CN101141452B

CN101141452B - 一种hrpd系统中上行链路并行干扰消除装置和方法

Info

Publication number: CN101141452B
Application number: CN2007100735629A
Authority: CN
Inventors: 张宇眉; 辛雨; 张欣; 杨大成
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2007-03-16
Filing date: 2007-03-16
Publication date: 2010-12-29
Anticipated expiration: 2027-03-16
Also published as: WO2008113247A1; CN101141452A

Abstract

本发明公开了一种HRPD系统中上行链路并行干扰消除装置和方法，其方法包括：HRPD Rev.B协议反向链针对不同分组大小的参数，根据协议的定义将分组大小、编码速率及重复参数传送给并行干扰消除单元；并行干扰删除过程包括：将整帧接收数据通过匹配滤波器，将匹配滤波器输出的单个用户的整帧数据送入存储单元；根据参数将该存储单元中的单个用户重复数据进行合并；对单次数据进行干扰消除；将单次数据按照传输参数恢复为符合调制速率大小的整帧数据，即为并行干扰消除单元最终输出数据。本发明装置和方法由于采用分组的传输过程中编码数据的重复处理，对PIC的第0级输出数据进行最大比合并，增强了反馈数据的精确性。

Description

一种HRPD系统中上行链路并行干扰消除装置和方法

技术领域

本发明涉及一种HRPD(High Rate Packet Data)空中接口标准(C.S0024或IS-856)的物理层接收机中的上行链路并行干扰消除装置和方法。

背景技术

3GPP2HRPD(High Rate Packet Data)空中接口标准(C.S0024或IS-856)是CDMA2000标准家族的一员，该技术在高速数据传输方面进行了优化，能够很好地支持移动通信网络中各种类型的数据分组应用。HRPD系统于2002年2月开始商业部署以来，正为越来越多的用户提供高速数据业务。随着全球越来越多的运营商采用HRPD网络来为用户提供丰富的无线应用及内容，该技术的发展势头正日益增强。HRPD空中接口A版本标准于2004年3月发布，它提供了更高的数据传输速率和更高的系统容量，并进一步改善了对低延迟分组应用的支持。HRPD空中接口A版本是一个全面后向兼容的标准，这样运营商能以较少的投入升级现有的HRPD网络来提供极富吸引力的全新业务以及完全不同于竞争对手的数据业务。

多用户检测(MUD：Multiuser detection)是近十年来在相关检测基础上发展起来的一种有效的抗干扰措施，是CDMA通信系统中抗多址干扰的关键技术。多用户检测技术具有优良的抗干扰性能，很大程度上解决了远近效应问题，降低了系统对功率控制精度的要求，因此可以更加有效地利用上行链路频谱资源，显著提高系统容量。

多用户检测的思想最早可以追溯到1983年，1986年S.Verdo提出多址干扰是具有一定结构的有效信息。他以匹配滤波器加维特比算法实现了最大似然序列检测，从理论上证明了采用最大似然检测可以逼近单用户接收性能。但是最优多用户检测技术的复杂度太高无法实现，因此在以后的十几年里，出现了许多次优的多用户检测方案，主要分为线性多用户检测和干扰删除多用户检测两个方面。次优多用户检测器计算复杂度较低，可实现性较强。

干扰消除(IC，Interference Cancellation)的基本原理是利用已检测的信号重构期望用户的干扰信号，并把干扰信号从接收信号中删除掉。IC包括串行干扰删除(SIC，Successive Interference Cancellation)和并行干扰删除(PIC，Parellel Interference Cancellation)，所不同的是SIC每次只检测一个用户，而PIC利用前级判决的信息构造所有用户的干扰信号，然后从接收信号中抵消掉干扰信号，最后判决。

因此PIC的处理延迟较小。其基本原理如图2所示，可知反馈的信号重建203(数据)的正确与否直接影响PIC最后输出比特的精确性。由于重建数据的错误将会引起错误弥散，因此，重建数据的正确与否直接影响PIC的性能。现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种HRPD系统中上行链路并行干扰消除装置和方法，利用分组的传输过程中编码数据的重复处理，对PIC的第0级输出数据进行最大比合并，增强反馈数据的精确性。

本发明的技术方案包括：

一种HRPD系统中上行链路并行干扰消除方法，其包括以下步骤：

A、HRPD Rev.B协议反向链路针对不同分组大小的参数，根据协议的定义将分组大小、编码速率及重复参数传送给并行干扰消除单元；

B、并行干扰删除过程包括：

B1、将整帧接收数据通过匹配滤波器，将匹配滤波器输出的单个用户的整帧数据送入存储单元；

B2、根据所述步骤A的参数将该存储单元中的单个用户重复数据进行合并；

B3、对单次数据进行干扰消除；

B4、将单次数据按照传输参数恢复为符合调制速率大小的整帧数据，即为并行干扰消除单元最终输出数据；

所述单次数据是所述单个用户的整帧数据的一个分支，其中单个用户的整帧数据的每一个分支上的信号为一个单次数据。

所述的方法，其中，所述步骤B2还包括：

假设共有M个分支，即协议规定重复次数为M，每一个分支上的信号为Z_i，k ⁽⁰⁾，且每一个分支上的增益为G_i，k，则送入到判决器的最终的信号表示为：

Z_{k}^{' (0)} = Σ_{i = 1}^{M} G_{i, k} Z_{i, k}^{(0)}

按照最大比合并的性质可知增益：

G_{i, k} = \frac{Z_{i, k}^{(0) 2}}{Σ_{m = 1}^{M} Z_{m, k}^{(0) 2}}

合并后的数据即为第0级的输出判决数据，输出比特为：

{\hat{d}}_{k}^{(0)} = sgn [Z_{k}^{' (0)}],

k＝1，...，K；

其中，i表示第i次重传，k表示第k个用户。

所述的方法，其中，所述步骤B3还包括：

用户k在第i级的判决信号可以表示为

y_{i, k} = c_{k}^{T} r - {\underset{j = 1}{Σ}}_{j &NotEqual; k}^{K} c_{k}^{T} c_{j} {\hat{d}}_{i - 1, j}

其中，表示由前一级获得的第j个用户的符号估计值；c_k为第k个用户的一个常数，r表示接收到的信号。所述的方法，其中，所述步骤B3还包括：

S、干扰再生的方式采用线性并行干扰消除方式，即它的干扰再生不经过硬判决，第j个用户第i级的恢复信号为

再经过扩频即得到再生的干扰信号。

所述的方法，其中，所述步骤S还包括：

S1、用传统的检测器检测信号

S2、通过利用各用户的扩频序列对K个用户的信号进行估计再生；

S3、对于第k个用户，将接收信号减去所有其他用户的再生信号，即得到第k个用户经过干扰删除后的信号，再对此信号进行解扩。

所述的方法，其中，所述步骤B采用的是3级并行干扰消除方式对数据进行处理，且第一级数据是由重复数据进行合并而产生的。

一种HRPD系统中上行链路并行干扰消除装置，其中，其在物理层分组结构中包括一并行干扰消除单元，用于接收分组大小、编码速率及重复参数的传递参数，以及接收整帧数据；该并行干扰消除单元包括：匹配滤波器、存储单元、数据合并单元、后级干扰并行单元、数据恢复单元；

所述匹配滤波器用于将整帧数据处理输出单个用户的整帧数据并送入所述存储单元；

所述数据合并单元用于将该存储单元中的单个用户重复数据进行合并；

所述后级干扰并行单元，用于对单次数据进行干扰消除；

所述数据恢复单元，用于按照传输参数恢复为符合调制速率大小的整帧数据，即为并行干扰消除单元最终输出数据。

本发明所提供的一种HRPD系统中上行链路并行干扰消除装置和方法，由于采用分组的传输过程中编码数据的重复处理，对PIC的第0级输出数据进行最大比合并，增强了反馈数据的精确性，并由于第0级的输出利用时间分集的作用，提高了其判决的精确性，对下一级的判决起到积极作用，提高了整个输出的数据准确性，提高了系统的误码率性能。

图1是现有技术的PIC基本原理图；

图2是本发明的HRPD系统物理层发送结构示意图；

图3是本发明DC-PIC方法的基本原理图；

附图说明

图4a是本发明方法的实际系统示例图；

图4b和图4c为图4a所示本发明方法的局部单元流程示意图；

图5是本发明方法的分集-合并的误码示例图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的各较佳实施例进行更为详细的说明。

本发明HRPD系统中上行链路并行干扰消除装置和方法，在传统的PIC方法的基础上，根据HRPD系统的上行/反向链路物理层分组发送结构提出一种新的PIC方法，该上行/反向链路物理层分组发送结构如图1所示，其主要改进在交织分组重复模块104，该104模块的功能是顺序的读出交织器一次完整的输出的符号一定的次数以达到固定的调制速率，其利用数据分组的重复发送结构，在接收端对数据采用最大比合并的结果作为中间级反馈的数据，以提高PIC的误码性能。

本发明HRPD系统中上行链路并行干扰消除装置，如图3、图4a、4b、4c所示，其在物理层分组结构中包括一并行干扰消除单元，用于接受分组大小、编码速率及重复参数的传递参数，以及接收整帧数据，进行第0级处理；该并行干扰消除单元包括：匹配滤波器、存储单元和数据合并单元；所述匹配滤波器用于将整帧数据处理输出单个用户的整帧数据并送入所述存储单元；所述数据合并单元用于将该存储单元中的单个用户重复数据进行合并。所述并行干扰消除单元还包括一后级干扰并行单元，用于对单次数据进行干扰消除；一数据恢复单元，用于按照传输参数恢复为符合调制速率大小的整帧数据，即为并行干扰消除单元最终输出数据。

本发明HRPD系统中上行链路并行干扰消除方法，如图3所示的，其包括：

A、参数的传递步骤301：

HRPD Rev.B协议反向链路一共有12种分组大小，灵活选择分组大小和传输的时隙长短使得反向链路的速率更加多样化。协议中定义了针对不同分组大小的参数，分别为接入信道的调制参数(C.S0024B-Table 13.3.1.3.1.1-1)和反向业务信道的调制参数(C.S0024B-Table 13.3.1.3.1.1-2)，根据协议的定义将分组大小、编码速率及重复参数传送给PIC 301。

B、PIC过程，步骤302-305：

并行干扰删除(PIC)方案是指干扰删除工作在并行模式，如图3所示：

首先将整帧接收数据通过匹配滤波器(相关器)，将匹配滤波器输出的单个用户的整帧数据送入存储单元302。

其次，进行数据合并：

根据数据参数将存储单元中的单个用户的重复数据进行合并303，假设共有M个分支(即假设协议规定重复次数为M)，其中每一个分支上的信号为Z_i，k ⁽⁰⁾，且每一个分支上的增益为G_i，k，则送入到判决器的最终的信号表示为：

Z_{k}^{' (0)} = Σ_{i = 1}^{M} G_{i, k} Z_{i, k}^{(0)}

按照最大比合并的性质可知：

G_{i, k} = \frac{Z_{i, k}^{(0) 2}}{Σ_{m = 1}^{M} Z_{m, k}^{(0) 2}}

合并后的数据即为第0级的输出判决数据，输出比特为：

{\hat{d}}_{k}^{(0)} = sgn [Z_{k}^{' (0)}],

k＝1，...，K

对单次数据进行干扰消除304，用户k在第i级的判决信号可以表示为

y_{i, k} = c_{k}^{T} r - {\underset{j = 1}{Σ}}_{j &NotEqual; k}^{K} c_{k}^{T} c_{j} {\hat{d}}_{i - 1, j}

其中，

表示由前一级获得的第j个用户的符号估计值。

再次，干扰再生的方式采用线性PIC，即它的干扰再生不经过硬判决。第j个用户第i级的恢复信号为

{\hat{d}}_{i, j} = y_{i, j},

再经过扩频即得到再生的干扰信号。具体步骤如下：

●用传统的检测器检测接收端的接收信号r_k ⁽ⁱ⁾，k＝1，...，K；

●对K个用户的信号进行估计再生，这要通过利用各用户的扩频序列；

●对于第k个用户，将接收信号减去所有其他用户的再生信号，即得到第k个用户经过干扰删除后的信号，再对此信号进行解扩。

再次，数据恢复过程：将单次数据按照传输参数恢复为符合调制速率大小的整帧数据305，即为PIC的最终输出数据。

如图4a、4b和4c所示，本发明方法的具体实施例以接入信道的调制参数(C.S0024B-Table 13.3.1.3.1.1-1)中第2列情况为例(其中物理层分组大小为512比特，经过1/4的Turbo编码交织和4次重复以达到307.2的调制速率)，对本发明方法进行较为详细的说明：

A、所述参数的传递过程包括：

根据接入信道的调制参数(C.S0024B-Table 13.3.1.3.1.1-1)可知，物理层分组大小Payload Size＝512bit，编码速率为Code Rate＝1/4，重复参数为Repetition＝4，将其传送给PIC模块进行存储器的处理401。

B、本发明方法中采用3级PIC对数据进行处理的过程包括：

并行干扰删除(PIC)方案是指干扰删除工作在并行模式，根据现有技术文献分析，3级的PIC可以达到较好的收敛性质。其原理如图4所示。

首先，达到调制速率要求的数据帧长度为(PayloadSize/CodeRate)×Rep＝8192，将整帧数据通过匹配滤波器，输出到存储单元402。

其次，数据合并过程：

单次数据长度为PayloadSize/CodeRate＝2048，重复次数为4，则将单个用户的整帧数据分4个分支，其中每一个分支上的信号为一个单次数据Z_i，k，且每一个分支上的增益为α_i，k，则送入到判决器的最终的信号表示为：

Z_{k}^{' (0)} = Σ_{i = 1}^{4} α_{i, k} Z_{i, k}^{(0)}

按照最大比合并的性质可知：

α_{i, k} = \frac{Z_{i, k}^{(0) 2}}{Σ_{m = 1}^{4} Z_{m, k}^{(0) 2}}

合并后的数据即为第0级的输出数据403。

对合并后的单次数据，即2048比特进行PIC 404，用户k在第i级的判决信号可以表示为

y_{i, k} = c_{k}^{T} r - {\underset{j = 1}{Σ}}_{j &NotEqual; k}^{K} c_{k}^{T} c_{j} {\hat{d}}_{i - 1, j}

其中，

表示由前一级获得的第j个用户的符号估计值。

{\hat{d}}_{i, j} = y_{i, j},

再经过扩频即得到再生的干扰信号404，具体步骤如下：

●用传统的检测器检测信号r_k ⁽ⁱ⁾，k＝1，...，K；

再再次，数据恢复过程：

将2048bit的单次数据重复4次，恢复为符合调制速率大小的整帧数据8192bit，即为PIC的最终输出数据405。

如图5所示，本发明HRPD系统中上行链路并行干扰消除方法中，设未采用分集-合并PIC算法的输出误码率为5/16，那么经过最大比合并之后，比特1、2、3位置的数据的误码可以消除，假设在非理想信道情况下比特4依旧被判错误，那么经过数据合并后，输出的误码率为4/16，因此可以直观的得出本发明方法降低了PIC算法的误码率的特性。

应当理解的是，上述针对本发明具体实施例的描述较为具体，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。