专利名称：一种消除码间干扰和多用户干扰的方法
技术领域：
本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种消除码间干扰和多用户干扰的方法。
背景技术：
在基于CDMA的无线通信系统中，由于信道的不理想所带来的码间干扰会严重影响无线通信的质量，接收机必须采用有效的方法来对抗这种干扰。传统的Rake接收机在多用户干扰不太严重的情况下可以较好的工作，然而随着用户数的增加，其性能下降得很快。理论证明，频域均衡技术与多用户干扰删除技术的结合能够以较低的复杂度，在用户较多的情况下取得良好的误码率性能。目前常见实现频域均衡的方法有循环前缀法，补零法和重叠剪切法，其中，前两种方法均要加入冗余数据，目前商用的CDMA系统所定义的帧结构决定了不能直接采用它们进行多径信道的均衡，而重叠剪方法不需要在发送端加入冗余数据，只需要在接收端增加相应的频域均衡模块，所以基于重叠剪切法频域均衡的CDMA系统的频谱效率较高。
发明内容
本发明提供一种消除码间干扰和多用户干扰的方法，通过段内码片交织、重叠剪切法频域均衡及频域中多用户干扰删除实现码间干扰和多用户干扰的消除。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案 一种消除码间干扰和多用户干扰的方法，其特征在于，发射机在发送码片序列之前，将码片序列按照M-2L长度的码片段进行段内交织处理，相邻的两个码片段之间的距离是2L，接收机将接收到的码片序列分割为M+2L的互相交叠的码片段，并按照预设的迭代次数对该码片段实施多用户干扰删除迭代，其中每级多用户干扰删除迭代中都包括预设次数的频域均衡迭代。
在第一级多用户干扰删除迭代中，输入信号是接收到的码片序列分割后产生的M+2L长度码片段的频域变换信号。
在从第二级多用户干扰删除迭代开始的后续的多用户干扰删除迭代过程中，输入信号是接收到的码片序列分割后产生的M+2L长度码片段的频域变换信号减去其他所有用户相应码片段的重构信号所得到的差值。
所述频域均衡迭代的具体过程为 接收机对本级多用户干扰删除迭代的输入信号进行分用户的频域均衡处理，然后将频域均衡处理结果变换回时域，在时域对各用户的M+2L长度的码片段中M-2L长度的码片段进行解交织处理，对M长度的码片段进行解扩和判决处理，得到本级频域均衡迭代的临时用户数据，同时对M长度的码片段两侧的L长度的码片段进行解扩和判决处理，得到了M+2L长度的码片段对应的临时判决数据； 接收机对所述临时判决数据进行扩频处理，分别得到各用户的M+2L长度的码片段，在重新扩频完成后，对中心M-2L长度的码片段进行与发射机完全相同的交织处理，得到的数据作为下一次频域均衡中输入的反馈数据。
所述第一级多用户干扰删除迭代中第一次频域均衡的处理过程如下 接收机将第一级多用户干扰删除迭代的输入信号与频域均衡的前馈滤波系数进行对应元素的点乘，得到第一级多用户干扰删除迭代中第一次频域均衡的输出。
第k个用户，第一次频域均衡中，第p个频点的前馈滤波系数
采用下述公式计算得出 其中，Wnoise是噪声在频域的功率，WSignal是传输信号在频域的功率，
为第k个用户信道冲击响应的频域矢量第p个频点的数据。
所述除第一级多用户干扰删除迭代中第一次频域均衡之外的其他次频域均衡的处理过程如下 接收机将本级多用户干扰删除迭代的输入信号与频域均衡的前馈滤波系数进行对应元素的点乘，将所述反馈数据与反馈滤波系数进行对应元素的点乘，两个积相加得到本次频域均衡的输出。
第k个用户，第j次频域均衡迭代中，j＝2，3，...，J，第p个频点的前馈滤波系数
采用下述公式计算得出 第k个用户，第j次频域均衡迭代中，j＝2，3，...，J，第p个频点的反馈滤波系数
采用下述公式计算得出 其中，r(k，j)是k个用户的原始数据码片与和上一次频域均衡迭代的临时判决数据的相关系数，Wnoise是噪声在频域的功率，WSignal是传输信号在频域的功率，
为第k个用户信道冲击响应的频域矢量第p个频点的数据。
所述r(k，j)的计算公式如下 其中，σ是小于1相关系数，
是本级多用户干扰删除迭代中第k个用户第p个频点的用户数据，
是上一次频域均衡迭代后输出的第k个用户第p个频点的用户数据。
任意一级多用户干扰删除迭代中的预设频域均衡迭代次数执行完毕后，得到本级多用户干扰删除迭代的均衡迭代输出参量； 接收机将所述均衡迭代输出参量乘以多径信道的频域响应，得到本次多用户干扰删除迭代中各用户的重构数据； 接收机从接收到的信号中减去除某一用户外所有其他用户的重构数据，得到针对该用户的下一级多用户干扰删除迭代的输入数据。
在预设的多用户干扰删除迭代次数完成之后，最后一级多用户干扰删除迭代所得到的该用户的各个码片段的临时用户数据前后连接起来，就是此用户的数据判决结果。
所述保护间隔L是扩频系数的整数倍，并且要大于信道的最大延迟，取符合这两个条件的最小值，同时每一个L长度的码片段的时间与一个或多个完整的符号周期对应，与符号时间同步。
由于本发明采用了以上技术方案，因此具有以下有益效果 本发明所述技术方案中，发射机在发送码片序列之前，将码片序列按照M-2L长度的码片段进行段内交织处理，相邻的两个码片段之间的距离是2L，接收机将接收到的码片序列分割为M+2L的互相交叠的码片段，并按照预设的迭代次数对该码片段实施多用户干扰删除迭代，其中每级多用户干扰删除迭代中都包括预设次数的频域均衡迭代。多次的频域均衡处理过程，可以更好地消除码间干扰(ISI)，而多用户干扰删除迭代则可以更好的消除多用户干扰(MAI)，二者在性能上相互促进，能够取得很好的处理效果。
图1为本发明中对CDMA帧进行分段码片交织的示意图； 图2为本发明中接收机实现频域均衡和多用户干扰删除的示意图； 图3为本发明中接收机在频域均衡迭代中实施干扰重构的示意图； 图4为本发明中接收机在频域均衡迭代中实施频域均衡的示意图。
具体实施例方式 本发明的主要技术构思是发射机在发送码片序列之前，将码片序列按照M-2L长度的码片段进行段内交织处理，相邻的两个码片段之间的距离是2L，接收机将接收到的码片序列分割为M+2L的互相交叠的码片段，并按照预设的迭代次数对该码片段实施多用户干扰删除迭代，其中每级多用户干扰删除迭代中都包括预设次数的频域均衡迭代。多次的频域均衡处理过程，可以更好地消除码间干扰，而多用户干扰删除迭代则可以更好的消除多用户干扰，二者在性能上相互促进，能够取得很好的处理效果。
本发明中，发射机在发送数据之前，需要对CDMA系统的码片按照图1的格式进行分段的码片交织。如图中阴影部分所示，发射机对M-2L长度的码片进行段内交织，而每一个进行过交织的段之间的距离是2L，这一部分不进行码片级的交织。进行码片级的交织的目的是为了抵抗突发错误和防止错误扩散，为频域均衡和频域干扰删除算法提供性能增益。这种处理不会增加系统的冗余数据，也就不会降低系统的传送效率。
接收机在接收到码片序列后，将接收到的码片序列分割为P＝M+2L的互相交叠的码片段，如下所示， s(m)＝[d(mM-L)，...，d(mM-1)， d(mM)，...，d(mM+M-1)， d(mM+M)，d(mM+M+L-1)] (1) 其中d(i)，i＝mM-L，…，mM+M+L-1是第m个码片段上的M+2L个码片。每个M+2L检测段两端的最外侧两个L段是重叠剪切法频域均衡的保护间隔。根据重叠剪切法频域均衡的特性，其在每一次所处理的数据段的两端会出现比较大的误差，因此每一次频域均衡时必须在两端设置保护间隔，也就是说前后所检测的码片段是交叠的，用来吸收频域均衡的较大的误差部分。
由于长度为P＝M+2L的检测段两端最外侧两个L段是作为重叠剪切法频域均衡的保护间隔，是为了实现重叠剪切算法和多用户干扰删除迭代，需要这些码片能够单独解扩，因此对L的设置要求是L＝min(n·Q，≥Lh)，其中Q是扩频系数，n是整数，Lh是信道离散化后的最大延迟。也即，L必须是扩频系数的整数倍，并且要大于信道的最大延迟，取符合这两个条件的最小值。同时，作为保护间隔的每一个L长度的码片段的时间，必须对应一个或多个完整的符号周期，与符号时间同步，这样，保护间隔内的码片没有经过码片级的交织，就可以单独进行解扩和判决的操作。
如图2所示，本发明所述方法的执行过程中包括预设次数的多用户干扰删除迭代过程，其中在第一级多用户干扰删除迭代v＝1时，接收机将接收到的码片序列按照接收端对码片序列的分割，每次取出相应位置的M+2L个码片将其变换到频域进行分用户的频域均衡迭代处理，这些长度为M+2L码片段是前后交叠的，起始位置和结束位置也是固定的，由发射机所决定。而在从第二级多用户干扰删除迭代开始的后续的多用户干扰删除迭代过程中，即v＝2，3，...，V时，输入信号则是M+2L长度码片段的总接收信号的频域变换减去除用户自身外的其他所有用户相应码片段的重构信号所得到的差值，计算公式如下式所示 其中，R是接收到的码片序列变换到频域后的采样值，B(g，v-1)是第g个用户，第v-1次多用户干扰删除迭代后重构出来的数据，这个重构数据实际上就是在总的接收信号中，各个用户所占的干扰的份额。每一个B(k)可以从以下公式中得到，对于不同的v＝1，2，3，...都采用以下公式 上式中，
是本级多用户干扰删除中预设次数的频域均衡迭代完成后输出的均衡迭代输出参量，Hk为信道冲击响应的频域矢量，即B(k)的值依赖于本级多用户干扰删除迭代中的均衡迭代输出参量
和信道冲击响应频域矢量Hk的乘积，即对于所有的多用户干扰删除迭代，上式成立。在这里，
为B(k)的一个具体元素，对应第p点的重构值。
在预设的多用户干扰删除迭代次数完成之后，最后一级多用户干扰删除迭代所得到的该用户的各个码片段的临时用户数据前后连接起来，就是此用户的数据判决结果。
下面对多用户干扰删除迭代过程中频域均衡迭代的具体过程予以进一步详细说明 请参阅图3，本发明中，所述频域均衡迭代的具体过程为接收机对本级多用户干扰删除迭代的输入信号进行分用户的频域均衡处理，然后将频域均衡处理结果通过快速反傅里叶变换(IFFT)变换变换回时域，在时域对各用户的M+2L长度的码片段中M-2L长度的码片段进行解交织处理，对M长度的码片段进行解扩和判决处理，得到本级频域均衡迭代的临时用户数据，同时对M长度的码片段两侧的L长度的码片段进行解扩和判决处理，得到了M+2L长度的码片段对应的临时判决数据； 接收机对所述临时判决数据进行扩频处理，分别得到各用户的M+2L长度的码片段，在重新扩频完成后，对中心M-2L长度的码片段进行与发射机完全相同的交织处理，得到的数据作为下一次频域均衡中输入的反馈数据。
请参阅图4，其中，所述第一级多用户干扰删除迭代中第一次频域均衡的处理过程如下 由于反馈滤波器系数为零，因此接收机通过将第一级多用户干扰删除迭代的输入信号与频域均衡的前馈滤波系数进行对应元素的点乘，得到第一级多用户干扰删除迭代中第一次频域均衡的输出，公式如下 其中，Rp，p＝0，1，...，P-1为频域采样序列R的元素，
p＝0，1，...，P-1为第k个用户，第一级多用户干扰删除迭代中，对第p个频点的前馈滤波器系数值。
是第p个频点的均衡后的输出。第k个用户，第一次频域均衡中，第p个频点的前馈滤波系数
采用下述公式计算得出 其中，Wnoise是噪声在频域的功率，WSignal是传输信号在频域的功率，
为第k个用户信道冲击响应的频域矢量第p个频点的数据。
所述除第一级多用户干扰删除迭代中第一次频域均衡之外的其他次频域均衡的处理过程如下 接收机将本级多用户干扰删除迭代的输入信号与频域均衡的前馈滤波系数进行对应元素的点乘，将所述反馈数据与反馈滤波系数进行对应元素的点乘，两个积相加得到本次频域均衡的输出，公式如下 其中，
是第k个用户，第v级多用户干扰删除迭代中，经过多用户干扰删除之后，第p个频点的用户数据；
是第k个用户，第j级频域均衡迭代中，第p个频点的前馈滤波器系数；
是第k个用户，第j-1级频域均衡迭代所得到的第p个频点的用户数据估计值，这是从用户数据检测后又经过数据重构得到的，
是第k个用户，第j级频域均衡迭代中，第p个频点的反馈滤波器系数。第k个用户，第j次频域均衡迭代中，j＝2，3，...，J，第p个频点的前馈滤波系数
采用下述公式计算得出 第k个用户，第j次频域均衡迭代中，j＝2，3，...，J，第p个频点的反馈滤波系数
采用下述公式计算得出 其中，r(k，j)是k个用户的原始数据码片与和上一次频域均衡迭代的临时判决数据的相关系数，Wnoise是噪声在频域的功率，WSignal是传输信号在频域的功率，
为第k个用户信道冲击响应的频域矢量第p个频点的数据。
所述r(k，j)的计算公式如下 其中，σ是小于1相关系数，
是本级多用户干扰删除迭代中第k个用户第p个频点的用户数据，
是上一次频域均衡迭代后输出的第k个用户第p个频点的用户数据。
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。
权利要求
1、一种消除码间干扰和多用户干扰的方法，其特征在于，发射机在发送码片序列之前，将码片序列按照M-2L长度的码片段进行段内交织处理，相邻的两个码片段之间的距离是2L，接收机将接收到的码片序列分割为M+2L的互相交叠的码片段，并按照预设的迭代次数对该码片段实施多用户干扰删除迭代，其中每级多用户干扰删除迭代中都包括预设次数的频域均衡迭代。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，在第一级多用户干扰删除迭代中，输入信号是接收到的码片序列分割后产生的M+2L长度码片段的频域变换信号。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，在从第二级多用户干扰删除迭代开始的后续的多用户干扰删除迭代过程中，输入信号是接收到的码片序列分割后产生的M+2L长度码片段的频域变换信号减去其他所有用户相应码片段的重构信号所得到的差值。
4、如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述频域均衡迭代的具体过程为
接收机对本级多用户干扰删除迭代的输入信号进行分用户的频域均衡处理，然后将频域均衡处理结果变换回时域，在时域对各用户的M+2L长度的码片段中M-2L长度的码片段进行解交织处理，对M长度的码片段进行解扩和判决处理，得到本级频域均衡迭代的临时用户数据，同时对M长度的码片段两侧的L长度的码片段进行解扩和判决处理，得到了M+2L长度的码片段对应的临时判决数据；
接收机对所述临时判决数据进行扩频处理，分别得到各用户的M+2L长度的码片段，在重新扩频完成后，对中心M-2L长度的码片段进行与发射机完全相同的交织处理，得到的数据作为下一次频域均衡中输入的反馈数据。
5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一级多用户干扰删除迭代中第一次频域均衡的处理过程如下
接收机将第一级多用户干扰删除迭代的输入信号与频域均衡的前馈滤波系数进行对应元素的点乘，得到第一级多用户干扰删除迭代中第一次频域均衡的输出。
6、如权利要求5所述的方法，其特征在于，第k个用户，第一次频域均衡中，第p个频点的前馈滤波系数
采用下述公式计算得出
其中，Wnoise是噪声在频域的功率，WSignal是传输信号在频域的功率，
为第k个用户信道冲击响应的频域矢量第p个频点的数据。
7、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述除第一级多用户干扰删除迭代中第一次频域均衡之外的其他次频域均衡的处理过程如下
接收机将本级多用户干扰删除迭代的输入信号与频域均衡的前馈滤波系数进行对应元素的点乘，将所述反馈数据与反馈滤波系数进行对应元素的点乘，两个积相加得到本次频域均衡的输出。
8、如权利要求7所述的方法，其特征在于，
第k个用户，第j次频域均衡迭代中，j＝2，3，...，J，第p个频点的前馈滤波系数
采用下述公式计算得出
第k个用户，第j次频域均衡迭代中，j＝2，3，...，J，第p个频点的反馈滤波系数
采用下述公式计算得出
其中，r(k，j)是k个用户的原始数据码片与和上一次频域均衡迭代的临时判决数据的相关系数，Wnoise是噪声在频域的功率，WSignal是传输信号在频域的功率，
为第k个用户信道冲击响应的频域矢量第p个频点的数据。
9、如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述r(k，j)的计算公式如下
其中，σ是小于1相关系数，
是本级多用户干扰删除迭代中第k个用户第p个频点的用户数据，
是上一次频域均衡迭代后输出的第k个用户第p个频点的用户数据。
10、如权利要求1所述的方法，其特征在于，任意一级多用户干扰删除迭代中的预设频域均衡迭代次数执行完毕后，得到本级多用户干扰删除迭代的均衡迭代输出参量；
接收机将所述均衡迭代输出参量乘以多径信道的频域响应，得到本次多用户干扰删除迭代中各用户的重构数据；
接收机从接收到的信号中减去除某一用户外所有其他用户的重构数据，得到针对该用户的下一级多用户干扰删除迭代的输入数据。
11、如权利要求10所述的方法，其特征在于，在预设的多用户干扰删除迭代次数完成之后，最后一级多用户干扰删除迭代所得到的该用户的各个码片段的临时用户数据前后连接起来，就是此用户的数据判决结果。
12、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保护间隔L是扩频系数的整数倍，并且要大于信道的最大延迟，取符合这两个条件的最小值，同时每一个L长度的码片段的时间与一个或多个完整的符号周期对应，与符号时间同步。
全文摘要
本发明公开了一种消除码间干扰和多用户干扰的方法，包括步骤发射机在发送码片序列之前，将码片序列按照M-2L长度的码片段进行段内交织处理，相邻的两个码片段之间的距离是2L，接收机将接收到的码片序列分割为M+2L的互相交叠的码片段，并按照预设的迭代次数对该码片段实施多用户干扰删除迭代，其中每级多用户干扰删除迭代中都包括预设次数的频域均衡迭代。多次的频域均衡处理过程，可以更好地消除码间干扰(ISI)，而多用户干扰删除迭代则可以更好的消除多用户干扰(MAI)，二者在性能上相互促进，能够取得很好的处理效果。
文档编号H04L25/03GK101499812SQ20081000713
公开日2009年8月5日 申请日期2008年2月1日 优先权日2008年2月1日
发明者许国平, 雨 辛, 亮 任, 群 魏, 欣 张 申请人:中兴通讯股份有限公司