[发明专利]基于Ungerboeck模型的超奈奎斯特信号检测方法

说明书

本发明公开了一种基于Ungerboeck模型的超奈奎斯特信号的检测方法，主要解决现有技术中对超奈奎斯特信号的检测复杂度过高的问题。其实现方案是：1)随机产生信息序列并映射得到符号序列，2)对符号序列进行符号收尾，生成并发送超奈奎斯特信号；3)对经过信道的超奈奎斯特信号进行匹配滤波及采样得到采样序列；4)根据采样序列计算每个符号的码间串扰状态概率，并保留M个码间串扰状态；5)根据保留的M个码间串扰状态计算符号概率，得到对超奈奎斯特信号发送符号的估计。本发明具有检测复杂度低的优点，可以用于超奈奎斯特通信系统。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种超奈奎斯特FTN信号的检测方法，可以用于超奈奎斯特通信系统。

背景技术

超奈奎斯特FTN传输技术被看做是下一代通信系统5G中用来提高传输速率和频谱利用效率的方式之一。它将信号以超奈奎斯特速率进行传输，使系统达到更高的频谱利用率。但正因为FTN信号传输速率超过了传统的速率极限Nyquist速率，因而一定会带来码间串扰，而如何消除FTN信号中固有的码间串扰的影响成为设计FTN传输系统的关键，这也为低复杂度接收端译码算法的实现带来了挑战。

为了克服FTN信号中码间串扰的影响，人们研究了多种方法，主要思路有两种。第一种思路是通过采用均衡算法来克服FTN信号中存在的码间串扰，但这种均衡算法在用于FTN系统时复杂度过高。

第二种思路是将码间串扰看成普通噪声，如Yong Jin，Daniel Kim和Jan Bajcsy在Binary Faster than Nyquist Optical Transmission via Non-uniformPowerAllocation(Information Theory(CWIT)，2013 13thCanadian Workshop on，Pages:180-185)中所提出的基于功率不均匀分配FTN传输系统，其做法是采用分层的结构，给不同层的码字分配不同的发送功率，在接收端将不同发送功率的码字分开，通过逐次干扰抵消和迭代译码来译出发送信号。这种结构虽然可以降低FTN系统接收端检测的复杂度，但在一定程度上牺牲了FTN系统的谱效率。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种超奈奎斯特信号的检测方法，以保证系统的谱效率，降低检测的复杂度。

本发明的技术思路是：在系统接收端采用基于Ungerboeck模型的改进M-BCJR算法对FTN信号进行检测，在前向遍历时，每一时刻只保留M个最大可能的状态。在选择下一时刻所保留的M个状态时，不仅由当前时刻的状态转移决定，还要额外向后遍历L个符号，根据遍历L个符号后的状态概率确定下一时刻所应保留的M个状态，以此来提高状态选取的准确度。整个过程不用进行完整的后向遍历，在保证了良好性能的基础上大大减小了超奈奎斯特信号检测的复杂度，其实现步骤包括如下：

(1)对随机产生的信息序列进行编码，并进行符号映射，产生映射后符号流x；

(2)对映射后的符号流x进行符号收尾：

设L_ISI为单边干扰对当前发送的符号造成干扰的符号个数，其数值等于实际超奈奎斯特FTN系统干扰系数矩阵g的长度；

根据Ungerboeck模型定义发送第n个映射后符号的码间串扰状态为其中x_n-i为第n个映射后符号的前第i个符号，0≤i＜L_ISI；

在映射后的符号流首尾两端分别添加L_ISI个0符号用来收尾，产生待发送符号流；

(3)采用脉冲成型函数h(t)对待发送符号流依次进行脉冲成型操作，将经过脉冲成型的符号流按照1/τ倍的奈奎斯特传输速率发送，即符号间时间间隔为τ*T，其中T为奈奎斯特传输速率下的符号间时间间隔，τ为FTN系统的时间加速因子，0＜τ＜1；