[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

说明书

本发明公开了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，特征是利用信道穿刺将转换后的信道矩阵中特定的元素清零从而构建一个无环的因子图；在该无环因子图的基础上调整了置信度传播算法的置信度更新公式，来计算更精确的置信度；本发明方法可以在数次迭代次数内收敛；分层检测结构设计和最大似然检测器的辅助使得本发明方法可以解决信道穿刺带来的畸变噪声的影响。与现有的置信度传播检测器相比，采用本发明方法计算置信度更为精确，置信度的相关程度不会因为迭代而增加，因而收敛更为迅速，并且可以达到最佳检测器的检测性能，同时复杂度相对现有的基于置信度传播算法的检测器有较大降低。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及适用于多用户多输入多输出系统的基于信道穿刺的低复杂度置信度传播通信信号检测方法。

背景技术

《国际电子与电气工程师协会通信汇报》(Design of adaptively scaledbeliefin multi-dimensional signal detection for higher-order modulation.IEEETransactions on Communications,vol.67,no.3,pp.1986–2001,2018.)指出，在发射和接收双发都配备大量天线的多用户多输入多输出系统作为满足无线通信系统不断增长需求的潜在技术而受到关注。在上行场景下，传输信号被来自于不同用户的干扰和噪声所破坏，因此需要检测算法去恢复发射符号。《国际电子与电气工程师协会通信调研和综述》(Fifty years of MIMO detection:The road tolarge-scale MIMOs.IEEECommunications SurveysTutorials,vol.17,no.4,pp.1941–1988,2015.)指出，对基站来说，即使是复杂度低型的多输入多输出系统检测算法也可能带来过大的能耗负担。因此兼顾低复杂度和高系统性能的检测算法是实用多输入多输出系统应用的需求之一。《国际电子与电气工程师协会通信特定领域杂志》(Graph-based detection algorithms forlayeredspace-time architectures,IEEE Journal on Selected Areas inCommunications,vol.26,no.2,pp.269–280,2008)利用置信度传播算法对多输入多输出系统进行检测，在环路较少的情况下可以有较好的检测效果，但是在丰富散射的无线通信环境中，基于置信度传播的检测会有严重的收敛问题和性能下降。《电子快报》(“QRdecomposition aided belief propagation detectorfor MIMO systems,”ElectronicsLetters,vol.51,no.11,pp.873–874,2015.)将QR分解运用到置信度传播算法中提升了检测性能，但存在于因子图中的环路依然导致了其检测性能与最优检测器之间有一定差距。同时上述基于置信度传播算法的检测在基站天线数与用户数天线总数的比值接近1的情况下都表现出了较严重的性能下降。

发明内容

本发明的目的是提出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多用户多输入多输出系统的置信度传播通信信号检测方法，以改善在丰富散射的无线通信环境由因子图环路带来的置信度传播检测算法的收敛性和比特误码率性能的下降，并且通过消除环路和调整置信度更新公式来降低检测的计算复杂度。

本发明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)