CN1225855C - Mqam调制下双层加权并行干扰对消方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种在MQAM调制下的双层加权并行干扰对消方法及其装置。该MQAM调制下的PIC结构与BPSK的PIC结构相比有改进，省去了硬判决器。在MQAM调制下，可以直接求出发送符号的实部的软判决结果f_iR ^(m)(k)_iR ^(m)(k)和虚部的软判决结果f_iM ^(m)(k)_iM ^(m)(k)，由实部的软判决结果、虚部的软判决结果和信道估计结果得到用户的再生信号。这样，不仅可以简化结构，减少乘法次数，同时，该方法和装置还可以使MQAM调制下用户发送符号的判决代价最小，并且可以弥补统计意义上对用户信号估计的偏差。

Description

MQAM调制下双层加权并行干扰对消方法及其装置

                            技术领域

本发明涉及移动通信系统中基站的多用户检测技术，尤其涉及在MQAM(M-aryQuadrature Amplitude Modulation，M进制正交振幅调制)调制下并行干扰对消的方法及其装置。

                            背景技术

多用户检测技术是克服多址干扰的影响，提高CDMA系统容量的一种增强型技术。它可以充分利用多个用户的信息，对多个用户信号进行联合检测，从而尽可能地减小多址干扰对接收机性能的影响，提高系统的容量。

Verdu于1986年提出最佳多用户检测器，但是这种检测器复杂度高，难以应用。次最佳的多用户检测方法大致分为两类：线性检测方法和干扰对消方法。线性检测方法对单用户检测器的软输出进行线性变换，产生一组能够提高性能的新输出。线性检测方法性能较好，但是计算很复杂。干扰对消方法将期望用户的信号视为有用信号，将其他用户的信号视为干扰信号；先从接收信号中消除其他用户的干扰，得到期望用户的信号，然后对期望用户的信号进行检测，从而提高系统的性能。

干扰对消方法可以分为：串行干扰对消和并行干扰对消。串行干扰对消方法的性能优于单用户检测器，但是延时较大，需要进行功率排序，计算量较大，对初始信号估计敏感。并行干扰对消方法从接收信号中并行地为每个用户消除所有其他用户的信号干扰。该方法性能优于单用户检测器，具有延时小，计算复杂性小的优点，是目前最有可能实现的方法。

中国专利申请号为01132754.5的发明申请提出了双层加权并行干扰对消方法。该方法是对传统并行干扰对消方法的改进，不仅使符号级判决的代价最小，而且可以弥补统计意义上对用户信号估计的偏差，较大幅度地提高了传统并行干扰对消方法的性能。

双层加权并行干扰对消方法所采用的接收机的多级结构如图1所示。该接收机的PIC(Parallel Interference Cancellation，并行干扰对消)结构1如图2所示。该接收机的最后一级PIC结构2如图3所示。在最后一级PIC结构中，用户的RAKE接收机3对输入信号进行解扩、信道估计和多径合并，得到用户的软输出。用户的软输出就是多级PIC结构的最终结果。在接收机中，用户的软输出被送给用户的译码器进行译码。

在BPSK调制下，双层加权并行干扰对消方法的原理如下：

设第k级PIC结构中用户i的Rake接收机的多径合并结果可以表示为：

$Y_i^{\left(m\right)\left(k\right)}={\mathrm{\μ}}_i{a}_i^{\left(m\right)}+n_i---\left(1\right)$

表示第k级PIC结构中用户i的第m个符号的多径合并结果，μ_i是与信道衰落相关的实数，由信道估计得到；n_i为高斯白噪声，服从正态分布

在BPSK调制下取值为±1。

由(1)式，可以得到：当 $a_i^{\left(m\right)}=1$ 时，

服从正态分布 当 $a_i^{\left(m\right)}=-1$ 时，

服从正态分布

设硬判决结果 ${\hat{a}}_i^{\left(m\right)\left(k\right)}=\mathrm{sgn}\left\{Y_i^{\left(m\right)\left(k\right)}\right\}$ 的可靠性系数为

双层加权并行干扰对消方法从贝叶斯准则出发按照下式计算

的可靠性系数：

$f_i^{\left(m\right)\left(k\right)}=\tanh \left\{\frac{{\mathrm{\μ}}_i\left|Y_i^{\left(m\right)\left(k\right)}\right|}{{\mathrm{\σ}}_i^2}\right\}---\left(2\right)$

在双层加权并行干扰对消方法中，由信道估计结果、硬判决结果和

判决的可靠性系数

得到用户的再生信号。在信号再生过程中，先由 和

得到

的软判决 然后把软判决结果作为用户发送的符号的估计，进行信号再生。这里，软判决结果在信号再生中的作用就相当于硬判决结果在传统并行干扰对消方法的信号再生中的作用。

双层加权并行干扰对消方法采用部分干扰对消，设r(t)表示接收信号的基带信号，

表示第k级PIC结构中用户i的输出信号(该信号也是第(k+1)级PIC结构中用户i的RAKE接收机的输入信号)，则干扰对消过程如下：

$r_i^{(k+1)}\left(t\right)=r\left(t\right)-p^{\left(k\right)}{\hat{I}}_i^{\left(k\right)}---\left(3\right)$

其中，p^(k)为第k级PIC方法的权值：p⁽¹⁾＜p⁽²⁾...＜p^(S)，S为PIC的级数；

表示第k级PIC结构中第i个用户受到的多址干扰的估计。

以上所述双层加权并行干扰对消方法是在BPSK调制下提出的。在同样带宽下，与BPSK调制相比，高阶调制可以提高信息传输速率。因此，在信息传输速率较高的场合为了不增加带宽只能采用高阶调制。MQAM是高阶调制中一种常用的调制方法，因此，研究在MQAM调制下多用户检测方法具有重要意义。

                         发明内容

本发明的目的是在MQAM调制下提出一种双层加权并行干扰对消方法及其装置，该方法可以在MQAM调制下使符号的判决代价最小，而且能够弥补统计意义上对用户信号估计的偏差。

本发明的目的是这样实现的，在MQAM调制下双层加权并行干扰对消方法包括如下具体步骤：

a.在每级PIC(并行干扰对消)结构中，用户的RAKE接收机对输入信号进行多径解扩、信道估计、多径合并的操作，并将信道估计结果送给用户的软判决生成器和用户的信号再生器，同时将多径合并结果送给用户的软判决生成器，在MQAM调制下，第k级PIC结构中用户的Rake接收机的多径合并结果可以表示为：

$Y_i^{\left(m\right)\left(k\right)}={\mathrm{\μ}}_i{a}_i^{\left(m\right)}+n_i---\left(1\right)$

b.本级用户的软判决生成器通过用户的每个符号的多径合并结果和信道估计结果，生成每个符号的软判决结果，并将软判决结果送给用户的信号再生器；

当MQAM调制下实部和虚部P_iR、P_iM是独立确定时，(1)式可以分开写成以下两式：

$Y_{\mathrm{iR}}^{\left(\mathrm{ni}\right)\left(k\right)}=\mathrm{Re}\left(Y_i^{\left(m\right)\left(k\right)}\right)={\mathrm{\μ}}_i{a}_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)}+n_{\mathrm{iR}}---\left(4\right)$

$Y_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}=\mathrm{Im}\left(Y_i^{\left(m\right)\left(k\right)}\right)={\mathrm{\μ}}_i{a}_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)}+n_{\mathrm{iM}}---\left(5\right)$

其中， $a_i^{\left(m\right)}=a_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)}={\mathrm{ja}}_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)},n_i=n_{\mathrm{iR}}+{\mathrm{jn}}_{\mathrm{iM}.}$

对(1)式中 的判决也就分解成两个独立的判决，即由 判决得到由

判决得到 的判决结果为 ${\hat{a}}_i^{\left(m\right)\left(k\right)}={\hat{a}}_{\mathrm{iR}}^{\left(\mathrm{ni}\right)\left(k\right)}+j{\hat{a}}_{\mathrm{iM}}^{\left(\mathrm{in}\right)\left(k\right)},$ 其中， ${\hat{a}}_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\∈\{A_i\∈R,i=\mathrm{0,1},...,\sqrt{M}-1\},{\hat{a}}_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\∈\{B_i\∈R,i=\mathrm{0,1},...,\sqrt{M}-1\}.$ 判决准则如下：

$|{\mathrm{\μ}}_i{\hat{a}}_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}-Y_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}|={\min }_{i=0}^{\sqrt{M}-1}\left\{\right|{\mathrm{\μ}}_i{A}_i-Y_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\left|\right\}---\left(6\right)$

$|{\mathrm{\μ}}_i{\hat{a}}_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}-Y_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}|={\min }_{i=0}^{\sqrt{M}-1}\left\{\right|{\mathrm{\μ}}_i{B}_i-Y_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\left|\right\}---\left(7\right)$

设判决结果 的可靠性系数为 设置判决的代价函数为：

$C={\left[{\mathrm{\μ}}_i(a_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)}-f_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}{\hat{a}}_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)})\right]}^2---\left(8\right)$

判决代价的均值：

$E\left(C\right)={\mathrm{\μ}}_i^2\underset{i=0}{\overset{\sqrt{M}-1}{\mathrm{\Σ}}}{(A_i-f_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}{\hat{a}}_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)})}^{2}P\left\{A_i\right|Y_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\}---\left(9\right)$

上式中符号P{A|B}表示在已知B的条件下A发生的概率，可以求得使上式最小的 满足下式：

$f_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}{\hat{a}}_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}=\frac{\underset{i=0}{\overset{\sqrt{M}-1}{\mathrm{\Σ}}}{A}_{i}f\left\{Y_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\right|A_i\}}{\underset{i=0}{\overset{\sqrt{M}-1}{\mathrm{\Σ}}}f\left\{Y_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\right|A_i\}}---\left(10\right)$

其中， $f\left\{Y_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\right|A_i\}=\frac{1}{\sqrt{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\σ}}_i}{e}^{-\frac{{(Y_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}-{\mathrm{\μ}}_i{A}_i)}^2}{{2\mathrm{\σ}}_i^2}}---\left(11\right)$

为用户i发送的第m个符号的实部

的软判决结果；同理，设

的可靠性系数为设

则

满足下式：

$f_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}{\hat{a}}_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}=\frac{\underset{i=0}{\overset{\sqrt{M}-1}{\mathrm{\Σ}}}{B}_{i}f\left\{Y_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\right|B_i\}}{\underset{i=0}{\overset{\sqrt{M}-1}{\mathrm{\Σ}}}f\left\{Y_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\right|B_i\}}---\left(12\right)$

其中， $f\left\{Y_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\right|B_i\}=\frac{1}{\sqrt{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\σ}}_i}{e}^{-\frac{{(Y_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}-{\mathrm{\μ}}_i{B}_i)}^2}{{2\mathrm{\σ}}_i^2}}---\left(13\right)$ 为用户发送的第个符号的虚部的

软判决结果；在MQAM调制下，可以直接求出所述符号的实部的软判决结果 和虚部的软判决结果

由实部、虚部的软判决结果和信道估计结果得到用户的再生信号。

c.本级信号再生器由用户的软判决结果和用户的信道估计结果得到用户的再生信号，并将用户的再生信号送给本级多址干扰的估计与干扰对消装置；

d.本级多址干扰的估计与干扰对消装置累加其他用户的再生信号得到期望用户受到的多址干扰，从接收信号的基带信号中部分地消除期望用户信号受到的多址干扰，从而得到本级PIC结构中该用户的输出信号，同时该信号做为下一级PIC结构中同一用户的RAKE接收机的输入信号；

e.重复步骤a-d，进行下一级并行干扰对消的处理；

f.对于最后一级PIC结构，只进行步骤a中多径解扩、信道估计和多径合并的计算，将多径合并得到的用户i的软输出作为多级PIC结构中用户i的最终结果，在接收机中，该结果被送给用户i的译码器进行译码。

实现上述方法的装置为一双层加权并行干扰对消接收机，该接收机由若干层PIC结构组成，每一层PIC结构由若干组RAKE接收机、软判决生成器、信号再生器和一个多址干扰估计与干扰对消装置依次连接组成。

本发明提出MQAM调制下的双层加权并行干扰对消方法和装置。该方法可以在MQAM调制下使符号的判决代价最小，并且可以弥补统计意义上对用户信号估计的偏差。同时MQAM的PIC结构与BPSK的PIC结构相比有改进，它可以直接计算软判决结果，不必先计算硬判决结果，再计算可靠性系数，从而简化了结构，也减少了计算量。

                              附图说明

附图1是双层加权并行干扰对消接收机的多级结构示意图；

附图2是双层加权并行干扰对消接收机之PIC结构示意图；

附图3是双层加权并行干扰对消接收机之最后一级PIC结构示意图；

附图4是MQAM调制下双层加权并行干扰对消接收机的PIC结构示意图。

                             具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实现MQAM调制下双层加权并行干扰对消方法的装置，即双层加权并行干扰对消接收机，该接收机的多级结构如图1所示，该接收机的最后一级PIC结构如图3所示，该接收机的PIC结构如附图4所示。

如图1所示，该接收机由若干级相同的PIC结构和最后一级PIC结构依次连接构成。一般PIC级数为3～4级。

如图3所示，在最后一级PIC结构中，装置3是RAKE接收机，该PIC结构中有若干个RAKE接收机，每个用户有且只有一个RAKE接收机。用户的RAKE接收机对来自前一级同一用户的输入信号进行多径解扩、信道估计，然后进行多径合并，得到用户的软输出。在最后一级PIC结构中，用户的软输出就是多级PIC结构的最终结果。

如图4所示，该PIC结构由若干组RAKE接收机、软判决生成器、信号再生器和一个多址干扰的估计与干扰对消装置依次连接组成。装置3是RAKE接收机，它对输入信号进行多径解扩，由解扩结果进行信道估计，然后进行多径合并，并将RAKE合并结果送给软判决生成器8，将信道估计结果送给软判决生成器和信号再生器5。装置8是软判决生成器，它由RAKE合并结果和信道估计结果得到软判决，并将软判决结果送给信号再生器5。装置5是信号再生器，它由两个输入信号得到用户的再生信号，并将用户的再生信号送给多址干扰的估计与干扰对消装置6。装置6是多址干扰的估计与干扰对消装置，它由输入的各用户的再生信号分别计算出各用户的多址干扰，从接收信号的基带信号中部分地消除某个用户的多址干扰得到的信号作为下一级PIC结构中该用户的RAKE接收机的输入信号。

MQAM调制下的双层加权并行干扰对消方法由如下步骤来具体实现：

如图1所示，接收信号的基带信号r(t)以并行方式进入图中的第一级PIC结构1。如附图4所示，并行进入PIC结构1的输入信号分别进入各用户的RAKE接收机3。RAKE接收机3先对输入信号进行解扩，然后由解扩结果进行信道估计、多径合并，并将多径合并结果送给软判决生成器8，将信道估计结果送给软判决生成器8和信号再生器5。软判决生成器8由多径合并结果和信道估计结果得到软判决结果。

MQAM调制下双层加权并行干扰对消方法依旧采用部分干扰对消方法，但是硬判决可靠性系数的计算方法是针对MQAM调制提出的。MQAM调制下软判决结果通过如下计算得到。

在MQAM调制下，用户i发送的第m个符号可以表示为：

$a_i^{\left(m\right)}\∈\{P_i=P_{\mathrm{iR}}+{\mathrm{jP}}_{\mathrm{iM}},i=\mathrm{0,1},...,M-1\},$

其中，

$P_{\mathrm{iR}}\∈\{A_i\∈R,i=\mathrm{0,1},...,\sqrt{M}-1,\}$

$P_{\mathrm{iM}}\∈\{B_i\∈R,i=\mathrm{0,1},...,\sqrt{M}-1\},$ 在MQAM调制下，第k级PIC结构中用户 i的Rake接收机的多径合并结果依旧可以表示为：

$Y_i^{\left(m\right)\left(k\right)}={\mathrm{\μ}}_i{a}_i^{\left(m\right)}+n_i---\left(1\right)$

但是，在MQAM调制下，上式中的 是复数；n_i是复高斯白噪声，设n_i的实部和虚部分别服从正态分布

可由噪声功率估计方法得到，在本文作为已知量使用；μ_i是实数，由信道估计结果计算得到。

令 $N={\log }_2^M,$ 则在MQAM调制下，N个比特确定一个MQAM的符号。MQAM符号的确定只可能有两种情况：

第一种情况 N个比特中的 个比特确定MQAM符号的实部，另外

个比特确定MQAM符号的虚部，即MQAM调制下实部和虚部P_iR、P_iM是独立确定的；

第二种情况MQAM调制下实部和虚部P_iR、P_iM不是独立确定的；

通常，MQAM调制下符号的实部和虚部是独立确定的，如16QAM和64QAM调制。本发明只考虑MQAM调制下符号的实部和虚部独立确定的情况。

当MQAM调制下实部和虚部P_iR、P_iM是独立确定时，(1)式可以分开写成以下两式：

$Y_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}=\mathrm{Re}\left(Y_i^{\left(m\right)\left(k\right)}\right)={\mathrm{\μ}}_i{a}_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)}+n_{\mathrm{iR}}---\left(4\right)$

$Y_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}=\mathrm{Im}\left(Y_i^{\left(m\right)\left(k\right)}\right)={\mathrm{\μ}}_i{a}_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)}+n_{\mathrm{iM}}---\left(5\right)$

其中， $a_i^{\left(m\right)}=a_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)}+{\mathrm{ja}}_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)},n_i=n_{\mathrm{iR}}+{\mathrm{jn}}_{\mathrm{iM}}.$

对(1)式中

的判决也就分解成两个独立的判决，即由

判决得到 由

判决得到 的判决结果为 ${\hat{a}}_i^{\left(m\right)\left(k\right)}={\hat{a}}_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}+j{\hat{a}}_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}.$ 其中， ${\hat{a}}_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\∈\{A_i\∈R,i=\mathrm{0,1},...,\sqrt{M}-1\},{\hat{a}}_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\∈\{B_i\∈R,i=\mathrm{0,1},...,\sqrt{M}-1,\}.$ 判决准则如下：

$|{\mathrm{\μ}}_i{\hat{a}}_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}-Y_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}|={\min }_{i=0}^{\sqrt{M}-1}\left\{\right|{\mathrm{\μ}}_i{A}_i-Y_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\left|\right\}---\left(6\right)$

$|{\mathrm{\μ}}_i{\hat{a}}_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}-Y_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}|={\min }_{i=0}^{\sqrt{M}-1}\left\{\right|{\mathrm{\μ}}_i{B}_i-Y_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\left|\right\}---\left(7\right)$

设判决结果

的可靠性系数为

设置判决的代价函数为：

判决代价的均值：

$E\left(C\right)={\mathrm{\μ}}_i^2\underset{i=0}{\overset{\sqrt{M}-1}{\mathrm{\Σ}}}{(A_i-f_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}{\hat{a}}_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)})}^{2}P\left\{A_i\right|Y_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\}---\left(9\right)$

上式中符号P{A|B}表示在已知B的条件下A发生的概率。

可以求得使上式最小的

满足下式：

$f_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}{\hat{a}}_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}=\frac{\underset{i=0}{\overset{\sqrt{M}-1}{\mathrm{\Σ}}}{A}_{i}f\left\{Y_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\right|A_i\}}{\underset{i=0}{\overset{\sqrt{M}-1}{\mathrm{\Σ}}}f\left\{Y_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\right|A_i\}}---\left(10\right)$

其中， $f\left\{Y_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\right|A_i\}=\frac{1}{\sqrt{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\σ}}_i^2}{e}^{-\frac{{(Y_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}-{\mathrm{\μ}}_i{A}_i)}^2}{{2\mathrm{\σ}}_i^2}---\left(11\right)}$ 为用户i发送的第m个符号的实部

的软判决结果。同理，设

的可靠性系数为

则 满足下：

$f_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}{\hat{a}}_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}=\frac{\underset{i=0}{\overset{\sqrt{M}-1}{\mathrm{\Σ}}}{B}_{i}f\left\{Y_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\right|B_i\}}{\underset{i=0}{\overset{\sqrt{M}-1}{\mathrm{\Σ}}}f\left\{Y_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\right|B_i\}}---\left(12\right)$

其中， $f\left\{Y_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\right|B_i\}=\frac{1}{\sqrt{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\σ}}_i^2}{e}^{-\frac{{(Y_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}-{\mathrm{\μ}}_i{B}_i)}^2}{{2\mathrm{\σ}}_i^2}}---\left(13\right)$

即为用户i发送的第m个符号的虚部

的软判决结果。在MQAM调制下，可以直接求出发送符号的实部的软判决结果 和虚部的软判决结果 由实部的软判决结果、虚部的软判决结果和信道估计结果得到用户的再生信号。这样，可以简化结构，同时减少乘法次数。

软判决生成器8将上述方法求得的软判决结果送给信号再生器5。信号再生器5由输入的两个信号得到用户的再生信号，并将再生信号送入多址干扰的估计与干扰对消装置6。从图中可以看到，接收信号的基带信号r(t)也进入多址干扰的估计与干扰对消装置6。该装置由并行输入的各用户的再生信号估计各用户受到的多址干扰，从接收信号的基带信号r(t)中部分地消除某个用户受到的多址干扰得到的信号作为本级PIC结构中该用户的输出信号，下一级PIC结构中该用户的RAKE接收机的输入信号。下一级PIC结构对并行输入的信号进行同样的处理。这样逐级处理，当处理到最后一级PIC结构时(如图3所示)，并行输入的信号分别进入各用户的RAKE接收机3。用户的RAKE接收机3对输入信号进行解扩、信道估计和多径合并，得到用户的软输出。用户的软输出就是多级PIC结构的最终结果。在接收机中，用户的软输出被送给用户的译码器进行译码。

需要说明的是，任何对于普通技术人员而言，对发明做出的非实质性改动，或显而易见的替换均属于本发明的保护范畴。

Claims (2)

1、一种移动通信系统中M进制正交振幅调制(MQAM)下双层加权并行干扰对消方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

a.在每级并行干扰对消结构中，用户的RAKE接收机对输入信号进行多径解扩、信道估计、多径合并的操作，并将信道估计结果送给用户的软判决生成器和用户的信号再生器，同时将多径合并结果送给用户的软判决生成器，在M进制正交振幅调制(MQAM)下，第k级并行干扰对消(PIC)结构中用户i的Rake接收机的多径合并结果可以表示为：

$Y_i^{\left(m\right)\left(k\right)}={\mathrm{\μ}}_i{a}_i^{\left(m\right)}+n_i---\left(1\right)$

其中Y_i ^(m)(k)表示第k级PIC结构中用户i的第m个符号的多径合并结果，μ_i表示用户i的信道衰落值；n_i为高斯白噪声，服从正态分布N(0，σ_i ²)；a_i ^(m)表示用户i的第m个信号在MQAM下的调制结果；

b.本级用户的软判决生成器通过用户的每个符号的多径合并结果和信道估计结果，生成每个符号的软判决结果，并将软判决结果送给用户的信号再生器；

当M进制正交振幅调制(MQAM)下的复数信号Y_i ^(m)(k)的实部P_iR和虚部P_iM是独立确定时，(1)式可以分开写成以下两式：

$Y_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}=\mathrm{Re}\left(Y_i^{\left(m\right)\left(k\right)}\right)={\mathrm{\μ}}_i{a}_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)}+n_{\mathrm{iR}}---\left(4\right)$

$Y_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}=\mathrm{Im}\left(Y_i^{\left(m\right)\left(k\right)}\right)={\mathrm{\μ}}_i{a}_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)}+n_{\mathrm{iM}}---\left(5\right)$

其中， $a_i^{\left(m\right)}=a_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)}+j{a}_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)},$ n_i＝n_iR+jn_iM

其中a_iR ^(m)和a_iM ^(m)分别表示为复数a_i ^(m)的实部和虚部，n_iR和n_iM分别表示为复数n_i的实部和虚部；

对(1)式Y_i ^(m)(k)的判决也就分解成两个独立的判决，即由Y_iR ^(m)(k)判决得到硬判决结果的实部_iR ^(m)(k)，由Y_iM ^(m)(k)判决得到硬判决结果的虚部_iM ^(m)(k)，Y_i ^(m)(k)的硬判决结果的复数为 ${\hat{a}}_i^{\left(m\right)\left(k\right)}={\hat{a}}_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}+j{\hat{a}}_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)},$ 其中 ${\hat{a}}_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\∈\{A_i\∈R,i=\mathrm{0,1},...,\sqrt{M}-1\},$ A_i表示在M进制正交振幅调制(MQAM)方式下实部的各种取值， ${\hat{a}}_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\∈\{B_i\∈R,i=\mathrm{0,1},...,\sqrt{M}-1\},$ B_i表示在M进制正交振幅调制(MQAM)方式下虚部的各种取值；

判决准则如下：

$|{\mathrm{\μ}}_i{\hat{a}}_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}-Y_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}|=\mathrm{mi}{n}_{i=0}^{\sqrt{M}-1}\left\{\right|{\mathrm{\μ}}_i{A}_i-Y_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\left|\right\}---\left(6\right)$

$|{\mathrm{\μ}}_i{\hat{a}}_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}-Y_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}|={\min }_{i=0}^{\sqrt{M}-1}\left\{\right|{\mathrm{\μ}}_i{B}_i-Y_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\left|\right\}---\left(7\right)$

设判决结果_i ^R(m)(k)的可靠性系数为f_iR ^(m)(k)，设置判决的代价函数C为：

$C={\left[{\mathrm{\μ}}_i(a_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)}-f_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}{\hat{a}}_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)})\right]}^2---\left(8\right)$

判决代价的均值E(C)为：

$E\left(C\right)={\mathrm{\μ}}_i^2\underset{i=0}{\overset{\sqrt{M}-1}{\mathrm{\Σ}}}{(A_i-f_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}{\hat{a}}_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)})}^{2}P\left\{A_i\right|Y_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\}---\left(9\right)$

上式中符号P{A|B}表示在已知B的条件下A发生的概率，可以求得使上式最小的f_iR ^(m)(k)满足下式：

$f_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}{\hat{a}}_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}=\frac{\underset{i=0}{\overset{\sqrt{M}-1}{\mathrm{\Σ}}}{A}_{i}f\left\{Y_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\right|A_i\}}{\underset{i=0}{\overset{\sqrt{M}-1}{\mathrm{\Σ}}}f\left\{Y_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\right|A_i\}}---\left(10\right)$

其中， $f\left\{Y_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\right|A_i\}=\frac{1}{\sqrt{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\σ}}_i}{e}^{-\frac{{(Y_{\mathrm{iR}}^{\left(m\right)\left(k\right)}-{\mathrm{\μ}}_i{A}_i)}^2}{{2\mathrm{\σ}}_i^2}}---\left(11\right)$

f_iR ^(m)(k)_iR ^(m)(k)为用户i发送的第m个符号的实部a_iR ^(m)为用户的软判决结果；

同理，设_iM ^(m)(k)为用户的可靠性系数为f_iM ^(m)(k)，则f_iM ^(m)(k)满足下式：

$f_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}{\hat{a}}_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}=\frac{\underset{i=0}{\overset{\sqrt{M}-1}{\mathrm{\Σ}}}{B}_{i}f\left\{Y_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\right|B_i\}}{\underset{i=0}{\overset{\sqrt{M}-1}{\mathrm{\Σ}}}f\left\{Y_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\right|B_i\}}---\left(12\right)$

其中， $f\left\{Y_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}\right|B_i\}=\frac{1}{\sqrt{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\σ}}_i}{e}^{-\frac{{(Y_{\mathrm{iM}}^{\left(m\right)\left(k\right)}-{\mathrm{\μ}}_i{B}_i)}^2}{{2\mathrm{\σ}}_i^2}}---\left(13\right)$

f_iM ^(m)(k)_iM ^(m)(k)为用户i发送的第m个符号的虚部a_iM ^(m)的软判决结果；

c.本级信号再生器由用户的软判决结果和用户的信道估计结果，得到用户的再生信号，并将用户的再生信号送给本级多址干扰的估计与干扰对消装置，其中，在M进制正交振幅调制(MQAM)下，用户的再生信号由用户的实部的软判决结果f_iR ^(m)(k)_iR ^(m)(k)和虚部的软判决结f_iM ^(m)(k)_iM ^(m)(k)，以及信道估计结果进行乘法运算得到；

d.本级多址干扰的估计与干扰对消装置累加其他用户的再生信号得到期望用户受到的多址干扰，从接收信号的基带信号中消除期望用户信号受到的多址干扰，从而得到本级并行干扰对消(PIC)结构中该用户的输出信号，同时该信号做为下一级并行干扰对消(PIC)结构中同一用户的RAKE接收机的输入信号；

e.重复步骤a-d，进行下一级并行干扰对消的处理；

f.对于最后一级并行干扰对消(PIC)结构，只进行步骤a中多径解扩、信道估计和多径合并的计算，将多径合并得到的用户i的软输出作为多级并行干扰对消(PIC)结构中用户i的最终结果，在接收机中，该结果被送给用户i的译码器进行译码。

2、一种实现权利要求1所述并行干扰对消方法的装置，所述装置包括依次连接的若干级相同的并行干扰对消结构和最后一级不同的并行干扰对消(PIC)结构，所述最后一级并行干扰对消(PIC)结构包括若干个相互不连接RAKE接收机，其特征在于，所述每一级相同的并行干扰对消(PIC)结构包含若干个RAKE接收机、软判决生成器、信号再生器与一个多址干扰的估计与干扰对消装置，其中，在所述每一级相同的并行干扰对消(PIC)结构中，

所述RAKE接收机对输入信号进行处理，包括信道估计和多径合并处理，并将信道估计结果送给用户的软判决生成器和用户的信号再生器，同时将多径合并结果送给用户的软判决生成器；

所述用户的软判决生成器通过用户的每个符号的多径合并结果和信道估计结果，生成每个符号的软判决结果，并将软判决结果送给用户的信号再生器；

所述信号再生器由用户的软判决结果和用户的信道估计结果进行乘法运算，得到用户的再生信号，并将用户的再生信号送给多址干扰的估计与干扰对消装置；

所述多址干扰的估计与干扰对消装置累加其他用户的再生信号得到期望用户受到的多址干扰，从接收信号的基带信号中消除期望用户信号受到的多址干扰，从而得到本级并行干扰对消(PIC)结构中该用户的输出信号，同时该信号做为下一级并行干扰对消(PIC)结构中同一用户的RAKE接收机的输入信号；

对于最后一级并行干扰对消(PIC)结构，所述RAKE接收机对输入信号进行处理后，将多径合并得到的用户的软输出作为多级并行干扰对消(PIC)结构中用户的最终结果。

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