[发明专利]基于加权展开的DS－CDMA系统多用户检测方法

摘要

本发明涉及无线通信多径信道下的码分多址系统的多用户检测方法。本发明的特征在于：以最小化谱半径为目标通过优化设计得到多项展开基矩阵；依据与相应线性多用户检测器输出的误差最小为原则设计权重序列e₀，e₁…e_N；对于多级迭代生成的中间信号矢量使用权重序列e₀，e₁…e_N进行加权求和，从而得到性能优异的最终多用户联合检测输出结果。本发明能够在保持低实现复杂度的前提下，有效降低多径信道下码分多址系统中由于多址接入和多径造成的干扰。

主权项

1.基于加权展开的DS-CDMA系统多用户检测方法，其特征在于，它是在DSP或FPGH芯片中依照以下步骤实现的：步骤1.接收机输出的接收信号依次经过下变频，成型滤波，采样各电路后得到基带信号y；步骤2.把步骤1中得到的基带信号，事先测得的不同用户的信道冲激响应和扩频序列送入第一乘加单元电路，将事先测得的白噪声功率送入第三乘加单元电路，通过第一，第二和第三乘加单元电路，再依次按照以下步骤生成中间信号矢量和矩阵：步骤2.1第一乘加电路把不同用户的扩频序列和对应的用户冲激响应进行卷积以得到每个用户的混合信道响应序列，其过程如下：b(k)=c(k)*h(k),k=1,2···K]]>=(b1(k),b2(k),···bW+Q-1(k))]]>其中C^(k)是表示不同用户的扩频序列的通式：用户1：C(1)=(c1(1),c2(1),···cQ(1))]]>用户2：C(2)=(c1(2),c2(2),···cQ(2))]]>      用户K：C(K)=(c1(K),c2(K),···cQ(K))]]>K代表用户数，Q代表扩频序列的长度；h^(k)是不同用户的信道冲激响应序列的通式，表示如下用户1：h(1)=(h1(1),h2(1),···,hW(1))]]>用户2：h(2)=(h1(2),h2(2),···,hW(2))]]>      用户K：h(K)=(h1(K),h2(K),···,hW(K)),]]>下标W表示信道冲激响应序列的长度；步骤2.2把步骤2.1得到的每个用户的混合信道响应序列b^(k)，k＝1，2…K按照下式生成综合信道响应矩阵A这里M_s代表每个用户一次检测的数据个数；步骤2.3在第一乘加单元电路根据步骤2.2生成矩阵RR＝A^HAA^H是步骤2.2所生成综合信道响应矩阵A的转置共轭矩阵；步骤2.4上述第一乘加单元电路把所生成的综合信道响应矩阵A送到第二乘加单元电路内计算A的转置共轭矩阵A^H，并由此得到经过匹配滤波操作的接收信号矢量y_MF，用下式表示：y_MF＝A^Hy；步骤2.5上述第一乘加单元电路把所形成的矩阵A，R以及预先测得的白噪声功率送到第三乘加单元电路，在所述第三乘加单元电路中按照展开基矩阵G谱半径最小原则，依次通过以下步骤生成展开基矩阵G：λ^min(R+σ2I)=max{min{rt,t-Σs=1,s≠tm|rt,s|},0}+σ2,t∈(1,m)λ^max(R+σ2I)=max{Σs=1m|rt,s|}+σ2,t∈(1,m)α=2λ^max(R+σ2I)+λ^min(R+σ2I)G=I-α(R+σ2I)]]>其中r_t，s为相关矩阵R的t行，s列的元素，m为R的维数，I为m维单位矩阵，σ²为加性白噪声的功率，λ^min(R+σ2I)]]>和λ^max(R+σ2I)]]>为对于矩阵R+σ²I的最小和最大特征值的估计，如果为了简化系统设计可以不进行噪声功率估计直接令σ²＝0；步骤3.把上述第一乘加单元电路生成的矩阵A，R和第三乘加单元电路生成的最大最下特征值估计λ^max(R+σ2I),]]>λ^min(R+σ2I)]]>以及预先测得的白噪声功率σ²输入到第四乘加单元电路，通过调用事先存储在ROM电路中的由高次到低次排列的N阶Chebyshey多项式系数t_N，t_N-1…t₀，按照如下步骤生成迭代权重系数e₀，e₁…e_N：1.f=-1,g=1-2σ2/(λ^min(R+σ2I)+λ^max(R+σ2I))]]>2.γ＝2/(g-f)，β＝-(g+f)/(g-f)3.ai(N)=Σl=iNtlCliγiβ(l-i)/Σl=0Ntl(γ+β)l,i=0,1···N]]>4.ei=Σj=iNaj(N),i=0,1···N]]>这里C_lⁱ表示在l种样本中取i种的组合数运算，N代表根据实际工程需要确定的迭代次数，一般权衡实现复杂度和检测精度，N可取10左右；步骤4.将第二乘加单元电路输出的经过匹配滤波的信号矢量y_MF和第三乘加单元电路生成的展开基矩阵G，以及中间变量α输入第五乘加单元电路，通过迭代相乘运算，生成信号矢量组αy_MF，αGy_MF，…αG^Ny_MF；步骤5.通过将第四乘加单元电路生成的权重系数e₀，e₁…e_N和第五乘加单元电路生成的信号矢量组αy_MF，αGy_MF，…αG^Ny_MF送入第六乘加单元电路，对于每次迭代生成的信号矢量使用相应的权重系数进行加权求和可以得到最终的基于加权展开的多用户检测器输出矢量：d^=αΣi=0NeiGiyMF.]]>