一种同步CDMA接收系统中的解调方法及装置.pdf

本发明公开了一种同步CDMA接收系统中的解调方法及装置，用以消除解调信号中存在的码间干扰。本发明方法包括：接收信号发射机发送的信号，得到接收信号；利用信道估计构造系统矩阵，并通过该系统矩阵以及所述接收信号，估计所述发射机的发送信号，得到估计发送信号；对所述估计发送信号进行解扩解调，得到解调信号。本发明用于在同步CDMA接收系统中解调接收到的信号，消除信号的码间干扰。

1、  一种同步CDMA接收系统中的解调方法，其特征在于，该方法包括：
接收信号发射机发送的信号，得到接收信号；
利用信道估计构造系统矩阵，并通过该系统矩阵以及所述接收信号，估计所述发射机的发送信号，得到估计发送信号；
对所述估计发送信号进行解扩解调，得到解调信号。

2、  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用最小均方误差块线性均衡算法，通过所述系统矩阵以及所述接收信号，估计所述发射机的发送信号。

3、  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
根据所述发射机的各个码道的估计发送信号判断相应码道是否处于激活状态；
当码道处于激活状态时，对该码道的估计发送信号进行解调，得到该码道的解调信号。

4、  根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述发射机的各个码道的估计发送信号判断相应码道是否处于激活状态的步骤包括：
预先设置码道的激活门限值；
根据所述各个码道的估计发送信号计算相应码道的信噪比；
如果码道的信噪比大于或等于所述激活门限值时，则判定该码道处于激活状态；否则，判定该码道处于非激活状态。

5、  根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述激活门限值是通过仿真得到的。

6、  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述估计发送信号进行解扩解调，得到解调信号的步骤包括：
利用所述发射机的扩频码，对相应信道的估计发送信号进行解扩；
对解扩后的估计发送信号进行解调，得到相应信道的解调信号。

7、  一种同步CDMA接收系统中的接收机，其特征在于，该接收机包括：
接收信号单元，用于接收信号发射机发送的信号，得到接收信号；
估计发送信号单元，用于利用信道估计构造系统矩阵，并通过该系统矩阵以及所述接收信号，估计所述发射机的发送信号，得到估计发送信号；
解调信号单元，用于对所述估计发送信号进行解扩解调，得到解调信号。

8、  根据权利要求7所述的接收机，其特征在于，所述估计发送信号单元，采用最小均方误差块线性均衡算法，通过所述系统矩阵以及所述接收信号，估计所述发射机的发送信号。

9、  根据权利要求7所述的接收机，其特征在于，该接收机还包括：
激活判断单元，用于根据所述发射机的各个码道的估计发送信号判断相应码道是否处于激活状态；
所述解调信号单元，当码道处于激活状态时，对该码道的估计发送信号进行解扩解调，得到该码道的解调信号。

10、  根据权利要求9所述的接收机，其特征在于，所述激活判断单元包括：
门限制单元，用于预先设置码道的激活门限值；
信噪比单元，用于根据所述各个码道的估计发送信号计算相应码道的信噪比；
判定单元，用于判断码道的信噪比是否大于或等于所述激活门限值，如果是，则判定该码道处于激活状态；否则，判定该码道处于非激活状态。

11、  根据权利要求10所述的接收机，其特征在于，所述门限值单元，通过仿真确定所述激活门限值。

12、  根据权利要求7所述的接收机，其特征在于，所述解调信号单元包括：
解扩单元，用于利用所述发射机的扩频码，对相应信道的估计发送信号进行解扩；
解调单元，用于对解扩后的估计发送信号进行解调，得到相应信道的解调信号。

一种同步CDMA接收系统中的解调方法及装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种同步码分多址接入(CDMA)接收系统中的解调方法及装置。
背景技术
在时分同步码分多址接入(TD-SCDMA)系统网络中，基站(NodeB)将发送给各个用户的信号进行叠加后发射出去，多个用户的信号同步到达终端，(接收机)。
移动通信信道是一种多径衰落信道，发射机发出的扩频信号，在传输过程中受到不同建筑物、山岗等各种障碍物的反射和折射，到达接收机时每个波束具有不同的延迟，形成多径信号。如果不同路径信号的延迟超过一个伪码的码片时延，则在接收端可将不同的波束区别开来。
现有技术中，用户终端通常采用RAKE接收机接收NodeB发送的信号，RAKE接收机分别接收每一路信号进行解调，将那些幅度明显大于背景噪声的多径分量取出，对它进行延时和相位校正，使之在某一时刻对齐，并按一定的规则进行合并，变矢量合并为代数求和，把原来是干扰的信号变成有用信号组合在一起，增强接收效果，达到将多径信号变成可供利用的有利因素，有效地利用多径分量，提高多径分集的效果。
但是，RAKE接收机在解调本码道的信号时会把其他码道的信号当成噪声，各个扩频码在偏移不为0时的自相关和互相关值不为0，因此，不能完全消除多径传输带来的符号间干扰(ISI)和多址干扰(MAI)。再者，由于扩频增益相对较小对噪声的抑制能力较弱，因此不能带来很好的解调效果。
现有的用户终端基本都采用联合检测的算法检测信号，这种联合检测的算法是相当复杂的，原因包括：
1、用户终端通过空中接口信令只知道自己和公共信道的资源分配信息，不能在解调前知道同一个时隙内其他用户是否占用了码道资源。
2、NodeB发送信号时，经过速率匹配，可能在某一子帧的某一时隙内分配的码道不发送信号，而终端事先却不知道。
3、一些当前不针对本终端的公共信道，如快速物理接入信道(FPACH，Fast Physical Access Channel)和其他专用信道可以采用波束赋形技术，当其他用户终端移动到本终端附近时，这些其他用户终端信号对本终端的干扰就较强，当其他用户终端远离本终端时，这些用户终端信号对本终端的干扰又变小了，而本终端在解调前并不知道这些干扰的变化情况。
4、联合检测算法还需要将当前时隙内接收的各个码道信号，包括本用户的信道、公共信道和其他用户的信道一起进行检测解调。由于上述3点原因，在终端侧采用联合检测解调时，需要对当前时隙内到达的信号所使用的码道进行激活检测，大大增加了算法的复杂度。
综上所述，现有的接收终端对接收信号采用的解调算法过于复杂，不能完全消除多径传输带来的码间干扰。
发明内容
本发明实施例提供了一种同步CDMA接收系统中的解调方法及一种同步CDMA接收系统中的接收机，用以消除解调信号中存在的码间干扰。
本发明实施例提供的一种同步CDMA接收系统的解调方法包括：
接收信号发射机发送的信号，得到接收信号；
利用信道估计构造系统矩阵，并通过该系统矩阵以及所述接收信号，估计所述发射机的发送信号，得到估计发送信号；
对所述估计发送信号进行解扩解调，得到解调信号。
本发明实施例提供的一种同步CDMA接收系统中的接收机包括：
接收信号单元，用于接收信号发射机发送的信号，得到接收信号；
估计发送信号单元，用于利用信道估计构造系统矩阵，并通过该系统矩阵以及所述接收信号，估计所述发射机的发送信号，得到估计发送信号；
解调信号单元，用于对所述估计发送信号进行解扩解调，得到解调信号。
本发明实施例，通过接收信号发射机发送的信号，得到接收信号；利用信道估计构造系统矩阵，并通过该系统矩阵以及所述接收信号，估计所述发射机的发送信号，得到估计发送信号；对所述估计发送信号进行解扩解调，得到解调信号，从而避免了RAKE接收机无法完全消除解调信号中存在的码间干扰的问题，提高了解调效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种同步CDMA接收系统中的解调方法流程示意图；
图2为本发明实施例提供的系统发送矩阵示意图；
图3为本发明实施例提供的一种同步CDMA接收系统中的接收机结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例，提供了一种同步CDMA系统接收中的解调方法，及一种同步CDMA系统中的接收机，用以消除解调信号中存在的码间干扰，并且，减少计算量，提高解调效率和效果。
下面结合附图对本发明实施例进行说明。
参见图1，本发明实施例提供的一种同步CDMA接收系统中的解调方法包括：
S101、接收来自信号发射机发送的信号，并计算得到接收信号e。
S102、采用最小均方误差块线性均衡(MMSE-BLE)算法对接收信号e进行处理，以消除采样偏差带来的码间干扰，估计发射机的发送信号d，得到估计发送信号，即由向各个码道用户发送的码片信号叠加在一起的估计矢量。
S103、利用发射机的扩频码，对相应码道的估计发送信号进行解扩，得到各个码道的解扩后的估计发送信号b。
S104、利用各个码道的解扩后的估计发送信号b计算各个码道的信噪比，并且根据各个码道的信噪比判定自身码道是否处于激活状态。
S105、当某码道的信噪比大于或等于预设的门限值时，判定该码道处于激活状态，并且，对各个码道的解扩后的估计发送信号b进行解调，得到各个码道的解调信号；否则，判定该码道处于非激活状态，舍弃该码道的解扩后的估计发送信号b。
下面对上述步骤分别进行详细说明。
步骤S101：
设发射机在当前时隙发送了K个码道的数据，每个码道扩频码长Q个码片(chip)，发送N个符号。
设第k个码道的符号数据为：b^(k)_j，j＝0，…，N-1，k＝0，…，K-1，其中j是符号数据编号。
设第k个码道使用的扩频码与扰码的乘积的序列为c^(k)_i，i＝0，…，Q-1。
则第k个码道上的扩频信号为：
s^(k)_(j*Q+i)＝b^(k)_j·c^(k)_i，k＝0，…，K-1，j＝0，…，N-1，i＝0，…，Q-1
K个码道的数据的合成信号为： s = Σ k = 0 K - 1 s ( k ) . ]]>
s经过多径信道h，并被AWGN噪声n污染后得到终端的接收信号为：
e = s ⊗ h + n ]]>
其中表示线性卷积运算。
步骤S102：
设当前时隙内信道的最大多径时延扩展不超过W个码片，则信道h可表示为h_i，i＝0，…，W-1。
设当前时隙内估计的信道h的噪声功率为
设数据域上的码片个数为L，则满足L＝N·Q。
构造L+W-1行L列的系统矩阵A如图2所示，则按最小均方误差(MMSE)准则得到系统方程为：
( A H · A + σ n 2 · I ) · d = A H · e ]]>
其中，d为由向各码道用户发送的码片信号叠加在一起的估计矢量，I为单位矩阵，A^H为A的共轭转置矩阵。
设矩阵 R = ( A H · A + σ n 2 · I ) , ]]>由于矩阵R的共轭对称性质，可认为R等于一个下三角矩阵H和H的共轭转置矩阵H^H的乘积，对矩阵R进行乔洛斯基(Cholesky)分解得到下三角矩阵H，即：R＝H·H^H，其中H^H为H的共轭转置矩阵，显然H^H为上三角矩阵。
则系统方程为：
H·H^H·d＝A^H·e
解方程H·z＝A^H·e，得到z。
解方程H^H·d＝z，得到估计矢量d，其各个分量(即各个码道的估计发送信号)为d_i，i＝0，…，L-1。
现有技术中，在构造系统矩阵时，同时考虑了解扩，这使得系统矩阵比较大，导致计算复杂，而且存在信道激活检测的问题。而本发明实施例在构造系统矩阵时，不考虑解扩，只根据信道传播模型构造系统矩阵，利用系统矩阵对接收信号处理后，再进行解扩操作，这使得系统矩阵比较小，计算简单。
步骤S103：
设本终端用户的一个扩频码与扰码的乘积的序列为c^(k)_j，j＝0，…，Q-1，则该扩频码对应的解扩后的各个符号数据估计为 b ( k ) i = Σ j = 0 Q - 1 ( d i · Q + j · c ( k ) * j ) , i = 0 , · · · , N - 1 . ]]>
步骤S104：
计算该码道上的解调后信噪比为：
SNR ( k ) = | E ( | b ( k ) i | ) | 2 E ( | | b ( k ) i | - | E ( | b ( k ) i | ) | | 2 ) ]]>
其中，E(·)为数学期望(平均值)计算。
预先设定码道的激活门限SNR_threshold，如果SNR^(k)>SIR_threshold或者SNR^(k)＝SIR_threshold，则认为该码道激活了；否则，认为该码道没有激活，舍弃估计到的该码道的各个符号数据。
其中，激活门限SNR_threshold可通过仿真得到。
步骤S105：
当判定码道处于激活状态时，利用最大似然准则对b^(k)_i，i＝0，…，N-1逐个进行判决，得到解调的符号值v^(k)_i，i＝0，…，N-1，即该码道的解调信号。
下面介绍一下本发明实施例提供的装置。
参见图3，本发明实施例提供的一种同步CDMA接收系统中的接收机，包括：
接收信号单元31，用于接收信号发射机发送的信号，得到接收信号。
估计发送信号单元32，用于利用信道估计构造系统矩阵，并通过该系统矩阵以及所述接收信号，估计所述发射机的发送信号，得到估计发送信号。
解调信号单元33，用于对所述估计发送信号进行解扩解调，得到解调信号。
较佳地，所述估计发送信号单元32，采用最小均方误差块线性均衡算法，通过所述系统矩阵以及所述接收信号，估计所述发射机的发送信号。
较佳地，所述接收机还包括：
激活判断单元34，用于根据所述发射机的各个码道的估计发送信号判断相应码道是否处于激活状态。
则所述解调信号单元33，当码道处于激活状态时，对该码道的估计发送信号进行解扩解调，得到该码道的解调信号。
较佳地，所述激活判断单元34包括：
门限制单元341，用于预先设置码道的激活门限值。
信噪比单元342，用于根据所述各个码道的估计发送信号计算相应码道的信噪比。
判定单元343，用于判断码道的信噪比是否大于或等于所述激活门限值，如果是，则判定该码道处于激活状态；否则，判定该码道处于非激活状态。
较佳地，所述门限值单元341，通过仿真确定所述激活门限值。
较佳地，所述解调信号单元33包括：
解扩单元331，用于利用所述发射机的扩频码，对相应信道的估计发送信号进行解扩。
解调单元332，用于对解扩后的估计发送信号进行解调，得到相应信道的解调信号。
综上所述，本发明实施例利用信道估计构造系统矩阵A后，先进行MMSE_BLE均衡得到消除了码间干扰的发射机的估计发送信号d，再用扩频码对d进行匹配滤波积分解调得到相应的解扩信号；并且，利用解扩后信噪比判断码道是否处于激活状态。通过该方案使得不需要对其他码道进行复杂的激活检测，采用Cholesky分解\前向迭代解方程\后向迭代解方程的MMSE_BLE均衡算法实现解调时，系统矩阵采用信道估计构造，使矩阵维数减少，大大降低了计算量，比现有联合检测算法在只检测到一个码道时的计算量还要少；并且，消除了多径传输带来的ISI和MAI。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。