專利名稱：多級迭代多用戶檢測方法
技術領域：
本發(fā)明是一種應用于DS/CDMA通信系統(tǒng)中的多級迭代多用戶檢測的方法，屬于DS/CDMA通信技術中的多址干擾抑制技術領域。
CDMA通信技術在日新月異的通信技術的發(fā)展中將占據(jù)絕對的優(yōu)勢。然而CD-MA通信系統(tǒng)的一個最顯著地不足就是用戶間的多址干擾。因此，世界各國在多址干擾抑制技術的研究上投入了大量的人力和物力。
多址干擾抑制技術的研究在國際上已經(jīng)有十幾年的歷史，在理論上許多多用戶檢測的方法已經(jīng)被提出來。在走向實際應用中，這些檢測方法都存在一些令整個系統(tǒng)難以接受的缺點，特別是實時性要求。因此現(xiàn)有的CDMA通信系統(tǒng)中(如IS-95，IS-665)還尚未采用多用戶檢測技術。近年來，國際上開始著手研究如何將多用戶檢測技術推向應用。其中做得較好的是美國Bellcore通信實驗室的S.Moshavi研究出來的多項式展開檢測器，他的這一檢測器結構簡單，并且沒有傳統(tǒng)的線性檢測器(解相關和MMSE)的數(shù)據(jù)耽擱和邊緣效應，可以用硬件非常方便地實現(xiàn)，并且能適應系統(tǒng)實時處理的要求。我們在研究中發(fā)現(xiàn)，Moshavi的多項式檢測器存在如下三個缺點(1)需要的級數(shù)比較多；(2)需要事先估計若干參數(shù)(和級數(shù)一樣多)，這些參數(shù)的獲得需要大量的復雜計算和仿真；(3)系統(tǒng)有用戶增加和減少時，參數(shù)要相應變更。因此，需要大量地存儲事先估計好的參數(shù)。
本發(fā)明的目的是提供一種能消除CDMA通信系統(tǒng)中用戶間的多址干擾的多級迭代多用戶檢測方法。
本發(fā)明的多級迭代多用戶檢測方法為將外接信號r(t)經(jīng)匹配濾波器組輸出信號“y”，將信號“y”送入多級迭代多用戶信號處理模塊，經(jīng)第一級迭代輸出為Dy，第二級迭代輸出為D2y，第n級迭代輸出為Dny，最后送入累加器進行判決得到處理結果
每級迭代D由一個擴頻和解擴單元αR和一個向量延遲單元Tb及加法器A構成，擴頻和解擴單元αR和向量延遲單元Tb的輸入端為每級迭代D的輸入端，擴頻和解擴單元αR與向量延遲單元Tb的輸出端接加法器A，加法器A的輸出端為每級迭代D的輸出端。每個擴頻和解擴單元αR中擴頻單元分別對各用戶信號擴頻后相加，再乘以一個預定常數(shù)α，最后送入相對于各用戶信號的解擴單元。
多用戶檢測的思想是利用所有用戶的擴頻碼，振幅、位相、定時等信息。以整體的角度進行信號處理，從而達到消除多址干擾的目的，其基本思路是在匹配濾波器組后面加一個多用戶信號處理模塊，此模塊對匹配濾波器組的輸出進行處理，其輸出部分全部地消除了多址干擾，其工作原理和工作過程為匹配濾波器組的輸出用向量y表示，y輸入“多用戶信號處理模塊”，此模塊的輸出經(jīng)過判決即得最后結果。而“多用戶信號處理模塊”由若干級構成，具體級數(shù)視用戶所用擴頻碼及擴頻增益而定，每一級由一個“D”模塊組成。在第一級中，“D”模塊對其輸入y進行處理，得到新的向量Dy，Dy送入向量累加器和y相加并存儲，Dy同時被送入第二個“D”模塊，得到第二級的輸出D2y，D2y送入向量累加器和里面的向量y+Dy相加并存儲，同時D2y被送入第三個模塊，繼續(xù)經(jīng)過和第一級或第二級相同的處理，設經(jīng)過了M級，則累加器里面的存儲向量為(I+D+…+DM)y。最后對該累加器里而的向量進行判決，即得最后的判決向量
其中的每一個“D”模塊由一個向量延遲單元“Tb。和一個αR”模塊的并聯(lián)組成。
匹配濾波器組的輸出被送到一個“αR”模塊的單元，“αR”由一組擴頻和解擴單元構成。譬如用戶1的匹配濾波器的輸出為y1，y1被用戶1所使用的擴頻碼S1(t-τ1)再次擴頻，其它用戶匹配濾波器的輸出也分別被它們各自使用的擴頻碼再次擴頻，然后按照它們的自然的時延耽擱進行chip片相加，對每一個chip片上的和乘以常數(shù)α(α是事先確定好的一個正常數(shù))，然后對這樣得到的一個chip速率的數(shù)據(jù)再用各自的擴頻碼進行匹配濾波(即解擴)，得到模塊αR的輸出，將此模塊每一個用戶的輸出和其對應的匹配濾波的輸出結果相減，將差送到該用戶的判決累加器中和已有的量(即匹配濾波器的輸出)相加。就這樣，經(jīng)過若干級的處理，對判決累加器中的量進行判決，即得最后結果。
該發(fā)明可用DS/CDMA通信系統(tǒng)的基站接收機，其作用可以消去不同用戶之間的相互干擾，得到更好的接收性能，從而提高整個系統(tǒng)的通信容量和通信質量。它的優(yōu)點主要有如下幾點
1.可以顯著提高DS/CDMA通信系統(tǒng)的容量。由于消除了用戶間的多址干擾，可以使得系統(tǒng)能容納的用戶數(shù)有顯著的增加。研究表明，在一個移動DS/CDMA通信系統(tǒng)的每一個小區(qū)中，使用該多用戶檢測器后，可以使小區(qū)容納的用戶數(shù)，增加原來的一倍以上；
2.可以提高系統(tǒng)的抗遠近效應，降低系統(tǒng)對功率控制的要求。當某用戶的功率突然增大(如手機從電梯里走出)，功率控制系統(tǒng)又來不及反應，該用戶就會對其它用戶產(chǎn)生強烈的干擾，使得其它用戶無法正常工作；此外，當某用戶的功率突然減少(如進入電梯)，由于其它用戶的干擾，該用戶的信號無法被正常檢測，因此就不能正常工作。該檢測器可以有效抑制這兩種情況；
3.該檢測器對系統(tǒng)沒有任何附加要求。只要現(xiàn)有的傳統(tǒng)檢測能正常工作，該檢測器就能正常工作；
4.較易于硬件實時實現(xiàn)。由于該檢測器只含擴頻和解擴單元，因此可以毫無困難的用ASIC實時實現(xiàn)。這是該檢測器的一個顯著優(yōu)點；
5.檢測性能等效于解相關檢測和MMSE檢測，但克服了目前處理辦法中存在的邊緣效應和數(shù)據(jù)耽擱的缺點；
6.和美國Bellcore公司的Moshavi提出的多項式檢測器相比，具有它的一切優(yōu)點，且克服了它的嚴重不足——需要事先根據(jù)用戶所使用的擴頻碼，進行大量的仿真，估計非常多的參數(shù)。這里，我們只需方便地估計一個參數(shù)。


圖1是本發(fā)明的多級迭代多用戶檢測方法的向量結構示意圖。其中有輸入信號r(t)，匹配濾波器組1，多級迭代多用戶信號處理模塊B2、輸出信號
本圖僅示意二級迭代處理。
圖2是本發(fā)明的結構原理圖，圖中僅顯示1級。
圖3是制作多級迭代多用戶檢測器的整個系統(tǒng)模塊連接示意圖。
本發(fā)明的實施方案如下
其信號處理方法為首先將外來的輸入信號r(t)送入匹配濾波器組1，經(jīng)匹配濾波器組輸出的信號為y，然后將信號y送入多級迭代多用戶信號處理模塊2，在該模塊中，每級迭代D由一個擴頻和解擴單元αR及一個向量延遲單元Tb的加法器A構成，擴頻和解擴單元αR和向量延遲單元Tb和輸入端為每級迭代的輸入端，即信號y首先送入該端，擴頻和解擴單元αR與向量延遲單元Tb的輸出端接加法器A，加法器A的輸出端為每級迭代D的輸出端，經(jīng)第一級迭代輸出為Dy，經(jīng)第二級迭代輸出為D2y，經(jīng)第n級迭代輸出為Dny，最后送入累加器進行判決得到處理結果
實現(xiàn)以上處理方法的專用處理器的實施方案有多種我們這里簡單介紹一種利用通用數(shù)字信號處理(DSP)芯片實現(xiàn)這一多用戶檢測器的辦法。具體的實現(xiàn)步驟如下
第一步選擇適合于實現(xiàn)該多用戶檢測器的DSP芯片。我們這里選擇美國Ti公司生產(chǎn)的TMS320C50芯片。
第二步購置Ti公司的TMS320C50芯片及其配套的PC機上的開發(fā)工具。購置的TMS320C50芯片其詳細的說明可參見任何關于Ti公司提供的TMS320C50的有關資料。
第三步利用購置的PC機上的開發(fā)環(huán)境，編寫相應匯編程序。我們假設系統(tǒng)的擴頻增益是64，有三個用戶在工作。整個系統(tǒng)模塊的連接如圖3所示假設TMS320C50芯片已經(jīng)和“A/D”模數(shù)轉換器、三個用戶的PN碼發(fā)生器以及解碼器通過控制總線、地址總線、數(shù)據(jù)總線進行了連接，具體的處理流程如下
1.當“A/D”模數(shù)轉換器完成了64個chip數(shù)據(jù)的取樣，發(fā)指令通知TMS320C50芯片讀取這64個數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)送到TMS320C50的數(shù)據(jù)接口；
2.TMS320C50得到讀數(shù)據(jù)指令，將數(shù)據(jù)讀到被指定的它的存儲器中；
3.三個PN碼發(fā)生器完成碼片同步，各自生成64個PN碼數(shù)據(jù)，依次發(fā)指令通知TMS320C50芯片讀取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)送到TMS320C50的數(shù)據(jù)接口；
4.TMS320C50得到讀數(shù)據(jù)指令，將三個用戶的PN碼讀到指定的存儲器中；
5.TMS320C50按這里提供的多用戶檢測原理，對存儲器中的數(shù)據(jù)進行處理，得到三個用戶的比特判決結果；
6.TMS320C50發(fā)指令通知解碼器讀數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)送到解碼器的數(shù)據(jù)接口；
7.解碼器讀走數(shù)據(jù)；
8.重復1-7的步驟，直到所有天線接收到的數(shù)據(jù)處理完。
上面的流程是整個系統(tǒng)工作的流程，將TMS320C50需要執(zhí)行的指令寫成相應的匯編程序。第五個步驟寫成一個子程序，該子程序正是按多用戶檢測器的原理框圖編寫。
第四步利用TMS320C50開發(fā)工具中的匯編器，將編好的匯編程序生成COFF目標文件；
第五步利用TMS320C50開發(fā)工具中的鏈接器，將COFF目標文件轉化為可執(zhí)行的COFF文件；
第六步利用TMS320C50開發(fā)工具中的仿真器(simulator)，仿真調試可執(zhí)行COFF文件；
第七步利用TMS320C50開發(fā)工具中的十六進制轉換工具(hex conversionutility)，將可執(zhí)行COFF文件轉化為十六進制目標文件；
第八步利用燒入器將十六進制目標文件燒入TMS320C50的EPROM中。
這樣，我們就得到了一塊將我們提出的多用戶檢測方案固化的TMS320C50芯片。將該芯片和“第三步”所述的系統(tǒng)中的有關規(guī)定好的元件相連結，該芯片就能正常工作，按我們所提出的多用戶接收原理完成多用戶接收的功能。
權利要求
1.一種多級迭代多用戶檢測方法，其特征在于該檢測方法為將外接信號r(t)經(jīng)匹配濾波器組(1)輸出信號“y”，將信號“y”送入多級迭代多用戶信號處理模塊(2)，經(jīng)第一級迭代輸出為Dy，第二級迭代輸出為D2y，第n級迭代輸出為Dny，最后送入累加器進行判決得到處理結果
2.根據(jù)權利要求1所述的多級迭代多用戶檢測方法，其特征在于每級迭代D由一個擴頻和解擴單元αR和一個向量延遲單元Tb及加法器A構成，擴頻和解擴單元αR和向量延遲單元Tb的輸入端為每級迭代D的輸入端，擴頻和解擴單元αR與向量延遲單元Tb的輸出端接加法器A，加法器A的輸出端為每級迭代D的輸出端。
3.根據(jù)權利要求2所述的多級迭代多用戶檢測方法，其特征在于每個擴頻和解擴單元αR中擴頻單元分別對各用戶信號擴頻后相加，再乘以一個預定常數(shù)α，最后送入相對于各用戶信號的解擴單元。
全文摘要
多級迭代多用戶檢測方法是一種應用于CDMA通信系統(tǒng)中的多級迭代多用戶檢測的方法,該檢測方法為將外接信號r(t)經(jīng)匹配濾波器組(1)輸出信號“y”,將信號“y”送入多級迭代多用戶信號處理模塊B(2),經(jīng)第一級迭代輸出為Dy,第二級迭代輸出為D2y,第n級迭代輸出為Dny,最后送入累加器進行判決得到處理結果b。采用該方法可顯著提高DS/CDMA通信系統(tǒng)的容量,消除用戶間的多址干擾,提高系統(tǒng)的遠近效應,且易于硬件實時實現(xiàn)。
文檔編號H04J13/00GK1206972SQ98111378
公開日1999年2月3日 申請日期1998年6月22日 優(yōu)先權日1998年6月22日
發(fā)明者陳明, 尤肖虎, 程時昕, 趙春明 申請人:東南大學