基于迭代干扰消除的超奈奎斯特系统符号估计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于迭代干扰消除的超奈奎斯特系统符号估计方法，其步骤为：获取输入符号；计算超奈奎斯特系统的干扰消除因子；第一次消除码间干扰；通过迭代消除码间干扰；判断迭代次数是否小于阈值；获取最终的估计符号。本发明专利技术可用于消除超奈奎斯特系统中的码间干扰，进而估计发送符号，与现有技术方法相比，本发明专利技术可以使得超奈奎斯特系统具有更好的误比特率性能，在轻度和中等码间干扰情况下即使系统采用高阶调制方式也可以逼近所采用调制方式的理论误比特率性能，而且本发明专利技术复杂度极低，更具实用性。

Symbol Estimation Method for Supernequist System Based on Iterative Interference Cancellation

【技术实现步骤摘要】
基于迭代干扰消除的超奈奎斯特系统符号估计方法
本专利技术属于通信
，更进一步涉及无线通信
中的一种基于迭代干扰消除的超奈奎斯特系统符号估计方法。本专利技术可用于消除超奈奎斯特系统中的码间干扰，进而估计超奈奎斯特系统发射机的发送符号。
技术介绍
在设计传统通信系统时，为了避免系统的码间干扰，通信系统均遵循奈奎斯特第一准则。然而，奈奎斯特传输系统无码间干扰传输的符号之间的正交性是以牺牲频谱效率为代价的。通过人工为引入码间干扰，超奈奎斯特系统可以支持更高的传输速率和频谱效率。但是，超奈奎斯特系统一般需要通过接收机消除码间干扰，从而估计超奈奎斯特系统发射机的发送符号，无疑增加了接收机实现复杂度。EbrahimBedeer在其发表论文“Averylowcomplexitysuccessivesymbol-by-symbolsequenceestimatorforfaster-than-Nyquistsignaling”(IEEEAccess，2017，5：7414-7422)中提出了一种基于回退和干扰消除的低复杂度符号估计方法。该方法在得到超奈奎斯特系统接收机匹配滤波器输出的一个符号后，首先利用当前接收符号和此前估计出的符号估计当前接收符号，然后利用当前符号的估计符号重新估计当前估计符号的前端数个符号，最后利用重新估计后的符号再次估计当前符号。这种方法在超奈奎斯特系统采用低阶调制方式且轻度码间干扰的情况下可以有效消除超奈奎斯特系统的码间干扰，实现良好的性能。该方法存在的不足之处是，由于只消除当前接收符号的前面符号的干扰导致其估计精度低，而且当超奈奎斯特系统选用高阶调制方式时或者中等码间干扰情况下(超奈奎斯特加速因子更小或者超奈奎斯特系统中接收机匹配滤波器采用更小的滚将因子)，其符号估计性能差。EbrahimBedeer在其发表论文“Low-complexitydetectionofhigh-orderQAMfaster-than-Nyquistsignaling”(IEEEAccess，2017，5：14579–14588)中提出了一种基于半定松弛的符号估计方法，可有效适用于采用高阶正交振幅调制QAM(Quadratureamplitudemodulation)的超奈奎斯特系统。该方法存在的不足之处是，其复杂度与所选用调制方式阶数正相关，会随调制方式阶数的提高而大幅增加。西安电子科技大学在其申请的专利文献“超奈奎斯特通信系统中的双向串行干扰消除方法”(申请专利号：201810744483.4，公开号：CN108632182A)中提出了一种针对超奈奎斯特系统的双向串行码间干扰消除方法。该方法用截短的波形成型滤波器对采样数据进行前向加后向的双向串行干扰消除，即先利用当前码元前面的解调码元消除前向串行干扰，得到解调信号的临时判决值，再利用解调信号的临时判决值消除后向串行干扰，得到最终的解调信号。该方法在提高超奈奎斯特通信系统接收端解调性能的同时，降低了接收端的复杂度，适用于轻度码间干扰情况，然而该方法难以逼近理论性能限，特别在严重码间干扰情况下性能损失较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种基于迭代干扰消除的超奈奎斯特系统符号估计方法。实现本专利技术目的的思路是，根据已知的超奈奎斯特系统可以计算出系统的干扰消除因子，利用干扰消除因子和超奈奎斯特系统接收机匹配滤波器输出的符号可以消除匹配滤波器输出符号中的码间干扰，得到第一次估计后的符号，再利用已经估计的符号进行迭代，可以更为精确地估计出超奈奎斯特系统的发送符号，实现良好的误比特率性能。本专利技术具体步骤包括如下：(1)获取输入符号：实时接收与超奈奎斯特系统发射机发送符号对应的接收机匹配滤波器输出的符号，将超奈奎斯特系统接收机匹配滤波器每个时刻输出的符号，作为用于符号估计的与发射机发送符号相对应的输入符号；(2)按照下式，计算超奈奎斯特系统的干扰消除因子：Gj＝gP+jτQ(h)其中，Gj表示超奈奎斯特系统中的第j个干扰消除因子，j表示干扰消除因子的序号，j的取值范围为表示向下取整操作，P表示超奈奎斯特系统中接收机匹配滤波器的所有时域响应系数的总数，τ表示超奈奎斯特系统加速因子，所述的加速因子是在(0,1)范围内选取的一个小数，Q表示超奈奎斯特系中统接收机匹配滤波器的下采样倍数，所述的下采样倍数是在[2,10]范围选取的一个整数，·表示相乘操作，g()表示自卷积操作，h表示根据超奈奎斯特系统中接收机匹配滤波器的时域响应系数总数P和滚降因子生成的超奈奎斯特系统接收机匹配滤波器的时域响应系数；(3)第一次消除码间干扰：(3a)按照下式，计算第一次迭代时每个时刻输入符号中的码间干扰：其中，χk-L表示第一次迭代时第k-L个时刻输入符号中的码间干扰，由于要消除每一个符号中前后两侧符号所产生的码间干扰，每次迭代时计算的是当前输入符号之前符号中的码间干扰，k表示输入符号对应的时刻的序号，L表示根据超奈奎斯特系统接收机匹配滤波器的时域响应系数的总数P设定的所有迭代过程中用于符号估计的单边符号长度，其取值范围为表示已经完成的对第k-2L个时刻的输入符号进行第一次迭代后的符号，yk表示第k个时刻与发射机发送符号相对应的输入符号；(3b)用第k-L个时刻的输入符号yk-L减去第一次迭代时的码间干扰χk-L，得到第一次迭代时消除码间干扰后的符号βk-L；(3c)对第一次迭代后消除码间干扰的符号βk-L进行硬判决操作，得到对第k-L个时刻的输入符号进行第一次迭代后的符号(4)通过迭代消除码间干扰：(4a)按照下式，计算当前迭代时输入符号中的码间干扰：其中，χk-cL表示当前迭代时第k-cL个时刻的输入符号中的码间干扰，c表示当前迭代的序号，表示对第k-cL-L个时刻的输入符号进行与当前迭代次数相同次迭代后的符号，表示对第k-cL+1个时刻的输入符号进行比当前迭代次数少一次迭代后的符号；(4b)用第k-cL个时刻的输入符号yk-cL减去当前迭代时的码间干扰χk-cL，消除码间干扰，得到当前迭代时第k-cL个时刻的输入符号消除码间干扰后的符号βk-cL；(4c)对当前迭代时第k-cL个时刻的输入符号消除码间干扰后的符号βk-cL进行硬判决操作，得到对第k-cL个时刻的输入符号进行当前迭代后的符号(5)判断当前迭代次数是否小于阈值，若是，则将当前迭代次数加1后执行步骤(4)，否则，已消除每个输入符号中的码间干扰，终止符号估计过程执行步骤(6)；(6)获取最终的估计符号：将终止迭代后的估计符号，作为最终的该时刻与发射机发送符号相对应的估计符号，完成超奈奎斯特系统的符号估计过程。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：第一，由于本专利技术利用与当前迭代次数相同次迭代后的估计符号和比当前迭代次数少一次迭代后的估计符号，通过迭代消除码间干扰，克服了现有技术当超奈奎斯特系统选用高阶调制方式时或者中等码间干扰情况下，符号估计性能差的问题，使得本专利技术具有更高的估计精度，可以更为精确的估计超奈奎斯特系统的发射符号，尤其适用于采用高阶调制方式、轻度及中等码间干扰情况下的超奈奎斯特系统。第二，由于本专利技术在计算超奈奎斯特系统的干扰消除因子的基础上，通过迭代消除码间干扰，使得码间干扰消除与调制方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于迭代干扰消除的超奈奎斯特系统符号估计方法，其特征在于，利用第一次估计后的估计符号和输入符号第一次消除码间干扰，利用与当前迭代次数相同次迭代后的估计符号和比当前迭代次数少一次迭代后的估计符号，通过迭代消除码间干扰，该方法的步骤包括如下：(1)获取输入符号：实时接收与超奈奎斯特系统发射机发送符号对应的接收机匹配滤波器输出的符号，将超奈奎斯特系统接收机匹配滤波器每个时刻输出的符号，作为用于符号估计的与发射机发送符号相对应的输入符号；(2)按照下式，计算超奈奎斯特系统的干扰消除因子：Gj＝gP+jτQ(h)其中，Gj表示超奈奎斯特系统中的第j个干扰消除因子，j表示干扰消除因子的序号，j的取值范围为

【技术特征摘要】
1.一种基于迭代干扰消除的超奈奎斯特系统符号估计方法，其特征在于，利用第一次估计后的估计符号和输入符号第一次消除码间干扰，利用与当前迭代次数相同次迭代后的估计符号和比当前迭代次数少一次迭代后的估计符号，通过迭代消除码间干扰，该方法的步骤包括如下：(1)获取输入符号：实时接收与超奈奎斯特系统发射机发送符号对应的接收机匹配滤波器输出的符号，将超奈奎斯特系统接收机匹配滤波器每个时刻输出的符号，作为用于符号估计的与发射机发送符号相对应的输入符号；(2)按照下式，计算超奈奎斯特系统的干扰消除因子：Gj＝gP+jτQ(h)其中，Gj表示超奈奎斯特系统中的第j个干扰消除因子，j表示干扰消除因子的序号，j的取值范围为表示向下取整操作，P表示超奈奎斯特系统中接收机匹配滤波器的所有时域响应系数的总数，τ表示超奈奎斯特系统加速因子，所述的加速因子是在(0,1)范围内选取的一个小数，Q表示超奈奎斯特系中统接收机匹配滤波器的下采样倍数，所述的下采样倍数是在[2,10]范围选取的一个整数，·表示相乘操作，g()表示自卷积操作，h表示根据超奈奎斯特系统中接收机匹配滤波器的时域响应系数总数P和滚降因子生成的超奈奎斯特系统接收机匹配滤波器的时域响应系数；(3)第一次消除码间干扰：(3a)按照下式，计算第一次迭代时每个时刻输入符号中的码间干扰：其中，χk-L表示第一次迭代时第k-L个时刻输入符号中的码间干扰，由于要消除每一个符号中前后两侧符号所产生的码间干扰，每次迭代时计算的是当前输入符号之前符号中的码间干扰，k表示输入符号对应的时刻的序号，L表示根据超奈奎斯特系统接收机匹配滤波器的时域响应系数的总数P设定的所有迭代过程中用于符号估计的单边符号长度，其取值范围为表示已经完成的对第k-2L个时刻的输入符号进行第一次迭代后的符号，yk表示第k个时刻与发射机发送符号相对应的输入符号；(3b)用第k-L个时刻的输入符号yk-L减去第一次迭代时的码间干扰χk-L，得到第一次迭代时消除码间干扰后的符号βk-L；(3c)对第一次迭代后消除码间干扰的符号βk-L进行硬判决操作，得到对第k-L个时刻的输入符号进行第一次迭代后的符号(4)通过迭代消除码间干扰：(4a)按照下式，计算当前迭代时输入符号中的码间干扰：其中，χk-cL表示当前迭代时第k-cL个时刻的输入符号中的码...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫丰奎，李强，高洋，杨磊，李果，
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