專利名稱：時分碼分多址通信系統(tǒng)中同頻信號的檢測方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動通信技術(shù)，尤其涉及時分碼分多址通信系統(tǒng)中 的信號檢測技術(shù)。
背景技術(shù)：
在碼分多址系統(tǒng)中，利用功率控制和多用戶檢測技術(shù)來克服"邊緣問題"和"遠(yuǎn)近效應(yīng)"。以TD-SCDMA通信系統(tǒng)為例，其利用突 發(fā)結(jié)構(gòu)的訓(xùn)練序列(中間碼)對信道進(jìn)行信道估計和測量(例如上 行同步的保持以及功率測量等)。通常在同一小區(qū)內(nèi)，同一時隙內(nèi) 的不同用戶所采用的中間碼由一個基本的中間碼經(jīng)循環(huán)移位后而產(chǎn) 生。在現(xiàn)有技術(shù)中， 一般的測量方法是將本地中間碼和接收信號或 數(shù)據(jù)直接進(jìn)行相關(guān)，或者采用匹配濾波器加判決器來確定所使用的 基本中間碼，然后根據(jù)該中間碼進(jìn)行信道估計和檢測等。有關(guān)該方 面的詳細(xì)描述，可參見A. Klein.所著的"Multiuser detection algorithms of CDMA-signals and their application to cellular mobile radio" —文 (Fortschittsberichte VDI, Vol. 10, No. 423, VDI-Verlag, 1996)，該文 檔的內(nèi)容以全文引用的方式包含在本文中。但是，由于不同用戶所采用的中間碼并不完全正交，因此當(dāng)接 收信號中存在同頻的強信號和弱信號且它們的功率相差較大時，如 果將本地各中間碼直接與接收數(shù)據(jù)相關(guān)，則在獲得待解信號能量的 同時，還獲得了同頻干擾所產(chǎn)生的能量，尤其是強同頻信號對弱同 頻信號的檢測干擾很大。在常規(guī)的處理方式中，將強同頻信號和弱 同頻信號之間的這種干擾簡單地以高斯白噪聲模型進(jìn)行處理。然而， 同頻強弱信號之間的干擾與基于高斯白噪聲模型的干擾實際是屬于 不同性質(zhì)的兩種干擾，這種處理方式還是不能夠消除弱信號所遭受 到的來自強同頻信號的較大干擾，從而導(dǎo)致無法檢測到弱信號或者 測量不準(zhǔn)確
發(fā)明內(nèi)容
針對時分碼分多址系統(tǒng)中測量強同頻信號和弱同頻信號時存在 的技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供了一種基于串行干擾抵消的檢測方法。在 該檢測方法中，依次將己經(jīng)檢測出的較強的用戶信號在本地抵消， 從而減少用戶間的相互干擾，提高信號檢測的精確度。按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種在時分碼分多址系統(tǒng)中檢 測多個用戶信號的方法，其中，包括1) 將接收信號中功率最大的同頻信號確定為用戶信號；2) 對步驟1)確定的用戶信號進(jìn)行信道估計以獲得重建的用戶 信號；3) 從所述接收信號中扣除所述重建的用戶信號；以及4) 對扣除所述重建的用戶信號的接收信號重復(fù)執(zhí)行上述步驟， 直到所有功率大于預(yù)設(shè)門限的同頻信號被確定為用戶信號。優(yōu)選地，在上述方法中，所述步驟l)包括通過將所述接收信號或扣除所述重建的用戶信號的接收信號與 本地中間碼進(jìn)行相關(guān)處理以獲取相關(guān)峰值；以及將相關(guān)峰值最大的同頻信號確定為功率最大的同頻信號。優(yōu)選地，在上述方法中，利用匹配濾波器加判決器來確定所述 接收信號或扣除所述重建的用戶信號的接收信號中功率最大的同頻 信號。優(yōu)選地，在上述方法中，所述信道估計采用頻域估計的方法。優(yōu)選地，在上述方法中，所述時分碼分多址系統(tǒng)是TD—SCDMA 系統(tǒng)、WiMax系統(tǒng)和WCDMA-TDD系統(tǒng)中的一種。按照本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于檢測時分碼分多址 系統(tǒng)中的多個用戶信號的裝置，其中，包括用戶信號確定單元，用于將當(dāng)前待處理的接收信號中功率最大 并且大于預(yù)設(shè)門限的同頻信號確定為用戶信號；用戶信號重建單元，用于根據(jù)對所述用戶信號的信道估計獲得 重建的用戶信號；處理單元，用于從所述當(dāng)前待處理的接收信號中扣除所述重建 的用戶信號以生成新的當(dāng)前待處理的接收信號并輸出至所述用戶信 道確定單元。優(yōu)選地，在上述裝置中，所述用戶信號確定單元利用相關(guān)峰值
或匹配濾波器加判決器的方式確定所述功率最大的同頻信號。優(yōu)選地，在上述裝置中，該裝置采用數(shù)字信號處理器實現(xiàn)。按照本發(fā)明的檢測方法和裝置，當(dāng)存在功率相差較大的多個同 頻信號時，可以準(zhǔn)確檢測并測量該強同頻信號和弱同頻信號，并且 由于采用信道估計和干擾抵消處理有效地消除了強同頻信號對弱同 頻信號的干擾，從而極大地提高了對于弱同頻信號檢測的準(zhǔn)確性。


讀者在參照附圖閱讀了本發(fā)明的具體實施方式
以后，將會更清 楚地了解本發(fā)明的各個方面。其中，圖1示出按照本發(fā)明較佳實施例的多個用戶信號檢測方法的流程圖；圖2示出本地各個碼字與原接收數(shù)據(jù)的中間碼段相關(guān)峰值的示意圖；圖3示出本地各個碼字與原接收數(shù)據(jù)經(jīng)過抵消強信號處理后的 數(shù)據(jù)的中間碼段相關(guān)峰值的示意圖；以及圖4示出了按照本發(fā)明較佳實施例的多個用戶信號檢測裝置的 示意圖。
具體實施方式
在時分碼分多址系統(tǒng)的接收信號中， 一般包含功率大小不等的 多個同頻信號。按照本發(fā)明的較佳實施例，為了在檢測弱同頻信號 時減少強同頻信號對其的干擾，可將己經(jīng)檢測出的強同頻信號從接 收信號中扣除。具體而言，對于接收信號，可以利用相關(guān)或匹配濾 波器等方式確定最強的同頻信號(以下稱為第一最強同頻信號)并 將其確定為一個用戶信號；接著，在確定下一個用戶信號時，也可 以利用相關(guān)或匹配濾波器的方式選出最強的同頻信號(以下稱為第 二最強同頻信號)作為用戶信號，但是需要指出的是，第二最強同 頻信號是已經(jīng)扣除了第一最強同頻信號的接收信號中的最強的同頻 信號；隨后，在確定再下一個用戶信號時，也可以利用相關(guān)或匹配 濾波器的方式選擇最強的同頻信號(以下稱為第三最強同頻信號)， 該第三最強同頻信號是己經(jīng)扣除了第一和第二最強同頻信號的接收 信號中的最強的同頻信號，對于其余的用戶信號確定，依此類推。
值得指出的是，并非所有被檢測出的最強同頻信號都被確定 為用戶信號，按照本發(fā)明的實施例，只有大于預(yù)設(shè)門限的最強的 同頻信號才被視為用戶信號。至于門限的設(shè)定值，其取決于具體 的應(yīng)用環(huán)境和系統(tǒng)。在扣除強同頻信號之前需要對其進(jìn)行信道估計，由下面的描 述可見，弱同頻信號對強同頻信號的信道估計的影響較小。假設(shè)在當(dāng)前所處理的信號(包括接收信號和扣除先前已經(jīng)檢 測出的強同頻信號的接收信號)中，強同頻信號的中間碼為^， 弱同頻信號的中間碼為Mw ，強弱信號的信道衰落系數(shù)分別為t。 g 和/^4，強弱信號的發(fā)射功率分別為&，和p"，噪聲為"，相關(guān) 值為CC^,則接收信號的中間碼段RX可以表示為<formula>formula see original document page 7</formula>(1) 相關(guān)值cc^可以表示為
<formula>formula see original document page 7</formula>(2)
由于各中間碼之間存在一定的正交，上述相關(guān)值的表達(dá)式中第 一項起主導(dǎo)作用，即，相關(guān)值COR可以改寫為
<formula>formula see original document page 7</formula> (3)
通過相關(guān)值C(9i 的近似表達(dá)式可以得到強同頻信號的信道估計從式(4)可見，強同頻信號的信道估計主要取決于該強同頻信 號的信道衰落系數(shù)和發(fā)射功率。
當(dāng)估計出強同頻信號的信道之后，即可按照下式在接收端重建 該強信號A一,， (5)據(jù)此，從原來的接收數(shù)據(jù)或扣除先前強同頻信號的接收數(shù)據(jù)中 減去重建的強同頻信號，即得到經(jīng)過干擾抵消處理后的新的接收數(shù)據(jù)為<formula>formula see original document page 8</formula>為了更加清楚地反映按照本發(fā)明的檢測方法的特點和優(yōu)勢，以下簡要描述用本地中間碼與接收數(shù)據(jù)RX直接進(jìn)行相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)方 法以作比較。假設(shè)本地中間碼為A^，其相關(guān)結(jié)果為<formula>formula see original document page 8</formula>由于各中間碼之間存在一定的正交，當(dāng)強同頻信號的功率遠(yuǎn)遠(yuǎn) 大于弱同頻信號的功率時，上述表達(dá)式(7)中的第一項起主導(dǎo)作用， 因此，即使本地中間碼M^與弱信號中間碼Mw相等，該相關(guān)值也不會 明顯大于其它M^的相關(guān)結(jié)果，從而導(dǎo)致無法檢測出弱信號。而按照 本發(fā)明的檢測方法，強同頻信號被扣除或抵消后，用本地中間碼M, 與經(jīng)過干擾抵消處理后的新接收數(shù)據(jù)i X,c相關(guān)，其相關(guān)結(jié)果可以表 示為<formula>formula see original document page 8</formula>與式(7)不同，當(dāng)本地中間碼A與弱信號中間碼Mw相等時，式(8) 中的相關(guān)值明顯大于其它i^的相關(guān)結(jié)果，因而可以檢測到弱信號。 而且鑒于已經(jīng)將強同頻信號在接收端重建后予以抵消，因此后續(xù)的 檢測也是準(zhǔn)確的。
下面參照附圖，對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。 圖1示出按照本發(fā)明較佳實施例的多個用戶信號檢測方法的流 程圖。參照圖l，在步驟100中，接收端在小區(qū)搜索過程中，建立下行 同步后開始獲取接收信號或數(shù)據(jù)M。接著進(jìn)入步驟102，使128個本地中間碼或基本中間碼M廣M^ 碼與接收數(shù)據(jù)RX或兄《e的中間碼段相關(guān)以相應(yīng)地獲得128個相關(guān) 峰值，即，通過使所有128個基本中間碼產(chǎn)生的相應(yīng)中間碼與接收 數(shù)據(jù)時隙TS0的中間碼段相關(guān)獲得相關(guān)峰值。隨后進(jìn)入步驟104，在所獲得的128個相關(guān)峰值中搜索最大值 CO/^和與該最大值COi^對應(yīng)的中間碼索引Mid」ndex。在這里， 與最大相關(guān)峰值CO/^對應(yīng)的同頻信號即功率最大S信號。接著，在步驟106中，計算CO/ y"S并將計算結(jié)果與一個預(yù)先 設(shè)定的門限進(jìn)行比較，如果計算結(jié)果小于門限，則表明該相關(guān)峰值 對應(yīng)的同頻信號可能是噪聲信號，因此將結(jié)束檢測過程；如果計算 結(jié)果大于門限，則進(jìn)入步驟108。在步驟108中，將對應(yīng)于步驟104獲得的Q9/^禾Q Midjndex的同頻信號確定為用戶信號并計算其測量值。接著進(jìn)入步驟110，根據(jù)COi^和Mid—Index對該同頻信號進(jìn)行 信道估計，在接收端重建該信號并且從接收^據(jù)^或者/ X,c中去除 該最強信號從而得到新的接收數(shù)據(jù)。信道估計可以采用各種方法， 包括但不限于基于頻域的方法等。最后，返回步驟102，開始對新得 到的^;c;數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。在一個示例性的例子中，假設(shè)接收數(shù)據(jù)含有同頻的強信號和同 頻的弱信號，其中強同頻信號ts0使用中間碼索引為51號的基本中 間碼，信號功率為50， 000;弱同頻信號ts0使用中間碼索引為19號 的基本中間碼，信號功率為5， 000。圖2示出本地各個碼字與原接收數(shù)據(jù)的中間碼段相關(guān)峰值的示 意圖，而圖3示出本地各個碼字與原接收數(shù)據(jù)經(jīng)過抵消強信號處理 后的數(shù)據(jù)的中間碼段相關(guān)峰值的示意圖。參照圖2，位于中間碼索引號為51處的相關(guān)峰值最大并且滿足 系統(tǒng)的門限要求，為強同頻信號所使用的碼字。而相對之下，位于 中間碼索引號為19處的弱同頻信號的相關(guān)峰值淹沒在其它碼字的相
關(guān)峰值之中，并較之于其它碼字的相關(guān)峰值非常不明顯，從而導(dǎo)致 常規(guī)方法下對于中間碼索引為19的碼字測量和檢測不到。然而，按照本發(fā)明，當(dāng)檢測出位于中間碼索引為51處的強同頻信號之后，在 本地重建中間碼索引為51的碼字并計算自相關(guān)，并利用以下公式進(jìn) 行信道估計和功率估計-cow(9)根據(jù)估計結(jié)果，從接收數(shù)據(jù)中減去重建的強同頻信號得到新接 收數(shù)據(jù)凡^;。在新接收數(shù)據(jù)7 X,c中只具有中間碼索引為19的弱同頻 信號和噪聲。再使用本地中間碼與新接收數(shù)據(jù)/ A^作相關(guān)處理，得 到128個對應(yīng)于各個碼字的相關(guān)峰值。如圖3所示，通過本地各個 碼字與原接收數(shù)據(jù)經(jīng)過抵消強信號處理后的數(shù)據(jù)的中間碼段相關(guān)峰 值的示意圖可以看出，中間碼索引號為19的相關(guān)峰值明顯大于其他 碼字的相關(guān)峰值，并且位于19號中間碼索引的相關(guān)峰值滿足系統(tǒng)的 門限要求，因此可以確定，使用中間碼索引為19號的弱同頻信號ts0 被正確檢測。然后對明顯高于其他碼字的相關(guān)峰值的弱同頻信號ts0 進(jìn)行信道估計和干擾抵消操作，重復(fù)以上與抵消強同頻信號ts0相同 的過程，直至128個相關(guān)峰值中剩余的相關(guān)峰值都低于系統(tǒng)的門限 要求，則所有的信號均被正確檢測。由于本地碼字和強弱信號的相關(guān)峰值均沒有受到過多的干擾， 而信號的測量也比較準(zhǔn)確。此外，基于對中間碼相關(guān)值的精確測量， 還可以進(jìn)行其他參數(shù)的測量過程，如功率測量、信道估計等。圖4示出了按照本發(fā)明較佳實施例的多個用戶信號檢測裝置的 示意圖。如圖4所示，多個用戶信號檢測裝置400包括用戶信號確定單 元410、用戶信號重建單元420和處理單元430。用戶信號確定單元410將當(dāng)前待處理的接收信號(包括接收信 號RX和處理單元430輸出的扣除強同頻信號的接收信號RXIC)中 功率最大并且大于預(yù)設(shè)門限的同頻信號確定為用戶信號并輸出至用 戶信號重建單元420,其確定方式例如可以如上步驟102—108所述 的方式。
用戶信號重建單元420與用戶信號確定單元410和處理單元430 相連，用于根據(jù)對用戶信號確定單元410輸出的用戶信號的信道估 計獲得重建的用戶信號，并將該重建信號輸出至處理單元430。處理單元430與用戶信號確定單元410和用戶信號重建單元420 相連，用于從當(dāng)前待處理的接收信號中扣除經(jīng)用戶信號重建單元420 重建的用戶信號以生成新的當(dāng)前待處理的接收信號，并將該接收信 號輸出至用戶信號確定單元40。值得指出的是，可以有多種方式實現(xiàn)上述多個用戶信號檢測裝 置，例如可以借助通用計算機系統(tǒng)和可在該通用計算機系統(tǒng)上運行 的執(zhí)行上述各步驟的應(yīng)用程序的組合來實現(xiàn)，這里的通用計算機系 統(tǒng)包括但不限于個人計算機系統(tǒng)和嵌入式計算機系統(tǒng)等；也可以由 固化了執(zhí)行上述各步驟的程序的電路系統(tǒng)實現(xiàn)，這里的電路系統(tǒng)包 括但不限于數(shù)字信號處理器、專用集成電路(ASIC)和現(xiàn)場可編程門陣 歹iJ(FPGA)等。還需指出的是，上述方法和裝置可應(yīng)用于各種時分碼分多址系 統(tǒng)，包括但不限于TD—SCDMA系統(tǒng)、WiMax系統(tǒng)和WCDMA-TDD系統(tǒng)。上文中，參照附圖描述了本發(fā)明的具體實施方式
。但是，本領(lǐng) 域中的普通技術(shù)人員能夠理解，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情 況下，還可以對本發(fā)明的具體實施方式
作各種變更和替換。這些變 更和替換都落在本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種在時分碼分多址系統(tǒng)中檢測多個用戶信號的方法，其中，包括1)將接收信號中功率最大的同頻信號確定為用戶信號；2)對步驟1)確定的用戶信號進(jìn)行信道估計以獲得重建的用戶信號；3)從所述接收信號中扣除所述重建的用戶信號；以及4)對扣除所述重建的用戶信號的接收信號重復(fù)執(zhí)行上述步驟，直到所有功率大于預(yù)設(shè)門限的同頻信號被確定為用戶信號。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述步驟l)包括 通過將所述接收信號或扣除所述重建的用戶信號的接收信號與本地中間碼進(jìn)行相關(guān)處理以獲取相關(guān)峰值；以及將相關(guān)峰值最大的同頻信號確定為功率最大的同頻信號。
3、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，利用匹配濾波器加判決器 來確定所述接收信號或扣除所述重建的用戶信號的接收信號中功率 最大的同頻信號。
4、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道估計采用 頻域估計的方法。
5、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述時分碼分多址 系統(tǒng)是TD—SCDMA系統(tǒng)、WiMax系統(tǒng)和WCDMA-TDD系統(tǒng)中的 一種。
6、 一種用于檢測時分碼分多址系統(tǒng)中的多個用戶信號的裝置， 其中，包括-用戶信號確定單元，用于將當(dāng)前待處理的接收信號中功率最大 并且大于預(yù)設(shè)門限的同頻信號確定為用戶信號；用戶信號重建單元，用于根據(jù)對所述用戶信號的信道估計獲得 重建的用戶信號；處理單元，用于從所述當(dāng)前待處理的接收信號中扣除所述重建 的用戶信號以生成新的當(dāng)前待處理的接收信號并輸出至所述用戶信 道確定單元。
7、 如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述用戶信號確定單元利 用相關(guān)峰值或匹配濾波器加判決器的方式確定所述功率最大的同頻信號。
8、 如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，該裝置采用數(shù)字信號處理 器實現(xiàn)。
9、 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述用戶信號重建單元采用頻域估計的方法進(jìn)行信道估計。
10、 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述時分碼分多 址系統(tǒng)是TD—SCDMA系統(tǒng)、WiMax系統(tǒng)和WCDMA-TDD系統(tǒng)中的一種。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種在時分碼分多址系統(tǒng)中檢測多個用戶信號的方法和裝置，該方法包括1)將接收信號中功率最大的同頻信號確定為用戶信號；2)對步驟1)確定的用戶信號進(jìn)行信道估計以獲得重建的用戶信號；3)從所述接收信號中扣除所述重建的用戶信號；以及4)對扣除所述重建的用戶信號的接收信號重復(fù)執(zhí)行上述步驟，直到所有功率大于預(yù)設(shè)門限的同頻信號被確定為用戶信號。按照本發(fā)明，對于存在功率相差較大的多個同頻強弱信號的情況下，可以準(zhǔn)確檢測并測量該強同頻信號和弱信號，并且由于采用信道估計和干擾抵消處理有效地消除了強同頻信號對弱同頻信號的干擾，從而極大地提高了對于弱同頻信號檢測的準(zhǔn)確性。
文檔編號H04J13/02GK101119132SQ20071015449
公開日2008年2月6日 申請日期2007年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月11日
發(fā)明者吳旭科, 朱近康, 單 鄧, 玲 邱 申請人:Ut斯達(dá)康通訊有限公司