[发明专利]一种基于高斯混合模型聚类的波分多址超宽带多用户检测方法

说明书

一种基于高斯混合模型聚类的波分多址超宽带多用户检测方法，本发明涉及波分多址超宽带多用户检测方法。本发明为了解决现有波分多址超宽带多用户检测方法实时性差以及检测性能低的问题。本发明包括：一：获取高斯信道下波分多址超宽带信号，将超宽带信号输入至K个匹配滤波器中进行初步检测，得到匹配滤波结果y；二：将K个用户的匹配滤波结果y进行符号判决和码元映射，将匹配滤波结果y映射为符合高斯混合模型的码元映射结果；三：将码元映射结果进行高斯混合模型聚类，将错误码元纠错后，输出波分多址超宽带多用户检测结果。本发明用于超宽带通讯领域。

技术领域

本发明涉及超宽带通讯，具体涉及基于高斯混合模型聚类的波分多址超宽带多用户检测方法。

背景技术

波分多址超宽带是超宽带无线通信的一种调制方式，波分多址通信系统与传统通信系统的区别就在于，它进行脉冲调制时使用的脉冲波形是正交小波产生的，各个用户采用的是互相正交的小波函数。信源通过编码后与正交小波进行BPSK调制，通过脉冲信号发射机发射到空间信道中，经过脉冲信号接收机同步捕获之后，进行匹配滤波及多用户检测，得到基带信号。

假设系统中存在K个用户，用户的发射机均采用二进制相移键控(BPSK)的方式进行调制。在第k(k＝1,2,…,K)个用户中，该发射机发射的波形是w_k(t)，该波形周期为T_p，且利用BPSK方式，使用b_kⁱ∈{-1,+1}的符号进行调制，b_kⁱ为第k个用户发送的第i个比特，脉冲重复周期为T_s，发射信号幅度为a_k。则第k个用户发射机发射M比特的信息可以用数学表达式表示为：

然而在实际使用中，由于用户之间的波形并非严格正交，会产生多址干扰，特别是在异步传输中，多址干扰将变得更加严重，严重影响系统的检测性能和容量。多用户检测技术是一种能够消除或减弱多址干扰的接收端技术。最优多用户检测算法可使系统的检测性能逼近单用户系统的情况，但是该算法的计算量非常大，导致系统的实时性很差，工程上一般很少使用。而次优的检测算法虽然计算复杂度低，但是其检测性能与最优情况相差较大大，不适合高质量的通信场合。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有波分多址超宽带多用户检测方法实时性差以及检测性能低的问题，而提出一种基于高斯混合模型聚类的波分多址超宽带多用户检测方法。

一种基于高斯混合模型聚类的波分多址超宽带多用户检测方法包括以下步骤：

步骤一：获取高斯信道下波分多址超宽带信号，将超宽带信号输入至K个匹配滤波器中进行初步检测，得到匹配滤波结果y＝[y₁,y₂,...,y_K]^T，其中y₁,y₂,...,y_K为第1个用户到第K个用户的匹配滤波结果；K个用户对应K个匹配滤波器；

步骤二：将K个用户的匹配滤波结果y进行符号判决和码元映射，将匹配滤波结果y映射为符合高斯混合模型的码元映射结果为第j个用户匹配滤波结果y进行符号判决的结果；

步骤三：将码元映射结果进行高斯混合模型聚类，将错误码元纠错后，输出波分多址超宽带多用户检测结果。

本发明的有益效果为：

本发明多用户检测方法首先将波分多址超宽带信号通过匹配滤波器进行初步检测；然后利用高斯混合模型聚类进行码元纠错判决，从而逼近最优多用户检测的性能。本发明适用于高斯信道下的波分多址超宽带多用户检测检测。本发明方法解决了现有多用户检测方法计算复杂度过高导致的系统实时性差，以及检测性能低的问题。