一种阵列天线卫星通信系统的多用户检测译码方法技术方案

本发明专利技术提供一种阵列天线卫星通信系统的多用户检测译码方法，该方法用于针对阵列天线卫星多用户采用SC‑FDMA多址方式接入的系统的上行链路的干扰消除和译码，所述方法为：通过将消息在“译码节点”、“映射/反映射节点”和“多用户检测节点”之间反复迭代，在达到一定迭代次数以后，进而实现阵列天线卫星通信系统多用户之间的联合干扰消除和译码，输出消除干扰的译码结果。本发明专利技术涉及阵列天线卫星通信系统多用户SC‑FDMA反向链路中基于期望传播算法的联合干扰消除与译码实现方法。本发明专利技术结合因子图的结构联合处理多用户系统的干扰消除与译码。并且通过采用期望传播算法进一步降低计算复杂度。本发明专利技术具有线性计算复杂度且具有良好的干扰消除性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于期望传播算法的阵列天线卫星通信系统SC-FDMA链路实现方法属于通信
，特别涉及阵列天线卫星通信系统多用户SC-FDMA(单载波频分多址)反向链路中基于期望传播算法(Expectation Propagation)的多用户联合干扰消除与译码实现方法。
技术介绍
随着人们对卫星通信的通信质量需求越来越高和卫星通信技术的不断发展，卫星通信阵列天线技术以其增益高、宽带宽、低旁瓣等优点得到越来越广泛的应用。为了能够进一步提高系统的频谱效率和系统容量，可以在阵列天线卫星通信系统中采用SC-FDMA多址方式，利用下行控制信号，将地面用户逻辑上划分为多个小区，同小区的用户采用不同的子载波集合复用整个频带；不同小区采用单色频率复用或者分数频率复用，即构成了采用SC-FDMA多址方式的阵列天线卫星多用户通信系统。但当系统中小区用户密集时，小区间的干扰将严重恶化系统性能。针对上述问题，应用干扰消除技术可以有效改善系统性能约束。其常见实现方法如利用MMSE(最小均方误差)滤波检测器、最大似然检测器等模块进行。这些方法能够显著提升系统容量，但存在计算复杂度高的缺点，如基于MMSE滤波的迭代方法，其计算复杂度以阵列天线单元数的三次方增长。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种基于期望传播算法的多用户联合干扰消除和译码方法，将其应用在阵列天线卫星通信系统SC-FDMA反向链路实现中，进而实现基于期望传播的算法实现多用户联合干扰消除与译码，相比于传统的干扰消除方法，系统复杂度得到了极大地降低。第一方面，提供一种阵列天线卫星通信系统的干扰消除和译码方法，该方法用于针对阵列天线卫星多用户采用SC-FDMA多址方式接入的系统的上行链路的多用户联合干扰消除和译码，所述方法为：通过将消息在“译码节点”、“映射/反映射节点”和“多用户检测节点”之间反复迭代，在达到一定迭代次数以后，进而实现阵列天线卫星通信系统多用户之间的联合干扰消除和译码，输出消除干扰的译码结果。结合上述第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述方法具体包含：步骤101)利用因子图中消息传递的规则，计算并更新各变量节点与函数节点间传递的消息，并将更新的各变量节点与函数节点间传递的消息传递至多用户检测节点，再由多用户检测节点将更新的各变量节点与函数节点间传递的消息传递至“映射/反映射”节点；在“映射/反映射”节点，利用当前消息计算用户端发送的变量符号对应的各发送比特的最大似然比LLR并将计算得到的最大似然比LLR发送至“编码/译码”节点；“编码/译码”节点进行译码操作得到译码结果并输出更新后的编码比特的最大似然比LLR；其中，所述变量节点代表各用户在各子载波上的发送符号；函数节点代表信道对应于各天线阵元的各接收子载波上的分量；步骤102)判断是否满足了迭代要求，如果满足了迭代条件则结束迭代并将译码器在最后一次迭代中的译码结果作为用户的译码结果进行输出；否则返回步骤101)对接收的所有用户的发送信息开始再一次迭代。结合上述第一方面，和第一种实现方式，在第二种可能的实现方式中所述步骤101)之前还包含：步骤100)初始化与多用户检测节点相关的消息；其中，当节点间传递的消息均为高斯近似时，所述与多用户检测节点相关的消息包含：均值和方差。结合上述第一方面，和第一种及第二种实现方式，在第三种可能的实现方式中，当节点间传递的消息均为高斯近似时，所述步骤100)进一步包含：步骤100-1)假设为t时刻第n个用户发送的第k个子载波上的符号，i为迭代计算次数，初始化过程包含对以下参数赋初值：i＝1 x ^ x t n k → g t n k ( i - 1 ) = 0 , v x t n k → g t n k ( i - 1 ) = 1 ]]> z f t m k → x t n k ( i - 1 ) = 0 , τ f t m k → x t n k ( i - 1 ) = 1 ]]> x ^ x t n k → g t n k ( i ) = 0 , v ^ 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阵列天线卫星通信系统的多用户检测译码方法，该方法用于针对阵列天线卫星多用户采用SC‑FDMA多址方式接入的系统的上行链路的多用户联合干扰消除和译码，所述方法为：通过将消息在“译码节点”、“映射/反映射节点”和“多用户检测节点”之间反复迭代，在达到一定迭代次数以后，进而实现阵列天线卫星通信系统多用户之间的联合干扰消除和译码，输出消除干扰的译码结果。

【技术特征摘要】
1.一种阵列天线卫星通信系统的多用户检测译码方法，该方法用于针对阵列天线卫星多用户采用SC-FDMA多址方式接入的系统的上行链路的多用户联合干扰消除和译码，所述方法为：通过将消息在“译码节点”、“映射/反映射节点”和“多用户检测节点”之间反复迭代，在达到一定迭代次数以后，进而实现阵列天线卫星通信系统多用户之间的联合干扰消除和译码，输出消除干扰的译码结果。2.根据权利要求1所述的阵列天线卫星通信系统的多用户联合干扰消除和译码方法，所述方法具体包含：步骤101)利用因子图中消息传递的规则，计算并更新各变量节点与函数节点间传递的消息，并将更新的各变量节点与函数节点间传递的消息传递至多用户检测节点，再由多用户检测节点将更新的各变量节点与函数节点间传递的消息传递至“映射/反映射”节点；在“映射/反映射”节点，利用当前消息计算用户端发送的变量符号对应的各发送比特的最大似然比LLR并将计算得到的最大似然比LLR发送至“编码/译码”节点；“编码/译码”节点进行译码操作得到译码结果并输出更新后的编码比特的最大似然比LLR；其中，所述变量节点代表各用户在各子载波上的发送符号；函数节点代表信道对应于各天线阵元的各接收子载波上的分量；步骤102)判断是否满足了迭代要求，如果满足了迭代条件则结束迭代并将译码器在最后一次迭代中的译码结果作为用户的译码结果进行输出；否则返回步骤101)对接收的所有用户的发送信息开始再一次迭代。3.根据权利要求2所述的阵列天线卫星通信系统的多用户联合干扰消除和译码方法，其特征在于，所述步骤101)之前还包含：步骤100)初始化与多用户检测节点相关的消息；其中，当节点间传递的消息均为高斯近似时，所述与多用户检测节点相关的消息包含：均值和方差。4.根据权利要求3所述的阵列天线卫星通信系统的多用户联合干扰消除和译码方法，其特征在于，当节点间传递的消息均为高斯近似时，所述步骤100)进一步包含：步骤100-1)假设为t时刻第n个用户发送的第k个子载波上的符号，i为迭代计算次数，初始化过程包含对以下参数赋初值：i＝1 x ^ k t n k → g t n k ( i - 1 ) = 0 , v x t n k → g t n k ( i - 1 ) = 1 ]]> z f t m k → x t n k ( i - 1 ) = 0 , τ f t m k → x t n k ( i - 1 ) = 1 ]]> x ^ g t n k → x t n k ( i ) = 0 , v ^ g t n k → x t n k ( i ) = 1 ]]>其中，分别为从函数节点传递至变量节点的消息在第“i-1”次迭代时高斯分布的均值和方差；为从函数节点传递至变量节点的消息在第i次迭代时高斯分布的均值和方差；分别为从变量节点传递至函数节点的消息在第“i-1”次迭代时的均值和方差；步骤100-2)发送时用户将编码比特信息映射为发送符号为t时刻第n个用户发送符号的第q位编码比特，所述编码比特取值为0或1，在第i＝1次迭代中编码比特的概率分布初始化为： p ( i - 1 ) ( c t n l q = 0 ) = 1 2 , p ( i - 1 ) ( c t n l q = 1 ) = 1 2 ; ]]>其中，q＝1,2,3...Q，Q为系统调制阶数。5.根据权利要求4所述的阵列天线卫星通信系统的多用户联合干扰消除和译码方法，其特征在于，所述步骤101)进一步包含：步骤101-1)计算变量节点与信道转移函数节点之间传递的消息和通过高斯近似的方法采用如下公式计算传递的消息的均值和方差： v x t n k → f t m k ( i ) = 1 1 v ^ g t n k → x t n k ( i ) + 1 v x t n k → g t n k ( i - 1 ) - | w m n | 2 τ f t m k → x t n k ( i - 1 ) ]]> x ^ x t n k → f t m k ( i ) = v x t n k → f t m k ( i ) ( x ^ g t n k → x t n k ( i ) v ^ g t n k → x t n k ( i ) + x ^ x t n k → g t n k ( i - 1 ) v x t n k → g t n k ( i - 1 ) - w m n * z f t m k → x t n k ( i ) τ f t m k → x t n k ( i - 1 ) ) ]]> z f t m k → x t n ...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴胜，张剑，匡麟玲，倪祖耀，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11