Декорреляционная система распознавания сигналов многостанционного доступа с кодовым разделением каналов

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в системе многостанционного доступа с кодовым разделением каналов, использующей широкополосную модуляцию. В декорреляционных системах распознавания сигналов многостанционного доступа с кодовым разделением каналов используют технологии для создания новых многопользовательских приемников, лишенных недостатков, связанных с несовершенством функций разделения пользователей известных многопользовательских приемников, таких как компенсаторы интерференции, декорреляционные детекторы и детекторы с минимизацией среднеквадратичной ошибки, а также введение функции последовательного выбора лучшего пользователя в известном детекторе с минимизацией среднеквадратичной ошибки (MMSE-D). Технический результат - более высокая эффективность с точки зрения величины произведения мощности на ширину полосы пропускания, требуемой для передачи 1 бита, которая используется для оценки качества систем CDMA. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 23 ил.

 

Текст описания приведен в факсимильном виде.

1. Декорреляционная система распознавания сигналов многостанционного доступа с кодовым разделением каналов, в которой структура базовой системы образована несколькими сотами, причем каждая из указанных сот содержит базовую станцию и К пользовательских станций, причем каждая из пользовательских станций содержит пользовательский передатчик и пользовательский приемник, осуществляющие коммуникации с базовой станцией, содержащей приемник базовой станции и передатчик базовой станции, через канал многостанционного доступа,
причем указанный пользовательский приемник может передавать символы данных с расширяющей последовательностью и контрольный ответный сигнал, представляющий собой указанную расширяющую последовательность, для идентификации канала от указанного пользовательского передатчика к указанному приемнику базовой станции,
а указанный приемник базовой станции содержит детектор с минимизацией среднеквадратичной ошибки для анализа вектора входящих сигналов, относящихся к множеству К пользователей, путем решения системы линейных уравнений со многими неизвестными, образованной для указанного вектора входящих сигналов и состоящей из матрицы U разделения пользователей, образованной матрицей Р контрольных ответных сигналов всех К пользователей, приписанных к указанным каналам, и матрицей мощности белого шума, умноженной на единичную матрицу, и неизвестного вектора данных,
отличающаяся тем, что указанный приемник базовой станции содержит:
средства для решения первой системы декорреляционных уравнений с матрицей U разделения пользователей для формирования в анализирующем контуре вектора мягких результатов,
средства формирования матрицы С оценки шумов, состоящей из соответствующих К пользователям векторов оценки шумов, путем вычисления матрицы, обратной матрице U разделения пользователей, и выработки меры правильного решения, состоящей из К компонент, соответствующих мощностям указанных соответствующих К пользователям векторов оценки шумов, в элементе оценки мощности,
средства для отбора одной компоненты мягкого результата из указанного вектора мягких результатов в качестве первого лучшего пользователя u_k', по минимальной компоненте указанной меры правильного решения в контуре отбора лучшего пользователя,
средства для жесткого отбора в решающем контуре указанного мягкого результата для получения детектированного значения
средства для удаления компонент, соответствующих первому лучшему пользователю u_k', из первой системы декорреляционных уравнений с указанной матрицей U разделения пользователей при помощи контуров модулятора, вычитающего элемента и элемента удаления лучшего пользователя для формирования второй системы декорреляционных уравнений с матрицей U¹ разделения пользователей,
средства для решения указанной второй системы декорелляционных уравнений для формирования вектора мягких результатов для формирования матрицы С оценки шумов, состоящей из (К-1) векторов оценки шумов, путем вычисления матрицы, обратной матрице U¹ разделения пользователей, и выработки меры правильного решения, состоящей из (К-1) компонент, соответствующих мощностям указанных соответствующих (К-1) пользователям векторов оценки шумов, в элементе оценки мощности,
средства для отбора одной компоненты мягкого результата указанного вектора мягких результатов в качестве второго лучшего пользователя u_k'' по минимальной компоненте указанной меры правильного решения,
средства для жесткого отбора указанного мягкого результата для получения детектированного значения
средства для последовательного повторения тех же операций, которые были применены ко второй системе декорреляционных уравнений, в последующих системах декорреляционных уравнений для поочередного выбора последующих лучших пользователей,
средства для жесткого отбора в решающем контуре мягких результатов указанных лучших пользователей для получения детектированных значений данных, переданных всеми пользователями.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что приемник базовой станции содержит:
средства для приема векторов контрольных ответных сигналов, полученных от соответствующих пользовательских передатчиков, разделения каждого из них на основной ответный сигнал текущего контрольного символа, поступившего в пределах данного символьного периода, и ответные сигналы задержанных волн предшествующих контрольных символов, поступивших в пределах того же символьного периода, и выработки множества контрольных ответных сигналов для каждого пользователя, образованного синтезированными контрольными ответными сигналами, полученными алгебраическим суммированием указанного основного ответного сигнала и указанных ответных сигналов задержанных волн,
средства формирования матрицы Р контрольных ответных сигналов, состоящей из указанных синтезированных контрольных ответных сигналов всех пользователей, формирования системы декорреляционных уравнений,
при этом система декорреляционных уравнений состоит из матрицы U разделения пользователей, образованной указанной матрицей Р контрольных ответных сигналов, единичной матрицы, неизвестного вектора b элементов данных и вектора r принятых символов.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что указанная базовая система является системой связи с множеством входов и множеством выходов и в ней предусмотрено несколько антенн для осуществления коммуникаций,
а каждый из указанных пользовательских передатчиков содержит:
средства для размещения нескольких (N_d) элементов передаваемых данных в N_τN символах на пространственно-временной оси передачи, образованной несколькими (N_τ) временными отрезками и несколькими (N) передающими антеннами, и передачи N_τN символов в течение N_τ символьных периодов,
причем указанный приемник базовой станции содержит:
средства для приема символов в течение N_τ символьных периодов при помощи нескольких (М) антенн, сохранения контрольного ответного сигнала контрольного символа, принятого m-й приемной антенной при отсылке k-м пользовательским передатчиком d-го контрольного переданного символа из N_d символов в пределах τ-го символьного периода из N_τ символьных периодов, генерирования сцепленного вектора контрольных ответных сигналов, образованного конкатенацией только контрольных ответных сигналов соответствующих d-м контрольным ответным сигналам с учетом номера m антенны и номеров τ временных последовательностей, формирования матрицы Р контрольных ответных сигналов, состоящей из данных векторов, и формирования сцепленного вектора r принятых сигналов, образованного конкатенацией М фрагментов векторов принятых символов, полученных в течение N_τ символьных отрезков,
средства для формирования системы декорреляционных уравнений, при этом система декорреляционных уравнений состоит из матрицы U разделения пользователей, сформированной из матрицы Р контрольных ответных сигналов, единичной матрицы, сцепленного вектора r принятых сигналов и неизвестного вектора b элементов данных.

4. Система по п.3, отличающаяся тем, что каждый из указанных пользовательских передатчиков содержит:
средства для предварительного перемежения элементов временной последовательности N передаваемых символов, где N - число передающих антенн, и N_τ-кратной передачи чередующихся символов,
причем приемник базовой станции содержит:
средства для осуществления обратной перемежению операции с М фрагментами принятых символов, где число М равно числу принимающих антенн,
средства для формирования системы декорреляционных уравнений для каждого из N_τ множеств символов, образованных результатами операции, обратной перемежению.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что структура базовой системы образована несколькими сотами, причем
указанный пользовательский передатчик содержит:
средства для передачи символа данных с расширяющей последовательностью и контрольного символа,
средства формирования свернутой циклически сдвинутой расширяющей последовательности, образованной путем прибавления защитных последовательностей к центральной расширяющей последовательности, в качестве которой используется последовательность, образованная k-м сдвигом одной пары полностью дополнительных расширяющих последовательностей или k-м сдвигом расширяющей последовательности с зоной нулевой корреляции,
средства для регулирования времени передачи таким образом, чтобы все относящиеся к конкретным пользователям компоненты принятых символов поступали в указанный приемник базовой станции в синхронном или квазисинхронном режиме,
а приемник базовой станции содержит:
средства для извлечения части, относящейся к центральному периоду принятого символа, в качестве вектора входных сигналов и ее анализа при помощи детектора с минимизацией среднеквадратичной ошибки.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что пользовательский передатчик, идентифицированный в качестве k-го пользовательского передатчика из К пользовательских передатчиков, содержит:
средства для формирования контрольного символа с прибавлением защитных расширяющих последовательностей и подготовки последовательности контрольных символов, состоящей из N символов, модулированных k-м кодовым словом с длиной N кода в ортогональном коде, и передаче указанной последовательности контрольных символов таким образом, чтобы она поступала в приемник базовой станции вместе с другими последовательностями контрольных символов, посланных другими пользовательскими станциями, в синхронном или квазисинхронном режиме,
а указанный приемник базовой станции содержит:
средства для приема последовательности контрольных ответных сигналов, мультиплексированной всеми контрольными ответными сигналами от конкретных пользователей, и подачи указанной последовательности контрольных ответных сигналов в согласованный фильтр, согласованный по k-му ортогональному кодовому слову, для формирования вектора контрольных ответных сигналов k-го пользователя,
средства для выработки матрицы Р контрольных ответных сигналов, состоящей из векторов контрольных ответных сигналов всех К пользователей для формирования указанной системы декорреляционных уравнений.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что указанный приемник базовой станции содержит:
средства решения первой системы декорреляционных уравнений при помощи декорреляционного детектора путем удаления единичной матрицы 1 из матрицы U разделения пользователей, используемой в указанном детекторе с минимизацией среднеквадратичной ошибки,
средства для решения указанных последующих систем декорреляционных уравнений при помощи декорреляционных детекторов.

8. Система по п.1, отличающаяся тем, что указанная базовая система является системой с множеством входов и множеством выходов и в ней предусмотрено несколько антенн для осуществления коммуникаций,
а указанный приемник базовой станции содержит:
средства для приема символов в течение N символьных периодов при помощи нескольких (М) антенн,
средства для приема М фрагментов векторов контрольных ответных сигналов от каждого пользователя при помощи М элементов указанных антенн, формирования расширенного вектора контрольных ответных сигналов путем конкатенации указанных векторов контрольных ответных сигналов и формирования матрицы Р контрольных ответных сигналов путем объединения векторов контрольных ответных сигналов, полученных от всех пользователей,
средства для формирования расширенного вектора, r принятых сигналов путем конкатенации всех символов, принятых М элементами указанных антенн, выработки системы декорреляционных уравнений, состоящей из матрицы U разделения пользователей, полученной из указанной матрицы Р контрольных ответных сигналов.

9. Система по п.2, отличающаяся тем, что каждый из указанных пользовательских передатчиков содержит:
средства для формирования символов данных и контрольных символов на основе расширенной последовательности, полученной путем сложения имитирующей задержанной последовательности с центральной расширяющей последовательностью, причем имитирующая задержанная последовательность расположена вне хвостовой части периода передаваемого символа, совпадающего с временным отрезком центральной расширяющей последовательности, и передачи символов данных и контрольных символов, причем компонента, соответствующая имитирующей задержанной последовательности, занимает такое временное положение, что перекрывается с передней частью следующего передающегося символа и контрольного символа,
причем указанный приемник базовой станции содержит:
средства для получения символа принятых данных и К контрольных ответных сигналов от пользователей и формирования системы декорреляционных уравнений из матрицы разделения пользователей, состоящей из матрицы контрольных ответных сигналов с повышенной регулярностью, символов принятых данных и К контрольных ответных сигналов от пользователей.

10. Декорреляционная система распознавания сигналов многостанционного доступа с кодовым разделением каналов, в которой структура базовой системы образована несколькими сотами, причем каждая из указанных сот содержит базовую станцию и К пользовательских станций, причем каждая из пользовательских станций содержит пользовательский передатчик и пользовательский приемник, осуществляющие коммуникации с базовой станцией, содержащей приемник базовой станции и передатчик базовой станции, через канал многостанционного доступа,
причем указанный пользовательский приемник может передавать символы данных с расширяющей последовательностью и контрольный ответный сигнал, представляющий собой указанную расширяющую последовательность, для идентификации канала от указанного пользовательского передатчика к указанному приемнику базовой станции,
а указанный приемник базовой станции содержит детектор с минимизацией среднеквадратичной ошибки для анализа вектора входящих сигналов, относящихся к множеству К пользователей, путем решения системы линейных уравнений со многими неизвестными, образованную для указанного вектора входящих сигналов и состоящую из матрицы U разделения пользователей, образованной матрицей Р контрольных ответных сигналов всех К пользователей, приписанных к указанным каналам, и матрицей мощности белого шума, умноженной на единичную матрицу, и неизвестного вектора данных,
отличающаяся тем, что указанный приемник базовой станции содержит:
средства для решения первой системы декорреляционных уравнений с матрицей U разделения пользователей для формирования в анализирующем контуре вектора мягких результатов,
средства для формирования матрицы С оценки шумов с контрольными ответными сигналами всех К пользователей, приписанных к указанным каналам, путем вычисления матрицы, обратной матрице U разделения пользователей, и выработки меры правильного решения, состоящей из К компонент, соответствующих мощностям указанных соответствующих К пользователям векторов оценки шумов, в элементе оценки мощности,
средства для получения значения N_r0 входной мощности шума в элементе оценки мощности шума и вычисления стандартного отклонения σ⁰ амплитуды ошибок по указанным векторам оценки шумов и указанной мощности N_r0 шума,
средства для получения нулевого нормированного отношения λ⁰ вероятностей, состоящего из К компонент, на основе модели распределения ошибок с указанным стандартным отклонением σ⁰ и К компонент указанного вектора мягких результатов,
средства для выбора одной компоненты мягкого результата из указанного вектора мягких результатов в качестве первого лучшего пользователя u_k' по максимальной компоненте нормированного отношения λ⁰ вероятностей в контуре выбора лучшего пользователя,
средства для жесткого отбора в решающем контуре указанного мягкого результата для получения детектированного значения
средства для удаления компонент, соответствующих первому лучшему пользователю u_k', из первой системы декорреляционных уравнений с указанной матрицей U¹ разделения пользователей,
средства для формирования второй системы декорреляционных уравнений с матрицей U¹ разделения пользователей,
средства для решения указанной второй системы декорелляционных уравнений для формирования вектора мягких результатов, для выработки соответствующих пользователям векторов оценки шумов, формирования матрицы С оценки шумов, обратной матрице U разделения пользователей, для использования в качестве меры правильного решения, состоящей из (К-1) компонент, для выбора одной компоненты мягкого результата указанного вектора мягких результатов в качестве второго лучшего пользователя u_k'' по максимальной компоненте нормированного отношения вероятностей λ⁰ в контуре выбора лучшего пользователя,
средства для жесткого отбора указанного мягкого результата для получения детектированного значения
средства для последовательного повторения тех же операций, которые были применены ко второй системе декорреляционных уравнений, к последующим системам декорреляционных уравнений для поочередного выбора последующих лучших пользователей,
средства для жесткого отбора в указанном решающем контуре мягких результатов указанных лучших пользователей для получения детектированных значений данных, переданных всеми пользователями.

11. Декорреляционная система распознавания сигналов многостанционного доступа с кодовым разделением каналов, в которой структура базовой системы образована несколькими сотами, причем каждая из указанных сот содержит базовую станцию и К пользовательских станций, причем каждая из пользовательских станций содержит пользовательский передатчик и пользовательский приемник, осуществляющие коммуникации с базовой станцией, содержащей приемник базовой станции и передатчик базовой станции, через канал многостанционного доступа,
причем указанный пользовательский приемник может передавать символы данных с расширяющей последовательностью и контрольный ответный сигнал, представляющий собой указанную расширяющую последовательность, для идентификации канала от указанного пользовательского передатчика к указанному приемнику базовой станции, а указанный приемник базовой станции содержит детектор с минимизацией среднеквадратичной ошибки для анализа вектора входящих сигналов, относящихся к множеству К пользователей, путем решения системы линейных уравнений со многими неизвестными, образованную для указанного вектора входящих сигналов и состоящую из матрицы U разделения пользователей, образованной матрицей Р контрольных ответных сигналов всех К пользователей, приписанных к указанным каналам, и матрицей мощности белого шума, умноженной на единичную матрицу, и неизвестного вектора данных,
отличающаяся тем, что указанный приемник базовой станции содержит:
средства для решения первой системы декорреляционных уравнений с матрицей U разделения пользователей, определенной в качестве нулевой матрицы
разделения пользователей для формирования в анализирующем контуре вектора мягких результатов, определенного в качестве нулевого вектора мягких результатов,
средства для умножения нулевого вектора мягких результатов на матрицу, обратную нулевой матрице U разделения пользователей, для вычисления в интерференционном генераторе вектора с⁰ коррекции интерференции, определенного в качестве нулевого вектора коррекции интерференции, и прибавления нулевого вектора с⁰ коррекции интерференции к нулевому вектору мягких результатов для формирования вектора мягких результатов, определенного в качестве первого вектора мягких результатов,
средства для применения способа вычисления, аналогичного способу вычисления нулевого вектора с⁰ коррекции интерференции, для вычисления вектора с¹ коррекции интерференции, определенного в качестве первого вектора коррекции интерференции, на основе первого вектора мягких результатов,
средства для прибавления первого вектора с¹ коррекции интерференции к нулевому вектору мягких результатов для формирования вектора мягких результатов, определенного в качестве второго вектора мягких результатов,
средства для n-кратного повторения тех же операций, которые использовались для получения второго вектора мягких результатов, для выработки n-го вектора мягких результатов,
средства для жесткого отбора в указанном решающем контуре мягких результатов n-го вектора мягких результатов для получения детектированных значений данных, переданных всеми пользователями.

12. Система по п.11, отличающаяся тем, что приемник базовой станции содержит:
средства для приема векторов контрольных ответных сигналов, полученных от соответствующих пользовательских передатчиков, разделения каждого из них на основной ответный сигнал текущего контрольного символа, поступившего в пределах данного символьного периода, и ответные сигналы задержанных волн предшествующих контрольных символов, поступивших в пределах того же символьного периода, и выработки множества контрольных ответных сигналов для каждого пользователя, образованного синтезированными контрольными ответными сигналами, полученными алгебраическим суммированием указанного основного ответного сигнала и указанных ответных сигналов задержанных волн,
средства формирования матрицы Р контрольных ответных сигналов, состоящей из указанных синтезированных контрольных ответных сигналов всех пользователей, формирования системы декорреляционных уравнений,
при этом система декорреляционных уравнений состоит из матрицы U разделения пользователей, образованной указанной матрицей Р контрольных ответных сигналов, единичной матрицы, неизвестного вектора b элементов данных и вектора r принятых символов.

13. Система по п.12, отличающаяся тем, что каждый из указанных пользовательских передатчиков содержит:
средства для формирования символов данных и контрольных символов на основе расширенной последовательности, полученной путем сложения имитирующей задержанной последовательности с центральной расширяющей последовательностью, причем имитирующая задержанная последовательность расположена вне хвостовой части периода передаваемого символа, совпадающего с временным отрезком центральной расширяющей последовательности, и передачи символов данных и контрольных символов, причем компонента, соответствующая имитирующей задержанной последовательности, занимает такое временное положение, что перекрывается с передней частью следующего передающегося символа и контрольного символа,
причем указанный приемник базовой станции содержит:
средства для получения символа принятых данных и К контрольных ответных сигналов от пользователей и формирования системы декорреляционных уравнений из матрицы разделения пользователей, состоящей из матрицы контрольных ответных сигналов с повышенной регулярностью, символов принятых данных и К контрольных ответных сигналов от пользователей.

14. Декорреляционная система распознавания сигналов многостанционного доступа с кодовым разделением каналов, в которой структура базовой системы образована несколькими сотами, причем каждая из указанных сот содержит базовую станцию и К пользовательских станций, причем каждая из пользовательских станций содержит пользовательский передатчик и пользовательский приемник, осуществляющие коммуникации с базовой станцией, содержащей приемник базовой станции и передатчик базовой станции, через канал многостанционного доступа,
причем указанный пользовательский приемник может передавать символы данных с расширяющей последовательностью и контрольный ответный сигнал, представляющий собой указанную расширяющую последовательность, для идентификации канала от указанного пользовательского передатчика к указанному приемнику базовой станции,
а указанный приемник базовой станции содержит детектор с минимизацией среднеквадратичной ошибки для анализа вектора входящих сигналов, относящихся к множеству К пользователей, путем решения системы линейных уравнений со многими неизвестными, образованную для указанного вектора входящих сигналов и состоящую из матрицы U разделения пользователей, образованной матрицей Р контрольных ответных сигналов всех К пользователей, приписанных к указанным каналам, и матрицей мощности белого шума, умноженной на единичную матрицу, и неизвестного вектора данных,
отличающаяся тем, что указанный приемник базовой станции содержит:
средства для введения коэффициента λ_N для увеличения амплитуды единичной матрицы, используемой в матрице U разделения пользователей, и формирования системы декорреляционных уравнений на основе матрицы U разделения пользователей, модифицированной указанным коэффициентом λ_N,
средства для решения системы декорреляционных уравнений с модифицированной матрицей разделения пользователей, для формирования в анализирующем контуре вектора мягких результатов, определенного в качестве нулевого вектора мягких результатов,
средства для ограничения амплитуды нулевого вектора мягких результатов для формирования модифицированного вектора мягких результатов и генерирования вектора с⁰ коррекции интерференции, определенного в качестве нулевого вектора коррекции интерференции, путем умножения указанного модифицированного вектора мягких результатов на матрицу, обратную матрице U разделения пользователей,
средства для прибавления вектора, полученного умножением вектора с⁰ коррекции интерференции на оценочный коэффициент θ мощности интерференции, к нулевому вектору мягких результатов для формирования вектора мягких результатов первого этапа,
средства для повторения той же операции на последующих этапах для получения вектора мягких результатов n-го этапа,
средства для жесткого отбора в указанном решающем контуре n-х мягких результатов для получения детектированных значений данных, переданных всеми пользователями.