基于软判决译码的非正交多址接入串行干扰消除方法技术

本发明专利技术公开了一种基于软判决译码的非正交多址接入串行干扰消除方法，解决了串行干扰消除技术可靠性差的问题。实现步骤为：利用信道编码对功率域用户编码，得到编码信号；通过二进制频移键控调制方法对编码信号进行调制，得到调制信号；利用叠加编码技术对调制信号分配功率并叠加，得到发送信号；发送信号经信道得到接收信号；对接收信号进行信道均衡；根据信道增益确定串行干扰消除的译码顺序；利用软判决译码和串行干扰消除方法得到目标用户的估计信号。本发明专利技术基于软判决译码技术，充分利用了接收信号中信道差错统计特性的信息，与串行干扰消除相结合，提高了非正交多址接入系统的可靠性。用在多用户非正交多址接入系统下行链路。

Serial interference cancellation method for non-orthogonal multiple access based on soft decision decoding

The invention discloses a non-orthogonal multiple access serial interference cancellation method based on soft decision decoding, which solves the problem of poor reliability of serial interference cancellation technology. The implementation steps are as follows: using channel coding to encode the power domain user and get the coded signal; modulating the coded signal through binary frequency shift keying modulation method to get the modulated signal; using superposition coding technology to distribute the power of the modulated signal and superimpose it to get the transmitted signal; receiving the received signal through the channel; equalizing the received signal according to the channel; The gain determines the decoding order of the serial interference cancellation, and the soft decision decoding and the serial interference cancellation are used to obtain the estimated signal of the target user. Based on soft decision decoding technology, the present invention makes full use of the statistical characteristics of channel errors in received signals, combines with serial interference cancellation, and improves the reliability of non-orthogonal multiple access system. Used in downlink of multi-user non-orthogonal multiple access system.

【技术实现步骤摘要】
基于软判决译码的非正交多址接入串行干扰消除方法
本专利技术属于通信
，涉及非正交多址接入串行干扰消除方法，具体涉及一种基于软判决译码的非正交多址接入串行干扰消除方法，可用于处理串行干扰消除技术可靠性差的问题。
技术介绍
面对日益紧张的频谱资源以及日益增长的业务需求，非正交多址接入技术(NOMA)作为解决方案之一，引起了人们的广泛关注。不同于正交多址接入技术，非正交多址接入技术在同一资源块上对不同的用户同时进行传输。基站根据信道增益的大小对不同的用户分配不同的功率并进行叠加发送，接收端通过串行干扰消除技术(SIC)将多个用户检测出来。当用户的功率不相等时，串行干扰消除技术与并行干扰消除技术相比具有较好的性能。因此，功率域非正交多址接入技术大多采用串行干扰消除技术。由于信道增益越小的用户分配的功率越大，因此串行干扰消除技术的译码顺序按照信道增益的升序排列。串行干扰消除技术的原理是：接收端从混合信号中检测大功率用户；检测出来的用户的信号进行重构；将重构信号从混合信号中删除；重复上述的步骤，直到得到目标用户。对于两用户的非正交多址接入NOMA下行链路，假设用户1的信道增益大，用户2的信道增益小，串行干扰消除技术先对用户2的信号进行译码，再对用户1的信号进行译码。由于用户2的信号先进行译码，因此用户2将干扰当作噪声而不实施串行干扰消除，即串行干扰消除只在用户1上实施。目前大部分研究都是假设串行干扰消除是理想的，即干扰能够完全删除。然而，实际情况中串行干扰消除存在错误传播问题，干扰不能完全删除。目标用户仍受到很大的干扰的影响。差错控制系统中，软判决译码利用数字技术对纠错码能够实现最佳或接近最佳译码。纠错码中常用的译码方法是只利用码的代数结构的硬判决译码。由解调器供给译码器的是二进制序列，即解调器仅对接收序列进行0、1硬判决，这样就损失了接收信号中所含的有关信道差错统计特性的信息。在软判决译码中，接收机并不是将每个接收码元简单的判为0或者1，而是使用多比特量化或者直接使用未量化的模拟信号。在高斯白噪声信道中，软判决译码的误比特性能比硬判决译码的性能要好2～3dB。在采用前向纠错差错控制系统中，软判决译码能够检出和纠正接收信号中的差错，提升系统的可靠性。目前大多数关于非正交多址接入的研究都假设串行干扰消除方法是理想的，即干扰能够完全消除。串行干扰消除方法由于存在错误传播问题，不能完全消除干扰，目标用户仍受到残余干扰的影响，系统的可靠性较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述串行干扰消除方法的不足，提出一种可靠性更好的基于软判决译码的非正交多址接入串行干扰消除方法，用于解决串行干扰消除方法可靠性差的问题。本专利技术是一种基于软判决译码的非正交多址接入串行干扰消除方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)对功率域复用的用户进行信道编码：在非正交多址接入系统中，采用信道编码中的卷积编码，对功率域复用的两个用户的发送信号分别进行卷积编码，得到两个用户的编码信号，发送信号为二进制序列，编码信号为输入二进制序列与编码器冲激响应的卷积；(2)二进制频移键控调制：采用二进制频移键控调制方法，分别对两个用户的编码信号进行调制，得到两个用户的调制信号，二进制频移键控调制对应的映射关系为：0映射为-1，1映射为1；(3)分配功率并进行叠加：根据信道增益的大小分别给两个用户分配功率，将分配功率后的两个用户的信号进行叠加，得到混合发送信号st；(4)混合发送信号经过信道得到接收信号：混合发送信号st经过信道，用户i的接收信号为ri＝hist+ni,i＝1,2，用户i的信道增益为hi＝1/Li,i＝1,2，路径损耗模型为式中di表示用户i与基站的距离，α表示路径损耗因子；(5)根据信道增益进行信道均衡：用户1的信道增益大于用户2的信道增益，串行干扰消除在用户1上实施，在用户1上，对接收信号r1进行信道均衡，用户1的信道增益h1，均衡后的信号rh＝r1/h1；(6)根据信道增益确定串行干扰消除的译码顺序：用户1的信道增益大于用户2的信道增益，在用户1上，先对用户2的信号进行译码，再对用户1信号的进行译码；(7)利用软判决译码方法，对用户2译码：利用软判决译码方法，对用户2的信号进行译码，用户2的软判决译码器的输入信号为信道均衡后的信号rh，软判决译码器的输出为用户2的估计信号；(8)增加信道编码的重构：对用户2的估计信号进行重构，得到重构信号sr2，重构的过程包括对用户2的估计信号进行信道编码、调制以及功率分配；(9)将重构信号进行删除：将用户2的重构信号sr2从均衡后的信号rh中删除，删除后的信号为su_e1＝rh-sr2，即为用户1的软判决译码器的输入信号；(10)利用软判决译码方法，对用户1译码：利用软判决译码方法，对用户1的软判决译码的输入信号su_e1进行译码，软判决译码器的输出为用户1的估计信号。本专利技术串行干扰消除中的译码采用软判决译码方法，提升了目标用户的误比特性能，提高了系统的可靠性。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：非正交多址接入系统中，采用传统的串行干扰消除方法，干扰不能完全消除，目标用户仍受到残余干扰的影响，系统的可靠性较差。本专利技术针对传统串行干扰消除方法可靠性差的问题，将串行干扰消除与软判决译码方法结合，充分利用接收信号中所含的有关信道差错统计特性的信息，对接收信号中的差错进行检测和校正。提高了系统的可靠性。与传统的串行干扰消除方法相比，本专利技术的方法接收端增加了软判决译码方法，提升了目标用户误比特性能，提高了系统的可靠性。与串行干扰消除与硬判决译码结合的方案相比，本专利技术采用软判决译码代替硬判决译码，误比特性能约好3dB。附图说明图1是本专利技术的实现流程图；图2是本专利技术的发射端实现原理图；图3是本专利技术实施串行干扰消除方法的用户的接收端实现原理图；图4是本专利技术的实施例的卷积编码器结构图；图5是本专利技术的非正交多址接入系统下行链路模型图；图6是本专利技术的软判决译码过程示意图；图7是用于对比的传统串行干扰消除方法发射端实现原理图；图8是用于对比的传统串行干扰消除方法接收端实现原理图；图9是用于对比的串行干扰消除与硬判决译码结合的方法实现原理图；图10是本专利技术与传统的串行干扰消除方法以及基于硬判决译码的串行干扰消除方法的误比特性能对比图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例，对本专利技术的目的、技术方案和优点进行详细描述。显然，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1目前大部分关于非正交多址接入的研究都假设串行干扰消除是理想的，即干扰能够完全删除。在实际情况中，由于信道估计不准确或者判决不准确，干扰信号无法完全从混合信号中删除，目标用户仍受到残余干扰的影响，系统可靠性较差。为此本专利技术提出一种基于软判决译码的非正交多址接入串行干扰消除方法，参见图1，包括有如下步骤：(1)对功率域复用的用户进行信道编码：在非正交多址接入系统中的用户通过在功率域复用，能够在同一资源块上传输。为了增强用户的发送信号在信道传输时抗干扰的能力，采用信道编码中的卷积编码，对功率域复用的两个用户的发送信号分别进行卷积编码，得到两个用户的编码信号。参照图4，发送信号为二进制序列，编本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于软判决译码的非正交多址接入串行干扰消除方法，其特征在于，包括有如下步骤：(1)对功率域复用的用户进行信道编码：在非正交多址接入系统中采用信道编码中的卷积编码，对功率域复用的两个用户的发送信号分别进行卷积编码，得到编码信号，发送信号为二进制序列，编码信号为输入二进制序列与编码器冲激响应的卷积；(2)二进制频移键控调制：采用二进制频移键控调制方法，分别对两个用户的编码信号进行调制，得到调制信号，二进制频移键控调制对应的映射关系为：0映射为‑1，1映射为1；(3)分配功率并进行叠加：根据信道增益的大小分别给两个用户分配功率，将分配功率后的两个用户的信号进行叠加，得到混合发送信号st；(4)混合发送信号经过信道得到接收信号：混合发送信号st经过信道，用户i的接收信号为ri＝hist+ni,i＝1,2，用户i的信道增益为hi＝1/Li,i＝1,2，路径损耗模型为

【技术特征摘要】
1.一种基于软判决译码的非正交多址接入串行干扰消除方法，其特征在于，包括有如下步骤：(1)对功率域复用的用户进行信道编码：在非正交多址接入系统中采用信道编码中的卷积编码，对功率域复用的两个用户的发送信号分别进行卷积编码，得到编码信号，发送信号为二进制序列，编码信号为输入二进制序列与编码器冲激响应的卷积；(2)二进制频移键控调制：采用二进制频移键控调制方法，分别对两个用户的编码信号进行调制，得到调制信号，二进制频移键控调制对应的映射关系为：0映射为-1，1映射为1；(3)分配功率并进行叠加：根据信道增益的大小分别给两个用户分配功率，将分配功率后的两个用户的信号进行叠加，得到混合发送信号st；(4)混合发送信号经过信道得到接收信号：混合发送信号st经过信道，用户i的接收信号为ri＝hist+ni,i＝1,2，用户i的信道增益为hi＝1/Li,i＝1,2，路径损耗模型为式中di表示用户i与基站的距离，α表示路径损耗因子；(5)根据信道增益进行信道均衡：用户1的信道增益大于用户2的信道增益，串行干扰消除在用户1上实施，在用户1上，对接收信号r1进行信道均衡，用户1的信道增益h1，均衡后的信号rh＝r1/h1；(6)根据信道增益确定串行干扰消除的译码顺序：用户1的信道增益大于用户2的信道增益，在用户1上，先对用户2的信号进行译码，再对用户1信号的进行译码；(7)利用软判决译码方法，对用户2译码：利用软判决译码方法，对用户2的信号进行译码，用户2的软判决译码器的输入信号为信道均衡后的信号rh，软判决译码器的输出为用户2的估计信号；(8)增加信道编码的重构：对用户2的估计信号进行重构，得到重构信号sr2，重构的过程包括对用户2的估计信号进行信道编码、调制以及功率分配；(9)将重构信号进行删除：将用户2的重构信号sr2从均衡后的信号rh中删除，删除后的信号为su_e1＝rh-sr2，即为用户1的软判决译码器的输入信号；(10)利用软判决译码方法，对用户1译码：利用软判决译码方法，对用户1的软判决译码的输入信号su_e1进行译码，软判决译码器的输出为用户1的估计信号。2.根据权利要求1所述的基于软判决译码的非正交多址接入串行干扰消除方法，其特征在于，步骤(1)中所述的对功率域复用的用户进行信道编码，具体包括如下：对功率域复用的用户i(i＝1,2)的二进制序列进行卷积编码，若用户i的二进制序列为ui＝(u0u1u2u3......),i＝1,2对应的编码器的两个输出端的码字序列为和和通过编码方程可写为符号表示卷积运算，g1，g2表示编码器的两个冲激响应，即输入序列和编码器的两个冲激响应分别卷积得到编码器的两个输出码字序列；卷积编码器由六位移位寄存器组成，冲激响应至多可持...

【专利技术属性】
技术研发人员：张慧爽，刘祖军，孙德春，孙永军，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61