专利名称：用于通信设备的联合检测方法、装置以及通信设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信领域，更具体地涉及一种可用在时分同步码分多 址系统中的用于通信设备的联合检测方法、装置以及通信设备。
背景技术：
随着无线通信技术的发展，无线资源日趋紧张。第三代移动通信
(3G)主流标准之一的时分同步码分多址(TD-SCDMA)系统也不例 外。为了提高频谱利用率，TD-SCDMA系统采用了同频组网解决方案， 但因此导致同频干扰。同频干扰主要有两类l)小区内部干扰，又称多址 干扰(MAI),即同一小区内部其他用户信号造成的千扰；2)小区间干 扰，即其他同频小区造成的干扰。
在码分多址(CDMA)系统中，同一小区内多个用户的信号在时域和 频域上是混叠的，接收时需要在数字域上进行分离。信号分离必需考虑的 问题之一是干扰信号的处理。在CDMA系统中，由于各用户的信号之间 存在一定的相关性，所以存在MAI。由个别用户产生的MAI固然很小， 可是随着用户数目的增多或信号功率的加强，MAI就成为宽带CDMA系 统的一个主要干扰。
传统的CDMA系统把MAI看作热噪声干扰对待，并将每个用户的信 号分离看作是各自独立的过程。这种信号分离技术被称为单用户检测。但 MAI中包含许多先验的信息，如确知的用户信道码、各用户的信道估计等 等。这些先验信息如果得以利用，信号分离的准确性就会大大提高。充分 利用MAI中的先验信息并将所有用户信号的分离看作一个统一过程的信号 分离方法被称为多用户检测技术。
根据对码分多址处理方法的不同，多用户检测技术又可分为干扰抵消和联合检测两种。干扰抵消技术的基本思想是判决反馈，首先从总的接收 信号中判决出其中部分的数据，根据数据和用户扩频码重构出数据对应的
信号；再从总接收信号中减去重构信号，如此循环迭代。联合检测技术则 充分利用多址干扰， 一步之内将所有用户的信号都分离开来。
图1示出了现有的一种联合检测装置的逻辑框图。如图1所示，联合 检测装置100主要包括滤波函数计算单元102、相关矩阵生成单元104以 及联合检测执行单元106。其中，滤波函数计算单元102和相关矩阵生成 单元104分别根据来自信道估计装置的对于接收信号中包含的有用信号的 传输信道的信道估计结果计算接收信号的匹配滤波函数计算结果e和与接 收信号中包含的有用信号的传输信道有关的相关矩阵i ，并将匹配滤波函 数计算结果e和相关矩阵i 提供给联合检测执行单元106。联合检测执行单 元106根据等式(1)，利用匹配滤波函数计算结果e和相关矩阵i 的逆矩 阵计算所述有用信号d。
等式(1)
由以上的描述可知，在进行等式(1)的计算之前，需要首先获取相 关矩阵/ 的逆矩阵。获取一个矩阵的逆矩阵所需的计算量通常很大。
为了减少计算量，在现有的联合检测装置中，通常将相关矩阵i 分解 为等式(2)所示的下三角矩阵Z及其共轭转置Z"的乘积的形式(即，对 相关矩阵进行Cholesky分解)，然后根据等式(3)和(4)计算接收信号 中包含的有用信号^(X表示中间变量)。
; =丄广 等式(2)
ZX = e 等式(3)
i/V = Z 等式(4)
其中，可以根据等式(5)和(6)计算下三角矩阵丄中的各个元素。
在等式(5)和(6)中，^表示相关矩阵i 中的第j行、第j列的元 素，^表示下三角矩阵丄中的第j行、第j列的元素，^表示相关矩阵i 中
等式(5)
等式(6)的第i行、第j列的元素，/"表示表示下三角矩阵i:中的第i行、第j列的元素，/J，n表示下三角矩阵丄中的第j行、第11列的元素/, 的共轭。从等式(5)和(6)可以看出，虽然上述联合检测装置中不需要直接 计算相关矩阵R的逆矩阵，但是需要进行平方根运算，所以运算量仍然很大。当在诸如移动电话等的用户设备上使用上述联合检测装置时，会存在 用户设备操作反应迟缓且功率消耗较大的问题。发明内容鉴于以上所述的问题，本发明提供了一种新颖的可用于时分同步码分 多址系统的用于通信设备的联合检测方法和装置、以及通信设备。根据本发明实施例的用于通信设备的联合检测方法包括利用接收信号中包含的有用信号的传输信道的信道估计结果，计算所述接收信号的匹配滤波函数计算结果和与所述传输信道有关的相关矩阵；通过对所述相关 矩阵进行LDLH分解，将所述相关矩阵转换为下三角矩阵、对角矩阵、以 及所述下三角矩阵的共轭转置的乘积的形式；以及利用所述下三角矩阵、 所述对角矩阵、所述下三角矩阵的共轭转置以及所述匹配滤波函数计算结 果，计算所述有用信号。根据本发明实施例的用于通信设备的联合检测装置包括参数计算单 元，被配置为利用接收信号中包含的有用信号的传输信道的信道估计结 果，计算所述接收信号的匹配滤波函数计算结果和与所述传输信道有关的 相关矩阵；矩阵分解单元，被配置为通过对所述相关矩阵进行LDLH分 解，将所述相关矩阵转换为下三角矩阵、对角矩阵、以及所述下三角矩阵 的共轭转置的乘积的形式；以及检测执行单元，被配置为利用所述下三角 矩阵、所述对角矩阵、所述下三角矩阵的共轭转置以及所述匹配滤波函数 计算结果，计算所述有用信号。由以上所述可知，在本发明中既不需要直接求取所述相关矩阵的逆矩 阵，也不需要通过平方根运算来计算所述下三角矩阵中的各个元素，所以 可以通过相对较小的计算量来完成联合检测，从而可以减小联合检测装置 的计算负担并縮短完成联合检测所需的时间。
从下面结合附图对本发明的具体实施方式
的描述中可以更好地理解本 发明，其中图l示出了现有的一种联合检测装置的逻辑框图；图2示出了 TD-SCDMA无线通信系统的简要框图；图3示出了图2中所示的用户设备的具体结构的简要框图；图4示出了根据本发明实施例的联合检测装置的逻辑框图；以及图5示出了根据本发明实施例的联合检测方法的流程图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明各个方面的特征和示例性实施例。下述以TD-SCDMA应用为例的描述涵盖了许多具体细节，以便提供对本发明的全面 理解。但是，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以在不需 要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是 为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更清楚的理解。本发明绝不限 于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提 下覆盖了相关元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。图2示出了 TD-SCDMA无线通信系统的简要框图。如图2所示，该 无线通信系统主要包括核心网202、无线接入网204以及用户设备206。 核心网202主要处理无线通信系统内的语音呼叫、数据连接和交换、用户 位置信息管理、网络特性和业务控制、信令和用户信息传输机制、及与其 它网络的连接和路由等。无线接入网204提供用户设备和核心网的连接， 并负责无线资源的管理和调配，包括基站和无线网络控制器两类节点。用 户设备206例如可以是移动电话、个人数字助理(PDA)、或者其他具有 在TD-SCDMA无线通信系统中进行通信的功能的便携式数据处理设备。图3示出了图2所示用户设备的具体结构的简要框图。如图3所示， 该用户设备主要包括射频模块302、成形滤波器304、信道估计模块306、 多径跟踪模块308、激活检测模块310、联合检测模块312、频偏估计模块3M、 ANR/SNR测量模块316、解映射(demapping)模块318以及解码模 块320。射频模块302对所接收的模拟信号进行去载波和模-数转换处理， 以将所接收的模拟信号变换为基带数字信号输入到下级。成形滤波器 304，即根升余弦滤波器(SRRC)对基带数字信号进行脉冲成形。信道估 计模块306对于脉冲成形后的信号中的训练码序列进行多个小区的信道估 计。多径跟踪模块308利用信道估计结果，确定最佳采样点，并进行各小 区的多径窗位置跟踪。激活检测模块310用于进行窗激活检测和码道激活 检测。联合检测模块312对混叠在一起的各码道的数据进行一定的计算， 得到每个码道上的传输符号。频偏估计模块314利用联合检测结果估计频 率偏移。ANR/SNR测量模块316利用联合检测结果进行幅噪比(ANR) 和信噪比(SNR)测量。解映射(demapping)模块318将联合检测模块输 出的符号转换为软比特送到解码模块。解码模块320对将解映射模块输出 的软比特结果进行解码，得到信息比特。本公开主要针对联合检测模块的改进。需要注意，虽然上面给出了如 图2和图3所示的TD-SCDMA无线通信系统和用户设备的配置示例，但 是能够认识到，可在其中使用本发明的通信系统和用户设备并不限于该具 体示例，而是可以适合于需要进行联合检测的各种系统和设备。图4示出了根据本发明实施例的联合检测装置的逻辑框图。如图4所 示，该联合检测装置主要包括参数计算单元402、矩阵分解单元404以及 检测执行单元406。其中，参数计算单元402利用接收信号中包含的有用 信号的传输信道的信道估计结果，计算所述接收信号的匹配滤波函数计算 结果和与所述传输信道有关的相关矩阵；矩阵分解单元404通过对所述相 关矩阵进行LDLH分解，将所述相关矩阵转换为下三角矩阵、对角矩阵、 以及所述下三角矩阵的共轭转置的乘积的形式；以及检测执行单元406利 用所述下三角矩阵、所述对角矩阵、所述下三角矩阵的共轭转置以及所述 匹配滤波函数计算结果，计算所述有用信号。图5示出了根据本发明实施例的联合检测方法的流程图。如图5所 示，该联合检测方法主要包括在步骤S502，利用接收信号中包含的有用信号的传输信道的信道估计算单元402完成。在步骤S504，根据以下等式(7)对相关矩阵i 进行LDLH分解，将相关矩阵i 转换为下三角矩阵Z、对角矩阵"、以及下三角矩阵的共轭转置^的乘积的形式。该步骤例如可以由矩阵分解单元404完成。 及-丄Z)Z" 等式(7)其中，下三角矩阵i的所有对角元素都为1，可以根据以下等式(8)计算对角矩阵D中的元素，根据以下等式(9)计算下三角矩阵Z中的对角元素以外的元素。在以上等式(8)和(9)中，^表示对角矩阵"中的第j行的对角元 素，^表示相关矩阵i 中的第i行、第j列的元素，/,.，,表示下三角矩阵1中 的第i行、第j列的元素，/二表示下三角矩阵Z中的第j行、第n列的元素 的共轭。在步骤S506,根据以下等式(10) (12)利用下三角矩阵￡、对角 矩阵D、下三角矩阵的共轭转置「及匹配滤波函数计算结果e，计算有用 信号d。Z.Xl = e 等式(10)D.X2 = X1 等式(11)￡^ = %2 等式(12)以上已经参考本发明的具体实施例来描述了本发明，但是本领域技术 人员均了解，可以对这些具体实施例进行各种修改、组合和变更，而不会 脱离由所附权利要求或其等同物限定的本发明的精神和范围。根据需要可以用硬件或软件来执行步骤。注意，在不脱离本发明范围 的前提下，可向本说明书中给出的流程图添加步骤、从中去除步骤或修改 其中的步骤。 一般来说，流程图只是用来指示用于实现功能的基本操作的 一种可能的序列。等式(8)本发明的实施例可利用编程的通用数字计算机、利用专用集成电路、 可编程逻辑器件、现场可编程门阵列、光的、化学的、生物的、量子的或 纳米工程的系统、组件和机构来实现。
一般来说，本发明的功能可由本领 域已知的任何手段来实现。可以使用分布式或联网系统、组件和电路。数 据的通信或传送可以是有线的、无线的或者通过任何其他手段。还将意识到，根据特定应用的需要，附图中示出的要素中的一个或多 个可以按更分离或更集成的方式来实现，或者甚至在某些情况下被去除或 被停用。实现可存储在机器可读介质中的程序或代码以允许计算机执行上 述任何方法，也在本发明的精神和范围之内。此外，附图中的任何信号箭头应当被认为仅是示例性的，而不是限制 性的，除非另有具体指示。当术语被预见为使分离或组合的能力不清楚 时，组件或者步骤的组合也将被认为是已经记载了。
权利要求
1.一种用于通信设备的联合检测方法，包括利用接收信号中包含的有用信号的传输信道的信道估计结果，计算所述接收信号的匹配滤波函数计算结果和与所述传输信道有关的相关矩阵；通过对所述相关矩阵进行LDLH分解，将所述相关矩阵转换为下三角矩阵、对角矩阵、以及所述下三角矩阵的共轭转置的乘积的形式；以及利用所述下三角矩阵、所述对角矩阵、所述下三角矩阵的共轭转置以及所述匹配滤波函数计算结果，计算所述有用信号。
2. 根据权利要求1所述的用于通信设备的联合检测方法，其特征在 于，根据等式i -ZD广对所述相关矩阵进行所述LDLH分解，其中，及表 示所述相关矩阵，Z表示所述下三角矩阵，"表示所述对角矩阵，^表示 所述下三角矩阵的共轭转置。
3. 根据权利要求2所述的用于通信设备的联合检测方法，其特征在于，根据等式ui-" z)42-;n以及i:^-^2迭代计算所述有用信号d。
4. 根据权利要求2所述的用于通信设备的联合检测方法，其特征在 于，所述下三角矩阵Z的所有对角元素都为1，根据以下等式计算所述对角矩阵D中的元素-<formula>formula see original document page 2</formula>并根据以下等式计算所述下三角矩阵Z中的元素 1<formula>formula see original document page 2</formula>其中，^表示所述对角矩阵"中的第j行的对角元素，、表示所述相 关矩阵*中的第i行、第j列的元素，/,.,表示所述下三角矩阵z中的第i行、第j列的元素，/;表示所述下三角矩阵丄中的第j行、第n列的元素的 共轭。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的用于通信设备的联合检测方 法，.其特征在于，所述联合检测方法用于时分同步码分多址系统。
6. —种用于通信设备的联合检测装置，包括参数计算单元，被配置为利用接收信号中包含的有用信号的传输信道 的信道估计结果，计算所述接收信号的匹配滤波函数计算结果和与所述传输信道有关的相关矩阵；矩阵分解单元，被配置为通过对所述相关矩阵进行LDLH分解，将所 述相关矩阵转换为下三角矩阵、对角矩阵、以及所述下三角矩阵的共轭转 置的乘积的形式；以及检测执行单元，被配置为利用所述下三角矩阵、所述对角矩阵、所述 下三角矩阵的共轭转置以及所述匹配滤波函数计算结果，计算所述有用信号。
7. 根据权利要求6所述的用于通信设备的联合检测装置，其特征在 于，所述矩阵分解单元根据等式i^LDI"对所述相关矩阵进行所述LDLH 分解，其中，i 表示所述相关矩阵，Z表示所述下三角矩阵，"表示所述 对角矩阵，^表示所述下三角矩阵的共轭转置。
8. 根据权利要求7所述的用于通信设备的联合检测装置，其特征在于，所述检测执行单元根据等式z.;n-e、 /^2 = %1以及丄~ = 12迭代计算所述有用信号c/。
9. 根据权利要求7所述的用于通信设备的联合检测装置，其特征在 于，所述下三角矩阵Z的所有对角元素都为1，所述矩阵分解单元根据以下等式计算所述对角矩阵"中的元素<formula>formula see original document page 3</formula>并根据以下等式计算所述下三角矩阵Z中的元素<formula>formula see original document page 3</formula>其中，^表示所述对角矩阵D中的第j行的对角元素，^表示所述相 关矩阵/ 中的第i行、第j列的元素，/,,表示所述下三角矩阵￡中的第i行、第j列的元素，/二表示所述下三角矩阵Z中的第j行、第n列的元素的共轭。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的用于通信设备的联合检测装 置，其特征在于，所述联合检测方法用于时分同步码分多址系统。3
11. 一种通信设备，其特征在于，包括权利要求6至10中任一项所述 的联合检测装置。
全文摘要
公开了一种用于通信设备的联合检测方法、装置以及通信设备。其中，该联合检测方法包括利用接收信号中包含的有用信号的传输信道的信道估计结果，计算所述接收信号的匹配滤波函数计算结果和与所述传输信道有关的相关矩阵；通过对所述相关矩阵进行LDLH分解，将所述相关矩阵转换为下三角矩阵、对角矩阵、以及所述下三角矩阵的共轭转置的乘积的形式；以及利用所述下三角矩阵、所述对角矩阵、所述下三角矩阵的共轭转置以及所述匹配滤波函数计算结果，计算所述有用信号。
文档编号H04B1/707GK101630962SQ20091015106
公开日2010年1月20日 申请日期2009年7月9日 优先权日2008年7月18日
发明者石 刘, 朱学庆, 沈立芸, 明 郑 申请人:俊茂微电子(上海)有限公司