专利名称：一种实时解相关接收机的制作方法
技术领域：
本发明属于码分多址(CDMA)移动通信技术领域，特别是涉及用于异步的CDMA系统中的接收方法和接收机。
码分多址(CDMA)扩频通信系统是近年来发展迅速的一种多址方式，并在第三代移动通信系统中占有重要的地位。CDMA系统具有优良的抗衰落和多径的能力，系统容量大。在CDMA系统中，所有用户共同占用相同的频带，各用户之间用不同的码字进行区分，相互独立发送，因此不同用户的信号在接收端是异步的，由此带来各用户之间码字的不正交，互相关值不为零甚至相当大。当收到的各用户信号功率不相等时，强功率信号对弱功率信号的干扰非常严重，形成所谓的远近效应。
现有常规的接收机采用匹配滤波器加判决器的方法解调，这种方法在获得待解信号能量的同时，还获得了各多址干扰的能量。但这种方法将多址干扰简单地视作高斯白噪声来进行处理，而实际上这两种干扰的性质是截然不同的，这样的简化处理使得系统容量受到多址干扰的极大限制。
现有的多用户检测的方案，如《国际电子与电气工程师协会通信学报》(IEEE Trans.Commun.，vol.COM-38，pp.496-508，Apr.1990)所述的多用户检测的方案，由于其需要对整个通信过程的所有接收数据进行处理才能完全消除其他用户的干扰，故难于实用。
另一种如美国出版的《多用户检测》一书(Multiuser Detection，Sergio Verdu，pp.246-248，Cambridge University Press，1998)所述，能够实时输出用户当前符号判决结果的实时解相关接收机，虽然只需要对当前时刻的接收信号进行处理即可输出不受别的用户干扰的解调信号，但这种方法要求一个与其他所有用户前一个时刻的数据和此时刻的数据对特定用户形成的干扰矢量都同时正交的修正扩频码，当用户的数目比较大的时候，由于需要满足的约束太多，这个修正扩频码与原来扩频码的相关性变得很差，引起系统性能的下降；另一方面，求解对应于一个用户的矢量所需的计算量大约在O(N2)到O(N3)之间，其中N为要满足的约束的个数，该方法由于要满足的约束太多，求解过程会消耗更多的时间。
本发明提供一种新的实时解相关接收机，既能减少解相关接收机要满足的约束个数，大大降低所需的计算量，同时又能通过实时的处理完全抵消其他用户造成的干扰。
附图1为本发明实时解相关接收机的结构原理示意图；附图2为10个用户情况下接收机的误码率-信噪比模拟结果。
这种实时解相关接收机，将接收信号1通过每个用户的解相关处理模块结构2得到特定用户的解相关结果3；所述每个用户的解相关处理模块结构2，包括修正扩频码发生器模块4、乘法器6和积分器模块7；该修正扩频码发生器模块4产生与其他用户当前时刻的发送数据形成的等效干扰扩频码正交的修正扩频码5；所述其他用户当前时刻的发送数据形成的等效干扰扩频码采用《多用户检测》一书中所述的方法来构成，即对每一个干扰用户当前时刻的发送数据扩频调制的结果落在特定用户当前时刻的发送数据扩频调制的结果所在时间段的部分进行截取，并添加零扩展到整个特定用户当前时刻的发送数据扩频调制的结果所在的时间段，得到每个干扰用户当前时刻的发送数据形成的等效干扰扩频码；同理可以得到每个干扰用户前一个时刻的发送数据形成的等效干扰扩频码；所述积分器模块7在对应于特定用户的一个符号的时间内，将接收信号1与对应于特定用户的修正扩频码5的乘积进行积分，并输出相关结果8；其特征在于所述修正扩频码发生器模块4仅对其他用户当前数据产生的干扰进行解相关的处理，而在最后增加了于扰抵消器模块11，利用反馈回来的各个用户前一个时刻的解相关结果3来抵消其他用户前一个时刻数据的干扰；所述接收信号1在乘法器6和积分器模块7中与修正扩频码5进行相关，干扰抵消器模块11从相关结果8中减去其他用户前一个时刻的发送数据对这个相关结果造成的干扰分量10，最后输出当前时刻的解相关结果3；该修正扩频码发生器模块4只求与每个干扰用户当前时刻的发送数据形成的等效干扰扩频码正交的修正扩频码5；得到修正扩频码5以后，再选取每个干扰用户前一个时刻的发送数据形成的等效干扰扩频码来构成另一组(用户数-1)个干扰扩频码，然后，分别用前面求得的特定用户的修正扩频码5与这(用户数-1)个与扩频码长相等的干扰扩频码进行相关，分别得到其他用户前一个时刻发送数据对这个特定用户的修正扩频码5的干扰系数9；所述干扰抵消器模块11从积分器模块7输出的相关结果8中减去其他用户的前一个时刻的解相关结果3与这些用户对这个特定用户的修正扩频码5的干扰系数9分别在乘法器6中相乘得到的干扰分量10，作为特定用户当前时刻的解相关结果3输出。
由于本发明实时解相关接收机在修正扩频码发生器模块4中只选取了每个干扰用户当前时刻的发送数据形成的等效干扰扩频码来构成干扰空间，从而使得这种实时解相关接收机要求的约束条件只有现有实时解相关接收机的一半。这样带来的好处是多方面的由于约束条件的减少，要求与特定用户修正扩频码5正交的线性空间也随着减小，这使得修正扩频码5与原来的扩频码更加接近，从而，特定用户的修正扩频码5的向量长度更大，相应地具有更大的扩频增益，这会为系统带来更好的性能；另一方面，由于约束条件减少，在修正扩频码发生器模块4中求特定用户的修正扩频码5的时候，所需的计算量也随之减少，在向量的个数为N的情况下，求与这N个向量正交的计算量在O(N2)到O(N3)之间，在这种实时解相关接收机中，约束条件的数量比原来减少了一半，从而计算量减少到原来的 到 ；另一方面，每个干扰用户当前时刻的发送数据形成的等效干扰扩频码的干扰由后面的干扰抵消器模块11进行抵消，从而完全消除了多用户环境带来的干扰。
以下结合
本发明的实施例。
实施例1假定用户数为K，模块2为针对单个用户的解相关处理模块结构，信号1为输入解相关处理模块结构2的接收信号，从解相关处理模块结构2输出的信号3为各个用户的解相关的输出，送往后级做下一步的处理，同时送到针对其他用户的处理模块结构2以抵消这个数据造成的干扰。
在解相关处理模块结构2中，模块4为修正扩频码发生器；信号5为修正扩频码发生器产生的修正扩频码；模块6为乘法器；模块7为积分器；信号8为输入信号1与修正扩频码5进行相关的结果；信号9为修正扩频码发生器4产生的其他用户前一个时刻发送的数据对信号8的干扰系数；信号10为其他用户前一个时刻发送的数据对相关结果8实际造成的干扰分量；模块11为干扰抵消器，它由减法器构成。
修正扩频码发生器4先采用《多用户检测》一书中所述的方法来构成其他用户当前时刻的发送数据形成的等效干扰扩频码，然后按如下方法求得针对每一个特定用户的修正扩频码首先使用斯密特(Gram-Schmidt)正交化方法求出用户数-1个与扩频码长相等的干扰扩频码张成的线性空间的一组正交基，再求特定用户的扩频码与这一组正交基(也即与用户数-1个与扩频码长相等的干扰扩频码张成的线性空间)正交的分量，并将其作为特定用户的修正扩频码信号5；再采用《多用户检测》一书中所述的方法来构成其他用户前一个时刻的发送数据形成的等效干扰扩频码，并将这些等效干扰扩频码与修正扩频码5进行相关，分别得到修正扩频码发生器产生的其他用户前一个时刻发送的数据对相关结果8的干扰系数9。
积分器7在对应于特定用户的一个符号的时间内，将接收信号1与对应于特定用户的修正扩频码信号5的乘积进行积分，输出为相关结果8；干扰系数9分别与其他每个干扰用户的前一个时刻的解相关结果3在乘法器6中相乘得到要从相关结果8中减去的其他每个干扰用户前一个时刻的发送数据所造成的干扰分量10；干扰抵消器11从相关结果信号8中减去其他每个干扰用户前一个时刻发送的数据产生的干扰分量10，结果为特定用户的当前时刻输出信号3。由于接收信号1与修正扩频码信号5的相关已经除去了其他所有用户当前时刻发送的数据产生的干扰，再经过干扰抵消器11除去了其他所有用户前一个时刻发送的数据产生的干扰，这样就达到从最后的输出结果3中除去其他所有用户干扰的效果。
假如在这个例子中有10个用户同时发送信息，修正扩频码发生器4中要求与9个等效干扰扩频码正交的修正扩频码信号5，用斯密特(Gram-Schmidt)正交化方法处理所需的乘法次数为92＝81到93＝729之间，而在现有技术中，要求与19个等效干扰扩频码正交的一个矢量，用斯密特(Gram-Schmidt)正交化方法要求的乘法次数为192＝361到193＝6859之间。由此可见本发明实时解相关接收机所需的计算量大大降低了。
在下面的性能模拟中，选取10个长度为31的扩频序列(Gold序列)，每个用户的时延随机选取，并且另外9个用户的信号幅度为第一个用户信号幅度的10倍。附图2给出了一个用户在另外9个用户的干扰情况下的模拟结果，图中曲线为该用户的误码率-信噪比曲线，其中纵坐标为误码率(BER1)，横坐标为信噪比(SNR1)，其定义为 ，其中A1为用户1的信号幅度，σ2为加性高斯白噪声的功率。图中实线为单用户情况下的曲线，点虚线为采用传统的匹配滤波器接收机情况下的曲线，虚线为采用本实时解相关接收机情况下的曲线。从图中可以看到，随着信号信噪比的增加，采用本实时解相关接收机情况下的误码率也相应降低，而采用传统的匹配滤波器接收机情况下的误码率基本保持不变。这表明，本实时解相关接收机能够除去别的干扰用户造成的干扰，具有比较好的抗多址干扰的能力。
权利要求
1.一种实时解相关接收机，将接收信号1通过每个用户的解相关处理模块结构2得到特定用户的解相关结果3；所述每个用户的解相关处理模块结构2，包括修正扩频码发生器模块4、乘法器6和积分器模块7；该修正扩频码发生器模块4产生与其他用户当前时刻的发送数据形成的等效干扰扩频码正交的修正扩频码5；所述其他用户当前时刻的发送数据形成的等效干扰扩频码采用《多用户检测》一书中所述的方法来构成，即对每一个干扰用户当前时刻的发送数据扩频调制的结果落在特定用户当前时刻的发送数据扩频调制的结果所在时间段的部分进行截取，并添加零扩展到整个特定用户当前时刻的发送数据扩频调制的结果所在的时间段，得到每个干扰用户当前时刻的发送数据形成的等效干扰扩频码；同理可以得到每个干扰用户前一个时刻的发送数据形成的等效干扰扩频码；所述积分器模块7在对应于特定用户的一个符号的时间内，将接收信号1与对应于特定用户的修正扩频码5的乘积进行积分，并输出相关结果8；其特征在于所述修正扩频码发生器模块4仅对其他用户当前数据产生的干扰进行解相关的处理，而在最后增加了干扰抵消器模块11，利用反馈回来的各个用户前一个时刻的解相关结果3来抵消其他用户前一个时刻数据的干扰；所述接收信号1在乘法器6和积分器模块7中与修正扩频码5进行相关，干扰抵消器模块11从相关结果8中减去其他用户前一个时刻的发送数据对这个相关结果造成的干扰分量10，最后输出当前时刻的解相关结果3；该修正扩频码发生器模块4只求与每个干扰用户当前时刻的发送数据形成的等效干扰扩频码正交的修正扩频码5；得到修正扩频码5以后，再选取每个干扰用户前一个时刻的发送数据形成的等效干扰扩频码来构成另一组(用户数-1)个干扰扩频码，然后，分别用前面求得的特定用户的修正扩频码5与这(用户数-1)个与扩频码长相等的干扰扩频码进行相关，分别得到其他用户前一个时刻发送数据对这个特定用户的修正扩频码5的干扰系数9；所述干扰抵消器模块11从积分器模块7输出的相关结果8中减去其他用户的前一个时刻的解相关结果3与这些用户对这个特定用户的修正扩频码5的干扰系数9分别在乘法器6中相乘得到的干扰分量10，作为特定用户当前时刻的解相关结果3输出。
全文摘要
本发明提供一种新的实时解相关接收机,特征在于其修正扩频码发生器模块仅对其他用户当前数据产生的干扰进行解相关的处理,即只取每个用户当前时刻的发送数据形成的等效干扰扩频码进行求正交向量的处理,而在最后增加了干扰抵消器模块,利用各用户前一个时刻的解相关结果来抵消其他用户前一个时刻数据的干扰;既减少了解相关接收机要满足的约束个数,大大降低了所需的计算量,同时又能通过实时的处理完全抵消其他用户造成的干扰。
文档编号H04B1/06GK1348258SQ00119009
公开日2002年5月8日 申请日期2000年10月8日 优先权日2000年10月8日
发明者朱近康, 杜政 申请人:中国科学技术大学