用于具有天线阵列的无线通信系统的联合检测方法及基站技术方案

本发明专利技术提出了一种用于具有天线阵列的无线通信系统的联合检测方法，包括：对每个移动设备到天线阵列的每个天线的信道进行估计；估计每个移动设备的波束成形权值；对接收的信号进行加权，获得每个移动设备波束成形后的数据；利用所述波束成形后的数据，联合检测出每个移动设备的数据。本发明专利技术利用波束成形权值加权的方式进行联合检测，不仅能够大大减小由于移动设备之间的信号同步不好而造成联合检测性能降低的影响，而且还减小了由于信道估计不准确而带来的多址干扰，同时提高了联合检测的输入数据的信噪比，从而提高联合检测算法的性能。此外，本发明专利技术实现简单，计算复杂度也较低。此外，本发明专利技术还提出了一种实现所述联合检测方法的基站。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及基于时分双工(TDD)的无线通信系统的接收技术，具体地说，涉及TDD 系统中对通过天线阵列接收的信号进行联合检测的方法以及实现该方法的基站。
技术介绍
在码分多址(CDMA)通信系统中，所有移动设备同时在相同的频率上采用不同的 扩频码进行通信。由于实际的无线信号传输环境中存在多径传输，因此在每个移动设备的 连续传输的符号之间存在相互干扰，即码间干扰(ISI)。同时由于移动无线信道是时变的， 使得不同移动设备之间的扩频码的正交性在接收端不能被保证，因此不同移动设备的符号 之间也存在干扰，即多址干扰(MAI)。在移动通信系统中，一般有两种不同类型的接收机。第一种接收机是传统的匹配 滤波器或者RAKE接收机，这种接收机将码间干扰ISI和多址干扰MAI看作是传输信号的 噪声。RAKE接收机能够分辨同一移动设备的不同传输路径的信号，并将其按照某种准则结 合起来，但是RAKE接收机的输出仍然包含多址干扰MAI。对于匹配滤波器，由于移动设备 之间的扩频码的正交性在接收端不能被保证，因此其输出的结果中既含有码间干扰ISI又 含有多址干扰MAI。此外采用匹配滤波器不能解决远近效应，因此必须严格控制功率。第 二种接收机则利用码间干扰ISI和多址干扰MAI的所有信息，采用干扰抵消(IC)方法或 者联合检测(JD)方法获得移动设备传输的信号。干扰抵消方法是利用级联抵消或者并行 抵消从总信号中减去多址干扰MAI信号，以得到每一个移动设备的“干净”信号。联合检测 方法是利用码间干扰ISI和多址干扰MAI的信息，同时检测出所有移动设备的信号。最优 的联合检测方法是非线性最大似然序列估计算法，该算法利用Viterbi算法来检测最可能 的K个移动设备的发射序列，因此这种算法的计算复杂度是0(2K)。这样，如果移动设备的 数量较多，则不可能实时实现联合检测。1993年，Klein和Baier提出了一种迫零块线性 均衡(ZF-BLE)次最优联合检测算法，该算法大大降低了计算复杂度。ZF-BLE算法完全取 消了码间干扰ISI和多址干扰MAI，即ISI和MAI的值为零，因此此算法是迫零且无偏估计 的算法。但是，采用ZF-BLE算法获得的信号结果中，噪声是色噪声，会影响最终的判决电路 输出，使ZF-BLE算法的性能有所下降。随后，Jung等人提出了一种最小均方误差块线性均 衡(MMSE-BLE)联合检测算法，该算法利用匪SE准则，使得估计值与真实值之间的误差最 小化。这种算法可以说是ZF-BLE算法经过一个Wiener估计器的扩展，它使得结果中的噪 声项被解相关，因此使得色噪声项对判决电路的影响降低。此后，Jung等人还对ZF-BLE算 法和MMSE-BLE算法进行了改进，提出了迫零块决策反馈均衡(ZF-BDFE)联合检测算法和最 小均方误差块决策反馈均衡(MMSE-BDFE)联合检测算法，虽然后两种算法比ZF-BLE算法和 MMSE-BLE算法的性能更好，但是计算复杂度更加高了。联合检测方法虽然在性能上比匹配滤波类方法好，但是对于TDD系统，联合检测 方法受到信号同步以及信道估计准确度的影响，如果移动设备之间的信号同步不太好或者 信道估计比较差，则会严重影响联合检测方法的性能，而且这个影响会随着移动设备数量的增加而增加。因此，如何克服上述缺陷，提高联合检测方法的可靠性是急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术正是鉴于现有技术中的上述问题提出的，其目的在于提供一种新的用于具 有天线阵列的无线通信系统的联合检测方法，能够减小由于移动设备的信号同步不太好和 信道估计误差带来的影响，并且能够提高联合检测的输入数据的信噪比，尤其适合移动设 备数量较多的情况。本专利技术的另一个目的在于提供一种实现上述联合检测方法的基站。根据本专利技术的一个方面，提出一种用于具有天线阵列的无线通信系统的联合检测 方法，包括对每个移动设备到天线阵列的每个天线的信道进行估计；估计每个移动设备的波束成形权值；对接收的信号进行加权，获得每个移动设备波束成形后的数据；利用所述波束成形后的数据，联合检测出每个移动设备的数据。优选地，所述估计每个移动设备的波束成形权值的步骤采用固定波束搜索方法、 最大功率方法、最大信干比方法或者自适应权值估计方法中的任意一种实现。优选地，所述联合检测的步骤进一步包括利用所述信道估计与移动设备的扩频扰码生成每个移动设备的复合信道冲击响 应；对所述复合信道冲击响应进行加权；根据所述加权复合信道冲击响应和所述每个移动设备波束成形后的数据，检测出 每个移动设备的数据。根据本专利技术的另一个方面，提出一种实现所述联合检测方法的基站，包括天线阵列，用于接收移动设备发射的信号；射频收发信机，用于对接收的信号进行采样下变频；基带处理器，用于对采样数据进行基带处理；其中，所述基带处理器进一步包括信道估计器，用于对每个移动设备到每个天线的信道进行估计；权值估计器，用于根据估计的信道估计每个移动设备的波束成形权值；信号处理器，用于进行联合检测，获得每个移动设备的数据。优选地，所述信号处理器进一步包括第一生成器，用于对所述信道估计值进行卷积运算，生成复合信道冲击响应；第二生成器，用于对所述复合信道冲击响应采用所述波束成形权值进行加权，生 成加权复合信道冲击响应；第三生成器，用于利用所述加权复合信道冲击响应生成系统矩阵；第四生成器，用于生成所述系统矩阵的逆矩阵；数据加权器，用于对所述采样数据采用所述波束成形权值进行加权；匹配滤波器，用于对所述系统矩阵和所述加权后的数据进行匹配滤波；第五生成器，用于根据所述逆矩阵和所述匹配滤波结果，生成每个移动设备的数据。本专利技术利用波束成形权值加权的方式进行联合检测，不仅能够大大减小由于移动 设备之间的信号同步不好而造成联合检测性能降低的影响，而且还减小了由于信道估计不 准确而带来的多址干扰(MAI)，同时提高了联合检测的输入数据的信噪比，从而提高联合检 测算法的性能。此外，本专利技术实现简单，计算复杂度也较低。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施例的联合检测方法的流程图；图2是根据本专利技术的一个实施例的实现图1所示联合检测方法的基站的结构框 图；图3是图2所示基站的信号处理器的示意图。具体实施方式相信通过以下结合附图对本专利技术优选实施例的详细描述，可以更清楚的理解本发 明的上述和其它目的、特征和优点。图1是根据本专利技术的一个实施例的联合检测方法的流程图。如图1所示，在步骤 101，利用训练序列对每个移动设备到天线阵列的每个天线的信道进行估计。在无线通信系 统中，经常需要使用训练序列估计信道，因此在本实施例中，利用每个移动设备已知的训练 序列，对接收的数据进行信道估计，得到所有移动设备在所有天线上的信道估计。具体处理 过程如下假设在无线通信系统中有K个移动设备通信，基站的天线阵列包含N个天线，已 知每个移动设备的训练序列，所有移动设备的训练序列组成的矩阵为M，第i个天线在一个 突发(burst)中收到的所有移动设备的训练序列的数值为^，则有ei = Mhi i = 1，· · .，N(1)其中，Iii是第i个天线上所有移动设备的信道估计组成的向量，即 Λ,. =[ /，...,(AfYf。求解方程(1)，可以得到信道估计hi = (MhM) ^1M本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨新星，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]