專利名稱：利用共軛梯度算法的碼分多址通訊系統(tǒng)多用戶檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通訊系統(tǒng)的多用戶檢測方法，具體地說，是涉及一種利用共軛梯度算法的碼分多址通訊系統(tǒng)的多用戶檢測方法。
背景技術(shù)：
在CDMA(碼分多址)通訊系統(tǒng)中，由于多個(gè)用戶的信號在同一空間區(qū)域內(nèi)，在時(shí)域和頻域上是重疊的，因此接收端能否正確分離多用戶信號是系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵，其中一個(gè)重要的影響因素是時(shí)變信道所造成的碼間干擾(ISI)及其它用戶的多址干擾(MAI)。傳統(tǒng)的移動(dòng)通訊系統(tǒng)中，接收系統(tǒng)將多址干擾等效為高斯噪聲，從而將其它用戶的有用信息丟棄了，使判決后誤碼較多。而多用戶檢測則是充分利用系統(tǒng)傳輸?shù)挠杏眯畔⒑推渌脩粜畔頇z測單個(gè)用戶的數(shù)據(jù)，達(dá)到最佳的判決效果，以提高系統(tǒng)性能和系統(tǒng)容量，降低遠(yuǎn)近效應(yīng)對系統(tǒng)的影響，簡化功率控制。
如圖1所示，為一典型的同步CDMA系統(tǒng)的鏈路模型。要考察一個(gè)共有K個(gè)激活用戶的碼分多址CDMA系統(tǒng)，每一個(gè)用戶在每個(gè)數(shù)據(jù)通道突發(fā)(Burst)發(fā)送N個(gè)數(shù)據(jù)符號的信息，如果把第k個(gè)用戶的發(fā)送數(shù)據(jù)表示為d(k)，其中每個(gè)數(shù)據(jù)符號經(jīng)過擴(kuò)頻和無線信道后，接收到的數(shù)據(jù)可以表示為ei(k)=Σn=1Ndn(k)Σq=1Qcq(k)hi-(n-1)Q-q+1(k)=Σn=1Ndn(k)Σw=1Wci-(n-1)Q-w+1(k)hw(k)]]>式中Q為系統(tǒng)的擴(kuò)頻系數(shù)，N為系統(tǒng)的每個(gè)用戶的符號，W為系統(tǒng)信道沖擊響應(yīng)的估計(jì)窗長。
上式中上標(biāo)k表示對應(yīng)于第k個(gè)用戶，所有用戶所占全部碼道數(shù)目K。
定義b(k)為用戶擴(kuò)頻碼和信道沖擊響應(yīng)的乘積b(k)＝c(k)*h(k)上式中，b的格式可以寫為
b(k)=(b1(k),b2(k)···bQ+W-1(k))T,k=1...K]]>式中，b的長度為(W+Q-1)；c(k)=(c1(k),c2(k)···cQ(k))T,k=1...K,]]>是第k個(gè)用戶的信道化碼；h(k)=(h1(k),h2(k)···bW(k))T,k=1...K,]]>第k個(gè)用戶的信道沖擊響應(yīng)；為了表述的方便引入系統(tǒng)矩陣A，則接收信號可以表示為e(k)＝A(k)d(k)+ne(k)=(e1(k),e2(k)···eNQ+W-1(k))T,k=1...K]]>d(k)=(d1(k),d2(k)···dN(k))T,k=1...K]]>n＝(n1，n2…nNQ+W-1)T Q為系統(tǒng)的擴(kuò)頻系數(shù)，N為系統(tǒng)的每個(gè)用戶的符號，W為系統(tǒng)信道沖擊響應(yīng)的估計(jì)窗長。
A矩陣的結(jié)構(gòu)如圖2所示。相同的b(k)，如圖2所示，在A矩陣每一列中用同樣的紋理表示出。
考慮到所用的K個(gè)用戶，則整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸模型(系統(tǒng)方程)可以用以下表示e=Σk=1Ke(k)+n]]>=Σk=1KA(k)d(k)+n;]]>=Ad+n]]>上式中整個(gè)接收的矢量模型可以表示為e＝(e1，e2…eNQ+W-1)T.
如果K個(gè)用戶都被激活，則系統(tǒng)矩陣A可以表示為A＝(A(1)，A(2)，…A(K))
它是一個(gè)(N×Q+W-1)×(N×K)維的矩陣上述問題等價(jià)于下面線性方程組的解(AHA)d＝AHe令R＝(AHA)，稱矩陣R為系統(tǒng)的自相關(guān)矩陣。本系統(tǒng)中R是正定對稱的塊托普利茲(Toeplitz)矩陣，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。
令dmaf＝AHe，通常稱這一個(gè)過程為匹配濾波，dmaf為匹配濾波后的結(jié)果。于是上述線性方程組變?yōu)镽d^=dmaf]]>由于系統(tǒng)的自相關(guān)矩陣是正定對稱塊Toeplitz矩陣，所以現(xiàn)有技術(shù)中一般使用喬萊斯基(Cholesky)分解的方法求解R-1，過程如下d^=R-1dmaf=(LLH)-1dmaf=(LH)-1L-1dmaf=(L-1)HL-1dmaf]]>上式中喬萊斯基分解方法分解R＝LLH，L是下三角矩陣。其結(jié)構(gòu)為 這樣通過使用分解的方法簡化了運(yùn)算量。
由于R矩陣的維數(shù)比較大，這樣對其直接進(jìn)行喬萊斯基分解，其運(yùn)算量將無法接受，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度大，實(shí)際應(yīng)用過程中對資源要求比較高，這就造成檢測器結(jié)構(gòu)復(fù)雜。當(dāng)當(dāng)前的激活的用戶數(shù)很多的時(shí)候，K會(huì)變得很大，這樣矩陣分解的復(fù)雜度將大幅度增加。如矩陣求逆，前后向迭代解方程步驟的復(fù)雜度都將激增，使整個(gè)該多用戶檢測的方法的復(fù)雜度很高。
其次，直接進(jìn)行喬萊斯基分解，運(yùn)算復(fù)雜度不會(huì)隨信道環(huán)境的改善而變化。由于喬萊斯基分解的方法是屬于直接法，所以其計(jì)算的步驟是固定的，因此其計(jì)算的復(fù)雜度也是固定的，而且不隨信道情況的改善而且變化，即使當(dāng)傳播環(huán)境非常好的時(shí)候，也要重復(fù)所有的步驟，這樣造成算法的復(fù)雜度固定。
由于喬萊斯基分解的復(fù)雜度過高，這樣在實(shí)際應(yīng)用中，只能對部分的相關(guān)矩陣進(jìn)行分解，即近似喬萊斯基分解方法，而不能進(jìn)行精確的喬萊斯基分解。這樣我們只能得到它的近似解。
除了使用直接喬萊斯基分解方法求解，常用的還有干擾消除的方法，但是，常用干擾消除的方法的收斂速度很慢。尤其是當(dāng)環(huán)境惡劣時(shí)，如當(dāng)對徑情況比較多時(shí)，需要較高的迭帶次數(shù)才能收斂。而且在有些條件下，迭帶可能不收斂。造成算法失敗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用共軛梯度算法的碼分多址通訊系統(tǒng)的多用戶檢測方法，其能降低運(yùn)算復(fù)雜度，且其收斂速度較快，能精確檢測所有用戶所占全部碼道上的數(shù)據(jù)，以達(dá)到最佳的接收效果。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種利用共軛梯度算法碼分多址通訊系統(tǒng)的多用戶檢測方法，其包含以下步驟1.在碼分多址的通訊系統(tǒng)中，接收裝置檢測所有用戶所占全部碼道的擴(kuò)頻信息、加擾信息、信道沖擊響應(yīng)信息；2.接收裝置產(chǎn)生系統(tǒng)的自相關(guān)矩陣R，該矩陣R反映上述用戶的擴(kuò)頻信息、加擾信息、信道沖擊響應(yīng)信息；3.生成接收到的用戶數(shù)據(jù)矢量dmaf接收裝置使用匹配濾波器或者瑞克接收機(jī)檢測得到解擴(kuò)后所有被激活的用戶數(shù)據(jù)，并按照一定的排列規(guī)律排列，可以選擇的一種排列規(guī)律是以第一個(gè)碼道上的數(shù)據(jù)的第一個(gè)符號，第二個(gè)碼道上的數(shù)據(jù)的第一個(gè)符號，以此類推，到第K碼道上的數(shù)據(jù)的一個(gè)符號；然后，第一個(gè)碼道上的數(shù)據(jù)的第二個(gè)符號，第二個(gè)碼道上的數(shù)據(jù)的第二個(gè)符號，以此類推，到第K個(gè)碼道上的數(shù)據(jù)的第二個(gè)符號，同樣的依照此規(guī)律排列所有N個(gè)符號，形成矢量dmaf；4.由上述矩陣R、用戶數(shù)據(jù)矢量dmaf，得到要求解的計(jì)算各個(gè)碼道發(fā)送數(shù)據(jù)的系統(tǒng)方程Rd^=dmaf;]]>5.多用戶檢測模塊解出上述方程的解 得到各用戶所占碼道上的發(fā)送數(shù)據(jù)的估計(jì)，達(dá)到多用戶檢測的目的；所述步驟5又包含以下步驟5.1多用戶檢測模塊進(jìn)行初始參量選擇5.1.1選擇初始迭代值
5.1.2選擇初始?xì)埩縭0=Rd^0-dmaf;]]>5.1.3收斂性檢測，如果收斂條件滿足，則 就是所要求的解 退出運(yùn)算過程；5.1.4初始搜索方向的選擇方向q0＝r0；5.2進(jìn)入迭帶計(jì)算過程，以下角標(biāo)表示第k次迭代，k＝1，2，3，...
5.2.1計(jì)算第k次迭代時(shí)的矩陣與矢量的乘積Rqk-1；5.2.2計(jì)算前進(jìn)步長αk-1＝-(rk-1，rk-1)/(Rqk-1，qk-1)，該步驟包括兩個(gè)內(nèi)積運(yùn)算和一個(gè)除法運(yùn)算；5.2.3計(jì)算第k次迭帶值d^k=d^k-1+αk-1qk-1;]]>5.2.4更新殘量rk＝rk-1+αk-1Rqk-1；5.2.5收斂性檢測，如果收斂條件滿足停止計(jì)算，上述 就是所要求的解 退出運(yùn)算過程，跳出循環(huán)；5.2.6計(jì)算參量，令λk-1＝(rk，rk)/(rk-1，rk-1)5.2.7更新搜索方向qk＝rk+λk-1qk-15.2.8循環(huán)執(zhí)行步驟5.2.1至5.2.7，直到步驟5.2.5的條件滿足而停止計(jì)算跳出循環(huán)。
所述的步驟5.1.4和5.2.5，收斂性檢測包含以下步驟A1確定一門限最小誤差e，該數(shù)值必須足夠??；A2求解迭代解第k步的殘量rk的?！瑀k‖2；A3依據(jù)一定的判斷準(zhǔn)則，當(dāng)‖rk‖2減小至e或小于e，或不再顯著的被減小時(shí)，則收斂性條件滿足，退出迭帶運(yùn)算。
步驟5.1.4和5.2.5，收斂性檢測也可通過以下方式進(jìn)行B1事先根據(jù)通訊系統(tǒng)的性能要求，設(shè)定一最大的迭帶次數(shù)值Y；B2判斷迭帶次數(shù)值k是否達(dá)到Y(jié)，如達(dá)到則收斂性條件滿足，退出迭帶運(yùn)算。
步驟A1包括以下步驟A1.1根據(jù)該碼分多址通訊系統(tǒng)的性能要求，設(shè)定一相對門限值f；A1.2計(jì)算ek=f·(||R||·||d^k||2+||dmaf||2);]]>A1.3將該ek設(shè)定為e。
門限最小誤差e的還可通過以下確定準(zhǔn)則確定
e＝f·‖dmaf‖2；或e＝f·‖r0‖2。
所述的步驟5.1.4和5.2.5，收斂性檢測還可通過以下方式進(jìn)行判斷在相鄰的兩次的迭代中解出的數(shù)據(jù) 和 的符號的變化，如果符號不再變化時(shí)或變化量少于一定的數(shù)值后，則收斂條件滿足，可以終止迭代。
所述的步驟5.2.1中，計(jì)算矢量與矩陣的乘積計(jì)算為Rqk＝u，u是一臨時(shí)矢量，令 則 q＝[q1，q2，q3…qN]T，u＝[u1，u2，u3，…uN]T，其中，qi＝[q1，q2，…qK]T，ui＝[u1，u2，…，uK]Ti＝1，2，…N矩陣Ri的維數(shù)為K×K階的矩陣，其中K是當(dāng)前所有用戶所占的碼道數(shù)，N為每個(gè)用戶的發(fā)送符號數(shù)；考察兩個(gè)子塊的乘法R1qi和R1Hqi，這樣上述兩個(gè)矩陣和矢量的乘法運(yùn)算寫成各個(gè)元素的形式，分別為 式中， 式中， 式中rji＝conj(rij)，即rij的共軛，式中i＝1，2，…K，j＝1，2，…K；則上述的矩陣矢量的乘法，寫開為
uk=Σt=0Krktqt,]]>和uk′=Σt=0Kr‾kiqt,]]>其中，rki和rkti是R和R的元素，qt為q的元素，因?yàn)樗麄兙鶠閺?fù)數(shù)，把他們的實(shí)部和虛部分開寫為uk=Σt=0Kritqt=Σt=0K(rrit+iirit)*(rqt+iiqt)=Σt=0K(rrit*rqt-irit*iqt)+i(rrit*qt+irit*rqt)]]>uk′=Σt=0Kr‾itqt=Σt=0K(rrit-iiqit)*(rqt+iiqt)=Σt=0K(rrit*rqt+irit*iqt)+i(rrit*qt-irit*rqt)]]>上式中rrit，irit，rqt，iqt分別為rit的實(shí)部和虛部，qt的實(shí)部和虛部；這樣在計(jì)算u和u′的時(shí)，將使用幾個(gè)公用的乘法結(jié)果，rrit*rqt，irit·*iqt，rrit*qt，irit*rqt，僅僅irit*rqt和irit*iqt的符號將發(fā)生變化；同時(shí)在求u和u′的時(shí)候其計(jì)算的順序略有變化，節(jié)省運(yùn)算資源。
所述的步驟5.1.1選擇初始迭帶值d^0=0;]]>或d^0=sign(dmaf);]]>或d^0=dmaf;]]>或選擇初始迭代值d^0=dmaf/||dmaf||2.]]>本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1.運(yùn)算復(fù)雜度降低，通過本發(fā)明，可大大的簡化運(yùn)算量，這樣使運(yùn)算量大為降低。使在較好的信道條件下運(yùn)算量會(huì)小于背景技術(shù)中的喬萊斯基分解的運(yùn)算量。而且算法的存儲量以及空間的復(fù)雜度都不是很大，而且在實(shí)現(xiàn)中非常有利于流水線操作。
2.迭代次數(shù)是根據(jù)要求而變化，由于迭代的終止準(zhǔn)則的相對門限是可以指定的。故可以根據(jù)不同的業(yè)務(wù)的要求而相應(yīng)的選擇不同的終止門限，這樣使迭代次數(shù)可以根據(jù)需要而變化，這樣在業(yè)務(wù)質(zhì)量要求較高的時(shí)候和業(yè)務(wù)質(zhì)量要求較低的情況下，迭代的次數(shù)是可以不同的。
3.在信道情況較好的情況迭代的性能優(yōu)異，當(dāng)信號的傳播環(huán)境較好的時(shí)候，此時(shí)對應(yīng)迭代矩陣的譜條件數(shù)很小，這種情況下，迭代可以經(jīng)過很少的次數(shù)或根本不需要迭代實(shí)現(xiàn)，這在喬萊斯基分解的方法是不能做到的。此時(shí)算法實(shí)際執(zhí)行的次數(shù)是可以根據(jù)信道的情況的變化而變化。


圖1為CDMA系統(tǒng)的鏈路模型示意圖；
圖2為矩陣A的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為矩陣R的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為利用共軛梯度算法的多用戶檢測方法中求解各用戶估計(jì)發(fā)送數(shù)據(jù)的流程示意圖；圖5是利用本發(fā)明的多用戶檢測方法，進(jìn)行求解各用戶估計(jì)發(fā)送數(shù)據(jù)的一應(yīng)用方框圖。
具體實(shí)施例方式
以下根據(jù)圖4、圖5，說明本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式。
本發(fā)明首先提供一種利用共軛梯度算法的多用戶檢測方法，其包含以下步驟1.檢測所有用戶所占全部碼道的擴(kuò)頻信息、加擾信息、信道沖擊響應(yīng)信息；2.產(chǎn)生系統(tǒng)的自相關(guān)矩陣R，該矩陣R反映上述用戶的擴(kuò)頻信息、加擾信息、信道沖擊響應(yīng)信息；3.生成接收到的用戶數(shù)據(jù)矢量dmaf檢測得到解擴(kuò)后所有被激活的用戶數(shù)據(jù)，并按以下規(guī)律排列以第一個(gè)碼道上的數(shù)據(jù)的第一個(gè)符號，第二個(gè)碼道上的數(shù)據(jù)的第一個(gè)符號，以此類推，到第K碼道上的數(shù)據(jù)的一個(gè)符號；然后，第一個(gè)碼道上的數(shù)據(jù)的第二個(gè)符號，第二個(gè)碼道上的數(shù)據(jù)的第二個(gè)符號，以此類推，到第K個(gè)碼道上的數(shù)據(jù)的第二個(gè)符號，同樣的依照此規(guī)律排列所有N的符號，形成矢量dmaf；4.由上述矩陣R、用戶數(shù)據(jù)矢量dmaf，得到要求解的計(jì)算各個(gè)碼道發(fā)送數(shù)據(jù)的系統(tǒng)方程Rd^=dmaf;]]>5.解出上述方程的解 得到各用戶所占碼道上的發(fā)送數(shù)據(jù)的估計(jì)，達(dá)到多用戶檢測的目的；如圖4所述，為本發(fā)明中利用共軛梯度算法的多用戶檢測方法中求解多用戶估計(jì)發(fā)送數(shù)據(jù)的流程示意圖；即步驟5的流程示意圖首先，進(jìn)行初始參量選擇(步驟5.1)，該步驟5.1包含步驟5.1.1選擇初始迭代值 5.1.2選擇初始?xì)埩縭0=Rd^0-dmaf;]]>
5.1.3收斂性檢測，如果收斂條件滿足，則 就是所要求的解 退出運(yùn)算過程；5.1.4初始搜索方向的選擇方向q0＝r0；其次，進(jìn)入迭帶計(jì)算過程(步驟5.2)，以下角標(biāo)表示第k次迭代，k＝1，2，3，...
5.2.1計(jì)算第k次迭代時(shí)的矩陣與矢量的乘積Rqk-1；5.2.2計(jì)算前進(jìn)步長αk-1＝-(rk-1，rk-1)/(Rqk-l，qk-1)，該步驟包括兩個(gè)內(nèi)積運(yùn)算和一個(gè)除法運(yùn)算；5.2.3計(jì)算第k次迭帶值d^k=d^k-1+αk-1qk-1;]]>5.2.4更新殘量rk＝rk-1+αk-1Rqk-15.2.5收斂性檢測，如果收斂條件滿足停止計(jì)算，上述 就是所要求的解 退出運(yùn)算過程，跳出循環(huán)；5.2.6計(jì)算參量，令λk-1＝(rk，rk)/(rk-1，rk-1)5.2.7更新搜索方向qk＝rk+λk-1qk-15.2.8循環(huán)執(zhí)行步驟5.2.1至5.2.7，直到步驟5.2.5的條件滿足而停止計(jì)算跳出循環(huán)。
步驟5.1.4和5.2.5，收斂性檢測包含以下步驟A1確定一門限最小誤差e，該數(shù)值必須足夠?。籄2求解迭代解第k步的殘量rk的?！瑀k‖2；A3依據(jù)一定的判斷準(zhǔn)則，當(dāng)‖rk‖2減小至e或小于e，或不再顯著的被減小時(shí)，則收斂性條件滿足，退出迭帶運(yùn)算。
步驟5.1.4和5.2.5，收斂性檢測也可通過以下方式進(jìn)行B1事先根據(jù)通訊系統(tǒng)的性能要求，設(shè)定一最大的迭帶次數(shù)值Y；B2判斷迭帶次數(shù)值k是否達(dá)到Y(jié)，如達(dá)到則收斂性條件滿足，退出迭帶運(yùn)算。
步驟A1包括以下步驟A1.1根據(jù)該碼分多址通訊系統(tǒng)的性能要求，設(shè)定一相對門限值f；A1.2計(jì)算ek=f·(||R||·||d^k||2+||dmaf||2);]]>A1.3將該ek設(shè)定為e。
門限最小誤差e的還可通過以下確定準(zhǔn)則確定
e＝f·‖dmaf‖2；或e＝f·‖r0‖2。
步驟5.1.4和5.2.5，收斂性檢測還可通過以下方式進(jìn)行判斷在相鄰的兩次的迭代中解出的數(shù)據(jù) 和 的符號的變化，如果所解的符號不再變化時(shí)或變化量少于一定的數(shù)值后，則收斂條件滿足，可以終止迭代。
步驟5.2.1中，計(jì)算矢量與矩陣的乘積計(jì)算為Rqk＝u，u是一臨時(shí)矢量，令 則 q＝[q1，q2，q3…qN]T，u＝[u1，u2，u3，…uN]T，其中，qi＝[q1，q2，…qK]T，ui＝[u1，u2，…，uK]Ti＝1，2，…N矩陣Ri的維數(shù)為K×K階的矩陣，其中K是當(dāng)前所有用戶所占的碼道數(shù)，N為每個(gè)用戶的發(fā)送符號數(shù)；考察兩個(gè)子塊的乘法R1qi和R1Hqi，這樣上述兩個(gè)矩陣和矢量的乘法運(yùn)算寫成各個(gè)元素的形式，分別為 式中， 式中， 式中rji＝conj(rij)，即rij的共軛，式中i＝1，2，…K，j＝1，2，…K；則上述的矩陣矢量的乘法，寫開為
uk=Σt=0Krktqt,]]>和uk′=Σt=0Kr‾kiqt,]]>其中，rki和rkti是R和R的元素，qt為q的元素，因?yàn)樗麄兙鶠閺?fù)數(shù)，把他們的實(shí)部和虛部分開寫為uk=Σt=0Kritqt=Σt=0K(rrit+iirit)*(rqt+iiqt)=Σt=0K(rrit*rqt-irit*iqt)+i(rrit*qt+irit*rqt)]]>uk′=Σt=0Kr‾itqt=Σt=0K(rrit-iiqit)*(rqt+iiqt)=Σt=0K(rrit*rqt+irit*iqt)+i(rrit*qt-irit*rqt)]]>上式中rrit，irit，rqt，iqt分別為rit的實(shí)部和虛部，qt的實(shí)部和虛部；這樣在計(jì)算u和u′的時(shí)，將使用幾個(gè)公用的乘法結(jié)果，rrit*rqt，irit·*iqt，rrit*qt，irit*rqt，僅僅irit*rqt和irit*iqt的符號將發(fā)生變化；同時(shí)在求u和u′的時(shí)候其計(jì)算的順序略有變化，節(jié)省運(yùn)算資源。
步驟5.1.1選擇初始迭帶值d^0=0;]]>或d^0=sign(dmaf);]]>或d^0=dmaf;]]>或選擇初始迭代值為d^0=dmaf/||dmaf||2,]]>即對前述的初始迭帶值的模進(jìn)行調(diào)整以以提高收斂速度。
如圖5所示，為一種利用本發(fā)明的多用戶檢測方法，進(jìn)行求解各用戶估計(jì)發(fā)送數(shù)據(jù)的應(yīng)用方框圖。首先，在接收信號模塊501對接收到的各用戶信號進(jìn)行分離，根據(jù)系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)將訓(xùn)練序列和數(shù)據(jù)區(qū)分離，其中訓(xùn)練序列和數(shù)據(jù)區(qū)排布方式由該通訊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范所規(guī)定，序列序列部分送入用戶信道估計(jì)模塊502，數(shù)據(jù)部分送用戶信號解擴(kuò)模塊503。用戶信道估計(jì)502利用訓(xùn)練序列進(jìn)行信道估計(jì)，得到信道沖擊響應(yīng)信息h；碼道檢測模塊507，用于檢測當(dāng)前激活的碼道的信息，包含本用戶和其他用戶的信息；該模塊根據(jù)實(shí)現(xiàn)的算法的不同會(huì)使用用戶的信道的估計(jì)模塊或者用戶信號的檢測模塊的信息。用戶數(shù)據(jù)解擴(kuò)模塊503，利用得到的信道沖擊響應(yīng)信息h和激活碼道的的擴(kuò)頻信息c及加擾信息v對數(shù)據(jù)進(jìn)行解擴(kuò)，得到該用戶的接受數(shù)據(jù)；接收數(shù)據(jù)生成模塊504，將K個(gè)用戶的總的解擴(kuò)后的數(shù)據(jù)并按照一定的排列方式形成接收數(shù)據(jù)矢量dmaf。相關(guān)矩陣生成模塊505中，根據(jù)用戶信道沖擊響應(yīng)信息、用戶的擴(kuò)頻信息以及加擾信息的情況，并按照一定的方式產(chǎn)生R矩陣，即得到用戶的系統(tǒng)相關(guān)矩陣R；最后系統(tǒng)相關(guān)矩陣R和接受數(shù)據(jù)矢量dmaf送入本發(fā)明所示的多用戶檢測模塊506，求得估計(jì)的各用戶發(fā)送數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種利用共軛梯度算法的碼分多址通訊系統(tǒng)的多用戶檢測方法，其包含以下步驟1.在碼分多址的通訊系統(tǒng)中，接收裝置檢測當(dāng)前所有用戶所占全部碼道的擴(kuò)頻信息、加擾信息、信道沖擊響應(yīng)信息；2.接收裝置產(chǎn)生系統(tǒng)的自相關(guān)矩陣R，該矩陣R反映上述用戶的擴(kuò)頻信息、加擾信息、信道沖擊響應(yīng)信息；3.生成接收到的用戶數(shù)據(jù)矢量dmaf接收裝置使用匹配濾波器或者瑞克接收機(jī)，檢測得到接收信號經(jīng)過解擴(kuò)后所有激活的用戶數(shù)據(jù)，并按一定的排列規(guī)律排列，形成矢量dmaf；4.由上述矩陣R、用戶數(shù)據(jù)矢量dmaf，得到要求解的計(jì)算各個(gè)碼道發(fā)送數(shù)據(jù)的系統(tǒng)方程Rd^=dmaf;]]>5.多用戶檢測模塊解出上述方程的解 得到各用戶所占碼道上的發(fā)送數(shù)據(jù)的估計(jì)，達(dá)到多用戶檢測的目的；所述步驟5又包含以下步驟5.1多用戶檢測模塊進(jìn)行初始參量選擇5.1.1選擇初始迭代值 5.1.2選擇初始?xì)埩縭0=Rd^0-dmaf;]]>5.1.3收斂性檢測，如果滿足一定的收斂條件，則 就是所要求的解 退出運(yùn)算過程；5.1.4初始搜索方向的選擇方向q0＝r0；5.2進(jìn)入迭帶計(jì)算過程，以下角標(biāo)表示第k次迭代，k＝1，2，3，...5.2.1計(jì)算第k次迭代時(shí)的矩陣與矢量的乘積Rqk-1；5.2.2計(jì)算前進(jìn)步長αk-1＝-(rk-1，rk-1)/(Rqk-1，qk-1)，該步驟包括兩個(gè)內(nèi)積運(yùn)算和一個(gè)除法運(yùn)算；5.2.3計(jì)算第k次迭帶值d^k=d^k-1+αk-1qk-1;]]>5.2.4更新殘量rk＝rk-1+αk-1Rqk-1；5.2.5收斂性檢測，如果滿足一定的收斂條件停止計(jì)算，上述 就是所要求的解 退出運(yùn)算過程，跳出循環(huán)；5.2.6計(jì)算參量，令λk-1＝(rk，rk)/(rk-1，rk-1)5.2.7更新搜索方向qk＝rk+λk-1qk-15.2.8循環(huán)執(zhí)行步驟5.2.1至5.2.7，直到步驟5.2.5的條件滿足而停止計(jì)算跳出循環(huán)。
2.如權(quán)利要求1所述的利用共軛梯度算法的碼分多址通訊系統(tǒng)的多用戶檢測方法，其特征在于，所述的步驟5.1.4和5.2.5，收斂性檢測包含以下步驟A1確定一門限最小誤差e，該數(shù)值必須足夠??；A2求解迭代解第k步的殘量rk的?！瑀k‖2；A3依據(jù)一定的判斷準(zhǔn)則，當(dāng)‖rk‖2減小至e或小于e，或不再顯著的被減小時(shí)，則收斂性條件滿足，退出迭帶運(yùn)算。
3.如權(quán)利要求1所述的利用共軛梯度算法的碼分多址通訊系統(tǒng)的多用戶檢測方法，其特征在于，所述的步驟5.1.4和5.2.5，收斂性檢測包含以下步驟B1事先根據(jù)通訊系統(tǒng)的性能要求，設(shè)定一最大的迭帶次數(shù)值Y；B2判斷迭帶次數(shù)值k是否達(dá)到Y(jié)，如達(dá)到則收斂性條件滿足，退出迭帶運(yùn)算。
4.如權(quán)利要求2所述的利用共軛梯度算法的碼分多址通訊系統(tǒng)的多用戶檢測方法，其特征在于，步驟A1包括以下步驟A1.1根據(jù)該碼分多址通訊系統(tǒng)的性能要求，設(shè)定一相對門限值f；A1.2計(jì)算ek=f·(||R||·||d^k||2+||dmaf||2);]]>A1.3將該ek設(shè)定為e。
5.如權(quán)利要求2所述的利用共軛梯度算法的碼分多址通訊系統(tǒng)的多用戶檢測方法，其特征在于，所述的門限最小誤差e的確定準(zhǔn)則是根據(jù)該碼分多址通訊系統(tǒng)的性能要求，設(shè)定一相對門限值fe＝f·‖dmaf‖2。
6.如權(quán)利要求2所述的利用共軛梯度算法的碼分多址通訊系統(tǒng)的多用戶檢測方法，其特征在于，所述的門限最小誤差e的確定準(zhǔn)則是根據(jù)該碼分多址通訊系統(tǒng)的性能要求，設(shè)定一相對門限值f；e＝f·‖r0‖2。
7.如權(quán)利要求1至7任一所述的利用共軛梯度算法的碼分多址通訊系統(tǒng)的多用戶檢測方法，其特征在于，所述的步驟5.1.4和5.2.5，收斂性檢測是指判斷在相鄰的兩次的迭代中解出的數(shù)據(jù) 和 的符號的變化，如果符號不再變化時(shí)或變化量少于一定的數(shù)值后，則收斂條件滿足，可以終止迭代。
8.如權(quán)利要求1至7任一所述的利用共軛梯度算法的碼分多址通訊系統(tǒng)的多用戶檢測方法，其特征在于，所述的步驟5.2.1中，計(jì)算矢量與矩陣的乘積計(jì)算為Rqk＝u，u是一臨時(shí)矢量，令 則 q＝[q1，q2，q3…qN]T，u＝[u1，u2，u3，…uN]T，其中，qi＝[q1，q2，…qK]T，ui＝[u1，u2，…，uK]Ti＝1，2，…N矩陣Ri的維數(shù)為K×K階的矩陣，其中K是當(dāng)前所有用戶所占的碼道數(shù)，N為每個(gè)用戶的發(fā)送符號數(shù)；考察兩個(gè)子塊的乘法R1qi和R1Hqi，上述兩個(gè)矩陣和矢量的乘法運(yùn)算寫成各個(gè)元素的形式，分別為 式中， 式中， 式中rji＝conj(rij)，即rij的共軛，式中i＝1，2，…K，j＝1，2，…K；則上述的矩陣矢量的乘法，寫開為uk=Σt=0Krktqt,]]>和uk′=Σt=0Kr‾kiqt,]]>其中，rki和rkti是R和R的元素，qt為q的元素，因?yàn)樗麄兙鶠閺?fù)數(shù)，把他們的實(shí)部和虛部分開寫為uk=Σt=0Kritqt=Σt=0K(ritr+iriti)*(qtr+iqti)=Σt=0K(ritr*qtr-riti*qti)+i(ritr*qt+riti*qtr)]]>uk′=Σt=0Kr‾itqt=Σt=0K(ritr-iqiti)*(qtr+iqti)=Σt=0K(ritr*qtr+riti*qti)+i(ritr*qt-riti*qtr)]]>上式中rrit，irit，rqt，iqt分別為rit的實(shí)部和虛部，qt的實(shí)部和虛部；在計(jì)算u和u′的時(shí)，將使用幾個(gè)公用的乘法結(jié)果，rrit*rqt，irit·*iqt，rrit*qt，irit*rqt，僅僅irit*rqt和irit*iqt的符號將發(fā)生變化；同時(shí)在求u和u′的時(shí)候其僅僅計(jì)算的順序略有變化。
9.如權(quán)利要求8所述的利用共軛梯度算法的碼分多址通訊系統(tǒng)的多用戶檢測方法，其特征在于，步驟3，按照一定的排列規(guī)律排列，是指以第一個(gè)碼道上的數(shù)據(jù)的第一個(gè)符號，第二個(gè)碼道上的數(shù)據(jù)的第一個(gè)符號，以此類推，到第K碼道上的數(shù)據(jù)的第一個(gè)符號；然后，第一個(gè)碼道上的數(shù)據(jù)的第二個(gè)符號，第二個(gè)碼道上的數(shù)據(jù)的第二個(gè)符號，以此類推，到第K個(gè)碼道上的數(shù)據(jù)的第二個(gè)符號，同樣的依照此規(guī)律排列所有N的符號，形成矢量dmaf。
10.如權(quán)利要求9所述的利用共軛梯度算法的碼分多址通訊系統(tǒng)的多用戶檢測方法，其特征在于，所述的步驟5.1.1選擇初始迭帶值d^0=0.]]>
11.如權(quán)利要求9所述的利用共軛梯度算法的碼分多址通訊系統(tǒng)的多用戶檢測方法，其特征在于，所述的步驟5.1.1選擇初始迭代值d^0=sign(dmaf).]]>
12.如權(quán)利要求9所述的利用共軛梯度算法的碼分多址通訊系統(tǒng)的多用戶檢測方法，其特征在于，所述的步驟5.1.1選擇初始迭代值d^0=dmaf.]]>
13.如權(quán)利要求9所述的利用共軛梯度算法的碼分多址通訊系統(tǒng)的多用戶檢測方法，其特征在于，所述的步驟5.1.1選擇初始迭代值d^0=dmax/||dmaf||2.]]>
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用共軛梯度算法的碼分多址通訊系統(tǒng)的多用戶檢測方法，其包含以下步驟1.檢測所有用戶所占全部碼道的擴(kuò)頻信息、加擾信息、信道沖擊響應(yīng)信息；2.產(chǎn)生系統(tǒng)的自相關(guān)矩陣R，該矩陣R反映上述用戶的擴(kuò)頻信息、加擾信息、信道沖擊響應(yīng)信息；3.生成接收到的用戶數(shù)據(jù)矢量d
文檔編號H04B1/707GK1588815SQ20041005284
公開日2005年3月2日 申請日期2004年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月14日
發(fā)明者李興偉, 王炳立 申請人:凱明信息科技股份有限公司