[发明专利]一种功分多址系统发送端优化方法在审

专利信息
申请号: 201810858667.3 申请日: 2018-07-31
公开(公告)号: CN108924079A 公开(公告)日: 2018-11-30
发明(设计)人: 戴晓明;董园园;崔胜江;张钰婕;李华;张振宇 申请(专利权)人: 北京科技大学
主分类号: H04L27/34 分类号: H04L27/34;H04L27/20;H04L27/36
代理公司: 北京市广友专利事务所有限责任公司 11237 代理人: 张仲波
地址: 100083*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 发送端 星座旋转 互信息表达式 信噪比条件 多址系统 输出信号 互信息 接收端 发送 数字信息传输 多用户分组 多层调制 信道容量 组内用户 优化 联合
【说明书】:

发明提供一种功分多址系统发送端优化方法,能够提升信道容量。所述方法包括:基于联合多用户分组和多层调制结果,针对每组组内用户,确定发送端发送输入信号与接收端输出信号之间的互信息表达式;在给定信噪比条件下,依次使其中一个用户的星座旋转角度发生变化,按照确定的发送端发送输入信号与接收端输出信号之间的互信息表达式,计算当前的互信息,取互信息最大时对应的星座旋转角度为组内用户在给定信噪比条件下的星座旋转角度。本发明涉及数字信息传输技术领域。

技术领域

本发明涉及数字信息传输技术领域,特别是指一种功分多址系统发送端优化方法。

背景技术

多址技术在现代无线通信系统中具有重要作用。在第四代移动通信系统中,正交频分多址技术和单载波频分复用多址技术凭借其在可接受的复杂度下良好的系统性能成为两种主要关键技术。但是面对第五代移动通信系统中呈爆炸式增长的用户接入数目,正交多址接入技术已不能满足需求,非正交多址接入技术目前正受到广泛关注。

功分多址是非正交多址接入技术中的一种。通过对不同用户分配不同的功率,从而使得所有用户可以共用同一时频资源,极大地提高了系统的频谱利用率。在接收端,功分多址技术采用串行干扰消除进行多用户检测。通过研究表明:采用串行干扰消除的功分多址系统能够达到信道容量并且改善小区边缘用户的性能。但是,在上述系统中,为了保证每一次串行干扰消除的正确性,不同用户的功率需要呈指数衰减。随着用户数量的增多,功率小的用户很有可能淹没在噪声中,不能被正确检测。所以单一的功分多址方案在接入用户数方面受到极大的限制。

多层调制是一种新型调制方式。在多层调制技术中,每层用户在时域和频域完全叠加。但是,由于叠加后的信号可能出现相同的数值,用户数据与合并信号的星座点不再是一一映射,将无法进行正确的多用户检测,于是在多层调制基础上引入星座旋转,即每层用户数据不再直接叠加,而是使用一个该层专有的幅度缩放因子和相位旋转因子(即:星座旋转角度因子)作为识别标识。星座旋转多层调制能够有效复用用户,从而提高系统用户容量。

功分多址系统是在功率域复用用户的基础上,引入星座旋转多层调制。即:将具有相同信道状态的用户合并成一个组。在每一个组内,通过改变每一个用户的相位旋转因子将所有用户的信号叠加在一起。同一个组内的用户具有相同的功率,对不同组之间采取一定的功率分配方案,之后将不同组的信号直接叠加发送。以具有相同功率的4个用户采用二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying,BPSK)调制为例,参见图1,不同用户通过不同的旋转,叠加后产生独立的16个星座点,则系统最大可达速率为4符号/叠加符号。

现有技术中,一般为用户随机选择星座旋转角度,导致系统容量低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种功分多址系统发送端优化方法,以解决现有技术所存在的用户随机选择星座旋转角度,导致系统容量低的问题。

为解决上述技术问题,本发明实施例提供一种功分多址系统发送端优化方法,包括:

基于联合多用户分组和多层调制结果,针对每组组内用户,确定发送端发送输入信号与接收端输出信号之间的互信息表达式;

在给定信噪比条件下,依次使其中一个用户的星座旋转角度发生变化,按照确定的发送端发送输入信号与接收端输出信号之间的互信息表达式,计算当前的互信息,取互信息最大时对应的星座旋转角度为组内用户在给定信噪比条件下的星座旋转角度。

进一步地,所述针对每组组内用户,确定发送端发送输入信号与接收端输出信号之间的互信息表达式包括:

基于发送端和接收端之间的互信息最大原则,确定发送端发送输入信号概率密度;

确定用户的发送信号与接收端接收信号之间的条件概率密度;

确定接收端接收信号的概率密度;

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