[發明專利]一種基于矩陣模型的信號檢測方法

有效

• 申請號: 201510405512.0
• 申請日: 2015-07-10
• 公開（公告）號: CN104993910B
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 聶晟昱;郭明喜;沈越泓;徐洋;段昊
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍理工大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L25/03
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 奚銘

一種基于矩陣模型的信號檢測算法，基于超奈奎斯特傳輸方式，根據FTN系統的參數確定出干擾矩陣G；將矩陣G分別看作是上、下三角矩陣，采用串行干擾消除的方法，分別得到只有前面碼元干擾的軟值a以及只有后面碼元干擾的軟值a'；將得到的兩個序列a'和a相加，減去初始的接收信號y，以消除前后碼間串擾的影響。本發明巧妙地采用了兩次串行干擾消除，既將所有的干擾考慮在內，同時避開了采用矩陣分解的復雜度較高的算法，大大降低了運算的復雜度。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，涉及超奈奎斯特傳輸模式，為一種基于矩陣模型的信號檢測方法。

背景技術

如何更好地利用有限的頻率資源實現高速數據傳輸是當今通信關注和研究的核心問題之一；然而在給定通信頻帶的條件下，系統的帶限特性很大程度上影響并制約了符號傳輸速率的提高，當碼元速率傳輸超過奈奎斯特速率時，就會引起符號間干擾。通常，符號間干擾被視作影響通信系統性能的關鍵因素并加以克服，正交頻分復用技術的出現有效抑制和解決了符號間串擾，并使得系統的頻帶利用率得到了極大的提高。然而，人們對于頻率資源的探究卻并未因此停止。早在1975年Mazo就已指出：對于二進制通信系統，在加性高斯白噪聲信道且高信噪比條件下，以超奈奎斯特速率進行符號傳輸時，盡管系統中存在符號間干擾，只要信號最小歐氏距離保持不變，系統的誤碼率性能就不會損失。這種特殊的傳輸模式稱為超奈奎斯特傳輸模式(Fast-Than-Nyquist)，簡稱FTN傳輸模式。

Mazo雖然從理論上說明了信號以超奈奎斯特速率進行符號傳輸時，對于FTN的檢測模塊，采用最優的最大似然序列檢測算法可以獲得最佳的性能，系統的誤碼率性能就不會損失但由于復雜度太高在實際中無法使用。當然可以把有ISI的FTN序列看作卷積編碼的一種，因此檢測可以采用經典的Viterbi算法或者BCJR算法。但是如果狀態數很多，此時就需要采用低復雜度的改進算法，如M-BCJR算法；同時也可以將FTN檢測視為長ISI的消除，采用一些高級均衡算法來完成檢測。當然，也可以采用適當的預編碼方案，在減輕符號間干擾的同時還能減少接收端的復雜度。也有將干擾建立為矩陣模型，采用基于QR分解的串行干擾消除的方法檢測信號，但對于較大的矩陣，矩陣分解的運算量較大。這些現有的檢測方法都在一定程度上降低了接收端的復雜度，為FTN技術的實用化打下了堅實的基礎，但它們的對接收端復雜度的降低效果有限，FTN的實用性能受到影響，不能滿足技術需求。

發明內容

本發明要解決的問題是：為了實現超奈奎斯特碼元速率通信系統中信號的接收，設計出復雜度更低，性能更好的檢測方法，從而為超奈奎斯特傳輸模式技術應用到實際的通信系統打基礎。

本發明的技術方案為：一種基于矩陣模型的信號檢測方法，基于超奈奎斯特傳輸模式，在通信系統的接收端實現信號檢測，包括以下步驟：

1)根據通信系統的參數確定干擾矩陣G，所述參數包括滾降系數β，加速因子ρ，以及塊的長度N；

2)將矩陣G看作是下三角矩陣，采用串行干擾消除的方法，消除當前碼元前面碼元的串擾，同時得到只有后面碼元干擾的軟值a'，即a'＝a+后面碼元干擾，a是傳輸的信號序列，為一碼元序列；

3)將矩陣G看作是上三角矩陣，采用串行干擾消除的方法，消除當前碼元后面碼元的串擾，同時得到只有前面碼元干擾的軟值a，即a＝a+前面碼元干擾；

4)將得到的兩個序列a'和a相加，減去接收端初始的接收信號y，y為包含前后干擾的信號，y＝a+前面碼元干擾+后面碼元干擾，則a'+a-y完成消除前后碼間串擾的影響，得到傳輸信號序列a，實現信號檢測。

步驟1)-3)具體為：

1)設通信系統的接收信號的矩陣形式為：

y＝Ga+w