CN1917689A - 多小区联合检测中构造系统矩阵的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种应用于时分同步码分多址移动通信系统中，构造多小区联合检测系统矩阵的方法和装置，其根据各个小区信道冲击响应序列的重心，从理想的多小区联合检测系统矩阵中截取一部分，以此作为多小区联合检测的系统矩阵；该方法和装置在基本不影响多小区联合检测性能以及接收性能的情况下，可减少多小区联合检测中系统矩阵的维数，大大减少联合检测的计算复杂度和存储资源消耗。

Description

多小区联合检测中构造系统矩阵的方法和装置

技术领域

本发明提供一种用于时分同步码分多址(Time Division SynchronousCode-Division Multiple Access，简称TD-SCDMA)移动通信系统的构造多小区联合检测中系统矩阵的方法和装置，具体的说，就是根据各个小区信道冲击响应序列的重心从理想的多小区联合检测系统矩阵中截取一部分，作为多小区联合检测的系统矩阵，在基本不影响接收机接收性能的同时，降低联合检测的实现复杂度。

背景技术

在TD-SCDMA系统中，由于采用了码分多址技术，客观上存在不同小区采用同频组网的可能，这就意味着某个基站(NodeB)可能受到多个同频邻小区内移动台(UE)信号的干扰，或者某个移动台可能受到多个同频小区基站信号的干扰。由于不同信号的传播时延不同以及扰码的存在，造成各个信号所采用的扩频码集并非完全正交，这种由非零互相关系数引起的干扰常被称为多址干扰(Multi Access Interference，简称MAI)。

CDMA(码分多址)系统中通常采用的匹配滤波器(Rake接收机)无法有效抑止多址干扰，而多用户检测可以较好的消除MAI带来的影响。多用户检测方法主要分为两种：线性多用户检测和非线性多用户检测。TD-SCDMA系统中通常采用线性多用户检测(联合检测接收机)解调接收符号，主要使用的算法是迫零线性块均衡器算法(Zero-Forcing Block Linear Equalizer，简称ZF-BLE)或者最小均方误差线性块均衡器算法(Minimum Mean SquareError Block Linear Equalizer，简称MMSE-BLE)。上述两种算法理论上都需要进行系统矩阵的求逆，其实现复杂度与系统矩阵的维数(n×n)成O(n³)的关系，由此，当系统矩阵的维数过大时，可能造成算法不可实现。因此，如何减少系统矩阵的维数变得至关重要。

如图1所示，为TD-SCDMA系统的帧结构示意图。该结构是根据3G合作项目(3GPP)规范TS 25.221(Release 4)中的低码片速率时分双工(LCR-TDD)模式(1.28Mcps)，或者中国无线通信标准(CWTS)规范TSM 05.02(Release 3)中给出的。TD-SCDMA系统的码片速率为1.28Mcps，每一个无线帧(Radio Frame)10₀、10₁的长度为5ms，即6400个码片(对于3GPP LCR-TDD系统，每个无线帧长度为10ms，并可划分为两个长度为5ms的子帧(subframe)，其中每个子帧包含6400个码片)。其中，每个TD-SCDMA系统中的无线帧(或者LCR系统中的子帧)10₀、10₁又可以分为7个时隙(TS0～TS6)11₀-11₆，以及两个导频时隙：下行导频时隙(DwPTS)12和上行导频时隙(UpPTS)14，以及一个保护间隔(Guard)13。进一步的，TS0时隙11₀被用来承载系统广播信道以及其它可能的下行业务信道；而TS1～TS6时隙11₁-11₆则被用来承载上、下行业务信道。上行导频时隙(UpPTS)14和下行导频时隙(DwPTS)时隙12分别被用来建立初始的上、下行同步。TS0～TS6时隙11₀-11₆长度均为0.675ms或864个码片，其中包含两段长均为352码片的数据段DATA1(17)和DATA2(19)，以及中间的一段长为144码片的训练序列——中导码(Midamble)序列18。Midamble序列在TD-SCDMA有重要意义，包括小区标识、信道估计和同步(包括频率同步)等模块都要用到它。DwPTS时隙12包含32码片的保护间隔20、以及一个长为64码片的下行同步码(SYNC-DL)码字15，它的作用是小区标识和建立初始同步；而UpPTS时隙包含一个长为128码片的上行同步码(SYNC-UL)码字16，用户终端设备利用它进行有关上行接入过程。

图2给出了TD-SCDMA系统多小区联合检测系统模型的数学表达式，假设当前的小区个数为M，各个小区激活的码道个数分别为(K₁，K₂，…，K_M)，第i个小区的扩频因子为Q_i，相应的第i个小区的第k个激活码道所对应的扩频码、扰码、信道冲击响应(Channel Impulse)和最大路径延时分别为C_i ^k、S_i ^k、h_i ^k和W_i ^k，一次联合检测需要解调的符号个数为N，小区i和小区j之间的延时为Δ_(i，j)，则理想系统矩阵A_ideal的计算步骤如下：

$b_i^k=h_i^k\⊗(C_i^k.*S_i^k)=(b_i^{(k,1)},b_i^{(k,2)},\·\·\·,b_i^{(k,Q_i+W_i^k-1)})---\left(1\right)$

其中，表示卷积，.*表示两个向量点乘，b_i ^k表示第i个小区的第k个激活码道扩频码和扰码点乘的结果与信道冲击响应的卷积结果；

$B_{\mathrm{ideal}}=\left[\right[b_1^1\·\·\·b_1^{K_1}\left]\right[b_2^1\·\·\·b_2^{K_2}]\·\·\·[b_M^1\·\·\·b_M^{K_M}\left]\right]---\left(2\right)$

其中，B_ideal表示相对于第i个解调符号的系统子矩阵；

下述公式(4)给出了系统子矩阵B的矩阵维数的计算公式，其中矩阵行数等于所有小区激活码道的总和，列数是所有小区之间延时的最大值、扩频因子和所有小区时延扩展最大值的和：

$\mathrm{Dim}\left(B\right)=[\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{K}_i,\underset{i}{\max }\left(Q_i\right)+\underset{i,k}{\max }\left(W_i^k\right)+\underset{i,j}{\max }\left({\mathrm{\Δ}}_{(i,j)}\right)]---\left(4\right)$

从公式(4)中可以看出，当TD-SCDMA系统需要进行多小区联合检测时，系统矩阵的构造必须考虑到多个小区的信号。当各个小区之间的延时较大，并且每个小区存在较长的时延扩展时，理想的系统矩阵维数将变得相当大，造成多小区联合检测的计算复杂度和存储资源消耗成指数级的增长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于TD-SCDMA移动通信系统的，多小区联合检测中构造系统矩阵的方法和装置，其根据各个小区信道冲击响应序列的重心，从理想的多小区联合检测系统矩阵中截取一部分，以此作为多小区联合检测的系统矩阵；该方法和装置在基本不影响多小区联合检测性能以及接收性能的情况下，可减少多小区联合检测中系统矩阵的维数，大大减少联合检测的计算复杂度和存储资源消耗。

本发明提供一种应用于TD-SCDMA系统中，多小区联合检测中构造系统矩阵的方法，具体包括以下步骤：

步骤1、将各个小区激活码道上的有效路径根据小区间的延时进行调整，使得所有码道上的有效路径位置都是相对于同一参考点；

步骤2、根据各个小区所有激活码道上有效路径的位置及其信道估计，计算信道冲击响应序列的重心；

步骤3、根据步骤2计算得到的重心，从理想的系统矩阵中截取一部分，构造简化的系统矩阵参加多小区联合检测。

步骤1中，所述的参考点是服务小区的帧同步时间(Serving CellSub-frame Timing)；如此，需要根据其他小区与服务小区之间的延时调整其他小区有效路径的位置，使得各个小区的有效路径都是以服务小区的帧同步定时为基准：

$p_i^{(k,l)}=p_i^{(k,l)}-{\mathrm{\Δ}}_{(a,i)};$

其中，p_i ^(k，l)表示第i个小区的第k个激活码道的有效路径位置； $l=\mathrm{1,2},......L_i^k,$ L_i ^k表示第i个小区的第k个激活码道的有效路径个数；Δ_(a，i)表示服务小区a和小区i之间的延时。

所述的步骤2具体包含以下步骤：

步骤2.1、从存放各个小区所有有效路径位置的RAM(随机存储器)中读取第i个小区的第k个激活码道的有效路径位置p_i ^(k，l)，其中， $l=\mathrm{1,2},......L_i^k,$ L_i ^k表示第i个小区的第k个激活码道的有效路径个数；

步骤2.2、从存放各个小区所有有效路径位置上信道估计的RAM中对应的读取第i个小区的第k个激活码道的有效路径上的信道估计h_i ^(k，l)，其中， $l=\mathrm{1,2},......L_i^k,$ L_i ^k表示第i个小区的第k个激活码道的有效路径个数；计算该信道估计h_i ^(k，l)的能量：‖h_i ^(k，l)‖²；

步骤2.3、累加所有有效路径上信道估计的能量得到： $\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{K_i}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l=1}{\overset{L_i^k}{\mathrm{\Σ}}}{\left|\right|h_i^{(k,l)}\left|\right|}^2,$ 其中，M表示当前的小区个数；K_i表示第i个小区的激活码道的个数；L_i ^k表示第i个小区的第k个激活码道的有效路径个数；

步骤2.4、累加所有有效路径上的效路径位置p_i ^(k，l)与信道估计的能量‖h_i ^(k，l)‖²的乘积，得到： $\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{K_i}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l=1}{\overset{L_i^k}{\mathrm{\Σ}}}(p_i^{(k,l)}\×{\left|\right|h_i^{(k,l)}\left|\right|}^2);$

步骤2.5、计算信道冲击响应序列的重心GraCen，具体的公式如下所示：

$\mathrm{GraCen}=\frac{\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{K_i}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l=1}{\overset{L_i^k}{\mathrm{\Σ}}}(p_i^{(k,l)}\×{\left|\right|h_i^{(k,l)}\left|\right|}^2)}{\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{K_i}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l=1}{\overset{L_i^k}{\mathrm{\Σ}}}{\left|\right|h_i^{(k,l)}\left|\right|}^2}.$

所述的步骤3具体包含以下步骤：

步骤3.1、计算理想系统矩阵A_ideal：

$b_i^k=h_i^k\⊗(C_i^k.*S_i^k)=(b_i^{(k,1)},b_i^{(k,2)},\·\·\·,b_i^{(k,Q_i+W_i^k-1)});$

其中，表示卷积，.*表示两个向量点乘，b_i ^k表示第i个小区的第k个激活码道扩频码和扰码点乘的结果与信道冲击响应的卷积结果；

$B_{\mathrm{ideal}}=\left[\right[b_1^1\·\·\·b_1^{K_1}\left]\right[b_2^1\·\·\·b_2^{K_2}]\·\·\·[b_M^1\·\·\·b_M^{K_M}\left]\right];$

其中，B_ideal表示相对于第i个解调符号的系统子矩阵；

步骤3.2、根据步骤2计算得到的重心GraCen，从理想的系统矩阵A_ideal中截取列数为S的部分构造真正进行多小区联合检测的系统矩阵A，保证截取的部分包含尽可能多的能量较大的有效路径；截取系统矩阵A起始位置StartPos的计算公式如下：

$\mathrm{StartPos}=\mathrm{GraCen}-\underset{i}{\max }{Q}_i/2;$

其中，Q_i表示第i个小区的扩频因子。

本发明提供的多小区联合检测中构造系统矩阵的方法，其根据各个小区信道冲击响应序列的重心，从理想的多小区联合检测系统矩阵中截取包含尽可能多的能量较大的有效路径的部分，以此作为多小区联合检测的系统矩阵；该方法在基本不影响多小区联合检测性能以及接收性能的情况下，可减少多小区联合检测中系统矩阵的维数，大大减少联合检测的计算复杂度和存储资源消耗。

本发明还提供一种应用于TD-SCDMA系统中，多小区联合检测中构造系统矩阵的装置，其包括延时器，重心估计器，理想系统矩阵生成器和系统矩阵截取器：

所述的延时器将各个小区激活码道上的有效路径根据小区间的延时进行调整，使得所有码道上的有效路径位置都是相对于同一参考点；

所述的重心估计器的输入端连接延时器的输出端，其根据各个小区所有激活码道上有效路径的位置及其信道估计，计算信道冲击响应序列的重心；

所述的理想系统矩阵生成器计算得到理想系统矩阵；

所述的系统矩阵截取器的输入端分别连接重心估计器和理想系统矩阵生成器的输出端，其根据信道冲击响应序列的重心，从理想的系统矩阵中截取一部分，构造简化的系统矩阵参加多小区联合检测。

进一步，所述的延时器以服务小区的帧同步时间为参考点，根据其他小区与服务小区之间的延时调整其他小区有效路径的位置，使得各个小区的有效路径都是以服务小区的帧同步定时为基准：

$p_i^{(k,l)}=p_i^{(k,l)}-{\mathrm{\Δ}}_{(a,i)};$

其中，p_i ^(k，l)表示第i个小区的第k个激活码道的有效路径位置； $l=\mathrm{1,2},......L_i^k,$ L_i ^k表示第i个小区的第k个激活码道的有效路径个数；Δ_(a，i)表示服务小区a和小区i之间的延时。

所述的重心估计器包含：

第一乘法器，其输入端连接存放各个小区所有有效路径位置上信道估计的RAM(随机存储器)，读取第i个小区的第k个激活码道的有效路径上的信道估计h_i ^(k，l)，其中， $l=\mathrm{1,2},......L_i^k,$ L_i ^k表示第i个小区的第k个激活码道的有效路径个数；该第一乘法器计算该信道估计h_i ^(k，l)的能量：‖h_i ^(k，l)‖²；

第一累加器，其输入端连接第一乘法器的输出端，该第一累加器累加所有有效路径上信道估计的能量得到： $\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{K_i}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l=1}{\overset{L_i^k}{\mathrm{\Σ}}}{\left|\right|h_i^{(k,l)}\left|\right|}^2,$ 其中，M表示当前的小区个数；K_i表示第i个小区的激活码道的个数；L_i ^k表示第i个小区的第k个激活码道的有效路径个数；

第二乘法器，其输入端分别连接存放各个小区所有有效路径位置的RAM和第一乘法器的输出端，分别读取第i个小区的第k个激活码道的有效路径位置p_i ^(k，l)和信道估计的能量‖h_i ^(k，l)‖²，该第二乘法器计算所有有效路径上的效路径位置p_i ^(k，l)与信道估计的能量‖h_i ^(k，l)‖²的乘积：p_i ^(k，l)×‖h_i ^(k，l)‖²；

第二累加器，其输入端连接第二乘法器的输出端，该第二累加器累加所有有效路径上的效路径位置p_i ^(k，l)与信道估计的能量‖h_i ^(k，l)‖²的乘积，得到：

$\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{K_i}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l=1}{\overset{L_i^k}{\mathrm{\Σ}}}(p_i^{(k,l)}\×{\left|\right|h_i^{(k,l)}\left|\right|}^2);$

除法器，其输入端分别连接第一累加器和第二累加器的输出端，该除法器计算信道冲击响应序列的重心GraCen：

$\mathrm{GraCen}=\frac{\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{K_i}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l=1}{\overset{L_i^k}{\mathrm{\Σ}}}(p_i^{(k,l)}\×{\left|\right|h_i^{(k,l)}\left|\right|}^2)}{\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{K_i}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l=1}{\overset{L_i^k}{\mathrm{\Σ}}}{\left|\right|h_i^{(k,l)}\left|\right|}^2}.$

所述的理想系统矩阵生成器包含：

信道估计器，其根据接收信号估计各个小区所有激活码道上的信道冲击响应h_i ^k；

点乘器，其将各个小区所有激活码道的扩频码C_i ^k与所属小区扰码S_i ^k进行点乘；

卷积器，其输入端分别连接信道估计器和点乘器，将信道冲击响应h_i ^k与扩频码C_i ^k与所属小区扰码S_i ^k的点乘结果C_i ^k.*S_i ^k进行卷积，最终得到理想的多小区联合检测系统矩阵：

$b_i^k=h_i^k\⊗(C_i^k.*S_i^k)=(b_i^{(k,1)},b_i^{(k,2)},\·\·\·,b_i^{(k,Q_i+W_i^k-1)});$

$B_{\mathrm{ideal}}=\left[\right[b_1^1\·\·\·b_1^{K_1}\left]\right[b_2^1\·\·\·b_2^{K_2}]\·\·\·[b_M^1\·\·\·b_M^{K_M}\left]\right];$

其中，B_ideal表示相对于第i个解调符号的系统子矩阵。

所述的系统矩阵截取器根据重心估计器计算得到的重心GraCen，从理想系统矩阵A_ideal中截取列数为S的部分构造真正进行多小区联合检测的系统矩阵A，保证截取的部分包含尽可能多的能量较大的有效路径：

$\mathrm{StartPos}=\mathrm{GraCen}-\underset{i}{\max }{Q}_i/2;$

其中，Q_i表示第i个小区的扩频因子，StartPos表示截取的系统矩阵A的起始位置。

本发明提供的多小区联合检测中构造系统矩阵的装置，其根据各个小区信道冲击响应序列的重心，从理想的多小区联合检测系统矩阵中截取包含尽可能多的能量较大的有效路径的部分，以此作为多小区联合检测的系统矩阵。该装置在基本不影响多小区联合检测性能以及接收性能的情况下，可减少多小区联合检测中系统矩阵的维数，大大减少联合检测的计算复杂度和存储资源消耗。

附图说明

图1为3GPP规范给出的TD-SCDMA系统帧结构的示意图；

图2为多小区联合检测系统模型的数学表达式的示意图；

图3为本发明提供的构造简化的多小区联合检测系统矩阵的示意图；

图4为本发明提供的计算各个小区有效路径上信道冲击响应序列重心的示意图；

图5为本发明提供的根据信道冲击响应序列的重心截取系统矩阵的方法的示意图；

图6为本发明提供的构造简化的多小区联合检测系统矩阵的装置的结构示意图；

具体实施方式

以下结合图3～图6，通过优化的具体实施例，对本发明作详细描述。

如图3所示，为根据信道冲击响应序列重心的位置，构造简化的多小区联合检测系统矩阵的示意图，如图6所示，为相应装置的结构示意图，该方法的核心思想是利用信道冲击响应序列的重心，使得截取的系统矩阵包含尽可能多的能量较大的有效路径。下面参照图3和图6详细阐述本方法的具体步骤：

假设当前的小区个数为M；各个小区激活的码道个数分别为(K₁，K₂，…，K_M)；第i个小区的扩频因子为Q_i；相应的第i个小区的第k个激活码道所对应的扩频码、扰码和最大路径延时分别为C_i ^k、S_i ^k和W_i ^k；第i个小区的第k个激活码道的有效路径个数、有效路径位置和有效路径上的信道估计分别为L_i ^k、(p_i ^(k，1)，p_i ^(k，2)，，p_i ^(k，Lik))和(h_i ^(k，1)，h_i ^(k，2)，…，h_i ^(k，Lik))；一次联合检测需要解调的符号个数为N；小区j和小区i之间的延时为Δ_(j，i)，并且小区#1表示服务小区；截取的系统矩阵A的列数为S。

步骤1、通过延时器10将各个小区激活码道上的有效路径根据小区间的延时进行调整，使得所有码道上的有效路径位置都是相对于同一参考点；

步骤2、根据各个小区所有激活码道上有效路径的位置及其信道估计，使用重心估计器20计算信道冲击响应序列的重心；

步骤3、根据步骤2计算得到的重心，从理想的系统矩阵中截取一部分，构造简化的系统矩阵参加多小区联合检测。

步骤1中，所述的参考点是服务小区1的帧同步时间(Serving CellSub-frame Timing)；如此，延时器10需要根据其他小区与服务小区之间的延时调整其他小区有效路径的位置，使得各个小区的有效路径都是以服务小区的帧同步定时为基准：

$p_i^{(k,l)}=p_i^{(k,l)}-{\mathrm{\Δ}}_{(1,i)};$

其中，p_i ^(k，l)表示第i个小区的第k个激活码道的有效路径位置； $l=\mathrm{1,2},......L_i^k,$ L_i ^k表示第i个小区的第k个激活码道的有效路径个数；Δ_(1，i)表示服务小区1和小区i之间的延时。

如图4所示，所述的步骤2具体包含以下步骤：

步骤2.1、第二乘法器202从RAM(随机存储器)中读取第i个小区的第k个激活码道的有效路径位置p_i ^(k，l)，其中， $l=\mathrm{1,2},......L_i^k,$ L_i ^k表示第i个小区的第k个激活码道的有效路径个数；

步骤2.2、第一乘法器201从RAM中对应的读取第i个小区的第k个激活码道的有效路径上的信道估计h_i ^(k，l)，其中， $l=\mathrm{1,2},......L_i^k,$ L_i ^k表示第i个小区的第k个激活码道的有效路径个数；并使用该第一乘法器201计算该信道估计h_i ^(k，l)的能量：‖h_i ^(k，l)‖²；

步骤2.3、使用第一累加器203累加所有有效路径上信道估计的能量得到： $\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{K_i}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l=1}{\overset{L_i^k}{\mathrm{\Σ}}}{\left|\right|h_i^{(k,l)}\left|\right|}^2,$ 其中，M表示当前的小区个数；K_i表示第i个小区的激活码道的个数；L_i ^k表示第i个小区的第k个激活码道的有效路径个数；

步骤2.4、使用第二累加器204和第二乘法器202，累加所有有效路径上的效路径位置p_i ^(k，l)与信道估计的能量‖h_i ^(k，l)‖²的乘积，得到：

$\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{K_i}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l=1}{\overset{L_i^k}{\mathrm{\Σ}}}(p_i^{(k,l)}\×{\left|\right|h_i^{(k,l)}\left|\right|}^2);$

步骤2.5、使用除法器205计算信道冲击响应序列的重心GraCen，具体的公式如下所示：

$\mathrm{GraCen}=\frac{\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{K_i}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l=1}{\overset{L_i^k}{\mathrm{\Σ}}}(p_i^{(k,l)}\×{\left|\right|h_i^{(k,l)}\left|\right|}^2)}{\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{K_i}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l=1}{\overset{L_i^k}{\mathrm{\Σ}}}{\left|\right|h_i^{(k,l)}\left|\right|}^2}.$

所述的步骤3具体包含以下步骤：

步骤3.1、计算理想系统矩阵A_ideal：

首先信道估计器301根据接收信号估计各个小区所有激活码道上的信道冲击响应h_i ^k；

其次，点乘器302将各个小区所有激活码道的扩频码C_i ^k与所属小区扰码S_i ^k进行点乘；

然后，卷积器303将信道冲击响应h_i ^k与扩频码C_i ^k与所属小区扰码S_i ^k的点乘结果C_i ^k.*S_i ^k进行卷积，最终得到理想的多小区联合检测系统矩阵：

$b_i^k=h_i^k\⊗(C_i^k.*S_i^k)=(b_i^{(k,1)},b_i^{(k,2)},\·\·\·,b_i^{(k,Q_i+W_i^k-1)});$

$B_{\mathrm{ideal}}=\left[\right[b_1^1\·\·\·b_1^{K_1}\left]\right[b_2^1\·\·\·b_2^{K_2}]\·\·\·[b_M^1\·\·\·b_M^{K_M}\left]\right];$

其中，B_ideal表示相对于第i个解调符号的系统子矩阵；

步骤3.2、如图5所示，根据步骤2计算得到的重心GraCen，系统矩阵截取器304从理想的系统矩阵A_ideal中截取列数为S的部分构造真正进行多小区联合检测的系统矩阵A，保证截取的部分包含尽可能多的能量较大的有效路径；截取系统矩阵A起始位置StartPos的计算公式如下：

$\mathrm{StartPos}=\mathrm{GraCen}-\underset{i}{\max }{Q}_i/2;$

其中，Q_i表不第i个小区的扩频因子。

本发明提供的多小区联合检测中构造系统矩阵的方法和装置，其根据各个小区信道冲击响应序列的重心，从理想的多小区联合检测系统矩阵中截取包含尽可能多的能量较大的有效路径的部分，以此作为多小区联合检测的系统矩阵；该方法和装置在基本不影响多小区联合检测性能以及接收性能的情况下，可减少多小区联合检测中系统矩阵的维数，大大减少联合检测的计算复杂度和存储资源消耗。

本领域的普通技术人员显然清楚并且理解，本发明所举的最佳实施例仅用以说明本发明，而并不用于限制本发明，本发明所举各实施例中的技术特征，可以任意组合，而并不脱离本发明的思想。根据本发明公开的一种应用于TD-SCDMA移动通信系统中的多小区联合检测中系统矩阵构造的方法和设备，可以有许多方式修改所公开的发明，并且除了上述的具体给出的优选方式外，本发明还可以有其它许多实施例。因此，凡属依据本发明构思所能得到的方法或改进，均应包含在本发明的权利范围之内。本发明的权利范围由所附权利要求限定。

Claims (10)

1、一种多小区联合检测中构造系统矩阵的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将各个小区激活码道上的有效路径根据小区间的延时进行调整，使得所有码道上的有效路径位置都是相对于同一参考点；

步骤2、根据各个小区所有激活码道上有效路径的位置及其信道估计，计算信道冲击响应序列的重心；

步骤3、根据步骤2计算得到的重心，从理想的系统矩阵中截取一部分，构造简化的系统矩阵参加多小区联合检测。

2、如权利要求1所述的多小区联合检测中构造系统矩阵的方法，其特征在于，步骤1中，所述的参考点是服务小区的帧同步时间。

3、如权利要求2所述的多小区联合检测中构造系统矩阵的方法，其特征在于，所述的步骤1中，根据其他小区与服务小区之间的延时调整其他小区有效路径的位置，使得各个小区的有效路径都是以服务小区的帧同步定时为基准：

$p_i^{(k,l)}=p_i^{(k,l)}-{\mathrm{\Δ}}_{(a,i)};$

其中，p_i ^(k，l)表示第i个小区的第k个激活码道的有效路径位置；l＝1，2，......L_i ^k，L_i ^k表示第i个小区的第k个激活码道的有效路径个数；Δ_(a，i)表示服务小区a和小区i之间的延时。

4、如权利要求1所述的多小区联合检测中构造系统矩阵的方法，其特征在于，所述的步骤2具体包含以下步骤：

步骤2.1、从存放各个小区所有有效路径位置的随机存储器中读取第i个小区的第k个激活码道的有效路径位置P_i ^(j，l)，其中，l＝1，2，......L_i ^k，L_i ^k表示第i个小区的第k个激活码道的有效路径个数；

步骤2.2、从存放各个小区所有有效路径位置上信道估计的随机存储器中对应的读取第i个小区的第k个激活码道的有效路径上的信道估计h_i ^(k，l)，其中，l＝1，2，......L_i ^k，L_i ^k表示第i个小区的第k个激活码道的有效路径个数；计算该信道估计h_i ^(k，l)的能量：‖h_i ^(k，l)‖²；

步骤2.3、累加所有有效路径上信道估计的能量得到： 其中，M表示当前的小区个数；K_i表示第i个小区的激活码道的个数；L_i ^k表示第i个小区的第k个激活码道的有效路径个数；

步骤2.4、累加所有有效路径上的效路径位置p_i ^(k，l)与信道估计的能量‖h_i ^(k，l)‖²的乘积，得到：

步骤2.5、计算信道冲击响应序列的重心GraCen：

$\mathrm{GraCen}=\frac{\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{K_i}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l=1}{\overset{L_i^k}{\mathrm{\Σ}}}(p_i^{(k,l)}\×{\left|\right|h_i^{(k,l)}\left|\right|}^2)}{\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{K_i}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l=1}{\overset{L_i^k}{\mathrm{\Σ}}}{\left|\right|h_i^{(k,l)}\left|\right|}^2}.$

5、如权利要求1所述的多小区联合检测中构造系统矩阵的方法，其特征在于，所述的步骤3具体包含以下步骤：

步骤3.1、计算理想系统矩阵A_ideal：

$b_i^k=h_i^k\⊗(C_i^k\·*S_i^k)=(b_i^{(k,1)},b_i^{(k,2)},\·\·\·,b_i^{(k,Q_i+W_i^k-1)});$

其中，表示卷积，.*表示两个向量点乘，b_i ^k表示第i个小区的第k个激活码道扩频码和扰码点乘的结果与信道冲击响应的卷积结果；

$B_{\mathrm{ideal}}=\left[\begin{array}{cccc}\left[\begin{array}{ccc}{b}_1^1& \·\·\·& b_1^{K_1}\end{array}\right]& \left[\begin{array}{ccc}{b}_2^1& \·\·\·& b_2^{K_2}\end{array}\right]& \·\·\·& \begin{array}{c}\end{array}\left[\begin{array}{ccc}{b}_M^1& \·\·\·& b_M^{K_M}\end{array}\right]\end{array}\right];$

其中，B_ideal表示相对于第i个解调符号的系统子矩阵；

步骤3.2、根据步骤2计算得到的重心GraCen，从理想的系统矩阵A_ideal中截取列数为S的部分构造真正进行多小区联合检测的系统矩阵：

$\mathrm{StartPos}=\mathrm{GraCen}-\underset{i}{\max }{Q}_i/2;$

其中，Q_i表示第i个小区的扩频因子，StartPos表示截取的系统矩阵A的起始位置。

6、一种多小区联合检测中构造系统矩阵的装置，其特征在于，包括延时器(10)，重心估计器(20)，理想系统矩阵生成器和系统矩阵截取器(304)；

所述的延时器(10)将各个小区激活码道上的有效路径根据小区间的延时进行调整，使得所有码道上的有效路径位置都是相对于同一参考点；

所述的重心估计器(20)的输入端连接延时器(10)的输出端，其根据各个小区所有激活码道上有效路径的位置及其信道估计，计算信道冲击响应序列的重心；

所述的理想系统矩阵生成器计算得到理想系统矩阵；

所述的系统矩阵截取器(304)的输入端分别连接重心估计器(20)和理想系统矩阵生成器的输出端，其根据信道冲击响应序列的重心，从理想的系统矩阵中截取一部分，构造简化的系统矩阵参加多小区联合检测。

7、如权利要求6所述的多小区联合检测中构造系统矩阵的装置，其特征在于，所述的延时器(10)以服务小区的帧同步时间为参考点，根据其他小区与服务小区之间的延时调整其他小区有效路径的位置，使得各个小区的有效路径都是以服务小区的帧同步定时为基准：

$p_i^{(k,l)}=p_i^{(k,l)}-{\mathrm{\Δ}}_{(a,i)};$

其中，p_i ^(k，l)表示第i个小区的第k个激活码道的有效路径位置；l＝1，2，......L_i ^k，L_i ^k表示第i个小区的第k个激活码道的有效路径个数；Δ_(a，i)表示服务小区a和小区i之间的延时。

8、如权利要求6所述的多小区联合检测中构造系统矩阵的装置，其特征在于，所述的重心估计器(20)包含：

第一乘法器(201)，其输入端连接存放各个小区所有有效路径位置上信道估计的随机存储器，读取第i个小区的第k个激活码道的有效路径上的信道估计h_i ^(k，l)，其中，l＝1，2，......L_i ^k，L_i ^k表示第i个小区的第k个激活码道的有效路径个数；该第一乘法器(201)计算该信道估计h_i ^(k，l)的能量：‖h_i ^(k，l)‖²；

第一累加器(203)，其输入端连接第一乘法器(201)的输出端，该第一累加器累加所有有效路径上信道估计的能量得到： 其中，M表示当前的小区个数；K_i表示第i个小区的激活码道的个数；L_i ^k表示第i个小区的第k个激活码道的有效路径个数；

第二乘法器(202)，其输入端分别连接存放各个小区所有有效路径位置的RAM和第一乘法器(201)的输出端，分别读取第i个小区的第k个激活码道的有效路径位置P_i ^(k，l)和信道估计的能量‖h_i ^(k，l)‖²，该第二乘法器(202)计算所有有效路径上的效路径位置P_i ^(k，l)与信道估计的能量‖h_i ^(k，l)‖²的乘积：p_i ^(k，l)×‖h_i ^(k，l)‖²；

第二累加器(204)，其输入端连接第二乘法器(202)的输出端，该第二累加器(204)累加所有有效路径上的效路径位置P_i ^(k，l)与信道估计的能量‖h_i ^(k，l)‖²的乘积，得到：

除法器(205)，其输入端分别连接第一累加器(203)和第二累加器(204)的输出端，该除法器(205)计算信道冲击响应序列的重心GraCen：

$\mathrm{GraCen}=\frac{\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{K_i}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l=1}{\overset{L_i^k}{\mathrm{\Σ}}}(p_i^{(k,l)}\×{\left|\right|h_i^{(k,l)}\left|\right|}^2)}{\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{K_i}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l=1}{\overset{L_i^k}{\mathrm{\Σ}}}{\left|\right|h_i^{(k,l)}\left|\right|}^2}.$

9、如权利要求6所述的多小区联合检测中构造系统矩阵的装置，其特征在于，所述的理想系统矩阵生成器包含：

信道估计器(301)，其根据接收信号估计各个小区所有激活码道上的信道冲击响应h_i ^k；

点乘器(302)，其将各个小区所有激活码道的扩频码C_i ^k与所属小区扰码S_i ^k进行点乘；

卷积器(303)，其输入端分别连接信道估计器(301)和点乘器(302)，将信道冲击响应h_i ^k与扩频码C_i ^k与所属小区扰码S_i ^k的点乘结果C_i ^k.*S_i ^k进行卷积，最终得到理想的多小区联合检测系统矩阵：

$b_i^k=h_i^k\⊗(C_i^k\·*S_i^k)=(b_i^{(k,1)},b_i^{(k,2)},\·\·\·{,b}_i^{(k,Q_i+W_i^k-1)});$

$B_{\mathrm{ideal}}=\left[\begin{array}{cccc}\left[\begin{array}{ccc}{b}_1^1& \·\·\·& b_1^{K_1}\end{array}\right]& \left[\begin{array}{ccc}{b}_2^1& \·\·\·& b_2^{K_2}\end{array}\right]& \·\·\·& \begin{array}{c}\end{array}\left[\begin{array}{ccc}{b}_M^1& \·\·\·& b_M^{K_M}\end{array}\right]\end{array}\right];$

其中，B_ideal表示相对于第i个解调符号的系统子矩阵。

10、如权利要求6所述的多小区联合检测中构造系统矩阵的装置，其特征在于，所述的系统矩阵截取器(304)根据重心估计器(20)计算得到的重心GraCen，从理想系统矩阵A_ideal中截取列数为S的部分构造真正进行多小区联合检测的系统矩阵A：

$\mathrm{StartPos}=\mathrm{GraCen}-\underset{i}{\max }{Q}_i/2;$

其中，Q_i表示第i个小区的扩频因子，StartPos表示截取的系统矩阵A的起始位置。

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