[发明专利]一种基于信道穿刺的低复杂度通信信号检测方法

权利要求书

1.一种多用户多输入多输出系统下基于信道穿刺的低复杂度置信度传播通信信号检测方法，其特征在于：

考虑一个多用户多输入多输出系统；配备N_r个接收天线的基站服务N_t个单天线用户，考虑N_r与N_t相等的情况，每一个用户独立调制数据序列然后通过上行链路发送；设基站端拥有信道矩阵H^c的所有信息，基站端的接收信号表示为：

y^c＝H^cx^c+n^c (1)

其中H^c表示独立同分布的瑞利衰落信道矩阵，其元素服从均值为0方差为1的复高斯分布，x^c表示传输的信号矢量，其元素从调制阶数为Q的星座图中独立生成，n^c表示元素服从CN(0,N₀)的噪声矢量；对于每个接收信号矢量y^c，x^c的检测过程如下：

第一步：对公式(1)描述的信道模型进行实值分解，分解的规则为在变换后，N_r×N_t的复多用户多输入多输出信道等价为一个实值2N_r×2N_t矩阵，其中分别表示取·中元素的实部和虚部；

第二步：对信道矩阵进行信道穿刺；

将实值矩阵H按列每两列进行循环移位，得到N_r个信道矩阵；以第一个信道矩阵为例，对其进行QR分解，H＝QR，其中Q是一个2N_r×2N_r的酉矩阵，R是一个2N_r×2N_t的上三角矩阵；约定q_k表示矩阵q的第k列矢量，r_mn表示矩阵R的第m行第n列的元素；根据酉矩阵和上三角矩阵的性质得到：q_mh_n＝r_mn和q_nh_n＝r_nn；定义对m＝2N_t-2，m＝2N_t-3到m＝1和相对应的n＝2N_r-1，n＝2N_r-2到n＝m+1，重复下列运算：q_m＝q_m-q_ne_mn，r_mn＝r_mn-r_nne_mn，表示矩阵R的第m行第2N_r列的元素；用表示运算完成之后的R，用W表示运算完成之后的Q；此时是一个除对角线元素和最后一列元素不为零其他元素都为零的矩阵，表示为：

其他的N_r-1个矩阵的处理方法相同，进行并行处理；

第三步：根据第二步得到的矩阵和W，结合接收信号矢量y，利用改进的置信度传播算法计算发射符号的对数似然比；将y左乘第二步中得到的W，重写接收信号矢量为：

将从第i个符号节点到第j个因子节点的先验信息矢量和从第j个因子节点到第i个符号节点后验信息矢量均初始化为0，其中s_k表示星座图中的第k个符号，M表示星座图中的符号总数；

在第l次迭代过程中，表示如下：

p^(l)(x_i＝s_k)表示第l次迭代过程中第i个符号节点x_i为符号s_k的概率，而x_i的边缘概率表示为：

另一方面，在第l次迭代过程中，的对数似然比形式表示如下：

其中是与第j个因子节点对应的两个因子节点组成的信号矢量，有种可能的符号选择，x_j仅有s_k和s₀两种符号选择，是的第j列非零元素组成的响应向量，分别表示矩阵的第j列中第j行和第2N_r行的元素；

对1≤i≤2N_t-1和j＝i更新从第i个符号节点到第j个因子节点的先验信息，更新公式如下：

对第2N_r个符号节点的更新公式为：

利用式(5)，式(6)，式(7)对每个因子节点和符号节点的信息进行更新，直到预先设定的迭代次数L；保留第2N_t-2和2N_t-1层发射信息符号的置信度矢量数值；对第二步中共N_r个信道矩阵重复上述第三步中的所有步骤，把结果合并，得到所有发射信号符号的置信度矢量；

第四步：对每个发射信号符号的置信度矢量进行检查，预先设定置信度数值的选择阈值λ，对于置信度矢量中最大值的绝对值大于λ的x，选择其置信度最大的符号作为估计；对于置信度矢量中最大值的绝对值小于λ的x，估计符号置为空白；将空白的符号估计连同已经确定的符号送往一个辅助的最大似然检测器，得到发射矢量x的最终检测结果。