CN101807939A - 多用户检测方法和*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多用户检测方法，包括以下步骤：根据目标用户的扩频码和用户数据接收信号生成约束条件；基于与约束条件生成步骤相同的准则根据用户数据接收信号、译码后的输出信号、以及约束条件更新线性检测器的参数；以及对线性检测器的输出进行译码并生成译码信号以实现多用户检测。本发明还提供了一种多用户检测***。本发明提供的多用户检测方法和***利用约束条件限制线性检测器的求解，使得线性检测器只针对目标用户，并且约束条件与线性检测器的求解采用相同的准则，从而能保证线性检测器的最优解能满足约束条件。

Description

多用户检测方法和***

技术领域

本发明涉及无线扩频通信领域，更具体地，涉及一种多用户检测方法和***。

背景技术

无线扩频通信***的无线链路可分为上行链路和下行链路。上行链路指移动台发射信号，基站接收信号，这时接收端接收到多个移动台信号并且需要恢复出所有移动台的发送信号。下行链路指基站发射信号，移动台接收信号，这时接收端只需恢复出单个用户(又称目标用户，即移动台所对应的用户)的信号。因此，上行链路和下行链路实现多用户检测的复杂度不同，所采用的技术也有差别。

无线扩频通信***中的下行链路可以看成一个基带同步直接序列扩频码分多址***。如图1所示，在该***中假定有K个用户，用户数据序列b_k(n)(k＝1，....K)为二进制序列，第k个用户的扩频码为c_k(j)(j＝0，...，L-1)，e(j)为噪声分量，y(n)为接收端的总接收信号。在下行链路中，经过扩频调制的信号叠加后被送进信道，未知无线信道的多径信道响应为g(j)，假设信道响应的最大阶数为P，则扩频码经过无线信道衰落后变为：

$h_k\left(n\right)=\underset{j=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}{c}_k\left(j\right)g(n-j)$

上述称为用户k的广义扩频码，长度为(L+P-1)。

用户k扩频的过程如图2所示，因为每个用户符号被长度为L的扩频码所调制，所以码间距为L，用数字1标识。在图2中，数字2标识的是用户符号b_k(n-1)经过广义扩频调制后的信号序列，数字3标识的是用户符号b_k(n)经过广义扩频调制后的信号序列，由于两个序列存在重叠，其中重叠部分称为码间串扰。因此多径信道下的扩频通信不仅存在多址干扰，同时还存在码间串扰。多用户检测的目的就是同时消除多址干扰和码间串扰，这是无线扩频通信***的关键技术。

现有技术中存在一种用于移动台的多用户检测方法，该方法需要知道其他移动台所对应的扩频码，而这在实际中是难以得到的。现有技术中还有一种下行多用户检测方法，必须先做信道估计，但这种方法实现的计算复杂度较高。

在现有技术中，已经有很多研究者证明无线扩频通信***下行链路的多用户检测问题可转化为一个约束优化问题。其中约束条件是基于目标用户的扩频码构造得到。而最优化问题则是基于不同准则构造得到的，例如，最小输出能量准则、最大似然准则、以及恒模准则。

这些方法存在的主要缺陷是：1)约束条件只考虑到目标用户的扩频码，但是实际无线信道的多径特性将对多用户检测的求解产生影响，约束条件必须同时考虑信道因素；2)约束条件和最优化问题不是基于同一个准则来构造，可能使得最优化问题的最优解和约束条件不匹配，即最优解可能不满足约束条件，从而降低检测器的性能。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是提供一种多用户检测方法和***，在线性检测器与约束条件采用相同准则的情况下，只需已知目标用户的扩频码而无需进行信道估计，即可实现下行链路接收端中的多用户检测。

为了实现上述目的，本发明提供了一种多用户检测方法，包括以下步骤：根据目标用户的扩频码和用户数据接收信号生成约束条件；基于与约束条件生成步骤相同的准则根据用户数据接收信号、译码后的输出信号、以及约束条件更新线性检测器的参数；以及对线性检测器的输出进行译码并生成译码信号以实现多用户检测。

根据本发明的多用户检测方法的一个实施例，约束条件是通过如下步骤生成的：利用目标用户的扩频码生成Toeplitz矩阵；计算Toeplitz矩阵的正交互补零空间矩阵；通过用户数据接收信号计算接收信号的自相关矩阵；计算Toeplitz矩阵的正交互补零空间矩阵与接收信号的自相关矩阵的乘积的正交互补零空间；以及将线性检测器的范数限制为1。

根据本发明的多用户检测方法的一个实施例，线性检测器是通过如下步骤进行更新的：利用R_yy，n+1＝(1-β)R_yy，n+βy(n)y^T(n)和当前的用户数据接收信号y(n)更新接收信号自相关矩阵R_yy，n+1，其中，β为遗忘因子；利用

当前的用户数据接收信号y(n)以及当前的译码输出更新接收信号与输入信号之间的互相关矩阵R_by，n+1，其中，β为遗忘因子；使接收信号自相关矩阵R_yy，n+1的逆矩阵与接收信号与输入信号之间的互相关矩阵R_by，n+1相乘作为更新的线性检测器；以及保存接收信号自相关矩阵R_yy，n+1以及接收信号与输入信号之间的互相关矩阵R_by，n+1。

根据本发明的多用户检测方法的一个实施例，该多用户检测方法还包括：对线性检测器进行初始化，线性检测器的初始化包括以下步骤：利用训练序列接收信号计算接收信号自相关矩阵；利用训练序列和训练序列接收信号计算接收信号与输入信号之间的互相关矩阵；以及使接收信号自相关矩阵的逆矩阵与接收信号与输入信号之间的互相关矩阵相乘作为线性检测器的初始值，其中，训练序列位于用户数据之前。

根据本发明的多用户检测方法的一个实施例，线性检测器的输出是通过如下步骤进行译码的：当所发送的用户数据采用二进制调制方式时，利用符号函数对线性检测器的输出进行译码；以及当所发送的用户数据采用非二进制调制方式时，在发送信号星座图中找出与线性检测器的输出最近的码符号作为译码信号，其中，线性检测器的输出是通过用户数据接收信号与加权系数加权求和得到，加权系数为线性检测器的参数。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种多用户检测***，包括：约束条件生成模块，用于根据目标用户的扩频码和用户数据接收信号生成约束条件；线性检测器更新模块，用于基于与约束条件生成模块相同的准则根据用户数据接收信号、信号检测模块的输出、以及约束条件更新线性检测器的参数；以及信号检测模块，用于对线性检测器的输出进行译码并生成译码信号以实现多用户检测；其中，约束条件生成模块的输出端和信号检测模块的输出端均连接至线性检测器更新模块的输入端，线性检测器更新模块的输出端连接至信号检测模块的输入端。

根据本发明的多用户检测***的一个实施例，约束条件生成模块包括：零空间生成单元，用于生成由目标用户的扩频码所构成的Toeplitz矩阵的正交互补零空间矩阵与接收信号自相关矩阵的乘积的正交互补零空间；以及范数限制单元，用于将线性检测器的范数限制为1。

根据本发明的多用户检测***的一个实施例，线性检测器更新模块包括：第一自相关矩阵生成单元，用于利用R_yy，n+1＝(1-β)R_yy，n+βy(n)y^T(n)和当前的用户数据接收信号y(n)更新接收信号自相关矩阵R_yy，n+1，其中，β为遗忘因子；第一互相关矩阵生成单元，用于利用

当前的用户数据接收信号y(n)以及当前的译码输出

更新接收信号与输入信号之间的互相关矩阵R_by，n+1，其中，β为遗忘因子；更新单元，用于使接收信号自相关矩阵R_yy，n+1的逆矩阵与接收信号与输入信号之间的互相关矩阵R_by，n+1相乘作为更新的线性检测器；以及保存单元，用于保存接收信号自相关矩阵R_yy，n+1以及接收信号与输入信号之间的互相关矩阵R_by，n+1。

根据本发明的多用户检测***的一个实施例，该***还包括线性检测器初始化模块，线性检测器初始化模块包括：第二自相关矩阵生成单元，用于利用训练序列接收信号计算接收信号自相关矩阵；第二互相关矩阵生成单元，用于利用训练序列接收信号与训练序列计算接收信号与输入信号之间的互相关矩阵；以及初始化单元，用于使接收信号自相关矩阵的逆矩阵与接收信号与输入信号之间的互相关矩阵相乘作为线性检测器的初始值，其中，训练序列位于用户数据之前。

根据本发明的多用户检测***的一个实施例，信号检测模块包括：二进制译码单元，用于当所发送的用户数据采用二进制调制方式时，利用符号函数对线性检测器的输出进行译码；以及非二进制译码单元，用于当所发送的用户数据采用非二进制调制方式时，在发送信号星座图中找出与线性检测器的输出最近的码符号作为译码信号，其中，线性检测器的输出是通过用户数据接收信号与加权系数加权求和得到，加权系数为线性检测器的参数。

基于上述技术方案，本发明通过假设接收端已经确定目标用户并且已知目标用户的扩频码，把多用户检测问题转化成一个约束优化问题。约束条件基于最小均方误差准则，由目标用户的扩频码和接收信号自相关矩阵构造得到。线性检测器由基于最小均方误差准则的优化问题得到。优化问题和约束条件基于相同的准则，从而能保证优化问题的最优解满足约束条件，并且线性检测器的求解采用迭代更新的方式，因此不仅可应用于非时变信道，也可应用于时变信道。

附图说明

图1是现有技术的码分多址***中的多用户发送信号产生示意图；

图2是现有技术的信号扩频调制的示意图；

图3是本发明的多用户检测方法的一个实施例的流程示意图；

图4是现有技术的发送信号的帧结构示意图；以及

图5是本发明的多用户检测***的一个实施例的框图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。

如图3所示，是本发明的多用户检测方法的一个实施例的流程示意图。该多用户检测方法包括以下步骤：

S101，根据目标用户的扩频码和用户数据接收信号生成约束条件；

S102，基于与约束条件生成步骤相同的准则根据用户数据接收信号、译码后的输出信号、以及约束条件更新线性检测器的参数；以及

S103，对线性检测器的输出进行译码并生成译码信号以实现多用户检测。

在S101中，约束条件是基于目标用户的扩频码和接收信号生成的，具体过程如下：

(1)由目标用户的扩频码生成Toeplitz矩阵，该矩阵的第一列是扩频码本身，该矩阵的第一行的第一个元素是扩频码的第一个元素，该Toeplitz矩阵第一行的其他元素为零，并且零的个数大于或等于信道阶数；

(2)求前述Toeplitz矩阵的正交互补零空间矩阵；

(3)由用户数据的接收信号计算接收信号自相关矩阵；

(4)计算前述零空间矩阵和前述自相关矩阵的乘积，再计算该乘积的正交互补零空间，把检测器的求解限制该零空间中；

(5)上述约束不能避免全零解，这在实际应用中是不允许出现的，因此为了避免出现全零解，进一步约束线性检测器的范数为1。

在该多用户检测方法中还包括对线性检测器进行初始化。如图4所示，是现有技术的发送信号的帧结构示意图。数据以帧为单位进行发送，在每帧数据的开始阶段有一小段训练序列，该训练序列针对目标用户并且需要进行扩频调制。在每帧通信的初始阶段，接收端以训练序列为基础计算线性最小均方误差检测器的初始值，其计算方法的步骤如下：

(1)基于训练序列对应的接收信号，计算接收信号自相关矩阵；

(2)基于与训练序列对应的接收信号和训练序列，计算接收信号与训练序列的互相关函数。

将线性检测器的初始值设置为前述接收信号自相关矩阵的逆矩阵乘以前述接收信号与训练序列的互相关矩阵。

在训练序列结束之后，对应于发送端的每个发送符号，接收端接收到一个信号向量，该实施例将基于该信号向量估计出每个发送符号，并同时更新对线性检测的估计。具体的处理步骤如下：

(1)基于当前线性检测器计算接收信号向量的线性检测器输出，即，由当前接收信号向量加权求和得到线性检测器的输出，其加权系数为线性检测器的参数；

(2)根据译码后的输出和所生成的约束条件重新估计线性检测器的参数；

(3)将线性检测器的输出进行译码以估计出发送端所发送的符号。

在S102中，线性检测器的求解采用迭代更新的方式进行，具体步骤如下：

(1)利用当前接收信号向量更新对自相关矩阵的估计；

(2)利用当前接收信号向量和译码后的信号来更新接收信号与输入信号的互相关估计；

(3)利用前述自相关矩阵的逆矩阵乘以前述互相关矩阵作为新的线性检测器；

(4)保存当前自相关矩阵和互相关矩阵作为下一次线性检测器更新的基础。

由于采用线性检测器，使得更容易约束线性检测器求解的空间，从而使线性检测器只针对目标用户。

在S103中，采用单符号最大似然译码准则对线性检测的输出进行译码，具体的实现步骤如下：

如果所发送的信号是二进制信号，则使用符号函数对线性检测器的输出进行译码：b＝sign(a)，其中，a代表线性检测器的输出，b代表译码信号；

如果所发送的信号是非二进制调制信号，则在发送信号星座图中找出和线性检测器输出最近的码符号作为译码信号。

在该实施例中采用线性检测器使得复杂度远低于非线性检测器。

接下来介绍本发明多用户检测方法的另一个实施例。

假设用户1为目标用户，针对目标用户的接收信号可表示为

$y_1\left(n\right)=\underset{i=-\∞}{\overset{+\∞}{\mathrm{\Σ}}}{b}_1\left(i\right)h_1(n-\mathrm{iL})$

如果采用矩阵的描述形式，上述信号模型可表示为：

y₁(n)＝h₁b₁(n)+Hb₁(n)

其中h₁＝[h₁(0)...h₁(L+P-2)]^T是目标用户的广义扩频码，y₁(n)是目标用户对应的接收信号向量。H代表码间串扰矩阵。考虑其他干扰用户，扩频通信***的下行链路信号产生过程如图1所示。接收端接收的总信号为所有用户信号与信道噪声之和，即：其中

$y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{y}_k\left(n\right)+e\left(n\right)=h_1{b}_1\left(n\right)+\tilde{H}b\left(n\right)+e\left(n\right)$

其中

代表干扰矩阵(包含多址干扰和码间串扰)，e(n)＝[e(nL)...e(nL+P-1)]^T表示噪声分量。

线性检测器可由一个有限冲击响应滤波器w＝[w₁，...，w_L]^T构成，对应第n个符号的软判决，即线性检测器的输出可表示为：

${\tilde{b}}_1\left(n\right)=w^{H}y\left(n\right)$

译码过程可表示为：

${\hat{b}}_1\left(n\right)=\mathrm{sgn}\left[{\tilde{b}}_1\left(n\right)\right]$

下面介绍w的求解，最小均方误差准则可表示为：

$[w_{*},A_{*}]=\arg \underset{w,A}{\min }\mathrm{\ζ}(w,A)$

$=\arg \underset{w,A}{\min }\left\{E\right[{|w^{H}y\left(n\right)-A{b}_1\left(n\right)|}^2\left]\right\}$

其中，w_*是理想的最小均方误差检测器，A是引入的与信道和w_*有关的待确定幅度，b₁(n)是目标用户符号。通过最小均方误差的表达式可求解得到：

$w_{*}={\left(E\right[y\left(n\right)y^H\left(n\right)\left]\right)}^{-1}{A}_{*}E\left[b_1\left(n\right)y\left(n\right)\right]$

$=R_{\mathrm{yy}}{A}_{*}{R}_{\mathrm{by}}$

和

$A_{*}={\left(E\right[b_1^2\left(n\right)\left]\right)}^{-1}{w}_{*}^{H}E\left[b_1\left(n\right)y\left(n\right)\right]$

$={\left(E\right[b_1^2\left(n\right)\left]\right)}^{-1}{w}_{*}^H{R}_{\mathrm{by}}$

但是，ζ(w，A)并不具有唯一的全局最优解，每个用户都对应了一个最优解，除此之外，全零显然也是最优解，但是应该避免全零解，所以最小化ζ(w，A)并不能保证得到的是目标用户的检测器。该实施例采用两项技术确保线性检测器收敛到目标用户的线性检测器，首先，在每次发送的开始采用一小段训练序列(数据发送格式如图4所示)。对于训练序列相当于上式中的b₁(n)，其为已知，于是将训练序列和接收信号代入上式即可得到检测器的初始值。其次，当训练序列结束后，最小化ζ(w，A)时对w的解空间加以约束是保证算法收敛到目标用户的必要手段。该实施例采用如下的线性约束：

w^HF＝u^T

其中，F是与目标用户的扩频码、信道参数等相关联的满列秩矩阵，u是一个待选择的列矢量。上述约束条件可以转化为以下形式

w＝w_q-Bw_u

其中，w_q是满足的一个解。B的列向量张成的子空间为F列向量张成子空间的零空间，即B^HF＝0，w_u是w中不受约束的分量。于是将求解矢量w的问题转化成为求解w_u。

约束条件的求解将在后述中介绍，这里先给出本实施例的自适应求解方法。本实施例采用迭代方法进行求解。

在自适应算法中，当接收到新数据时，线性检测器需要实时估计R_yy和R_by。在训练序列结束后，每当接收到一个新数据时，R_yy和R_by就被更新为

$R_{\mathrm{yy},n+1}=(1-\mathrm{\β})R_{\mathrm{yy},n}+\mathrm{\βy}\left(n\right)y^T\left(n\right)$

$R_{\mathrm{by},n+1}=(1-\mathrm{\β})R_{\mathrm{by},n}+\mathrm{\β}{\hat{b}}_1\left(n\right)y\left(n\right)$

其中，β是遗忘因子。

基于约束的最小均方误差问题可表述为

最小化：ζ_n(w，A)＝w^TR_yy，nw-2Aw^TR_by，n+A²

约束条件：

$F_n^{T}w=u$

其中，u＝[1 0...0]^T。

由于F_n的表达式中包含有R_yy，n，F_n也是实时变化的，所以通过拉格朗日乘数法可以得到最优解为：

w_*＝A_*UR_by，n-Wu

其中，

$U=R_{\mathrm{yy},n}^{-1}+W{F}_n^T{R}_{\mathrm{yy},n}^{-1}$

$W=-R_{\mathrm{yy},n}^{-1}{F}_n{\left(F_n^T{R}_{\mathrm{yy},n}^{-1}{F}_n\right)}^{-1}$

完整的自适应算法可表示为：

(1)通过训练序列，初始化w⁽⁰⁾、A₀、R_yy，0和R_by，0；

(2)训练序列结束后，对接收数据y(n)(n＝0，1，2，......)作如下处理：

a.估计目标用户数据b₁(n)：

${\hat{b}}_1\left(n\right)\mathrm{sgn}\left[{\left(w^{\left(n\right)}\right)}^{H}y\left(n\right)\right]$

b.更新R_yy，n+1和R_by，n+1：

R_yy，n+1＝(1-β)R_yy，n+βy(n)y^T(n)

$R_{\mathrm{by},n+1}=(1-\mathrm{\β})R_{\mathrm{by},n}+\mathrm{\β}{\hat{b}}_1\left(n\right)y\left(n\right)$

c.基于约束条件生成F_n+1；

d.估计w⁽ⁿ⁺¹⁾和A_n+1：

w⁽ⁿ⁺¹⁾＝A_*U_Rby，n+1-Wu

A_n+1＝(w⁽ⁿ⁺¹⁾)^TR_by，n+1

其中， $U=R_{\mathrm{yy},n+1}^{-1}+W{F}_{n+1}^T{R}_{\mathrm{yy},n+1}^{-1},$ $W=-R_{\mathrm{yy},n+1}^{-1}{F}_{n+1}{\left(F_{n+1}^T{R}_{\mathrm{yy},n+1}^{-1}{F}_{n+1}\right)}^{-1}.$

基于Sherman-Morrison定理，

可表示为：

$R_{\mathrm{yy},n+1}^{-1}={(1-\mathrm{\β})}^{-1}{R}_{\mathrm{yy},n}^{-1}+\mathrm{\β}\frac{R_{\mathrm{yy},n}^{-1}y(n+1)y^T(n+1)R_{\mathrm{yy},n}^{-1}}{1-y{(n+1)}^T{R}_{\mathrm{yy},n}^{-1}y(n+1)/\mathrm{\β}}$

并且W可以通过解线性方程组得到，因此可以避免矩阵求逆计算。

下面介绍约束条件的求解。确定约束条件w^HF＝u^T，具体的工作就是要确定F和u^T。本实施例的线性约束条件和线性检测器的求解都基于最小均方误差准则。

因为上述最小均方误差的代价函数存在多个最小解，为了使算法收敛到目标用户必须限制解的搜索空间。一个好的约束方法必须把干扰用户的最优解排除在搜索空间之外，同时保证目标用户的最优解落在搜索空间内。一个常用的约束条件为：

$w^H{C}_1\left(0\right)=u_d^T$

其中，C₁(0)由目标用户的扩频码决定，其在后面有详细的定义，而u_d被限制为：

实际上，上式中的其他分量不一定为0。这种约束方式将u_d的其他分量强制为0，这种约束方式不能保证最优解会落在限制的解空间中。因此，基于最小均方误差准则，以下将介绍一种新的约束条件。

假设各个用户的序列互不相关。目标用户序列是b₁(n)，则期望的最小均方误差解w_*应满足下面的经典等式：

R_yyw_*＝A_*R_by

在各用户的符号均为零均值独立同分布的条件下，基于上述定义有

$R_{\mathrm{by}}=E\left[y\left(n\right)b_1\left(n\right)\right]$

$=E\left\{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\right[D_k{b}_k\left(n\right)]b_1\left(n\right)+e\left(n\right)b_1\left(n\right)\}$

$=E\left\{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{r=0}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}\right[d_k\left(r\right)b_{\mathrm{ki}}(n-r)]b_1\left(n\right)+e\left(n\right)b_1\left(n\right)\}$

$=d_1\left(0\right)=C_1\left(0\right)g_1$

其中，

$d_k\left(r\right)=\left[\begin{array}{c}{d}_k(r,0)\\ \·\\ \·\\ \·\\ d_k(r,L-1)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{d}_k\left(\mathrm{rL}\right)\\ \·\\ \·\\ \·\\ d_k(\mathrm{rL}+L-1)\end{array}\right]=C_k\left(r\right)g_k$

g_k＝[g_k(0)，...，g_k(P-1)]^T

k＝1，...，K

可以得到

R_yyw_*＝A_*C₁(0)g₁

令大小为L×(L-P)的矩阵D为C₁(0)列子空间的正交互补零空间矩阵，即有D^HC₁(0)＝0，构造如下矩阵E

$E^H=\left[\stackrel{\begin{array}{cccc}1& 0& \·\·\·& 0\end{array}}{D^H}\right]$

E^H左乘上式两边得到：

E^HR_yyw_*＝E^HA_*C₁(0)g₁

       ＝A_*[c₁(0)g₁(0)0...0]^T

令A_*＝(c₁(0)g₁(0))^-1得

E^HR_yyw_*＝[1 0 ... 0]^T

在扩频通信的下行链路中，相当于所有用户都是同步的，于是可以确定|g₁(0)|≠0，即目标用户信道冲击响应的第一个参数不能为0，通过估计目标用户的时延可以满足这一要求，因此本方法需要预先知道目标用户的时延。令F^H＝E^HR_yy，得到如下形式的线性约束条件：

w_* ^HF＝[1 0...0]

该约束条件的特点是：

(1)同时考虑目标用户的扩频码和输出自相关矩阵，因此能反映多径信道对约束条件的影响；

(2)与线性检测器的求解使用相同的最优化准则，因此能保证求解最优地落在约束空间中。

如图5所示，是本发明的多用户检测***的一个实施例的框图。该多用户检测***包括：

约束条件生成模块201，用于根据目标用户的扩频码和用户数据接收信号生成约束条件；线性检测器更新模块202，用于基于与约束条件生成模块相同的准则根据用户数据接收信号、信号检测模块的输出、以及约束条件更新线性检测器的参数；以及信号检测模块203，用于对线性检测器的输出进行译码并生成译码信号以实现多用户检测；其中，约束条件生成模块的输出端和信号检测模块的输出端均连接至线性检测器更新模块的输入端，线性检测器更新模块的输出端连接至信号检测模块的输入端。

根据本发明的多用户检测***的一个实施例，约束条件生成模块包括：零空间生成单元，用于生成由目标用户的扩频码所构成的Toeplitz矩阵的正交互补零空间矩阵与接收信号自相关矩阵的乘积的正交互补零空间；以及范数限制单元，用于将线性检测器的范数限制为1。

根据本发明的多用户检测***的一个实施例，线性检测器更新模块包括：第一自相关矩阵生成单元，用于利用R_yy，n+1＝(1-β)R_yy，n+βy(n)y^T(n)和当前的用户数据接收信号y(n)更新接收信号自相关矩阵R_yy，n+1，其中，β为遗忘因子；第一互相关矩阵生成单元，用于利用

当前的用户数据接收信号y(n)以及当前的译码输出

更新接收信号与输入信号之间的互相关矩阵R_by，n+1，其中，β为遗忘因子；更新单元，用于使接收信号自相关矩阵R_yy，n+1的逆矩阵与接收信号与输入信号之间的互相关矩阵R_by，n+1相乘作为更新的线性检测器；以及保存单元，用于保存接收信号自相关矩阵R_yy，n+1以及接收信号与输入信号之间的互相关矩阵R_by，n+1。

根据本发明的多用户检测***的一个实施例，该***还包括线性检测器初始化模块，线性检测器初始化模块包括：第二自相关矩阵生成单元，用于利用训练序列接收信号计算接收信号自相关矩阵；第二互相关矩阵生成单元，用于利用训练序列接收信号与训练序列计算接收信号与输入信号之间的互相关矩阵；以及初始化单元，用于使接收信号自相关矩阵的逆矩阵与接收信号与输入信号之间的互相关矩阵相乘作为线性检测器的初始值，其中，训练序列位于用户数据之前。

根据本发明的多用户检测***的一个实施例，信号检测模块包括：二进制译码单元，用于当所发送的用户数据采用二进制调制方式时，利用符号函数对线性检测器的输出进行译码；以及非二进制译码单元，用于当所发送的用户数据采用非二进制调制方式时，在发送信号星座图中找出与线性检测器的输出最近的码符号作为译码信号，其中，线性检测器的输出是通过用户数据接收信号与加权系数加权求和得到，加权系数为线性检测器的参数。

综上所述，采用约束条件限制线性检测器的求解，使得线性检测器输出目标用户的发送符号，而不输出所有用户的发送符号，其次，采用线性检测器可较简单地实现多用户检测，并方便地限制线性检测器的求解空间而无需知道所有用户的扩频码。同时，线性检测器的求解采用迭代更新的方式，不仅可应用于非时变信道，也可应用于时变信道。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种多用户检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

根据目标用户的扩频码和用户数据接收信号生成约束条件；

基于与所述约束条件生成步骤相同的准则根据所述用户数据接收信号、译码后的输出信号、以及所述约束条件更新所述线性检测器的参数；以及

对线性检测器的输出进行译码并生成译码信号以实现多用户检测。

2.根据权利要求1所述的多用户检测方法，其特征在于，所述约束条件是通过如下步骤生成的：

利用所述目标用户的扩频码生成Toeplitz矩阵；

计算所述Toeplitz矩阵的正交互补零空间矩阵；

通过所述用户数据接收信号计算接收信号的自相关矩阵；

计算所述Toeplitz矩阵的正交互补零空间矩阵与所述接收信号的自相关矩阵的乘积的正交互补零空间；以及

将所述线性检测器的范数限制为1。

3.根据权利要求1所述的多用户检测方法，其特征在于，所述线性检测器是通过如下步骤进行更新的：

利用R_yy，n+1＝(1-β)R_yy，n+βy(n)y^T(n)和当前的用户数据接收信号y(n)更新接收信号自相关矩阵R_yy，n+1，其中，β为遗忘因子；

利用

所述当前的用户数据接收信号y(n)以及当前的译码输出

更新接收信号与输入信号之间的互相关矩阵R_by，n+1，其中，所述β为遗忘因子；

使所述接收信号自相关矩阵R_yy，n+1的逆矩阵与所述接收信号与输入信号之间的互相关矩阵R_by，n+1相乘作为更新的线性检测器；以及

保存所述接收信号自相关矩阵R_yy，n+1以及所述接收信号与输入信号之间的互相关矩阵R_by，n+1。

4.根据权利要求3所述的多用户检测方法，其特征在于，所述方法还包括对所述线性检测器进行初始化，所述线性检测器的初始化包括以下步骤：

利用训练序列接收信号计算所述接收信号自相关矩阵；

利用训练序列和所述训练序列接收信号计算所述接收信号与输入信号之间的互相关矩阵；以及

使所述接收信号自相关矩阵的逆矩阵与所述接收信号与输入信号之间的互相关矩阵相乘作为所述线性检测器的初始值，

其中，所述训练序列位于所述用户数据之前。

5.根据权利要求1所述的多用户检测方法，其特征在于，所述线性检测器的输出是通过如下步骤进行译码的：

当所发送的用户数据采用二进制调制方式时，利用符号函数对所述线性检测器的输出进行译码；以及

当所发送的用户数据采用非二进制调制方式时，在发送信号星座图中找出与所述线性检测器的输出最近的码符号作为所述译码信号，

其中，所述线性检测器的输出是通过所述用户数据接收信号与加权系数加权求和得到，所述加权系数为所述线性检测器的参数。

6.一种多用户检测***，其特征在于，所述***包括：

约束条件生成模块，用于根据目标用户的扩频码和用户数据接收信号生成约束条件；

线性检测器更新模块，用于基于与所述约束条件生成模块相同的准则根据所述用户数据接收信号、信号检测模块的输出、以及所述约束条件更新所述线性检测器的参数；以及

信号检测模块，用于对线性检测器的输出进行译码并生成译码信号以实现多用户检测；

其中，所述约束条件生成模块的输出端和所述信号检测模块的输出端均连接至所述线性检测器更新模块的输入端，所述线性检测器更新模块的输出端连接至所述信号检测模块的输入端。

7.根据权利要求6所述的多用户检测***，其特征在于，所述约束条件生成模块包括：

零空间生成单元，用于生成由所述目标用户的扩频码所构成的Toeplitz矩阵的正交互补零空间矩阵与接收信号自相关矩阵的乘积的正交互补零空间；以及

范数限制单元，用于将所述线性检测器的范数限制为1。

8.根据权利要求6所述的多用户检测***，其特征在于，所述线性检测器更新模块包括：

第一自相关矩阵生成单元，用于利用R_yy，n+1＝(1-β)R_yy，n+βy(n)y^T(n)和当前的用户数据接收信号y(n)更新接收信号自相关矩阵R_yy，n+1，其中，β为遗忘因子；

第一互相关矩阵生成单元，用于利用

所述当前的用户数据接收信号y(n)以及当前的译码输出

更新接收信号与输入信号之间的互相关矩阵R_by，n+1，其中，所述β为遗忘因子；

更新单元，用于使所述接收信号自相关矩阵R_yy，n+1的逆矩阵与所述接收信号与输入信号之间的互相关矩阵R_by，n+1相乘作为更新的线性检测器；以及

保存单元，用于保存所述接收信号自相关矩阵R_yy，n+1以及所述接收信号与输入信号之间的互相关矩阵R_by，n+1。

9.根据权利要求8所述的多用户检测***，其特征在于，所述***还包括线性检测器初始化模块，所述线性检测器初始化模块包括：

第二自相关矩阵生成单元，用于利用训练序列接收信号计算所述接收信号自相关矩阵；

第二互相关矩阵生成单元，用于利用所述训练序列接收信号与训练序列计算所述接收信号与输入信号之间的互相关矩阵；以及

初始化单元，用于使所述接收信号自相关矩阵的逆矩阵与所述接收信号与输入信号之间的互相关矩阵相乘作为所述线性检测器的初始值，

其中，所述训练序列位于所述用户数据之前。

10.根据权利要求6所述的多用户检测***，其特征在于，所述信号检测模块包括：

二进制译码单元，用于当所发送的用户数据采用二进制调制方式时，利用符号函数对所述线性检测器的输出进行译码；以及

非二进制译码单元，用于当所发送的用户数据采用非二进制调制方式时，在发送信号星座图中找出与所述线性检测器的输出最近的码符号作为所述译码信号，

其中，所述线性检测器的输出是通过所述用户数据接收信号与加权系数加权求和得到，所述加权系数为所述线性检测器的参数。

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