專利名稱：一種數(shù)據(jù)信號(hào)的處理方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)據(jù)信號(hào)的處理方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
矩陣是指縱橫排列的二維數(shù)據(jù)表格，在信號(hào)處理領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，例如，無線 通信中的信道均衡技術(shù)、接收天線的陣列處理、線性多用戶檢測技術(shù)等；上述技術(shù)中大量使 用了協(xié)方差矩陣、共軛轉(zhuǎn)置、矩陣求逆、矩陣分解、矩陣特征值等矩陣知識(shí)，而矩陣求逆(也 稱為方陣求逆)是復(fù)雜度較高、應(yīng)用較廣的一種。例如，TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access, 時(shí)分同步碼分多址)系統(tǒng)中采用的MMSE (最小均方誤差)聯(lián)合檢測技術(shù)，是一種被廣泛使用 的線性多用戶檢測技術(shù)。公式(1)給出了 TD-SCDMA系統(tǒng)多址接入的數(shù)學(xué)模型
e = Ad + n公式(ι)
其中，e表示接收機(jī)接收到的總信號(hào)，η表示加性噪聲，A是由所有用戶的擴(kuò)頻碼和信 道估計(jì)組成的系統(tǒng)矩陣，d是用戶發(fā)送的符號(hào)(即為聯(lián)合檢測技術(shù)通過e和A所要估計(jì)的對 象)。假設(shè)<1表示采用匪SE方法估計(jì)的用戶發(fā)送符號(hào)，則公式(2)給出 了 丨’丨勺計(jì)算方法
^ MM^-BLE= (^jf K + Ra1T1 Ah R^e公式⑵
其中，Rfl為噪聲Ii的協(xié)方差矩陣，Md為用戶發(fā)送符號(hào)d的協(xié)方差矩陣，一般情況 下，. =/，因此常用的采用匪SE方法估計(jì)的用戶發(fā)送符號(hào)可以如公式(3)所示
實(shí)際應(yīng)用中，由于TD-SCDMA系統(tǒng)中采用的是智能天線技術(shù)，R71并非簡單的噪聲功 率，而是由各個(gè)天線噪聲組成的噪聲相關(guān)矩陣，階數(shù)和天線根數(shù)相關(guān)。假設(shè)天線根數(shù)為M，則 Rn矩陣通常是M階的矩陣，Rn1是對Rm采用矩陣求逆的方法獲得。
現(xiàn)有技術(shù)中，通常需要矩陣求逆裝置支持各種階數(shù)的矩陣求逆，假設(shè)陣列天線最 大天線根數(shù)為M，則Rr矩陣通常是M階的矩陣，一旦設(shè)備出現(xiàn)異常，某根天線或者某幾根上述情況下，一旦矩陣Vf的維數(shù)不固定，則A、B、C、D四個(gè)子矩陣的維數(shù)也將不固定，
對于工程實(shí)現(xiàn)來說，需要支持各種階數(shù)的子矩陣的求逆，增加了實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度，并會(huì)導(dǎo)致分 塊矩陣求逆法在工程中的應(yīng)用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種數(shù)據(jù)信號(hào)的處理方法和設(shè)備，以將階數(shù)不確定的矩陣求逆 轉(zhuǎn)化為階數(shù)確定的矩陣求逆，擴(kuò)展矩陣求逆法的應(yīng)用。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供一種數(shù)據(jù)信號(hào)的處理方法，包括 獲取作為輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)的N階矩陣A，并當(dāng)階數(shù)N小于最大矩陣階數(shù)M時(shí)，構(gòu)造行列
式不等于0的M-N階矩陣B ；
根據(jù)所述N階矩陣A和所述M-N階矩陣B構(gòu)造M階矩陣C，并對所述M階矩陣C進(jìn)行求 逆計(jì)算得到逆矩陣D ；
根據(jù)所述逆矩陣D獲得作為輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)的N階矩陣A的逆矩陣j1。本發(fā)明實(shí)施例提供一種數(shù)據(jù)信號(hào)的處理設(shè)備，包括
N階矩陣輸入模塊，用于獲取作為輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)的N階矩陣A ； N階矩陣階數(shù)判斷模塊，用于判斷階數(shù)N與最大矩陣階數(shù)M的大小關(guān)系，并當(dāng)階數(shù)N小 于最大矩陣階數(shù)M時(shí)，獲得階數(shù)判斷結(jié)果M-N ；
子矩陣構(gòu)造模塊，用于構(gòu)造行列式不等于0的M-N階矩陣B ； M階矩陣構(gòu)造模塊，用于根據(jù)所述N階矩陣A和所述M-N階矩陣B構(gòu)造M階矩陣C ； M階矩陣求逆模塊，用于對所述M階矩陣C進(jìn)行求逆計(jì)算得到逆矩陣D ； N階矩陣求逆結(jié)果模塊，用于根據(jù)所述逆矩陣D獲得作為輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)的N階矩陣A
的逆矩陣.^T1。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn)
天線損壞，無法獲取損壞天線的信號(hào)和噪聲時(shí)，則Rn矩陣將會(huì)退化為N階的矩陣，其中N 為有效天線根數(shù)，且N<M。 在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在以下問題
現(xiàn)有技術(shù)中階數(shù)的不確定導(dǎo)致矩陣求逆計(jì)算方法受到限制，如對于分塊矩陣求逆法來
說，隨著矩陣階數(shù)不同，其被分成的子矩陣的維數(shù)也會(huì)變化。例如假設(shè)A是ZK 矩陣，B是HI Χ 可逆矩陣，C是H X H矩陣，D是 X IW矩陣，C —Uf1 J是 ηχη可逆矩陣，則On + κ)階矩陣ψ的逆矩陣為該矩陣求逆方法邏輯簡單，復(fù)雜度低，適用于各種靈活多變的場景，減少了邏輯判斷， 而且不會(huì)導(dǎo)致求逆過程的內(nèi)存和計(jì)算量的改變。


為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖 作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種數(shù)據(jù)信號(hào)的處理設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種數(shù)據(jù)信號(hào)的處理方法流程示意圖。
具體實(shí)施例方式矩陣在信號(hào)處理領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用中，由于存在所處理的矩陣階 數(shù)的不確定性，可導(dǎo)致矩陣求逆方法不利于工程實(shí)現(xiàn)。具體的，現(xiàn)有技術(shù)中，存在以下問 題
(1)過于靈活，邏輯復(fù)雜。過于靈活的實(shí)現(xiàn)方法不適合工程實(shí)現(xiàn)，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備中的邏輯 判斷復(fù)雜化，反而更容易出現(xiàn)問題，例如，天線噪聲矩陣求逆的過程中，天線損壞根數(shù)不同 將導(dǎo)致矩陣階數(shù)不同，從而影響了矩陣求逆裝置中的判斷流程、內(nèi)存以及計(jì)算量。(2)矩陣求逆計(jì)算方法受到限制。對于分塊矩陣求逆法來說，隨著矩陣階數(shù)不同， 其被分成的子矩陣的維數(shù)也會(huì)變化，對于工程實(shí)現(xiàn)來說，需要支持各種階數(shù)的子矩陣的求 逆，增加了實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度，并會(huì)導(dǎo)致分塊矩陣求逆法在工程中的應(yīng)用受到限制。(3)不固定階數(shù)的矩陣會(huì)影響DSP (Digital Signal Processing，數(shù)字信號(hào)處理) 和FPGA (Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)等通用芯片的軟件優(yōu)化。 目前通信設(shè)備中，常用的是DSP、FPGA等芯片，此類芯片的特點(diǎn)是采用軟件流水優(yōu)化技術(shù)， 即通過對循環(huán)重新進(jìn)行建構(gòu)，使得每次迭代執(zhí)行的指令是屬于原循環(huán)不同迭代過程的。但 是循環(huán)的次數(shù)如果不固定，則會(huì)使得該技術(shù)的效果有所降低，從而導(dǎo)致相對于固定循環(huán)次 數(shù)而言，計(jì)算量大幅上升，最終影響設(shè)備性能。針對上述問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種數(shù)據(jù)信號(hào)的處理方法和設(shè)備，針對階數(shù)不 確定的矩陣，在不影響所要處理的矩陣求逆特性的情況下，將階數(shù)不確定的矩陣求逆轉(zhuǎn)化 為階數(shù)確定的矩陣求逆，從而適合工程應(yīng)用。下面將結(jié)合本發(fā)明中的附圖，對本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯 然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的 實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都 屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例一
本發(fā)明實(shí)施例一提供一種數(shù)據(jù)信號(hào)的處理設(shè)備，用于將階數(shù)不確定的矩陣求逆轉(zhuǎn)化為 階數(shù)確定的矩陣求逆，從而適用于靈活多變的場景。本發(fā)明實(shí)施例中，該設(shè)備適用的場景包 括但不限于通信系統(tǒng)協(xié)議(如TD-SCDMA系統(tǒng))和其他領(lǐng)域工程。如圖1所示，該數(shù)據(jù)信號(hào)的處理設(shè)備包括N階矩陣輸入模塊11、N階矩陣階數(shù)判 斷模塊12、子矩陣構(gòu)造模塊13、M階矩陣構(gòu)造模塊14、M階矩陣求逆模塊15、N階矩陣求逆結(jié)果模塊16。上述各個(gè)模塊可以集成于一體，也可以分離部署。上述模塊可以合并為一個(gè) 模塊，也可以進(jìn)一步拆分成多個(gè)子模塊。其中
N階矩陣輸入模塊11，用于獲取作為輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)的N階矩陣A。本發(fā)明實(shí)施例中，輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)為根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算出的N階矩陣A，輸出的數(shù)
據(jù)信號(hào)為N階矩陣A的逆矩陣j-1 ；針對輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)N階矩陣A，N階矩陣輸入模塊11 可獲取到N階矩陣A。N階矩陣階數(shù)判斷模塊12，用于判斷階數(shù)N與最大矩陣階數(shù)M (M為實(shí)際情況中 支持的最大矩陣階數(shù))的大小關(guān)系，并當(dāng)階數(shù)N小于最大矩陣階數(shù)M時(shí)，獲得階數(shù)判斷結(jié)果 M-N。子矩陣構(gòu)造模塊13，用于構(gòu)造行列式不等于0的M-N階矩陣B。其中，根據(jù)M-N的結(jié)果，子矩陣構(gòu)造模塊13可構(gòu)造M-N階矩陣B，在構(gòu)造過程中，只
要矩陣β的行列式不等于ο (即deti^) Φ O)即可，實(shí)際應(yīng)用中可以任意構(gòu)造行列式不
等于0的M-N階的矩陣B。例如，子矩陣構(gòu)造模塊13可以構(gòu)造行列式不等于0的M-N階單 位矩陣為該矩陣B ；該構(gòu)造方式本發(fā)明實(shí)施例中不再詳加贅述。M階矩陣構(gòu)造模塊14，用于根據(jù)N階矩陣A和M-N階矩陣B構(gòu)造M階矩陣C。具體 的，M階矩陣構(gòu)造模塊14具體用于根據(jù)公式
(A O^
C =
U ^J
將N階矩陣A和M-N階矩陣B構(gòu)造為M階分塊對角矩陣C?；蛘?， M階矩陣構(gòu)造模塊14還可用于根據(jù)公式
將N階矩陣A和M-N階矩陣B構(gòu)造為M階分塊對角矩陣C。M階矩陣求逆模塊15，用于對M階矩陣C進(jìn)行求逆計(jì)算得到逆矩陣D。本發(fā)明實(shí)施 例中，該求逆方法可以根據(jù)實(shí)際需要任意選擇，例如，選擇Cholesky (喬立斯)分解法、分塊 矩陣求逆法等求逆方法，此處求逆方法不限，只用設(shè)計(jì)一種針對M階矩陣的求逆方法即可。N階矩陣求逆結(jié)果模塊16，用于根據(jù)逆矩陣D獲得作為輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)的N階矩
陣A的逆矩陣^-1。具體的，結(jié)合階數(shù)判斷結(jié)果，當(dāng)M階矩陣構(gòu)造模塊14根據(jù)公式
(A O^l
C =
U ^J
將N階矩陣A和M-N階矩陣B構(gòu)造為M階分塊對角矩陣C時(shí)，N階矩陣求逆結(jié)果模塊 16具體用于根據(jù)如下公式
8
權(quán)利要求
1.一種數(shù)據(jù)信號(hào)的處理方法，其特征在于，包括獲取作為輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)的N階矩陣A，并當(dāng)階數(shù)N小于最大矩陣階數(shù)M時(shí)，構(gòu)造行列 式不等于0的M-N階矩陣B ；根據(jù)所述N階矩陣A和所述M-N階矩陣B構(gòu)造M階矩陣C，并對所述M階矩陣C進(jìn)行求 逆計(jì)算得到逆矩陣D ；根據(jù)所述逆矩陣D獲得作為輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)的N階矩陣A的逆矩陣I1。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述構(gòu)造行列式不等于0的M-N階矩陣B， 包括構(gòu)造行列式不等于0的M-N階單位矩陣為所述矩陣B。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述N階矩陣A和所述M-N階矩陣B構(gòu) 造M階矩陣C，包括根據(jù)公式(A O、將所述N階矩陣A和所述M-N階矩陣B構(gòu)造為M階分塊對角矩陣C。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述逆矩陣D獲得作為輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)的N階矩陣A的逆矩陣J-1，包括根據(jù)公式獲得N階矩陣A的逆矩陣1 ,其中，dfJ為逆矩陣D的第i行第j列的元素， i < N，j < N。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述N階矩陣A和所述M-N階矩陣B構(gòu) 造M階矩陣C，包括 根據(jù)公式將所述N階矩陣A和所述M-N階矩陣B構(gòu)造為M階分塊對角矩陣C。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述逆矩陣D獲得作為輸出的數(shù)據(jù)信號(hào) 的N階矩陣A的逆矩陣，包括 根據(jù)公式
7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，當(dāng)階數(shù)N等于最大矩陣階數(shù)M時(shí)， 所述方法還包括根據(jù)所述N階矩陣A獲得N階矩陣A的逆矩陣J—1 ；或者，構(gòu)造與所述N階矩陣A相同的矩陣C’，對所述矩陣C’進(jìn)行求逆計(jì)算得到逆矩陣D’， 并根據(jù)所述逆矩陣D’獲得N階矩陣A的逆矩陣J""1。
8.一種數(shù)據(jù)信號(hào)的處理設(shè)備，其特征在于，包括N階矩陣輸入模塊，用于獲取作為輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)的N階矩陣A ； N階矩陣階數(shù)判斷模塊，用于判斷階數(shù)N與最大矩陣階數(shù)M的大小關(guān)系，并當(dāng)階數(shù)N小 于最大矩陣階數(shù)M時(shí)，獲得階數(shù)判斷結(jié)果M-N ；子矩陣構(gòu)造模塊，用于構(gòu)造行列式不等于0的M-N階矩陣B ； M階矩陣構(gòu)造模塊，用于根據(jù)所述N階矩陣A和所述M-N階矩陣B構(gòu)造M階矩陣C ； M階矩陣求逆模塊，用于對所述M階矩陣C進(jìn)行求逆計(jì)算得到逆矩陣D ； N階矩陣求逆結(jié)果模塊，用于根據(jù)所述逆矩陣D獲得作為輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)的N階矩陣A的逆矩陣j—1。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述子矩陣構(gòu)造模塊，具體用于構(gòu)造行列式不等于0的M-N階單位矩陣為所述矩陣B。
10.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于， 所述M階矩陣構(gòu)造模塊，具體用于根據(jù)公式(Α ΟλC =U ^J將所述N階矩陣A和所述M-N階矩陣B構(gòu)造為M階分塊對角矩陣C。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于， 所述N階矩陣求逆結(jié)果模塊，具體用于根據(jù)公式3 (Af -Ν+ χΑ - Ν+2) ^(M-N+2 XAf-N+2)'(M-N+l)M \μ-Ν+2)ΜtMM，其中，為逆矩陣D的第i行第j列的元素，
12.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于， 所述M階矩陣構(gòu)造模塊，具體用于根據(jù)公式
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于， 所述N階矩陣求逆結(jié)果模塊，具體用于根據(jù)公式
14.如權(quán)利要求8-13任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述N階矩陣階數(shù)判斷模塊，還用于確定階數(shù)N等于最大矩陣階數(shù)M ；所述N階矩陣求逆結(jié)果模塊，還用于根據(jù)所述N階矩陣A獲得N階矩陣A的逆矩陣。
15.如權(quán)利要求8-13任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述N階矩陣階數(shù)判斷模塊，還用于確定階數(shù)N等于最大矩陣階數(shù)M ； 所述M階矩陣構(gòu)造模塊，還用于構(gòu)造與所述N階矩陣A相同的矩陣C’ ； 所述M階矩陣求逆模塊，還用于對所述矩陣C’進(jìn)行求逆計(jì)算得到逆矩陣D’ ； 所述N階矩陣求逆結(jié)果模塊，還用于根據(jù)所述逆矩陣D’獲得N階矩陣A的逆矩陣
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數(shù)據(jù)信號(hào)的處理方法和設(shè)備，該方法包括獲取作為輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)的N階矩陣A，并當(dāng)階數(shù)N小于最大矩陣階數(shù)M時(shí)，構(gòu)造行列式不等于0的M-N階矩陣B；根據(jù)所述N階矩陣A和所述M-N階矩陣B構(gòu)造M階矩陣C，并對所述M階矩陣C進(jìn)行求逆計(jì)算得到逆矩陣D；根據(jù)所述逆矩陣D獲得作為輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)的N階矩陣A的逆矩陣A-1。本發(fā)明實(shí)施例中，該矩陣求逆方法邏輯簡單，復(fù)雜度低，適用于各種靈活多變的場景，減少了邏輯判斷，而且不會(huì)導(dǎo)致求逆過程的內(nèi)存和計(jì)算量的改變。
文檔編號(hào)H04L25/02GK102137050SQ20111005763
公開日2011年7月27日 申請日期2011年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月10日
發(fā)明者王文靜 申請人:大唐移動(dòng)通信設(shè)備有限公司