[发明专利]一种针对大压缩比FTN系统的接收信号检测方法

说明书

本发明公开了一种针对大压缩比FTN系统的接收信号检测方法，属于单载波通信技术领域。本发明使用M‑算法进行BCJR算法的前向递归计算，以延时L_β计算LLR输出，使用回溯遍历状态避免LLR输出不稳定的情况。本发明用于单载波FTN系统中的基于超低复杂度M‑BCJR算法的接收机对接收信号的译码检测处理，与现有的M‑BCJR算法相比，能够实现在相同的性能条件下，极大地降低复杂度。

技术领域

本发明属于通信领域中的单载波通信技术，具体涉及到一种基于超低复杂度M-BCJR算法的接收方法。

背景技术

随着人们对高效稳定通信的需要，无线通信技术不断进行着升级换代。目前4G网络全面部署并趋于成熟，这给人们带来更高质量、更高速的服务体验。无线穿戴式设备、智能家居、移动终端、增强现实、虚拟现实、云端办公、休闲娱乐、自动驾驶，这些业务的出现和发展带来了通信用户、连接设备数、数据量的指数式增长，推动着物联网、大数据和云时代的到来，这对通信的容量、速度和可靠性提出了更为严苛的要求。然而当前可利用和开发的频谱资源日益匮乏，紧缺状况愈加严峻。扩展频谱是一种昂贵而受限的方案，已向微波频率开发，但仍存在一些应用难题，另一种解决方案即提升频谱资源的利用效率，这就要求必须在现有的通信框架上做出变革，从而将频谱效率提升一个层级。

传统的数字通信理论将无ISI作为一项基本准则，称为奈奎斯特(Nyquist)准则，即在一定的带宽下，信道中符号的传输速率不能超过Nyquist给出的数值，即Nyquist速率，否则将出现ISI。

超奈奎斯特(FTN)传输技术能够在不改变占用带宽的条件下通过压缩波形传输间隔以提高数据传输速率和频谱效率。然而FTN频谱效率的提升以引入码间干扰(ISI)为代价，且随压缩比增大，其引入的ISI愈加严重，导致基于BCJR算法的接收机复杂度更为严重，BCJR算法通过估算接收码字中个比特的最大后验概率来使得误比特率达到最小。其中基于BCJR算法具体可参考文献《L.Bahl,J.Cocke,F.Jelinek,et al.Optimal decoding oflinear codes for minimizing symbol error rate(corresp.)[J].IEEE Transactionson Information Theory,1974,20(2):284-287》。

BCJR算法的复杂度正比于其网格规模，BCJR算法有两大简化方向。

一是减小ISI有效长度，如offset-BCJR算法，该算法将ISI分解为主从两部分序列，主序列生成状态表，从序列为状态转移提供偏移补偿，该算法直接减小网格规模，由于能够遍历网格，因此能输出稳定软信息，然而在大压缩比FTN系统中，主序列需保留较长的ISI，这导致状态表极为庞大，offset-BCJR算法具体可参考文献《G.Colavolpe,G.Ferrari,R.Raheli.Reduced-state BCJR-type algorithms[J].IEEE Journal on Selected Areasin Communications,2001,19(5):848-859》。

另一种方式即为优化在网格中的状态搜索方式，经典的改进算法为M-BCJR算法(具体可参考文献《A.Prlja,J.B.Anderson.Reduced-complexity receivers forstrongly narrowband intersymbol interference introduced by faster-than-Nyquist signaling[J].IEEE Transactions on Communications,2012,60(9):2591-2601》)，该算法在状态搜索时采用M-算法方式，每个时刻只保留概率最大的M个状态节点，然而状态的舍弃会出现软信息输出不稳定的问题，因此该算法进一步引入辅助算法，通过第三次递归计算生成备份软信息，但该辅助算法增加了额外的状态扩展与计算。进而基于得到的软信息输出进行译码处理，得到接收信号的检测结果。