CN108540268B - 一种基于idma的联合迭代信道估计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无线通信技术领域，具体的说是一种基于IDMA的联合迭代信道估计方法。本发明在现有的一般的信道估计算法的基础上提出一种基于IDMA的联合迭代信道估计和多用户检测算法，这种算法在接收端利用数据检测软信息进行可靠性判断，并采用分步数据更新信道估计，提高信道跟踪性能，从而提升检测端信道更新的及时性和准确性。

Description

一种基于IDMA的联合迭代信道估计方法
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，涉及信道估计技术，以及交织多址技术(Interleave Division Multiple Access，IDMA)。
背景技术
多址接入技术对于蜂窝移动通信系统的意义非常重大，是一个系统中信号传输的基础。在1G到4G系统中分别采用频分多址(Frequency Division Multiple Access，FDMA)、时分多址(Time Division Multiple Access，TDMA)、码分多址(Code Division MultipleAccess，CDMA)和正交频分多址(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，OFDMA)技术，这使得接收端信号检测复杂度大大地降低。为了满足5G高频谱效率和高连接数目的需求，可以考虑采用多个用户在相同资源上重叠发送，即采用非正交多址接入方式，在接收端采用更复杂的检测算法来实现用户的正确检测。
和常规的交织多址方式相比，在IDMA系统中多个用户在相同资源上重叠发送，其接收端检测性能对信道信息准确性的要求更高。现有的一般的信道估计方法一般是采用在一个子帧的某几个OFDM符号中插入导频估计出该符号的信道信息，然后通过信道内插获得完整信道信息，其信道估计性能随着用户数增多、信道相关性降低而降低。
发明内容
本发明的目的，就是针对上述问题，在现有的一般的信道估计算法的基础上提出一种基于IDMA的联合迭代信道估计和多用户检测算法，这种算法在接收端利用数据检测软信息进行可靠性判断，并采用分步数据更新信道估计，提高信道跟踪性能，从而提升检测端信道更新的及时性和准确性。
本发明的技术方案如下：
一种基于IDMA的联合迭代信道估计方法，该方法用于IDMA-OFDM系统，设定IDMA-OFDM系统中一个子帧有14个OFDM符号，正交导频序列放置在一个子帧中的第4和第11个符号上，一个OFDM符号子载波个数为N，用户数为K，调制阶数为M，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、利用接收到的正交导频序列，获得初始信道估计信息
Figure GDA0002732509030000021
S2、根据译码软信息
Figure GDA0002732509030000022
n·log2M计算出第k个用户在第n个子载波上星座符号似然概率并选取最大值作为该符号的可靠性度量值，即
Figure GDA0002732509030000024
其中，m＝2,4,…,M，n＝1,2,…,N；
S3、计算出每一个用户在一个符号上的似然概率之和
Figure GDA0002732509030000025
然后根据Pk的大小对K个用户进行排序；
S4、对第k个用户在对应符号上的似然比信息Pk,n由大到小进行排序，并且选取Pk,n>σ的星座符号作为可靠数据，从而得到可靠数据位置索引序列U＝{n|Pk,n>σ}；σ为设定的用于数据可靠性衡量标准的门限值；
S5、判断对应的OFDM符号上可靠数据位置索引序列U的长度是否满足L′≥L，若是，则进入步骤6，否则结束信道更新，返回当前信道估计信息；L为预设的可靠数据最小个数；
S6、根据步骤S3排序的结果，用Pk值高的用户的信息去更新Pk值低的用户的信道信息，具体更新方法如下：
更新第j个用户发送的数据为
Figure GDA0002732509030000026
则第j个用户的信道估计为
Figure GDA0002732509030000027
其中，Y为接收端接收到的数据，Φ为复用同一子载波的用户的集合，
Figure GDA0002732509030000028
为第k个用户当前的信道信息，
Figure GDA0002732509030000029
或
Figure GDA00027325090300000210
为用户k或用户j的最大似然星座点，
Figure GDA00027325090300000211
表示信道估计算法，且此时更新的信道信息将作为下一个OFDM符号的初始信道信息。
本发明的有益效果为：能提高检测端信道信息质量和多用户检测的准确性，仿真结果表明本发明提出的和现有的一般方法相比具有一定的性能优势。
附图说明
图1是现有的一般的IDMA-OFDM系统中4用户正交导频放置方式示意图，其中4用户的正交导频序列组为{x1,x1},{x1,-x1},{x2,x2},{x2,-x2}；
图2是本发明中提出的信道估计与数据检测进行联合迭代更新的接收端示意图；
图3是4用户在QPSK调制，1/4Turbo码率，MAP检测的条件下BLER和BER性能仿真图，其中σ＝[0.85 0.8 0.75 0.65 0.6 0.45]，L＝68。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，详细描述本发明的技术方案：
实施例
本例采用QPSK调制，4用户长度为N′＝72的DMRS导频序列首先通过ZC序列x经过2次相位旋转得到三组正交的序列x1(n′)＝x(n′),x2(n′)＝x(n′)·ejπn′，n′＝1,2,…N′，然后经过2组OCC([+1+1]和[+1-1])得到4组正交导频序列组依次为{x1,x1},{x1,-x1},{x2,x2},{x2,-x2}，每组的两个列向量分别存放在一个子帧的第四个和第十一个符号上作为4个用户的导频序列。信噪比SNR＝6dB，可靠度门限值σ＝0.8，子载波数为N＝72，可靠数据最小个数L＝68。
步骤1：在接收端，根据接收到的DMRS参考信号进行初始信道估计。
1-1)进行MMSE信道估计
Figure GDA0002732509030000031
其中，
Figure GDA0002732509030000032
为第k个用户在第n个子载波上的信道估计值，yn为第n个子载波上的接收信号，xk,n为第k个用户在第n个子载波上的DMRS参考信号，w为高斯白噪声。
1-2)对MMSE信道估计结果进行N′＝72点的IDFT取前面最大几个冲击，然后进行N′＝72点的DFT变换和插值拟合得到更准确的信道估计值
Figure GDA0002732509030000033
其中，
Figure GDA0002732509030000034
步骤2：根据译码器输出的软信息
Figure GDA0002732509030000035
可以计算出第k个用户在第n个子载波上四个星座符号似然概率
Figure GDA0002732509030000036
Figure GDA0002732509030000037
Figure GDA0002732509030000041
并选概率最大值作为该符号的可靠性度量，即
Figure GDA0002732509030000042
步骤3:计算出每一个用户在一个符号上的似然概率之和
Figure GDA0002732509030000043
然后根据Pk的大小对K个用户进行由小到大排序为2、1、4、3。
步骤4：如果Pk,n≥0.8，则保留此星座符号作为可靠数据，否则就丢弃。从而得到可靠数据位置索引序列U＝{n|Pk,n≥0.8}。
步骤5:如果对应的OFDM符号上可靠数据位置索引序列U的长度L′≥68，则进入步骤6，否则结束信道更新，返回当前信道估计信息。
步骤6:根据步骤3的排序结果，依次更新2、1、4、3用户的信道信息。具体更新方法如下：
6-1)更新第j个用户发送的数据为
Figure GDA0002732509030000044
6-2)用LS信道估计方法更新第j个用户的信道信息为
Figure GDA0002732509030000045
6-3)对LS信道估计结果进行L′点的IDFT取前面最大几个冲击，然后进行L′点的DFT变换和插值拟合得到更准确的信道估计值
Figure GDA0002732509030000046
而且此时更新的信道信息将作为下一个OFDM符号的初始信道信息，并返回6-1。
其中，Y为接收端接收到的数据，Φ为复用同一子载波的用户的集合，
Figure GDA0002732509030000047
为第k个用户当前的信道信息，
Figure GDA0002732509030000048
或
Figure GDA0002732509030000049
为用户k或用户j的最大似然星座点。

Claims (1)

1.一种基于IDMA的联合迭代信道估计方法，该方法用于IDMA-OFDM系统，设定IDMA-OFDM系统中一个子帧有14个OFDM符号，正交导频序列放置在一个子帧中的第4和第11个符号上，一个OFDM符号子载波个数为N，用户数为K，调制阶数为M，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、利用接收到的正交导频序列，获得初始信道估计信息
Figure FDA0002746677620000011
S2、根据译码软信息
Figure FDA0002746677620000012
计算出第k个用户在第n个子载波上星座符号似然概率
Figure FDA0002746677620000013
并选取最大值作为该符号的可靠性度量值，即
Figure FDA0002746677620000014
其中，m＝2,4,…,M，n＝1,2,…,N；
S3、计算出每一个用户在一个符号上的似然概率之和
Figure FDA0002746677620000015
然后根据Pk的大小对K个用户进行排序；
S4、对第k个用户在对应符号上的似然比信息Pk,n由大到小进行排序，并且选取Pk,n>σ的星座符号作为可靠数据，从而得到可靠数据位置索引序列U＝{n|Pk,n>σ}；σ为设定的用于数据可靠性衡量标准的门限值；
S5、判断对应的OFDM符号上可靠数据位置索引序列U的长度是否满足L′≥L，若是，则进入步骤6，否则结束信道更新，返回当前信道估计信息；L为预设的可靠数据最小个数；
S6、根据步骤S3排序的结果，用Pk值高的用户的信息去更新Pk值低的用户的信道信息，具体更新方法如下：
更新第j个用户发送的数据为
Figure FDA0002746677620000016
则第j个用户的信道估计为
Figure FDA0002746677620000017
其中，Y为接收端接收到的数据，Φ为复用同一子载波的用户的集合，
Figure FDA0002746677620000018
为第k个用户当前的信道信息，
Figure FDA0002746677620000021
或
Figure FDA0002746677620000022
为用户k或用户j的最大似然星座点，
Figure FDA0002746677620000023
表示信道估计算法，且此时更新的信道信息将作为下一个OFDM符号的初始信道信息。
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