[發(fā)明專利]非正交多脈沖調(diào)制的非相干多用戶檢測方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611032864.7
• 申請日: 2016-11-16
• 公開（公告）號: CN106788882B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王杰令;周斌;王敏;王棚
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L25/02;H04L25/03
• 代理公司: 61205 陜西電子工業(yè)專利中心
• 代理人: 程曉霞;王品華

1.一種非正交多脈沖調(diào)制的非相干多用戶檢測方法，其特征在于，包括有如下步驟：

步驟1：接收多用戶疊加信號，建立接收信號的偽線性模型：接收經(jīng)過非正交多脈沖調(diào)制的多個用戶疊加信號波形r(t)，其中調(diào)制系統(tǒng)中用戶數(shù)為K，各個用戶分別進(jìn)行M進(jìn)制多脈沖調(diào)制，并基于所有用戶所有可能的發(fā)送信號波形所張成的信號空間，建立接收信號在擴(kuò)展信號空間的偽線性模型；接收多用戶疊加信號并建立接收信號的偽線性模型，是指：

步驟1.1：接收經(jīng)過非正交多脈沖調(diào)制的多用戶疊加信號，其中所有K個用戶中各用戶通過發(fā)送M種非正交信號之一來傳輸log₂M比特的信息，在經(jīng)過高斯白噪聲信道后，K個用戶的疊加信號同步地到達(dá)接收機，其接收信號表示為：

其中z(t)為單邊功率譜密度為σ²的噪聲，s_kj(t),j∈{1,2,…,M}表示為用戶k的第j個線性獨立、具有單位能量且等概發(fā)送的波形，E_kj和φ_kj分別表示用戶k的第j個信號的能量與相位；

步驟1.2：建立接收信號在擴(kuò)展信號空間的偽線性模型，通過擴(kuò)展所有用戶所有信號波形的信號空間，將系統(tǒng)中所有K個用戶的符號信息b用一個MK維的列向量表示：其中用戶k的信息b_k表示為如下的M維列向量：

b_k等概率地取上述集合中M種可能的一種；

通過將多脈沖調(diào)制技術(shù)視作一種偽線性調(diào)制，得到接收信號的偽線性模型如下：

其中，S_k為由用戶k的M個信號波形構(gòu)成的N×M階矩陣，且而為由所有K個用戶的信號波形構(gòu)成的N×MK階矩陣；表示由幅度值構(gòu)成的MK×MK階分塊對角矩陣，其中每個M×M階矩陣塊即代表一個用戶的M種發(fā)送信號所構(gòu)成的幅度值；而ψ為均值為0，協(xié)方差矩陣為σ²I的高斯隨機變量，I為單位矩陣；

步驟2：獲取匹配濾波后的充分統(tǒng)計量y，基于偽線性模型：將接收到的多用戶疊加信號，通過一組與各個用戶信號波形相匹配的匹配濾波器來獲取接收信號的充分統(tǒng)計量y＝RAb+n，構(gòu)造多用戶信道相關(guān)矩陣R；其中，A為由所有用戶的幅度信息構(gòu)成的對角矩陣，b表示所有用戶的符號信息，n為零均值的協(xié)方差矩陣為σ²R的高斯隨機變量，σ²為噪聲方差；

步驟3：將相關(guān)矩陣R轉(zhuǎn)換為上三角矩陣結(jié)構(gòu)，對相關(guān)矩陣R作QR分解得到R＝QU，其中Q為正交矩陣，U為上三角矩陣，用Q的共軛轉(zhuǎn)置左乘以匹配濾波器的輸出y，得到向量z＝Q^Hy＝UAb+Q^Hn，將相關(guān)矩陣R轉(zhuǎn)換為上三角矩陣U；

步驟4：通過判決反饋消除用戶間多址干擾：基于上三角矩陣結(jié)構(gòu)的特點，對QR分解后的所有矩陣按用戶進(jìn)行分塊處理，各用戶從下至上依次地利用已判決用戶的反饋信息進(jìn)行干擾抵消，用以消除用戶間多址干擾，具體是每個已檢測用戶均反饋判決信息給待檢測用戶以消除多址干擾，待檢測用戶消除的是所有已檢測用戶的多址干擾，具體步驟如下；

4.1：將用戶按功率非遞減的順序依次排列，即E₁≤E₂≤…≤E_K；

4.2：對匹配濾波器的輸出按用戶進(jìn)行矩陣分塊處理，每M維的向量或矩陣即劃分為一塊，其作為一個整體代表著某一用戶；

4.3：反饋已判決用戶的信息來消除多址干擾：基于上三角矩陣結(jié)構(gòu)的特點，以用戶塊為單位，從功率較大用戶開始，從下至上依次地反饋已判決用戶的信息進(jìn)行干擾抵消操作，用以消除用戶間多址干擾；具體做法是功率最大的用戶不需要進(jìn)行干擾抵消可直接判決輸出，然后其它各用戶按從下至上的順序依次地反饋已判決用戶的信息，以抵消已判決用戶對待檢測用戶造成的多址干擾；

步驟5：通過解相關(guān)操作消除用戶自身的相關(guān)性：各用戶通過矩陣求逆運算進(jìn)行解相關(guān)操作，進(jìn)一步地消除各用戶自身的所有M種可能發(fā)送信號波形的相關(guān)性；

對各個用戶進(jìn)行解相關(guān)矩陣求逆運算的具體操作如下：

進(jìn)而消除了用戶內(nèi)各信號間的相關(guān)性；

將上三角矩陣U中的第k個行塊即第(k-1)*M+1行至第k*M行，第k+1～K個列塊即第k*M+1列至第K*M列，所構(gòu)成的矩陣塊記作U_K-k，同理將A_k+1,…,A_K子塊所構(gòu)成的M×(K-k)M階矩陣塊記作A_K-k，將b_k+1,…,b_K子塊所構(gòu)成的(K-k)M×1維列向量記作b_K-k，將矩陣U、矩陣A中主對角線上的第k個M×M階子矩陣，分別記作U_k、A_k；

步驟6：通過擇大判決恢復(fù)出各用戶原始信號，對解相關(guān)后的用戶信號進(jìn)行擇大判決，從M種可能結(jié)果中選擇最大值作為用戶的判決輸出：并將該判決信號送給反饋回路，依次地消除該用戶對后續(xù)待檢測用戶造成的多址干擾，完成非相干檢測。