一种提高IDMA系统基本信号估计精度的方法技术方案

本发明专利技术涉及移动通信系统技术，特别涉及一种提高IDMA系统基本信号估计精度的方法，接收IDMA信号，根据第一预定义方法将接收到的干扰信号分为强干扰信号与弱干扰信号，并将弱干扰信号作为高斯白噪声的一部分处理，将强干扰信号与目标信号作为待检测信号处理，在接收端通过改进的基本信号估计算法对不同干扰程度的用户进行不同处理经过部分干扰信号预测最小均方误差算法进行检测，本发明专利技术可以显著地提高目标用户信号检测的精度，提高多用户检测性能。

【技术实现步骤摘要】
一种提高IDMA系统基本信号估计精度的方法
本专利技术涉及移动通信系统技术，特别涉及一种提高交织多址接入(InterleaveDivisionMultipleAccess，简称IDMA)系统基本信号估计(ElementarySignalEstimate，简称ESE)精度的方法。
技术介绍
在过去20年中，随着移动通信技术飞速发展，技术标准不断演进。第四代(The4thGeneration，4G)移动通信技术以正交频分多址(OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess，OFDMA)技术为基础，其数据业务传输速率达到每秒百兆甚至千兆比特，能够在较大程度上满足一段时期内宽带移动通信应用需求。然而，随着智能终端普及应用及移动新业务需求持续增长，无线传输速率需求呈指数增长，无线通信的传输速率仍可能难以满足未来移动通信的应用需求。IMT-2020(5G)推进组在《5G概念白皮书》(参考文献：IMT-2020(5G)推进组.5G愿景与需求白皮书_V1.0[EB/OL].[2014-10-13].http://www.imt-2020.org.cn.)中提到，5G对未来无线网络提出了更高的要求，频谱效率比4G提升5～15倍。面对未来无线网络的挑战，传统的多址接入技术难以满足，所以一些研究机构通过深入的研究，提出了多种非正交多址接入技术。其中，由Saito等人提出的非正交多址接入(Non-OrthogonalMultipleAccess，NOMA)以及LiPing等提出的交织多址接入技术(参考文献：LiPing,LihaiLiu,KeyingWu,etal.Interleave-DivisionMultiple-Access[J].IEEETransactionsonWirelessCommunications,2006,5(4).)受到业界的广泛关注。IDMA技术在2003年首次作为非正交多址技术应用在无线通信系统中，不但提出了基于交织多址接入的次最优的多用户检测技术，而且给出逐码片的迭代多用户检测算法，从而提高了算法性能。在IDMA系统中，不同用户使用了不同的交织方案，即通过不同的交织器方案来识别用户，作为用户特征的交织图案可以由随机交织器产生。用户数据序列先通过低速率编码处理产生一组编码序列，而后将高速数据再通过不同的交织器，即码片级交织，交织器打乱了码比特的顺序，使得输出的数据中相邻比特可近似的理解为没有相关性。接收端则采用码片级的Turbo迭代检测技术，该检测结构主要由基本信号估计器和K个单用户后验概率(AposterioriProbability，APP)译码器(Decoder，DEC)组成。IDMA相比于传统码分多址系统(CodeDivisionMultipleAccess，CDMA)很好的克服了多址接入干扰(MultipleAccessInterference，MAI)，但是在IDMA系统中，交织器作为区分用户的唯一方式，交织器的设计结构对于系统性能有着非常重要的影响。因此，为了弱化IDMA系统中各个用户有效数据信息之间的多址干扰，设计具有弱的互相关性的交织器组是非常必要的。在参考文献：P.Wang,L.PingandL.Liu,Optimizedpowerallocationformultipleaccesssystemswithpracticalcodinganditerativemulti-userdetection,inProc.2006Int.Symp.TurbocodesRelatedTopicsConnectionInt.ITG-Conf.SourceChannelCoding.中，结合Turbo信道编译码，给出了最优的功率分配方案以及高效的多用户检测方法。提出了基于内点法的优化功率分配技术方案，应用于多址信道环境下的IDMA系统中。现有技术虽然考虑了高效的交织器设计和基于Turbo方式的迭代多用户检测，但是检测精度及检测性能的收敛特性受高强度干扰信号的影响较大，为了提高用户的数据传输速率和系统的频谱利用率，有效降低IDMA系统接收端的用户间干扰，从而提升多用户检测精度是十分必要的。华南理工大学的陈芳炯等在专利文献CN102195672A中提及了一种基于IDMA的小区干扰消除方法，其中涉及到接收机把基站根据接收信号强度分类后通过ESE算法迭代检测信号达到干扰消除的内容；专利CN102904690A和CN105577313A则公开了一种经由在ESE中先估计信号，然后更新先验信息，再进行软解调以降低干扰的方法。但是上述方法ESE估计精度不高，不能有效消除用户间干扰，多用户检测性能不够理想。
技术实现思路
本专利技术针对现有的多用户检测算法中的基本信号估计器存在的欠缺，提出一种提高交织多址接入IDMA系统基本信号估计精度的方法。本专利技术一种提高交织多址接入IDMA系统基本信号估计精度的方法，包括：接收IDMA信号，根据第一预定义方法将接收到的干扰信号分为强干扰信号与弱干扰信号，并将弱干扰信号作为高斯白噪声的一部分处理，将强干扰信号与目标信号作为待检测信号处理；基本信号估计器ESE采用部分干扰信号预测最小均方误差算法PIP-MMSE处理待检测信号；将经过处理的待检测信号经解交织后进行软判决，生成译码器DEC输入信息；DEC对输入信息进行译码并判决是否满足第二预定义条件，若满足，输出目标信息序列，若不满足，则将译码生成的似然比信息经交织后送至ESE用于下一次迭代。优选地，所述第一预定义方法包括判断接收端接收信号载干比是否满足<C/I>k>c，其中，<C/I>k表示用户k的信号在接收端的载干比，D和R分别为干扰路径的距离和服务路径的距离，α为传播指数，c为接收端对强干扰信号所要求的最高载干比阈值，若满足，则用户k的信号为强干扰信号，否则用户k的信号为弱干扰信号。优选地，所述第一预定义方法包括判断目标用户k的瞬时信息比特能量Eb与干扰功率谱密度I0之比<Eb/I0>k是否满足<Eb/I0>k'≥λ·<Eb/I0>k,0<λ<1，若满足，则用户k’的信号为强干扰信号，否则用户k’的信号为弱干扰信号，其中<Eb/I0>k'表示用户k的干扰用户k'的瞬时信息比特能量Eb与干扰功率谱密度I0之比，λ为比例因子。优选地，所述目标用户k的瞬时信息比特能量Eb与干扰功率谱密度I0之比可表示为：其中，Gk表示用户k和其发送基站之间的链路增益，pk表示用户k的发送功率，Rk表示用户k的发送比特速率，Ik表示其他用户对目标用户k的干扰功率，W表示扩频带宽，N0/2表示加性高斯白噪声的双边功率谱密度。优选地，所述ESE采用PIP-MMSE算法处理待检测信号包括：ESE将输入信号先验概率似然比信息初始化假定所述目标用户与强干扰用户共N个，则ESE接收信号表示为其中，为待检测信号，hk为用户k所经过的信道系数，xk(j)用户k的发送信号，j表示用户k发送的信号序列，ζk(j)为针对用户k的弱干扰信号和信道高斯白噪声之和；将待检测信号表示为其中，hkxk(j)为目标信号，hnxn(j)为本次检测过程中的待本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高交织多址接入IDMA系统基本信号估计精度的方法，其特征在于：接收IDMA信号，根据第一预定义方法将接收到的干扰信号分为强干扰信号与弱干扰信号，并将弱干扰信号作为高斯白噪声的一部分处理，将强干扰信号与目标信号作为待检测信号处理；基本信号估计器ESE采用部分干扰信号预测最小均方误差算法PIP‑MMSE处理待检测信号；将经过处理的待检测信号经解交织后进行软判决，生成译码器DEC输入信息；DEC对输入信息进行译码并判决是否满足第二预定义条件，若满足，输出目标信息序列，若不满足，则将译码生成的似然比信息经交织后送至ESE用于下一次迭代。

【技术特征摘要】
1.一种提高交织多址接入IDMA系统基本信号估计精度的方法，其特征在于：接收IDMA信号，根据第一预定义方法将接收到的干扰信号分为强干扰信号与弱干扰信号，并将弱干扰信号作为高斯白噪声的一部分处理，将强干扰信号与目标信号作为待检测信号处理；基本信号估计器ESE采用部分干扰信号预测最小均方误差算法PIP-MMSE处理待检测信号；将经过处理的待检测信号经解交织后进行软判决，生成译码器DEC输入信息；DEC对输入信息进行译码并判决是否满足第二预定义条件，若满足，输出目标信息序列，若不满足，则将译码生成的似然比信息经交织后送至ESE用于下一次迭代。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一预定义方法包括判断接收端接收信号载干比是否满足<C/I>k>c，其中，<C/I>k表示用户k的信号在接收端的载干比，D和R分别为干扰路径的距离和服务路径的距离，α为传播指数，c为接收端对强干扰信号所要求的最高载干比阈值，若满足，则用户k的信号为强干扰信号，否则用户k的信号为弱干扰信号。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一预定义方法包括判断目标用户k的瞬时信息比特能量Eb与干扰功率谱密度I0之比<Eb/I0>k是否满足<Eb/I0>k'≥λ·<Eb/I0>k,0<λ<1，若满足，则用户k’的信号为强干扰信号，否则用户k’的信号为弱干扰信号，其中<Eb/I0〉k'表示用户k的干扰用户k'的瞬时信息比特能量Eb与干扰功率谱密度I0之比，λ为比例因子。4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述目标用户k的瞬时信息比特能量Eb与干扰功率谱密度I0之比可表示为：其中，Gk表示用户k和其发送基站之间的链路增益，pk表示用户k的发送功率，Rk表示用户k的发送比特速率，Ik表示其他用户对目标用户k的干扰功率，W表示扩频带宽，N0/2表示加性高斯白噪声的双边功率谱密度。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述ESE采用PIP-MMSE算法处理待检测信号包括：ESE将输入信号先验概率似然比信息初始化假定所述目标用户与强干扰用户共N个，则ESE接收信号表示为其中，为待检测信号，hk为用户k所经过的信道系数，xk(j)用户k的发送信号，j表示用户k发送的信号序列，ζk(j)为针对用户k的弱干扰信号和信道高斯白噪声之和；将待检测信号表示为其中，hkxk(j)为目标信号，hnxn(j)为本次检测过程中的待检测强干扰信号，表示目标用户信号检测过程中所有强干扰用户信号；定义权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李云，石林，吴广富，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50