《無線通信系統中多用戶碼道激活檢測的方法和裝置》是大唐移動通信設備有限公司於2003年5月28日申請的發明專利，該專利的申請號為031405509，公布號為CN1474530，公布日為2004年2月11日，發明人是康紹莉、程履幫、王映民，該專利涉及無線通信技術。
《無線通信系統中多用戶碼道激活檢測的方法和裝置》包括步驟：接收含有所述多用戶中的至少兩個用戶的信號的無線信號；分離所述無線信號中的數據與訓練序列；根據所述分離的訓練序列，進行信道估計，獲得估計的信道回響；根據所述估計的信道回響，獲得激活的信道回響窗；獲得所述激活的信道回響窗可能對應的分配擴頻碼；根據所述估計的信道回響和可能對應的分配擴頻碼，求出所述激活的信道回響窗對應的擴頻碼激活碼道；對所述求出的激活碼道進行多用戶檢測。實現接收機的盲（或半盲）檢測。
2014年11月6日，《無線通信系統中多用戶碼道激活檢測的方法和裝置》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《無線通信系統中多用戶碼道激活檢測的方法和裝置》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：無線通信系統中多用戶碼道激活檢測的方法和裝置
- 公布號：CN1474530
- 公布日：2004年2月11日
- 申請號：031405509
- 申請日：2003年5月28日
- 申請人：大唐移動通信設備有限公司
- 地址：北京市海淀區學院路40號
- 發明人：康紹莉、程履幫、王映民
- 分類號：H04J13/02、H04Q7/20、H04Q7/34、H04B1/10、H04B1/69
- 代理機構：北京凱特來智慧財產權代理有限公司
- 類別：發明專利
- 代理人：李斌;施澤華
專利背景,發明內容,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
對於碼分多址方式的移動通信系統，因為同信道中多用戶共存和無線環境的複雜性，接收機在接收期望信號的時候，不可避免地會受到衰落、多址干擾（MAI）和碼間干擾（ISI）的影響。多用戶檢測算法有效地利用干擾信息，通過解擴和多用戶聯合信道均衡來消除或減弱干擾，極大地提高了系統性能。
在進行多用戶檢測之前，接收機必須事先知道當前時隙接入用戶的擴頻碼和信號經歷的信道回響。通常，信道回響可以利用訓練序列進行估計得到。而對於擴頻碼，終端只知道自身用戶占用的擴頻碼信息，不知道接收信號中包含的其它用戶的擴頻碼情況。並且，一方面因為業務量由高到低的變化，部分分配的碼道沒有傳送；另一方面因為傳送賦形和無線環境的複雜性，部分分配的碼道經歷了嚴重衰減和衰落，這些都將導致終端的用戶接入信息發生變化。
2003年5月前，採用高層信令的方式將多用戶檢測需要的擴頻碼信息告訴每個準備接收的移動台，在實現上具有很大困難，主要體現在三個方面：一是不能反映接入信息的實時變化；二是信令的複雜度太高；三是終端的負擔太大。
因此，希望有無線通信系統中終端多用戶檢測的碼道激活檢測的方法和裝置，將多用戶檢測需要的擴頻碼信息告訴每個準備接收的移動台，這些信息反映接入信息的實時變化；也不需要太複雜的信令；終端的負擔也不太大。
發明內容
技術方案
《無線通信系統中多用戶碼道激活檢測的方法和裝置》提供一種無線通信系統中多用戶碼道激活檢測的方法，包括步驟：接收含有所述多用戶中的至少兩個用戶的信號的無線信號；分離所述無線信號中的數據與訓練序列；根據所述分離的訓練序列，進行信道估計，獲得估計的信道回響；根據所述估計的信道回響，獲得激活的信道回響窗；獲得所述激活的信道回響窗可能對應的分配擴頻碼；根據所述估計的信道回響和可能對應的分配擴頻碼，求出所述激活的信道回響窗對應的擴頻碼激活碼道；對所述求出的激活碼道進行多用戶檢測。
可選地，所述獲得激活的信道回響窗的步驟包括：獲得所述無線信號對應的聯合信道回響；將聯合信道回響按照窗長分割成各個信道回響窗；判斷所述各個信道回響窗的信號功率是否大於預定門限，大於預定門限為激活的信道回響窗。
優選地，所述獲得所述激活的信道回響窗可能對應的分配擴頻碼的步驟包括列出所有大於預定門限的激活的信道回響窗可能對應的所有分配擴頻碼。
可選地，所述獲得所述激活的信道回響窗對應的激活碼道的步驟包括：對於每個所述信道回響窗，利用其信道回響和其可能對應的所有分配擴頻碼進行匹配濾波，根據匹配濾波的結果，判斷這些擴頻碼所在碼道是否激活。
優選地，所述信道回響窗的信號功率為信道回響窗的某個抽頭功率或抽頭功率的加權和；所述預定門限為期望窗功率的倍數或者噪聲功率的倍數。
可選地，所述匹配濾波的步驟包括：利用所述信道回響窗的信道回響和所述信道回響窗的分配擴頻碼進行白化匹配濾波，獲得檢測的數據功率；所述判斷這些擴頻碼所在碼道是否激活的步驟包括判斷所述獲得檢測的數據功率是否大於第二預定門限，其中，大於第二預定門限判斷為激活碼道。
優選地，所述期望用戶對應的第二預定門限滿足漏檢機率最小，所述干擾用戶對應的第二預定門限滿足錯檢機率最小。
可選地，所述第二預定門限為必選碼道的功率倍數或者噪聲功率的倍數，所述期望用戶的必選碼道為預定的已知的期望碼道，所述干擾用戶的必選碼道為已知的期望碼道，或者為所述干擾用戶窗已知的傳送碼道，或者為所述干擾用戶窗最大功率對應的碼道。
該發明還提供一種無線通信系統中多用戶碼道激活檢測的裝置，包括：接收機，用於接收含有所述多用戶中的至少兩個用戶的信號的無線信號；信號分離裝置，用於分離所述無線信號中的數據與訓練序列；處理裝置，用於根據所述分離的訓練序列，進行信道估計，獲得估計的信道回響；還用於根據所述估計的信道回響，獲得激活的信道回響窗；並獲得所述激活的信道回響窗可能對應的分配擴頻碼；且根據所述估計的信道回響和可能對應的分配擴頻碼，求出所述激活的信道回響窗對應的擴頻碼激活碼道；多用戶檢測裝置，對所述求出的激活碼道進行多用戶檢測；其中，所述處理裝置包括比較判斷裝置，用於比較數據信號的功率與預定的門限；所述處理裝置還包括擴頻碼裝置，用於給出所有所述激活的信道回響窗可能對應的分配擴頻碼。
利用該發明，通過列出多用戶檢測需要的擴頻碼信息，可將該信息告訴每個準備接收的移動台，這些信息反映接入信息的實時變化；也不需要通過高層太複雜的信令。
改善效果
《無線通信系統中多用戶碼道激活檢測的方法和裝置》的方法和裝置克服了2003年5月前已有技術的缺點，該發明提出的碼道激活檢測方法，可實現終端的盲（或半盲）檢測。只需要基站為每個準備接收的移動台提供期望用戶的碼道分配信息，然後移動台綜合運用聯合信道回響和所有存在的擴頻碼，從接收信號中提取激活碼道，摒棄了基站沒有分配、基站分配但沒有傳送、基站傳送但被波束賦形衰減掉或經歷信道後衰落掉的碼道，為多用戶檢測算法提供了更合理的輸入，保證了終端多用戶檢測方案的實現並增強了多用戶檢測算法的性能。
附圖說明
圖1描述了該發明的包括碼道激活檢測的碼分多址通信系統終端接收機的原理框圖；
圖2為該發明的碼道激活檢測方法的流程圖；
圖3為該發明的具體實施例中採用特殊指派分配方式（specific midamble）下，TD-SCDMA系統的終端聯合檢測方法的流程圖。
權利要求
1、一種無線通信系統中多用戶碼道激活檢測的方法，包括步驟：接收含有所述多用戶中的至少兩個用戶的信號的無線信號；分離所述無線信號中的數據與訓練序列；根據所述分離的訓練序列，進行信道估計，獲得估計的信道回響；將所述估計的信道回響按照窗長分割成各個信道回響窗，判斷所述各個信道回響窗的信號功率是否大於預定門限，大於預定門限為激活的信道回響窗。獲得所述激活的信道回響窗可能對應的分配擴頻碼；根據所述估計的信道回響和可能對應的分配擴頻碼，求出所述激活的信道回響窗對應的擴頻碼激活碼道；對所述求出的激活碼道進行多用戶檢測。
2、如權利要求1所述的方法，其中，所述獲得激活的信道回響窗可能對呀的分配擴頻碼的步驟包括列出所有大於預定門限的激活的信道回響窗可能對應的所有分配擴頻碼。
3、如權利要求2所述的方法，其中，所述獲得所述激活的信道回響窗對應的激活碼道的步驟包括：對於每個所述信道回響窗，利用其信道回響和其可能對應的所有分配擴頻碼進行匹配濾波，根據匹配濾波的結果，判斷這些擴頻碼所在碼道是否激活。
4、如權利要求2或3所述的方法，其中，所述信道回響窗的信號功率為所述信道回響窗的某個抽頭功率或抽頭功率的加權和；所述預定門限為期望窗功率的倍數或者噪聲功率的倍數。
5、如權利要求3所述的方法，其中，所述匹配濾波的步驟包括：利用所述信道回響窗的信道回響和所述信道回響窗的分配擴頻碼進行白化匹配濾波，獲得檢測的數據功率；所述判斷這些擴頻碼所在碼道是否激活的步驟包括判斷所述獲得檢測的數據功率是否大於第二預定門限，其中，大於第二預定門限判斷為激活碼道。
6、如權利要求3或5所述的方法，其特徵在於，首先先對期望用戶進行判斷，再對干擾用戶進行判斷；其中，所述期望用戶與所述干擾用戶對應不同的第二預定門限。
7、如權利要求6所述的方法，其中，所述期望用戶對應的第二預定門限滿足漏檢機率最小，所述干擾用戶對應的第二預定門限滿足錯檢機率最小。
8、如權利要求6所述的方法，其中，所述第二預定門限為必選碼道的功率倍數或者噪聲功率的倍數，所述期望用戶的必選碼道為預定的已知的期望碼道，所述干擾用戶的必選碼道為已知的期望碼道，或者為所述干擾用戶窗已知的傳送碼道，或者為所述干擾用戶窗最大功率對應的碼道。
9、如權利要求1所述的方法，還包括步驟，根據各激活窗的激活碼道數調整激活窗的信道回響。
10、一種無線通信系統中多用戶碼道激活檢測的裝置，包括：接收機，用於接收含有所述多用戶中的至少兩個用戶的信號的無線信號；信號分離裝置，用於分離所述無線信號中的數據與訓練序列；處理裝置，該處理裝置包括如下模組：信道估計模組，用於根據所述分離的訓練序列，進行信道估計，獲得估計的信道回響；信道回響窗的激活判斷模組，用於根據所述信道估計模組獲得的信道回響，將信道回響按窗長分解成各個信道回響窗，將各個回響窗的信號功率與預定門限比較，獲得激活的信道回響窗；擴頻碼模組，獲得所述激活的信道回響窗可能對應的分配擴頻碼；和擴頻碼的激活模組，根據信道估計模組估計的信道回響和擴頻碼模組分配的對應的分配擴頻碼，求出所述激活的信道回響窗對應的擴頻碼激活碼道；多用戶檢測裝置，對所述求出的激活碼道進行多用戶檢測。
實施方式
該發明提供一種碼道激活檢測方法和裝置，根據聯合信道回響和匹配濾波結果來進行信道回響窗及其對應碼道的激活狀態判斷，然後根據得到的激活碼道來進行多用戶檢測。該方案實現簡單，適用於任何以信道回響和擴頻碼為特徵參量的碼分多址系統，並且支持系統變速率的情況和具有抗賦形衰減以及多徑衰落的能力，保證了終端多用戶檢測方案的實現和技術性能。
碼道激活檢測方案在碼分多址通信系統終端接收機的位置見圖1所示。接收信號首先經過數據序列與訓練序列的分離，訓練序列用來進行信道估計，得到信道回響。碼道激活檢測方案便以數據序列和信道回響作為輸入，輸出激活碼道，為多用戶檢測算法提供有效的輸入。
碼道激活檢測方案的具體實施過程見圖2所示，它分為三大步驟：
在步驟1，求出激活的信道回響窗。對各個用戶的信道回響窗進行判斷，決定各個信道回響窗是否處於激活狀態。如果信道回響窗判斷為激活，則表示占用該回響窗的用戶在基站有數據傳送，需要參加多用戶檢測；否則，則表示占用該回響窗的用戶或者沒有數據傳送，或者有數據傳送但被賦形衰減或者信道衰落掉了，導致該用戶在接收端的信號分量很弱，不需要參加多用戶檢測。
在步驟2，列出各個激活的信道回響窗可能對應的所有分配擴頻碼。因為期望用戶的分配碼道是已知的，所以，這個步驟的關鍵在於列出各個干擾用戶可能對應的所有分配擴頻碼。
在步驟3，求出各個激活窗對應的激活碼道。對於各個激活窗，利用該窗的信道回響和其可能對應的所有分配擴頻碼進行匹配濾波，然後根據檢測數據來判斷這些擴頻碼所在碼道的激活狀態。如果某個分配碼道判斷為激活，則表示該碼道在基站被傳送並且沒有被衰減或衰落掉，是激活碼道，需要參加多用戶檢測；否則，則表示該碼道在基站沒有被分配，或者分配後但沒有被傳送，不是激活碼道，不需要參加多用戶檢測。
在該發明的一個實施例中，採用TD-SCDMA（時分同步碼分多址）系統，下文將具體描述在終端中實現“碼道激活檢測方法”，以便於該領域一般技術人員理解和實施該發明。
對於TD-SCDMA系統，2003年5月前標準規定，下行鏈路的訓練序列傳送有三種方式：特殊指派分配方式（specific midamble）、預設分配方式（default midamble）和共用分配方式（common midamble）。對於這三種不同的分配方式，都可以利用該發明的碼道激活檢測方法確定出激活碼道，然後進行聯合檢測。對於這三種方式，其實現方法是相似的，因此，下面，以specific midamble分配方式為例，詳細描述碼道激活檢測方案的實施過程。
圖3為該發明的具體實施例中採用specific midamble分配方式下，TD-SCDMA系統的終端聯合檢測方法的流程圖。在這個方法中，實現了採用碼道激活檢測的方法來求得各個訓練系列位移（midamble shift）對應的擴頻碼。在specific midamble分配方式下，各個midamble shift對應的擴頻碼由包括軟體的系統高層組件指定。對於下行鏈路，終端不知道這些指定信息，該發明中採用碼道激活檢測來求得各個midamble shift對應的擴頻碼。
步驟30，對聯合信道回響按照窗長來進行分割，得到各個midamble shift對應的信道回響窗。
式（1）中的
表示聯合信道回響，
表示第km個midamble shift對應的信道回響窗，Km表示midamble shift總數。式（2）中的W表示窗長，它和Km之間滿足如下關係：W=[128/Km].在KmW＝128的情況下，為空矩陣，即式（1）簡化為：
。
在步驟31、32、33（1）、33（2），計算各個信道回響窗的功率，並分別將這些功率與基準值1進行比較。如果某功率大於基準值1，則認為該信道回響窗處於激活狀態；如果某功率小於等於基準值1，則認為該信道回響窗不激活。
式（3）中的
表示第Km個信道回響窗的功率。式（4）中的T1表示基準值1，f1（·）表示激活狀態函式。如果f1（km）＝1，則表示第km個信道回響窗為激活窗；如果f1（km）＝0，則表示第Km個信道回響窗為非激活窗。
在步驟34，列出各個激活窗對應的擴頻碼。對於期望用戶，其對應的信道回響窗總是激活的，並且該激活窗對應的擴頻碼是已知的。對於期望用戶之外的其它激活窗，也稱為干擾用戶激活窗，其對應的擴頻碼通過“窮舉”方法得到。對於下行鏈路，擴頻係數為16，因此，各個干擾激活窗對應的擴頻碼是除了期望用戶擴頻碼以外的所有擴頻係數為16的擴頻碼。例如，假設期望用戶占用第1個擴頻碼，那么，其它激活窗均對應第2～16個擴頻碼。
步驟35，將各個激活窗和其對應的擴頻碼進行白化匹配濾波運算。（5）
式（5）中的km代表激活窗的標號，k代表激活窗對應的擴頻碼的標號，c（表示第k個擴頻碼，其表達形式見式（6）。
在步驟36、37、38（1）、38（2），計算各個匹配數據的功率，並分別將這些功率與基準值2進行比較。如果某功率小於等於基準值2，則認為該功率對應的碼道沒有激活；如果某功率大於基準值2，則認為該功率對應的碼道被激活了。如果有多個激活碼道採用了相同的擴頻碼，則只選擇匹配數據功率最大的那個激活碼道。
式（7）中的表示第km個激活窗對應的第k個碼道的匹配數據功率。式（8）中的T2表示基準值2，f2（·）表示激活狀態函式。如果f2（km，k）＝0，表示第km個激活窗對應的第k個碼道不激活；如果f2（km，k）＝1，則表示第km個激活窗對應的第k個碼道是激活碼道。如果同一個擴頻碼對應多個激活碼道，則只選取具有最大匹配功率的那個碼道。
在步驟39，根據各激活窗對應的激活碼道數來調整激活窗的功率。假設第km個激活窗對應的激活碼道數用表示，那么，第km個激活窗的信道回響表示為：
在步驟310，利用步驟30～39得到的激活碼道來進行聯合檢測。
在實際的實現過程中，還可以對步驟34～310進行如下的變換處理，用來簡化擴頻碼“窮舉”過程。例如：對各個干擾激活窗從左至右進行編號，第1個干擾激活窗分別與除期望用戶的擴頻碼以外的所有SF＝16的擴頻碼結合，進行匹配濾波，再對匹配數據功率進行判斷，得到該窗對應的激活碼道；第2個干擾激活窗分別與除期望用戶的擴頻碼和所述第1個干擾激活窗的激活擴頻碼以外的所有SF＝16的擴頻碼結合，進行匹配濾波，再對匹配數據功率進行判斷，得到該窗對應的激活碼道；依此類推，直到求得所有干擾激活窗的激活碼道為止。
在該發明中，公開了一種保證終端多用戶檢測技術實現的碼道激活檢測方案。該方案以接收端的數據序列和信道估計結果作為輸入，首先根據信道回響得到各個信道回響窗的激活狀態，然後列出各個激活窗可能對應的所有分配擴頻碼，最後利用信道回響和擴頻碼進行匹配濾波，根據檢測數據得到各個激活窗的激活碼道。在僅僅給定期望用戶的分配信息情況下，該碼道激活檢測方案輸出多用戶檢測需要的激活碼道，摒棄了基站未分配、基站分配但未傳送和基站傳送但賦形衰減或無線信道衰落掉的碼道，保證了終端多用戶檢測方案的實現和技術性能。
該發明的碼道激活檢測方案適用於任何以擴頻碼和信道回響作為特徵參量的碼分多址系統，可以保證終端或者基站的盲（或半盲）多用戶檢測技術的實現。
該發明的碼道激活檢測方案包括三個基本步驟：1）信道回響窗的激活判斷；2）列舉激活信道回響窗的分配擴頻碼；3）激活窗的分配擴頻碼的激活判斷。
該發明的對信道回響窗的激活判斷表現為將各個干擾用戶窗功率與基準值1進行比較，若某窗功率大於基準值1，則認為該窗處於激活狀態，需要參加多用戶檢測；否則，該窗不激活，不參加多用戶檢測。其中，窗功率既可以是窗的某個抽頭功率（例如峰值功率），也可以是窗抽頭功率的加權和（例如平均功率）。基準值1可以是1級或者多級基準值（例如基準值11，基準值12），並且可以表示為期望窗功率的倍數或者噪聲功率的倍數。
該發明的激活窗的分配擴頻碼的激活判斷表現為：利用分配擴頻碼和激活窗進行白化匹配濾波，並計算檢測數據功率，再分別將這些功率與基準值2進行比較，若某碼道功率大於基準值2，則認為該碼道處於激活狀態，需要參加多用戶檢測；否則，該碼道不激活，不參加多用戶檢測。在處理過程中，先對期望用戶進行判斷，再對干擾用戶進行判斷，並且期望用戶和干擾用戶採用不同的基準值2。對於期望用戶，希望得到儘量小的漏檢機率（基站傳送但檢測為不激活）；對於干擾用戶，希望得到儘量小的錯檢機率（基站未傳送但檢測為激活）。其中，基準值2可以是1級或者多級基準值（例如基準值21，基準值22），並且可以表示為必選碼道的功率倍數或者噪聲功率的倍數。對於期望用戶，必選碼道為已知的期望碼道；對於干擾用戶，必選碼道或者為已知的期望碼道，或者為該窗已知的傳送碼道，或者為該窗最大功率對應的碼道。
該發明的列舉激活信道回響窗的分配擴頻碼，既可以是和窗有對應關係的固定擴頻碼，也可以是根據“窮舉”方法得到的擴頻碼系列。並且，對於“窮舉”過程，既可以採用並行方法，即各窗對應相同的分配擴頻碼；也可以採用串列方法，即後面的窗對應著排除前面的窗已得激活碼道以外的擴頻碼。
榮譽表彰
2014年11月6日，《無線通信系統中多用戶碼道激活檢測的方法和裝置》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
