[发明专利]非正交多脉冲调制的非相干多用户检测方法及装置

权利要求书

1.一种非正交多脉冲调制的非相干多用户检测方法，其特征在于，包括有如下步骤：

步骤1：接收多用户叠加信号，建立接收信号的伪线性模型：接收经过非正交多脉冲调制的多个用户叠加信号波形r(t)，其中调制系统中用户数为K，各个用户分别进行M进制多脉冲调制，并基于所有用户所有可能的发送信号波形所张成的信号空间，建立接收信号在扩展信号空间的伪线性模型；接收多用户叠加信号并建立接收信号的伪线性模型，是指：

步骤1.1：接收经过非正交多脉冲调制的多用户叠加信号，其中所有K个用户中各用户通过发送M种非正交信号之一来传输log₂M比特的信息，在经过高斯白噪声信道后，K个用户的叠加信号同步地到达接收机，其接收信号表示为：

其中z(t)为单边功率谱密度为σ²的噪声，s_kj(t),j∈{1,2,…,M}表示为用户k的第j个线性独立、具有单位能量且等概发送的波形，E_kj和φ_kj分别表示用户k的第j个信号的能量与相位；

步骤1.2：建立接收信号在扩展信号空间的伪线性模型，通过扩展所有用户所有信号波形的信号空间，将系统中所有K个用户的符号信息b用一个MK维的列向量表示：其中用户k的信息b_k表示为如下的M维列向量：

b_k等概率地取上述集合中M种可能的一种；

通过将多脉冲调制技术视作一种伪线性调制，得到接收信号的伪线性模型如下：

其中，S_k为由用户k的M个信号波形构成的N×M阶矩阵，且而为由所有K个用户的信号波形构成的N×MK阶矩阵；表示由幅度值构成的MK×MK阶分块对角矩阵，其中每个M×M阶矩阵块即代表一个用户的M种发送信号所构成的幅度值；而ψ为均值为0，协方差矩阵为σ²I的高斯随机变量，I为单位矩阵；

步骤2：获取匹配滤波后的充分统计量y，基于伪线性模型：将接收到的多用户叠加信号，通过一组与各个用户信号波形相匹配的匹配滤波器来获取接收信号的充分统计量y＝RAb+n，构造多用户信道相关矩阵R；其中，A为由所有用户的幅度信息构成的对角矩阵，b表示所有用户的符号信息，n为零均值的协方差矩阵为σ²R的高斯随机变量，σ²为噪声方差；

步骤3：将相关矩阵R转换为上三角矩阵结构，对相关矩阵R作QR分解得到R＝QU，其中Q为正交矩阵，U为上三角矩阵，用Q的共轭转置左乘以匹配滤波器的输出y，得到向量z＝Q^Hy＝UAb+Q^Hn，将相关矩阵R转换为上三角矩阵U；

步骤4：通过判决反馈消除用户间多址干扰：基于上三角矩阵结构的特点，对QR分解后的所有矩阵按用户进行分块处理，各用户从下至上依次地利用已判决用户的反馈信息进行干扰抵消，用以消除用户间多址干扰，具体是每个已检测用户均反馈判决信息给待检测用户以消除多址干扰，待检测用户消除的是所有已检测用户的多址干扰，具体步骤如下；

4.1：将用户按功率非递减的顺序依次排列，即E₁≤E₂≤…≤E_K；

4.2：对匹配滤波器的输出按用户进行矩阵分块处理，每M维的向量或矩阵即划分为一块，其作为一个整体代表着某一用户；

4.3：反馈已判决用户的信息来消除多址干扰：基于上三角矩阵结构的特点，以用户块为单位，从功率较大用户开始，从下至上依次地反馈已判决用户的信息进行干扰抵消操作，用以消除用户间多址干扰；具体做法是功率最大的用户不需要进行干扰抵消可直接判决输出，然后其它各用户按从下至上的顺序依次地反馈已判决用户的信息，以抵消已判决用户对待检测用户造成的多址干扰；

步骤5：通过解相关操作消除用户自身的相关性：各用户通过矩阵求逆运算进行解相关操作，进一步地消除各用户自身的所有M种可能发送信号波形的相关性；

对各个用户进行解相关矩阵求逆运算的具体操作如下：

进而消除了用户内各信号间的相关性；

将上三角矩阵U中的第k个行块即第(k-1)*M+1行至第k*M行，第k+1～K个列块即第k*M+1列至第K*M列，所构成的矩阵块记作U_K-k，同理将A_k+1,…,A_K子块所构成的M×(K-k)M阶矩阵块记作A_K-k，将b_k+1,…,b_K子块所构成的(K-k)M×1维列向量记作b_K-k，将矩阵U、矩阵A中主对角线上的第k个M×M阶子矩阵，分别记作U_k、A_k；

步骤6：通过择大判决恢复出各用户原始信号，对解相关后的用户信号进行择大判决，从M种可能结果中选择最大值作为用户的判决输出：并将该判决信号送给反馈回路，依次地消除该用户对后续待检测用户造成的多址干扰，完成非相干检测。