发明内容
本发明的目的是提供一种低扩频系数宏分集信号的联合检测方法,以克服现有的检测方法当广播/组播业务速率较高时同频相邻小区间仍然会产生较大干扰的缺点,降低同频相邻小区间的干扰强度,提高系统接收性能。
为此,本发明提供如下的技术方案:
一种低扩频系数宏分集信号的联合检测方法,所述方法包括步骤:
A、对本小区及宏分集相邻小区进行多小区信道估计,得到本小区及所述相邻小区的信道响应结果;
B、根据各小区的信道响应结果构造各小区的中间矩阵,具体包括:
B1、从所述信道响应结果中截取广播/组播信号对应的信道响应结果hi (k),
其中,i为小区编号,k为码道编号;
B2、按以下公式计算各小区的组合信道响应:
其中,bi (k,l)为第i小区第k个扩频码的第1个组合信道响应,Ci (k,q)为第i小区第k个码道的第q个码片,Si (k,l·Q+q)为第i小区第k个码道所对应第l段第q个扰码的码片,q表示扩频码的各个码片,q=1,2...Q,Q为扩频增益,1=0,1,...,P/Q-1,P为扰码长度;
B3、按以下方式构造中间矩阵Bi:
第i小区K个扩频码的第1个信道组合响应按列并行排列,组成大小为(Q+W-1,K)的子矩阵,从(0,0)位置开始,放置在Bi矩阵的左上角;
由第i小区K个扩频码的第2个信道组合响应按列并行排列,组成大小为(Q+W-1,K)的子矩阵,在Bi矩阵内向下错开Q列,向右错开K行放置;
其余各信道组合响应构成的子矩阵按此方式依次排列在Bi矩阵内;
其余位置填0,构成大小为(P+W-1,KP/Q)的中间矩阵Bi;
其中,P为扰码长度,W为信道估计窗长,K为码道数目,Q为扩频增益;
C、根据所述中间矩阵按以下公式构造本小区及所述相邻小区的传输矩阵Ai:大小为(P+W-1,KP/Q)的Bi矩阵在Ai矩阵中从左上角(0,0)位置依次沿矩阵的对角线重复排列,每次Bi矩阵向右错开KP/Q列,向下错开P行,共排列Ldata/P次,其余位置填0,构成传输矩阵Ai,其中,Ldata为传输的数据块长度;
D、根据获得的各传输矩阵进行宏分集联合检测,获得检测数据。
所述步骤A包括:
A1、获取本小区及宏分集相邻小区的广播/组播信号;
A2、对获取的广播/组播信号进行多小区信道估计,得到本小区及所述相邻小区的信道响应结果。
所述步骤A2中所述的多小区信道估计的过程具体为:
根据本小区及选取的相邻小区的广播/组播信号进行多码集信道估计或者各小区分别进行单码集信道估计。
所述步骤B2中bi (k,l)的计算具体为:
将本小区使用的各扩频码依次与本小区的扰码各段点对点相乘,生成P/Q个组合码;再将这些组合码分别与该扩频码对应的信道响应卷积,得到P/Q个对应该扩频码的组合信道响应。
可选地,所述步骤D包括:
D1、将得到的各传输矩阵进行合并;
D2、对合并后的传输矩阵进行宏分集联合检测,获得检测数据。
所述步骤D1具体为:
按公式i=0,1,2,....对得到的各传输矩阵进行合并,
其中,βi为合并因子,Ai为得到的各小区的传输矩阵。
可选地,所述步骤D包括:
D1′、根据得到的传输矩阵分别进行本小区及所述相邻小区的单小区联合检测;
D2′、将得到的各小区的联合检测结果进行合并,获得检测数据。
所述步骤D2′具体为:
按公式
i=0,1,2,...对得到的各小区的联合检测结果进行合并,
其中,βi为合并因子,为得到的各小区的联合检测结果。
由以上本发明提供的技术方案可以看出,本发明充分利用广播和组播业务的特点,即各小区基站发送的信道编码调制前的数据源信号相同。将相邻小区的同频干扰信号纳入联合检测。在联合检测过程中,针对扩频码和扰码长度的不同,通过构造中间矩阵、再由中间矩阵构造传输矩阵的方式,解决了扩频码和扰码长度不同时传输矩阵的构造问题,为联合检测提供了基础。在联合检测过程中对纳入联合检测的多小区信号进行宏分集合并,即将UE邻近各基站的信号进行合并,将干扰转化为有用信号,大大提高了UE的信号接收检测正确率,进而有效地提高了系统性能。
利用本发明,可以有效地降低邻小区的干扰,在保证系统资源利用率的情况下使高速广播和组播业务得到有效的应用。
具体实施方式
本发明的核心在于在CDMA(码分多址)系统中,在现有联合检测的基础上,针对广播/组播业务的特点,通过各基站发送相同的信息,并且各基站发送的信道编码调制前的数据源信号相同,将UE邻近各基站的同频干扰信号纳入联合检测,在联合检测过程中,针对低扩频系数宏分集信号扩频码与扰码长度的不同,首先通过得到的各小区的组合信道响应构造中间矩阵、再由中间矩阵构造传输矩阵,解决了这种情况下无法由各小区的组合信道响应直接构造传输矩阵的问题.对纳入联合检测的多小区信号进行宏分集合并,即将UE邻近各基站的信号进行合并,将干扰转化为有用信号,从而提高系统对高速广播/组播业务的检测性能.
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面首先对宏分集的联合检测方法作简单描述。
时隙CDMA系统接收机接收到的信号模型为:
e=Ad+n (1)
其中,e为接收机收到信号的采样数据,d为发送数据,n为接收到的噪声,矩阵A为传输矩阵。
传输矩阵A如图1所示:
传输矩阵A由各个码道的组合响应向量b(k)(矩阵中分布在对角线上的各个块中的一列)构成:
其中,
A=Ai,j i=1...N·Q+W-1;j=1...K·N
其中,k是码道编号,假设总共有K个码道。N为数据块中数据符号的个数,Q为扩频系数。Ldata=NQ为发送数据块的长度,W是信道估计窗长,Ldata+W-1为接收数据块e的长度。
向量b(k)对应为一个用户的组合信道响应:
k=1,...,K (2)
其中,C
(k)是对应的码道编号为k的用户码道的扩频码。
是卷积运算符,h
(k)是对应的码道编号为k的用户码道的信道响应,利用midamble(中间码)或类似导频进行信道估计得到。
如果系统使用扰码S,则(2)式可以写为:
k=1,...,K (3)
式中S为系统使用的扰码。
然后利用上述信息就可以进行联合检测。联合检测算法有多种,可以是干扰抵消的方法,或者线性块均衡的方法,或者两者方法的混合。
对线性块均衡的方法,经解调后的发送数据d估计的软输出值为:
其中,矩阵T由下式给出:
式中,*T是共轭转置,Rd=E{d·d*T},是数据序列d的协方差矩阵,对于相互独立的数据序列,Rd=I;Rn=E{n·n*T},是噪声序列n的协方差矩阵。对于相互独立且平稳的噪声序列(如白噪声)Rn=σ2I,I表示单位矩阵。
在Rd=I和Rn=σ2I的条件下,(4)、(5)式可以简化表示为:
其中,MF即匹配滤波,对应的就是单用户的匹配滤波的方法;ZF-BLE即迫零线性块均衡的方法,对应的是最大似然的线性解;MMSE-BLE即最小均方误差线性块均衡的方法,对应的是最小均方误差的线性解。
选择上述三种求解T的方法中的一种即可,通常选择第二种ZF-BLE或第三种MMSE-BLE方法。
利用现有方法,在构造传输矩阵时,要求扩频码C(k)与扰码S的长度相同,否则无法实现按位对应相乘,从而无法直接生成组合信道响应和传输矩阵。
当广播/组播业务速率较高时,需要使用较低的扩频系数,此时扩频码C(k)的长度小于扰码S的长度。本发明即针对这种情况提出了一种有效的解决方案。
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参照图2,图2示出了本发明方法的实现流程,包括以下步骤:
步骤201:对本小区及宏分集相邻小区进行多小区信道估计,得到本小区及所述相邻小区的信道响应结果。
首先需要确定进行宏分集合并的相邻小区。根据实际应用需要,可以选取1个或多个同频相邻小区进行宏分集合并,然后,获取本小区及选取的相邻小区的广播/组播信号,并对其进行多小区信道估计,得到本小区及所述相邻小区的信道响应结果。详细过程如下:
通过测量各同频相邻小区的公共无线信道或通过空口高层消息获取各同频相邻小区的配置信息及广播/组播的时隙信息。同频相邻小区的配置信息包括相邻小区基站的小区标识、广播/组播使用的物理码道等。然后根据同频相邻小区基站的小区标识,接收各同频相邻小区基站的下行导频信号,对该信号进行测量确定各基站到本UE的时延及路径损耗。
根据测量得到的时延及路径损耗信息,按照时延较小或路径损耗较小的原则选取可以用于进行宏分集合并的同频相邻小区;也可以综合考虑时延及路径损耗,选取时延和路径损耗均最小的预定个数的基站所属的小区作为进行宏分集合并的相邻小区。
根据UE的实际接收能力及计算精度要求,可以选取一个或多个相邻小区进行宏分集合并。
UE可以根据系统固定配置的广播/组播的时隙信息或通过空口高层消息获得的广播/组播的时隙信息获取本小区及选取的相邻小区的广播/组播信号,对获取的本小区及选取的相邻小区的广播/组播信号进行多小区信道估计,得到本小区及相邻小区的信道响应结果.
所述的多小区信道估计的过程可以是根据本小区及选取的相邻小区的广播/组播信号进行多码集信道估计,也可以是各小区分别进行单码集信道估计。
步骤202:根据各小区的信道响应结果构造各小区的中间矩阵。
(1)从各小区总的信道响应结果中截取广播/组播信号对应的信道响应结果hi (k),其中,i为小区编号,k为码道编号;
(2)构造扩频码与扰码按位相乘构成的组合码vi (k,l),构造的方法如下:
式中,q=1,2,...,Q,Q为扩频增益,l=0,1,...,P/Q-1,P为扰码长度,k=1,2,...,K,表示第k个扩频码。
上式表示扰码分段与扩频码按位进行相乘,生成P/Q个长度为Q的不同的组合码。
(3)构造组合信道响应。由上式得到的组合码vi (k,l)计算组合信道响应:
其中,bi (k,l)为第i小区第k个扩频码的第1个组合信道响应,q表示扩频码的各个码片,q=1,2...Q,Q为扩频增益,l=0,1,...,P/Q-1,P为扰码长度。bi (k,l)的计算具体为:将本小区使用的各扩频码依次与本小区的扰码各段点对点相乘,生成P/Q个组合码;再将这些组合码分别与该扩频码对应的信道响应卷积,得到P/Q个对应该扩频码的组合信道响应。
(4)按以下方式构造中间矩阵Bi:
第i小区K个扩频码的第1个信道组合响应按列并行排列,组成大小为(Q+W-1,K)的子矩阵,从(0,0)位置开始,放置在Bi矩阵的左上角;
由第i小区K个扩频码的第2个信道组合响应按列并行排列,组成大小为(Q+W-1,K)的子矩阵,在Bi矩阵内向下错开Q列,向右错开K行放置;
其余各信道组合响应构成的子矩阵按此方式依次排列在Bi矩阵内;
其余位置填0,构成大小为(P+W-1,KP/Q)的中间矩阵Bi;
其中,P为扰码长度,W为信道估计窗长,K为码道数目,Q为扩频增益。
中间矩阵Bi的结构如图3所示:
其中,P为扰码长度,W为信道估计窗长,K为码道数目,Q为扩频增益。
该图表示K个扩频码各自与扰码第一段点对点相乘再与对应的信道冲击响应卷积后构成第一个数据块,各自与扰码第二段点对点相乘再与对应的信道冲击响应卷积后构成第二个数据块,以此类推,共P/Q块。由于扰码长度与扩频码长度不同,因此图中每个子矩阵的数据不同,而现有方法中各子矩阵数据是相同的。
由于一个扩频码对应多个(P/Q个)不同的组合码及组合信道响应,因此不能按照现有的方法直接生成传输矩阵A。需要先将这些不同的组合信道响应按照上图的形式排列成中间矩阵B,再由中间矩阵B循环排列构成传输矩阵A。
步骤203:根据中间矩阵构造本小区及所述相邻小区的传输矩阵。
按以下公式构造传输矩阵Ai:
大小为(P+W-1,KP/Q)的Bi矩阵在Ai矩阵中从左上角(0,0)位置依次沿矩阵的对角线重复排列,每次Bi矩阵向右错开KP/Q列,向下错开P行,共排列N次,其余位置填0,构成传输矩阵Ai。其中,N=Ldata/P。
其结构如图4所示:
中间矩阵Bi相应顺序纵向相差P依次重复排列构成Ai矩阵。
图中,Ldata为传输的数据块长度。
步骤204:根据获得的各传输矩阵进行宏分集联合检测,获得检测数据。
本发明提供的低扩频系数宏分集联合检测将UE邻近各基站的同频干扰信号纳入联合检测,并对纳入联合检测的多小区信号进行宏分集合并,即将UE邻近各基站的信号进行合并,将干扰转化为有用信号,以提高UE的接收性能。具体可以在生成各小区的传输矩阵后,将多小区的传输矩阵进行合并,然后对合并后的传输矩阵进行联合检测,获得检测数据;也可以先根据得到的传输矩阵分别进行本小区及所述相邻小区的单小区联合检测,然后将得到的各小区的联合检测结果进行合并,获得检测数据。
1、按以下公式对得到的各传输矩阵进行合并:
i=0,1,2,....
其中,βi为合并因子,可以为包含1在内的任何大于0的数值(βi值可以按照某种合并方法例如等增益合并,最大比合并等得到),
Ai为得到的各小区的传输矩阵。
得到合并后的传输矩阵A后,即可对其进行联合检测。具体过程与现有技术的实现过程相同,在此不再赘述。
由此实现了多小区同频的广播/组播信息的联合检测。
2、另外一种宏分集合并方法是先对各小区按照上述传输矩阵生成方法生成传输矩阵,再分别进行本小区及各同频相邻小区的单小区联合检测,得到各小区的检测信号
然后对检测得到的
进行合并,获得检测数据。如下式:
i=0,1,2,...
式中βi是按照某种准则(例如等增益合并或最大比合并的方法)计算的合并因子,可以是任何大于0的数值。
对于时间分集发送高速广播/组播业务的方法,可以先对接收到的数据进行缓存,然后将需要进行时间分集的信号构成一个集合采用本发明的方法同时进行处理,这样可以将本发明的方法推广到在时间上属于不同时隙的多路信号分集的场合;另外,本方法也可以不要求多个基站使用相同的载频、时隙和码道等物理资源传送高速广播/组播业务,而只要求多个基站使用相同的载频和时隙,这样,在构造相关的中间矩阵和传输矩阵时,只需要将需要进行分集合并的不同码道上的信号调整到相同的列就可以了。
本发明方法也可以扩展到应用组呼/群呼的集群系统,当集群系统向多个用户发送相同信息时,由于其也具有相邻基站发送相同数据的特点,因此在同频情况下,也可以通过配置相邻小区使用相同的时隙资源进行组呼/群呼业务,或者采用时间分集的方式进行组呼/群呼业务。UE采用上述低扩频系数宏分集的联合检测方法对接收信号进行检测,提高了UE接收性能,降低了同频干扰,有利于高速业务的应用。
可见,利用本发明方法,解决了时隙CDMA系统中扩频码长度小于扰码长度造成无法直接构成传输矩阵的问题,为宏分集的联合检测提供了有效地基础,使得在联合检测时,可以利用广播/组播业务的特点,通过宏分集方式,对多小区广播/组播信号进行合并接收,大大提高了UE对高速广播/组播业务的接收性能。
虽然通过实施例描绘了本发明,本领域普通技术人员知道,本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神,希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。