CN1279567A - 数据库查询和门限判决的多用户干扰对消方法及接收机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于数据库查询和门限判决的多用户干扰对消方法及接收机。其方法是将各用户信号的序列互相关值、部分互相关值事先存储起来,并设置门限。接收信号经匹配滤波器分别解扩后,进行初始判决,根据初始判决的输出的信号,在存储的数据中查找出干扰超过门限值的其他用户的干扰信号,送入对消单元对消。然后进行比特判决,得到用户的最终数据比特。接收机包括匹配滤波器、初始判决器、信道估计器,用户数据库查询器、加法器和数据比特判决器。本发明能使对消干扰信号的过程,不需信号重建,不需实时计算相关值,使系统延时大大的减少;解调信噪比和处理速度大大提高,从而提高了系统性能。

Description

数据库查询和门限判决的多用户干扰 对消方法及接收机

本发明涉及移动通信和无线通信技术领域。

码分多址(CDMA)扩展频谱通信方式是目前通信系统中使用比较多的一种多址方式。它具有抗干扰和抗多径衰落的能力，允许多个用户同时进入一个频道(同时使用相同频率)，系统容量大等优异特性。但是，在CDMA系统中，所有用户同时使用相同频率的无线信道，不同用户使用不同的编码序列，这些序列间不正交就会出现同信道干扰，即多址干扰。由于不同用户的扩频码序列彼此之间互相关不为零，一个用户发射的强功率信号造成的干扰可能彻底破坏对一个弱信号的接收，这就是所谓的远近效应。而实际系统中扩频码序列很难实现完全正交，因此CDMA通信存在着严重的多址干扰，正是由于多址干扰的存在产生了远近效应。为提高CDMA通信系统的多址能力，需要采取基于多用户干扰抑制和对消的多用户检测技术的接收机。

常规的直接序列扩频码分多址信号的接收方法是采用匹配滤波器接收机。它将接收信号通过K个匹配滤波器分别进行解扩，然后直接对匹配滤波器的输出进行信息比特判决。这种采用匹配滤波器结构的接收机把这些多址干扰统统看成了信道白噪声，完全没有利用其它用户的信息，性能受限于多址干扰(MAI)，系统容量无法提高。

在经典的干扰对消接收机中，多阶段干扰对消方法虽然随阶段数的增加，使接收机接收性能得到提高。然而其每一对消阶段都可能需要对接收的每个用户信号进行初始判决，并据此对每个用户信号进行重建，用重建信号去对消接收信号中的干扰信号，运算量非常大，影响了处理速度。

本发明的目的在于提供一种使系统运算量小、速度快、性能好的基于数据库查询和门限判决的多用户干扰对消方法及接收机。

本发明方法是将各用户信号的序列互相关值、部分互相关值事先存储起来，供对消使用，并设置门限。接收信号经匹配滤波器分别解扩后，进行初始判决，根据初始判决的输出的信号，在存储的数据中查找出对解调用户的干扰超过门限值的其他用户的干扰信号，送入对消单元，对消干扰信号。然后进行比特判决，得到用户的最终数据比特。

本发明的对消过程是在多用户相关接收的输出级上，合成多用户干扰值，去进行干扰对消。本发明方法所说门限的值可以是一个，也可以是多个；门限的值可以是固定的，也可以自适应调整。本发明方法可以将序列相关值、部分序列相关值全部存储，也可以将序列相关值、部分序列相关值的一部分存储，另一部分进行实时计算。

本发明可用于FDD或TDD方式的移动通信系统和无线通信系统。

基于本发明方法而设计的干扰对消接收机，包括匹配滤波器、初始判决器、信道估计器，用户数据库查询器、加法器和数据比特判决器。初始判决器的输入和匹配滤波器的输出相连，另一端接用户数据库查询器，信道估计器的输出和用户数据库查询器相连，匹配滤波器的输出端还和加法器相连，用户数据库查询器的输出端和加法器相连，加法器输出端接数据比特判决器，数据比特判决器输出最终的结果。用户数据库查询器包括判断输入的各用户数据前后比特是否一致单元，存储互相关值的数据库，存储部分相互关值的数据库，门限确定单元，乘法器和加法器。判断用户数据前后比特是否一致单元的输出端分别接存储互相关值的数据库和存储部分互相关值的数据库。门限确定单元的输出接存储互相关值的数据库和存储部分互相关值的数据库，数据库的输出与乘法器相连接，初始判决器的输出、信道估计器的输出也与乘法器相连。乘法器的输出分别接到加法器的输入端。加法器的输出端就是数据库查询器的输出，用这个输出去进行干扰信号的对消。

接收机内，门限确定单元的门限值可以是一个，也可以是多个；可以是固定的，也可以自适应调整。接收机内可以设置实时计算相关值单元，以满足部分数据存储，部分数据进行实时计算的功能要求。

本发明提出的基于数据库查询和门限判决的多用户干扰对消方法及接收机，使对消干扰信号的过程，不需信号重建，不需实时计算相关值，使系统延时大大的减少，解调信噪比和处理速度大大提高，从而提高了系统性能。

下面结合附图对本发明作进一步描述。

附图1．本发明的一种基于数据库查询和门限判决的接收机示意图。其中，1为匹配滤波器，2为初始判决器，3为用户数据库查询器，4为数据比特判决器，5为信道估计器，6为加法器，7为用户1的干扰信号输出，8为用户K的干扰信号输出。

附图2．本发明用户数据库查询器示意图。其中，9为判断各用户数据比特前后是否一致的单元，10为存储互相关值的数据库，11为存储部分互相关值的数据库，12为门限确定单元，13为乘法器，14为加法器。

附图3．本发明工作流程图。

附图4．自适应改变门限流程图。

附图5．采用部分互相关值实时计算，部分互相关值从数据库中查询方法的流程图。

参见附图1，送入接收机的信号为： $r\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}\sqrt{p_i}{d}_{i}P{N}_i(t-{\mathrm{\τ}}_i)\cos \left({\mathrm{\ω}}_{c}t+{\mathrm{\φ}}_i\right)+n\left(t\right)$

其中τ₁为码字延时，φ_i为载波相位，d_i为数据比特，P_i为用户i的信号功率，PN_i为用户i的扩频码字，n(t)信道噪声。以解调用户i的数据比特为例，经过匹配滤波器1后的信号为：

上式中第一项是我们所需要的信号，第二项是我们需要对消掉的干扰项，第三项为噪声项，一般比较小。第二项中的R_j，i(τ_j-τ_i)和 ${\hat{R}}_{j,i}({\mathrm{\τ}}_j-{\mathrm{\τ}}_i)$ 是用户j对用户i的两个部分互相关。

在用户j前后数据比特一致时，这两个部分互相关值为周期互相关值R_j，i(Δτ)，我们将该值存入数据库中。接收信号经过了匹配滤波器1后可以估计出τ_j、 $\sqrt{P_j},$ ${\mathrm{\τ}}_i,\sqrt{p_i}$ 以及载波相位φ_j，φ_i。接收信号经匹配滤波器1解扩后，进入初始判决器2，经过初始判决可以得到d_i，d_j。然后从用户数据库查询器3中进行查询得到R_j，i(Δτ)和cos(φ_i-φ_i)，也就是说我们可以利用数据库中的数据以及估计出的参数，得到干扰信号的信息的输出 $\[d_j{R}_{j,i}({\mathrm{\τ}}_j-{\mathrm{\τ}}_i)+d_j(-){\hat{R}}_{j,i}({\mathrm{\τ}}_j-{\mathrm{\τ}}_i)\]\cos ({\mathrm{\φ}}_j-{\mathrm{\φ}}_i).$ 这个干扰信号是从用户数据库查询器3中输出的，对每个用户相应有这样一个输出。把这个输出从匹配滤波器1中减去，在进行数据比特判决，就得到了最后的信息比特。

若干扰用户j的数据比特在解调用户i时前后不一致，由于可以将这样的干扰信号看成是用户j与用户i的两个部分互相关值的和，而部分互相关值可以事先得到，并且存储在数据库中。因此无论是哪种情况，在对用户i解调时都可以从数据库中查找到干扰中的相关值部分，将它与估计得到的 $\sqrt{P_i},d_j,$ 相乘后，用来作为对消信号，去对消多址干扰。

参见附图2，为了减省运算量，本发明设置了门限值T₁，T₂。在进行数据库查询后，当查到的R_j，i(Δτ)值很小，小于门限T_i值时，可以认为该干扰信号对用户i的解调影响很小，可以忽略。因此对消时该信号可以不参与用户i的干扰信号的对消。同时考虑到载波相位的影响，当用户i和用户j的相位差接近90度或者90度的整倍数，cos(φ_i-φ_j)将会非常小，小于门限值T₂，就认为该用户j产生的干扰信号非常小，可以忽略不记。因此门限规则如下：

(1)当R_ij(Δτ)＜T₁，认为该信号的干扰可忽略；

(2)Cos(φ_i-φ_j)＜T₂，认为该用户的干扰可忽略。

当两项均不满足时，方可将数据库查询结果输出到乘法器13。数据库查询得到的相关值与初步判决信号以及估计得到的功率相乘后，就得到了一个用户对用户i的干扰信号。加法器14输出的值就是所有干扰用户对用户i的总的干扰信号。

此外，也可以只设定一个门限值，当 $\left|\sqrt{P_j}{d}_j{R}_{\mathrm{ij}}\left(\mathrm{\&Delta;\&tau;}\right)\cos ({\mathrm{\&phi;}}_i-{\mathrm{\&phi;}}_j)\right|<T$ 时，认为用户j对用户i的干扰可以忽略，不进行输出。

输出相关值和功率以及初始判决合成的干扰信号相加后就得到用户i的干扰信号，从匹配滤波器输出中减去这个干扰信号，再进行数据比特判决，就得到了最终的用户i的数据比特。整个工作可以用硬件实现，也可以用软件实现。

另外，这种算法还可以将其进行多阶段的处理，由于这种算法运算量小，造成的时小，用于多阶段时，有较好的优势，这也是本发明的特色。

Claims (9)

1．一种基于数据库查询和门限判决的多用户干扰对消方法，接收信号经匹配滤波器分别解扩后，进行初始判决，其特征在于事先将各用户信号的序列互相关值、部分互相关值存储起来，供对消使用，并设置门限，根据初始判决后输出的信号，在存储的数据中查找出对解调用户干扰超过门限值的其他用户的干扰信号，送入对消单元对消，然后进行比特判决，得到用户的最终数据比特。

2．如权利1要求所述的多用户干扰对消方法，其特征在于其对消过程是在多用户相关接收的输出级上，合成多用户干扰值，去进行干扰对消。

3．如权利要求1所述的多用户干扰对消方法，其特征在于本方法可用于FDD或TDD方式的移动通信系统和无线通信系统。

4．如权利要求1所述的多用户干扰对消方法，其特征在于所说门限的值可以是一个，也可以是多个；可以是固定的，也可以自适应调整。

5．如权利要求1所述的多用户干扰对消方法，其特征在于可以将序列相关值、部分序列相关值全部存储，也可以将序列相关值、部分序列相关值的一部分存储，另一部分进行实时计算。

6．一种基于权利要求1所述干扰对消方法而设计的干扰对消接收机，包括匹配滤波器[1]和初始判决器[2]，其特征在于还包括用户数据库查询器[3]、数据比特判决器[4]、信道估计器[5]和加法器[6]；初始判决器[2]的输入和匹配滤波器[1]的输出相连，另一端接用户数据库查询器[3]，信道估计器[5]的输出和用户数据库查询器相连，匹配滤波器[1]的输出端还和加法器[6]相连，用户数据库查询器[3]的输出端和加法器相连，加法器[6]的输出端接数据比特判决器[4]，数据比特判决器[4]输出最终的结果。

7．如权利要求6所述的接收机，其特征在于用户数据库查询器[3]包括判断输入的各用户数据前后比特是否一致单元[9]，存储互相关值的数据库[10]，存储部分相互关值的数据库[11]，门限确定单元[12]，乘法器[13]和加法器[14]；判断输入的各用户数据比特前后是否一致单元[9]的输出端分别接存储互相关值的数据库[10]、存储部分互相关值的数据库[11]，门限确定单元[12]的输出接存储互相关值的数据库[10]和存储部分互相关值的数据库[11]，数据库的输出与乘法器[13]相连接，初始判决器的输出，信道估计器的输出还与乘法器[13]相连，乘法器的输出分别接到加法器[14]的输入端，加法器[14]的输出用于干扰信号的对消。

8．如权利要求6、7所述的接收机，其特征在于门限确定单元的门限可以是一个，也可以是多个；可以是固定的，也可以自适应调整。

9．如权利要求6、7所述的接收机，其特征在于可以设置实时计算相关值单元，以满足部分数据存储，部分数据进行实时计算。

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