CN108768590B - 一种用于交织多址系统的多用户检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种用于交织多址系统的多用户检测方法。本发明的方法是在IDMA系统上，采用一种新型的检测方法，即坐标下降(CDM)检测算法。相对于传统的单元信号估计器(ESE)，本方法不仅降低了系统复杂度，更有效地改善了系统误码率性能。

Description

一种用于交织多址系统的多用户检测方法
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种用于交织多址系统的多用户检测方法。本发明涉及交织多址技术(Interleave-Division Multiple Access,IDMA)和坐标下降(Coordinate Descent Method，CDM)检测算法。
背景技术
多址接入技术是构成无线通信网的基础，它也是无线通信更新换代的标志之一。多址技术指如何对小区内所有用户分配系统的全部资源(时间、频率和空间)，从而实现多个用户接入共用的信道进行同时通信。为了适应高速增长的无线网络应用需求，支持海量设备连接，达到更高的频谱效率、更快的数据速率和更大的信道容量，新型的多址接入技术成了下一代移动通信系统5G网络研究的热点之一。
交分复用(Interleave Division Multiplexing,IDM)技术采用不同的交织器来区分不同的数据流，它最早作为一种多址方式被提出，即交织多址(Interleave-DivisionMultiple Access，IDMA)IDMA的基本思想是对每个用户分配唯一的交织器，通过不同的交织器来区分用户，而不同于传统码分多址(Code-Division Multiple Access,CDMA)采用扩频码来区分用户。当所有用户的交织器随机独立生成时，经过交织的码片序列几乎是不相关的。IDMA继承了CDMA的众多优点，如分集抗衰落、小区间的干扰消除、动态信道共享等。同时，由于IDMA将整个扩频带宽用于低码率的信道编码，从而可以最大化编码增益并获得比CDMA更高的频谱效率。此外，IDMA的性能优于CDMA，并具有低复杂度的迭代检测方法。IDMA系统的接收机一般采用迭代多用户检测方法，例如传统的单元信号估计器(ElementarySignal Estimator,ESE)，然而传统的单元信号估计器还存在例如复杂度较高、性能较差、抗频偏能力差等问题。
发明内容
本发明的目的，提出了一种适用于IDMA系统下更低复杂度的检测算法。
本发明的技术方案是：
将CDM检测器与IDMA系统有机结合，若采用M-PSK或M-QAM调制，B表示接收天线数，U表示用户数，第μ个用户的信息可以表示为
Figure BDA0001670918030000024
那么CDM算法包括以下步骤：
S1、初始化：我们首先假设第1次迭代时的概率
Figure BDA0001670918030000025
其中
Figure BDA0001670918030000026
我们假设每个用户信号的幅度初始化为1，相位初始化为0，即
Figure BDA0001670918030000027
S2、用如下两个公式更新第t次迭代第μ个用户信号的幅度和相位
Figure BDA0001670918030000021
Figure BDA0001670918030000022
其中，Hbμ表示信道矩阵H∈CB×U的第(b,μ)个元素，yb表示接收端收到的信号向量y∈CB×1的第b个元素。
S3、估计出第t次迭代第μ个用户的信号
Figure BDA0001670918030000023
S4、将μ置为μ+1，返回S2，直到U个用户的信号更新完成
S5、将t置为t+1，返回S2，直到迭代循环完成。
本发明的有益效果为，相对于传统的单元信号估计器(ESE)，本发明的方法不仅降低了系统复杂度，更有效地改善了系统误码率性能。
附图说明
图1为IDMA系统发射机的基本模型；
图2为使用8根接收天线采用QPSK调制的2用户基于正交频分复用的交织多址系统两种检测方法的误码率性能对比仿真图；
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：
本例中，调制方式为QPSK调制，发射天线和接收天线数分别为1和8，用户数为2。本例采用以下步骤：
步骤1：产生两组用户的初始数据分别各128bits，并分别依次进行扩频、交织，再经过QPSK调制后发送出去；
步骤2：数据过信道后送入接收端，对8路接收天线上的数据做最大比合并后，进行CDM检测、解交织、和解扩频完成迭代循环；
步骤3：将检测后的恢复数据，与初始数据对比统计得到BER。
根据图2可得，将新型检测方法CDM检测与IDMA技术结合，在降低系统的复杂度的同时，在一定程度上提升了系统的误比特率性能。

Claims (1)

1.一种用于交织多址系统的多用户检测方法，设系统采用M-PSK或M-QAM调制，接收天线数为B，用户数为U，第μ个用户的信息表示为
Figure FDA0001670918020000011
采用坐标下降检测算法对多用户信号进行检测；其特征在于，包括以下步骤
S1、初始化：
设每个用户信号的幅度初始化为1，相位初始化为0，即
Figure FDA0001670918020000012
则第1次迭代时的概率为
Figure FDA0001670918020000013
其中
Figure FDA0001670918020000014
S2、用如下两个公式更新第t次迭代时第μ个用户信号的幅度和相位：
Figure FDA0001670918020000015
Figure FDA0001670918020000016
其中，Hbμ表示信道矩阵H∈CB×U的第(b,μ)个元素，yb表示接收端收到的信号向量y∈CB×1的第b个元素；
S3、估计出第t次迭代第μ个用户的信号
Figure FDA0001670918020000017
S4、将μ置为μ+1，返回S2，直到U个用户的信号更新完成；
S5、将t置为t+1，返回S2，直到迭代循环完成；
S6、利用更新后的概率分布，完成多用户检测，对用户进行软判决输出。
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