一种非正交多址接入中信号检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种非正交多址接入中信号检测方法及装置，用以降低非正交多址接入中信号检测的复杂度。该方法为：确定信干噪比大于阈值的用户节点，将确定的用户节点组成第一集合，将复用一个或多个信道节点所有用户节点组成第二集合；通过前L次迭代过程确定每个信道节点传送给第一集合中的每个用户节点的消息，其中L大于1且小于N，N为正整数；根据前L次迭代过程确定每个信道节点传送给第一集合中的每个用户节点的消息，通过第L+1次至第N次迭代过程确定每个所述信道节点传送给所述第二集合中的每个所述用户节点的消息；根据每个所述信道节点传送给所述第二集合中的每个所述用户节点的消息，检测每个所述用户节点各自对应的数据信号。

【技术实现步骤摘要】
一种非正交多址接入中信号检测方法及装置
本专利技术涉及非正交多址
，尤其涉及一种非正交多址接入中信号检测方法及装置。
技术介绍
随着无线通信的快速发展，用户数和业务量呈爆炸式增长，这对无线网络的系统容量不断提出更高的要求。业界研究预测，每年移动数据业务流量以翻倍的速度增长，到2020年全球将有大约500亿终端接入无线移动网络。爆炸性的用户增长使得多址接入技术成为网络升级的中心问题。多址接入技术决定了网络的基本容量，并且对系统复杂度和部署成本有极大地影响。传统的移动通信(1G-4G)采用正交多址接入技术，如频分多址，时分多址，码分多址，正交频分复用多址。从多用户信息理论的角度来看，传统的正交方式只能达到多用户容量界的内界，造成无线资源利用率比较低。图样分割非正交多址接入(PatternDivisionMultipleAccess，PDMA)简称图分多址，是一种非正交多址接入技术，是基于多用户通信系统整体优化、通过发送端和接收端联合处理的技术。在发送端，基于多个信号域的非正交特征图样来区分用户；在接收端，基于用户图样的特征结构，采用串行干扰删除(SIC，Successiveinterferencecancellation)方式来实现多用户检测，从而做到多用户在已有的时频无线资源的进一步复用，用以解决现有技术中存在正交方式只能达到多用户容量界的内界、造成无线资源利用率比较低的问题。PDMA技术的关键在于发送端的图样设计和接收端的串行干扰删除算法。对于发送端的图样设计，可以通过编码方式对多用户进行区分，是不同用户获得合理的不一致分集度，保证多用户复用的实现简单且高效。接收端通常采用置信传播检测(BeliefPropagation，BP)或者同族的迭代译码检测(IterativeDetectionandDecoding，IDD)进行检测，以获取更好性能。下面以PDMA使用3个时频资源单元复用6个用户为例，详细解释接收端采用BP/IDD进行多个用户信号检测的过程。系统使用的PDMA图样矩阵为公式(1)所示：如图1所示为多用户信号因子图，接收端的检测过程主要是在因子图上的用户节点和信道节点间不断地相互传递消息并更新消息，即使用BP或IDD算法的检测过程是一个迭代检测过程，一次迭代过程中用户节点的消息处理过程如图2所示，一次迭代过程中信道节点的消息处理过程如图3所示。定义如下：{ui},i＝1,…,6，代表用户节点的集合；{chj},j＝1,…,3，代表时频资源单元的集合，时频资源单元也称为信道节点；du为用户节点的度数，用户节点的度数是指该用户节点使用的时频资源单元数；dc为信道节点的度数，信道节点的度数是指同时使用该信道节点的用户节点数；Γi表示与用户节点ui相连的所有信道节点的集合；Φj表示与信道节点chj相连的所有用户节点的集合；AM为每个用户节点发送的M阶调制的信号集合，该集合共包括2M个星座点。BP或IDD算法中定义消息为软的度量值(softvalues)，表示连接用户节点和信道节点的每条边上的可靠性，一般采用对数似然比(likelihoodRate，LLR)定义。表示在第l次迭代时用户节点ui传送给信道节点chj的消息；表示在第l次迭代时信道节点chj传送给用户节点ui的消息；yj表示接收端的接收信号，xi表示用户节点ui调制后的信号，hj表示信道节点chj的信道响应，nj为服从的复高斯变量。接收信号建模可表示为公式(2)：在第l次迭代时，在检测与信道节点chj相连的用户节点ui的数据信号时，与该信道节点chj相连的其余用户节点uk(k∈Φj,k≠i)发送的信号xk被称为干扰信号。因此信道节点chj的输入消息包含所有干扰信号xk(k∈Φj,k≠i)的先验消息之和，由于干扰信号xk(k∈Φj,k≠i)的先验消息可以通过(l-1)次迭代的计算，进一步分析可得与的关系表示为公式(3)：在第l次迭代时，信道节点chj需要根据除了目标用户节点ui之外的用户节点的输入消息计算出需传递给目标用户节点ui的消息其中，包含了调制后信号xi中第m个比特bi,m的对数似然比(LLR)值，记作公式(4)：根据最大后验概率准则(MAP)，基于BP算法的bi,m的对数似然比的计算如公式(5)所示：其中，p(yj|hj,xi,xk)表示信道条件转移概率密度，假设信道噪声n是服从复高斯分布的噪声向量，可以得到其中，“∝”表示“正比于”；对公式(5)采用Max-Log-MAP近似算法可得公式(6)：公式(6)中，表示与信道节点chj对应的用户节点集合Φj包含的dc个用户节点的全部调制符号组成的列向量，xi＝s表示用户节点ui的调制符号选取s，xi＝s0表示用户节点ui的调制符号选取s0，s表示任意比特序列对应的调制符号，s0表示全0比特序列对应的调制符号，表示dc个M阶调制的信号集合的并集，σ2表示噪声nj的功率值。综上所述，BP算法的一般处理步骤如下：Step1：初始化给定最大迭代次数N，进入Step2；Step2：判断迭代次数l是否大于最大迭代次数N，如果不大于，令l＝l+1，进入Step3，否则进入Step5；Step3：利用公式(3)计算进入Step4；Step4：利用公式(5)或者公式(6)计算进入Step2；Step5：利用公式计算用户节点ui的后验概率，并送到硬判决器或者软译码器。根据公式(6)可以看出，由于AM共包括2M个星座点，的候选星座图向量的取值个数是因此，使用BP算法时，计算信道节点输出消息的复杂度随着调制阶数M和信道节点度dc的增加呈现指数级增长，即当增加信道节点度时，该复杂度将变得非常高。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种非正交多址接入中信号检测方法及装置，用以降低非正交多址接入中信号检测的复杂度。本专利技术实施例提供的具体技术方案如下：第一方面，提供了一种非正交多址接入中信号检测方法，包括：确定复用一个或多个信道节点的每个用户节点的信干噪比；分别将每个所述用户节点的信干噪比与阈值进行比较，确定所述信干噪比大于所述阈值的用户节点，将确定的用户节点组成第一集合，将复用所述一个或多个信道节点所有所述用户节点组成第二集合；根据每个所述信道节点以及所述第一集合中的每个所述用户节点，通过前L次迭代过程确定每个所述信道节点传送给所述第一集合中的每个所述用户节点的消息，其中L大于1且小于N，N为正整数；根据每个所述信道节点和所述第二集合中的每个所述用户节点，以及根据前L次迭代过程确定每个所述信道节点传送给所述第一集合中的每个所述用户节点的消息，通过第L+1次至第N次迭代过程确定每个所述信道节点传送给所述第二集合中的每个所述用户节点的消息；根据每个所述信道节点传送给所述第二集合中的每个所述用户节点的消息，检测每个所述用户节点各自对应的数据信号。较佳地，所述前L次迭代过程中的一次迭代过程为：若确定当前迭代次数不大于L，根据上一次迭代过程获得的每个所述信道节点传送给所述第一集合中的每个所述用户节点的消息，确定本次迭代过程获得的所述第一集合中的每个所述用户节点分别传送给每个所述信道节点的消息；分别针对所述第一集合中的每个所述用户节点，将所述用户节点作为目标用户节点，根据除所述目标用户节点之外的每个所述用户本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非正交多址接入中信号检测方法，其特征在于，包括：确定复用一个或多个信道节点的每个用户节点的信干噪比；分别将每个所述用户节点的信干噪比与阈值进行比较，确定所述信干噪比大于所述阈值的用户节点，将确定的用户节点组成第一集合，将复用所述一个或多个信道节点所有所述用户节点组成第二集合；根据每个所述信道节点以及所述第一集合中的每个所述用户节点，通过前L次迭代过程确定每个所述信道节点传送给所述第一集合中的每个所述用户节点的消息，其中L大于1且小于N，N为正整数；根据每个所述信道节点和所述第二集合中的每个所述用户节点，以及根据前L次迭代过程确定每个所述信道节点传送给所述第一集合中的每个所述用户节点的消息，通过第L+1次至第N次迭代过程确定每个所述信道节点传送给所述第二集合中的每个所述用户节点的消息；根据每个所述信道节点传送给所述第二集合中的每个所述用户节点的消息，检测每个所述用户节点各自对应的数据信号。

【技术特征摘要】
1.一种非正交多址接入中信号检测方法，其特征在于，包括：确定复用一个或多个信道节点的每个用户节点的信干噪比；分别将每个所述用户节点的信干噪比与阈值进行比较，确定所述信干噪比大于所述阈值的用户节点，将确定的用户节点组成第一集合，将复用所述一个或多个信道节点所有所述用户节点组成第二集合；根据每个所述信道节点以及所述第一集合中的每个所述用户节点，通过前L次迭代过程确定每个所述信道节点传送给所述第一集合中的每个所述用户节点的消息，其中L大于1且小于N，N为正整数；根据每个所述信道节点和所述第二集合中的每个所述用户节点，以及根据前L次迭代过程确定每个所述信道节点传送给所述第一集合中的每个所述用户节点的消息，通过第L+1次至第N次迭代过程确定每个所述信道节点传送给所述第二集合中的每个所述用户节点的消息；根据每个所述信道节点传送给所述第二集合中的每个所述用户节点的消息，检测每个所述用户节点各自对应的数据信号。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前L次迭代过程中的一次迭代过程为：若确定当前迭代次数不大于L，根据上一次迭代过程获得的每个所述信道节点传送给所述第一集合中的每个所述用户节点的消息，确定本次迭代过程获得的所述第一集合中的每个所述用户节点分别传送给每个所述信道节点的消息；分别针对所述第一集合中的每个所述用户节点，将所述用户节点作为目标用户节点，根据除所述目标用户节点之外的每个所述用户节点分别传输给每个所述信道节点的消息，确定本次迭代过程获得的每个所述信道节点传送给所述目标用户节点的消息；采用预设步长更新当前迭代次数。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述前L次迭代过程中的每次迭代过程包括：对于所述第二集合中包含且所述第一集合中不包含的所述用户节点，确定每个所述信道节点传送给所述用户节点的消息为初始值。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，第L+1次至第N次迭代过程中的一次迭代过程为：若确定当前迭代次数不小于L+1且不大于N，根据上一次迭代过程获得的每个所述信道节点传送给所述第二集合中的每个所述用户节点的消息，确定本次迭代过程获得的所述第二集合中的每个所述用户节点分别传送给每个所述信道节点的消息；分别针对所述第二集合中的每个所述用户节点，将所述用户节点作为目标用户节点，根据除所述目标用户节点之外的每个所述用户节点分别传输给每个所述信道节点的消息，确定本次迭代过程获得的每个所述信道节点传送给所述目标用户节点的消息；采用预设步长更新当前迭代次数。5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述L为预设的整数，所述N为预设的正整数，所述L和所述N分别根据系统性能和计算复杂度确定。6.一种非正交多址接入中信号检测装置，其特征在于，包括：第一处理模块，用于确定复用一个或多个信...

【专利技术属性】
技术研发人员：任斌，康绍莉，高秋彬，
申请(专利权)人：电信科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11