TW201635736A - 一種信號檢測方法及裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明公開了一種信號檢測方法及裝置。該方法包括：根據每根天線的接收信號進行通道估計，得到每根天線上複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的通道估計矩陣，並結合根據PDMA編碼矩陣，確定每根天線的等效PDMA通道估計矩陣，根據每根天線的等效PDMA通道估計矩陣得到所有天線的等效多天線PDMA通道估計矩陣；根據等效多天線PDMA通道估計矩陣、等效多天線接收信號向量，以及複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的星座點集合進行聯合檢測，得到所有發送用戶的LLR；對該所有發送使用者的LLR進行解碼，得到發送端多使用者資訊。

Description

一種信號檢測方法及裝置
本發明屬於無線通訊領域，尤其是關於一種信號檢測方法及裝置。
隨著無線通訊的快速發展，用戶數和業務量呈爆炸式增長，這對無線網路的系統容量不斷提出更高的要求。業界研究預測，每年移動資料業務流量以翻倍的速度增長，到2020年全球將有大約500億使用者設備接入無線移動網路。爆炸性的用戶增長使得多址接入技術成為網路升級的中心問題。多址接入技術決定了網路的基本容量，並且對系統複雜度和部署成本有極大地影響。
傳統的移動通信(1G-4G)採用正交多址接入技術，如頻分多址，時分多址，碼分多址，正交頻分複用多址。從多使用者資訊理論的角度來看，傳統的正交方式只能達到多使用者容量界的內界，造成無線資源利用率比較低。
圖樣分割非正交多址接入技術，簡稱圖分多址(Pattern Division Multiple Access，PDMA)技術，是基於多使用者通信系統整體優化、通過發送端和接收端聯合處理的技術。在發送端，基於多個信號域的非正交特徵圖樣來區分使用者，在接收端，基於使用者圖樣的特徵結構， 採用串列干擾刪除(Serial Interference Cancellation，SIC)方式來實現多使用者檢測，從而做到多用戶在已有時頻無線資源的進一步複用，用以解決正交方式只能達到多使用者容量界的內界、造成無線資源利用率比較低的問題。其中，串列干擾刪除屬於碼字級干擾刪除(Code word Interference Cancellation，CWIC)。
PDMA系統中，發送端對一個或多個使用者設備的信號進行發送處理，對發送處理後的一個或多個使用者設備的信號進行非正交特徵圖樣映射，以使不同使用者設備的信號在對應的無線資源疊加，並根據非正交特徵圖樣映射的結果，發送處理後的一個或多個使用者設備的信號。由於能夠使一個或多個使用者設備的信號在無線資源進行非正交的疊加，實現了非正交多址接入傳輸，從而提高了無線資源利用率。
PDMA系統中，接收端對收到的對應於多個使用者設備的信號進行非正交特徵圖樣檢測，確定接收的信號對應的非正交特徵圖樣；利用檢測到的非正交特徵圖樣，對收到的接收的信號進行SIC方式的多使用者設備檢測，並進行接收處理，確定不同使用者設備的資料。
對於發送端圖樣設計，業界提出一種基於編碼疊加的多使用者圖樣的方法，它通過編碼方式對多使用者進行區分，使不同用戶獲得合理的不一致分集度，來保證多用戶複用的簡單高效實現。與發送端相對應，對於接收端，通常採用BP(Belief Propagation，置信傳播)檢測方法或者與其同族的IDD(Iterative Detection and Decoding，反覆運算解碼)檢測方法來進行信號檢測，以獲取更好性能。
目前，針對多天線接收的情況，對每根天線的資料分別檢測， 在獲取各天線的檢測資料後再進行資訊合併。圖1給出了現有的多天線PDMA檢測方法的示意圖。如圖所示，先分別對各天線接收信號進行獨立的BP檢測或IDD檢測，然後對各天線檢測資訊進行對數似然比(Log Likelihood Ratio，LLR)合併，再對合併後資料進行Turbo解碼，得到發送端多使用者資訊。
目前的檢測方式，當多使用者到達接收端多天線的通道之間存在相關性時，會影響檢測的準確性。
本發明的一些實施例針對採用多天線接收的PDMA系統，提出一種信號檢測方法及裝置，用以提升接收端的檢測性能。
本發明的一些實施例提供的信號檢測方法，包括：根據每根天線的接收信號進行通道估計，得到每根天線上複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的通道估計矩陣；根據PDMA編碼矩陣以及每根天線上複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的通道估計矩陣，確定每根天線的等效PDMA通道估計矩陣，並根據每根天線的等效PDMA通道估計矩陣得到所有天線的等效多天線PDMA通道估計矩陣；根據該等效多天線PDMA通道估計矩陣、等效多天線接收信號向量，以及複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的星座點集合進行聯合檢測，得到所有發送用戶的LLR；其中，該等效多天線接收信號向量由所有天線的接收信號構成；以及 對該所有發送使用者的LLR進行解碼，得到發送端多使用者資訊。
本發明的一些實施例提供的信號檢測裝置，包括處理器、收發機和記憶體；其中，該處理器用於讀取該記憶體中的程式，執行下列過程：根據每根天線的接收信號進行通道估計，得到每根天線上複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的通道估計矩陣；根據PDMA編碼矩陣以及每根天線上複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的通道估計矩陣，確定每根天線的等效PDMA通道估計矩陣，並根據每根天線的等效PDMA通道估計矩陣得到所有天線的等效多天線PDMA通道估計矩陣；根據該等效多天線PDMA通道估計矩陣、等效多天線接收信號向量，以及複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的星座點集合進行聯合檢測，得到所有發送用戶的LLR；其中，該等效多天線接收信號向量由所有天線的接收信號構成；以及對該所有發送使用者的LLR進行解碼，得到多使用者資料；該收發機用於接收和發送資料；該記憶體用於保存該處理器執行操作時所使用的資料。
本發明的上述實施例中，根據所有天線的等效多天線PDMA通道估計矩陣、等效多天線接收信號向量，以及複用在相同時頻資源上的 所有發送使用者的星座點集合進行聯合檢測，得到所有用戶的LLR後，對該LLR進行解碼，從而得到發送端多使用者資訊，與傳統的接收信號檢測方法中分別對每根天線的接收信號進行信號檢測，再對所有天線的檢測資訊進行LLR合併相比，由於本發明的一些實施例中對所有天線進行聯合檢測，因此可利用多使用者到達接收端多天線的通道所存在的相關性來改善接收端的檢測性能。
201-204‧‧‧步驟
601‧‧‧通道估計模組
602‧‧‧等效通道確定模組
603‧‧‧聯合檢測模組
604‧‧‧解碼模組
701‧‧‧處理器
702‧‧‧記憶體
703‧‧‧收發機
圖1為現有技術中採用多天線接收的PDMA系統的信號檢測方法示意圖；圖2為本發明的一些實施例提供的採用多天線接收的PDMA系統的信號檢測流程示意圖；圖3為本發明的一些實施例中的BP檢測過程示意圖之一；圖4為本發明的一些實施例中的BP檢測過程示意圖之二；圖5為現有技術中的BP檢測過程示意圖；圖6為本發明的一些實施例提供的信號檢測裝置的結構示意圖；圖7為本發明的一些實施例提供的通信設備的結構示意圖。
針對編碼域圖樣分割非正交多址接入技術，本發明的一些實施例提供了一種針對多天線接收的新型檢測方法，通過該檢測方法可對多天線接收的資訊進行聯合檢測，用以改善傳統的基於單天線檢測之後進行 多天線合併演算法的檢測性能，尤其是針對小規模的編碼矩陣的情況，因為信息量的成倍增加，其性能改善更加明顯。
為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步地詳細描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部份實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本發明保護的範圍。
下面介紹的是本發明的多個實施例中的一部份，旨在提供對本發明的基本瞭解，並不旨在確認本發明的關鍵或決定性要素或限定所要保護的範圍。根據本發明的技術方案，在不變更本發明的實質精神下，可以相互替換而得到其他的實現方式。
參見圖2，為本發明的一些實施例提供的信號檢測流程示意圖。該流程可由信號檢測裝置執行。該信號檢測裝置可設置於信號接收設備中，該信號接收設備是具有無線信號接收能力和一定信號處理能力的設備，比如可以是終端，也可以是基地台。該信號接收設備具有至少兩根天線，該天線用來接收信號。
如圖所示，該流程可包括如下步驟：步驟201：根據每根天線的接收信號進行通道估計，得到每根天線上複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的通道估計矩陣；步驟202：根據PDMA編碼矩陣以及每根天線上複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的通道估計矩陣，確定每根天線的等效PDMA通道估計矩陣，並根據每根天線的等效PDMA通道估計矩陣得到所有天線 的等效多天線PDMA通道估計矩陣，其中，該等效多天線PDMA通道估計矩陣由所有天線的等效PDMA通道估計矩陣構成；步驟203：根據該等效多天線PDMA通道估計矩陣、等效多天線接收信號向量，以及複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的星座點集合進行聯合檢測，得到所有發送用戶的對數似然比LLR；其中，該等效多天線接收信號向量由所有天線的接收信號構成；步驟204：對該所有發送使用者的LLR進行解碼，得到發送端多使用者資訊。
上述流程既可適用於通信系統的上行鏈路，也可適用於通信系統的下行鏈路。在將上述流程應用於通信系統的上行鏈路時，發送端為終端，多個終端的資料可複用在相同時頻資源上發送，或者來自於同一終端的多層資料被映射到同一時頻資源上發送，相應地，該「複用在相同時頻資源上的所有發送用戶」可包括複用在相同時頻資源上的所有發送終端發送的資料，和/或同一終端發送的被映射在同一時頻資源上的多層資料。
上述流程中，根據所有天線的等效多天線PDMA通道估計矩陣、等效多天線接收信號向量，以及複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的星座點集合進行聯合檢測，得到所有發送用戶的LLR後，對該LLR進行解碼，從而得到發送端多使用者資訊，與傳統的接收信號檢測方法中分別對每根天線的接收信號進行信號檢測，再對所有天線的檢測資訊進行LLR合併相比，由於本發明的一些實施例中對所有天線進行聯合檢測，因此可利用多使用者到達接收端多天線的通道所存在的相關性來改善接收端的檢測性能。
以下以接收端天線為N R 根天線為例描述上述流程的具體實現過程，第n R 根天線為該N R 根天線中的任意一根天線，1 n R N R 。
根據通信原理，第n R 根天線上，導頻和資料的接收信號模型分別如以下式(1)和式(2)所示：
式(1)中，表示第n R 根天線上導頻的通道回應，表示發送的導頻信號，表示第n R 根天線上接收的導頻信號，表示第n R 根天線上導頻信號的干擾和雜訊的總和。
式(2)中，表示第n R 根天線上資料的通道回應，表示發送的資料信號，表示第n R 根天線上接收的資料信號，表示第n R 根天線上資料信號的干擾和雜訊的總和。
根據以上模型，在步驟201中，根據第n R 根天線上的接收導頻信號和已知的發送導頻信號，對參與相同的N個時頻資源單元(Resource Element，RE)上複用的M個多用戶分離並獲得多使用者的通道估計值，得到第n R 根天線上複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的通道估計矩陣：
其中，g chest type {．}表示採用通道估計器類型為Chest type來計算通道估計值的計算函數，表示第n R 根天線、N個RE上的導頻接收信號，表示已知的發端導頻信號，1 n R N R ，N R 表示總的天線個數。
對每根天線按照如上方式進行通道估計，得到每根天線的通道估計矩陣。
步驟202中，針對每根天線，根據PDMA編碼矩陣以及該天線的通道估計矩陣，可計算得到該天線的等效PDMA通道估計矩陣。其中，PDMA編碼矩陣可由發送端(如基地台)通知給接收端(如終端)，也可以在發送端和接收端中預先約定。
以第n R 根天線為例，可利用PDMA編碼矩陣H PDMA,Pattern 和該根天線上複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的通道估計矩陣計算得到該根天線的等效通道估計矩陣(1 n R N R )：
其中，「⊙」表示兩個矩陣的對應位置元素相乘。一種典型的PDMA編碼矩陣H PDMA,Pattern 定義如下：
其中，「1」表示有資料映射，同一列的「1」表示映射的是相同的資料，「0」表示無數據映射。每一行表示不同的RE，每一列表示1個資料層，每個使用者可以佔用1個或者多個資料層，並且每個資料層只能被1個用戶使用。
將N R 根天線中的每根天線的接收信號構造成等效多天線接收信號向量，以便用於步驟203中的多天線信號聯合檢測：
將N R 根天線中的每根天線的PDMA等效通道估計矩陣構造成等效多天線PDMA通道估計矩陣，以便用於步驟203中的多天線信號聯合檢測：
這樣，通信模型可表示為：
其中，是根據所有天線的通道回應矩陣和PDMA編碼矩陣H PDMA,Pattern 聯合確定的等效多天線PDMA通道回應矩陣，確定方法與相同，差異在於前者使用的通道矩陣是通道回應(對應於理想通道估計)矩陣，後者使用的是真實通道估計矩陣。
步驟203中，可根據步驟202中得到的等效多天線PDMA 通道估計矩陣、等效多天線接收信號向量，以及複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的星座點集合進行聯合檢測，得到所有發送用戶的LLR。
進一步地，為了簡化等效多天線PDMA通道估計矩陣，以降低聯合檢測時的複雜度，可在矩陣滿足一定條件時，對矩陣和矩陣進行線性變換，再根據線性變換後的矩陣和矩陣以及複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的星座點集合進行聯合檢測，得到所有發送用戶的LLR。
具體地，可根據等效多天線PDMA通道估計矩陣的特徵，確定是否需要對該矩陣以及等效多天線接收信號矩陣進行線性變換；若需要，則對矩陣和矩陣進行線性變換，並根據線性變換後的矩陣和矩陣，以及發送使用者的星座點集合進行聯合檢測，得到所有發送用戶的LLR。
其中，等效多天線PDMA通道估計矩陣的特徵，是指該矩陣的行數和列數的大小關係以及該矩陣中取值為零的元素的數量。若矩陣中，取值為零的元素的數量占所有元素總數量的比值小於或等於判決門限值，且矩陣的行數大於或等於列數，則確定對矩陣以及矩陣進行線性變換。
基於此，作為一種實例，可根據以下公式確定判決參數：
其中，η為判決參數，Num zero 為矩陣中取值為零的元 素的數量，N和M分別為矩陣的行數和列數。
若ηη th ，且NM，則確定對矩陣以及矩陣進行線性變換。其中，η th 為判決門限值，0<η rh <1。
若ηη th ，則表明矩陣中取值為零的元素的數量較少，此種情況下，對矩陣進行線性變換，可增加該矩陣中取值為零的元素的數量。另外，通常在NM的情況下，才能滿足使用線性變換演算法對矩陣進行線性變換的要求。
優選地，η th 的取值應盡可能保證對矩陣進行線性變換後，矩陣中取值為零的元素的數量足夠多，比如，線性變換後的矩陣中取值為零的元素的數量大於線性變換前，對矩陣進行線性變換的目的是增加矩陣中取值為零的元素的數量。矩陣中，取值為零的元素的數量越多，後續進行信號聯合檢測時的處理開銷和複雜度則越低。
優選地，可採用QR分解對矩陣進行線性變換，當然也可以採用其他線性變換演算法。
以採用QR分解為例，對矩陣進行QR分解後得到Q矩陣，對通信模型進行變換，即，在式(9)的兩端分別左乘以矩陣Q H ，得到如下傳輸模型：
記為，為，為，則式(11)可表示為：
利用式(12)得到的線性變換後的等效多天線接收信號，線性變換後的等效多天線通道估計矩陣和發送使用者的星座點集合 Ω ，進行聯合檢測，得到所有發送用戶的檢測後的LLR：
其中，f Detection Type {．}表示採用檢測器類型為Detection Type來計算LLR的計算函數，X m 表示第m個使用者的發送信號，1<=m<=M。
進一步地，若不滿足ηη th 且NM的條件，則可利用步驟202中得到的等效多天線接收信號矩陣和等效多天線通道估計矩陣，以及複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的星座點集合 Ω 進行聯合檢測，得到所有發送用戶的檢測後LLR：
步驟204中，可根據步驟203中得到的檢測後LLR進行Turbo解碼，即，分別對多個用戶的LLR值進行Turbo解碼，得到發送端發送的多使用者資訊。
通過以上描述可以看出，根據所有天線的等效多天線PDMA通道估計矩陣、等效多天線接收信號矩陣，以及複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的星座點集合進行聯合檢測，得到所有發送用戶的LLR後，對該LLR進行解碼，從而得到發送端多使用者資訊，與傳統的接收信號檢測方法中分別對每根天線的接收信號進行信號檢測，再對所有天線的檢測資訊進行LLR合併相比，由於本發明的一些實施例中對所有天線進行聯合檢測，通過聯合檢測，利用完整的接收資訊和多使用者到達接收端的通道相關性提高檢測性能。另外，根據等效PDMA多天線通道估計矩陣的特徵， 比如行數和列數的大小以及矩陣中取值為零的元素數量判斷是否需要對等效PDMA多天線通道估計矩陣進行線性變換，以簡化聯合檢測的通道估計矩陣，降低聯合檢測演算法的處理複雜度。本發明的上述實施例可以改善傳統的基於單天線檢測之後進行多天線合併演算法的檢測性能，尤其是針對小編碼矩陣的情況，因為信息量的成倍增加，其性能改善更加明顯。
為了更清楚地理解本發明，下面以兩個具體實施例對本發明的一些實施例的具體實現過程進行詳細描述。
根據本發明的一些實施例，上行方向上採用1Tx2Rx傳輸，且2RE3UE，其中，1Tx2Rx表示一根發送天線兩根接收天線，接收端的天線數量為N R =2；2RE3UE表示使用2個RE傳輸3個使用者的資料。判決門限值η th =0.5，聯合檢測演算法採用BP演算法。
PDMA編碼矩陣H PDMA,Pattern 為2×3的矩陣，即M=2，N=3。PDMA編碼矩陣H PDMA,Pattern 定義如下：
其中，「1」表示有資料映射，同一列的「1」表示映射的是相同的資料，「0」表示無數據映射。每一行表示不同的RE，每一列表示1個資料層，假設每個使用者只佔用1個資料層。
在步驟201中，分別對所有N R =2根天線中的每根天線的接收信號進行通道估計，得到每根天線上複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的通道估計矩陣。
具體來說，先根據每根天線上的接收導頻信號和已知 的發送導頻信號，對參與相同的2個RE上複用的多用戶分離並獲得所有3個使用者的通道估計值，得到第n R 根天線複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的通道估計矩陣。通道估計採用MMSE(Minimum Mean Square Error，最小均方誤差)估計器，多用戶採用相位分離。
其中，g chest type {‧}表示採用通道估計器類型為Chest type來計算通道估計值的計算函數，表示第n R 根天線、2個RE上的導頻接收信號，表示已知的發端導頻信號，1 n R 2。
在步驟202中，根據PDMA編碼矩陣H PDMA,Pattern 和每根天線上複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的通道估計矩陣計算得到每根天線的等效通道估計矩陣(1 n R 2)：
其中，「⊙」表示兩個矩陣的對應位置元素相乘。
將N R 根天線中的每根天線的接收信號構造成等效多天線接收信號矩陣：
將N R 根天線中的每根天線的PDMA等效通道估計矩陣構造成等效多天線PDMA通道估計矩陣：
通信模型可表示為：
在步驟203中，計算判決參數η的值，由於η=4/12=1/3，小於判決門限值η th (η th =0.5)，且矩陣的行數大於列數，因此判決需要對矩陣和矩陣進行線性變換。
對矩陣進行QR分解，然後在式(21)兩端分別左乘以矩陣Q H ，得到：
利用上式得到的等效多天線接收信號、等效多天線PDMA通道估計矩陣和複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的星座點集合 Ω 進行BP聯合檢測，得到所有發送用戶的檢測後的LLR：
其中，f BP {‧}表示採用檢測器類型為BP來計算LLR的計算函數，X m 表示第m個使用者的發送信號，1<=m<=3。
在步驟204中，利用步驟203得到的檢測後LLR進入Turbo解碼模組，分別對於多個使用者的LLR值進行Turbo解碼，得到原始的發送端多使用者資訊。
其中，步驟203的BP檢測過程可如圖3所示。
根據本發明的一些實施例，上行方向採用1Tx2Rx傳輸，且3RE7UE，其中，1Tx2Rx表示一根發送天線兩根接收天線，接收端的天線數量為N R =2；3RE7UE表示使用3個RE傳輸7個使用者的資料。判決門限值η th =0.5，聯合檢測演算法採用BP演算法。
PDMA編碼矩陣H PDMA,Pattern 為3×7的矩陣，即M=3，N=7。PDMA編碼矩陣H PDMA,Pattern 定義如下：
其中，「1」表示有資料映射，同一列的「1」表示映射的是相同的資料，「0」表示無數據映射。每一行表示不同的RE，每一列表示1個資料層，假設每個使用者只佔用1個資料層。
在步驟201中，分別對所有N R =2根天線中的每根天線的接 收信號進行通道估計，得到每根天線上複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的通道估計矩陣。
具體來說，先根據每根天線上的接收導頻信號和已知的發送導頻信號，對參與相同的3個RE上複用的多用戶分離並獲得所有7個使用者的通道估計值，得到第n R 根接收天線上複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的通道估計矩陣。通道估計採用MMSE估計器，多用戶採用相位分離。
其中，g Chest type {‧}表示採用通道估計器類型為Chest type來計算通道估計值的計算函數，表示第n R 根天線、3個RE上的導頻接收信號，表示已知的發端導頻信號，1 n R 2。
在步驟202中，根據PDMA編碼矩陣H PDMA,Pattern 和每根天線上複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的通道估計矩陣計算得到每根天線的等效通道估計矩陣(1 n R 2)：
其中，「⊙」表示兩個矩陣的對應位置元素相乘。
將N R 根天線中的每根天線的接收信號構造成等效多天線接收信號矩陣：
將N R 根天線中的每根天線的PDMA等效通道估計矩陣構造成等效多天線PDMA通道估計矩陣：
通信模型可表示為：
在步驟203中，計算判決參數η的值，由於η=18/42=3/7，小於判決門限值η th (η th =0.5)，但矩陣的行數小於列數，因此利用步驟202中得到的等效多天線接收信號、等效多天線PDMA通道估計矩陣和發送使用者的星座點集合 Ω 進行聯合檢測，得到所有發送用戶的檢測後LLR：
其中，f BP {‧}表示採用檢測器類型為BP來計算LLR的計算函數，X m 表示第m個使用者的發送信號，1<=m<=7。
在步驟204中，利用步驟203中得到的檢測後LLR進入Turbo解碼模組，分別對於多個使用者的LLR值進行Turbo解碼，得到原始的發送端多使用者資訊。
其中，步驟203的BP檢測過程如圖4所示。
為了將本發明的一些實施例提供的信號檢測演算法與傳統信號檢測演算法相比較，下面以與實施例一相同情形為例，描述採用傳統信號檢測演算法的過程。
在使用2個RE傳輸3個使用者資料，以及發射端使用單天線發射，接收端使用2天線接收的場景下，PDMA編碼矩陣H PDMA,Pattern 定義如下：
PDMA的系統模型可表達為：
其中： x T =[x1 x2 x3]…………………………………………………(36)
在PDMA系統使用傳統BP檢測方式時，每根天線會基於上述式(34)和式(35)的模型，針對該天線接收的信號先分別採用BP演算法進行發送信號的檢測，然後把所有接收天線的檢測後LLR合併，再進行turbo解碼。即，天線1會利用接收信號,檢測出發送信號x 11,x 12,x 13，天線2會利用接收信號,檢測出發送信號x 21,x 22,x 23，最後發送信號x 11,x 12,x 13與x 21,x 22,x 23進行合併，得到最終檢測的發送信號x 1,x 2,x 3。該傳統BP檢測示意圖如圖5所示。
下面是用戶1為例，給出LLR的計算公式：
將圖3與圖5相比，可以看出，雖然本發明的一些實施例提供的BP檢測方法和傳統BP檢測方法情況下的變數節點相同均為3(如圖中所示的u節點)，但本發明的一些實施例提供的BP檢測方法情況下的觀 測節點的數目為4(如圖中的c節點)，而傳統BP檢測方法情況下的觀測節點的數目為2，即本發明的一些實施例提供的BP檢測方法具有所有的觀測節點，比傳統BP檢測方法具有2倍的觀測節點數目，這樣能夠利用所有的接收信號作為檢測方法的輸入參數，更利於觀測節點與變數節點之間進行全面的資訊交互，從而提高檢測準確度。
根據資訊理論的互資訊理論可知，當多使用者到達接收端多天線的通道相互獨立時，本發明的一些實施例提供的BP檢測方法與傳統BP檢測方法的性能等價；而當多使用者到達接收端多天線的通道存在相關性時，本發明的一些實施例提供的BP檢測方法的性能優於傳統BP檢測方法。
上述過程主要以BP方法為例進行了解釋，如果將BP方法更換為其同族的IDD方法，本發明的一些實施例的發明思想同樣成立。
基於相同的技術構思，本發明的一些實施例還提供了一種信號檢測裝置。
參見圖6，為本發明的一些實施例提供的信號檢測裝置的結構示意圖。如圖所示，該裝置可包括：通道估計模組601、等效通道確定模組602、聯合檢測模組603以及解碼模組604，其中：通道估計模組601，用於根據每根天線的接收信號進行通道估計，得到每根天線上複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的通道估計矩陣；等效通道確定模組602，用於根據PDMA編碼矩陣以及每根天線上複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的通道估計矩陣，確定每 根天線的等效PDMA通道估計矩陣，並根據每根天線的等效PDMA通道估計矩陣得到所有天線的等效多天線PDMA通道估計矩陣；聯合檢測模組603，用於根據該等效多天線PDMA通道估計矩陣、等效多天線接收信號向量，以及複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的星座點集合進行聯合檢測，得到所有發送用戶的LLR；其中，該等效多天線接收信號向量由所有天線的接收信號構成；以及解碼模組604，用於對該所有發送使用者的LLR進行解碼，得到多使用者資料。
優選地，等效通道確定模組602可分別將每根天線上複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的通道估計矩陣按照前述的式(5)與PDMA編碼矩陣進行運算，得到每根天線的等效PDMA通道估計矩陣。其中，式(5)的運算式以及參數說明，可如前所述，在此不再贅述。
優選地，聯合檢測模組603可具體用於：根據該等效多天線PDMA通道估計矩陣的特徵，確定是否需要對該等效多天線PDMA通道估計矩陣以及該等效多天線接收信號向量進行線性變換；若需要，則對該等效多天線PDMA通道估計矩陣和該等效多天線接收信號向量進行線性變換，並根據線性變換後的等效多天線PDMA通道估計矩陣和等效多天線接收信號向量，以及複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的星座點集合進行聯合檢測，得到所有發送用戶的對數似然比LLR。
其中，聯合檢測模組603可通過以下方式確定對該等效多天線PDMA通道估計矩陣以及該等效多天線接收信號向量進行線性變換：若該等效多天線PDMA通道估計矩陣中，取值為零的元素的數量占所有元素 總數量的比值小於或等於判決門限值，且該等效多天線PDMA通道估計矩陣的行數大於或等於列數，則確定對該等效多天線PDMA通道估計矩陣以及該等效多天線接收信號向量進行線性變換。
優選地，聯合檢測模組603可對該等效多天線PDMA通道估計矩陣進行QR分解。
優選地，聯合檢測模組603可採用BP檢測演算法或IDD檢測演算法進行聯合檢測。
基於相同的技術構思，本發明的一些實施例還提供了一種通信設備。該通信設備可以是基地台，或者是終端，或者是其他具有無線信號接收和處理能力的通信設備。
參見圖7，為本發明的一些實施例提供的通信設備的結構示意圖。如圖所示，該通信設備可包括：處理器701、記憶體702、收發機703以及匯流排介面。
處理器701負責管理匯流排架構和通常的處理，記憶體702可以存儲處理器701在執行操作時所使用的資料。收發機703用於在處理器701的控制下接收和發送資料。
匯流排架構可以包括任意數量的互聯的匯流排和橋，具體由處理器701代表的一個或多個處理器和記憶體702代表的記憶體的各種電路連結在一起。匯流排架構還可以將諸如週邊設備、穩壓器和功率管理電路等之類的各種其他電路連結在一起，這些都是本領域所公知的，因此，本文不再對其進行進一步描述。匯流排介面提供介面。收發機703可以是多個元件，即包括發送機和收發機，提供用於在傳輸介質上與各種其他裝置 通信的單元。處理器701負責管理匯流排架構和通常的處理，記憶體702可以存儲處理器701在執行操作時所使用的資料。
處理器701，用於讀取記憶體702中的程式，執行下列過程：根據每根天線的接收信號進行通道估計，得到每根天線上複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的通道估計矩陣；根據PDMA編碼矩陣以及每根天線上複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的通道估計矩陣，確定每根天線的等效PDMA通道估計矩陣，並根據每根天線的等效PDMA通道估計矩陣得到所有天線的等效多天線PDMA通道估計矩陣；根據該等效多天線PDMA通道估計矩陣、等效多天線接收信號向量，以及複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的星座點集合進行聯合檢測，得到所有發送用戶的LLR；其中，該等效多天線接收信號向量由所有天線的接收信號構成；以及對該所有發送使用者的LLR進行解碼，得到多使用者資料。
優選地，處理器701可分別將每根天線上複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的通道估計矩陣按照前述的式(5)與PDMA編碼矩陣進行運算，得到每根天線的等效PDMA通道估計矩陣。其中，式(5)的運算式以及參數說明，可如前所述，在此不再贅述。
優選地，處理器701可具體用於：根據該等效多天線PDMA通道估計矩陣的特徵，確定是否需要對該等效多天線PDMA通道估計矩陣以及該等效多天線接收信號向量進行線性變換；若需要，則對該等效多天線PDMA通道估計矩陣和該等效多天線接收信號向量進行線性變換，並根 據線性變換後的等效多天線PDMA通道估計矩陣和等效多天線接收信號向量，以及複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的星座點集合進行聯合檢測，得到所有發送用戶的對數似然比LLR。
其中，處理器701可通過以下方式確定對該等效多天線PDMA通道估計矩陣以及該等效多天線接收信號向量進行線性變換：若該等效多天線PDMA通道估計矩陣中，取值為零的元素的數量占所有元素總數量的比值小於或等於判決門限值，且該等效多天線PDMA通道估計矩陣的行數大於或等於列數，則確定對該等效多天線PDMA通道估計矩陣以及該等效多天線接收信號向量進行線性變換。
優選地，處理器701可對該等效多天線PDMA通道估計矩陣進行QR分解。
優選地，處理器701可採用BP檢測演算法或IDD檢測演算法進行聯合檢測。
綜上所述，本發明的一些實施例提供的信號檢測方案，相對于多天線傳統BP檢測方法，能夠充分利用多天線之間的接收信號和通道的互資訊，增大資訊的冗餘度，使得檢測性能更好，系統的總輸送量更大。在多天線完全獨立的通道情況下，本發明的一些實施例提供的信號檢測方案的性能與多天線傳統BP檢測方法相等；在多天線具有相關性的通道情況下，本發明的一些實施例提供的信號檢測方案的性能優於多天線傳統BP檢測方法。
在2天線接收2RE3UE的情況下，本發明的一些實施例提供的信號檢測方案的觀測節點的數目為4，而傳統BP檢測方法情況下的觀測 節點的數目為2，即本發明的一些實施例提供的信號檢測方案比傳統BP檢測方法具有2倍的觀測節點數目，這樣能夠利用所有的接收信號作為檢測演算法的輸入參數，會更利於觀測節點與變數節點之間進行全面的資訊交互，從而提高檢測準確度。
本發明是參照根據本發明的一些實施例的方法、設備(系統)、和電腦程式產品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由電腦程式指令實現流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合。可提供這些電腦程式指令到通用電腦、專用電腦、嵌入式處理機或其他可程式設計資料處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過電腦或其他可程式設計資料處理設備的處理器執行的指令產生用於實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。
這些電腦程式指令也可存儲在能引導電腦或其他可程式設計資料處理設備以特定方式工作的電腦可讀記憶體中，使得存儲在該電腦可讀記憶體中的指令產生包括指令裝置的製造品，該指令裝置實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。
這些電腦程式指令也可裝載到電腦或其他可程式設計資料處理設備上，使得在電腦或其他可程式設計設備上執行一系列操作步驟以產生電腦實現的處理，從而在電腦或其他可程式設計設備上執行的指令提供用於實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。
儘管已描述了本發明的優選實施例，但本領域內的技術人員 一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優選實施例以及落入本發明範圍的所有變更和修改。
顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
201-204‧‧‧步驟

Claims (12)

  1. 一種信號檢測方法，包括：根據每根天線的接收信號進行通道估計，得到每根天線上複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的通道估計矩陣；根據圖樣分割多址接入PDMA編碼矩陣以及每根天線上複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的通道估計矩陣，確定每根天線的等效PDMA通道估計矩陣，並根據每根天線的等效PDMA通道估計矩陣得到所有天線的等效多天線PDMA通道估計矩陣；根據該等效多天線PDMA通道估計矩陣、等效多天線接收信號向量，以及複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的星座點集合進行聯合檢測，得到所有發送用戶的對數似然比LLR；其中，該等效多天線接收信號向量由所有天線的接收信號構成；以及對該所有發送使用者的LLR進行解碼，得到發送端多使用者資訊。
  2. 如請求項1所述的信號檢測方法，其中，該根據PDMA編碼矩陣以及每根天線上複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的通道估計矩陣，確定每根天線的等效PDMA通道估計矩陣，具體包括：分別將每根天線上複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的通道估計矩陣按照以下公式與PDMA編碼矩陣進行運算，得到每根天線的等效PDMA通道估計矩陣： 其中，表示第n R 根天線的等效PDMA通道估計矩陣， 表示第n R 根天線上複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的通道估計矩陣，H PDMA, Pattern 表示PDMA編碼矩陣，「⊙」表示兩個矩陣的對應位置元素相乘。
  3. 如請求項1所述的信號檢測方法，其中，該根據等效多天線PDMA通道估計矩陣、等效多天線接收信號向量，以及複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的星座點集合進行聯合檢測，得到所有發送用戶的LLR，具體包括：根據該等效多天線PDMA通道估計矩陣的特徵，確定是否需要對該等效多天線PDMA通道估計矩陣以及該等效多天線接收信號向量進行線性變換；若需要，則對該等效多天線PDMA通道估計矩陣和該等效多天線接收信號向量進行線性變換，並根據線性變換後的等效多天線PDMA通道估計矩陣和等效多天線接收信號向量，以及複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的星座點集合進行聯合檢測，得到所有發送用戶的對數似然比LLR。
  4. 如請求項3所述的信號檢測方法，其中，該根據等效多天線PDMA通道估計矩陣的特徵，確定是否需要對該等效多天線PDMA通道估計矩陣以及該等效多天線接收信號向量進行線性變換，具體包括：若該等效多天線PDMA通道估計矩陣中，取值為零的元素的數量占所有元素總數量的比值小於或等於判決門限值，且該等效多天線PDMA通道估計矩陣的行數大於或等於列數，則確定對該等效多天線PDMA通道估計矩陣以及該等效多天線接收信號向量進行線性變換。
  5. 如請求項3所述的信號檢測方法，其中，該對等效多天線PDMA通道估計矩陣進行線性變換，具體包括：對該等效多天線PDMA通道估計矩陣進行QR分解。
  6. 如請求項1至5中任一項所述的信號檢測方法，其中，該進行聯合檢測，具體包括：採用置信傳播BP檢測演算法或反覆運算解碼IDD檢測演算法進行聯合檢測。
  7. 一種信號檢測裝置，包括處理器、收發機和記憶體；其中，該處理器用於讀取該記憶體中的程式，執行下列過程：根據每根天線的接收信號進行通道估計，得到每根天線上複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的通道估計矩陣；根據圖樣分割多址接入PDMA編碼矩陣以及每根天線上複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的通道估計矩陣，確定每根天線的等效PDMA通道估計矩陣，並根據每根天線的等效PDMA通道估計矩陣得到所有天線的等效多天線PDMA通道估計矩陣；根據該等效多天線PDMA通道估計矩陣、等效多天線接收信號向量，以及複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的星座點集合進行聯合檢測，得到所有發送用戶的對數似然比LLR；其中，該等效多天線接收信號向量由所有天線的接收信號構成；以及對該所有發送使用者的LLR進行解碼，得到多使用者資料；該收發機用於接收和發送資料；該記憶體用於保存該處理器執行操作時所使用的資料。
  8. 如請求項7所述的信號檢測裝置，其中，該處理器進一步用於讀取該記憶體中的程式，執行下列過程：分別將每根天線上複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的通道估計矩陣按照以下公式與PDMA編碼矩陣進行運算，得到每根天線的等效PDMA通道估計矩陣： 其中，表示第n R 根天線的等效PDMA通道估計矩陣，表示第n R 根天線上複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的通道估計矩陣，H PDMA,Pattern 表示PDMA編碼矩陣，「⊙」表示兩個矩陣的對應位置元素相乘。
  9. 如請求項7所述的信號檢測裝置，其中，該處理器進一步用於讀取該記憶體中的程式，執行下列過程：根據該等效多天線PDMA通道估計矩陣的特徵，確定是否需要對該等效多天線PDMA通道估計矩陣以及該等效多天線接收信號向量進行線性變換；若需要，則對該等效多天線PDMA通道估計矩陣和該等效多天線接收信號向量進行線性變換，並根據線性變換後的等效多天線PDMA通道估計矩陣和等效多天線接收信號向量，以及複用在相同時頻資源上的所有發送使用者的星座點集合進行聯合檢測，得到所有發送用戶的對數似然比LLR。
  10. 如請求項9所述的信號檢測裝置，其中，該處理器進一步用於讀取該記憶體中的程式，執行下列過程： 若該等效多天線PDMA通道估計矩陣中，取值為零的元素的數量占所有元素總數量的比值小於或等於判決門限值，且該等效多天線PDMA通道估計矩陣的行數大於或等於列數，則確定對該等效多天線PDMA通道估計矩陣以及該等效多天線接收信號向量進行線性變換。
  11. 如請求項9所述的信號檢測裝置，其中，該處理器進一步用於讀取該記憶體中的程式，執行下列過程：對該等效多天線PDMA通道估計矩陣進行QR分解。
  12. 如請求項7至11中任一項所述的信號檢測裝置，其中，該處理器進一步用於讀取該記憶體中的程式，執行下列過程：採用置信傳播BP檢測演算法或反覆運算解碼IDD檢測演算法進行聯合檢測。
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