具体实施方式
为了提高系统信道估计精度、改善系统解调性能,本发明方案中,利用获得的信道估计信息进行用户信号检测;针对检测到的每路用户数据,基于中间码进行相位估计和频率偏移估计得到第一相位估计信息和第一频率估计信息;然后,对用户解调后的数据进行频偏和相位补偿,基于解调后的数据得到第二次相偏估计信息和第二次频偏估计信息和信号幅度;用第二频率偏移估计信息和第二相位估计信息和获得的对应用户数据幅度的估计信息,设置优化信道。这里,频偏是指频率的偏移量,相偏是指相位的偏移量。
需要说明的是,在卫星信道环境下,同步码分多址(SCDMA)系统中,如果不利用多径信号,在一个传输时间间隔(Transmission Time Interval,TTI)内信道估计有以下特征:多个midamble信号的主径位置基本相同;多个midamble信号的多普勒频移基本相同;所以,主径位置、频率偏移、相位可根据多个midamble联合处理。因此,本发明方案中,基于midamble码进行一次相位估计和频率估计,然后再进行基于数据符号的频率偏移估计和相位估计,根据第二频率偏移估计信息和第二相位估计信息分别对每路用户数据进行频率补偿和相位补偿,从而使估计精度得到提高。
参见图1所示,本发明实施例针对多用户信号的检测的具体实现方案包括以下步骤:
步骤101:利用获得的信道估计信息进行用户信号检测。
步骤102:针对用户数据,基于中间码进行相位估计和频率偏移估计得到第一次相位估计信息和第一次频偏估计信息。
需要说明的是,针对基于已知符号的频偏估计,在信噪比(SNR)较低时,需要尽可能的将多个已知符号做合并,以提高符号的相位估计准确度;
例如:在C/I=-7时,需要先做信道估计h,直接以信道估计的主径矢量来做相位估计及频偏估计。
Freoff=(∑(Ai+m-Ai)/(2*π*T))/N
其中,Fre_off:频率偏移,Ai+m表示编号为第i+M的信道估计中主径矢量的相位,Ai表示编号为第i的信道估计中主径矢量的相位,M为常数,i为中间码的编号,N表示用于估计的中间码相位差个数,T表示中间码中心点间的时间长度。
进一步地,为了减少一次频偏估计误差可能较大的问题,可通过迭代的方法来提高频偏估计精度,具体如下:
当估计出的频率偏移Fre_off大于设定门限值时Fth;
对用于做频率估计的数据e,进行R*Fre_off的频偏补偿,补偿后的数据为e‘(i),其中,e‘(i)=e(i)*exp(Fre_off*R*ti*2*pi);R是频率补偿因子范围在(0-1),可通过仿真确定,ti是符号时间长度。
对e‘进行频偏估计,以获得新的频率偏移Fre_off值。
步骤103:根据所述第一次相位估计信息和第一次频偏估计信息对解调得到的用户数据进行频偏补偿和相位补偿。
步骤103中对步骤A进行用户信号检测获得的用户已解调符号,进行频偏补偿和相偏补偿。
上述判决可以是直接根据解调出符号与哪个发射符号的距离最短来进行硬判决,也可以是在获得译码后的比特进行发端操作来得到最大概率的发端符号。
步骤104:基于步骤103中经过补偿后的用户数据得到第二次相偏估计信息、第二次频偏估计信息和信号幅度。
则步骤104中是根据如下方式获得第二次频偏估计信息:
对步骤103经过频偏和相偏补偿后的已解调符号进行判决,得到判决后的符号;
根据第一次相位估计信息和第一次频偏估计信息,确定将已解调符号进行合并相位判决,及计算相位差的时间间隔;
计算出合并后符号的相位;
其中,i表示经过相位校准后符号的标号,j表示用来估计相位的符号起始位置,d^i表示已解调的第i个符号,di表示已判决后的第i个中间码得到的符号,M为合并的符号个数,d′i是di的共轭,N表示用于估计的符号相位差个数,T表示计算相位差的时间间隔,R为设定值,表示合并后符号之间的距离,D表示合并后数据,Ak是合并后符号Dk的相位。
步骤105:更新信道估计的相位和幅度,及频率偏移。
其中,更新后信道估计的相位等于基于信道估计的相位或上次迭代输入的相位与步骤104中估计的相位偏移之和;更新后信道估计的幅度等于步骤104中估计的幅度;更新后的频率偏移等于基于信道估计的频偏或上次迭代输入的频偏与步骤104中估计的频偏之和。
为了进一步系统性能,在步骤105之后,可以进一步利用第二次相偏估计信息和第二次频偏估计信息分别作为第一次相位估计信息和第一次频偏估计信息,执行步骤103。
作为另一种实施方式,为了针对频偏较大,主径功率很强,或者,其他多径分量较小的场景,步骤102可以这样实现:
(1)获得用户i的信道响应hi,其中,i为用户编号,hi为用户i的信道响应;
(2)根据公式Mi*hi=Mir获得用户i重构的信道估计数据,其中,Mi为用户i的基本信道估计数据,Mir是用户i重构的信道估计数据;
(3)通过干扰消除的办法去除其他用户干扰的接收信号的中间码,用户j去掉干扰消除数据的以后的中间码接收数据Mjrc=Em-∑Mir,i≠j,Em为接收到的多用户的midamble码数据;
(4)Freoff0=(Aim-Ain)/(T*2*π),Freoff0为基于midamble码符号的频偏估计信息,Aim是用户i的中间码中第m个符号与发送符号的相位差,T是Aim与Ain的时间间隔;
(5)对Mjrc进行频偏补偿,利用经过频偏补偿中间码数据根据如下公式计算获得第一次频偏估计信息:
Freoff1=(∑(Ai+m-Ai)/(2*π*T))/N,
Freoff=Freoff0+Freoff1,
其中,Freoff1为基于信道的频偏估计信息,Freoff为第一次频偏估计值,Ai+m表示编号为第i+M的信道估计中主径矢量的相位,Ai表示编号为第i的信道估计中主径矢量的相位,i+M与i为中间码的编号,N表示用于估计的中间码相位差个数,T表示中间码中心点间的时间长度。
本发明方案的方法可以应用在码分多址(Code Division Multiple Access,CDMA)系统。参见图2所示,本发明实施例以CDMA系统为例说明进行多用户信号检测的具体实现过程:
步骤201:接收机进行信道估计,得到信道估计信息h;
步骤202:利用信道估计信息h进行多用户信号检测;
步骤203:对于某一路用户数据,基于中间码进行相位估计和频率偏移估计得到第一次相位估计信息和第一次频偏估计信息;
步骤204:根据所述第一次相位估计信息和第一次频偏估计信息对解调得到的用户数据进行频偏补偿和相位补偿;
步骤205:基于步骤204中经过补偿后的用户数据得到第二次相偏估计信息、第二次频偏估计信息和信号幅度;
步骤206:基于步骤205得到的符号的相位偏移信息、频率频移信息、更新信道估计的相位和幅度,及频率偏移,从而优化信道估计,然后继续利用获得的信道估计信息进行用户信号检测,利用更新后的相偏估计信息和更新的频偏估计信息分别作为第一次相位估计信息和第一次频偏估计信息,返回步骤203。
这里,在QPSK调制下,信号幅度等于联合检测输出符号模的均值。
相位偏移、多普勒频移的估计方法同背景介绍中TDMA的方法。
在上述实施例中,频偏调整是分级进行的,第一级基于midamble码的估计,第二级基于数据的估计,前一级频偏估计误差要小于后一级能够估计的频偏范围)。
本发明方案的方法可以应用在时分多址(Time Division Multiple Access,TDMA)系统。
参见图3所示,本实施例以TDMA系统为例来实现用户信号检测的方法包括以下步骤:
步骤301:接收机进行信道估计,得到信道估计信息。
步骤302:利用信道估计信息进行用户信号检测,并进行数据的判决。
其中,判决过程包括:直接对接收的符号进行硬判,或者,通过解调制、译码、编码、调制的过程来获得判决的符号;
步骤303:在获得符号的判决结果后,基于中间码进行相位估计和频率偏移估计得到第一次相位估计信息和第一次频偏估计信息;
步骤304:根据所述第一次相位估计信息和第一次频偏估计信息对解调得到的用户数据进行频偏补偿和相位补偿;
步骤305:基于步骤304中经过补偿后的用户数据得到第二次相偏估计信息、第二次频偏估计信息和信号幅度;
步骤306:基于符号的相位偏移、多普勒频移、幅度的估计,更新信道估计的相位和幅度,及频率偏移,从而优化信道估计,然后继续利用获得的信道估计信息进行用户信号检测,利用更新后的相偏估计信息和更新的频偏估计信息分别作为第一次相位估计信息和第一次频偏估计信息,返回步骤303。
在QPSK调制下,信号幅度等于联合检测输出符号模的均值。
参见图4所示,本发明实施例提供的一种针对多用户信号的检测装置,包括:检测单元41、第一估计单元42、补偿单元43、第二估计单元44和控制单元45。
检测单元41,用于利用获得的信道估计信息进行用户信号检测;
第一估计单元42,用于针对用户数据,基于中间码进行相位估计和频率偏移估计得到第一相位估计信息和第一频偏估计信息;
补偿单元43,用于根据所述第一相位估计信息和第一频偏估计信息对解调得到的用户数据进行频偏补偿和相位补偿;
第二估计单元44,基于经过补偿后的用户数据得到第二次相偏估计信息、第二次频偏估计信息和信号幅度;
控制单元45,用于根据第二次相偏估计信息、第二次频偏估计信息和信号幅度更新信道估计的相位和幅度及频率偏移。
所述检测单元41,用于在所述控制单元更新信道估计的相位和幅度及频率偏移后,继续利用更新后的信道估计信息进行用户信号检测,并触发所述补偿单元利用更新后的相偏估计信息和更新的频偏估计信息分别作为第一次相位估计信息和第一次频偏估计信息,对解调得到的用户数据进行频偏补偿和相位补偿,
且,当所述相偏估计信息为相偏估计值、所述频偏估计信息为频偏估计值时,则更新后的相偏估计信息等于第一次相偏估计值和第二次相偏估计指之 和,更新后的频偏估计信息等于第一次频偏估计值和第二次频偏估计值之和。
所述第一估计单元42,用于根据如下公式利用信道估计的主径矢量进行频偏估计:
Freoff=(∑(Ai+m-Ai)/(2*π*T))/N
其中,Ai+m表示编号为第i+M的信道估计中主径矢量的相位,Ai表示编号为第i的信道估计中主径矢量的相位,M为常数,i为中间码的编号,N表示用于估计的中间码相位差个数,T表示中间码中心点间的时间长度。
所述补偿单元43,用于对进行用户信号检测获得的用户已解调符号进行频偏补偿和相偏补偿;
则所述第二估计单元44,是根据如下方式获得第二次频偏估计信息:
对经过频偏和相偏补偿后的已解调符号进行判决,得到判决后的符号;
根据第一次相位估计信息和第一次频偏估计信息,确定将已解调符号进行合并相位判决,及计算相位差的时间间隔;
利用公式
得到合并后符号;计算出合并后符号的相位;根据公式
计算出第二次频偏估计信息,
其中,i表示经过相位校准后符号的标号,j表示用来估计相位的符号起始位置,d^i表示已解调的第i个符号,di表示已判决后的第i个中间码得到的符号,M为合并的符号个数,d′i是di的共轭,N表示用于估计的符号相位差个数,T表示计算相位差的时间间隔,R为设定值,表示合并后符号之间的距离,D表示合并后数据,Ak是合并后符号Dk的相位。
所述第一估计单元42根据如下方式获得第一次频偏估计信息:
获得用户i的信道响应hi,其中,i为用户编号,hi为用户i的信道响应;
根据公式Mi*hi=Mir获得用户i重构的信道估计数据,其中,Mi为用户i的基本信道估计数据,Mir是用户i重构的信道估计数据;
通过干扰消除的办法去除其他用户干扰的接收信号的中间码,用户j去掉干扰消除数据的以后的中间码接收数据Mjrc=Em-∑Mir,i≠j,Em为接收到的多用户的中间码数据;
利用公式Freoff0=(Aim-Ain)/(T*2*π)获得基于midamble码符号的频偏估计信息,其中,Freoff0为基于midamble码符号的频偏估计信息,Aim是用户i的中间码中第m个符号与发送符号的相位差,T是Aim与Ain的时间间隔;Freoff0为基于中间码码符号的频偏估计信息,Aim是用户i的中间码中第m个符号与发送符号的相位差,T是Aim与Ain的时间间隔;
对Mjrc进行频偏补偿,利用经过频偏补偿中间码数据根据如下公式计算获得第一次频偏估计信息:
Freoff1=(∑(Ai+m-Ai)/(2*π*T))/N,
Freoff=Freoff0+Freoff1,
其中,Freoff1为基于信道的频偏估计信息,Freoff为第一次频偏估计值,Ai+m表示编号为第i+M的信道估计中主径矢量的相位,Ai表示编号为第i的信道估计中主径矢量的相位,i+M与i为中间码的编号,N表示用于估计的中间码相位差个数,T表示中间码中心点间的时间长度。
所述装置应用在CDMA系统中,或应用在TDMA系统中。
本发明方案利用获得的信道估计信息进行用户信号检测;针对检测到的每路用户数据,基于中间码进行相位估计和频率偏移估计得到第一相位估计信息和第一频率估计信息;然后,对用户解调后的数据进行频偏和相位补偿,基于解调后的数据得到第二次相偏估计信息和第二次频偏估计信息和信号幅度;用第二频率偏移估计信息和第二相位估计信息和获得的对应用户数据幅度的估计信息,设置优化信道。该方案通过中间码估计出相位和频率偏移;然后再进行基于符号的相位和频率偏移,根据联合检测输出符号优化信道估计,进而通 过迭代的方法优化联合检测的性能。其中联合检测也可以是任一多用户信号检测方案,例如多用户干扰消除。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。