[发明专利]基于广义最大相关熵准则的盲自适应多用户检测方法

说明书

本发明公开了一种基于广义最大相关熵准则的盲自适应多用户检测方法。包括以下步骤：S100，对卫星CDMA通信系统建模，通过卫星通信的上行链路，使得多个地面用户与覆盖其区域的卫星连接；将一个离散时间的动态状态空间多用户检测器表示为过程方程和观测方程的组合；S200，使用观测值和估计值之间差值的广义最大相关熵作为损失函数；S300，根据广义最大相关熵准则的损失函数和相对于检测器参数的偏导使其等于零，推导出了盲自适应多用户检测器的表达式；S400，使用不动点迭代法来求解盲自适应多用户检测器的表达式，使表达式算法收敛，从而得到盲自适应多用户检测器的解。本方法对比传统的盲自适应多用户检测，有更好的收敛性能，在冲击噪声下能有更好的误码率。

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，具体涉及一种基于广义最大相关熵准则的盲自适应多用户检测方法。

背景技术

卫星系统在全球通信系统中发挥着不可或缺的作用，为海上通信、地震灾区通信等提供重要服务。CDMA技术由于其灵活性、经济性和抗干扰能力等方面的优势，在各种卫星通信系统中得到了广泛的应用。为了协调一个卫星通信信道中的大量用户，CDMA系统采用不同的信号波形来区分不同的用户。当这些信号波形不正交时，每个用户都会受到多址干扰，这就需要多用户检测方法。多用户检测方法已发展多年，并衍生出各种方法，其中盲自适应多用户检测方法因其具有跟踪能力强、训练序列独立性强等优点而得到广泛应用。盲自适应多用户检测的基本思想是利用状态空间模型来表示检测过程，并利用期望用户的签名波形信息和观测到的系统输出信息来估计最优检测器。文献证明了正则最小输出能量(MOE)实际上是一种适用于自适应实现的最小均方差(MMSE)准则，且使两个函数最小化的参数是相同的。在传统的盲自适应多用户检测研究中，状态空间更新过程中的噪声被认为是高斯噪声。然而，现实中的通信系统中的噪声往往伴随着冲击噪声。在这种噪声环境下，使用MMSE准则的传统方法可能受到严重影响。因此，科研人员开始关注如何减小非高斯噪声的影响，提高多用户检测方法的鲁棒性。有文献提出了最小p范式状态空间多用户检测，增加了α稳定噪声环境下的探测器的性能。该论文使用最小p范式状态空间模型来模拟系统的马尔可夫过程，并使用了一个新的代价函数。新的代价函数降低了脉冲噪声的影响，保证了检测器的鲁棒性。

近年来，信息理论学习(ITL)启发了一些新的优化准则，如最大相关熵准则，利用直接从数据中得到的信息来作为损失函数，并已成功地应用在许多领域的冲击噪声环境中。ITL损失可以捕获更高阶的数据统计量，并对较大的异常值不那么敏感，从而提供比传统二阶统计量(如方差和均方误差)更好的性能。

发明内容

针对卫星通信信道中的冲击噪声问题，本发明的目的在于为卫星CDMA通信系统提供一种基于广义最大相关熵准则的盲自适应多用户检测方法，解决了传统盲自适应多用户检测对于冲击噪声的敏感问题，保证了检测器的稳定性，并且用不动点迭代方法来计算根据新的损失函数推导出的最优检测器，保证了检测器的收敛速度。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种基于广义最大相关熵准则的盲自适应多用户检测方法，包括以下步骤：

S100，对卫星CDMA通信系统建模，通过卫星通信的上行链路，使得多个地面用户与覆盖其区域的卫星连接；将一个离散时间的动态状态空间表示为过程方程和观测方程的组合；

S200，使用观测值和估计值之间差值的广义最大相关熵作为损失函数；

S300，根据广义最大相关熵准则的损失函数和相对于检测器参数的偏导使其等于零，推导出了盲自适应多用户检测器的表达式；

S400，使用不动点迭代法来求解盲自适应多用户检测器的表达式，使表达式算法收敛，从而得到盲自适应多用户检测器的解。

作为本发明的进一步改进，S100中，将上行通信信道作为k个用户的离散时间同步CDMA系统，其调制方式是二进制相移键控，每个用户的信号可以当做α稳定噪声通道中N个比特的传输。