專利名稱：用于多用戶檢測(cè)的通信方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于反復(fù)獲取用于多用戶檢測(cè)和解碼的信號(hào)的方法、設(shè)備和計(jì)算機(jī)程序。
背景技術(shù)：
多用戶檢測(cè)和解碼(MUD)技術(shù)允許對(duì)兩個(gè)或更多個(gè)相互干擾的用戶在干擾信道上的發(fā)送進(jìn)行檢測(cè)和解碼。
一般而言，MUD涉及其中將接收的合成信號(hào)分解成對(duì)于每個(gè)用戶的符號(hào)估計(jì)的檢測(cè)過(guò)程，以及其中使用前向糾錯(cuò)(FEC)解碼算法將符號(hào)解碼以恢復(fù)其數(shù)據(jù)內(nèi)容的解碼過(guò)程。最優(yōu)聯(lián)合解碼器(optimal joint decoder)使用最大似然解碼技術(shù)將這兩個(gè)過(guò)程組合，以使解碼器出現(xiàn)差錯(cuò)的概率最小。該技術(shù)具有隨用戶數(shù)量和FEC碼字長(zhǎng)度呈指數(shù)增大的復(fù)雜性，且不能用于某些FEC編碼技術(shù)，如Turbo碼。因此，必須開發(fā)出使復(fù)雜性減少的次優(yōu)技術(shù)。
一種次優(yōu)方法是將檢測(cè)和解碼過(guò)程分離。在檢測(cè)過(guò)程中對(duì)每個(gè)符號(hào)進(jìn)行聯(lián)合判決，然后，使用傳統(tǒng)解碼技術(shù)將符號(hào)流獨(dú)立解碼。
另一種方法是迭代解碼，其中，將檢測(cè)器作出的軟判決輸入到每個(gè)用戶的分立解碼器，并將解碼器作出的軟判決反復(fù)反饋回檢測(cè)器。在Moher M的“An Iterative Multiuser Decoder for Near-Capacity Communications”，IEEE Transactions onCommunications，Vol.46，No.7，1998年7月和“MultiuserDecoding for Multibeam systems”，IEEE Transactions onVehicular Technology，Vol.49，No.4，2000年7月，第1226-1234頁(yè)中披露了迭代解碼算法的示例。
在能夠進(jìn)行檢測(cè)和解碼之前，必須獲取對(duì)于每次發(fā)送的定時(shí)、頻率和相位偏移。定時(shí)獲取極為重要，這是由于頻率和相位估計(jì)取決于所將獲取的正確定時(shí)。此外，如果不能獲取信號(hào)，或未正確獲取信號(hào)，則不能將其解碼。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種反復(fù)獲取通過(guò)多址干擾信道接收的信號(hào)中多個(gè)發(fā)送的定時(shí)的方法，所述方法包括估計(jì)每個(gè)發(fā)送的相對(duì)定時(shí)；對(duì)每個(gè)發(fā)送分別進(jìn)行軟解調(diào)、解碼和再調(diào)制，以生成每個(gè)發(fā)送的軟估計(jì)；對(duì)于每個(gè)發(fā)送，消除對(duì)其他發(fā)送的軟估計(jì)，以生成該發(fā)送的更新估計(jì)，以及估計(jì)發(fā)送的每個(gè)更新估計(jì)的相對(duì)定時(shí)。
本發(fā)明的其他方面包括用于執(zhí)行該方法的計(jì)算機(jī)程序，以及用于執(zhí)行該方法的設(shè)備。


現(xiàn)在，將參照附圖，描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，其中圖1顯示出在本發(fā)明的實(shí)施例中所要獲取的脈沖串的格式；圖2表示在多址信道上發(fā)送脈沖串的多個(gè)發(fā)射機(jī)；圖3表示在本發(fā)明的實(shí)施例中具有獲取功能的多用戶檢測(cè)器和解碼器的示意圖；圖4表示在獲取功能中使用的微分檢測(cè)器；圖5表示在獲取功能中使用的相干檢測(cè)器；圖6的曲線圖表示在實(shí)施例的第一模擬中的獲取性能；圖7的曲線圖表示在實(shí)施例的第二模擬中的獲取性能；圖8的圖表顯示在實(shí)施例中能夠?qū)崿F(xiàn)獲取的區(qū)域。
具體實(shí)施例方式
脈沖串格式圖1顯示出在本發(fā)明的實(shí)施例中所要獲取的脈沖串的格式的一個(gè)示例。脈沖串B包括開始唯一字UW1、數(shù)據(jù)D和末尾唯一字UW2。唯一字是預(yù)定的位序列，具有低自相關(guān)性，其為接收機(jī)已知，并能夠?qū)⑵溆糜诿}沖串獲取。末尾唯一字UW2的存在并不必要，不過(guò)，使用兩個(gè)唯一字會(huì)改善獲取性能。
數(shù)據(jù)D包括調(diào)制符號(hào)的序列x[i]，后面會(huì)更詳細(xì)地描述。
在開始唯一字UW1之前，可發(fā)送前同步碼或控制字(未示出)，并可在同一頻率信道中的連續(xù)脈沖串之間留有保護(hù)間隔。
作為一個(gè)具體示例，脈沖串B可為如下遵循InmarsatTMMPDS(移動(dòng)分組數(shù)據(jù)服務(wù))規(guī)范的MESP5或MESP20分組表1-MESP5分組格式

表2-MESP20分組格式

發(fā)射機(jī)圖2顯示出多個(gè)(K個(gè))用戶，其輸出各個(gè)位序列b1[i]...bK[i]，經(jīng)編碼器C1...CK編碼，生成編碼序列d1[i]...dK[i]，分別通過(guò)各個(gè)交織器П1...ПK進(jìn)行交織，生成交織序列П1(d1[i])...ПK(dK[i])，進(jìn)而經(jīng)調(diào)制器M1...MK調(diào)制，生成在時(shí)刻i的各個(gè)調(diào)制符號(hào)序列x1[i]...xK[i]。通過(guò)例如圖1所示的脈沖串發(fā)送調(diào)制符號(hào)。數(shù)據(jù)部分D最好包含由編碼器C1...CK編碼的整數(shù)個(gè)塊，在每個(gè)塊之后都重置編碼器，使得一個(gè)脈沖串的編碼與任何其他脈沖串的內(nèi)容無(wú)關(guān)。
在一個(gè)具體示例中，編碼器C1...CK為Turbo編碼器，即，并行系統(tǒng)回歸卷積編碼器，其中一個(gè)或多個(gè)(并非所有)在輸入端具有交織器，如例如Berrou，C.，Glavieux，A.和Thitimaishima，P的“Near Shannon limit error-correcting coding and decodingTurbocodes”，proc.of ICC’93，第1064-1070頁(yè)中所述。調(diào)制器M1...MK可為16QAM調(diào)制器，如例如在InmarsatTMMPDS中所使用的。
多址信道將調(diào)制符號(hào)序列x1[i]...xK[i]在多址信道MA上發(fā)送，以使在接收機(jī)處接收一組符號(hào)序列y1[i]...yK[i]?？蓪⒍嘀沸诺繫A的作用模擬以下y[i]＝AWx[i]+n[i] (1)其中，y[i]為復(fù)向量信道輸出，A為表示符號(hào)序列間的交叉相關(guān)的歸一化相關(guān)矩陣，W為表示每個(gè)用戶的幅度的對(duì)角矩陣，以及n[i]表示信道噪聲。
接收機(jī)體系結(jié)構(gòu)接收信號(hào)y1[i]...yK[i]通過(guò)如圖3所示的迭代MUD接收機(jī)進(jìn)行檢測(cè)和解碼。多用戶檢測(cè)器DET將多址信道MA的輸出以及有關(guān)每個(gè)用戶對(duì)于接收信號(hào)的平均貢獻(xiàn)(服從數(shù)據(jù)的當(dāng)前概率分布)的當(dāng)前軟估計(jì)(在第一次迭代時(shí)初始化為零)作為其輸入。檢測(cè)器DET通過(guò)減去所有干擾用戶的當(dāng)前軟估計(jì)而輸出每個(gè)用戶的更新軟估計(jì)。
通過(guò)軟解調(diào)器DEM1...DEMK將各個(gè)用戶的軟估計(jì)進(jìn)行軟解調(diào)，軟解調(diào)器DEM1...DEMK計(jì)算出調(diào)制星座(constellation)的每個(gè)可能符號(hào)的后驗(yàn)概率。例如，考慮16QAM方案，對(duì)于每個(gè)輸入符號(hào)，計(jì)算出該符號(hào)成為該模式可能的16個(gè)符號(hào)中每個(gè)的概率。通過(guò)解交織器(為說(shuō)明清楚起見，未示出)將相應(yīng)軟檢測(cè)位重新排序，并將其輸入到軟解碼器DEC1...DECK，考慮到有關(guān)FEC碼的知識(shí)，軟解碼器DEC1...DECK對(duì)由軟解調(diào)器DEM1...DEMK得出的編碼位的概率進(jìn)行改進(jìn)。由各個(gè)交織器(未示出)再次將這些位重新排序，并將其輸出到軟調(diào)制器M1...MK，根據(jù)解碼器DEC1...DECK計(jì)算出的后驗(yàn)概率，由軟調(diào)制器M1...MK生成編碼并調(diào)制的符號(hào)的條件期望值。將這些平均符號(hào)輸入到估計(jì)多址信道EMA的模型，該模型基于獲取功能模塊ACQ所得出的估計(jì)信道參數(shù)來(lái)更新每個(gè)用戶的信道估計(jì)，并且在下一次迭代中將它們反饋回多用戶檢測(cè)器DET。
對(duì)于MUD接收機(jī)算法的每次迭代，獲取功能ACQ從多用戶檢測(cè)器DET接收有關(guān)每個(gè)用戶對(duì)于信道的貢獻(xiàn)的估計(jì)，并對(duì)每個(gè)估計(jì)執(zhí)行獲取算法(將在以后進(jìn)行描述)。在下一次迭代中，將針對(duì)每個(gè)用戶檢測(cè)的時(shí)間、頻率和相位輸出到多用戶檢測(cè)器DET。在第一次迭代，多用戶檢測(cè)器DET對(duì)于用戶對(duì)多址信道的貢獻(xiàn)一無(wú)所知，從而，其輸出簡(jiǎn)單地等于其輸入。也將檢測(cè)的時(shí)間、頻率和相位輸出到估計(jì)多址信道EMA。
通過(guò)其所獲得的特性(例如，定時(shí)，與可選的頻率和相位)來(lái)識(shí)別每個(gè)用戶的貢獻(xiàn)，并且MUD接收機(jī)的每個(gè)分立的“臂”用所獲得的特性對(duì)相應(yīng)用戶的更新軟估計(jì)進(jìn)行操作。由于在MUD接收機(jī)的第一次迭代期間不存在當(dāng)前軟估計(jì)，不執(zhí)行消除處理，每個(gè)臂對(duì)相同接收信號(hào)進(jìn)行操作，但使用各自用戶的所獲得特性。
假設(shè)在MUD接收機(jī)算法的第一次迭代獲得至少一個(gè)用戶，在隨后迭代中從更弱用戶的貢獻(xiàn)中減去該用戶的貢獻(xiàn)，從而提高隨后迭代中更弱用戶的成功獲取的可能性。因此，迭代獲取技術(shù)特別適于在存在更強(qiáng)用戶的干擾的情形中獲取弱用戶。
如果獲取功能ACQ作出錯(cuò)誤用戶獲取，則隨后MUD迭代將導(dǎo)致來(lái)自該用戶的解碼信號(hào)的概率較低，這將導(dǎo)致多用戶檢測(cè)器DET對(duì)該用戶的貢獻(xiàn)進(jìn)行非常低的加權(quán)。因此，錯(cuò)誤獲取將很少影響其他用戶的獲取和解碼。在隨后迭代中，一旦改善對(duì)其他用戶的估計(jì)，則可正確獲取該用戶。
對(duì)于相同接收信號(hào)y1[i]...yK[i]，重復(fù)進(jìn)行MUD迭代，重復(fù)次數(shù)由所需解碼性能和可接受的處理延遲來(lái)決定。例如，可將每接收信號(hào)集合的MUD迭代次數(shù)固定于在多數(shù)條件下可能給出所需性能的數(shù)量?；蛘?，可重復(fù)MUD迭代，直至對(duì)于其中一個(gè)或多個(gè)用戶獲得所需的解碼精度-這可由軟解碼器DEC1...DECK輸出的超出預(yù)定閾值的概率所決定-符合最大迭代數(shù)或最大處理延遲。然后，由MUD接收機(jī)將每個(gè)用戶的解碼位輸出。
可將接收機(jī)體系結(jié)構(gòu)以軟件形式實(shí)現(xiàn)，例如，編程到數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)或其他硬件或固件中，其可構(gòu)成終端的部分。圖3中所示功能塊不必與具體硬件部件相對(duì)應(yīng)。
接收機(jī)功能描述多用戶檢測(cè)器多用戶檢測(cè)器DET具有以下輸入y[i]自多址信道EMA接收的復(fù)K-向量(對(duì)于K個(gè)用戶)的序列{y^1[i]...y^K[i]}]]>來(lái)自估計(jì)信道EMA的復(fù)K-向量的序列的集合M[i]=m[i]1::m[i]K]]>復(fù)K×K矩陣的序列。行向量m[i]k為用于用戶k的濾波器。
多用戶檢測(cè)器DET具有以下輸出 復(fù)K-向量的序列。分量 為用戶k的符號(hào)i的新估計(jì)。
σk2用戶k的估計(jì)殘余干擾加噪聲方差。
多用戶檢測(cè)器DET具有以下操作對(duì)于同步信道，x^k[i]=⟨mk[i],(y[i]-Σj≠ky^j[i])⟩---(2)]]>這是在用戶k的濾波器與從信道輸出中消除除用戶k之外的所有估計(jì)分量的結(jié)果之間的內(nèi)積。對(duì)于異步信道，將每個(gè)序列 延遲和均衡，以補(bǔ)償符號(hào)定時(shí)和頻率偏移，如例如獲取功能ACQ所確定的。
矩陣序列M[i]表示時(shí)變矩陣濾波器。在最簡(jiǎn)單的情形中，這可以是表示增益和相位的復(fù)數(shù)值的對(duì)角矩陣。假設(shè)其是慢變的，并由脈沖串開始和末尾處的唯一字對(duì)其進(jìn)行估計(jì)。
每個(gè)用戶的殘余加噪聲干擾(residual plus noise interference)由完全消除(completely cancelled)信號(hào)來(lái)估計(jì)
n^k[i]=⟨mk[i],(y[i]-Σj=1ky^j[i])⟩---(3)]]>其中使用方差估計(jì)技術(shù)σk2=1L-1Σi=1L(n^k[i]-1LΣj=1Ln^k[j])2---(4)]]>其中，L為脈沖串中的符號(hào)數(shù)。
軟解調(diào)器每個(gè)軟解調(diào)器DEMk都具有以下輸入 與用戶k的軟符號(hào)估計(jì)相對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)序列Q＝(Q0...Q15)包含歸一化復(fù)星座值的有序集合(假設(shè)QAM，否則，基數(shù)將不同){Sbb＝0，1，2，3}包含與等于零的位b相對(duì)應(yīng)的Q中星座點(diǎn)的索引的集合(σ12...σk2)每個(gè)用戶的噪聲加殘余干擾估計(jì)具有以下輸出(pk0[i]，pk1[i]，pk2[i]，pk3[i])4向量的序列(對(duì)于QAM的情形)。元素pkb[i]為用戶k的符號(hào)i的位b為零的先驗(yàn)概率，在0和1之間以及計(jì)算位概率如下pkb[i]=Σj∈Sbη(x^k[i]-Qj)---(5)]]>其中，η是零均值，方差σk2高斯概率密度函數(shù)。
信道交織器每個(gè)信道交織器和收縮器(puncturer)從相應(yīng)編碼器Ck接收數(shù)據(jù)和奇偶校驗(yàn)位作為輸入，并將它們進(jìn)行交織和收縮，以生成均對(duì)應(yīng)于一個(gè)符號(hào)的位集合，以進(jìn)行調(diào)制。該類型的交織器和收縮器用于InmarsatTMIPDS中。每個(gè)用戶使用相同的交織和收縮模式。
軟解碼器每個(gè)軟解碼器DECk具有以下輸入NC對(duì)于每個(gè)MUD迭代要執(zhí)行的解碼迭代的次數(shù)Пk，CHANNEL用戶k的信道交織器Пk，TURBO用戶k的Turbo交織器(pk0[i]，pk1[i]，pk2[i]，pk3[i])4-向量的序列(對(duì)于QAM的情形)。元素pkb[i]為用戶k的符號(hào)i的位b為零的先驗(yàn)概率，在0和1之間πk[i] 表示用戶k的位i等于零的先驗(yàn)概率的標(biāo)量的序列具有以下輸出(pk0[i]，pk1[i]，pk2[i]，pk3[i])’4向量的序列(對(duì)于QAM的情形)。元素pkb[i]為用戶k的符號(hào)i的位b為零的后驗(yàn)概率，在0和1之間πk[i] 表示用戶k的位i等于零的后驗(yàn)概率的標(biāo)量的序列使用迭代“軟入/軟出(soft-in/soft-out)”Turbo解碼器，由先驗(yàn)編碼和未編碼位概率計(jì)算后驗(yàn)編碼和未編碼位概率。用于迭代Turbo解碼的技術(shù)是本領(lǐng)域所熟知的，例如Hagenauer J的“Iterative Decoding of Binary Block and Convolutional Codes”，IEEE Transactions on Information Theory，Vol.42，No.2，1996年3月。
軟調(diào)制器每個(gè)軟調(diào)制器Mk都具有以下輸入Q＝(Q0...Q15)包含歸一化復(fù)星座值的有序集合(假設(shè)QAM，否則，基數(shù)將不同){Bjj＝0，1，...15}包含等于零的j中位的索引的集合。例如，B0為集合{0，1，2，3}，而B5為集合{1，3}(pk0[i]，pk1[i]，pk2[i]，pk3[i])4向量的序列(對(duì)于QAM的情形)。元素pkb[i]為用戶k的符號(hào)i的位b為零的后驗(yàn)概率，在0和1之間具有以下輸出 表示用戶j的符號(hào)i的新軟估計(jì)的復(fù)標(biāo)量的序列根據(jù)當(dāng)前符號(hào)概率，計(jì)算估計(jì)以作為信號(hào)星座的期望值x^k[i]=Σj=015QjPj---(6)]]>其中，符號(hào)概率根據(jù)下式來(lái)計(jì)算Pj=[Πb∈Bjpkb[i]][Πb∈Bj(1-pkb[i])]---(7)]]>其中，Bj為補(bǔ)集(即，為1的位的索引)獲取功能獲取功能ACQ具有以下輸入 復(fù)標(biāo)量序列， 表示用戶k的符號(hào)i的新軟估計(jì)輸出當(dāng)前估計(jì)信道參數(shù)(相位、頻率，定時(shí)和幅度)。獲取功能對(duì)與不同用戶相對(duì)應(yīng)的每個(gè)序列估計(jì)信道參數(shù)。
估計(jì)多址信道估計(jì)多址信道EMA具有以下輸入 復(fù)標(biāo)量序列， 表示用戶k的符號(hào)i的新軟估計(jì)tk，fk，k當(dāng)前估計(jì)信道參數(shù)，包括每個(gè)用戶的時(shí)間、頻率和相位估計(jì)。
具有以下輸出{y^1[i]...y^K[i]}]]>復(fù)K-向量序列的集合。向量序列 對(duì)應(yīng)于用戶k對(duì)于信道輸出的當(dāng)前估計(jì)貢獻(xiàn)。
估計(jì)多址信道EMA根據(jù)當(dāng)前信道參數(shù)估計(jì)模擬實(shí)際多址信道的效果。例如，如果信道是符號(hào)異步的，y^k[i]=W^1kW^2k···W^KkX^k[i]---(8)]]>其中， 為由用戶k對(duì)輸出j的估計(jì)復(fù)增益。
獲取算法微分檢測(cè)在一個(gè)特定實(shí)施例中，在獲取功能ACQ中使用微分檢測(cè)算法。如圖4所示，該算法將相關(guān)脈沖串B的開始唯一字和末尾唯一字UW1和UW2作為輸入，執(zhí)行時(shí)間偏移估計(jì)ACQt。然后，將估計(jì)的偏移τ作為輸入，提供給頻率估計(jì)級(jí)ACQf，由頻率估計(jì)級(jí)ACQf僅使用開始唯一字UW1計(jì)算頻率偏移量f。在此，將不對(duì)頻率估計(jì)級(jí)ACQf進(jìn)行更多描述。
在該算法中，通過(guò)使用在接收脈沖串與參考值或開始和末尾唯一字UW1，UW2的值之間的微分相關(guān)(differential correlation)，檢測(cè)時(shí)間偏移；由于唯一字的低自相關(guān)性，該方法可行。
對(duì)于所有脈沖串，唯一字UW1和UW2可為常數(shù)，或可從多個(gè)可能的唯一字中選出-該技術(shù)具有多種用途，在此不進(jìn)行描述。在后者情形中，可在接收的脈沖串與每個(gè)可能的參考唯一字之間執(zhí)行相關(guān)，確定出具有最高相關(guān)峰的參考唯一字以與接收脈沖串中存在的唯一字相對(duì)應(yīng)。
首先，將接收信號(hào)y(t)與具有測(cè)試偏移τ(以一個(gè)樣本周期的步長(zhǎng)在零與最大時(shí)間偏移之間變化)的參考唯一字的共軛 標(biāo)量相乘s(t)=y(t)·y^(t-τ)---(9)]]>然后，計(jì)算該結(jié)果的功率(power)R0，如下R0＝s(t)×s′(t) (10)其中，s’(t)為s(t)的轉(zhuǎn)置矩陣。接著，計(jì)算微分功率(differentialpower)R1R1＝s(t-4Tsymbol+Tsample)×s′(t+Tsample) (11)其中，Tsample為接收機(jī)的樣本間隔，Tsymbol為符號(hào)周期。例如，在四次過(guò)采樣接收機(jī)中，Tsymbol＝4×Tsample。
對(duì)每個(gè)τ值計(jì)算R1與R0之比，將給出最高比率的τ值被視為對(duì)接收脈沖串的時(shí)間偏移的最佳估計(jì)。
以下偽代碼描述了微分檢測(cè)算法開始估計(jì)從接收分組中消除保護(hù)和控制字FOR I＝0；一樣本步長(zhǎng)；最大偏移將接收信號(hào)與參考UW的共軛標(biāo)量相乘計(jì)算相乘結(jié)果的功率計(jì)算相乘結(jié)果的微分功率計(jì)算并記錄兩個(gè)功率之比以及相應(yīng)的時(shí)間偏移將參考UW偏移一個(gè)樣本END FOR找出所記錄功率比的最大值返回與最大值相對(duì)應(yīng)的時(shí)間偏移結(jié)束估計(jì)當(dāng)檢測(cè)具有較大頻率偏移(例如，＞500Hz)的分組時(shí)，微分檢測(cè)具有較低復(fù)雜性。然而，通過(guò)使用計(jì)算上更復(fù)雜的相干檢測(cè)算法，例如，以下所述算法，可期望獲得性能增益。
相干檢測(cè)在可選實(shí)施例中，在獲取功能ACQ中使用相干檢測(cè)算法。如圖5所示，該算法使用有關(guān)脈沖串B的開始和末尾唯一字UW1和UW2，以執(zhí)行時(shí)間和頻率偏移的相干估計(jì)ACQt，f。然后，所估計(jì)的時(shí)間偏移τ和頻率偏移由相位估計(jì)級(jí)ACQ使用，相位估計(jì)級(jí)ACQ僅使用開始唯一字UW1計(jì)算頻率偏移。在此，將不對(duì)相位估計(jì)級(jí)ACQ進(jìn)行更多描述。
首先，通過(guò)分別從脈沖串的開始和結(jié)尾部分抽取兩個(gè)數(shù)據(jù)窗，其長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于開始唯一字UW1的長(zhǎng)度，來(lái)估計(jì)頻率偏移。將第一窗口與參考開始唯一字UW1相關(guān)，將第二窗口與參考結(jié)束唯一字UW2相關(guān)。每個(gè)窗口與參考UW的相關(guān)被模擬如下r(t)=y^(t-τ)*y(t)]]>=∫-∞∞y^(λ-τ)y(λ-τ)dλ---(12)]]>其中，y(t)為接收信號(hào)， 為參考UW，τ為當(dāng)前迭代中所使用的時(shí)間偏移，其以接收機(jī)的一個(gè)樣本周期的步長(zhǎng)從零到最大偏移量變化。符號(hào)“*”表示相關(guān)。
然后，進(jìn)行相關(guān)的快速傅里葉變換(FFT)，并將其量值相加生成一向量，選擇向量峰值以找出其最大值。根據(jù)以下式子計(jì)算FFTR(k)=1NΣn=0N-1x(n)e-j2πnkN---(13)]]>其中，N為樣本數(shù)，n為時(shí)間t的離散表示，k為頻率ω的離散表示。
按照一個(gè)樣本的步長(zhǎng)，從零到最大時(shí)間偏移進(jìn)行提取。將最高峰處的頻率取為估計(jì)頻率偏移。最高峰的樣本索引對(duì)應(yīng)于估計(jì)時(shí)間偏移。
以下偽代碼描述了相干估計(jì)算法的實(shí)現(xiàn)開始估計(jì)從接收分組中消除保護(hù)和控制字FOR I＝0；一樣本步長(zhǎng)；最大偏移將接收信號(hào)與參考唯一字相關(guān)將相關(guān)結(jié)果進(jìn)行FFT變換找出并記錄最高FFT峰以及其對(duì)應(yīng)的頻率將參考唯一字偏移一個(gè)樣本END FOR找出所記錄最高峰中的最大值返回與最大值相對(duì)應(yīng)的時(shí)間偏移和頻率結(jié)束估計(jì)最優(yōu)多用戶獲取在強(qiáng)干擾的條件下，上述的單用戶獲取方法(微分或相干檢測(cè))可能會(huì)使性能受到限制，可優(yōu)選使用多用戶獲取算法。這樣的多用戶算法通常過(guò)于復(fù)雜，以致不能詳細(xì)進(jìn)行評(píng)估，不過(guò)，以下給出一種可能方法的概況。
假設(shè)以下基帶線性高斯信號(hào)模型。K個(gè)用戶向接收機(jī)發(fā)送相同、已知的唯一字x(t)。將用戶的相對(duì)時(shí)間偏移表示為向量τ＝(τ1，τ2...τK)。出于簡(jiǎn)化考慮，忽略數(shù)據(jù)部分D，并假設(shè)唯一字間隔之外信號(hào)x(t)為零。接收信號(hào)的向量yi(t)=Σk=1KAikx(t-τk)+ni(t)---(14)]]>其中，Aik為來(lái)自第k個(gè)用戶的發(fā)射機(jī)對(duì)在多點(diǎn)束(multiple spotbeam)衛(wèi)星系統(tǒng)中的點(diǎn)束i的增益；ni(t)為圓對(duì)稱復(fù)高斯噪聲，其中如果τ＝0且i＝j(luò)，其方差 否則為零。出于簡(jiǎn)單考慮，假設(shè)頻率和相位偏移為零。
如果信道增益Aik在接收機(jī)處未知，則最優(yōu)最大似然檢測(cè)器根據(jù)下式對(duì)增益和延遲τ1，τ2...τK作出聯(lián)合判決A^,τ^=argmaxA,τp(y|A,τ)---(15)]]>在該高斯假設(shè)下，選擇使接收信號(hào)y與假想信號(hào) 之間的歐幾里得距離最小的信道增益 和延遲 其中y^i(t)=Σk=1KA^ikx(t-τ^k)---(16)]]>從而，最優(yōu)檢測(cè)器根據(jù)下式操作A^,τ^=argmaxA^,τ^Σi=1r∫|yi(t)-y^i(t)|2dt--(17)]]>如果信道增益已知，則僅估計(jì)延遲，即僅在τ上進(jìn)行最大化。最大似然檢測(cè)器主要對(duì)接收信號(hào)執(zhí)行最大比組合，涉及搜索所有可能的用戶延遲組合；由于當(dāng)前可用硬件的原因，這具有不利的復(fù)雜性，但由于處理器能力方面的發(fā)展，這會(huì)變得可行。如果還存在相位和頻率偏移，則必須搜索所有用戶的延遲、頻率和相位偏移的所有可能組合。
因此，雖然可執(zhí)行多用戶獲取，但最好使用單用戶技術(shù)。
獲取模擬結(jié)果在兩個(gè)用戶的情形中模擬使用相干檢測(cè)進(jìn)行迭代獲取的效果。“強(qiáng)”用戶具有載干比C/I＝10dB，使用具有更小C/I值的范圍來(lái)模擬“弱”用戶。將熱噪聲功率Es/N0設(shè)置成對(duì)于兩個(gè)用戶均相同。創(chuàng)建出隨機(jī)用戶數(shù)據(jù)D，并將其封裝成脈沖串，其隨機(jī)定時(shí)偏移在0與0.5ms之間，不過(guò)沒(méi)有頻率或相位的偏移，這是由于目的是僅測(cè)試定時(shí)獲取性能。在模擬多用戶信道中組合脈沖串，并相加加性白高斯噪聲(AWGN)。
以下表3至5分別顯示出，對(duì)于弱用戶C/I＝1，2和4dB，在MUD算法的第一和第二迭代后，10,000個(gè)20ms幀的模擬結(jié)果。
表3-弱用戶C/I＝1dB

表4-弱用戶C/I＝2dB

表5-弱用戶C/I＝4dB

圖6顯示出，對(duì)于弱用戶，在減去強(qiáng)用戶之前和之后(陰影區(qū))的獲取性能。這些結(jié)果顯示，迭代獲取方法能夠成功獲取不能為單用戶非迭代技術(shù)所獲取的用戶。對(duì)于Es/N0≥1dB，能夠使用迭代方法獲取弱用戶(差錯(cuò)率小于10-4)。
使用InmarsatTMIPDS載體子類型L3進(jìn)行進(jìn)一步的模擬，其具有1/3編碼率，并處在衰落條件(C/M＝15dB，衰落帶寬20Hz，多徑延遲＝0)下。在其他方面，參數(shù)與以上模擬相同。以下表6至8顯示出結(jié)果。
表6-弱用戶C/I＝1dB

表7-弱用戶C/I＝2dB

表8-弱用戶C/I＝4dB

圖7顯示出該結(jié)果。在僅使用單用戶非迭代技術(shù)不可能實(shí)現(xiàn)的區(qū)域中，再次使獲取變得可能。對(duì)于Es/N0＞2.25的情形，能夠成功獲取弱用戶。
圖8顯示能夠使用迭代獲取方法在強(qiáng)用戶具有C/I＝10dB的情形中成功獲取弱用戶的區(qū)域。橫軸表示對(duì)于弱用戶的C/I，而縱軸表示信噪比(Es/N0)，這對(duì)兩個(gè)用戶是共同的。上面至線右端的陰影區(qū)表示可以小于10-4的差錯(cuò)率實(shí)現(xiàn)弱用戶獲取的條件。因此，迭代方法極大改善了對(duì)于更弱用戶的獲取性能。
總之，以上已經(jīng)描述，迭代獲取技術(shù)結(jié)合迭代解碼技術(shù)的使用給出了優(yōu)于非迭代最初獲取技術(shù)的性能。獲得優(yōu)異性能至少部分地得益于使用由解碼迭代得出的信息以改善下一次獲取迭代的性能。該優(yōu)點(diǎn)并不取決于上述各示例和模擬的具體細(xì)節(jié)。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，本發(fā)明并不限于上述內(nèi)容，而是由后面的權(quán)利要求進(jìn)行限定。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)第一發(fā)送的定時(shí)進(jìn)行估計(jì)的方法，該第一發(fā)送與第二發(fā)送被接收為多址干擾信道上的組合信號(hào)，所述方法包括a.估計(jì)第二發(fā)送的定時(shí)；b.基于對(duì)第二發(fā)送的估計(jì)定時(shí)，將第二發(fā)送解調(diào)、解碼和再調(diào)制，以生成對(duì)第二發(fā)送的估計(jì)；c.從組合信號(hào)中消除對(duì)第二發(fā)送的估計(jì)，以生成對(duì)第一發(fā)送的估計(jì)；以及d.由第一發(fā)送的估計(jì)對(duì)第一發(fā)送的定時(shí)進(jìn)行估計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，根據(jù)估計(jì)的概率，對(duì)第二發(fā)送的估計(jì)的消除進(jìn)行加權(quán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中，通過(guò)使用軟解碼技術(shù)對(duì)第二發(fā)送進(jìn)行解碼，來(lái)計(jì)算估計(jì)的概率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的方法，其中，通過(guò)使用軟解調(diào)技術(shù)解調(diào)第二發(fā)送，來(lái)計(jì)算估計(jì)的概率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)的方法，還包括e.基于第一發(fā)送的估計(jì)定時(shí)，解調(diào)、解碼和再調(diào)制第一發(fā)送，以生成對(duì)第一發(fā)送的估計(jì)；f.從組合信號(hào)中消除對(duì)第一發(fā)送的估計(jì)，以生成對(duì)第二發(fā)送的估計(jì)；以及g.由第二發(fā)送的估計(jì)對(duì)第二發(fā)送的定時(shí)進(jìn)行估計(jì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，包括重復(fù)步驟b至g，以便獲得對(duì)第一和第二發(fā)送的定時(shí)的改善的估計(jì)。
7.根據(jù)以上任何權(quán)利要求的方法，其中，組合信號(hào)包括一個(gè)或多個(gè)其他發(fā)送。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，步驟a包括估計(jì)一個(gè)或多個(gè)其他發(fā)送的定時(shí)，步驟b包括基于對(duì)一個(gè)或多個(gè)其他發(fā)送的各自估計(jì)定時(shí)，將一個(gè)或多個(gè)其他發(fā)送進(jìn)行解調(diào)、解碼和再調(diào)制，以生成對(duì)一個(gè)或多個(gè)其他發(fā)送的估計(jì)，以及步驟c包括從組合信號(hào)中消除對(duì)一個(gè)或多個(gè)其他發(fā)送的估計(jì)，以生成對(duì)第一發(fā)送的估計(jì)。
9.根據(jù)從屬于權(quán)利要求5時(shí)的權(quán)利要求8的方法，其中，步驟f包括從組合信號(hào)中消除對(duì)一個(gè)或多個(gè)其他發(fā)送的估計(jì)，以生成對(duì)第二發(fā)送的估計(jì)。
10.一種對(duì)被接收為多址信號(hào)上的組合信號(hào)的多個(gè)發(fā)送的定時(shí)進(jìn)行估計(jì)的方法，包括a.估計(jì)多個(gè)發(fā)送中各個(gè)發(fā)送的定時(shí)；b.基于各個(gè)發(fā)送的估計(jì)定時(shí)，將多個(gè)發(fā)送中各個(gè)發(fā)送的當(dāng)前估計(jì)進(jìn)行軟解調(diào)、軟解碼和軟再調(diào)制，以生成對(duì)各個(gè)發(fā)送的軟估計(jì)；c.通過(guò)從組合信號(hào)中消除對(duì)其他發(fā)送的軟估計(jì)，更新各個(gè)發(fā)送的當(dāng)前估計(jì)；d.由各個(gè)發(fā)送的當(dāng)前估計(jì)對(duì)各個(gè)發(fā)送的定時(shí)進(jìn)行估計(jì)；以及e.重復(fù)步驟b至e，以獲得對(duì)各個(gè)發(fā)送的定時(shí)的漸進(jìn)估計(jì)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中，重復(fù)步驟a至e，直至滿足預(yù)定條件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，包括輸出軟解碼的當(dāng)前估計(jì)。
13.根據(jù)以上任何權(quán)利要求的方法，其中，使用微分檢測(cè)執(zhí)行定時(shí)估計(jì)步驟。
14.根據(jù)以上任何權(quán)利要求的方法，其中，使用相干檢測(cè)執(zhí)行定時(shí)估計(jì)步驟。
15.一種在執(zhí)行時(shí)用于執(zhí)行根據(jù)以上任何權(quán)利要求的方法的計(jì)算機(jī)程序。
16.一種存儲(chǔ)根據(jù)權(quán)利要求15的計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
17.一種用于對(duì)第一發(fā)送的定時(shí)進(jìn)行估計(jì)的設(shè)備，該第一發(fā)送與第二發(fā)送被接收為多址干擾信道上的組合信號(hào)，所述設(shè)備用于a.估計(jì)第二發(fā)送的定時(shí)；b.基于對(duì)第二發(fā)送的估計(jì)定時(shí)，將第二發(fā)送解調(diào)、解碼和再調(diào)制，以生成對(duì)第二發(fā)送的估計(jì)；c.從組合信號(hào)中消除對(duì)第二發(fā)送的估計(jì)，以生成對(duì)第一發(fā)送的估計(jì)；以及d.由第一發(fā)送的估計(jì)對(duì)第一發(fā)送的定時(shí)進(jìn)行估計(jì)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的設(shè)備，其中，根據(jù)估計(jì)的概率，對(duì)第二發(fā)送的估計(jì)的消除進(jìn)行加權(quán)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的設(shè)備，其中，通過(guò)使用軟解碼技術(shù)對(duì)第二發(fā)送進(jìn)行解碼，來(lái)計(jì)算估計(jì)的概率。
20.根據(jù)權(quán)利要求17或18的設(shè)備，其中，通過(guò)使用軟解調(diào)技術(shù)解調(diào)第二發(fā)送，來(lái)計(jì)算估計(jì)的概率。
21.根據(jù)權(quán)利要求17至20中任一項(xiàng)的設(shè)備，還用于e.基于第一發(fā)送的估計(jì)定時(shí)，解調(diào)、解碼和再調(diào)制第一發(fā)送，以生成對(duì)第一發(fā)送的估計(jì)；f.從組合信號(hào)中消除對(duì)第一發(fā)送的估計(jì)，以生成對(duì)第二發(fā)送的估計(jì)；以及g.由第二發(fā)送的估計(jì)對(duì)第二發(fā)送的定時(shí)進(jìn)行估計(jì)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的設(shè)備，還用于重復(fù)步驟b至g，以便獲得對(duì)第一和第二發(fā)送的定時(shí)的改善的估計(jì)。
23.根據(jù)權(quán)利要求17至22中任一項(xiàng)的設(shè)備，其中，組合信號(hào)包括一個(gè)或多個(gè)其他發(fā)送。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的設(shè)備，其中，步驟a包括估計(jì)一個(gè)或多個(gè)其他發(fā)送的定時(shí)，步驟b包括基于一個(gè)或多個(gè)其他發(fā)送的各自估計(jì)定時(shí)，將一個(gè)或多個(gè)其他發(fā)送進(jìn)行解調(diào)、解碼和再調(diào)制，以生成對(duì)一個(gè)或多個(gè)其他發(fā)送的估計(jì)，以及步驟c包括從組合信號(hào)中消除對(duì)一個(gè)或多個(gè)其他發(fā)送的估計(jì)，以生成對(duì)第一發(fā)送的估計(jì)。
25.根據(jù)從屬于權(quán)利要求21時(shí)的權(quán)利要求24的設(shè)備，其中，步驟f包括從組合信號(hào)中消除對(duì)一個(gè)或多個(gè)其他發(fā)送的估計(jì)，以生成對(duì)第二發(fā)送的估計(jì)。
26.一種對(duì)被接收為多址信號(hào)上的組合信號(hào)的多個(gè)發(fā)送的定時(shí)進(jìn)行估計(jì)的設(shè)備，所述設(shè)備用于a.估計(jì)多個(gè)發(fā)送中各個(gè)發(fā)送的定時(shí)；b.基于各個(gè)發(fā)送的估計(jì)定時(shí)，將多個(gè)發(fā)送中各個(gè)發(fā)送的當(dāng)前估計(jì)進(jìn)行軟解調(diào)、軟解碼和軟再調(diào)制，以生成對(duì)各個(gè)發(fā)送的軟估計(jì)；c.從組合信號(hào)中消除對(duì)其他發(fā)送的軟估計(jì)，以更新對(duì)各個(gè)發(fā)送的當(dāng)前估計(jì)；d.由各個(gè)發(fā)送的當(dāng)前估計(jì)對(duì)各個(gè)發(fā)送的定時(shí)進(jìn)行估計(jì)；以及e.重復(fù)步驟b至e，以獲得對(duì)各個(gè)發(fā)送定時(shí)的漸進(jìn)估計(jì)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的設(shè)備，其中，重復(fù)步驟a至e，直至滿足預(yù)定條件。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的設(shè)備，包括輸出軟解碼的當(dāng)前估計(jì)。
29.根據(jù)權(quán)利要求17至28中任一項(xiàng)的設(shè)備，其中，使用微分檢測(cè)執(zhí)行定時(shí)估計(jì)步驟。
30.根據(jù)權(quán)利要求17至29中任一項(xiàng)的設(shè)備，其中，使用相干檢測(cè)執(zhí)行定時(shí)估計(jì)步驟。
全文摘要
在多用戶檢測(cè)接收機(jī)中，多用戶檢測(cè)器DET接收來(lái)自多址信道MA的信號(hào)以及對(duì)每個(gè)用戶對(duì)接收信號(hào)貢獻(xiàn)的當(dāng)前軟估計(jì)，并通過(guò)減去所有干擾用戶的當(dāng)前軟估計(jì)而輸出對(duì)于每個(gè)用戶的更新軟估計(jì)。通過(guò)軟解調(diào)器DEM
文檔編號(hào)H04B1/707GK1802796SQ03826643
公開日2006年7月12日 申請(qǐng)日期2003年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月16日
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