CN1186950C - 扩谱系数可变的多用户解调方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种扩谱系数可变的多用户解调方法，使得多用户检测技术和变扩谱系数技术可同时应用于同一***中，且几乎不增大计算量和***时延。在发送方采用可自由地改变物理码道与改变扩谱系数技术时，接收方的信号处理流程，包括：利用多用户检测技术对用户接收信号先统一用低扩谱系数进行解扩处理，获得用户接收信号的解扩信息；以选择的TFCI扩谱系数解调该用户的TFCI数据信息；从解调的TFCI数据信息中获得实际的扩谱系数信息；根据获得的实际扩谱系数信息，求得最终的接收数据。其中，以选择的TFCI扩谱系数解调用户的TFCI数据信息，可选择固定或变化的TFCI扩谱系数解调用户的TFCI数据信息。

Description

扩谱系数可变的多用户解调方法

技术领域

本发明涉及码分多址(CDMA)蜂窝移动通信***中的一种解调技术，如多用户检测技术或Raker接收机解调技术，更确切地说是涉及一种当通信***中发送端的扩谱系数可变时，接收端的多用户检测或其他解调方法，如Raker接收机等的解调方法。本发明的方法涉及指示当前帧的物理信道及扩谱系数的比特的技术方案，如3G中的TFCI技术。

背景技术

在设计任何一种蜂窝移动通信***时，都会尽可能地充份利用有限的无线资源，以提供更多更好的服务。

多用户检测技术与Raker接收机相比，可使***的性能显著提高，几乎可以使频谱利用率提高一倍，增加***容量。多用户检测可以分为干扰消除(IC)和联合检测(JD)两种方法。无论哪一种方法，都要利用用户信道估计的结果将其它用户的信息消除，和将本用户的有效信息解调出来。所以，使用多用户检测技术的一个前提条件是：需要预先知道发送方的很多相关信息，如发送方使用的物理信道、扩谱系数(SF)、训练序列等等。

但在实际***中，特别是当有些可以直接指示当前帧的物理信道及扩谱系数的技术，如3G中的传输格式组合指示(TFCI：Transmit Format CombinationIndication)技术被应用时，用户发送数据量的大小是随发送源产生数据量的大小逐帧变化的，它不是一个恒定的数，所以用户在每一个传输时间间隔(TTI：Transmission Time Interval)中使用的信道及扩谱系数也是随时变化的。接收方无法事先预知发送方所用的物理信道及扩频系数。在这种情况下，往往无法直接应用多用户检测技术。

一种解决方法是：接收方先将发送方的一个TTI数据全部缓存下来，在正确解调发送方的TFCI后，再解本TTI的数据。但此方法存在四大缺点：

1.需要一个非常大的缓存区，用于存放整个TTI的原始数据；

2.需要先解调TFCI(TFCI的物理信道及扩谱系数是固定不变且已知的)的数据，此时若不采用多用户检测技术作解调，则对TFCI数据的解调效果不好，直接影响***性能；若采用多用户检测技术作解调，则先用多用户检测技术对TFCI数据作解调，再用多用户检测技术对该解调结果重新作解调，则多用户检测技术在解调中被应用了两遍，使计算量增大了近一倍；

3.接收方必须完整接收一个TTI的数据后，才能进行解调，然而TTI与物理帧是不相等的，如在时分-同步码分多址(TD-SCDMA)***中，物理帧是5ms，TTI可能是10ms，这就意味着，接收方必须等待10ms后才能进行解调过程，使信号的处理时延大大加长，几乎无法满足***所要求的端到端时延为150ms的要求；

4.当采用的是直接指示当前帧的物理信道及扩谱系数的比特的技术时，如3G中的TFCI技术，在采用可变扩谱系数时，需要寻求一种盲检测的方法；而在采用固定扩谱系数时，直接指示当前帧的物理信道及扩谱系数的比特需要占用的比特数太多，一帧中可传输的信息净核太少。

因此，目前在3G中，除TD-SCDMA外，其他***都采用固定扩谱系数。

第三代国际标准化组织(3GPP)定义了在物理信道上使用TFCI技术，TFCI是这样的一些物理参量，它采用很高的处理增益，每个TTI都传送，它是被用来指示当前TTI中使用的信道编码方案、交织和打孔图样等。利用它可以进一步推算出当前物理帧的扩谱系数(SF)与物理码道的被占用情况。如用户被分配了N个码道，在某一时刻它需要占用M个码道，M＜＝N。解调方可以从接收的TFCI中推算出M个码道被占用了，而M个码道的扩谱系数则在标准中预先确定。

当用户的无线链路建立后，哪些物理资源可以被该用户使用便确定了。如一个用户的扩谱系数为SF₄ ⁰(扩频系数的码长为4，采用第0码道)，这就意味着该用户可以利用图1所示码树结构中由实线部分引出的频谱资源。

如当某用户需要传递的数据比较多时，扩谱系数为4(SF₄ ⁰)；传递数据比较少时，则可采用一个扩谱系数为8的码道(SF₈ ⁰)和一个扩谱系数为16的码道(SF₁₆ ²)；传递数据再少一些时，则可仅采用一个扩谱系数为8的码道(SF₈ ⁰)；传递数据很少时，则可仅采用一个扩谱系数为16的码道(SF₁₆ ⁰)。这就是变扩谱系数技术。在上述每种情况下，哪一个码道被使用是由标准规定的(为描述方便，本文指定在上述情况下，码道的使用采用括号内的分配方案)。

进一步地说，如果当前需要传递的数据比较少，发送端就可以用较大的扩谱系数传递数据，由于扩谱系数较大，则处理增益较大，发送端可以用较小的功率进行发送。这样，一方面可以节约发送方功率(对于终端，这是十分有用的，如话音激活按50％计算，采用这种技术可以使发送方节电25％)，另一方面可以降低此用户对其他用户的干扰，使得***的整体性能得到提升。

由上述分析可以看出，多用户检测技术和TFCI技术对***来说都是十分重要的。但是由于TFCI是用来指示当前TTI(10ms，20ms，40ms，80ms)中的信道编码方案、交织和打孔图样等的，在一个物理帧(对TD-SCDMA为5ms)中，用户采用的物理码道与扩谱系数(SF)是未知的，要求接收机必须自适应地支持对可变化码道的检测。而多用户检测技术是利用信道估计的结果，或进行干扰消除(IC)，或进行联合检测(JD)，它的一个前提条件就是需要知道所有用户当前帧的物理码道与扩谱系数(SF)，显然这之间存在着冲突。

发明内容

本发明的目的是设计一种扩谱系数可变的多用户解调方法，可同时使用多用户检测技术与变扩谱系数技术。本发明方法通过使用一种全新的信号处理流程，使得多用户检测技术和TFCI技术同时应用于***中，且几乎不增大计算量和***时延。

实现本发明目的的技术方案是这样的：一种扩谱系数可变的多用户解调方法，其特征在于包括以下处理步骤：

A.利用多用户检测对用户接收信号先统一用预定的低扩谱系数进行解扩处理，获得用户接收信号的解扩信息；

B.用一固定的TFCI扩谱系数或用一变TFCI扩谱系数解调该用户的TFCI数据信息；

C.从解调的TFCI数据信息中获得实际的扩谱系数信息；

D.根据获得的实际扩谱系数信息，求得最终的接收数据。

本发明方法提出一种全新的接收方的信号处理流程，由于采用多用户检测技术，不会损失***的解调性能；不必等待指示当前帧的物理信道及扩谱系数的比特(如3G中的TFCI)信息解调，而是直接按物理帧处理信号，因而不需要利用一个非常大的缓存区来存放整个TTI的原始数据，只需做一次多用户检测，节省了计算量和计算时间，与解调用户的物理码道和扩谱系数不变的情况相比，几乎不增大计算量，从而让接收方能比较完美地支持发送方自由的变物理码道与扩谱系数的要求。

附图说明

图1是扩谱系数的一种码树结构；

图2是本发明方法中多用户检测技术和变扩谱系数技术同时使用时的信号处理总流程图。

具体实施方式

本发明方法是一种多用户检测技术和变扩谱系数技术同时使用时的接收信号处理方法。

由于在变扩谱系数的***中，高扩谱系数必定是由低扩谱系数派生出来的，而派生的公式为：

所以，每个子扩谱系数可以由其父扩谱系数组成。例如：

${\mathrm{SF}}_4^0=\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\end{array}\right]$

${\mathrm{SF}}_8^1=\left[\begin{array}{cccccccc}1& 1& 1& 1& -1& -1& -1& -1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{SF}}_4^0& {-\mathrm{SF}}_4^0\end{array}\right]$

${\mathrm{SF}}_{16}^3=\left[\begin{array}{cccccccccccccccc}1& 1& 1& 1& -1& -1& -1& -1& -1& -1& -1& -1& 1& 1& 1& 1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{\mathrm{SF}}_4^0& {-\mathrm{SF}}_4^0& {-\mathrm{SF}}_4^0& {\mathrm{SF}}_4^0\end{array}\right]$

利用这一性质，在不知道该用户采用何种扩谱系数时，可以对该用户统一采用低扩谱系数进行解扩，然后解调TFCI的信息；再根据TFCI的信息得到扩谱系数信息；由扩谱系数信息再求得最终接收数据信息。

参见图2，图中示出实现本发明方法的信号处理总流程，主要包括四大步骤。其中步骤1，取用户的最低扩谱系数，并假设该用户使用最低扩谱系数；步骤2，利用多用户检测技术，对用户接收数据用假设的低扩谱系数进行解扩处理；步骤3，解调TFCI数据信息；步骤4，根据TFCI的解调信息得到实际扩谱系数信息，并利用该实际扩谱系数信息，对步骤2获得的解扩信息进行后期的迭加处理，求得最终的接收数据信息。

下面结合一个实例进一步说明本发明的方法，分三个步骤说明。

第一步：若用户被激活的信道资源为SF₄ ⁰，在某一帧，采用一个扩谱系数为8的码道(SF₈ ⁰)和采用一个扩谱系数为16的码道(SF₁₆ ²)。在接收方，若接收机先假设用户是以低扩谱系数SF₄ ⁰发送信息的，并以此进行多用户检测，这样做是可行的，因为：

${\mathrm{SF}}_8^0=\left[\begin{array}{cccccccc}1& 1& 1& 1& 1& 1& 1& 1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{SF}}_4^0& {\mathrm{SF}}_4^0\end{array}\right]$

${\mathrm{SF}}_{16}^2=\left[\begin{array}{cccccccccccccccc}1& 1& 1& 1& -1& -1& -1& -1& 1& 1& 1& 1& -1& -1& -1& -1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{\mathrm{SF}}_4^0& {-\mathrm{SF}}_4^0& {\mathrm{SF}}_4^0& {-\mathrm{SF}}_4^0\end{array}\right]$

可见SF₁₆ ²与SF₈ ⁰是可以由SF₄ ⁰组成的，即由低扩谱系数派生出高扩谱系数，或者说由父扩谱系数组成子扩谱系数。

第二步：解调TFCI数据信息，解调TFCI数据信息可以采用变扩谱系数，也可以采用固定扩谱系数。本发明中，给出全部三种情况下的解调方法。

设用SF₄ ⁰解调的TFCI数据，结果为(d_TFCI1，d_TFCI2，d_TFCI3，....d_TFCIm)：

第一种情况是采用固定扩谱系数解调TFCI数据，例如永远使用SF₁₆ ²解调TFCI，不随数据实际的扩谱系数的改变而改变，则：

TFCI_k＝(d_TFCI(4k-3)-d_TFCI(4k-2)+d_TFCI(4k-1)-d_TFCI4k)/4

其中，k的范围是(1....m/4)。

第二种情况是采用变扩谱系数解调TFCI数据，而且TFCI数据所占用的比特数是不固定的，由于不能预先知道TFCI的扩谱系数，故假设TFCI的扩谱系数为SF₄ ⁰：

TFCI_k＝d_TFCI(4k-3)

其中，k的范围是(1....m/4)。

此处，要求发送方TFCI必须映射到相应的位置(知道TFCI出现的位置)，换言之，TFCI和数据有可能交叉排列。

第三种情况是采用变扩谱系数解调TFCI数据，TFCI所占用的比特数也是不固定的，而且TFCI和数据不交叉排列，由于不能预先知道TFCI的扩谱系数，也不知道TFCI出现的位置点，所以要采用TFCI盲检测。

具体过程如下：分别假定TFCI的扩谱系数为4、8、16，解调获得各TFCI结果，由于TFCI是指示当前TTI的信道编码方案、交织和打孔图样等的，所以由TFCI的解调结果，可以得到当前TTI占用的码道与扩谱系数，如果得到的结果与事先假定TFCI的扩谱系数相吻合，则可以确定当前实际的TFCI扩谱系数。

第三步：由对TFCI数据的解调结果，可以得到当前TTI实际占用的码道与扩谱系数，例如是采用一个扩谱系数为8的码道(SF₈ ⁰)和采用一个扩谱系数为16的码道(SF₁₆ ²)。

设，在16chips(码片)中，在SF₁₆ ²的码道中传递的数据为C₁₆ ¹，在SF₈ ⁰的码道中传递的数据为C₈ ¹，C₈ ²。

直接用SF₄ ⁰解调得到的结果为S₄ ¹，S₄ ²，S₄ ³，S₄ ⁴。

则有如下关系：

$C_{16}^1+C_8^1=S_4^1$

${-C}_{16}^1+C_8^1=S_4^2$

$C_{16}^1+C_8^2=S_4^3$

${-C}_{16}^1+C_8^2=S_4^4$

所以：

$C_8^1=(S_4^1+S_4^2)/2$

$C_8^2=(S_4^3+S_4^4)/2$

$C_{16}^1=(S_4^1-S_4^2+S_4^3-S_4^4)/4$

C₈ ¹，C₈ ²，C₁₆ ¹就是最终的解调信息。

由于解调每个物理帧的S₄ ¹，S₄ ²，S₄ ³，S₄ ⁴是***解调的主要计算量，占总体计算量的99％以上，而且S₄ ¹，S₄ ²，S₄ ³，S₄ ⁴的计算不必等待TFCI的解调结果，每个物理帧(对TD-SCDMA为5ms)可独立计算，而后处理计算的C₈ ¹，C₈ ²，C₁₆ ¹则需要TFCI的结果，但其计算量已非常小。所以，利用本发明的方法，在计算量没有增大、***时延设有增大的情况下，成功地使多用户检测技术和变扩谱系数技术同时应用到同一***中。

Claims (6)

1.一种扩谱系数可变的多用户解调方法，其特征在于包括以下处理步骤：

A.利用多用户检测对用户接收信号先统一用预定的低扩谱系数进行解扩处理，获得用户接收信号的解扩信息；

B.用一固定的TFCI扩谱系数或用一变TFCI扩谱系数解调该用户的TFCI数据信息；

C.从解调的TFCI数据信息中获得实际的扩谱系数信息；

D.根据获得的实际扩谱系数信息，求得最终的接收数据。

2.根据权利要求1所述的一种扩谱系数可变的多用户解调方法，其特征在于：所述步骤B中，固定的TFCI扩谱系数不随步骤A中所采用的低扩谱系数的变化而变化。

3.根据权利要求1所述的一种扩谱系数可变的多用户解调方法，其特征在于：所述的用一变TFCI扩谱系数解调TFCI数据信息，在TFCI数据所占用的比特数不固定，TFCI数据出现的位置点已知的情况下，设定一扩谱系数并用该设定的扩谱系数解调TFCI数据信息。

4.根据权利要求1所述的一种扩谱系数可变的多用户解调方法，其特征在于：所述的用一变TFCI扩谱系数解调TFCI数据信息，在TFCI数据所占用的比特数不固定，且TFCI数据出现的位置点未知的情况下，采用盲检测法解调TFCI数据信息。

5.根据权利要求4所述的一种扩谱系数可变的多用户解调方法，其特征在于所述的盲检测法解调TFCI数据信息进一步包括：

利用一个以上假定的TFCI扩谱系数，分别解调TFCI数据信息，获得各TFCI数据解调结果；由各TFCI数据的解调结果，得到当前TTI占用的码道与扩谱系数；从得到的当前TTI占用码道的扩谱系数中选出与假定的TFCI扩谱系数相吻合的一个扩谱系数，确定为当前实际的TFCI扩谱系数。

6.根据权利要求1所述的一种扩谱系数可变的多用户解调方法，其特征在于所述的步骤D，是用获得的实际扩谱系数对步骤A获得的用户接收信号的解扩信息进行包括迭加的后处理，获得最终的接收数据。

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