[发明专利]频域均衡联合干扰消除检测算法低复杂度的频域实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及码分多址(Code Division Multiple Access，CDMA)移动通信系统的多用户检测技术领域，特别是涉及CDMA系统中的频域均衡联合干扰消除检测算法。

背景技术

CDMA技术是第三代移动通信系统中的主流技术。与传统的FDMA、TDMA系统相比，CDMA系统具有频率规划简单、软容量、保密性好、易于无缝切换和宏分集等优点。但是，CDMA系统存在由多址干扰造成的容量受限问题，特别是当扩频信号经过频率选择性衰落信道时，由于多径延时破坏了扩频码之间的正交性，CDMA系统内将产生严重的码片间干扰(Inter-chip Interference，ICI)和多址干扰(Multiple Access Interference，MAI)。传统的Rake接收机被认为是抵抗多径效应的一种有效方法，其基本原理是通过多个相关器从总的接收信号中分离出落在相应时延内的多径信号，然后对这些相关器的输出信号进行最大比合并(MRC)，最后用每个用户相应的扩频码对合并后的信号进行解调和判决。然而，随着移动多媒体业务的不断发展，未来移动通信系统将支持更高的数据传输速率，对于这种高速数据传输而言，无线信道将具有更强的频率选择性，此时Rake接收机由于抽头有限而无法有效分离多径，将会导致系统的误码率性能下降；其次，当CDMA系统负载比较大，尤其在满载的情况下，Rake接收机性能受MAI影响严重，从而造成其性能严重恶化。

相比与Rake接收机，均衡被认为是抵抗频率选择性衰落的一种更有效方法，特别是在CDMA下行链路中，它可以在消除ICI的同时恢复扩频码之间的正交性，从而可以消除MAI。通常，根据实现方式不同，均衡可以分为时域均衡和频域均衡；但是，当无线信道的频率选择性增强时，时域均衡的复杂度会显著提高，这是因为其复杂度与信道的最大时延扩展成正比。近年来，由于频域均衡可以在获得与时域均衡相同性能的同时大大降低计算的复杂度，使得频域均衡算法受到了广泛关注。通常，频域均衡有三种实现方法，即：循环前缀(Cyclic-Prefix，CP)法、补零(Zero-Padding，ZP)法和重叠剪切(Overlap-cut，OC)法。其中，只有重叠剪切法可以在不改变现有空中接口时隙结构的条件下应用。需要指出的是，虽然频域均衡可以在CDMA系统下行链路同时消除ICI和MAI，但是为进一步提高系统性能，需要采用多用户检测技术消除残余的MAI。

自1986年Verdu提出基于最大似然序列(MLSE)的最优多用户检测算法以来，多用户检测技术已经成为近二十年来CDMA移动通信系统中的研究热点。目前，多用户检测技术已被列为第三代移动通信系统的关键技术之一。通常，多用户检测可以分为两大类：线性多用户检测和非线性多用户检测。由于线性多用户检测的复杂度比较高，所以在CDMA下行链路中一般采用复杂度相对较低且具有良好检测性能的干扰消除技术。

基于上面的讨论不难发现：对于实际CDMA系统(发送端的时隙结构已经规定)下行链路而言，采用基于重叠剪切法的频域均衡联合干扰消除检测算法可以有效抵抗多径信道的频率选择性衰落造成的ICI和MAI，从而获得良好的多用户检测性能。

干扰消除属于一类非线性多用户检测技术，它通常包括：串行干扰消除(Successive Interference Cancellation，SIC)、并行干扰消除(Parallel InterferenceCancellation，PIC)、部分并行干扰消除(Partial Parallel Interference Cancellation，P-PIC)以及混合干扰消除(Hybrid Interference Cancellation，HIC)。根据干扰消除算法的不同，基于重叠剪切法的频域均衡联合干扰消除检测算法可以有多种组合。但是，无论哪种组合，其实质都是类似的，即：在干扰消除的每个迭代级都需要重构和删除MAI。考虑到PIC由于延时低的优点在实际中得到了广泛应用，本文仅以“基于重叠剪切法的频域均衡联合PIC”算法为例对“基于重叠剪切法的频域均衡联合干扰消除”这类检测算法的传统时域实现方法进行描述。

为了便于对算法进行说明，首先需要对系统进行建模。本文考虑具有K个用户的同步DS-CDMA系统下行链路。在发送端，每个用户的原始信息比特首先经过BPSK调制，然后在时域进行扩频，最后将扩频后的码片序列相叠加，形成下行链路的发射信号为