用预条件共轭梯度法的码分多址通讯系统多用户检测方法

摘要

一种预条件共轭梯度算法的码分多址通讯系统的多用户检测方法，其包含以下步骤：1.检测所有用户所占全部码道的扩频信息、加扰信息、信道冲击响应信息；2.产生系统的自相关矩阵R，该矩阵R反映上述用户的扩频信息、加扰信息、信道冲击响应信息；3.生成接收到的用户数据矢量d_maf：并以一定的排列规律排列，形成矢量d_maf；4.由上述矩阵R、用户数据矢量d_maf，得到要求解的计算各个码道发送数据的系统方程Rd＝d_maf；5.预条件，对系统相关矩阵R和用户数据矢量d_maf进行预处理，得到矩阵R′和矢量d_maf′，得出方程的方程R′d′＝d_maf′；6.通过上述解出的方程的解d′，通过反预条件d＝(P^H)^-1d′得到解出d。

主权项

1.一种利用预条件共轭梯度算法的码分多址通讯系统的多用户检测方法，其包含以下步骤：步骤1.在码分多址的通讯系统中，接收装置检测所有用户所占全部码道的扩频信息、加扰信息、信道冲击响应信息；步骤2.接收装置产生系统的自相关矩阵R，该矩阵R反映上述用户的扩频信息、加扰信息、信道冲击响应信息；步骤3.生成接收到的用户数据矢量dmaf：接收装置使用匹配滤波器或者瑞克接收机，检测得到接收信号经过解扩后所有激活的用户数据，并按一定的排列规律排列，形成矢量dmaf；步骤4.由上述系统相关矩阵R、用户数据矢量dmaf，得到需要求解的计算各个码道发送数据的系统方程$R\hat{d}=d_{\mathrm{maf}}$步骤5.多用户检测模块进行预条件，对系统相关矩阵R和用户数据矢量d_maf进行预处理，得到矩阵R′和矢量d′_maf，得出方程的方程R′d′＝d′_maf；其中，预条件，对系统相关矩阵R和接受数据矢量进行预处理是指：对Rd=d_maf进行预条件，其中，式中：N是系统所规定的每个用户的符号数，K是步骤1所检测到的所有用户所占全部码道数目；5.1：定义P为预条件矩阵；5.2：使用以下变换：$P^{-1}R\left(P^{H^{-1}}{P}^H\right)d=\left(P^{-1}{d}_{\mathrm{maf}}\right)$$\left(P^{-1}R{P}^{H^{-1}}\right)\·\left(P^{H}d\right)=\left(P^{-1}{d}_{\mathrm{maf}}\right)$上式中：P^-1是一个NK×NK的矩阵；矩阵L为下三角矩阵，它是矩阵R₀的乔莱斯基分解后的下三角矩阵：即满足R₀＝L×L^H，其中L矩阵具有以下的结构：5.3：重写线性方程$R\hat{d}=d_{\mathrm{maf}}$预条件过程如下：令：d′_maf＝P^-1d_maf，即有：则，继续简化得到：5.4：由于R₀＝L×L^H，上式可得：其中I为单位矩阵；重写方程如下：该方程简写为：R′d′＝d′_maf式中令：$V_1=L^{-1}{R}_1{L}^{H^{-1}}={\left(L^{-1}{R}_1^H{L}^{H^{-1}}\right)}^H,$$V_1^H=L^{-1}{R}_1^H{L}^{H^{-1}}$5.5上式中，V₁与V₁^H中，只需求解其中的一个矩阵即可；步骤6.多用户检测模块通过上述方程求解d′；所述的步骤6包含以下步骤：6.1：多用户检测模块进行初始参量的选择6.1.1：初始迭代值选取d₀′；6.1.2：选择初始残量：r₀＝Rd′₀-d′_maf；6.1.3：收敛性检测，如果满足设定的收敛条件，则d′₀就是所要求的解d′，退出运算过程；6.1.4：初始搜索方向的选择：方向q₀＝r₀；6.2：进入迭代计算过程，以下角标k表示第k次迭代；k＝1，2，3，...6.2.1：计算第k次迭代时的矩阵与矢量的乘积：Rq_k-1；6.2.2：计算前进步长：α_k-1＝-(r_k-1，r_k-1)/(Rq_k-1，q_k-1)，该步骤包括两个内积运算和一个除法运算；6.2.3：计算第k次迭代值：d′_k＝d′_k-1+α_k-1q_k-1；6.2.4：更新残量：r_k＝r_k-1+α_k-1Rq_k-1；6.2.5：收敛性检测，如果满足一定的收敛条件则停止计算，上述则d′_k就是所要求的解d′，退出运算过程；跳出循环；6.2.6：计算参量，令λ_k-1＝(r_k，r_k)/(r_k-1，r_k-1)；6.2.7：更新搜索方向：q_k＝r_k-1+λ_k-1q_k-1；6.2.8：循环执行步骤6.2.1至6.2.7，直到步骤6.2.5的条件满足而停止计算跳出循环；步骤7.反预条件，对上述估计数据矢量d′进行反预处理，得到用户数据其中，反预条件是指：从d′解出根据$P^H\hat{d}=d^{\′}$得到：$\hat{d}={\left(P^H\right)}^{-1}{d}^{\′}$即：