[發明專利]一種基于高斯混合模型聚類的波分多址超寬帶多用戶檢測方法

有效

• 申請號: 201810486452.3
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108777604B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 尹振東;沈濤;吳芝路;吳明陽;趙延龍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04B1/7163
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

一種基于高斯混合模型聚類的波分多址超寬帶多用戶檢測方法，本發明涉及波分多址超寬帶多用戶檢測方法。本發明為了解決現有波分多址超寬帶多用戶檢測方法實時性差以及檢測性能低的問題。本發明包括：一：獲取高斯信道下波分多址超寬帶信號，將超寬帶信號輸入至K個匹配濾波器中進行初步檢測，得到匹配濾波結果y；二：將K個用戶的匹配濾波結果y進行符號判決和碼元映射，將匹配濾波結果y映射為符合高斯混合模型的碼元映射結果；三：將碼元映射結果進行高斯混合模型聚類，將錯誤碼元糾錯后，輸出波分多址超寬帶多用戶檢測結果。本發明用于超寬帶通訊領域。

技術領域

本發明涉及超寬帶通訊，具體涉及基于高斯混合模型聚類的波分多址超寬帶多用戶檢測方法。

背景技術

波分多址超寬帶是超寬帶無線通信的一種調制方式，波分多址通信系統與傳統通信系統的區別就在于，它進行脈沖調制時使用的脈沖波形是正交小波產生的，各個用戶采用的是互相正交的小波函數。信源通過編碼后與正交小波進行BPSK調制，通過脈沖信號發射機發射到空間信道中，經過脈沖信號接收機同步捕獲之后，進行匹配濾波及多用戶檢測，得到基帶信號。

假設系統中存在K個用戶，用戶的發射機均采用二進制相移鍵控(BPSK)的方式進行調制。在第k(k＝1,2,…,K)個用戶中，該發射機發射的波形是w_k(t)，該波形周期為T_p，且利用BPSK方式，使用b_kⁱ∈{-1,+1}的符號進行調制，b_kⁱ為第k個用戶發送的第i個比特，脈沖重復周期為T_s，發射信號幅度為a_k。則第k個用戶發射機發射M比特的信息可以用數學表達式表示為：

然而在實際使用中，由于用戶之間的波形并非嚴格正交，會產生多址干擾，特別是在異步傳輸中，多址干擾將變得更加嚴重，嚴重影響系統的檢測性能和容量。多用戶檢測技術是一種能夠消除或減弱多址干擾的接收端技術。最優多用戶檢測算法可使系統的檢測性能逼近單用戶系統的情況，但是該算法的計算量非常大，導致系統的實時性很差，工程上一般很少使用。而次優的檢測算法雖然計算復雜度低，但是其檢測性能與最優情況相差較大大，不適合高質量的通信場合。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有波分多址超寬帶多用戶檢測方法實時性差以及檢測性能低的問題，而提出一種基于高斯混合模型聚類的波分多址超寬帶多用戶檢測方法。

一種基于高斯混合模型聚類的波分多址超寬帶多用戶檢測方法包括以下步驟：

步驟一：獲取高斯信道下波分多址超寬帶信號，將超寬帶信號輸入至K個匹配濾波器中進行初步檢測，得到匹配濾波結果y＝[y₁,y₂,...,y_K]^T，其中y₁,y₂,...,y_K為第1個用戶到第K個用戶的匹配濾波結果；K個用戶對應K個匹配濾波器；

步驟二：將K個用戶的匹配濾波結果y進行符號判決和碼元映射，將匹配濾波結果y映射為符合高斯混合模型的碼元映射結果為第j個用戶匹配濾波結果y進行符號判決的結果；

步驟三：將碼元映射結果進行高斯混合模型聚類，將錯誤碼元糾錯后，輸出波分多址超寬帶多用戶檢測結果。

本發明的有益效果為：

本發明多用戶檢測方法首先將波分多址超寬帶信號通過匹配濾波器進行初步檢測；然后利用高斯混合模型聚類進行碼元糾錯判決，從而逼近最優多用戶檢測的性能。本發明適用于高斯信道下的波分多址超寬帶多用戶檢測檢測。本發明方法解決了現有多用戶檢測方法計算復雜度過高導致的系統實時性差，以及檢測性能低的問題。