[發(fā)明專利]串行干擾消除的海量媒介調(diào)制設備上行多址接入系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112787758B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設計）人: 喬力;梅逸堃;高鎮(zhèn);張軍
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L25/03
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 溫子云

1.一種自適應串行干擾消除的海量媒介調(diào)制設備多址接入系統(tǒng)，包括發(fā)射端和接收端；其特征在于：

所述發(fā)射端包括數(shù)據(jù)包生成模塊、第一信道編碼模塊和第一媒介調(diào)制模塊；其中，

數(shù)據(jù)包生成模塊，用于產(chǎn)生海量媒介調(diào)制設備多址接入系統(tǒng)中所在設備的發(fā)送數(shù)據(jù)包；發(fā)送數(shù)據(jù)包中插入一段收發(fā)端已知的特征序列b_s；

第一信道編碼模塊，用于對數(shù)據(jù)包生成模塊生成的發(fā)送數(shù)據(jù)包進行信道編碼；

第一媒介調(diào)制模塊，用于對第一信道編碼模塊編碼后的發(fā)送數(shù)據(jù)包進行媒介調(diào)制，以媒介調(diào)制符號的形式發(fā)送出去；

所述接收端設計媒介調(diào)制信號迭代解碼器，每次迭代中基于解碼的特征序列自適應地選擇部分設備進行串行干擾消除；接收端包括無編碼檢測算法模塊、似然比計算模塊、軟解碼模塊、解碼準確度判決模塊、第二信道編碼模塊、第二媒介調(diào)制模塊和干擾消除模塊；

無編碼檢測算法模塊，用于根據(jù)接收信號和估計得到信道狀態(tài)信息構(gòu)成的觀測矩陣進行活躍設備檢測，同時得到活躍設備發(fā)送的媒介調(diào)制符號的后驗概率；

似然比計算模塊，用于根據(jù)所述媒介調(diào)制符號的后驗概率計算每個數(shù)據(jù)比特的似然比信息；

軟解碼模塊，用于依據(jù)發(fā)射端的信道編碼方式，對活躍設備的所述似然比信息進行軟解碼，軟解碼結(jié)果包含所述特征序列的解碼結(jié)果

解碼準確度判決模塊，用于計算特征序列的解碼結(jié)果與真實的特征序列b_s的漢明距離，若該漢明距離小于預設值，則認為該活躍設備的有效數(shù)據(jù)可以用來進行干擾消除，進而通知第二信道編碼模塊、第二媒介調(diào)制模塊和干擾消除模塊執(zhí)行干擾消除工作；否則不執(zhí)行后續(xù)干擾消除步驟，最終實現(xiàn)自適應串行干擾消除；

第二信道編碼模塊，用于采用與發(fā)射端第一信道編碼模塊相同的信道編碼方式，對將要進行干擾消除的活躍設備的解調(diào)數(shù)據(jù)進行編碼；

第二媒介調(diào)制模塊，用于采用與發(fā)射端第一媒介調(diào)制模塊相同的媒介調(diào)制參數(shù)，對第二信道編碼模塊獲得的編碼數(shù)據(jù)進行媒介調(diào)制，獲得媒介調(diào)制符號；

干擾消除模塊，用于利用第二媒介調(diào)制模塊產(chǎn)生的媒介調(diào)制符號，對解碼準確度判決模塊判決的活躍設備進行干擾消除，分別更新無編碼檢測算法模塊的接收信號和觀測矩陣，回到無編碼檢測算法模塊進行迭代。

2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，發(fā)射端的第一信道編碼模塊和第一媒介調(diào)制模塊之間增加一個塊交織器，信道編碼模塊、塊交織器與第一媒介調(diào)制模塊構(gòu)成“比特交織編碼的媒介調(diào)制”模塊；所述塊交織器的寬度等于第一媒介調(diào)制模塊的有效輻射圖樣數(shù)目，塊交織器的深度由編碼后的數(shù)據(jù)包的長度決定，從而有效應對媒介調(diào)制符號的信道空間選擇性衰落；

同時，在接收端的似然比計算模塊和軟解碼模塊之間增加與發(fā)射端對應的解交織器，在第二信道編碼模塊和第二媒介調(diào)制模塊之間增加與發(fā)射端相同的塊交織器。

3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述特征序列b_s采用偽隨機的0-1序列。

4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述無編碼檢測算法 模塊采用聯(lián)合結(jié)構(gòu)化近似消息傳遞(JS-AMP)算法實現(xiàn)活躍設備檢測和活躍設備發(fā)送的媒介調(diào)制符號的后驗概率計算。

5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述無編碼檢測算法 模塊在執(zhí)行JS-AMP算法時，對活躍因子增加離差標準化操作。

6.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，接收端實現(xiàn)自適應串行干擾消除的迭代過程，利用定義的集合Ω₀、Ω₁、Ω₂、Ω₃實現(xiàn)，具體為：

對于無編碼檢測算法模塊，定義第k個設備的活躍因子為a_k∈{0,1}，k＝{1,2,…,K}，K為發(fā)射端的媒介調(diào)制設備總數(shù)，0和1分別表示不活躍和活躍；定義JS-AMP算法輸出的活躍因子的估計值為對估計出的活躍因子作離差標準化操作得到其中，離差標準化操作具體為：定義符號min(·)和max(·)分別表示取向量元素的最小值和最大值的操作；將中元素大于0.5的判斷為活躍設備，記活躍設備的集合為Ω₀；在后續(xù)迭代中，活躍設備的集合Ω₀不再更新，迭代過程以降低活躍設備的誤碼率為目標；

定義集合Ω₁表示尚未進行干擾消除的活躍設備集合；第一次迭代時，賦值Ω₁＝Ω₀，后續(xù)每次迭代都要從Ω₁中減掉已經(jīng)被干擾消除的設備編號，直到Ω₁變成空集；

定義集合Ω₂表示集合Ω₁中活躍因子最大的個活躍設備的編號集合，集合Ω₂中的活躍設備將由解碼準確度判決模塊在本次迭代中進行解碼準確度判決；是設定的常數(shù)，當Ω₁中元素個數(shù)小于時，令Ω₂＝Ω₁；

解碼準確度判決模塊比較集合Ω₂中活躍設備的解碼后的特征序列與真實的特征序列b_s之間的漢明距離；對于漢明距離小于預設值的設備，記這些活躍設備的集合為Ω₃，將Ω₃發(fā)送給第二信道編碼模塊，由第二信道編碼模塊及其后續(xù)模塊對Ω₃中的設備進行干擾消除；漢明距離大于預設值的設備不進行后續(xù)操作；如果不存在漢明距離小于預設值的設備，即Ω₃為空集，則終止迭代，直接輸出余下活躍設備的軟解碼數(shù)據(jù)；

干擾消除模塊的干擾消除步驟包括：從接收信號中減掉集合Ω₃中設備對應的信號成分，同時更新信道狀態(tài)信息構(gòu)成的觀測矩陣，從集合Ω₁中減掉被干擾消除的Ω₃部分，將新的Ω₁和觀測矩陣告知無編碼檢測算法模塊，進行下一次迭代。