大规模天线系统下非相干的联合检测和信道译码的方法技术方案

大规模天线系统下非相干的联合检测和信道译码的方法，传统的相干的大规模多输入多输出系统面临着信道信息估计的挑战。为了节约系统的开销，我们在单用户的大规模多输入多输出的系统中考虑非相干检测，其中发射端单用户配有一根天线，接收端配有大规模天线阵列。本发明专利技术基于相关接收机和置信度传播算法，提出软输入软输出的多符号差分算法，此算法容易与软输入软输出的信道译码结合。对于非相干的单用户大规模天线系统，首次提出联合多符号差分算法和信道译码结构。本发明专利技术通过少量次数在联合多符号差分检测器和信道译码器中的迭代可以显著提高系统的误码率性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于无线通信系统中的联合检测与信道译码的方法，确切地说，是一种基于自相关接收机和置信度传播理论的非相干联合检测与译码方法，属于无线通信

技术介绍
大规模MIMO技术作为第五代(5G)移动通信的候选技术之一而得到了越来越多的研究，其思想就是通过大量增加基站的天线数目，在相同的频率、时间资源块中建立多个并行的数据传输通道，进而提升整个系统的频谱和能量利用率。为了利用大规模天线的增益，大部分的方法需要在基站侧精确地已知信道的信息，每个用户到每个接收天线的的信道信息需要估计，随着用户与接收天线的增加，信道估计的复杂度变得非常大，以至于快速地获得精确的信道信息变得不可行。作为传统的非相干检测技术之一，多符号差分检测可以有效的避免训练或信道估计过程。现存的大规模MIMO的多符号差分检测算法只能输出0、1的硬判决信息，这并不能适合与性能优异Turbo和LDPC信道编码结合，必须重新设计软判决量。在大规模MIMO系统下，借助置信度传播算法中的和积法则,计算逐符号的后验概率，实现软入软出的多符号差分检测算法需要进一步研究。在此基础上，在大规模MIMO下，如何进一步结合信道编码，如何将信道编码的图模型与多符号差分检测的因子图模型进行融合，然后设计交互的软信息与消息的更新方式，使得逐符号的软信息在检测与译码器中交换，取得编码与联合结构的共同性能增益，需要进一步研究。针对以上提出的问题，本专利技术提出了一种非相干的联合多符号差分检测与信道译码的方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是结合自相干接收机和置信度传播算法，提出软入软出的的多符号差分检测算法,此算法易与性能优良的软入软出的信道译码结合。然后针对单用户的大规模天线系统提出一种新颖的联合多符号差分检测与信道译码的算法，通过较少的迭代次数，有效的改善系统的误码率性能。先介绍本专利技术方法的应用场景：考虑上行传输场景，一个单天线的用户传输数据至配有根天线的基站NR，NR非常大。在每一个时间间隙，用户从多进制的PSK调制中发射一个符号。考虑富散射的环境，用户到基站每根天线的的信道参数以及高斯白噪声均是零均值复高斯循环随机变量。假设信道是准静态的，在一个充分长的发射时段内，信道参数保持不变。所述方法包含以下三个步骤1，推导基于后验概率的软入软出多符号差分检测的软输出检测子和对相应参数进行估计：(11)根据应用场景中用户发射信号，信道条件的假设，得到在基站接收端接收信号的表达式，每一个时间的接收信号是一个与接收天线数等长的长向量。(12)将一个接收时段内的接收向量根据观察窗大小分块，把块内的不同时间的接收向量作自相关操作，得到一个自相关信号的表达式如下zk,l=rkHrl=Eg·(Πz=l+1kaz)+nk,l---(1)]]>nk,l=bk*·hHnl+nkHh·bl+nkHnl---(2)]]>(13)根据自相关表达式，式中噪声的概率分布，中心极限定理，运用概率论知识推导得到接收端自相关信号的概率分布表达式。(14)根据贝叶斯公式，得到每个发射符号的后验概率p(ak|zs)∝Σxs:~akp(zs|xs)p(xs)---(3)]]>此后验概率与该块内其他符号的概率和块的信道转移概率相关，(15)参数估计：从自相关信号的表达式(1)中可以看出，自相关信号依赖于数据符号和采集的能量Eg，为了获得此参数，我们的接收机采用下列的估计方法：E^g=1JΣs=1SΣk=(s-1)M+1sMΣl=(s-1)k-1|zk,l|---(4)]]>其中J是自相关参数集合Z＝{zs本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非相干的联合检测和信道译码的方法，用于下述场景：考虑上行传输场景，一个单天线的用户传输数据至基站，基站装配有大规模线性阵列天线。所述方法包括下列三个操作步骤：(1)推导基于后验概率的软入软出多符号差分检测的软输出检测子和对相应参数进行估计阶段：接收端采用自相关接收机，将接收信号进行自相关操作，推导出基于每个数据符号后验概率的软输出检测子，对检测子中涉及到的未知参数进行估计。(2)推导可迭代的软入软出的多符号差分检测的检测子阶段：根据检测子的概率函数模型建立因子图，置信度信息就可以在因子图上传播。(3)联合检测与信道译码阶段：将每个符号的概率信息作为桥梁，容易与软入软出信道译码结合。将软入软出的检测子与性能优异的软入软出的信道译码结合，提出联合检测与信道译码算法。

【技术特征摘要】
2016.07.15 CN 20161056022661.一种非相干的联合检测和信道译码的方法，用于下述场景：考虑上行传输场景，一个单天线的用户传输数据至基站，基站装配有大规模线性阵列天线。所述方法包括下列三个操作步骤：(1)推导基于后验概率的软入软出多符号差分检测的软输出检测子和对相应参数进行估计阶段：接收端采用自相关接收机，将接收信号进行自相关操作，推导出基于每个数据符号后验概率的软输出检测子，对检测子中涉及到的未知参数进行估计。(2)推导可迭代的软入软出的多符号差分检测的检测子阶段：根据检测子的概率函数模型建立因子图，置信度信息就可以在因子图上传播。(3)联合检测与信道译码阶段：将每个符号的概率信息作为桥梁，容易与软入软出信道译码结合。将软入软出的检测子与性能优异的软入软出的信道译码结合，提出联合检测与信道译码算法。2.根据权利要求1所述的方法，所述步骤(1)中，推导基于后验概率的软入软出多符号差分检测的软输出检测子和对相应参数进行估计包括下列操作内容：(11)推导自相关信号的概率分布函数：根据应用场景中用户发射信号，信道条件的假设，建立在基站接收端接收信号的数学模型，将接收的信号作自相关操作，分析在特定场景下的概率分布模型；(...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕铁军，高晖，冯靖，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11