盲多用戶檢測方法及裝置的製作方法

2023-06-11 16:10:21

專利名稱：盲多用戶檢測方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及移動通訊領域，特別是涉及一種盲多用戶檢測方法及裝置。
背景技術：
在現有技術中，多用戶檢測是一項用於消除碼分多址(Code Division Multiple Access，簡稱為CDMA)系統中多址幹擾的技術，多用戶檢測可以有效的消除多址幹擾，明顯改善系統的性能，提高CDMA系統的容量。多用戶檢測只需要使用待測用戶的觀測數據，不需要其他用戶(幹擾用戶)信息就可以抵消多址幹擾並進行檢測的自適應多用戶檢測器稱為盲自適應多用戶檢測器，常簡稱為盲多用戶檢測，這種檢測方法的具有很高實用性。快速估計、以及跟蹤一組隨機向量組成的子空間的主要特徵值和特徵向量的技術廣泛應用於數據壓縮、數據濾波、未知數估計、模式識別和神經系統分析的算法中。目前，盲多用戶檢測的方法有很多種，基於子空間的盲自適應算法利用了接收信號的子空間知識，來構建線性多用戶檢測器；近似投影子空間跟蹤算法(PAST)不保證子空間的正交性，每次更新子空間的算法複雜度為3np+0(p2)，其中，η為擴頻增益，ρ為用戶數； 壓縮近似投影子空間跟蹤算法(PASTd)是基於壓縮技術的近似投影子空間跟蹤算法，其計算複雜度被減少每次更新^ιρ+0(ρ)，但由於壓縮技術對子空間正交性的進一步破壞，導致性能下降；正交近似投影子空間跟蹤算法(OPAST)能保證子空間的正交性，性能較好但計算複雜度為4ηρ+0(ρ2)。

發明內容
本發明提供一種盲多用戶檢測方法及裝置，以解決現有技術中的PASTd算法不能夠保證每次迭代估計出的信號子空間的正交性而導致的檢測性能低、以及OPAST算法每次更新子空間的複雜度高的問題。本發明提供一種盲多用戶檢測方法，包括步驟1，獲取基站發送的預定比特時間的接收信號，將接收信號作為初始向量，計算接收信號在上次更新後的信號子空間中所有向量上的投影，根據投影更新當前信號子空間的所有向量以及所有向量的特徵值，並對當前信號子空間中已經更新的向量進行正交；步驟2，根據當前信號子空間中正交後的所有向量以及所有向量的特徵值計算接收信號的判決值；步驟3，根據接收信號的判決值確定屬於目標用戶的接收信號。本發明還提供了一種盲多用戶檢測裝置，位於目標用戶的終端，具體包括處理模塊，用於獲取基站發送的預定比特時間的接收信號，將接收信號作為初始向量，計算接收信號在上次更新後的信號子空間中所有向量上的投影，根據投影更新當前信號子空間的所有向量以及所有向量的特徵值，並對當前信號子空間中已經更新的向量進行正交；判決值計算模塊，用於根據當前信號子空間中正交後的所有向量以及所有向量的特徵值計算接收信號的判決值；確定模塊，用於根據接收信號的判決值確定屬於目標用戶的接收信號。本發明有益效果如下本發明將壓縮技術應用到了 OPAST算法中，從而解決了 PASTd算法中存在的無法保證每次迭代估計出的信號子空間的正交性而導致的檢測性能低、以及OPAST算法每次更新子空間的複雜度高的問題，能夠在應用壓縮技術的同時，保證每次迭代估計出的信號子空間的正交性，從而提高了多用戶檢測的性能，此外，還提高了子空間跟蹤算法的準確性。


圖1是本發明實施例的盲多用戶檢測方法的流程圖；圖2是本發明實施例的盲多用戶檢測方法的詳細處理的流程圖；圖3是本發明實施例的盲多用戶檢測方法仿真所基於的系統示意圖；圖4是本發明實施例的盲多用戶檢測方法與其他三種子空間跟蹤算法的子空間正交性仿真示意圖；圖5是本發明實施例的盲多用戶檢測方法與其他三種子空間跟蹤算法的子空間錯誤仿真示意圖；圖6是本發明實施例的盲多用戶檢測方法與其他三種子空間跟蹤算法應用於盲多用戶檢測系統後該系統的誤碼率仿真示意圖；圖7是本發明實施例的盲多用戶檢測裝置的結構示意圖。
具體實施例方式為了解決現有技術中的PASTd算法不能夠保證每次迭代估計出的信號子空間的正交性而導致的檢測性能低、以及OPAST算法每次更新子空間的複雜度高的問題，本發明提供了一種盲多用戶檢測方法及裝置，用於CDMA無線通信系統接收鏈路，主要是為了提高基於子空間的盲多用戶檢測方法的性能。本發明實施例的技術方案利用接收的一個用戶的一個比特時間接收信號作為這次估計的初始向量，計算接收信號在上次更新的信號子空間對應向量上的投影並更新這次的信號子空間的對應特徵向量和特徵值，利用施密特正交法對這次已經更新出的信號子空間的向量進行正交化，從而利用線性最小均方誤差(minimum mean square error，簡稱為匪SE)檢測器，得出接收比特的判決值。將該算法應用於多用戶檢測系統時，保證了每次迭代估計出的信號子空間的正交性，使得CDMA系統接收機的性能得到一定提高。以下結合附圖以及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不限定本發明。方法實施例根據本發明的實施例，提供了一種盲多用戶檢測方法，圖1是本發明實施例的盲多用戶檢測方法的流程圖，如圖1所示，根據本發明實施例的盲多用戶檢測方法包括如下處理步驟101，獲取基站發送的預定比特時間的接收信號，將接收信號作為初始向量， 計算接收信號在上次更新後的信號子空間中所有向量上的投影，根據投影更新當前信號子空間的所有向量以及所有向量的特徵值，並對當前信號子空間中已經更新的向量進行正 、-
父；優選地，上述預定比特時間為一個比特時間。步驟101具體包括如下處理步驟11，獲取基站發送的一個比特時間的接收信號，將接收信號作為初始向量；步驟12，計算該比特時間內的接收信號在上次更新後的信號子空間對應向量上的投影；步驟13，根據投影更新當前信號子空間的對應向量；步驟14，對當前信號子空間中已經更新的對應向量進行正交；步驟15，根據投影更新當前信號子空間中對應向量的特徵值；步驟16，從接收信號中減去接收信號在當前信號子空間的對應向量的投影，獲取更新下一個向量的接收數據；步驟17，根據更新下一個向量的接收數據重複執行步驟11至步驟16，直到當前信號子空間中的所有向量以及所有向量的特徵值更新完畢。此外，在步驟101中，可以利用施密特正交法對當前信號子空間中已經更新的對應向量進行正交。步驟102，根據當前信號子空間中正交後的所有向量以及所有向量的特徵值計算接收信號的判決值；具體地，在步驟102中，可以根據當前信號子空間中正交後的所有向量以及所有向量的特徵值，通過線性匪SE檢測器計算接收信號的判決值。步驟103，根據接收信號的判決值確定屬於目標用戶的接收信號。在執行完上述處理後，進行如下處理獲取基站發送的下一個比特時間的接收信號，根據已經更新的當前信號子空間，重複執行步驟101至步驟103。藉助於上述技術方案，本發明實施例的技術方案能夠提高子空間跟蹤算法的準確性，將本發明實施例的技術方案應用到盲多用戶檢測後，通信系統的接收性能得到了一定提尚。以下結合附圖，對本發明實施例的上述技術方案進行詳細說明。圖2是本發明實施例的盲多用戶檢測方法的詳細處理的流程圖，如圖2所示，包括如下處理步驟201，利用接收的一個用戶k的一個比特時間接收信號作為這次估計的初始
向量；步驟202，計算這一比特時間的接收信號在上次更新的信號子空間對應向量上的投影；步驟203，更新這次的信號子空間的對應向量；步驟204，利用施密特正交法對這次已經更新出的信號子空間的向量進行正交化；步驟205，更新這次的信號子空間的對應向量的特徵值；步驟206，從接收的信號中減去它在這次更新出的信號子空間的向量的投影，得出更新下個向量的數據；
6
步驟207，判斷信號子空間是否全部更新完畢，如果判斷為是，則重複執行步驟 202-步驟207，直至這次的信號子空間矩陣的向量全部更新，否則，執行步驟208;步驟208，利用線性匪SE檢測器，得出接收比特的判決值；步驟209，判斷數據接收是否完畢，如果判斷為是，則結束操作，否則，接收下一個比特的數據，利用已經更新得到信號子空間，重複執行步驟201-步驟209，獲取判決值，以此類推，計算出所有接收比特信號的判決值。下面將以使用用戶數為K的同步二進位直接序列擴頻碼分多址(Direct Sequence Spread Spectrum CDMA，簡稱為DS/CDMA)基帶通信模型為例，對本發明上述技術方案進行舉例說明。步驟1，利用接收的一個用戶k的一個比特時間接收信號作為估計的初始向量；用戶數為K的同步二進位DS/CDMA基帶通信系統中，經過加性高斯白噪聲 (Additive White Gaussion Noise，簡稱為AWGN)信道後的第k(l < k < K)個用戶的接收信號模型為
Kr(i) = Yj Akbk (t)sk (t) +1 ；
k=l在公式1中，Ak為第k個用戶接收信號的幅度，bk(t)為信息比特，％(t)為擴頻因子，t為時間參數；n(t)是加性白噪聲。令X1 (t) = r (t)公式 2 ；步驟2，計算這一比特時間接收信號在上次更新的信號子空間對應向量上的投影
Yi(t)；只(0 = vff{t- 1)χ;( )公式 3 ；其中，W(O)是N階單位陣中的一列，W(O)是每個X的1個特徵向量，i為處理的次數；H為共軛轉置運算；Xi(t)為第i次處理的r(t)信號。步驟3，更新的這次的信號子空間的對應向量Wi⑴；Wi (t) = W1 (t-1) + X14 ；步驟4，利用施密特正交法對這次已經更新出的信號子空間的向量&(0進行正交化；步驟41，如果更新的是這次的信號子空間的第一個特徵向量，則令Wi' (t)= wjt)，其中，i = 1。步驟42，如果更新的不是這次的信號子空間的第一個特徵向量，則根據下式計算FOR k = 1，2，· ·，i-1(Wtemp =Wtemp + (W' 2 % w;(t)}
(Wifc (0,wk (0)Wi' (t) = Xi (t) -wtemp}公式 5;其中，Wtraip為臨時的W，在計算公式5中過渡使用。步驟5，更新這次的信號子空間對應向量的特徵值Cli (t)；Cli (t) = β Cli (t-1) + I Yi (t) 12公式 6 ；其中，在公式6中，第i次處理、第0時刻的特徵值Cli(O)的初始值為1。
Cli (t-Ι)為t的前一時刻的Cli (t)，β是大於0小於1的係數。步驟6，從接收的信號中減去它在這次更新出的信號子空間的向量的投影，得出更新下個向量的數據Xi+1(t)；xi+1 (t) = Xi (t) -Wi 『 (t) Yi (t)公式 7 ；步驟7，重複步驟1-6，直至這次的信號子空間矩陣的向量全部更新；步驟8，利用線性匪SE檢測器，得出接收比特bk的判決值；步驟81，將這次更新出的信號子空間的向量寫成矩陣的形式Ws = [W1,……，wk] 公式 8 ；s是signal的縮寫，Ws是一個完整的矩陣變量。步驟82，將這次更新出的信號子空間的特徵值寫成對角矩陣的形式As = Diag(屯，......，dK)公式 9 ；其中，As為對角矩陣的表示方式，Diag(d1,……，dK)是將dl，d2，· · ·等標量構成對角陣的函數。步驟83，根據下式計算出這次的接收比特bk(t)的判決值氏⑴.\(i) = sgn(u[r)公式 10 ；其中， = [sw從-^u- 7從 21丄1WX公式11其中，T為矩陣轉置運算；Uk為處理矩陣；ο 2為噪聲功率；Ik SkXk的單位陣；Sk 為擴頻矩陣。步驟9，接收下一個比特的數據r(t+l)，利用已經更新得到信號子空間，重複步驟 1-8，得出bk(t+l)的判決值。以此類推，計算之後接收信號的bk的判決值。仿真結果表明，使用OPASTd子空間跟蹤算法進行子空間的跟蹤，其正交性和子空間的正確性要優於其他算法。在將OPASTd子空間跟蹤算法應用到盲多用戶檢測後，接收系統的能力有l_2dB的提高。圖3是本發明實施例的盲多用戶檢測方法仿真所基於的系統示意圖，如圖3所示的同步DS-CDMA系統包括信源、擴頻調製、發送調製、信道、多用戶檢測、統計判決、調解、信宿。擴頻調製採用N = 7的m序列，發送調製採用四相相移鍵控信號 (Quadrature Phase Shift Keying，簡稱為QPI調製)，信道為高斯白噪聲信道。接收端加入盲多用戶檢測器，檢測後的信息通過統計判決完成對信號的估計。設系統中的活動用戶數為4，用戶已為多用戶檢測器的期望用戶，則其他3個為幹擾用戶。設期望用戶和幹擾用戶的能量相同，即101§(劣M2) = 0,其中k取值為2、3、4，信道的信噪比由公式IOlg(AW)
全A屮
口 QQ ο通過上述仿真操作，仿真盲多用戶檢測方法(OPASTd算法)的估計的信號子空間的正交性和正確性。圖4是本發明實施例的盲多用戶檢測方法與其他三種子空間跟蹤算法的子空間正交性仿真示意圖，圖5是本發明實施例的盲多用戶檢測方法與其他三種子空間跟蹤算法的子空間錯誤仿真示意圖，圖4和圖5分別為信道的信噪比為5時PAST、PASTd, OPAST和 OPASTd四種子空間跟蹤算法的正交性錯誤和子空間錯誤圖，三種算法都取β = 0.998，其中正交性錯誤和子空間錯誤分別用公式12和公式13求出，其中Us為正確的信號子空間。

權利要求
1.一種盲多用戶檢測方法，其特徵在於，包括步驟1，獲取基站發送的預定比特時間的接收信號，將所述接收信號作為初始向量，計算所述接收信號在上次更新後的信號子空間中所有向量上的投影，根據所述投影更新當前信號子空間的所有向量以及所有向量的特徵值，並對當前信號子空間中已經更新的向量進行正交；步驟2，根據所述當前信號子空間中正交後的所有向量以及所有向量的特徵值計算所述接收信號的判決值；步驟3，根據所述接收信號的判決值確定屬於目標用戶的接收信號。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述預定比特時間為一個比特時間。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述步驟1具體包括如下處理步驟11，獲取所述基站發送的一個比特時間的接收信號，將所述接收信號作為初始向量；步驟12，計算該比特時間內的所述接收信號在上次更新後的信號子空間對應向量上的投影；步驟13，根據所述投影更新當前信號子空間的對應向量； 步驟14，對當前信號子空間中已經更新的對應向量進行正交； 步驟15，根據所述投影更新當前信號子空間中對應向量的特徵值； 步驟16，從所述接收信號中減去所述接收信號在當前信號子空間的對應向量的投影， 獲取更新下一個向量的接收數據；步驟17，根據所述更新下一個向量的接收數據重複執行步驟11至步驟16，直到所述當前信號子空間中的所有向量以及所有向量的特徵值更新完畢。
4.如權利要求1或3所述的方法，其特徵在於，所述對當前信號子空間中已經更新的對應向量進行正交具體包括利用施密特正交法對當前信號子空間中已經更新的對應向量進行正交。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟2具體包括根據所述當前信號子空間中正交後的所有向量以及所有向量的特徵值，通過線性最小均方誤差MMSE檢測器計算所述接收信號的判決值。
6.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括獲取基站發送的下一個比特時間的接收信號，根據已經更新的所述當前信號子空間， 重複執行步驟1至步驟3。
7.一種盲多用戶檢測裝置，其特徵在於，該裝置位於目標用戶的終端，所述裝置具體包括處理模塊，用於獲取基站發送的預定比特時間的接收信號，將所述接收信號作為初始向量，計算所述接收信號在上次更新後的信號子空間中所有向量上的投影，根據所述投影更新當前信號子空間的所有向量以及所有向量的特徵值，並對當前信號子空間中已經更新的向量進行正交；判決值計算模塊，用於根據所述當前信號子空間中正交後的所有向量以及所有向量的特徵值計算所述接收信號的判決值；確定模塊，用於根據所述接收信號的判決值確定屬於目標用戶的接收信號。
8.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述預定比特時間為一個比特時間； 所述處理模塊具體包括獲取子模塊，用於獲取所述基站發送的一個比特時間的接收信號，將所述接收信號作為初始向量；投影子模塊，用於計算所述比特時間內的所述接收信號在上次更新後的信號子空間對應向量上的投影；向量更新子模塊，用於根據所述投影更新當前信號子空間的對應向量； 正交子模塊，用於對當前信號子空間中已經更新的對應向量進行正交； 特徵值更新子模塊，用於根據所述投影更新當前信號子空間中對應向量的特徵值； 更新接收數據子模塊，用於從所述接收信號中減去所述接收信號在當前信號子空間的對應向量的投影，獲取更新下一個向量的接收數據；調用子模塊，用於根據所述更新下一個向量的接收數據依次調用所述獲取子模塊、所述投影子模塊、所述向量更新子模塊、所述正交子模塊、所述特徵值更新子模塊、以及所述更新接收數據子模塊，直到所述當前信號子空間中的所有向量以及所有向量的特徵值更新完畢。
9.如權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述正交子模塊具體用於 利用施密特正交法對當前信號子空間中已經更新的對應向量進行正交。
10.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述判決值計算模塊具體用於根據所述當前信號子空間中正交後的所有向量以及所有向量的特徵值，通過線性最小均方誤差MMSE 檢測器計算所述接收信號的判決值。
全文摘要
本發明公開了一種盲多用戶檢測方法及裝置。該方法包括步驟1，獲取基站發送的預定比特時間的接收信號，將接收信號作為初始向量，計算接收信號在上次更新後的信號子空間中所有向量上的投影，根據投影更新當前信號子空間的所有向量以及所有向量的特徵值，並對當前信號子空間中已經更新的向量進行正交；步驟2，根據當前信號子空間中正交後的所有向量以及所有向量的特徵值計算接收信號的判決值；步驟3，根據接收信號的判決值確定屬於目標用戶的接收信號。藉助於本發明的技術方案，能夠在應用壓縮技術的同時，保證每次迭代估計出的信號子空間的正交性，從而提高了多用戶檢測的性能，此外，還提高了子空間跟蹤算法的準確性。
文檔編號H04B1/7105GK102340326SQ20111026796
公開日2012年2月1日 申請日期2011年9月9日 優先權日2011年9月9日
發明者王星 申請人:中興通訊股份有限公司