù)i的兩個(gè)部分互相關(guān)值的和，而部分互相關(guān)值可以事先得到，并且存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。因此無(wú)論是哪種情況，在對(duì)用戶(hù)i解調(diào)時(shí)都可以從數(shù)據(jù)庫(kù)中查找到干擾中的相關(guān)值部分，將它與估計(jì)得到的Pi,dj,]]>相乘后，用來(lái)作為對(duì)消信號(hào)，去對(duì)消多址干擾。
參見(jiàn)附圖2，為了減省運(yùn)算量，本發(fā)明設(shè)置了門(mén)限值T1，T2。在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)后，當(dāng)查到的Rj，i(Δτ)值很小，小于門(mén)限Ti值時(shí)，可以認(rèn)為該干擾信號(hào)對(duì)用戶(hù)i的解調(diào)影響很小，可以忽略。因此對(duì)消時(shí)該信號(hào)可以不參與用戶(hù)i的干擾信號(hào)的對(duì)消。同時(shí)考慮到載波相位的影響，當(dāng)用戶(hù)i和用戶(hù)j的相位差接近90度或者90度的整倍數(shù)，cos(φi-φj)將會(huì)非常小，小于門(mén)限值T2，就認(rèn)為該用戶(hù)j產(chǎn)生的干擾信號(hào)非常小，可以忽略不記。因此門(mén)限規(guī)則如下(1)當(dāng)Rij(Δτ)＜T1，認(rèn)為該信號(hào)的干擾可忽略；(2)Cos(φi-φj)＜T2，認(rèn)為該用戶(hù)的干擾可忽略。
當(dāng)兩項(xiàng)均不滿(mǎn)足時(shí)，方可將數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)結(jié)果輸出到乘法器13。數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)得到的相關(guān)值與初步判決信號(hào)以及估計(jì)得到的功率相乘后，就得到了一個(gè)用戶(hù)對(duì)用戶(hù)i的干擾信號(hào)。加法器14輸出的值就是所有干擾用戶(hù)對(duì)用戶(hù)i的總的干擾信號(hào)。
此外，也可以只設(shè)定一個(gè)門(mén)限值，當(dāng)|PjdjRij(Δτ)cos(φi-φj)|<T]]>時(shí)，認(rèn)為用戶(hù)j對(duì)用戶(hù)i的干擾可以忽略，不進(jìn)行輸出。
輸出相關(guān)值和功率以及初始判決合成的干擾信號(hào)相加后就得到用戶(hù)i的干擾信號(hào)，從匹配濾波器輸出中減去這個(gè)干擾信號(hào)，再進(jìn)行數(shù)據(jù)比特判決，就得到了最終的用戶(hù)i的數(shù)據(jù)比特。整個(gè)工作可以用硬件實(shí)現(xiàn)，也可以用軟件實(shí)現(xiàn)。
另外，這種算法還可以將其進(jìn)行多階段的處理，由于這種算法運(yùn)算量小，造成的時(shí)小，用于多階段時(shí)，有較好的優(yōu)勢(shì)，這也是本發(fā)明的特色。
權(quán)利要求
1．一種基于數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)和門(mén)限判決的多用戶(hù)干擾對(duì)消方法，接收信號(hào)經(jīng)匹配濾波器分別解擴(kuò)后，進(jìn)行初始判決，其特征在于事先將各用戶(hù)信號(hào)的序列互相關(guān)值、部分互相關(guān)值存儲(chǔ)起來(lái)，供對(duì)消使用，并設(shè)置門(mén)限，根據(jù)初始判決后輸出的信號(hào)，在存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)中查找出對(duì)解調(diào)用戶(hù)干擾超過(guò)門(mén)限值的其他用戶(hù)的干擾信號(hào)，送入對(duì)消單元對(duì)消，然后進(jìn)行比特判決，得到用戶(hù)的最終數(shù)據(jù)比特。
2．如權(quán)利1要求所述的多用戶(hù)干擾對(duì)消方法，其特征在于其對(duì)消過(guò)程是在多用戶(hù)相關(guān)接收的輸出級(jí)上，合成多用戶(hù)干擾值，去進(jìn)行干擾對(duì)消。
3．如權(quán)利要求1所述的多用戶(hù)干擾對(duì)消方法，其特征在于本方法可用于FDD或TDD方式的移動(dòng)通信系統(tǒng)和無(wú)線通信系統(tǒng)。
4．如權(quán)利要求1所述的多用戶(hù)干擾對(duì)消方法，其特征在于所說(shuō)門(mén)限的值可以是一個(gè)，也可以是多個(gè)；可以是固定的，也可以自適應(yīng)調(diào)整。
5．如權(quán)利要求1所述的多用戶(hù)干擾對(duì)消方法，其特征在于可以將序列相關(guān)值、部分序列相關(guān)值全部存儲(chǔ)，也可以將序列相關(guān)值、部分序列相關(guān)值的一部分存儲(chǔ)，另一部分進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算。
6．一種基于權(quán)利要求1所述干擾對(duì)消方法而設(shè)計(jì)的干擾對(duì)消接收機(jī)，包括匹配濾波器[1]和初始判決器[2]，其特征在于還包括用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)器[3]、數(shù)據(jù)比特判決器[4]、信道估計(jì)器[5]和加法器[6]；初始判決器[2]的輸入和匹配濾波器[1]的輸出相連，另一端接用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)器[3]，信道估計(jì)器[5]的輸出和用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)器相連，匹配濾波器[1]的輸出端還和加法器[6]相連，用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)器[3]的輸出端和加法器相連，加法器[6]的輸出端接數(shù)據(jù)比特判決器[4]，數(shù)據(jù)比特判決器[4]輸出最終的結(jié)果。
7．如權(quán)利要求6所述的接收機(jī)，其特征在于用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)器[3]包括判斷輸入的各用戶(hù)數(shù)據(jù)前后比特是否一致單元[9]，存儲(chǔ)互相關(guān)值的數(shù)據(jù)庫(kù)[10]，存儲(chǔ)部分相互關(guān)值的數(shù)據(jù)庫(kù)[11]，門(mén)限確定單元[12]，乘法器[13]和加法器[14]；判斷輸入的各用戶(hù)數(shù)據(jù)比特前后是否一致單元[9]的輸出端分別接存儲(chǔ)互相關(guān)值的數(shù)據(jù)庫(kù)[10]、存儲(chǔ)部分互相關(guān)值的數(shù)據(jù)庫(kù)[11]，門(mén)限確定單元[12]的輸出接存儲(chǔ)互相關(guān)值的數(shù)據(jù)庫(kù)[10]和存儲(chǔ)部分互相關(guān)值的數(shù)據(jù)庫(kù)[11]，數(shù)據(jù)庫(kù)的輸出與乘法器[13]相連接，初始判決器的輸出，信道估計(jì)器的輸出還與乘法器[13]相連，乘法器的輸出分別接到加法器[14]的輸入端，加法器[14]的輸出用于干擾信號(hào)的對(duì)消。
8．如權(quán)利要求6、7所述的接收機(jī)，其特征在于門(mén)限確定單元的門(mén)限可以是一個(gè)，也可以是多個(gè)；可以是固定的，也可以自適應(yīng)調(diào)整。
9．如權(quán)利要求6、7所述的接收機(jī)，其特征在于可以設(shè)置實(shí)時(shí)計(jì)算相關(guān)值單元，以滿(mǎn)足部分?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)，部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)和門(mén)限判決的多用戶(hù)干擾對(duì)消方法及接收機(jī)。其方法是將各用戶(hù)信號(hào)的序列互相關(guān)值、部分互相關(guān)值事先存儲(chǔ)起來(lái),并設(shè)置門(mén)限。接收信號(hào)經(jīng)匹配濾波器分別解擴(kuò)后,進(jìn)行初始判決,根據(jù)初始判決的輸出的信號(hào),在存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)中查找出干擾超過(guò)門(mén)限值的其他用戶(hù)的干擾信號(hào),送入對(duì)消單元對(duì)消。然后進(jìn)行比特判決,得到用戶(hù)的最終數(shù)據(jù)比特。接收機(jī)包括匹配濾波器、初始判決器、信道估計(jì)器,用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)器、加法器和數(shù)據(jù)比特判決器。本發(fā)明能使對(duì)消干擾信號(hào)的過(guò)程,不需信號(hào)重建,不需實(shí)時(shí)計(jì)算相關(guān)值,使系統(tǒng)延時(shí)大大的減少;解調(diào)信噪比和處理速度大大提高,從而提高了系統(tǒng)性能。
文檔編號(hào)H04B1/707GK1279567SQ9911020
公開(kāi)日2001年1月10日 申請(qǐng)日期1999年6月25日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月25日
發(fā)明者朱近康, 李國(guó)清, 夏鵬飛 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)