CN102006099B - 一种带干扰消除的迭代式联合检测和解码的方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带干扰消除的迭代式联合检测和解码的方法及其系统，用于降低信号产生的符号间干扰，包括以下步骤：将解码出的上一用户数据进行编码、交织和调制/扩频，以生成上一用户的突发信号，用于对接收信号进行干扰消除；从当前时隙内的接收信号中减除所述突发信号，联合检测剩余的用户数据；提取检测符号进行解调、解交织，解码出当前用户数据，用于返回编码、交织和调制/扩频模块以生成突发信号，直至解调、解交织和解码模块解码出所需要的用户数据。由于以迭代的方式结合了联合检测和解码，也利用了干扰消除，由此提高了判决的准确度，并从整体上提高了检测的性能，从而改善了接收机的性能。
Description
技术领域
本发明涉及电通信传输中噪声或干扰的抑制或限制技术领域，更具体的说，涉及的是一种带干扰消除的迭代式联合检测和解码的方法及其系统。
背景技术
在频率选择性信道下，信号会产生符号间干扰ISI(Inter-SymbolInterference，以下简称ISI)，无疑也就降低了接收机的性能；以TDD-CDMA系统为例，如附图1所示，传统发射机的信道模型为：从编码第1个用户的比特→交织→调制/扩频K(1)个码→经过第1个信道h(1)→第1个用户的信号，至从编码第U个用户的比特→交织→调制/扩频K(U)个码→经过第U个信道h(U)→第U个用户的信号，U个用户的信号在空中混合，并受到噪声污染；对应的，如附图2所示，传统接收机的联合检测和解码过程为：接收信号在进入联合检测时结合信道估计及信道平均→从解调K(1)个码→解交织→解码出第1个用户的比特，至解调K(U)个码→解交织→解码出第U个用户的比特；其中，信道平均的意义为，接收信号只经过了U个真实的信道，因此第u个真实的信道则由K(U)个码道的平均获得，并以此改善信道估计的准确度。
上述整个过程称之为分离式联合检测和解码SJDAD(Separate JointDetection and Decoding)。其实，SJDAD并没有利用干扰消除，也没有利用解码器的判决增益，导致判决的准确度和检测的性能下降，难以改善传统接收机的性能。
因此，现有技术尚有待改进和发展。
发明内容
本发明的目的是，在于提供一种带干扰消除的迭代式联合检测和解码的方法及其系统，能利用干扰消除，并能结合解码器的判决增益，由此可提高判决的准确度和检测的性能，以改善接收机的性能。
本发明的技术方案如下：
一种带干扰消除的迭代式联合检测和解码方法，用于降低信号产生的符号间干扰，包括以下步骤：
A、将解码出的上一用户的比特数据进行编码，同时利用信道编码纠错功能对编码信号进行交织，并调制处理已交织的编码信号，和使用扩频因子进行带宽扩，以生成上一用户的突发信号，用于对接收信号进行干扰消除；
B、从当前时隙内的接收信号中减除所述突发信号，联合检测剩余的用户数据；
C、提取检测符号进行解调、解交织，解码出当前用户数据，并返回所述步骤A中，直至解码出所需要的用户数据。
所述的方法，其中，所述步骤A中包括：
A1、解码出第1个至第U个用户中的第u个用户的比特数据，其中，U和u均为计数自然数，且1≤u≤U。
所述的方法，其中，所述步骤A1之后包括：
A2、将所述第u用户的比特数据进行编码处理；
A3、对编码信号进行交织处理。
所述的方法，其中，所述步骤A3之后包括：
A4、调制处理已交织的编码信号，使用扩频因子进行带宽扩展，获得上一用户的突发信号。
所述的方法，其中，所述步骤A4之后及步骤B之前包括：
D、信道估计后的接收信号进行信道平均处理，以改善信道估计的准确度。
所述的方法，其中，所述步骤D具体包括：
D1、利用一个时隙内的Kc个码和midamble偏移估计Kc个信道，其中，
K(u)为第u个用户的码道，midamble为训练序列码；
D2、对第u个用户的K(u)个码道进行平均，获得第u个信道。
一种带干扰消除的迭代式联合检测和解码系统，包括一编码、交织和调制/扩频模块、一消除器、一检测器以及一解调、解交织和解码模块，用于降低信号产生的符号间干扰；其中：
所述编码、交织和调制/扩频模块，用于将从所述解调、解交织和解码模块解码出的上一用户数据，进行编码，同时利用信道编码纠错功能对编码信号进行交织，并调制处理已交织的编码信号，和使用扩频因子进行带宽扩展，以生成当前用户的突发信号，用于对接收信号进行干扰消除；
所述消除器，用于从当前时隙内的接收信号中减除所述突发信号；
所述检测器，用于联合检测经过所述消除器减除之后剩余的用户数据；
所述解调、解交织和解码模块，用于对提取的检测符号进行解调、解交织，并解码出当前用户数据，用于返回所述编码、交织和调制/扩频模块以生成突发信号，直至所述解调、解交织和解码模块解码出所需要的用户数据。
所述的系统，其中，所述系统还包括一信道估计/平均模块，位于所述检测器的前端，用于对接收信号先进行信道估计后进行信道平均的处理，以改善信道估计的准确度。
本发明所提供的一种带干扰消除的迭代式联合检测和解码的方法及其系统，由于以迭代的方式结合了联合检测和解码，也利用了干扰消除，由此提高了判决的准确度，并从整体上提高了检测的性能，从而改善了接收机的性能。
附图说明
图1为现有技术中TDD-CDMA的发射机和信道模型示意框图；
图2为现有技术中TDD-CDMA的接收机和信道模型示意框图；
图3为本发明中基于迭代的联合检测和解码方法示意图；
图4为本发明方法采用的TD-SCDMA标准中多径衰落信道参数表格图；
图5为本发明方法使用的物理信道参数表；
图6为本发明方法K=4时MMSE-BDFE和IJDAAD的性能比较示意图；
图7为本发明方法K=8时MMSE-BDFE和IJDAAD的性能比较示意图；
图8为本发明方法K=16时MMSE-BDFE和IJDAAD的性能比较示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的方法及其系统的具体实施方式和实施例加以详细说明。
本发明的一种带干扰消除的迭代式联合检测和解码的方法及其系统，简言之，以迭代的方式结合联合检测和解码的过程，同时还考虑了干扰消除，由此提高了判决的准确度和检测的性能，改善了接收机的性能。至于符号间干扰ISI、TDD-CDMA、midamble偏移、MMSE-BDFE以及传输信道的半静态和动态参数等技术为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
具体的说，当采用基于干扰消除的联合检测时，如果判决的符号能更准确，那么检测的性能将会更好；对此，本发明方法采用的是，将判决推迟到对一个用户的解码完成之后再进行；也就是说，当完成一个用户的解码之后，该用户的比特又被重新进行编码→交织→调制/扩频，并由此形成突发作为判决结果；然后，由消除器从当前时隙的接收码片中减除去这些突发，再由检测器检测剩余的用户数据。如此反复执行以形成的递推过程称之为迭代，每一次的迭代过程中，必然会有一个用户的数据被解码出来，通过构建一个固定次数的循环或结束迭代过程的条件可实现对整个迭代过程的控制；而这个过程称之为迭代式联合检测和解码IJDAD(Iterative JointDetection and Decoding)。
本发明一种带干扰消除的迭代式联合检测和解码方法，如附图3所示，具体的流程包括以下步骤：
步骤S110、将解码出的上一用户数据进行编码、交织和调制/扩频，以生成当前用户的突发信号，用于对接收信号进行干扰消除。具体包括：先解码出第1个至第U个用户中第u用户的比特数据，其中，U和u均为计数自然数，且1≤u≤U；再将所述第u用户的比特数据进行编码处理；接着利用信道编码纠错功能对编码信号进行交织处理；然后调制处理已交织的编码信号，使用扩频因子进行带宽扩展，获得扩频码，最后将所述扩频码生成当前时隙内的突发信号。
步骤S120、对信道估计后的接收信号进行信道平均处理，以改善信道估计的准确度。具体包括：利用一个时隙内的Kc个码和midamble偏移估计个Kc信道，其中，
K(u)为第u个用户的码道，midamble为训练序列码；再采用K(u)个码道对U个信道进行平均，获得第u个信道。
步骤S130、从当前时隙内的接收信号中减除所述突发信号，联合检测剩余的用户数据。
步骤S140、提取检测符号进行解调、解交织，解码出当前用户数据，并返回所述步骤A中，直至解码出所需要的用户数据。
需要说明的是，与前面提到的SJDAD相比，IJDAD利用了干扰消除，也利用了解码器的判决增益，故提高了判决的准确度和检测的性能，从而改善了传统接收机的性能。当然，IJDAD的计算复杂度肯定也要比SJDAD的计算复杂度要高一些。
本发明一种带干扰消除的迭代式联合检测和解码系统，相对应上述本发明的方法，其具体实施方式之一，包括一编码、交织和调制/扩频模块、一信道估计/平均模块、一消除器、一检测器以及一解调、解交织和解码模块，用于降低信号产生的符号间干扰；其中：
所述编码、交织和调制/扩频模块，用于将从所述解调、解交织和解码模块解码出的上一用户数据，进行编码、交织和调制/扩频，以生成当前用户的突发信号，用于对接收信号进行干扰消除；
所述信道估计/平均模块，用于对接收信号先进行信道估计后进行信道平均的处理，以改善信道估计的准确度；
所述消除器，用于从当前时隙内的接收信号中减除所述突发信号；
所述检测器，用于联合检测经过所述消除器减除之后剩余的用户数据；
所述解调、解交织和解码模块，用于对提取的检测符号进行解调、解交织，并解码出当前用户数据，用于返回所述编码、交织和调制/扩频模块以生成突发信号，直至所述解调、解交织和解码模块解码出所需要的用户数据。
为验证本发明方法和系统的性能，仿真实验针对TDD-CDMA系统进行，采用在TD-SCDMA标准中推荐的多径衰落信道参数，如附图4所示，可采用case3的参数。假设信道在一个突发周期内是接近非时变的，即在一个突发周期内信道抽头是固定的；最大的时间延迟为16个码片周期，载波频率为2GHz。在编码复用过程中假设有一个传输信道，该传输信道的半静态参数为：TTI=10ms,code=convolution1/3,CRC=12,RM=1；而该传输信道的动态部分由传输格式组合TFC(Transport Format Combination)指定，传输块TB(Transport Blocks)的数量为1；当U=4时，TB的尺寸为210；当U=8时，TB的尺寸为93；当U=16时，TB的尺寸为34；如此设置的目的是，为了使得删余/重复比例接近1，换句话说，就是几乎没有删余或重复，而没有删余或重复就意味速率匹配对解码乃至整个实验没有影响。
为此，如附图5所示，在本发明方法所使用的物理信道参数中，码字为传输格式组合指示TFCI(Transport Format Combination Indicator)的长度，TPC指发射功率控制(Transmission Power Control)的长度。当U=4时，第u个码的个数K(u)＝4，u＝1,...,4；当U=8时，K(u)＝2，u＝1,...,8；当U=16时，K(u)＝1，u＝1,...,16。对于接收机的信道冲激响应，具体可由B.Steiner and P.W.Baiser,“Low cost channel estimation in the uplink receiver of CDMA mobileradio systems,”Frequenz,vol.47,pp.292-298,Nov./Dec.1993中介绍的方法进行估计获得；使用以上参数，并将删余限制PL(Puncturing Limit)设置为1，在速率匹配后，所分配码的个数为16；而卷积码的软解码则采用8位量化的软解码。如附图6、7和8所示，Conventional表示传统的分离式联合检测和解码SJDAD；仿真实验的结果表明，当K=4、8或16时，在检测性能上，本发明所采用的迭代式联合检测和解码IJDAD要比传统的分离式联合检测和解码SJDAD确实提高了很多。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，带干扰消除的迭代式联合检测和解码技术，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都本应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种带干扰消除的迭代式联合检测和解码方法，用于降低信号产生的符号间干扰，包括以下步骤：
A、将解码出的上一用户的比特数据进行编码，同时利用信道编码纠错功能对编码信号进行交织，并调制处理已交织的编码信号，和使用扩频因子进行带宽扩展，以生成上一用户的突发信号，用于对接收信号进行干扰消除；
B、从当前时隙内的接收信号中减除所述突发信号，联合检测剩余的用户数据；
C、提取检测符号进行解调、解交织，解码出当前用户数据，并返回所述步骤A中，直至解码出所需要的用户数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A中包括：
A1、解码出第1个至第U个用户中的第u个用户的比特数据，其中，U和u均为计数自然数，且1≤u≤U；
A2、将所述第u用户的比特数据进行编码处理；
A3、对编码信号进行交织处理；
A4、调制处理已交织的编码信号，使用扩频因子进行带宽扩展，获得上一用户的突发信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤A4之后及步骤B之前包括：
D、信道估计后的接收信号进行信道平均处理，以改善信道估计的准确度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤D具体包括：
D1、利用一个时隙内的 
个码和midamble偏移估计
个信道，其中，，
为第u个用户的码道，midamble为训练序列码；
D2、对第u个用户的
个码道进行平均，获得第u个信道。
5.一种带干扰消除的迭代式联合检测和解码系统，其特征在于，包括一编码、交织和调制/扩频模块、一消除器、一检测器以及一解调、解交织和解码模块，用于降低信号产生的符号间干扰；其中：
所述编码、交织和调制/扩频模块，用于将从所述解调、解交织和解码模块解码出的上一用户数据，进行编码，同时利用信道编码纠错功能对编码信号进行交织，并调制处理已交织的编码信号，和使用扩频因子进行带宽扩展，以生成当前用户的突发信号，用于对接收信号进行干扰消除；
所述消除器，用于从当前时隙内的接收信号中减除所述突发信号；
所述检测器，用于联合检测经过所述消除器减除之后剩余的用户数据；
所述解调、解交织和解码模块，用于对提取的检测符号进行解调、解交织，并解码出当前用户数据，用于返回所述编码、交织和调制/扩频模块以生成突发信号，直至所述解调、解交织和解码模块解码出所需要的用户数据。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括一信道估计/平均模块，位于所述检测器的前端，用于对接收信号先进行信道估计后进行信道平均的处理，以改善信道估计的准确度。
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