专利名称：一种数据信号的处理方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种数据信号的处理方法和设备。
背景技术：
矩阵是指纵横排列的二维数据表格，在信号处理领域有着广泛的应用，例如，无线 通信中的信道均衡技术、接收天线的阵列处理、线性多用户检测技术等；上述技术中大量使 用了协方差矩阵、共轭转置、矩阵求逆、矩阵分解、矩阵特征值等矩阵知识，而矩阵求逆(也 称为方阵求逆)是复杂度较高、应用较广的一种。例如，TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access, 时分同步码分多址)系统中采用的MMSE (最小均方误差)联合检测技术，是一种被广泛使用 的线性多用户检测技术。公式(1)给出了 TD-SCDMA系统多址接入的数学模型
e = Ad + n公式(ι)
其中，e表示接收机接收到的总信号，η表示加性噪声，A是由所有用户的扩频码和信 道估计组成的系统矩阵，d是用户发送的符号(即为联合检测技术通过e和A所要估计的对 象)。假设<1表示采用匪SE方法估计的用户发送符号，则公式(2)给出 了 丨’丨勺计算方法
^ MM^-BLE= (^jf K + Ra1T1 Ah R^e公式⑵
其中，Rfl为噪声Ii的协方差矩阵，Md为用户发送符号d的协方差矩阵，一般情况 下，. =/，因此常用的采用匪SE方法估计的用户发送符号可以如公式(3)所示
实际应用中，由于TD-SCDMA系统中采用的是智能天线技术，R71并非简单的噪声功 率，而是由各个天线噪声组成的噪声相关矩阵，阶数和天线根数相关。假设天线根数为M，则 Rn矩阵通常是M阶的矩阵，Rn1是对Rm采用矩阵求逆的方法获得。
现有技术中，通常需要矩阵求逆装置支持各种阶数的矩阵求逆，假设阵列天线最 大天线根数为M，则Rr矩阵通常是M阶的矩阵，一旦设备出现异常，某根天线或者某几根上述情况下，一旦矩阵Vf的维数不固定，则A、B、C、D四个子矩阵的维数也将不固定，
对于工程实现来说，需要支持各种阶数的子矩阵的求逆，增加了实现的复杂度，并会导致分 块矩阵求逆法在工程中的应用受到限制。
发明内容
本发明实施例提供一种数据信号的处理方法和设备，以将阶数不确定的矩阵求逆 转化为阶数确定的矩阵求逆，扩展矩阵求逆法的应用。为了达到上述目的，本发明实施例提供一种数据信号的处理方法，包括 获取作为输入的数据信号的N阶矩阵A，并当阶数N小于最大矩阵阶数M时，构造行列
式不等于0的M-N阶矩阵B ；
根据所述N阶矩阵A和所述M-N阶矩阵B构造M阶矩阵C，并对所述M阶矩阵C进行求 逆计算得到逆矩阵D ；
根据所述逆矩阵D获得作为输出的数据信号的N阶矩阵A的逆矩阵j1。本发明实施例提供一种数据信号的处理设备，包括
N阶矩阵输入模块，用于获取作为输入的数据信号的N阶矩阵A ； N阶矩阵阶数判断模块，用于判断阶数N与最大矩阵阶数M的大小关系，并当阶数N小 于最大矩阵阶数M时，获得阶数判断结果M-N ；
子矩阵构造模块，用于构造行列式不等于0的M-N阶矩阵B ； M阶矩阵构造模块，用于根据所述N阶矩阵A和所述M-N阶矩阵B构造M阶矩阵C ； M阶矩阵求逆模块，用于对所述M阶矩阵C进行求逆计算得到逆矩阵D ； N阶矩阵求逆结果模块，用于根据所述逆矩阵D获得作为输出的数据信号的N阶矩阵A
的逆矩阵.^T1。与现有技术相比，本发明至少具有以下优点
天线损坏，无法获取损坏天线的信号和噪声时，则Rn矩阵将会退化为N阶的矩阵，其中N 为有效天线根数，且N<M。 在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题
现有技术中阶数的不确定导致矩阵求逆计算方法受到限制，如对于分块矩阵求逆法来
说，随着矩阵阶数不同，其被分成的子矩阵的维数也会变化。例如假设A是ZK 矩阵，B是HI Χ 可逆矩阵，C是H X H矩阵，D是 X IW矩阵，C —Uf1 J是 ηχη可逆矩阵，则On + κ)阶矩阵ψ的逆矩阵为该矩阵求逆方法逻辑简单，复杂度低，适用于各种灵活多变的场景，减少了逻辑判断， 而且不会导致求逆过程的内存和计算量的改变。
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图 作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普 通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明实施例一提供的一种数据信号的处理设备结构示意图； 图2是本发明实施例二提供的一种数据信号的处理方法流程示意图。
具体实施例方式矩阵在信号处理领域有着广泛的应用，在实际应用中，由于存在所处理的矩阵阶 数的不确定性，可导致矩阵求逆方法不利于工程实现。具体的，现有技术中，存在以下问 题
(1)过于灵活，逻辑复杂。过于灵活的实现方法不适合工程实现，会导致设备中的逻辑 判断复杂化，反而更容易出现问题，例如，天线噪声矩阵求逆的过程中，天线损坏根数不同 将导致矩阵阶数不同，从而影响了矩阵求逆装置中的判断流程、内存以及计算量。(2)矩阵求逆计算方法受到限制。对于分块矩阵求逆法来说，随着矩阵阶数不同， 其被分成的子矩阵的维数也会变化，对于工程实现来说，需要支持各种阶数的子矩阵的求 逆，增加了实现的复杂度，并会导致分块矩阵求逆法在工程中的应用受到限制。(3)不固定阶数的矩阵会影响DSP (Digital Signal Processing，数字信号处理) 和FPGA (Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)等通用芯片的软件优化。 目前通信设备中，常用的是DSP、FPGA等芯片，此类芯片的特点是采用软件流水优化技术， 即通过对循环重新进行建构，使得每次迭代执行的指令是属于原循环不同迭代过程的。但 是循环的次数如果不固定，则会使得该技术的效果有所降低，从而导致相对于固定循环次 数而言，计算量大幅上升，最终影响设备性能。针对上述问题，本发明实施例提供一种数据信号的处理方法和设备，针对阶数不 确定的矩阵，在不影响所要处理的矩阵求逆特性的情况下，将阶数不确定的矩阵求逆转化 为阶数确定的矩阵求逆，从而适合工程应用。下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显 然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的 实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都 属于本发明保护的范围。实施例一
本发明实施例一提供一种数据信号的处理设备，用于将阶数不确定的矩阵求逆转化为 阶数确定的矩阵求逆，从而适用于灵活多变的场景。本发明实施例中，该设备适用的场景包 括但不限于通信系统协议(如TD-SCDMA系统)和其他领域工程。如图1所示，该数据信号的处理设备包括N阶矩阵输入模块11、N阶矩阵阶数判 断模块12、子矩阵构造模块13、M阶矩阵构造模块14、M阶矩阵求逆模块15、N阶矩阵求逆结果模块16。上述各个模块可以集成于一体，也可以分离部署。上述模块可以合并为一个 模块，也可以进一步拆分成多个子模块。其中
N阶矩阵输入模块11，用于获取作为输入的数据信号的N阶矩阵A。本发明实施例中，输入的数据信号为根据实际情况计算出的N阶矩阵A，输出的数
据信号为N阶矩阵A的逆矩阵j-1 ；针对输入的数据信号N阶矩阵A，N阶矩阵输入模块11 可获取到N阶矩阵A。N阶矩阵阶数判断模块12，用于判断阶数N与最大矩阵阶数M (M为实际情况中 支持的最大矩阵阶数)的大小关系，并当阶数N小于最大矩阵阶数M时，获得阶数判断结果 M-N。子矩阵构造模块13，用于构造行列式不等于0的M-N阶矩阵B。其中，根据M-N的结果，子矩阵构造模块13可构造M-N阶矩阵B，在构造过程中，只
要矩阵β的行列式不等于ο (即deti^) Φ O)即可，实际应用中可以任意构造行列式不
等于0的M-N阶的矩阵B。例如，子矩阵构造模块13可以构造行列式不等于0的M-N阶单 位矩阵为该矩阵B ；该构造方式本发明实施例中不再详加赘述。M阶矩阵构造模块14，用于根据N阶矩阵A和M-N阶矩阵B构造M阶矩阵C。具体 的，M阶矩阵构造模块14具体用于根据公式
(A O^
C =
U ^J
将N阶矩阵A和M-N阶矩阵B构造为M阶分块对角矩阵C。或者， M阶矩阵构造模块14还可用于根据公式
将N阶矩阵A和M-N阶矩阵B构造为M阶分块对角矩阵C。M阶矩阵求逆模块15，用于对M阶矩阵C进行求逆计算得到逆矩阵D。本发明实施 例中，该求逆方法可以根据实际需要任意选择，例如，选择Cholesky (乔立斯)分解法、分块 矩阵求逆法等求逆方法，此处求逆方法不限，只用设计一种针对M阶矩阵的求逆方法即可。N阶矩阵求逆结果模块16，用于根据逆矩阵D获得作为输出的数据信号的N阶矩
阵A的逆矩阵^-1。具体的，结合阶数判断结果，当M阶矩阵构造模块14根据公式
(A O^l
C =
U ^J
将N阶矩阵A和M-N阶矩阵B构造为M阶分块对角矩阵C时，N阶矩阵求逆结果模块 16具体用于根据如下公式
8
权利要求
1.一种数据信号的处理方法，其特征在于，包括获取作为输入的数据信号的N阶矩阵A，并当阶数N小于最大矩阵阶数M时，构造行列 式不等于0的M-N阶矩阵B ；根据所述N阶矩阵A和所述M-N阶矩阵B构造M阶矩阵C，并对所述M阶矩阵C进行求 逆计算得到逆矩阵D ；根据所述逆矩阵D获得作为输出的数据信号的N阶矩阵A的逆矩阵I1。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构造行列式不等于0的M-N阶矩阵B， 包括构造行列式不等于0的M-N阶单位矩阵为所述矩阵B。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述N阶矩阵A和所述M-N阶矩阵B构 造M阶矩阵C，包括根据公式(A O、将所述N阶矩阵A和所述M-N阶矩阵B构造为M阶分块对角矩阵C。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述逆矩阵D获得作为输出的数据信号的N阶矩阵A的逆矩阵J-1，包括根据公式获得N阶矩阵A的逆矩阵1 ,其中，dfJ为逆矩阵D的第i行第j列的元素， i < N，j < N。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述N阶矩阵A和所述M-N阶矩阵B构 造M阶矩阵C，包括 根据公式将所述N阶矩阵A和所述M-N阶矩阵B构造为M阶分块对角矩阵C。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述逆矩阵D获得作为输出的数据信号 的N阶矩阵A的逆矩阵，包括 根据公式
7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，当阶数N等于最大矩阵阶数M时， 所述方法还包括根据所述N阶矩阵A获得N阶矩阵A的逆矩阵J—1 ；或者，构造与所述N阶矩阵A相同的矩阵C’，对所述矩阵C’进行求逆计算得到逆矩阵D’， 并根据所述逆矩阵D’获得N阶矩阵A的逆矩阵J""1。
8.一种数据信号的处理设备，其特征在于，包括N阶矩阵输入模块，用于获取作为输入的数据信号的N阶矩阵A ； N阶矩阵阶数判断模块，用于判断阶数N与最大矩阵阶数M的大小关系，并当阶数N小 于最大矩阵阶数M时，获得阶数判断结果M-N ；子矩阵构造模块，用于构造行列式不等于0的M-N阶矩阵B ； M阶矩阵构造模块，用于根据所述N阶矩阵A和所述M-N阶矩阵B构造M阶矩阵C ； M阶矩阵求逆模块，用于对所述M阶矩阵C进行求逆计算得到逆矩阵D ； N阶矩阵求逆结果模块，用于根据所述逆矩阵D获得作为输出的数据信号的N阶矩阵A的逆矩阵j—1。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述子矩阵构造模块，具体用于构造行列式不等于0的M-N阶单位矩阵为所述矩阵B。
10.如权利要求8所述的设备，其特征在于， 所述M阶矩阵构造模块，具体用于根据公式(Α ΟλC =U ^J将所述N阶矩阵A和所述M-N阶矩阵B构造为M阶分块对角矩阵C。
11.如权利要求10所述的设备，其特征在于， 所述N阶矩阵求逆结果模块，具体用于根据公式3 (Af -Ν+ χΑ - Ν+2) ^(M-N+2 XAf-N+2)'(M-N+l)M \μ-Ν+2)ΜtMM，其中，为逆矩阵D的第i行第j列的元素，
12.如权利要求8所述的设备，其特征在于， 所述M阶矩阵构造模块，具体用于根据公式
13.如权利要求12所述的设备，其特征在于， 所述N阶矩阵求逆结果模块，具体用于根据公式
14.如权利要求8-13任一项所述的设备，其特征在于，所述N阶矩阵阶数判断模块，还用于确定阶数N等于最大矩阵阶数M ；所述N阶矩阵求逆结果模块，还用于根据所述N阶矩阵A获得N阶矩阵A的逆矩阵。
15.如权利要求8-13任一项所述的设备，其特征在于，所述N阶矩阵阶数判断模块，还用于确定阶数N等于最大矩阵阶数M ； 所述M阶矩阵构造模块，还用于构造与所述N阶矩阵A相同的矩阵C’ ； 所述M阶矩阵求逆模块，还用于对所述矩阵C’进行求逆计算得到逆矩阵D’ ； 所述N阶矩阵求逆结果模块，还用于根据所述逆矩阵D’获得N阶矩阵A的逆矩阵
全文摘要
本发明公开了一种数据信号的处理方法和设备，该方法包括获取作为输入的数据信号的N阶矩阵A，并当阶数N小于最大矩阵阶数M时，构造行列式不等于0的M-N阶矩阵B；根据所述N阶矩阵A和所述M-N阶矩阵B构造M阶矩阵C，并对所述M阶矩阵C进行求逆计算得到逆矩阵D；根据所述逆矩阵D获得作为输出的数据信号的N阶矩阵A的逆矩阵A-1。本发明实施例中，该矩阵求逆方法逻辑简单，复杂度低，适用于各种灵活多变的场景，减少了逻辑判断，而且不会导致求逆过程的内存和计算量的改变。
文档编号H04L25/02GK102137050SQ20111005763
公开日2011年7月27日 申请日期2011年3月10日 优先权日2011年3月10日
发明者王文静 申请人:大唐移动通信设备有限公司