抑制智能天線主波束內多用戶幹擾的方法

2023-06-03 14:10:46

專利名稱：抑制智能天線主波束內多用戶幹擾的方法
技術領域：
本發明涉及無線通信技術，尤其涉及TD-SCDMA系統的性能改善，抑制幹擾的 方法。
背景技術：
通過智能天線(SA)波束成形技術可以極大的改善TD-SCDMA系統的性能，但 是由於天線數和複雜度的限制，智能天線的主波束寬度常常在十幾度甚至更 大，這樣在主波束覆蓋範圍內往往有多個用戶存在，並導致多用戶幹擾。在文 獻(謝顯中著，TD-SCDMA第三代移動通信系統技術與實現，2004年6月，電子 工業出版社)對此進行了詳細的描述。在TD-SCDMA系統現有技術中一般通過智 能天線波束成形技術在移動臺採用多用戶檢測技術來消除這種幹擾，但這樣移 動臺需進行大量的計算和處理，使移動臺工作任務繁重，且結構較複雜，同時 由於移動臺的隨機移動給多用戶檢測的效果帶來很大影響，抑制幹擾的效果不 是很好。

發明內容
本發明針對現有技術中存在的上述缺陷，提出了基於TxWF (傳輸維納)準 則和下行波束成形技術聯合抑制智能天線主波束內多用戶幹擾的方法，以減少 智能天線主波束內存在的多用戶幹擾。
本發明解決上述技術問題的技術方案是，根據TD-SCDMA的時分雙工性，利用 TD-SCDMA系統上行信道信息的估計值作為下行鏈路的預計值，採用最大化期 望功率MDP準則確定智能天線的權向量，由下行鏈路的預計值和權向量構造 聯合信道矩陣// ，根據聯合信道矩陣/Z和接收端的解調矩陣Z)基於TxWF準則 確定發送端調製矩陣，發送端的信號經調製矩陣進行調製處理後，再通過基 站智能天線發送出去。其中TD-SCDMA系統上行信道信息由移動臺和基站之間 的信道衝激響應確定，選擇接收端功率矩陣i 、模最大的特徵值對應的特徵向 量為權向量w。調製矩陣M由接收端的解調矩陣"及聯合信道矩陣/Z確定，滿 足以下函數關係M = /("，//)，通過不同的準則可得到不同的調製矩陣M。
基站發送端信號通過調製矩陣M調製後再由智能天線發送出去，能夠消除 智能天線主波束覆蓋範圍內出現的多用戶幹擾，改善TD-SC畫A系統的性能。 並且本發明抑制智能天線主波束內多用戶幹擾的上述計算處理是在發送端採 用聯合傳輸JT技術實現，降低了移動臺的計算複雜度。並且系統性能比採用 傳統多用戶檢測技術的智能天線技術的系統有明顯提高。


圖1所示為採用聯合優化方法抑制智能天線主波束內多用戶幹擾的工作流程圖
具體實施例方式
根據TD-SCDMA的時分雙工性，利用TD-SCDMA系統上行信道信息作為下行 鏈路的預計值，採用最大化期望功率MDP準則確定權向量，由估計得到的信道 信息和所確定的權向量構造聯合信道信息，由聯合信道信息和接收端的解調矩 陣基於TxWF準則確定發送端調製矩陣。發送端調製矩陣對基站發射機需發送 的數據進行調製處理後，能夠消除智能天線主波束覆蓋範圍內出現的多用戶幹 擾，改善TD-SCDMA系統的性能。
附圖1為本發明的處理流程圖，具體包括以下實施步驟。(1)估計TD-SCDMA系統上行信道信息並作為下行信道鏈路的預計值 在TD-SCDMA系統中，假設基站採用尺。個發射天線，每個移動臺MS採用的 單個天線為/^"， h-l..丄，假設每個移動臺和基站之間的信道衝激響應為
...^&'""T， ^ = 1.丄。人=1..丄 其中，W為信道衝擊響應有 效長度，《。'"表徵了基站發射天線&的輸入和移動臺MS的接收天線的輸出 之間的信號傳輸情況。將&個天線特殊信道衝激響應tf。'、)寫成矩陣的形式 M"-(《W ... tf^"))。根據所得的《。個天線信道衝激響應估計該信道信息，
並將其估計值作為下行信道信息。
(2) 權向量的確定，選擇接收端功率矩陣凡模最大的特徵值對應的特徵向量 為權向量w。
利用最大化期望功率MDP準則來確定智能天線的權向量w。 MDP準則的目
的是使接收端的目標功率最大，接收端的目標功率為 =( )w(")w w("^("V爭，由於TD-SCDMA系統中
採用的擴頻碼是近似正交的0VSF碼，則其自相關矩陣滿足將 其代入上式可得到及(叫./^)W/A).vvw = m/,《V"，因此，選擇智能天線的
權向量w，使上式取值最大化，即使接收端的目標功率最大，即滿足 wW-argmaxvt/,及，W，不難得到，滿足上述條件的w為接收端功率矩陣i ,的最
大特徵向量，即選擇矩陣A模最大的特徵值對應的特徵向量為權向量w。
(3) 構造聯合信道矩陣//
根據步驟(1)中估計的下行信道信息，以及步驟(2)確定的權向量構 造聯合信道矩陣，該聯合信道矩陣為^個天線信道衝激響應矩陣與該信道的 權向量相乘，可表示為,'"—Zf" ... ("f-T/f""","!...,,;^-!...^^ (4)確定發送端調製矩陣 用戶數據向量c/在基站端經過調製後變成/ = M/，其中M為調製矩陣， f是天線發射信號。經過信道傳輸後用戶端的接收信號為r = M。假設接收端的解調矩陣為D，在無噪聲的情況下，接收端對接收信號解 調後的數據為3 = 2> = /)歷。為了降低移動臺複雜性，在接收端僅僅需要做相關解擴處理，由用戶的 CDMA擴頻碼組成的矩陣C確定接收端的解調矩陣D，即Z)-C"。令 5 = Z)/f = C"//。這裡//表示共軛轉置矩陣，則有3 =及。由於聯合信道矩陣/Z和接收端的解調矩陣Z)在發射端是已知的。根據接 收端的解調矩陣Z)及聯合信道矩陣if確定發送端的調製矩陣M，即M與D、 滿足以下函數關係M = /(D,//)，可以通過不同的準則確定不同的函數關係 式，得到不同的調製矩陣M，常用的準則如TxMF(傳輸匹配)，TxZF(傳輸 迫零)，TxWF(傳輸維納)等。由於聯合信道矩陣/f裡面包含有權向量vv，而調 制矩陣M是由聯合信道矩陣/f和接收端的解調矩陣D根據不同的準則確定 的，通過該調製矩陣對發送端數據進行調製，實現了對下行信道信息的聯合優化<這裡採用傳輸維納準則，即最小均方誤差準則，可以得到調製矩陣Mformula see original document page 6 中/ 表示發送濾波器增益因子，《表示發送功率，^表示噪聲方差，r表示 信號功率，w,表示數據符號數，/表示單位矩陣。以上考慮的是無噪聲的情況，如果接收信號被一加性噪聲w破壞，接收端用戶接收信號解調後的數據應該為2 = "[〃 + "] = "[//^^ + "] = ^/ + /)"。其中"是用戶的期望信號。聯合傳輸JT技術是適用於CDMA系統下行鏈路的多用戶傳輸技術，是相 對於聯合檢測JD的發送預編碼技術，它將系統中需要在終端完成的複雜運算 轉移到基站端完成，而移動接收端只需做相關的解擴處理，這樣就大大簡化 了移動接收端的複雜度。同時由式3-"[/" + "]-"[/fMZ + "卜"+ Z)"可以看出，解調後的數據中除了用戶的期望信號d外，就只有加性高斯白噪聲造成的幹擾 了，由此式可以看出，採用本發明的方法在理論上多用戶幹擾被消除了。本發明提出的基於TxWF準則和下行波束成形聯合技術抑制智能天線主波束 內多用戶幹擾的方法，減少了智能天線主波束內存在的多用戶幹擾，提高了 系統性能，並且在發送端採用聯合傳輸JT技術，降低了移動臺的計算複雜度。 同時用戶數的增加對智能天線主波束內多用戶的幹擾的影響不是很明顯，經 過實驗，系統性能明顯比採用傳統多用戶檢測技術的智能天線技術的性能要 好。
權利要求
1、 一種抑制智能天線主波束內多用戶幹擾的方法，其特徵在於，利用TD-SCDMA系統上行信道信息作為下行鏈路的預計值；採用最大化期望功率 MDP準則確定智能天線的權向量；由下行鏈路的預計值和權向量構造聯合信道 矩陣；根據聯合信道矩陣和接收端的解調矩陣確定發送端調製矩陣；發送端 的信號經調製矩陣調製處理後，再通過基站智能天線發送出去。
2、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述TD-SC薩A系統上行 信道信息由移動臺和基站之間的信道衝激響應確定。
3、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，選擇接收端功率矩陣模最 大的特徵值對應的特徵向量為權向量。
4、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，基於TxWF準則確定發送 端調製矩陣。
5、 根據權利要求1-3其中之一所述的方法，其特徵在於，通過不同的準則可得到不同的調製矩陣。
6、 根據權利要求1-4其中之一所述的方法，其特徵在於，採用聯合傳輸 JT技術，將系統中需要在終端完成的運算轉移到基站端完成。
全文摘要
本發明請求保護一種基於TxWF準則和下行波束成形技術聯合抑制智能天線主波束內多用戶幹擾的方法，涉及移動通信技術領域。本發明的技術方案是根據TD-SCDMA的時分雙工性，利用TD-SCDMA系統上行信道信息作為下行鏈路的預計值，採用最大化期望功率(MDP)準則確定智能天線權向量，在基站發送端採用TxWF準則和智能天線下行波束成形聯合優化方法確定發送端調製矩陣，通過調製矩陣調製發送端信號實現減少智能天線主波束內存在的多用戶幹擾。並且系統在基站端採用JT技術，降低了移動臺的複雜度。採用本發明能夠抑制多用戶幹擾以提高系統性能。
文檔編號H04B7/04GK101123450SQ20071007867
公開日2008年2月13日 申請日期2007年7月2日 優先權日2007年7月2日
發明者楊永記, 謝顯中 申請人:重慶郵電大學