CN1206972A - 多级迭代多用户检测方法 - Google Patents

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多级迭代多用户检测方法是一种应用于CDMA通信***中的多级迭代多用户检测的方法,该检测方法为将外接信号r(t)经匹配滤波器组(1)输出信号“y”,将信号“y”送入多级迭代多用户信号处理模块B(2),经第一级迭代输出为Dy,第二级迭代输出为D2y,第n级迭代输出为Dny,最后送入累加器进行判决得到处理结果b。采用该方法可显著提高DS/CDMA通信***的容量,消除用户间的多址干扰,提高***的远近效应,且易于硬件实时实现。

Description

多级迭代多用户检测方法
本发明是一种应用于DS/CDMA通信***中的多级迭代多用户检测的方法，属于DS/CDMA通信技术中的多址干扰抑制技术领域。
CDMA通信技术在日新月异的通信技术的发展中将占据绝对的优势。然而CD-MA通信***的一个最显著的不足就是用户间的多址干扰。因此，世界各国在多址干扰抑制技术的研究上投入了大量的人力和物力。
多址干扰抑制技术的研究在国际上已经有十几年的历史，在理论上许多多用户检测的方法已经被提出来。在走向实际应用中，这些检测方法都存在一些令整个***难以接受的缺点，特别是实时性要求。因此现有的CDMA通信***中(如IS-95，IS-665)还尚未采用多用户检测技术。近年来，国际上开始着手研究如何将多用户检测技术推向应用。其中做得较好的是美国Bellcore通信实验室的S.Moshavi研究出来的多项式展开检测器，他的这一检测器结构简单，并且没有传统的线性检测器(解相关和MMSE)的数据耽搁和边缘效应，可以用硬件非常方便地实现，并且能适应***实时处理的要求。我们在研究中发现，Moshavi的多项式检测器存在如下三个缺点：(1)需要的级数比较多；(2)需要事先估计若干参数(和级数一样多)，这些参数的获得需要大量的复杂计算和仿真；(3)***有用户增加和减少时，参数要相应变更。因此，需要大量地存储事先估计好的参数。
本发明的目的是提供一种能消除CDMA通信***中用户间的多址干扰的多级迭代多用户检测方法。
本发明的多级迭代多用户检测方法为将外接信号r(t)经匹配滤波器组输出信号“y”，将信号“y”送入多级迭代多用户信号处理模块，经第一级迭代输出为Dy，第二级迭代输出为D2y，第n级迭代输出为Dny，最后送入累加器进行判决得到处理结果
Figure A9811137800031
每级迭代D由一个扩频和解扩单元αR和一个向量延迟单元Tb及加法器A构成，扩频和解扩单元αR和向量延迟单元Tb的输入端为每级迭代D的输入端，扩频和解扩单元αR与向量延迟单元Tb的输出端接加法器A，加法器A的输出端为每级迭代D的输出端。每个扩频和解扩单元αR中扩频单元分别对各用户信号扩频后相加，再乘以一个预定常数α，最后送入相对于各用户信号的解扩单元。
多用户检测的思想是利用所有用户的扩频码，振幅、位相、定时等信息。以整体的角度进行信号处理，从而达到消除多址干扰的目的，其基本思路是在匹配滤波器组后面加一个多用户信号处理模块，此模块对匹配滤波器组的输出进行处理，其输出部分全部地消除了多址干扰，其工作原理和工作过程为：匹配滤波器组的输出用向量y表示，y输入“多用户信号处理模块”，此模块的输出经过判决即得最后结果。而“多用户信号处理模块”由若干级构成，具体级数视用户所用扩频码及扩频增益而定，每一级由一个“D”模块组成。在第一级中，“D”模块对其输入y进行处理，得到新的向量Dy，Dy送入向量累加器和y相加并存储，Dy同时被送入第二个“D”模块，得到第二级的输出D2y，D2y送入向量累加器和里面的向量y+Dy相加并存储，同时D2y被送入第三个模块，继续经过和第一级或第二级相同的处理，设经过了M级，则累加器里面的存储向量为(I+D+…+DM)y。最后对该累加器里而的向量进行判决，即得最后的判决向量
其中的每一个“D”模块由一个向量延迟单元“Tb。和一个αR”模块的并联组成。
匹配滤波器组的输出被送到一个“αR”模块的单元，“αR”由一组扩频和解扩单元构成。譬如用户1的匹配滤波器的输出为y1，y1被用户1所使用的扩频码S1(t-τ1)再次扩频，其它用户匹配滤波器的输出也分别被它们各自使用的扩频码再次扩频，然后按照它们的自然的时延耽搁进行chip片相加，对每一个chip片上的和乘以常数α(α是事先确定好的一个正常数)，然后对这样得到的一个chip速率的数据再用各自的扩频码进行匹配滤波(即解扩)，得到模块αR的输出，将此模块每一个用户的输出和其对应的匹配滤波的输出结果相减，将差送到该用户的判决累加器中和已有的量(即匹配滤波器的输出)相加。就这样，经过若干级的处理，对判决累加器中的量进行判决，即得最后结果。
该发明可用DS/CDMA通信***的基站接收机，其作用可以消去不同用户之间的相互干扰，得到更好的接收性能，从而提高整个***的通信容量和通信质量。它的优点主要有如下几点：
1.可以显著提高DS/CDMA通信***的容量。由于消除了用户间的多址干扰，可以使得***能容纳的用户数有显著的增加。研究表明，在一个移动DS/CDMA通信***的每一个小区中，使用该多用户检测器后，可以使小区容纳的用户数，增加原来的一倍以上；
2.可以提高***的抗远近效应，降低***对功率控制的要求。当某用户的功率突然增大(如手机从电梯里走出)，功率控制***又来不及反应，该用户就会对其它用户产生强烈的干扰，使得其它用户无法正常工作；此外，当某用户的功率突然减少(如进入电梯)，由于其它用户的干扰，该用户的信号无法被正常检测，因此就不能正常工作。该检测器可以有效抑制这两种情况；
3.该检测器对***没有任何附加要求。只要现有的传统检测能正常工作，该检测器就能正常工作；
4.较易于硬件实时实现。由于该检测器只含扩频和解扩单元，因此可以毫无困难的用ASIC实时实现。这是该检测器的一个显著优点；
5.检测性能等效于解相关检测和MMSE检测，但克服了目前处理办法中存在的边缘效应和数据耽搁的缺点；
6.和美国Bellcore公司的Moshavi提出的多项式检测器相比，具有它的一切优点，且克服了它的严重不足——需要事先根据用户所使用的扩频码，进行大量的仿真，估计非常多的参数。这里，我们只需方便地估计一个参数。
图1是本发明的多级迭代多用户检测方法的向量结构示意图。其中有输入信号r(t)，匹配滤波器组1，多级迭代多用户信号处理模块B2、输出信号
Figure A9811137800051
本图仅示意二级迭代处理。
图2是本发明的结构原理图，图中仅显示1级。
图3是制作多级迭代多用户检测器的整个***模块连接示意图。
本发明的实施方案如下：
其信号处理方法为：首先将外来的输入信号r(t)送入匹配滤波器组1，经匹配滤波器组输出的信号为y，然后将信号y送入多级迭代多用户信号处理模块2，在该模块中，每级迭代D由一个扩频和解扩单元αR及一个向量延迟单元Tb的加法器A构成，扩频和解扩单元αR和向量延迟单元Tb和输入端为每级迭代的输入端，即信号y首先送入该端，扩频和解扩单元αR与向量延迟单元Tb的输出端接加法器A，加法器A的输出端为每级迭代D的输出端，经第一级迭代输出为Dy，经第二级迭代输出为D2y，经第n级迭代输出为Dny，最后送入累加器进行判决得到处理结果
Figure A9811137800052
实现以上处理方法的专用处理器的实施方案有多种我们这里简单介绍一种利用通用数字信号处理(DSP)芯片实现这一多用户检测器的办法。具体的实现步骤如下：
第一步：选择适合于实现该多用户检测器的DSP芯片。我们这里选择美国Ti公司生产的TMS320C50芯片。
第二步：购置Ti公司的TMS320C50芯片及其配套的PC机上的开发工具。购置的TMS320C50芯片其详细的说明可参见任何关于Ti公司提供的TMS320C50的有关资料。
第三步：利用购置的PC机上的开发环境，编写相应汇编程序。我们假设***的扩频增益是64，有三个用户在工作。整个***模块的连接如图3所示：假设TMS320C50芯片已经和“A/D”模数转换器、三个用户的PN码发生器以及解码器通过控制总线、地址总线、数据总线进行了连接，具体的处理流程如下：
1.当“A/D”模数转换器完成了64个chip数据的取样，发指令通知TMS320C50芯片读取这64个数据，并将数据送到TMS320C50的数据接口；
2.TMS320C50得到读数据指令，将数据读到被指定的它的存储器中；
3.三个PN码发生器完成码片同步，各自生成64个PN码数据，依次发指令通知TMS320C50芯片读取数据，并将数据送到TMS320C50的数据接口；
4.TMS320C50得到读数据指令，将三个用户的PN码读到指定的存储器中；
5.TMS320C50按这里提供的多用户检测原理，对存储器中的数据进行处理，得到三个用户的比特判决结果；
6.TMS320C50发指令通知解码器读数据，并将数据送到解码器的数据接口；
7.解码器读走数据；
8.重复1-7的步骤，直到所有天线接收到的数据处理完。
上面的流程是整个***工作的流程，将TMS320C50需要执行的指令写成相应的汇编程序。第五个步骤写成一个子程序，该子程序正是按多用户检测器的原理框图编写。
第四步：利用TMS320C50开发工具中的汇编器，将编好的汇编程序生成COFF目标文件；
第五步：利用TMS320C50开发工具中的链接器，将COFF目标文件转化为可执行的COFF文件；
第六步：利用TMS320C50开发工具中的仿真器(simulator)，仿真调试可执行COFF文件；
第七步：利用TMS320C50开发工具中的十六进制转换工具(hex conversionutility)，将可执行COFF文件转化为十六进制目标文件；
第八步：利用烧入器将十六进制目标文件烧入TMS320C50的EPROM中。
这样，我们就得到了一块将我们提出的多用户检测方案固化的TMS320C50芯片。将该芯片和“第三步”所述的***中的有关规定好的元件相连结，该芯片就能正常工作，按我们所提出的多用户接收原理完成多用户接收的功能。

Claims (3)

1.一种多级迭代多用户检测方法，其特征在于该检测方法为将外接信号r(t)经匹配滤波器组(1)输出信号“y”，将信号“y”送入多级迭代多用户信号处理模块(2)，经第一级迭代输出为Dy，第二级迭代输出为D2y，第n级迭代输出为Dny，最后送入累加器进行判决得到处理结果
Figure A9811137800021
2.根据权利要求1所述的多级迭代多用户检测方法，其特征在于每级迭代D由一个扩频和解扩单元αR和一个向量延迟单元Tb及加法器A构成，扩频和解扩单元αR和向量延迟单元Tb的输入端为每级迭代D的输入端，扩频和解扩单元αR与向量延迟单元Tb的输出端接加法器A，加法器A的输出端为每级迭代D的输出端。
3.根据权利要求2所述的多级迭代多用户检测方法，其特征在于每个扩频和解扩单元αR中扩频单元分别对各用户信号扩频后相加，再乘以一个预定常数α，最后送入相对于各用户信号的解扩单元。
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