CN101119148A - 联合发射方法和装置、接收方法和装置以及发射接收系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种联合发射方法，该方法包括：A.以上行链路的接收信号估算信道的传输特性，并根据所述传输特性构造信道特性矩阵H；B.用信道特性矩阵H构造联合发射系统矩阵B；C.以系统矩阵B对下行链路的发送数据进行联合发射处理，将联合发射处理得到的发射信号序列发射。本发明还同时公开了一种联合发射装置、一种信号接收方法和装置以及联合发射及接收系统。采用本发明的联合发射方法和装置、信号接收方法和装置以及联合发射及接收系统，能够利用TDD系统中，上下行信道具有较好的相关性这一特点，使得移动台不必进行信道估计，能够大大降低移动台数据检测算法的复杂度。

Description

联合发射方法和装置、接收方法和装置以及发射接收系统

技术领域

本发明涉及信号发射及接收技术，特别涉及联合发射方法和装置、接收方法和装置以及发射接收系统。

背景技术

时分同步码分多址接入(TD-SCDMA)系统是一种时分多路复用(TDD)系统，TD-SCDMA技术提供了一种高速的数据传输模式，并有效地提高了频谱利用率，是新一代移动通信系统有效的解决方案。

现有TD-SCDMA系统中，基站将待发送数据经过调制、扩频等处理后，发送给移动台；移动台接收来自于基站的数据，将所接收的数据经数据检测算法进行信道估计、解扩等处理后，得到原始数据。

图1为现有频分多路复用(FDD)系统的基站侧处理待发送数据的方法示意图。TD-SCDMA系统中基站处理待发送数据的方法，与宽带码分多址接入系统(WCDMA)和码分多址接入系统(CDMA)等FDD系统处理待发送数据的方法大致相同。参见图1，处理待发送数据的方法包括以下步骤：

步骤101：将待发送数据进行调制，即进行比特到信号星座图的映射，可以采用四相移位键控(QPSK)、八相移位键控(8PSK)等方式。

其中，QPSK调制是将两个连续的二进制比特映射成一个复数形式的数据符号。每一个用户突发(Burst)都由两个数据域构成，输入比特序列经过映射后，得到的输出序列可以表示为：

d ^(k，i)＝(d ₁ ^(k，i)，d ₂ ^(k，i)，...，d _Nk ^(k，i))^T，(i＝1，2；k＝1，2，...，K_Code)

这里，K_Code是一个时隙中的用户数，其最大值为16；N_k是第k个用户在一个数据域中的符号数，它的取值与扩频因子Q_k有关；数据域d ^(k，1)在训练序列(Midamble)之前，而数据域d ^(k，2)在训练序列之后。采用QPSK调制时，比特与复数符号的映射关系如表1所示：

连输二进制比特	复数符号
		b1，n (k，1)b2，n (k，i)	d n (k，i)
00	+1
		01	+1
10	-1
		11	-j

表1

8PSK调制是将三个连续的二进制比特映射成一个复数形式的数据符号，其比特与数据符号的映射关系如表2所示：

连续二进制比特	复数符号
		b1，n (k，i)b2，n (k，i)b3，n (k，i)	d n (k，i)
000	cos(11pi/8)+jsin(11pi/8)
		001	cos(9pi/8)+jsin(9pi/8)
010	cos(5pi/8)+jsin(5pi/8)
		011	cos(7pi/8)+jsin(7pi/8)
100	cos(13pi/8)+jsin(13pi/8)
		101	cos(15pi/8)+jsin(15pi/8)
110	cos(3pi/8)+jsin(3pi/8)
		111	cos(pi/8)+jsin(pi/8)

表2

步骤102：对已调制信号进行加权处理。

加权处理通常是在扩频之前，也可以在扩频之后，将已调制信号的每一个数据符号与一个乘法算子相乘。w_Qk ^(k)是信道化特征乘法算子，其取值为{e^jπ/2p _k}，其中p_k的取值范围为{0，...，Q_k-1}；Q_k是扩频因子，不同用户k对应于不同的乘法算子，用户与乘法算子之间的对应关系如表3所示：

k	wQ＝1 (k)	wQ＝2 (k)	wQ＝4 (k)	wQ＝8 (k)	wQ＝16 (k)
						1	1	1	-j	1	-1
2		+j	1	+j	-j
						3			+j	+j	1
4			-1	-1	1
						5				-j	+j
6				-1	-1
						7				-j	-1
8				1	1
						9					-j
10					+j
						11					1
12					+j
						13					-j
14					-j
						15					+j
16					-1

表3

步骤103：用信道化码序列对加权后的数据进行扩频。

使用长度为Q_k∈{1，2，4，8，16}的实值信道化码序列，实值信道化码序列可以表示为：

c^(k)＝(c₁ ^(k)，c₂ ^(k)，...，c_Qk ^(k))，(k＝1，...，K_Code)

其中，序列元素c_q ^(k)的取值范围为Vc＝{1，-1}；c_Qk ^(k)也称为正交可变扩频因子(OVSF)，OVSF具有如下的特征：

(1)码长Q_k是2的整数次幂，Q_k＝2ⁿ。

(2)相同或不同长度的码字相互正交，互相关值为0，这就允许同一时隙内使用不同的扩频因子。

步骤104：在扩频得到的序列中加入扰码，以标示小区。

复扰码序列可以表示为：v＝(v ₁，v₂，...，v ₁₆)，

其中，元素v _i(i＝1，2，...，16)的取值范围为V _v＝{1，j，-1，j}。

复扰码序列是由一个长度为16的二进制实数扰码序列v＝(v₁，v₂，...，v₁₆)产生的，定义了128个这样的实数序列。复扰码序列v和实扰码序列v中各元素的关系为：

v _i＝(j)ⁱ.v_i  (vi∈{1，-1}；i＝1，2，...，16)

至此，完成基站侧对待发送数据的处理。

图2为采用图1所示方法处理待发送数据的过程示意图。参见图2，其中，k表示用户号，i表示常规突发中的数据块号，取值范围为{1，2}，Q_k为时隙当前使用的扩频因子，Q_max＝16为时隙内使用的最大扩频因子，同时也是扰码序列的长度。如图2所示的处理待发送数据的过程包括以下步骤：

步骤201：用QPSK或8PSK调制用户比特流，得到复数形式的数据符号；

步骤202：用加权因子w_Q ^(k)为每个数据符号加权；

步骤203：用信道化码序列c^(k)对加权后的数据符号进行扩频，得到形如w_Q ^(k).d₁ ^(k，1).(c₁ ^(k，1)，c₂ ^(k，1)，...，c_Qk ^(k，1))w_Q ^(k).d₂ ^(k，1).(c₁ ^(k，1)，c₂ ^(k，1)，...，c_Qk ^(k，1)) ...w_Q ^(k).d_Qmax/Qk ^(k，1).(c₁ ^(k，1)，c₂ ^(k，1)，...，c_Qk ^(k，1))的序列；

步骤204：对步骤203得到的序列进行扰码处理，得到形如v ₁，v ₂，...，v _Qk，v _Qk+1，...，v _2Qk，...，v _Qmax-Qk+1，...，v _Qmax的序列；

待发送数据经过步骤201至步骤204的处理之后，得到待发射信号。

图3为现有采用联合检测技术的信号接收方法示意图。参见图3，该信号接收方法包括以下步骤：

步骤301：对接收信号的信道，进行信道估计；

步骤302：对由天线接收的信号，进行联合检测；

步骤303：对联合检测得到的信号，进行解调；

步骤304：将解调得到的数据进行软信息计算，得到软比特信息；

步骤305：对计算得到的软比特信息进行译码，得到原始数据。

至此，移动台侧的信号接收过程结束。

由图1和图3所示的方法可见，现有TD-SCDMA系统中基站侧在处理待发送数据时，没有充分利用TDD系统中上下行信道具有对称性这一特点，没有利用信道的先验信息，使得移动台侧要进行信道估计、解扩等一系列操作才能消除多址干扰(MAI)及符号间干扰(ISI)对系统的影响，导致移动台的数据检测算法非常复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提出一种联合发射方法，使得移动台侧不必进行信道估计，从而降低移动台数据检测算法的复杂度。

为达到上述目的，本发明提供了一种联合发射方法，该方法包括以下步骤：

A、以上行链路的接收信号估算信道的传输特性，并根据所述传输特性构造信道特性矩阵H；

B、用信道特性矩阵H构造联合发射系统矩阵B；

C、以系统矩阵B对下行链路的发送数据进行联合发射处理，将联合发射处理得到的发射信号序列发射。

其中，步骤B所述用信道特性矩阵构造构造联合发射系统矩阵的方法可以为：令矩阵B等于矩阵H。

进一步地，步骤B之前可以包括构造扩频码矩阵C；

步骤B所述用信道特性矩阵构造构造联合发射系统矩阵的方法可以为：令矩阵B等于矩阵C的转置与矩阵H之积。

其中，步骤A所述信道的传输特性可以为：每个用户的信道冲击响应向量h^k；

步骤A所述构造信道特性矩阵的方法可以为：

首先，构造每个用户对应的信道特性矩阵H^(k)，使得

$H^{\left(k\right)}=\left[\begin{array}{cccccc}{h}^{(k,1)}& 0& 0& 0& .& 0\\ h^{(k,2)}& h^{(k,1)}& 0& 0& .& 0\\ h^{(k,3)}& h^{(k,2)}& h^{(k,1)}& 0& .& 0\\ h^{(k,4)}& h^{(k,3)}& h^{(k,2)}& h^{(k,1)}& .& 0\\ .& .& .& .& .& .\\ 0& h^{(k,W)}& .& h^{(k,3)}& h^{(k,2)}& h^{(k,1)}\end{array}\right]$

然后，以H^(k)构造信道特性矩阵H，使得H＝(H^(1)T，H^(2)T，H^(3)T，...，H^(K)T，)^T，其中，K等于用户数，W由基站天线上发射的信号序列的长度减1得到。

其中，所述扩频码矩阵C可以为对角块矩阵，其构造方式可以为：

C＝blockdiag[C⁽¹⁾，C⁽¹⁾，...，C^(K)]_KN*KN/Q

其中，

且u＝i/N，1≤i≤N，1≤j≤N/Q；c为扩频码序列，N为基站天线上发射的信号序列的长度，Q为扩频因子。

其中，步骤C所述以系统矩阵B对下行链路的发送数据进行联合发射处理的方法可以为：用所述系统矩阵B的转置乘以矩阵B与矩阵B的转置之积的逆，再乘以所述发送数据。

其中，所述矩阵B与矩阵B的转置之积的逆可以为正定矩阵。

本发明的第二个主要目的在于提供一种联合发射装置，使得移动台侧不必进行信道估计，从而降低移动台数据检测算法的复杂度。

为达到上述目的，本发明提供了一种联合发射装置，该装置包括信道估计模块、信道特性处理模块和联合发射模块，其中，

所述信道估计模块，用于以上行链路的接收信号，估算每个用户的信道冲击响应，并将估算的信道冲击响应发送至信道特性处理模块；

所述信道特性处理模块，用于接收来自于信道估计模块的信道冲击响应，构造信道特性矩阵，并将构造的信道特性矩阵发送至联合发射模块；

所述联合发射模块，用于接收来自于信道特性处理模块的信道特性矩阵，以信道特性矩阵构造联合发射的系统矩阵，并以所构造的系统矩阵对待发送数据进行联合发射处理，将得到的发射信号序列经发射天线发射。

进一步地，该装置可以包括扩频码处理模块；

所述扩频码处理模块，可以用于以扩频码序列构造扩频码矩阵，并将所构造的扩频码矩阵发送至联合发射模块；

所述联合发射模块，可以进一步用于接收来自于扩频码处理模块的扩频码矩阵，以信道特性矩阵和扩频码矩阵构造联合发射的系统矩阵，并以所构造的系统矩阵对待发送数据进行扩频、联合发射处理。

本发明的第三个主要目的在于提供一种信号接收方法。

为达到上述目的，本发明提供了一种信号接收方法，该方法包括以下步骤：

a、对所接收到的信号进行解调；

b、对解调后的数据进行软信息计算，得到软比特信息；

c、对计算得到的软比特信息进行译码，得到原始数据。

进一步地，步骤a之前可以包括：对接收到的信号进行解扩。

本发明的第四个主要目的在于提供一种信号接收装置。

为达到上述目的，本发明提供了一种信号接收装置，该装置包括接收天线、解调模块、软信息计算模块和译码模块，其中，

所述接收天线，用于接收来自于基站的信号，并将接收到的信号发送至解调模块；

所述解调模块，用于接收来自于接收天线的信号，对所接收的信号进行解调制，并将经过解调的数据发送至软信息计算模块；

所述软信息计算模块，用于接收来自于解调模块的数据，对所接收的数据进行软信息计算，并将得到的软比特信息发送至译码模块；

所述译码模块，用于接收来自于软信息计算模块的软比特信息，对所接收的软比特信息进行译码，得到原始数据。

进一步地，该装置可以包括解扩模块；

所述解扩模块，可以用于接收来自于接收天线的信号，对所接收的信号进行解扩，并将经过解扩的信号发送至解调模块；

所述接收天线，可以进一步用于将接收信号发送至所述解扩模块；

所述解调模块，可以进一步用于接收来自于解扩模块的信号。

本发明的第五个主要目的在于提供一种联合发射及接收系统，在基站侧实现联合发射，从而降低移动台侧数据检测算法的复杂度。

为达到上述目的，本发明提供了一种联合发射及接收系统，该系统由联合发射装置以及信号接收装置组成；

所述联合发射装置，用于对待发送数据进行联合发射处理，并将联合发射处理得到的发射信号向所述信号接收装置发射，该装置包括信道估计模块、信道特性处理模块和联合发射模块；

所述信号接收装置，用于接收来自于联合发射装置的信号，并将所述接收信号还原成基站发送的原始数据，该装置包括接收天线、解调模块、软信息计算模块和译码模块。

进一步地，所述联合发射装置可以包括扩频码处理模块；

所述信号接收装置可以进一步包括解扩模块。

由上述技术方案可见，本发明利用了上下行信道的相关性，在基站侧，以上行链路的接收信号估算信道的传输特性，并根据所述传输特性构造信道特性矩阵；然后用信道特性矩阵构造联合发射的系统矩阵；并以所构造的系统矩阵对下行链路的发送数据进行联合发射处理，将联合发射处理得到的发射信号序列发射，从而在基站侧实现了联合发射。在移动台侧，对所述接收信号进行解调、软信息计算、译码等操作，得到基站发送的原始数据。如此，使得本发明联合发射及接收系统中的移动台侧不必进行信道估计，就可以消除多址干扰及符号间干扰对系统的影响，降低了移动台数据检测算法的复杂度。

此外，本发明技术方案还可以应用在有扩频调制的系统中，为本发明的实施提供更大的灵活性。

附图说明

图1为现有FDD系统的基站侧处理待发送数据的方法示意图。

图2为采用图1所示方法处理待发送数据的过程示意图。

图3为现有采用联合检测技术的信号接收方法示意图。

图4为本发明联合发射方法的流程示意图。

图5为本发明与图4所示联合发射方法相对应的信号接收方法的流程示意图。

图6为本发明实施例一的联合发射装置示意图。

图7为本发明实施例一的信号接收装置示意图。

图8为本发明实施例二的联合发射装置示意图。

图9为本发明实施例二的信号接收装置示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细阐述。

本发明的主要思想是利用上下行信道的相关性，在基站侧，以上行链路的接收信号估算信道响应特性，并以此信道响应特性对下行链路的发送数据进行预处理，使得在移动台侧不必进行信道估计，从而简化移动台数据检测算法的复杂度。本发明的装置和方法均应用于基站侧。

图4为本发明联合发射方法的流程示意图。参见图4，该方法包括以下步骤：

步骤401：以上行链路的接收信号估算信道的传输特性，并根据所述传输特性构造信道特性矩阵H。

步骤402：用信道特性矩阵H构造联合发射的系统矩阵B。

步骤403：以系统矩阵B对下行链路的发送数据进行联合发射处理，将联合发射处理得到的发射信号序列发射。

至此，完成本发明基站侧对待发送数据的处理。

图5为本发明与图4所示联合发射方法相对应的信号接收方法的流程示意图。参见图5，该方法包括以下步骤：

步骤501：对所接收到的信号进行解调；

步骤502：对解调后的数据进行软信息计算，得到软比特信息；

步骤503：对计算得到的软比特信息进行译码，得到原始数据。

至此，完成本发明移动台侧对接收信号的处理。

由于TDD系统中上下行信道具有较好的相关性，以下通过两个在TDD系统中基站侧实施本发明的实施例，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

实施例一：

全球移动通信(GSM)系统是一种典型的TDD系统，本实施例以在GSM系统中实施本发明技术方案为例进行说明。

图6为本发明实施例一的联合发射装置示意图，图7为本发明实施例一的信号接收装置示意图。本实施例的联合发射及接收系统，由图6所示的联合发射装置和图7所示的信号接收装置组成。

参见图6，本实施例的联合发射装置包括调制模块603和一个以上发射天线605，该装置还包括本发明新增加的信道估计模块601、信道特性处理模块602和联合发射模块604。

其中，本发明新增加的信道估计模块601，用于以上行链路的接收信号估算每个用户的信道冲击响应，并将估算的信道冲击响应发送至信道特性处理模块602；

本发明新增加的信道特性处理模块602，用于接收来自于信道估计模块601的信道冲击响应，构造信道特性矩阵H，并将构造的信道特性矩阵H发送至联合发射模块604；

调制模块603，用于对待发送的每个用户的数据进行调制，得到数据向量d，并将数据向量d发送至联合发射模块604；

本发明新增加的联合发射模块604，用于接收来自于信道特性处理模块602的信道特性矩阵H和来自于调制模块603的数据向量d，以信道特性矩阵H构造联合发射的系统矩阵B，并以所构造的系统矩阵B对数据向量d进行联合发射处理，将得到的发射信号序列s经发射天线605发射；

发射天线605，用于接收来自于联合发射模块604的发射信号序列s，并将此发射信号序列s向移动台发射。

参见图7，本实施例的信号接收装置包括接收天线701、解调模块702、软信息计算模块703和译码模块704。本发明信号接收装置与现有技术相比，减少了信道估计模块和数据检测模块。

其中，接收天线701，用于接收来自于基站的信号，并将接收到的信号发送至解调模块702；

解调模块702，用于接收来自于接收天线701的信号，对所接收的信号进行解调制，并将经过解调的数据发送至软信息计算模块703；

软信息计算模块703，用于接收来自于解调模块702的数据，对所接收的数据进行软信息计算，并将得到的软比特信息发送至译码模块704；

译码模块704，用于接收来自于软信息计算模块703的软比特信息，对所接收的软比特信息进行译码，得到原始数据。

基于如图6所示的联合发射装置，在基站接收为单天线、并且存在K个用户的GSM系统的基站侧实现联合发射的方法如下：

以上行链路的接收信号，估算每个用户的信道冲击响应向量h^k。这里，存在多种估算信道冲击响应的方式，其中一种方式为：对上行链路接收的信号进行联合检测，估算每个用户的信道冲击响应向量h^k：

h^k＝h(z)^k  (其中，k＝1，2，...，K)

这里，h^k表示各移动台天线输出到基站天线输入之间的信道传输特性。

以各h^k构造每个用户对应的信道特性矩阵H^(k)，使得

$H^{\left(k\right)}=\left[\begin{array}{cccccc}{h}^{(k,1)}& 0& 0& 0& .& 0\\ h^{(k,2)}& h^{(k,1)}& 0& 0& .& 0\\ h^{(k,3)}& h^{(k,2)}& h^{(k,1)}& 0& .& 0\\ h^{(k,4)}& h^{(k,3)}& h^{(k,2)}& h^{(k,1)}& .& 0\\ .& .& .& .& .& .\\ 0& h^{(k,W)}& .& h^{(k,3)}& h^{(k,2)}& h^{(k,1)}\end{array}\right]$

并以H^(k)构造信道特性矩阵H，使得H＝(H^(1)T，H^(2)T，H^(3)T，...，H^(K)T，)^T，其中，W为基站天线上发射的信号序列的长度减1。

以信道特性矩阵H构造联合发射的系统矩阵B。这里，存在多种以信道特性矩阵H构造系统矩阵B的方式，其中一种方式为：令B＝H。

设基站侧准备向K个用户发送的数据分别为d^(k)：

d^(k)＝(d^k ₍₁₎...d^k _(N))  (其中，k＝1，2，...，K)

采用QPSK、8PSK等方式对待发射的数据进行调制之后，K个用户组成的数据向量d表示为：

d＝(d^(1)T...d^(K)T)^T  (其中，k＝1，2，...，K)

以系统矩阵B对待发送数据向量d进行联合发射处理，得到在基站天线上发射的信号序列s，并将该信号序列s向移动台发射。这里，由信道特性矩阵H、系统矩阵B和待发送数据向量d得到信号序列s的方法为：

设在基站天线上发射的信号序列s为：

s＝(s₁，...s_N)^T

这里，N为信号序列的长度。该信号序列s经信道传输后，移动台侧接收的信号为e＝Hs。

由于本发明对待发射数据d进行了联合发射处理，使得移动台侧不必进行信道估计，即可对所述接收信号e进行解调；并且，由于解调是调制的逆过程，发送端调制后的数据d与接收端解调前的数据应该相等；从而有e＝d。

将e＝Hs代入e＝d，得：Hs＝d    (1)

(1)式有无穷多解，其中，最小能量‖s‖²/2的解为：

s＝H^H(HH^H)^-1d

由于本实施例中，有B＝H，因此得到：

s＝B^H(BB^H)^-1d    (2)

至此，得到信号序列s。这里，(2)式为本发明的联合发射公式，式中，(BB^H)^-1为正定矩阵。

基于如图7所示的信号接收装置，在基站接收为单天线、并且存在K个用户的GSM系统中的移动台侧实现信号接收的方法如下：

设基站天线上发射的信号序列s经信道传输之后，移动台侧接收的信号为e^(k)：

e^(k)＝H^(k)s (其中，k＝1，2，...，K)

而K个用户接收的信号e可以用向量表示为：

e＝((e^(1)T，e^(2)T，e^(3)T，...，e^(K)T)^T)

因此，有e＝Hs。

由于在基站侧采用了本发明的联合发射方法，使得移动台侧不必进行信道估计即可对接收信号e进行解调：

解调是调制的逆过程，发送端调制后的数据d与接收端解调前的数据e应该相等，因此，有d＝e。对接收信号e进行解调得到基站向K个用户发送的数据d^(k)分别为：

d^(k)＝(d^k ₍₁₎...d^k _(N)) (其中，k＝1，2，...，K)

对解调后的数据进行软信息计算，并将软信息计算得到的软比特信息译码，得到原始数据。这里，解调、软信息计算以及译码的具体实施方式请参见现有技术的有关方法，在此不再赘述。

至此，完成本实施例联合发射与接收过程。

以上是对本发明实施例一的说明。由上述技术方案可见，本发明利用了TDD系统中，上下行信道有较好的相关性这一特点，在基站侧，以上行链路的接收信号估算信道的传输特性，并根据所述传输特性构造信道响应特性矩阵，再以信道响应特性矩阵构造的联合发射系统矩阵对下行链路的待发送数据进行联合发射，从而在TDD系统的基站侧实现了联合发射。在移动台侧，对所述接收信号进行解调、软信息计算、译码等操作，得到基站发送的原始数据。如此，使得本发明联合发射及接收系统中的移动台侧不必进行信道估计，从而降低了移动台数据检测算法的复杂度。

实施例二：

TD-SCDMA系统是一种典型的TDD系统，本实施例以在TD-SCDMA系统中实施本发明技术方案为例进行说明。

图8为本发明实施例二的联合发射装置示意图，图9为本发明实施例二的信号接收装置示意图。本实施例的联合发射及接收系统，由图8所示联合发射装置和图9所示的信号接收装置组成。

参见图8，本实施例的联合发射装置包括调制模块804和一个以上发射天线806，该装置还包括本发明新增加的信道估计模块801、信道特性处理模块802、扩频码处理模块803和联合发射模块805。

其中，本发明新增加的信道估计模块801，用于以上行链路的接收信号估算每个用户的信道冲击响应，并将估算的信道冲击响应发送至信道特性处理模块802；

本发明新增加的信道特性处理模块802，用于接收来自于信道估计模块801的信道冲击响应，构造信道特性矩阵H，并将构造的该信道特性矩阵H发送至联合发射模块805；

本发明新增加的扩频码处理模块803，用于以各个用户的扩频码构建扩频码矩阵C，并将所构造的扩频码矩阵C发送至联合发射模块805；

调制模块804，用于对待发送的每个用户的数据进行调制，得到数据向量d，并将数据向量d发送至联合发射模块805；

本发明新增加的联合发射模块805，接收来自于信道特性处理模块802的信道特性矩阵H、来自于扩频码处理模块803的扩频码矩阵C以及来自于调制模块804的数据向量d，以信道特性矩阵H和扩频码矩阵C构造联合发射的系统矩阵B，并以所构造的系统矩阵B对数据向量d进行联合发射处理，将得到的发射信号序列s经发射天线806发射；

发射天线806，用于接收来自于联合发射模块805的发射信号序列s，并将此发射信号序列s向移动台发射。

参见图9，本实施例的信号接收装置包括接收天线901、解扩模块902、解调模块903、软信息计算模块904和译码模块905。本发明信号接收装置与现有技术相比，减少了信道估计模块和数据检测模块。

其中，接收天线901，用于接收来自于基站的信号，并将接收到的信号发送至解扩模块902；

解扩模块902，用于接收来自于接收天线901的信号，对所接收的信号进行解扩，并将经过解扩的信号发送至解调模块903；

解调模块903，用于接收来自于解扩模块902的信号，对所接收的信号进行解调制，并将经过解调的数据发送至软信息计算模块904；

软信息计算模块904，用于接收来自于解调模块903的数据，对所接收数据进行软信息计算，并将得到的软比特信息发送至译码模块905；

译码模块905，用于接收来自于软信息计算模块904的软比特信息，对所接收的软比特信息进行译码，得到原始数据。

基于如图8所示的联合发射装置，在基站接收为单天线、存在K个用户、并且下行扩频因子Q＝16的TD-SCDMA系统的基站侧实现联合发射的方法如下：

以上行链路的接收信号，估算每个用户的信道冲击响应向量h^k。这里，存在多种估算信道冲击响应的方式，其中一种方式为：对上行链路接收的信号进行联合检测，估算每个用户的信道冲击响应向量h^k：

h^k＝h(z)^k (其中，k＝1，2，...，K)

这里，h^k表示各移动台天线输出到基站天线输入之间的信道传输特性。

以各h^k构造每个用户对应的信道特性矩阵H^(k)，使得

$H^{\left(k\right)}=\left[\begin{array}{cccccc}{h}^{(k,1)}& 0& 0& 0& .& 0\\ h^{(k,2)}& h^{(k,1)}& 0& 0& .& 0\\ h^{(k,3)}& h^{(k,2)}& h^{(k,1)}& 0& .& 0\\ h^{(k,4)}& h^{(k,3)}& h^{(k,2)}& h^{(k,1)}& .& 0\\ .& .& .& .& .& .\\ 0& h^{(k,W)}& .& h^{(k,3)}& h^{(k,2)}& h^{(k,1)}\end{array}\right]$

并以H^(k)构造信道特性矩阵H，使得H＝(H^(1)T，H^(2)T，H^(3)T，...，H^(K)T，)^T，其中，W为基站天线上发射的信号序列的长度减1。

设TD-SCDMA的下行链路中，扩频码序列为c^(k)：

c^(k)＝(c₁ ^(k)...c_Q ^(k))^T  (其中，k＝1，2，...，K)

以扩频码序列构造扩频码矩阵C，使得：

C＝blockdiag[C⁽¹⁾，C⁽¹⁾，...，C^(K)]_KN*KN/Q

其中，

且u＝i/N ，1≤i≤N，1≤j≤N/Q；N为基站天线上发射的信号序列的长度。

以信道特性矩阵H和扩频码序列C构造联合发射的系统矩阵B。这里，存在多种以信道特性矩阵H和扩频码序列C构造系统矩阵B的方式，其中一种方式是令B为：

B_KN/Q*N＝C^H _KN/Q*KNH_KN*N

设基站侧准备向K个用户发送的数据分别为d^(k)：

d^(k)＝(d^k ₍₁₎...d^k _(N))  (其中，k＝1，2，...，K)

采用QPSK、8PSK等方式对待发射的数据进行调制之后，K个用户组成的数据向量d表示为：

d＝(d^(1)T...d^(K)T)^T  (其中，k＝1，2，...，K)

以系统矩阵B对待发送数据向量d进行联合发射处理，得到在基站天线上发射的信号序列s，并将该信号序列s向移动台发射。这里，由信道特性矩阵H、系统矩阵B、扩频码矩阵C和待发送数据向量d得到信号序列s的方法，与实施例一中得到信号序列s的方法类似，即：

设在基站天线上发射的信号序列s为：

s＝(s₁，...s_N)^T

其中，N为信号序列的长度。该信号序列s经信道传输后，移动台侧接收的信号为e＝Hs。

由于本实施例中，在基站侧采用了本发明联合发射方法对待发送数据进行联合发射处理，因此，在移动台侧不必进行信道估计，即可对所述接收信号e进行解扩，得到解扩后的数据为C^He；并且，由于解调是调制的逆过程，发送端调制后的数据d与接收端解调前的数据应该相等；从而，有C^He＝d。

将e＝Hs代入C^He＝d，得：C^HHs＝d (3)

这里，假设本发明方法符合传统的CDMA系统中，扩频因子的数目大于用户数的要求，即：QN＞KN，这意味着(3)式有无穷多解，其中，最小能量‖s‖²/2的解为：

s＝C^HH(C^HHH^HC)^-1d

由于本实施例中，有B_KN/Q*N＝C^H _KN/Q*KNH_KN*N，因此得到：

s＝B^H(BB^H)^-1d  (2)

至此，得到信号序列s。这里，(2)式为本发明的联合发射公式，式中，(BB^H)^-1为正定矩阵。

基于如图9所示的信号接收装置，在基站接收为单天线、存在K个用户、并且下行扩频因子Q＝16的TD-SCDMA系统的移动台侧实现信号接收的方法如下：

设基站天线上发射的信号序列s经信道传输之后，移动台侧接收的信号为e^(k)：

e^(k)＝H^(k)s  (其中，k＝1，2，...，K)

而K个用户接收的信号e可以用向量表示为：

e＝((e^(1)T，e^(2)T，e^(3)T，...，e^(K)T)^T)

因此，有e＝Hs。

由于在基站侧采用了本发明的联合发射方法，使得移动台侧不必进行信道估计即可对接收信号e进行解扩，得到解扩后的数据为C^He。

对解扩后的数据C^He进行解调：

解调是调制的逆过程，发送端调制后的数据d与接收端解调前的数据C^He应该相等，因此，有d＝C^He。对C^He进行解调得到基站向K个用户发送的数据d^(k)分别为：

d^(k)＝(d^k ₍₁₎...d^k _(N))  (其中，k＝1，2，...，K)

对解调后的数据进行软信息计算，并将软信息计算得到的软比特信息译码，得到原始数据。这里，解扩、解调、软信息计算以及译码的具体实施方式请参见现有技术的有关方法，在此不再赘述。

至此，完成本实施例联合发射与接收过程。

以上是对本发明实施例二的说明。本实施例将本发明技术方案应用在有扩频调制的TDD系统中，利用了TDD系统中上下行信道有较好的相关性这一特点。在基站侧，以上行链路的接收信号估算信道的传输特性，并根据所述传输特性构造信道特性矩阵，再以信道响应特性矩阵和扩频码矩阵构造的联合发射系统矩阵对下行链路的待发送数据进行扩频、联合发射，从而达到了在基站侧实现联合发射、降低移动台侧数据检测算法复杂度的目的。在移动台侧，对所述接收信号进行解扩、解调、软信息计算、译码等操作，得到基站发送的原始数据。如此，使得本发明联合发射及接收系统中的移动台侧不必进行信道估计，就可以消除多址干扰及符号间干扰对系统的影响，从而大大降低了移动台数据检测算法的复杂度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种联合发射方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

A、以上行链路的接收信号估算信道的传输特性，并根据所述传输特性构造信道特性矩阵H；

B、用信道特性矩阵H构造联合发射系统矩阵B；

C、以系统矩阵B对下行链路的发送数据进行联合发射处理，将联合发射处理得到的发射信号序列发射。

2.根据权利要求1所述的联合发射方法，其特征在于，步骤B所述用信道特性矩阵构造构造联合发射系统矩阵的方法为：令矩阵B等于矩阵H。

3.根据权利要求1所述的联合发射方法，其特征在于，步骤B之前进一步包括构造扩频码矩阵C；

步骤B所述用信道特性矩阵构造构造联合发射系统矩阵的方法为：令矩阵B等于矩阵C的转置与矩阵H之积。

4.根据权利要求2或3所述的联合发射方法，其特征在于，

步骤A所述信道的传输特性为：每个用户的信道冲击响应向量h^k；

步骤A所述构造信道特性矩阵的方法为：

首先，构造每个用户对应的信道特性矩阵H^(k)，使得

$H^{\left(k\right)}=\left[\begin{array}{cccccc}{h}^{(k,1)}& 0& 0& 0& \·& 0\\ h^{(k,2)}& h^{(k,1)}& 0& 0& \·& 0\\ h^{(k,3)}& h^{(k,2)}& h^{(k,1)}& 0& \·& 0\\ h^{(k,4)}& h^{(k,3)}& h^{(k,2)}& h^{(k,1)}& \·& 0\\ \·& \·& \·& \·& \·& \·\\ 0& h^{(k,W)}& \·& h^{(k,3)}& h^{(k,2)}& h^{(k,1)}\end{array}\right]$

然后，以H^(k)构造信道特性矩阵H，使得H＝(H^(1)T，H^(2)T，H^(3)T，...，H^(K)T，)^T，其中，K等于用户数，W由基站天线上发射的信号序列的长度减1得到。

5.根据权利要求3所述的联合发射方法，其特征在于，所述扩频码矩阵C为对角块矩阵，其构造方式为：

C＝blockdiag[C⁽¹⁾，C⁽¹⁾，...，C^(K)]_KN*KN/Q

其中，

且u＝i/N，1≤i≤N，1≤j≤N/Q；c为扩频码序列，N为基站天线上发射的信号序列的长度，Q为扩频因子。

6.根据权利要求2或3所述的联合发射方法，其特征在于，步骤C所述以系统矩阵B对下行链路的发送数据进行联合发射处理的方法为：用所述系统矩阵B的转置乘以矩阵B与矩阵B的转置之积的逆，再乘以所述发送数据。

7.根据权利要求6所述的联合发射方法，其特征在于，所述矩阵B与矩阵B的转置之积的逆为正定矩阵。

8.一种联合发射装置，其特征在于，该装置包括信道估计模块、信道特性处理模块和联合发射模块，其中，

所述信道估计模块，用于以上行链路的接收信号，估算每个用户的信道冲击响应，并将估算的信道冲击响应发送至信道特性处理模块；

所述信道特性处理模块，用于接收来自于信道估计模块的信道冲击响应，构造信道特性矩阵，并将构造的信道特性矩阵发送至联合发射模块；

所述联合发射模块，用于接收来自于信道特性处理模块的信道特性矩阵，以信道特性矩阵构造联合发射的系统矩阵，并以所构造的系统矩阵对待发送数据进行联合发射处理，将得到的发射信号序列经发射天线发射。

9.根据权利要求8所述的联合发射装置，其特征在于，该装置进一步包括扩频码处理模块；

所述扩频码处理模块，用于以扩频码序列构造扩频码矩阵，并将所构造的扩频码矩阵发送至联合发射模块；

所述联合发射模块，进一步用于接收来自于扩频码处理模块的扩频码矩阵，以信道特性矩阵和扩频码矩阵构造联合发射的系统矩阵，并以所构造的系统矩阵对待发送数据进行扩频、联合发射处理。

10.一种信号接收方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

a、对所接收到的信号进行解调；

b、对解调后的数据进行软信息计算，得到软比特信息；

c、对计算得到的软比特信息进行译码，得到原始数据。

11.根据权利要求10所述的信号接收方法，其特征在于，步骤a之前进一步包括：对接收到的信号进行解扩。

12.一种信号接收装置，其特征在于，该装置包括接收天线、解调模块、软信息计算模块和译码模块，其中，

所述接收天线，用于接收来自于基站的信号，并将接收到的信号发送至解调模块；

所述解调模块，用于接收来自于接收天线的信号，对所接收的信号进行解调制，并将经过解调的数据发送至软信息计算模块；

所述软信息计算模块，用于接收来自于解调模块的数据，对所接收的数据进行软信息计算，并将得到的软比特信息发送至译码模块；

所述译码模块，用于接收来自于软信息计算模块的软比特信息，对所接收的软比特信息进行译码，得到原始数据。

13.根据权利要求12所述的信号接收装置，其特征在于，该装置进一步包括解扩模块；

所述解扩模块，用于接收来自于接收天线的信号，对所接收的信号进行解扩，并将经过解扩的信号发送至解调模块；

所述接收天线，进一步用于将接收信号发送至所述解扩模块；

所述解调模块，进一步用于接收来自于解扩模块的信号。

14.一种联合发射及接收系统，其特征在于，该系统由联合发射装置以及信号接收装置组成；

所述联合发射装置，用于对待发送数据进行联合发射处理，并将联合发射处理得到的发射信号向所述信号接收装置发射，该装置包括信道估计模块、信道特性处理模块和联合发射模块；

所述信号接收装置，用于接收来自于联合发射装置的信号，并将所述接收信号还原成基站发送的原始数据，该装置包括接收天线、解调模块、软信息计算模块和译码模块。

15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，

所述联合发射装置，进一步包括扩频码处理模块；

所述信号接收装置，进一步包括解扩模块。

Images