專利名稱：用于td－scdma系統(tǒng)中的接收裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是第三代移動通信系統(tǒng)TD-SCDMA(時分同步碼分多址系統(tǒng))在高速數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)中實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量接收的一種接收方法及裝置。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)九十年代以來，隨著無線通信在全球范圍內(nèi)的興起，對無線資源的需求越來越大，相應(yīng)的研究也應(yīng)運(yùn)而生。我們知道，對于無線資源來說，頻譜資源的使用有著嚴(yán)格的劃分界限，所以能夠供無線通信使用的頻譜帶寬不是無限的，尤其是在寬帶通信，擴(kuò)頻通信飛速發(fā)展時代。當(dāng)今的主流空中接口標(biāo)準(zhǔn)均為以CDMA為基礎(chǔ)的擴(kuò)頻通信。所以針對通信的需求和無線標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)，提高頻譜利用率成了無線通信的基本要求之一。
為了滿足未來高速率、大容量的通信需求，當(dāng)今主流無線標(biāo)準(zhǔn)紛紛推出高頻譜利用率的概念和策略，并提出了相應(yīng)的具體方案。同頻組網(wǎng)即為方案之一，在多小區(qū)同頻組網(wǎng)中使用較小頻率復(fù)用因子是一個典型的方案，即對于相隔較近的小區(qū)使用相同的無線載頻，極端的，所有的工作小區(qū)使用同一個頻點(diǎn)。
同頻組網(wǎng)在提高了頻譜利用率的同時也帶來了同頻干擾，而同頻干擾對信號解調(diào)造成了前所未有的困難，為了完成同頻組網(wǎng)下的信號解調(diào)，本發(fā)明提出了一種廣義的聯(lián)合檢測解調(diào)裝置和方法。
聯(lián)合檢測作為TD-SCDMA的關(guān)鍵技術(shù)之一得到了廣泛的使用，其基本思想是聯(lián)合當(dāng)前工作小區(qū)內(nèi)所有的用戶信息，對非期望用戶作為干擾加以消除，對期望用戶消除MAI(多址干擾)和ISI(碼間干擾)，得到較好的解調(diào)結(jié)果；當(dāng)存在同頻干擾的時候，即使聯(lián)合檢測消除了本小區(qū)內(nèi)的所有干擾，其他同頻小區(qū)的影響仍然非常大，嚴(yán)重干擾本小區(qū)的解調(diào)結(jié)果。鑒于此，本發(fā)明特提出多小區(qū)的聯(lián)合檢測的思路，針對并解決這一問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是給出一種TD-SCDMA在同頻組網(wǎng)時的數(shù)據(jù)解調(diào)裝置和方法，結(jié)合TD-SCDMA系統(tǒng)的特點(diǎn)對單小區(qū)聯(lián)合檢測算法進(jìn)行改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)多小區(qū)同頻干擾下的有效接收，從而滿足TD-SCDMA的同頻組網(wǎng)要求。
本發(fā)明的一方面在于提供一種用于TD-SCDMA系統(tǒng)中的接收裝置，用于接收多小區(qū)的同頻混和信號，其包括一數(shù)據(jù)分離器，用于將接收的數(shù)據(jù)分離為訓(xùn)練序列部分和數(shù)據(jù)部分；一信道估計器，用于根據(jù)同頻多小區(qū)的訓(xùn)練序列與數(shù)據(jù)分離器分離出的訓(xùn)練序列部分進(jìn)行信道沖激響應(yīng)的估計；一多小區(qū)碼道激活估計器，用于估計多個同頻小區(qū)的激活碼道；一多小區(qū)信道信道沖激響應(yīng)處理器，用于對信道估計作去噪聲處理，并估計噪聲功率；一多小區(qū)系統(tǒng)矩陣生成器，用于生成多小區(qū)系統(tǒng)矩陣；一多小區(qū)匹配濾波器，完成多小區(qū)匹配濾波；一多小區(qū)相關(guān)矩陣生成器，完成矩陣相乘運(yùn)算；一Cholesky分解器和一矩陣求逆器，其中Cholesky分解器把共軛對稱的對稱矩陣分解為下三角矩陣和它的共軛對稱矩陣之積，然后矩陣求逆器對Cholesky分解器分解的結(jié)果進(jìn)行矩陣求逆，完成矩陣求逆運(yùn)算；一多小區(qū)方程求解器，同時消除MAI和ISI。
本發(fā)明的另一方面在于提供一種用于TD-SCDMA系統(tǒng)中的接收方法，用于接收多小區(qū)的同頻混和信號，其包括數(shù)據(jù)分離步驟，將接收的數(shù)據(jù)分為訓(xùn)練序列部分和數(shù)據(jù)部分；信道估計步驟，根據(jù)同頻多小區(qū)訓(xùn)練序列與數(shù)據(jù)分離步驟分離出的訓(xùn)練序列部分進(jìn)行信道沖激響應(yīng)的估計；多小區(qū)碼道激活估計步驟，估計多個同頻小區(qū)的激活碼道；多小區(qū)信道信道沖激響應(yīng)處理步驟，對信道估計作去噪聲處理，并估計噪聲功率；矩陣求逆步驟，完成相關(guān)矩陣求逆運(yùn)算，或加載后的相關(guān)矩陣的求逆運(yùn)算；多小區(qū)方程求解步驟，同時消除MAI和ISI。
本發(fā)明的多小區(qū)聯(lián)合檢測聯(lián)合了臨近若干個同頻小區(qū)的信號，最大的利用了已經(jīng)信息，所以能夠達(dá)到最優(yōu)的性能。


圖1為TD-SCDMA系統(tǒng)的同頻信號接收示意圖；圖2為TD-SCDMA系統(tǒng)的時隙結(jié)構(gòu)；圖3為單小區(qū)激活窗(Active window)示意圖；圖4為多小區(qū)聯(lián)合檢測算法的接收機(jī)的流程圖；圖5為單小區(qū)聯(lián)合檢測的流程圖；圖6為DS(數(shù)據(jù)分離器)執(zhí)行的數(shù)據(jù)分離功能的示意圖；圖7為本發(fā)明所使用的midamble序列的特點(diǎn)示意圖；圖8為Midamble對數(shù)據(jù)段E1、E2尾部干擾的示意圖；圖9為多小區(qū)激活窗(Active window)示意圖。
具體實(shí)施例方式
TD-SCDMA中的同頻信號接收如圖1所示，同頻小區(qū)信號在空間混合后到達(dá)終端天線，無線信號經(jīng)過射頻和基帶處理后送入多小區(qū)聯(lián)合檢測器進(jìn)行聯(lián)合檢測，多小區(qū)聯(lián)合檢測器聯(lián)合多個同頻小區(qū)的信號進(jìn)行干擾消除和聯(lián)合解調(diào)，最后將本用戶的軟解調(diào)信息送入解碼器得到期望的信息比特。
單小區(qū)和多小區(qū)的聯(lián)合檢測過程基本類似，但在實(shí)際中的模塊處理上有差異，下面先結(jié)合單小區(qū)的聯(lián)合檢測過程來對多小區(qū)的聯(lián)合檢測過程進(jìn)行說明。單小區(qū)的聯(lián)合檢測過程如圖5所示，多小區(qū)的聯(lián)合檢測過程如圖4所示。其中的每一模塊可以看作裝置的一個部分，其箭頭指向可看作具體的實(shí)施流程。當(dāng)然，下述過程的描述也可以看作裝置的使用和方法的闡述。
對于單小區(qū)和多小區(qū)的聯(lián)合檢測過程，輸入輸出和數(shù)據(jù)流程是其共有的、相同的部分，差異主要在模塊上。
輸入輸出輸入數(shù)據(jù)高層配置的控制信號，接收的數(shù)據(jù)；輸出數(shù)據(jù)解調(diào)結(jié)果deq。
其中高層配置的控制信號包括訓(xùn)練序列的序號、訓(xùn)練序列和分配方式(根據(jù)協(xié)議，共有三種DEFAULT，、COMMON、和SPECIFIC，本發(fā)明以DEFAULT為例)。接收數(shù)據(jù)是864碼片數(shù)據(jù)段，其中包括兩段數(shù)據(jù)和一段訓(xùn)練序列，解調(diào)結(jié)果是704個復(fù)數(shù)符號，包括實(shí)部和虛部。
數(shù)據(jù)流程首先輸入數(shù)據(jù)進(jìn)入分離模塊，分為數(shù)據(jù)段edata(E1(368碼片)+E2(368碼片))和訓(xùn)練序列emidamble(128碼片)；數(shù)據(jù)段edata輸入到MIC(訓(xùn)練序列干擾消除)模塊，其中第一部分E1送入DASS模塊。接收的控制信號送入DASS和CHE(估計器)中進(jìn)行進(jìn)一步處理，CHE(估計器)根據(jù)接收的訓(xùn)練序列emidamble進(jìn)行信道估計，信道估計的結(jié)果h送入PP(后處理)模塊和DASS模塊。
DASS(激活碼道檢測)模塊輸出激活碼道信息給后繼其他所有JD(小區(qū)聯(lián)合檢測)子模塊。PP(后處理)模塊根據(jù)h和碼道激活信息輸出去噪后的沖擊響應(yīng)hsmg和hmic，并輸出噪聲功率的估計結(jié)果 其中hsmg送入系統(tǒng)矩陣生成模塊SMG(系統(tǒng)矩陣生成器)，hmic送入干擾消除模塊MIC。SMG(系統(tǒng)矩陣生成器)根據(jù)輸入hsmg和碼道激活信息生成系統(tǒng)矩陣A，MIC模塊根據(jù)hmic和碼道激活信息對數(shù)據(jù)段的干擾進(jìn)行消除，得到數(shù)據(jù)emic，MF(匹配濾波器)利用系統(tǒng)矩陣A對emic進(jìn)行匹配濾波，得到結(jié)果dmf。
RMG(相關(guān)矩陣生成器)根據(jù)系統(tǒng)矩陣A生成相關(guān)矩陣R，R是一個下三角矩陣；噪聲功率估計 和矩陣R一起送入CYD(Cholesky分解器)模塊，將產(chǎn)生一下三角矩陣L，而INV(矩陣求逆器)模塊將L求逆，得L-1。
EQ(方程求解器)根據(jù)輸入L-1和dmf得到聯(lián)合檢測后得結(jié)果deq。
單小區(qū)模塊簡介DASS(激活碼道檢測)DASS用于探測當(dāng)前時隙聯(lián)合檢測所需要的激活碼道信息。其具體做法是使用第一段數(shù)據(jù)和信道估計h來檢測某一碼道是否激活。輸入?yún)?shù)為midamble分配方式、Kcell值和SF值，這些參數(shù)來自高層配置的JD控制信息，DASS根據(jù)對數(shù)據(jù)的匹配濾波結(jié)果判斷，如果匹配濾波的功率高于本小區(qū)激活碼道功率的1/4，則認(rèn)為該碼道是激活的，否則認(rèn)為是沒有激活的。
DS(數(shù)據(jù)分離器)DS執(zhí)行如圖6所示的數(shù)據(jù)分離功能。
CHE(估計器)在TD-SCDMA系統(tǒng)中，信道估計模塊用本地Midamble數(shù)據(jù)與接收到的Midamble數(shù)據(jù)來進(jìn)行信道沖激響應(yīng)的估計。假設(shè)用戶使用的訓(xùn)練序列在發(fā)射前經(jīng)過旋轉(zhuǎn)變換為Midamble的復(fù)值數(shù)據(jù)BMidamble，接收到的數(shù)據(jù)為RMidamble，另設(shè)h為信道沖激響應(yīng)，n為白噪聲。則可以得到如下公式RMidamble＝Gh+nG是由基本的Midamble碼構(gòu)成的轉(zhuǎn)換矩陣。由于選用的訓(xùn)練序列Midamble碼的抗噪聲性能較好，噪聲的影響可以忽略，因此可以得到以下表達(dá)式RMidamble＝Gh采用如下的公式計算信道沖激響應(yīng) h^=IFFT(FFT(RMidamble)·/FFT(BMidamble))]]>信道估計模塊輸出該信道沖激響應(yīng) 。式中FFT是快速傅立葉變換，IFFT是快速傅立葉反變換。
JD_PP(信道估計后處理)JD_PP的主要功能是消除CHE中的噪聲，并且為SMG和MIC準(zhǔn)備所需的信道沖擊響應(yīng)的數(shù)據(jù)第一步消除噪聲將低于預(yù)設(shè)門限值的小能量抽頭置零，保留大能量徑。
第二步為MIC輸出消除信道沖擊響應(yīng)所需的CIR按照Kcell值和DASS檢測結(jié)果將CHE分為M個激活窗h1，h2，h3，...，hM，每個激活窗的窗口長度是W.如圖3所示，將這些激活窗口依次排列起來即為hmic送入MIChmic＝[h1h2h3... hM]第三步為SMG輸出系統(tǒng)矩陣生成所需的CIR
根據(jù)協(xié)議，第二步中的激活窗口有可能對應(yīng)一個或多個擴(kuò)頻碼，按照擴(kuò)頻碼的信息將激活窗口排列起來即為hsmg，例如，每個窗口對應(yīng)兩個碼道，則有hsmg＝[h1h1h2h2...... hMhM]MIC(訓(xùn)練序列干擾消除)Midamble干擾消除模塊用來消除接收數(shù)據(jù)中Midamble的前W-1個碼片對第一個數(shù)據(jù)塊的前導(dǎo)干擾和后W-1個碼片對第二個數(shù)據(jù)塊的拖尾干擾(W最大為16)，輸出消除干擾的數(shù)據(jù)e。
由于midamble數(shù)據(jù)段分別與數(shù)據(jù)段E1的尾部和數(shù)據(jù)段E2的頭部相連，當(dāng)Burst數(shù)據(jù)通過空中信道后，根據(jù)線性卷積的原理，可知midamble數(shù)據(jù)段對于數(shù)據(jù)段E1的尾部和數(shù)據(jù)段E2的頭部會產(chǎn)生一定的干擾。
為了去除其干擾，我們作如下的分析在系統(tǒng)中，我們所使用的midamble序列，具有如圖7所示的特點(diǎn)圖7中可見，midamble_data(1:144)序列的前16chips與后16chips相同。
Midamble對數(shù)據(jù)段E1、E2尾部的干擾如圖8所示，對于數(shù)據(jù)段E1尾部的干擾，是由midamble_data(1:144)前16chips，(即Midamble(1:128)的后16chips)與信道沖激響應(yīng)卷積形成的；對于數(shù)據(jù)段E2頭部的干擾，是由midamble_data(1:144)后16chips，(即Midamble(1:128)的后16chips)與信道沖激響應(yīng)卷積形成的。
圖8中可見，左邊的(W-1)chips為Midamble對數(shù)據(jù)段E1尾部的干擾，干擾信號為Midamble后16chips與信道沖激響應(yīng)卷積結(jié)果的前(W-1)chips；右邊的(W-1)chips為Midamble對數(shù)據(jù)段E2頭部的干擾，干擾信號為Midamble后16chips與信道沖激響應(yīng)卷積結(jié)果的后(W-1)chips。
在系統(tǒng)中，Midamble序列是由Burst數(shù)據(jù)段中所含用戶的Midamble疊加而成的。因此我們采用如下的算法求解干擾信號設(shè)Burst數(shù)據(jù)段中有K個用戶，h(k)表示第k個用戶的信道沖激響應(yīng)，m(k)表示第k個用戶所使用的midamble序列的后16chips；
利用如下的公式MI=Σk=1Mh(k)*m(k)]]>其中h(k)來自JD_PP中的hmic可以求出由K個用戶的Midamble序列疊加后形成的Midamble序列后16chips與信道沖激響應(yīng)卷積值為MI(16+W-1)chips；midamble對數(shù)據(jù)段E1尾部的干擾MI(1:W-1)；midamble對數(shù)據(jù)段E2頭部的干擾MI(17:16+W-1)。
SMG(系統(tǒng)矩陣生成器)SMG的功能就是產(chǎn)生系統(tǒng)矩陣。系統(tǒng)矩陣A具有下述結(jié)構(gòu) 其中，N＝22為符號數(shù)，Q＝16為擴(kuò)頻碼長度，W＝16為每個激活窗口的長度，CHV是碼道數(shù)，范圍1～16。
設(shè)矩陣B是矩陣A的子矩陣，且有如下結(jié)構(gòu)b1(1)b1(2)...b1(CHv)............b31(1)b31(2)...b31(CHv)0000[32×CHv]]]>這里B矩陣是A中的非零部分，共有CHV列和32行。其中B矩陣的列是由下述卷積得到b(k)＝c(k)*h(k)，k＝1，...，CHV，其中c(k)是擴(kuò)頻碼，*是線性卷積，h(k)為長度為W的沖擊響應(yīng)，來自JD_PP中的hsmg。
MF(匹配濾波)MF執(zhí)行如下操作匹配濾波可以由下述矩陣乘法得到dmf＝AHemicRMG(相關(guān)矩陣生成器)因?yàn)橄到y(tǒng)矩陣具有如下塊結(jié)構(gòu) 所以系統(tǒng)矩陣R＝AHA具有下述結(jié)構(gòu) 為了節(jié)省空間，我們可以只存儲下述矩陣的下三角部分R=R0R1R1HR0]]>CYD(Cholesky分解器)其中考慮到MMSE，需要將噪聲功率 加載到R矩陣的對角線上Rd=R0+σn2I]]>這里Rd，R0和I大小為CHV×CHV，I是單位矩陣。
從而將下述矩陣分解R=RdR1R1HRd=LLH]]>CYD的具體過程如下
R=r11r12...r1nr21r22...r2n............rn1rn2...rnn=L*LH=l110...0l21l22...0............ln1ln2...lnn*l11l21*...ln1*0l22...ln2*............0...0lnn]]>這里，n是矩陣的維數(shù)，根據(jù)矩陣乘法的原理和ljk＝0(j＜k)，即可達(dá)到下述等式和迭代過程rij=Σk=1nlikljk*=Σk=1j-1likl*jk+lijljj*]]>對于j＝1，2，...，nlij=(rij-Σk=1j-1ljkljk*)1/2]]>lij=(rij-Σk=1j-1ljkljk*)/ljj(i=j+1,...,n)]]>l11=r111/2]]>li1＝ri1/l11i＝2，3，...，nINV(矩陣求逆器)INV完成對下三角矩陣的求逆，具體過程如下LL-1=l110...0l21l22...0............ln1ln2...lnn·t110...0t21t22...0............tn1tn2...tnn=10...001...0............00...1]]>根據(jù)矩陣相乘的原理和lik＝0，tik＝0(i＜k)，我們可以得到ljjtjj＝1j＝1，2，......，nΣk=1jljktki=0]]>i＝1，2，......，n j＝1，2，......，n其逆矩陣的元素可以由下述方程得到，tjj＝1/ljjj＝1，2，......，ntji=(-Σk=ij-1ljktki)/ljj]]>j＝1，2，......，n i＝1，2，......，n
EQ(方程求解器)EQ通過下述矩陣相乘，消除多址干擾和碼間干擾，d^eq=(L-1)H(L-1)d^mf]]>其中L-1來自INV模塊， 來自MF模塊多小區(qū)模塊簡介多小區(qū)和單小區(qū)和模塊主要差別在MJD_CHE(多小區(qū)信道估計器)，MJD_DASS(多小區(qū)DASS估計器)，MJD_PP(多小區(qū)信道后處理模塊)，MJD_MIC(多小區(qū)訓(xùn)練序列干擾消除)和MJD_SMG(多小區(qū)系統(tǒng)矩陣生成器)上，其余模塊不變。下面以兩同頻小區(qū)為例說明這一差異。
MJD_CHE假設(shè)用戶使用的訓(xùn)練序列在發(fā)射前經(jīng)過旋轉(zhuǎn)變換為Midamble的復(fù)值數(shù)據(jù)，接收到的數(shù)據(jù)為eMidamble，以兩同頻小區(qū)為例，設(shè)h1和h2為信道沖激響應(yīng)，n為白噪聲，有如下公式eMidamble＝G1h1+G2h2+n。G1和G2是由基本的兩小區(qū)所使用的基本Midamble碼構(gòu)成的轉(zhuǎn)換矩陣。
在實(shí)現(xiàn)時，采用如下的公式計算信道沖激響應(yīng)h1和h2H＝(V+σ2I)-1E。
這里V=G1HG1G1HG2G2HG1G2HG2,]]>H=h1h2,E=G1HeMidambleG2HeMidamble,]]>σ2I＝E(nnH)MJD_DASS單小區(qū)DASS是在單小區(qū)范圍內(nèi)對接收數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配濾波和激活檢測的，多小區(qū)DASS是首先將鄰近干擾小區(qū)的信息檢測出來，如鄰近小區(qū)的訓(xùn)練序列的序號，其次仿照單小區(qū)激活碼道檢測方法將鄰近小區(qū)的碼道激活信息檢測出來一并作為控制信息輸入到后繼多小區(qū)JD的其他模塊中。
MJD_PP多小區(qū)JD_PP的主要功能是消除多小區(qū)CHE中的噪聲，并且為多小區(qū)SMG和多小區(qū)MIC準(zhǔn)備所需的信道沖擊響應(yīng)的數(shù)據(jù)。
第一步消除噪聲將低于預(yù)設(shè)門限值的小能量抽頭置零，保留大能量徑。
第二步為兩小區(qū)MIC輸出消除信道沖擊響應(yīng)所需的CIR按照兩個小區(qū)的Kcell值和兩小區(qū)DASS檢測結(jié)果將兩個小區(qū)CHE分為M1和M2個激活窗h11h12h13...h1M1，h211h22h23...h2M2，每個激活窗的窗口長度是W。如圖9所示，將這些激活窗口依次排列起來即為hmic送入MIC 第三步為兩小區(qū)SMG輸出系統(tǒng)矩陣生成所需的CIR根據(jù)協(xié)議，第二步中的激活窗口有可能對應(yīng)一個或多個擴(kuò)頻碼，按照擴(kuò)頻碼的信息將激活窗口排列起來即為hsmg，例如，每個窗口對應(yīng)兩個碼道，則有hsmg=[h11h11......h1M1h1M1h21h21......h2M2h2M2]]]>MJD_MIC兩小區(qū)MIC就是在單小區(qū)的基礎(chǔ)上按照鄰小區(qū)的配置多消除一次干擾。
具體如下。
利用如下的公式MI=Σk=1M1h1(k)*m1(k)+Σk=1M2h2(k)*m2(k)]]>其中h(k)來自JD_PP中的hmic，m1(k)和m2(k)分別為本小區(qū)和鄰小區(qū)對應(yīng)的訓(xùn)練序列MJD_SMG兩小區(qū)系統(tǒng)矩陣在結(jié)構(gòu)上不變，還是塊狀結(jié)構(gòu)，只是在數(shù)據(jù)塊矩陣B的列上增加鄰小區(qū)的系統(tǒng)矩陣部分B=b1(1,1)b1(2,1)...b1(CHv1,1)b1(1,2)b1(2,2)...b1(CHv2,2)b2(1,1)b2(2,1)...b2(CHv1,1)b2(1,2)b2(2,2)...b2(CHv2,2)........................b31(1,1)b31(2,1)...b31(CHv1.1)b31(1,2)b31(2,2)...b31(CHv2,2)00...000...0[32*(CHv1+CHv2)]]]>其中對應(yīng)于本小區(qū)B矩陣的列是由下述卷積得到b1(k)=c1(k)*h1(k),]]>k＝1，2，...，CHv1其中c1(k)是本小區(qū)擴(kuò)頻碼，*是線性卷積，h1(k)為長度為W的沖擊響應(yīng)，來自JD_PP中的hsmg。
其中對應(yīng)于鄰小區(qū)B矩陣的列是由下述卷積得到b2(k)=c2(k)*h2(k),]]>k＝1，2，...，CHv2其中c2(k)是本小區(qū)擴(kuò)頻碼，*是線性卷積，h2(k)為長度為W的沖擊響應(yīng)，來自JD_PP中的hsmg。
在本實(shí)施例中，由于TD-SCDMA系統(tǒng)是TDD模式，因此同頻信號在時間和頻率上疊加在一起。在TDD-LCR中，系統(tǒng)的時隙結(jié)構(gòu)如圖2所示，每個時隙由兩段數(shù)據(jù)和中間一段訓(xùn)練序列構(gòu)成，圖6為依照本發(fā)明的數(shù)據(jù)分離的示意圖，表示在進(jìn)入聯(lián)合檢測之前需要將數(shù)據(jù)和訓(xùn)練序列分開。
聯(lián)合檢測器在本發(fā)明中又被稱為接收機(jī)，下面，借助圖4具體描述采用多小區(qū)聯(lián)合檢測算法的多小區(qū)聯(lián)合檢測器的構(gòu)造。如圖4所示，多小區(qū)聯(lián)合檢測器包括數(shù)據(jù)分離器(DS)31，將多小區(qū)聯(lián)合檢測的輸入信號分離為訓(xùn)練序列和數(shù)據(jù)部分；然后多小區(qū)信道估計器(MJD_CHE)32，將本地訓(xùn)練序列數(shù)據(jù)與接收到的訓(xùn)練序列數(shù)據(jù)進(jìn)行信道沖激響應(yīng)的估計；多小區(qū)DASS估計器(MJD_DASS)33用于估計多個同頻小區(qū)的激活碼道；多小區(qū)信道沖激響應(yīng)處理器(MJD_PP)34用于對估計信道作去噪聲處理，并估計噪聲功率作為多小區(qū)矩陣分解(MJD_CYD)的輸入；然后多小區(qū)系統(tǒng)矩陣生成器(MJD_SMG)35根據(jù)多小區(qū)信道沖激響應(yīng)處理器34的處理數(shù)據(jù)生成多小區(qū)系統(tǒng)矩陣；多小區(qū)匹配濾波器(MJD_MF)36用來運(yùn)算所述系統(tǒng)矩陣生成器35生成的系統(tǒng)矩陣的共軛轉(zhuǎn)置與消除干擾的數(shù)據(jù)之積并輸出該結(jié)果；多小區(qū)相關(guān)矩陣生成器(MJD_RMG)37完成矩陣的相乘運(yùn)算；Cholesky分解器(MJD_CYD)38把共軛對稱的對稱矩陣分解為下三角矩陣和它的共軛對稱矩陣之積；矩陣求逆器(MJD_INV)39對Cholesky分解模塊分解的結(jié)果進(jìn)行矩陣求逆；以及多小區(qū)方程求解器(MJD_EQ)310同時消除多址干擾和碼間干擾，完成多小區(qū)聯(lián)合檢測裝置的輸出結(jié)果。
其中所述的最小均方誤差塊線性算法模塊包括用來消除接收數(shù)據(jù)中訓(xùn)練序列的碼片對第一個數(shù)據(jù)塊的前導(dǎo)干擾和對第二個數(shù)據(jù)塊的拖尾干擾、輸出消除干擾的數(shù)據(jù)的訓(xùn)練序列干擾消除模塊。
其中數(shù)據(jù)分離器31每接收到一個時隙的數(shù)據(jù)后，根據(jù)圖6所示的分離方法將一個時隙的數(shù)據(jù)分成數(shù)據(jù)edata和訓(xùn)練序列(Midamble)eMidamble兩部分，其中edata部分包括圖6所示的前368個符號和后368個符號，eMidamble部分是指長度為128個符號的Midamble序列。訓(xùn)練序列部分eMidamble輸入信道估計器32中，用于進(jìn)行信道沖激響應(yīng)(CIR)的估計，信道估計的輸出 作為MJD_PP估計的輸入進(jìn)一步進(jìn)行消除噪聲。然后MJD_PP估計的輸出作為MJD_MF和MJD_RMG的輸入，CYD和INV將MJD_RMG所形成的相關(guān)矩陣進(jìn)行求逆，MJD_EQ利用逆矩陣的結(jié)果對MF的數(shù)據(jù)進(jìn)行干擾消除和均衡處理，即為多小區(qū)聯(lián)合檢測的輸出。
MJD_DASS33是指對多小區(qū)的碼道激活情況進(jìn)行估計，以確定所有小區(qū)的對應(yīng)碼道的激活情況，這里MJD_DASS33是根據(jù)對接收數(shù)據(jù)的匹配濾波結(jié)果進(jìn)行判斷的，對應(yīng)于多小區(qū)的每一碼道，都會有一匹配能量結(jié)果，比較這些結(jié)果，按照一定的門限判斷是否需要聯(lián)合解調(diào)某一碼道，MJD_DASS并將最終的判斷結(jié)果送給MJD的下述模塊。
信道估計器32得到的信道沖擊響應(yīng) 輸入MJD_PP處理器。在實(shí)際的多徑環(huán)境中，信道沖激響應(yīng)(CIR)雖然通常只包含有限的幾個非零抽頭，但由于信道對接收機(jī)是不可預(yù)知的，無論采用何種信道估計方法都不可避免地受噪聲干擾和信道衰落的影響，使得估計的信道沖激響應(yīng)很難滿足只有有限的幾個非零抽頭的條件，所以通常采用MJD_PP處理器來完成從估計的信道沖激響應(yīng)中得到只有有限的幾個非零抽頭的理想的沖激響應(yīng)。其基本原理為接收Midamble序列估計的信道沖激響應(yīng)不僅包括信號，還包含噪聲。由于假設(shè)信道噪聲為加性白色高斯噪聲，可以認(rèn)為噪聲能量均勻分布在長度128的信道沖激響應(yīng)序列中。通過在估計的噪聲功率上設(shè)置一定的門限對信號和噪聲加以區(qū)別，以達(dá)到在一定程度上去除噪聲和隨機(jī)干擾的作用。
根據(jù)前面對消除數(shù)據(jù)段尾部干擾的分析，我們通過MJD_MIC根據(jù)CIR與Miamble的卷積計算出干擾，然后在數(shù)據(jù)部分上減去這一干擾來達(dá)到上述目的。
信道沖擊響應(yīng)CIR的另一重要目的是生成多小區(qū)系統(tǒng)矩陣。多小區(qū)系統(tǒng)矩陣是指包含了同頻下的多個小區(qū)的信道信息，碼道信息以及相互間的能量差異等等重要的無線參數(shù)，所以說系統(tǒng)矩陣是聯(lián)合檢測的基礎(chǔ)，正是依靠了諸多信息的系統(tǒng)矩陣，才使得多小區(qū)聯(lián)合檢測在同頻信號處理中脫穎而出。具體來講，多小區(qū)系統(tǒng)矩陣由下面的步驟形成1、利用多小區(qū)CIR和對應(yīng)的多小區(qū)碼道信息卷積生成合并沖激響應(yīng)；2、以合并沖激響應(yīng)作為列向量組成系統(tǒng)矩陣A；MJD SMG就是完成這一功能的模塊，并將結(jié)果輸出給MJD_RMG和MJD_MF。
MJD_MF執(zhí)行多小區(qū)匹配濾波，所謂的匹配是指利用MJD_SMG形成的系統(tǒng)矩陣對MIC后的數(shù)據(jù)進(jìn)行解擾和解擴(kuò)，即e_MF＝AHe完成匹配濾波的數(shù)據(jù)將送到MJD_EQ做進(jìn)一步的干擾消除和均衡處理，已達(dá)到同時消除MAI和ISI的效果。
MJD_RMG是指對系統(tǒng)矩陣進(jìn)行自相關(guān)運(yùn)算的模塊，這一運(yùn)算是MJD_EQ的基礎(chǔ)，是矩陣廣義逆的預(yù)備過程，具體為R＝AHA如果考慮到噪聲，我們還可以將上述矩陣修正為R＝AHA+σ2I這一做法符合信號處理中的MMSE處理原則，因此，當(dāng)有噪聲因子加載于自相關(guān)矩陣的對角線時，我們稱之為MMSE-BLE接收機(jī)，同理，如果MJD中考慮噪聲加載時，我們可以稱之為采用了MMSE-BLE的MJD接收機(jī)。
MJD_CYD和MJD_INV模塊是對系統(tǒng)自相關(guān)矩陣R＝AHA進(jìn)行求逆的模塊，即得到一逆矩陣R-1使得R-1R＝I作為多小區(qū)聯(lián)合檢測中的最重要的部分，MJD_EQ是聯(lián)合檢測的核心模塊，MJD_EQ將利用系統(tǒng)自相關(guān)逆矩陣對匹配濾波數(shù)據(jù)進(jìn)行MAI和ISI的聯(lián)合解調(diào)，因?yàn)镸JD_EQ綜合多個小區(qū)的碼道信息去除多址干擾和多徑干擾。
即deq＝R-1e_MFMJD_EQ輸出即為多小區(qū)聯(lián)合檢測的結(jié)果。
下面，參照圖4描述依照本發(fā)明的接收方法的步驟。
1)。數(shù)據(jù)分離器31接收數(shù)據(jù)；2)，利用數(shù)據(jù)分離器31，根據(jù)圖6所示的時隙結(jié)構(gòu)，將在步驟S101中接收到的一個時隙的數(shù)據(jù)分為數(shù)據(jù)部分edata(E1和E2)和Midamble部分eMidamble，其中數(shù)據(jù)部分edata包括圖6所示的前368個符號和后368個符號。
3)，利用信道估計器32，用本地Midamble1和臨小區(qū)Midamble2數(shù)據(jù)與從步驟2)得到的Midamble數(shù)據(jù)eMidamble來進(jìn)行信道沖激響應(yīng)的估計。
4)，MJD_DASS根據(jù)接收數(shù)據(jù)和信道估計結(jié)果對多小區(qū)的碼道激活情況進(jìn)行估計，給出激活碼道的位置。這一信息是MJD中需要的控制信息。
5)，利用MJD_PP處理器，從步驟3)估計得到的信道沖激響應(yīng)中選取只有有限的幾個非零抽頭的理想的沖激響應(yīng)(CIR)。該CIR選取的方法可以通過去噪方法實(shí)現(xiàn)。同時MJD_PP根據(jù)同頻多小區(qū)激活碼道檢測結(jié)果配置數(shù)據(jù)hmic和hsmg6)，利用MJD_PP處理器的結(jié)果hmic，MJD_MIC對數(shù)據(jù)E1的尾部和E2的頭部進(jìn)行干擾消除的處理。
7)，MJD_SMG將MJD_PP的輸出hsmg和多小區(qū)激活的碼道進(jìn)行卷積運(yùn)算，組成多小區(qū)系統(tǒng)矩陣。
8)，MJD_MF利用MJD_SMG的系統(tǒng)矩陣A對MIC后的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配濾波。
9)，MJD_R利用A生成自相關(guān)矩陣R(AHA或AHA+σ2I)。
10)，MJD_CYD和MJD_INV對系統(tǒng)矩陣求逆，得到R-1。
11)，MJD_EQ利用R-1和MJD_MF的結(jié)果eMF進(jìn)行方程求解，完成MAI和ISI的聯(lián)合消除。
如上所述的步驟7)，8)，9)，10)和11)構(gòu)成一多小區(qū)聯(lián)合檢測的主要步驟，這些步驟是根據(jù)3)和4)所提供的信道和碼道激活情況，利用多小區(qū)聯(lián)合檢測算法做同頻混合接收數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)。
依照本發(fā)明的接收裝置和方法既適用于終端接收機(jī)，也適合于網(wǎng)絡(luò)端接收機(jī)。
此外，雖然上面以QPSK調(diào)制的接收數(shù)據(jù)為例對本發(fā)明的接收裝置和方法進(jìn)行描述，但是本發(fā)明也同樣適用于任何一種其他調(diào)制方式。上述實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所形成的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇。
權(quán)利要求
1.一種用于TD-SCDMA系統(tǒng)中的接收裝置，用于接收多小區(qū)同頻數(shù)據(jù)，該接收裝置包括一數(shù)據(jù)分離器，用于將接收的數(shù)據(jù)分離為訓(xùn)練序列部分和數(shù)據(jù)部分；一信道估計器，用于根據(jù)同頻多小區(qū)的訓(xùn)練序列與數(shù)據(jù)分離器分離出的訓(xùn)練序列部分進(jìn)行信道沖激響應(yīng)的估計；一多小區(qū)碼道激活估計器，用于估計多個同頻小區(qū)的激活碼道；一多小區(qū)信道沖激響應(yīng)處理器，用于對信道估計作去噪聲處理，并產(chǎn)生估計噪聲功率；一多小區(qū)系統(tǒng)矩陣生成器，用于生成多小區(qū)系統(tǒng)矩陣；一多小區(qū)匹配濾波器，完成多小區(qū)匹配濾波；一多小區(qū)相關(guān)矩陣生成器，完成矩陣相乘運(yùn)算；一Cholesky分解器和一矩陣求逆器，其中Cholesky分解器把共軛對稱的對稱矩陣分解為下三角矩陣和它的共軛對稱矩陣之積，然后矩陣求逆器對Cholesky分解器分解的結(jié)果進(jìn)行矩陣求逆，完成矩陣求逆運(yùn)算；一多小區(qū)方程求解器，同時消除MAI(多址干擾)和ISI(碼間干擾)。
2.如權(quán)利要求1所述的接收裝置，其中所述數(shù)據(jù)分離器分離的數(shù)據(jù)部分包括時隙中的數(shù)據(jù)符號、Midamble中的16個符號和保護(hù)間隔。
3.如權(quán)利要求1所述的接收裝置，其中所述多小區(qū)信道沖激響應(yīng)處理單元采用門限處理方式選取沖激響應(yīng)。
4.如權(quán)利要求1所述的接收裝置，其中，所述多小區(qū)碼道激活估計器利用接收數(shù)據(jù)和信道估計結(jié)果估計多個同頻小區(qū)的激活碼道。
5.如權(quán)利要求1所述的接收裝置，其中，所述矩陣求逆器對多個小區(qū)的自相關(guān)矩陣求逆或加載后的自相關(guān)矩陣求逆。
6.如權(quán)利要求1-5任一項所述的接收裝置，該接收裝置為終端接收機(jī)或網(wǎng)絡(luò)端接收機(jī)。
7.一種用于TD-SCDMA系統(tǒng)中的接收方法，用于接收多小區(qū)同頻的數(shù)據(jù)，其包括數(shù)據(jù)分離步驟，將接收的數(shù)據(jù)分為訓(xùn)練序列部分和數(shù)據(jù)部分；信道估計步驟，根據(jù)同頻多小區(qū)訓(xùn)練序列與數(shù)據(jù)分離步驟分離出的訓(xùn)練序列部分進(jìn)行信道沖激響應(yīng)的估計；多小區(qū)碼道激活估計步驟，估計多個同頻小區(qū)的激活碼道；多小區(qū)信道信道沖激響應(yīng)處理步驟，對信道估計作去噪聲處理，并產(chǎn)生估計噪聲功率；矩陣求逆步驟，完成相關(guān)矩陣求逆運(yùn)算，或加載后的相關(guān)矩陣的求逆運(yùn)算；多小區(qū)方程求解步驟，同時消除MAI(多址干擾)和ISI(碼間干擾)。
8.如權(quán)利要求7所述的接收方法，其中所述數(shù)據(jù)分離步驟中所分離的數(shù)據(jù)部分包括時隙中的數(shù)據(jù)符號、Midamble中的16個符號和保護(hù)間隔。
9.如權(quán)利要求7所述的接收方法，其中多小區(qū)信道沖激響應(yīng)處理步驟采用門限處理方式選取沖激響應(yīng)的處理方法。
10.如權(quán)利要求7所述的接收方法，其中，所述所述多小區(qū)碼道激活估計步驟中，利用接收數(shù)據(jù)和信道估計結(jié)果估計多個同頻小區(qū)的激活碼道。
11.如權(quán)利要求7所述的接收方法，其中，所述矩陣求逆步驟對多個小區(qū)的自相關(guān)矩陣求逆或加載后的自相關(guān)矩陣求逆。
12.如權(quán)利要求7-11任一項所述的接收方法，該接收方法適用于終端接收或網(wǎng)絡(luò)端接收。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于TD－SCDMA系統(tǒng)中的接收裝置和方法，本發(fā)明給出了一種TD－SCDMA在同頻組網(wǎng)時的數(shù)據(jù)解調(diào)裝置和方法，以實(shí)現(xiàn)多小區(qū)同頻干擾下的有效接收，從而滿足TD－SCDMA的同頻組網(wǎng)要求。它包括數(shù)據(jù)分離器，將接收的數(shù)據(jù)分離為訓(xùn)練序列部分和數(shù)據(jù)部分；信道估計器，根據(jù)同頻多小區(qū)的訓(xùn)練序列與數(shù)據(jù)分離器分離出的訓(xùn)練序列部分進(jìn)行信道沖激響應(yīng)的估計；多小區(qū)碼道激活估計器，估計多個同頻小區(qū)的激活碼道；多小區(qū)信道信道沖激響應(yīng)處理器，對信道估計作去噪聲處理，并產(chǎn)生估計噪聲功率；多小區(qū)系統(tǒng)矩陣生成器，多小區(qū)匹配濾波器，多小區(qū)相關(guān)矩陣生成器，Cholesky分解器和一矩陣求逆器；多小區(qū)方程求解器。
文檔編號H04B7/26GK101087283SQ20061001215
公開日2007年12月12日 申請日期2006年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月7日
發(fā)明者李 燮, 董霄劍 申請人:北京天碁科技有限公司