TWI629880B - Non-orthogonal multiple access signal detection method and device - Google Patents

Abstract

本發明揭露了一種非正交多重進接中信號檢測方法及裝置，用以降低非正交多重進接中信號檢測的複雜度。該方法為：確定訊擾雜比大於閾值的使用者節點，將確定的使用者節點組成第一集合，將複用一個或多個通道節點所有使用者節點組成第二集合；通過前L次反覆運算過程確定每個通道節點傳送給第一集合中的每個使用者節點的消息，其中L大於1且小於N，N為正整數；根據前L次反覆運算過程確定每個通道節點傳送給第一集合中的每個使用者節點的消息，通過第L+1次至第N次反覆運算過程確定每個該通道節點傳送給該第二集合中的每個該使用者節點的消息；根據每個該通道節點傳送給該第二集合中的每個該使用者節點的消息，檢測每個該使用者節點各自對應的資料信號。

Description

非正交多重進接中信號檢測方法及裝置

本發明是屬於非正交多址技術領域，尤其是關於一種非正交多重進接中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500億終端接取無線移動網路。爆炸性的用戶增長使得多重進接技術成為網路升級的中心問題。多重進接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)採用正交多重進接技術，如分頻多重進接，分時多重進接，分碼多重進接，正交頻分多工多重進接。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。

圖樣分割非正交多重進接(Pattern Division Multiple Access，PDMA)簡稱圖分多址，是一種非正交多重進接技術，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(Successive interference cancellation，SIC)方式來實現多使用者檢測，從而做到多用戶在已有的時頻無線資源的進一步複用，用以解決相關技術中存在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。

PDMA技術的關鍵在於發送端的圖樣設計和接收端的串列干擾刪除演算法。對於發送端的圖樣設計，可以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，保證多用戶複用的實現簡單且高效。接收端通常採用置信傳播檢測(Belief Propagation，BP)或者同族的反覆運算解碼檢測(Iterative Detection and Decoding，IDD)進行檢測，以獲取更好性能。然而，利用BP或者IDD計算通道節點輸出消息的複雜度會隨著調製階數和通道節點度的增加呈現指數級增長。

本發明實施例提供一種非正交多重進接中信號檢測方法及裝置，用以降低非正交多重進接中信號檢測的複雜度。

第一方面，本發明提供了一種非正交多重進接中信號檢測方法，包括：確定複用一個或多個通道節點的每個使用者節點的訊擾雜比(Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR)；分別將每個該使用者節點的訊擾雜比與閾值進行比較，確定該訊擾雜比大於該閾值的使用者節點，將確定的使用者節點組成第一集合，將複用該一個或多個通道節點所有該使用者節點組成第二集合；根據每個該通道節點以及該第一集合中的每個該使用者節 點，通過前L次反覆運算過程確定每個該通道節點傳送給該第一集合中的每個該使用者節點的消息，其中L大於1且小於N，N為正整數；根據每個該通道節點和該第二集合中的每個該使用者節點，以及根據前L次反覆運算過程確定每個該通道節點傳送給該第一集合中的每個該使用者節點的消息，通過第L+1次至第N次反覆運算過程確定每個該通道節點傳送給該第二集合中的每個該使用者節點的消息；以及根據每個該通道節點傳送給該第二集合中的每個該使用者節點的消息，檢測每個該使用者節點各自對應的資料信號。

可選地，在上述非正交多重進接中信號檢測方法中，該前L次反覆運算過程中的一次反覆運算過程包括：若確定當前反覆運算次數不大於L，根據上一次反覆運算過程獲得的每個該通道節點傳送給該第一集合中的每個該使用者節點的消息，確定本次反覆運算過程獲得的該第一集合中的每個該使用者節點分別傳送給每個該通道節點的消息；分別針對該第一集合中的每個該使用者節點，將該使用者節點作為目標使用者節點，根據除該目標使用者節點之外的每個該使用者節點分別傳輸給每個該通道節點的消息，確定本次反覆運算過程獲得的每個該通道節點傳送給該目標使用者節點的消息；採用預設步長更新當前反覆運算次數。

可選地，在上述非正交多重進接中信號檢測方法中，該前L次反覆運算過程中的每次反覆運算過程包括：對於該第二集合中包含且該第一集合中不包含的該使用者 節點，確定每個該通道節點傳送給該使用者節點的消息為初始值。

可選地，在上述非正交多重進接中信號檢測方法中，第L+1次至第N次反覆運算過程中的一次反覆運算過程為：若確定當前反覆運算次數不小於L+1且不大於N，根據上一次反覆運算過程獲得的每個該通道節點傳送給該第二集合中的每個該使用者節點的消息，確定本次反覆運算過程獲得的該第二集合中的每個該使用者節點分別傳送給每個該通道節點的消息；分別針對該第二集合中的每個該使用者節點，將該使用者節點作為目標使用者節點，根據除該目標使用者節點之外的每個該使用者節點分別傳輸給每個該通道節點的消息，確定本次反覆運算過程獲得的每個該通道節點傳送給該目標使用者節點的消息；採用預設步長更新當前反覆運算次數。

可選地，在上述非正交多重進接中信號檢測方法中，該L為預設的整數，該N為預設的正整數，該L和該N分別根據系統性能和計算複雜度確定。

第二方面，提供了一種非正交多重進接中信號檢測裝置，包括處理器和記憶體，其中，記憶體中保存有預設的程式，處理器讀取記憶體中的程式，按照該程式執行以下過程：確定複用一個或多個通道節點的每個使用者節點的訊擾雜比；分別將每個該使用者節點的訊擾雜比與閾值進行比較，確定該訊擾雜比大於該閾值的使用者節點，將確定的使用者節點組成第一集 合，將複用該一個或多個通道節點所有該使用者節點組成第二集合；根據每個該通道節點以及該第一集合中的每個該使用者節點，通過前L次反覆運算過程確定每個該通道節點傳送給該第一集合中的每個該使用者節點的消息，其中L大於1且小於N，N為正整數；根據每個該通道節點和該第二集合中的每個該使用者節點，以及根據前L次反覆運算過程確定每個該通道節點傳送給該第一集合中的每個該使用者節點的消息，通過第L+1次至第N次反覆運算過程確定每個該通道節點傳送給該第二集合中的每個該使用者節點的消息；以及根據每個該通道節點傳送給該第二集合中的每個該使用者節點的消息，檢測每個該使用者節點各自對應的資料信號。

可選地，該處理器用於讀取該記憶體中的程式，執行下列過程：在該前L次反覆運算過程中的一次反覆運算過程中：若確定當前反覆運算次數不大於L，根據上一次反覆運算過程獲得的每個該通道節點傳送給該第一集合中的每個該使用者節點的消息，確定本次反覆運算過程獲得的該第一集合中的每個該使用者節點分別傳送給每個該通道節點的消息；分別針對該第一集合中的每個該使用者節點，將該使用者節點作為目標使用者節點，根據除該目標使用者節點之外的每個該使用者節點分別傳輸給每個該通道節點的消息，確定本次反覆運算過程獲得的每個該通道節點傳送給該目標使用者節點的消息；採用預設步長更新當前反覆運算次數。

可選地，該處理器用於讀取該記憶體中的程式，執行下列過 程：在該前L次反覆運算過程中的每次反覆運算過程中，對於該第二集合中包含且該第一集合中不包含的該使用者節點，確定每個該通道節點傳送給該使用者節點的消息為初始值。

可選地，該處理器用於讀取該記憶體中的程式，執行下列過程：在第L+1次至第N次反覆運算過程中的一次反覆運算過程中：若確定當前反覆運算次數不小於L+1且不大於N，根據上一次反覆運算過程獲得的每個該通道節點傳送給該第二集合中的每個該使用者節點的消息，確定本次反覆運算過程獲得的該第二集合中的每個該使用者節點分別傳送給每個該通道節點的消息；分別針對該第二集合中的每個該使用者節點，將該使用者節點作為目標使用者節點，根據除該目標使用者節點之外的每個該使用者節點分別傳輸給每個該通道節點的消息，確定本次反覆運算過程獲得的每個該通道節點傳送給該目標使用者節點的消息；採用預設步長更新當前反覆運算次數。

可選地，在上述非正交多重進接中信號檢測裝置中，該L為預設的整數，該N為預設的正整數，該L和該N分別根據系統性能和計算複雜度確定。

基於上述技術方案，本發明實施例中，根據每個使用者節點的訊擾雜比從複用通道節點的多個使用者節點中選擇高訊擾雜比的使用者節點作為第一集合，在前L次反覆運算過程中僅對第一集合中的使用者節點進行反覆運算處理，即通過前L次反覆運算過程確定每個通道節點傳送給第一集合中的每個使用者節點的消息，從而降低了非正交多重進接中信 號檢測的複雜度。

401-405‧‧‧步驟

701‧‧‧第一處理模組

702‧‧‧第二處理模組

703‧‧‧第三處理模組

704‧‧‧第四處理模組

705‧‧‧第五處理模組

801‧‧‧處理器

802‧‧‧記憶體

圖1為相關技術中多使用者信號因數圖；圖2為相關技術中一次反覆運算過程中使用者節點的消息處理過程示意圖；圖3為相關技術中一次反覆運算過程中通道節點的消息處理過程示意圖；圖4為本發明一些實施例中非正交多重進接中信號檢測的方法流程示意圖；圖5為本發明一些實施例中由訊擾雜比區分的因數圖；圖6為本發明一些實施例中由訊擾雜比區分的因數圖；圖7為本發明一些實施例中非正交多重進接中信號檢測裝置結構示意圖；圖8為本發明一些實施例中非正交多重進接中信號檢測設備結構示意圖。

為了使本發明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分實施例，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。

下面以PDMA使用3個時頻資源單元複用6個使用者為例，詳細解釋相關技術中接收端採用BP或IDD進行多個使用者信號檢測的過程。

系統使用的PDMA圖樣矩陣為公式(1)所示：

如圖1所示為多使用者信號因數圖，接收端的檢測過程主要是在因數圖上的使用者節點和通道節點間不斷地相互傳遞消息並更新消息，即使用BP或IDD演算法的檢測過程是一個反覆運算檢測過程，一次反覆運算過程中使用者節點的消息處理過程如圖2所示，一次反覆運算過程中通道節點的消息處理過程如圖3所示。

定義如下：{u _i },i=1,...,6，代表使用者節點的集合；{ch _j },j=1,...,3，代表時頻資源單元的集合，時頻資源單元也稱為通道節點；d _u 為使用者節點的度數，使用者節點的度數是指該使用者節點使用的時頻資源單元數；d _c 為通道節點的度數，通道節點的度數是指同時使用該通道節點的使用者節點數；Γ _i 表示與使用者節點u _i 相連的所有通道節點的集合；Φ _j 表示與通道節點ch _j 相連的所有使用者節點的集合；A _M 為每個使用者節點發送的M階調製的信號集合，該集合共包括2 ^M 個星座點。

BP或IDD演算法中定義消息為軟的度量值(soft values)，表示連接使用者節點和通道節點的每條邊上的可靠性，一般採用對數似然比(likelihood Rate，LLR)定義。表示在第l次反覆運算時使用者節點u _i 傳送給通道節點ch _j 的消息；表示在第l次反覆運算時通道節點ch _j 傳送給使用者節點u _i 的消息；y _j 表示接收端的接收信號，x _i 表示使用者節點u _i 調製後的信號，h _j 表示通道節點ch _j 的通道回應，n _j 為服從CN(0,σ²)的複高斯變數。

接收信號建模可表示為公式(2)：

在第l次反覆運算時，在檢測與通道節點ch _j 相連的使用者節點u _i 的資料信號時，與該通道節點ch _j 相連的其餘使用者節點u _k (k Φ _j ,k≠i)發送的信號x _k 被稱為干擾信號。因此通道節點ch _j 的輸入消息包含所有干擾信號x _k (k Φ _j ,k≠i)的先驗消息之和，由於干擾信號x _k (k Φ _j ,k≠i)的先驗消息可以通過(l-1)次反覆運算的計算，進一步分析可得與的關係表示為公式(3)：

在第l次反覆運算時，通道節點ch _j 需要根據除了目標使用者節點u _i 之外的使用者節點的輸入消息(k Φ _j ,k≠i)計算出需傳遞給目標使用者節點u _i 的消息，其中，包含了調製後信號x _i 中第m個位元b _i,m 的對數似然比(LLR)值，記作公式(4)：

根據最大後驗概率準則(MAP)，基於BP演算法的b _i,m 的對數似然比的計算如公式(5)所示：

其中，p(y _j ｜h _j ,x _i ,x _k )表示通道條件轉移概率密度，假設通道雜訊n是服從複高斯分佈的雜訊向量，可以得到 p(y _j ｜h _j ,x _i ,x _k )exp，其中，“”表示“正比於”；

對公式(5)採用Max-Log-MAP近似演算法可得公式(6)：

公式(6)中，表示與通道節點ch _j 對應的使用者節點集合Φ _j 包含的d _c 個使用者節點的全部調製符號組成的列向量，x _i =s表示使用者節點u _i 的調製符號選取s，x _i =s ₀表示使用者節點u _i 的調製符號選取s ₀，s表示任意位元序列對應的調製符號，s ₀表示全0位元序列對應的調製符號，表示d _c 個M階調製的信號集合的聯集，σ²表示雜訊n _j 的功率值。

綜上所述，BP演算法的一般處理步驟如下：Step1：初始化，，給定最大反覆運算次數N，進入Step2；Step2：判斷反覆運算次數l是否大於最大反覆運算次數N，如果不大於，令l=l+1，進入Step3，否則進入Step5；Step3：利用公式(3)計算，進入Step4；Step4：利用公式(5)或者公式(6)計算，進入Step2； Step5：利用公式計算使用者節點u _i 的後驗概率，並送到硬判決器或者軟解碼器。

根據公式(6)可以看出，由於A _M 共包括2 ^M 個星座點，的候選星座圖向量的取值個數是。因此，使用BP演算法時，計算通道節點輸出消息的複雜度隨著調製階數M和通道節點度d _c 的增加呈現指數級增長，即。當增加通道節點度時，該複雜度將變得非常高。

通過分析發現，相關技術中的非正交多重進接中多信號檢測演算法中，例如BP演算法或IDD演算法，計算通道節點輸出消息的複雜度隨著調製階數M和通道節點度d _c 的增加呈現指數級增長的原因主要在於：對所有干擾信號x _k (k Φ _j ,k≠i)的可能組合方式進行遍歷。

基於此，本發明降低非正交多重進接中信號檢測的複雜度的方法主要為：僅對部分使用者節點進行前L次反覆運算過程，在L次反覆運算過程之後，對所有使用者節點進行反覆運算檢測，通過有選擇性地使用使用者節點參與反覆運算過程，達到降低信號檢測的複雜度，並儘量保持系統性能的目的。

以下實施例中，消息為軟的度量值，表示連接使用者節點和通道節點的每條邊上的可靠性。

本發明實施例所提供的非正交多重進接中信號檢測的方法可以應用於上行信號檢測中，也可以應用於下行信號檢測中。

圖4為本發明一些實施例中非正交多重進接中信號檢測方法的詳細流程。該非正交多重進接中信號檢測方法包括以下步驟401至405。

在步驟401中，確定複用一個或多個通道節點的每個使用者節點的訊擾雜比(Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR)。

具體地，根據接收的各個使用者的正交導頻信號，確定複用一個或多個通道節點的每個使用者節點的訊擾雜比。例如：針對某使用者節點的導頻信號進行通道估計，並且根據通道估計值計算通道估計功率，以及根據干擾雜訊計算干擾雜訊功率，然後計算導頻信號的通道估計功率和干擾雜訊功率的比值，得到該使用者節點的訊擾雜比。

在步驟402中，分別將每個使用者節點的訊擾雜比與閾值進行比較，確定訊擾雜比大於該閾值的使用者節點，將確定出的使用者節點組成第一集合，將複用該一個或多個通道節點所有使用者節點組成第二集合。

其中，訊擾雜比是指接收到的有用信號的強度與接收到的干擾信號的強度的比值，干擾信號包括雜訊和干擾。

實施中，該閾值為預設值，具體可以是通過模擬計算確定，也可以是經驗值。

在步驟403中，根據每個通道節點以及第一集合中的每個使用者節點，通過前L次反覆運算過程確定每個通道節點傳送給第一集合中的每個使用者節點的消息，其中L大於1且小於N，N為正整數。

可選地，L為預設的整數，N為預設的正整數，L和N分別根據系統性能和計算複雜度確定。其中，L取值越大，計算複雜度降低越大，L的確定原則為在不影響系統性能的情況下儘量選取較大值。

可選地，前L次反覆運算過程中的一次反覆運算過程為： 若確定當前反覆運算次數不大於L，根據上一次反覆運算過程獲得的每個通道節點傳送給第一集合中的每個使用者節點的消息，確定本次反覆運算過程獲得的第一集合中的每個使用者節點分別傳送給每個通道節點的消息；分別針對第一集合中的每個使用者節點進行以下過程：該使用者節點作為目標使用者節點，根據除該目標使用者節點之外的每個該使用者節點分別傳輸給每個通道節點的消息，確定本次反覆運算過程獲得的每個通道節點傳送給該目標使用者節點的消息，即確定本次反覆運算過程獲得的每個通道節點傳送給該使用者節點的消息；採用預設步長更新當前反覆運算次數。

重複該反覆運算過程直至當前反覆運算次數大於L。

其中，預設步長一般設置為1，具體實施中也不排除將預設步長設置為其它數值的情況。

可選地，前L次反覆運算過程中的每次反覆運算過程，對於第二集合中包含且第一集合中不包含的使用者節點，確定每個通道節點傳送給該使用者節點的消息為初始值。即第L次反覆運算過程之後，對於第二集合中包含且第一集合中不包含的使用者節點，每個通道節點傳遞給該使用者節點的消息為第1次反覆運算過程執行之前的初始值。

在步驟404中，根據每個通道節點和第二集合中的每個使用者節點，以及根據前L次反覆運算過程確定每個通道節點傳送給第一集合中的每個使用者節點的消息，通過第L+1次至第N次反覆運算過程確定每個通道節點傳送給第二集合中的每個使用者節點的消息。

具體地，第L+1次至第N次反覆運算過程中的一次反覆運算過程為：若確定當前反覆運算次數不小於L+1且不大於N，根據上一次反覆運算過程獲得的每個通道節點傳送給第二集合中的每個使用者節點的消息，確定本次反覆運算過程獲得的第二集合中的每個使用者節點分別傳送給每個通道節點的消息；分別針對第二集合中的每個使用者節點執行以下過程：將該使用者節點作為目標使用者節點，根據除該目標使用者節點之外的每個使用者節點分別傳輸給每個通道節點的消息，確定本次反覆運算過程獲得的每個通道節點傳送給該目標使用者節點的消息；採用預設步長更新當前反覆運算次數。

重複該反覆運算過程直至當前反覆運算次數大於N。

其中，預設步長一般設置為1，實施中也不排除將預設步長設置為其它數值的情況。

步驟405：根據每個通道節點傳送給第二集合中的每個使用者節點的消息，檢測每個使用者節點各自對應的資料信號。

可選地，對於第二集合中的任意一個使用者節點，根據每個通道節點傳遞給該使用者節點的消息計算該使用者節點的後驗概率，將該使用者節點的後驗概率送至硬判決器或者軟解碼器得到該使用者節點對應的資料信號。

本發明一些實施例提供的信號檢測的具體過程可描述為如下過程：

步驟一，接收機初始化以及，其中表示在第0次反覆運算時使用者節點u _i 傳送給通道節點ch _j 的消息，表示在第0次反覆運算時通道節點ch _j 傳送給使用者節點u _i 的消息，獲取預設的最大反覆運算次數N和預設的前期反覆運算次數L，其中L<N，並將當前反覆運算次數l初始化為零。

步驟二，接收機根據接收信號計算各使用者節點的訊擾雜比，按照訊擾雜比將各使用者節點劃分為高訊擾雜比使用者集合和低訊擾雜比使用者集合，其中，高訊擾雜比使用者集合中包含的使用者節點的訊擾雜比大於預設閾值，表示為i {SINR _H }；低訊擾雜比使用者集合中包含的使用者節點的訊擾雜比不大於該預設閾值，表示為i {SINR _L }。

步驟三，接收機判斷當前反覆運算次數l是否大於前期反覆運算次數L，若不大於，令l=l+1，執行步驟四，否則，執行步驟六；

步驟四，分別利用公式(7)計算第l次反覆運算時每個使用者節點傳遞給每個通道節點的消息，執行步驟五，其中，使用者節點u _i 傳送給通道節點ch _j 的消息，表示為：

其中，(x _i )表示第l-1次反覆運算時通道節點ch _n 傳送給使用者節點u _i 的消息，n表示通道節點的索引，n的取值為n Γ _i ,n≠j,Γ _i 表示與使用者節點u _i 相連的所有通道節點的集合。

步驟五，利用高訊擾雜比使用者集合進行第l次反覆運算檢測，根據公式(8)或公式(9)計算，即第l次反覆運算時通道節點ch _j 傳送給使用者節點u _i 的消息，轉去執行步驟三，具體地公式(8)表示為：

其中，表示在第l次反覆運算時，通道節點ch _j 傳遞給使用者節點u _i 的關於x _i 中第m個位元b _i,m 的對數似然比值，x _i 表示使用者節點u _i 調製後的信號，A _M 為每個使用者節點發送的M階調製的信號集合，y _j 表示接收機通過通道節點ch _j 的接收信號，x _k 表示使用者節點u _k 調製後的信號，k的取值範圍為k Φ _j ,k≠i,Φ _j 表示與通道節點ch _j 相連的所有使用者節點的集合，p(y _j ｜h _j ,x _i ,x _k )表示通道條件轉移概率密度，假設通道雜訊n是服從複高斯分佈的雜訊向量，可以得到 p(y _j ｜h _j ,x _i ,x _k )exp，其中，“”表示“正比於”； 。第一次反覆運算時x _i 和x _k 分別為發送星座圖A _M 中的任意一個點。

具體地，公式(9)表示為：

其中，表示在第l次反覆運算時，通道節點ch _j 傳遞給使用者節點u _i 的關於x _i 中第m個位元b _i,m 的對數似然比值，x _i 表示使用者節點u _i 調製後的信號，表示與通道節點ch _j 對應的使用者節點集合Φ _j 包含的d _c 個使用者節點的全部調製符號組成的列向量，x _i =s ₀表示使用者節點u _i 的調製符號選取s ₀，s表示任意位元序列對應的調製符號，s ₀表示全0位元序列對應的調製符號，d _c 為通道節點的度數，通道節點的度數是指同時使用該通道節點的使用者節點數，h _j 表示通道節點ch _j 的通道回應，x _k 表示使用者節點u _k 調製後的信號，k的取值範圍為k Φ _j ,k≠i,Φ _j 表示與通道節點ch _j 相連的所有使用者節點的集合，表示d _c 個M階調製的信號集合的聯集，σ²表示雜訊n _j 的功率值。

步驟六，判斷當前反覆運算次數l是否大於最大反覆運算次數N，如果不大於，令l=l+1，執行步驟七，否則執行步驟九；

步驟七，公式(7)計算第l次反覆運算時每個使用者節點傳遞給每個通道節點的消息，執行步驟八；

步驟八，利用複用時頻資源的所有使用者節點進行第l次反 覆運算檢測，即利用公式(10)或公式(11)計算，即第l次反覆運算時通道節點ch _j 傳送給使用者節點u _i 的消息，轉去執行步驟六。具體地，公式(10)表示為：

其中，表示在第l次反覆運算時，通道節點ch _j 傳遞給使用者節點u _i 的關於x _i 中第m個位元b _i,m 的對數似然比值，x _i 表示使用者節點u _i 調製後的信號，A _M 為每個使用者節點發送的M階調製的信號集合，y _j 表示接收機通過通道節點ch _j 的接收信號，x _k 表示使用者節點u _k 調製後的信號，k的取值範圍為k Φ _j ,k≠i,Φ _j 表示與通道節點ch _j 相連的所有使用者節點的集合，p(y _j ｜h _j ,x _i ,x _k )表示通道條件轉移概率密度，假設通道雜訊n是服從複高斯分佈的雜訊向量，可以得到p(y _j ｜h,x _i ，x _k )exp，其中，“”表示“正比於”；

具體地，公式(11)表示為：

其中，表示在第l次反覆運算時，通道節點ch _j 傳 遞給使用者節點u _i 的關於x _i 中第m個位元b _i,m 的對數似然比值，x _i 表示使用者節點u _i 調製後的信號，表示與通道節點ch _j 對應的使用者節點集合Φ _j 包含的d _c 個使用者節點的全部調製符號組成的列向量，x _i =s ₀表示使用者節點u _i 的調製符號選取s ₀，s表示任意位元序列對應的調製符號，s ₀表示全0位元序列對應的調製符號，d _c 為通道節點的度數，通道節點的度數是指同時使用該通道節點的使用者節點數，h _j 表示通道節點ch _j 的通道回應，x _k 表示使用者節點u _k 調製後的信號，k的取值範圍為k Φ _j ,k≠i,Φ _j 表示與通道節點ch _j 相連的所有使用者節點的集合，表示d _c 個M階調製的信號集合的聯集，σ²表示雜訊n _j 的功率值。

步驟九，利用公式(12)計算使用者節點u _i 調製後的信號x _i 的後驗概率，並將該後驗概率送至硬判決器或者軟解碼器，得到該硬判決器或軟解碼器輸出的使用者節點u _i 的資料信號。具體地，公式(12)表示為：

其中，Γ _i 表示與使用者節點u _i 相連的所有通道節點的集合，表示在第N次反覆運算時通道節點ch _j 傳送給使用者節點u _i 的消息。

由步驟三至步驟五可以看出，在當前反覆運算次數l L時僅有部分使用者節點更新消息，優化後的檢測演算法僅需要計算部分使用者節點的資料的對數似然比，極大降低了計算複雜度，在當前反覆運算次 數L<l N時，在前L次對高訊擾雜比使用者集合中的使用者節點的資料反覆運算結果的輔助下，可以快速檢測出所有使用者節點的資料信號。

本發明實施例提供的信號檢測方法可以用於上行的基地台接收機和下行的終端接收機。尤其對於下行的終端接收機，由於多使用者節點之間存在功率分配，到達某一個使用者節點的多個使用者節點的信號在訊擾雜比上容易形成差距，則終端可以僅採用自身和強干擾使用者節點進行前期的反覆運算檢測，在不影響系統性能的情況下，能夠明顯降低終端檢測的複雜度。

以下以PDMA使用3個時頻資源單元複用6個使用者節點為例，以下具體實施例中以使用者節點為終端為例，對本發明實施例提供的信號檢測方法的檢測過程進行詳細說明。

在本發明一些實施例中：對於上行傳輸過程，基地台接收複用時頻資源的所有終端的信號，根據每個終端的信號的訊擾雜比對所有終端進行分類，得到高訊擾雜比終端集合，表示為{u ₁,u ₂,u ₃}，以及低訊擾雜比終端集合，表示為{u ₄,u ₅,u ₆}，得到由訊擾雜比區分的因數圖如圖5所示。

選擇最大反覆運算次數N=5，前期反覆運算次數L=2，則在前L次反覆運算檢測過程中，僅更新高訊擾雜比終端集合中的終端的消息，保持低訊擾雜比終端集合中的終端的消息不變。對於終端u _i 的消息按照公式(13)更新，公式(13)表示為：

其中，表示在第l次反覆運算時，通道節點ch _j 傳遞給終端u _i 的關於終端u _i 的信號x _i 中第m個位元b _i,m 的對數似然比值，x _i 表示終端u _i 調製後的信號，A _M 為每個終端發送的M階調製的信號集合，y _j 表示基地台通過通道節點ch _j 的接收信號，x _k 表示終端u _k 調製後的信號，k的取值範圍為k Φ _j ,k≠i，Φ _j 表示與通道節點ch _j 相連的所有終端的集合，p(y _j ｜h _j ,x _i ,x _k )表示通道條件轉移概率密度，假設通道雜訊n是服從複 高斯分佈的雜訊向量，可以得到p(y _j ｜h _j ,x _i ,x _k )exp，其中， “”表示“正比於”；，其中，i {SINR _H }={1,2,3}表示屬於高訊擾雜比終端集合的終端的索引，i {SINR _L )={4,5,6}表示屬於低訊擾雜比集合的終端的索引。

在L次反覆運算檢測之後，所有的終端按照公式(14)更新消息，公式(14)表示為：

公式(14)中各參數的物理意義可參見公式(13)的描述，此處不再贅述。

在本發明一些實施例中： 對於下行傳輸過程，以終端1的信號接收過程為例進行說明。

終端1接收複用時頻資源的所有終端的信號，根據每個終端的信號的訊擾雜比對所有終端進行分類，得到高訊擾雜比終端集合，表示為{u ₁,u ₂}，以及低訊擾雜比終端集合，表示為{u ₃,u ₄,u ₅,u ₆}，得到由訊擾雜比區分的因數圖如圖6所示。

選擇最大反覆運算次數N=5，前期反覆運算次數L=2，則在前L次反覆運算檢測過程中，僅更新高訊擾雜比終端集合中的終端的消息，保持低訊擾雜比終端集合中的終端的消息不變。對於終端u _i 的消息按照公式(15)更新，公式(15)表示為：

其中，表示在第l次反覆運算時，通道節點ch _j 傳遞給終端u _i 的關於x _i 中第m個位元b _i,m 的對數似然比值，x _i 表示終端u _i 調製後的信號，表示與通道節點ch _j 對應的終端集合Φ _j 包含的d _c 個終端的全部調製符號組成的列向量，x _i =s ₀表示終端u _i 的調製符號選取s ₀，s表示任意位元序列對應的調製符號，s ₀表示全0位元序列對應的調製符號，d _c 為通道節點的度數，通道節點的度數是指同時使 用該通道節點的終端數，h _j 表示通道節點ch _j 的通道回應，x _k 表示終端u _k 調製後的信號，k的取值範圍為k Φ _j ,k≠i,Φ _j 表示與終端j相連的所有使用者節點的集合，表示d _c 個M階調製的信號集合的聯集，σ²表示雜訊n _j 的功率值。其中，i {SINR _H }={1,2}表示屬於高訊擾雜比終端集合的終端的索引，i {SINR _L }={3,4,5,6}表示屬於低訊擾雜比集合的終端的索引。

在L次反覆運算檢測之後，所有的終端按照公式(16)更新消息，公式(16)表示為：

公式(16)中各參數的物理意義可參見公式(15)的描述，此處不再贅述。

基於同一發明構思，本發明實施例中還提供了一種非正交多重進接中信號檢測裝置，該裝置的具體實施可參見方法實施例部分的描述，重複之處不再贅述，如圖7所示，該裝置主要包括：第一處理模組701，用於確定複用一個或多個通道節點的每個使用者節點的訊擾雜比；第二處理模組702，用於分別將每個該使用者節點的訊擾雜比與閾值進行比較，確定該訊擾雜比大於該閾值的使用者節點，將確定的使用者節點組成第一集合，將複用該一個或多個通道節點所有該使用者節 點組成第二集合；第三處理模組703，用於根據每個該通道節點以及該第一集合中的每個該使用者節點，通過前L次反覆運算過程確定每個該通道節點傳送給該第一集合中的每個該使用者節點的消息，其中L大於1且小於N，N為正整數；第四處理模組704，用於根據每個該通道節點和該第二集合中的每個該使用者節點，以及根據前L次反覆運算過程確定每個該通道節點傳送給該第一集合中的每個該使用者節點的消息，通過第L+1次至第N次反覆運算過程確定每個該通道節點傳送給該第二集合中的每個該使用者節點的消息；第五處理模組705，用於根據每個該通道節點傳送給該第二集合中的每個該使用者節點的消息，檢測每個該使用者節點各自對應的資料信號。

可選地，該第三處理模組703具體用於：在該前L次反覆運算過程中的一次反覆運算過程為：若確定當前反覆運算次數不大於L，根據上一次反覆運算過程獲得的每個該通道節點傳送給該第一集合中的每個該使用者節點的消息，確定本次反覆運算過程獲得的該第一集合中的每個該使用者節點分別傳送給每個該通道節點的消息；分別針對該第一集合中的每個該使用者節點，將該使用者節點作為目標使用者節點，根據除該目標使用者節點之外的每個該使用者節點分別傳輸給每個該通道節點的消息，確定本次反覆運算過程獲得的每個 該通道節點傳送給該目標使用者節點的消息；採用預設步長更新當前反覆運算次數。

第三處理模組703重複該反覆運算過程直至當前反覆運算次數大於L。

可選地，該第三處理模組703具體用於：在該前L次反覆運算過程中的每次反覆運算過程中，對於該第二集合中包含且該第一集合中不包含的該使用者節點，確定每個該通道節點傳送給該使用者節點的消息為初始值。

可選地，該第四處理模組704具體用於：在第L+1次至第N次反覆運算過程中的一次反覆運算過程為：若確定當前反覆運算次數不小於L+1且不大於N，根據上一次反覆運算過程獲得的每個該通道節點傳送給該第二集合中的每個該使用者節點的消息，確定本次反覆運算過程獲得的該第二集合中的每個該使用者節點分別傳送給每個該通道節點的消息；分別針對該第二集合中的每個該使用者節點，將該使用者節點作為目標使用者節點，根據除該目標使用者節點之外的每個該使用者節點分別傳輸給每個該通道節點的消息，確定本次反覆運算過程獲得的每個該通道節點傳送給該目標使用者節點的消息；採用預設步長更新當前反覆運算次數。

第四處理模組704重複該反覆運算過程直至當前反覆運算次數大於N。

可選地，該L為預設的整數，該N為預設的正整數，該L和該N分別根據系統性能和計算複雜度確定。

基於同一發明構思，本發明實施例中還提供了一種非正交多重進接中信號檢測裝置，該裝置的實施可參見方法實施例部分的描述，重複之處不再贅述，如圖8所示，該設備主要包括處理器801和記憶體802，其中，記憶體802中保存有預設的程式，處理器801讀取記憶體802中的程式，按照該程式執行以下過程：確定複用一個或多個通道節點的每個使用者節點的訊擾雜比；分別將每個該使用者節點的訊擾雜比與閾值進行比較，確定該訊擾雜比大於該閾值的使用者節點，將確定的使用者節點組成第一集合，將複用該一個或多個通道節點所有該使用者節點組成第二集合；根據每個該通道節點以及該第一集合中的每個該使用者節點，通過前L次反覆運算過程確定每個該通道節點傳送給該第一集合中的每個該使用者節點的消息，其中L大於1且小於N，N為正整數；根據每個該通道節點和該第二集合中的每個該使用者節點，以及根據前L次反覆運算過程確定每個該通道節點傳送給該第一集合中的每個該使用者節點的消息，通過第L+1次至第N次反覆運算過程確定每個該通道節點傳送給該第二集合中的每個該使用者節點的消息；根據每個該通道節點傳送給該第二集合中的每個該使用者節點的消息，檢測每個該使用者節點各自對應的資料信號。

可選地，處理器801在該前L次反覆運算過程中的一次反覆 運算過程包括：若確定當前反覆運算次數不大於L，根據上一次反覆運算過程獲得的每個該通道節點傳送給該第一集合中的每個該使用者節點的消息，確定本次反覆運算過程獲得的該第一集合中的每個該使用者節點分別傳送給每個該通道節點的消息；分別針對該第一集合中的每個該使用者節點，將該使用者節點作為目標使用者節點，根據除該目標使用者節點之外的每個該使用者節點分別傳輸給每個該通道節點的消息，確定本次反覆運算過程獲得的每個該通道節點傳送給該目標使用者節點的消息；採用預設步長更新當前反覆運算次數。

可選地，處理器801在該前L次反覆運算過程中的每次反覆運算過程中，對於該第二集合中包含且該第一集合中不包含的該使用者節點，確定每個該通道節點傳送給該使用者節點的消息為初始值。

可選地，處理器801在第L+1次至第N次反覆運算過程中的一次反覆運算過程包括：若確定當前反覆運算次數不小於L+1且不大於N，根據上一次反覆運算過程獲得的每個該通道節點傳送給該第二集合中的每個該使用者節點的消息，確定本次反覆運算過程獲得的該第二集合中的每個該使用者節點分別傳送給每個該通道節點的消息；分別針對該第二集合中的每個該使用者節點，將該使用者節點作為目標使用者節點，根據除該目標使用者節點之外的每個該使用者節點分別傳輸給每個該通道節點的消息，確定本次反覆運算過程獲得的每個 該通道節點傳送給該目標使用者節點的消息；採用預設步長更新當前反覆運算次數。

可選地，該L為預設的整數，該N為預設的正整數，該L和該N分別根據系統性能和計算複雜度確定。

其中，處理器和記憶體通過匯流排連接，匯流排架構可以包括任意數量的互聯的匯流排和橋接器，具體上由處理器代表的一個或多個處理器和記憶體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。處理器負責管理匯流排架構和通常的處理，記憶體可以存儲處理器在執行操作時所使用的資料。

實施中，該裝置可以是基地台，也可以是終端。

基於上述技術方案，本發明實施例中，根據每個使用者節點的訊擾雜比從複用通道節點的多個使用者節點中選擇高訊擾雜比的使用者節點作為第一集合，在前L次反覆運算過程中僅對第一集合中的使用者節點進行反覆運算處理，即通過前L次反覆運算過程確定每個通道節點傳送給第一集合中的每個使用者節點的消息，從而降低了非正交多重進接中信號檢測的複雜度。相較於相關技術中的檢測演算法，在前L次反覆運算過程省去了低訊擾雜比的使用者節點的反覆運算更新過程，在不影響系統性能的情況下極大降低了計算複雜度，在當前反覆運算次數L<l N時，在前L次對高訊擾雜比使用者集合中的使用者節點的資料反覆運算結果的輔助下，可以快速檢測出所有使用者節點的資料信號。

本領域內的技術人員應明白，本發明的實施例可提供為方法、系統、或電腦程式產品。因此，本發明可採用完全硬體實施例、完全軟體實施例、或結合軟體和硬體方面的實施例的形式。而且，本發明可採用在一個或多個其中包含有電腦可用程式碼的電腦可用存儲介質(包括但不限於磁碟記憶體和光學記憶體等)上實施的電腦程式產品的形式。

本發明是參照根據本發明實施例的方法、設備(系統)、和電腦程式產品的流程圖和/或方塊圖來描述的。應理解可由電腦程式指令實現流程圖和/或方塊圖中的每一流程和/或方塊、以及流程圖和/或方塊圖中的流程和/或方塊的結合。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/或方塊圖一個方塊或多個方塊中指定的功能的裝置。

這些電腦程式指令也可儲存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，使得儲存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/或方塊圖一個方塊或多個方塊中指定的功能。

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/或方塊圖一個方塊或多個方塊中指定的功能的步驟。

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請求項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。

Claims (10)

1. 一種非正交多重進接中信號檢測方法，包括：確定複用一個或多個通道節點的每個使用者節點的訊擾雜比；分別將每個該使用者節點的訊擾雜比與閾值進行比較，確定該訊擾雜比大於該閾值的使用者節點，將確定的使用者節點組成第一集合，將複用該一個或多個通道節點所有該使用者節點組成第二集合；根據每個該通道節點以及該第一集合中的每個該使用者節點，通過前L次反覆運算過程確定每個該通道節點傳送給該第一集合中的每個該使用者節點的消息，其中L大於1且小於N，N為正整數；根據每個該通道節點和該第二集合中的每個該使用者節點，以及根據前L次反覆運算過程確定每個該通道節點傳送給該第一集合中的每個該使用者節點的消息，通過第L+1次至第N次反覆運算過程確定每個該通道節點傳送給該第二集合中的每個該使用者節點的消息；以及根據每個該通道節點傳送給該第二集合中的每個該使用者節點的消息，檢測每個該使用者節點各自對應的資料信號。
2. 如請求項1所述的非正交多重進接中信號檢測方法，其中，該前L次反覆運算過程中的一次反覆運算過程包括：若確定當前反覆運算次數不大於L，根據上一次反覆運算過程獲得的每個該通道節點傳送給該第一集合中的每個該使用者節點的消息，確定本次反覆運算過程獲得的該第一集合中的每個該使用者節點分別傳送給每個該通道節點的消息；分別針對該第一集合中的每個該使用者節點，將該使用者節點作為目標使用者節點，根據除該目標使用者節點之外的每個該使用者節點分別傳輸給每個該通道節點的消息，確定本次反覆運算過程獲得的每個該通道節點傳送給該目標使用者節點的消息；採用預設步長更新當前反覆運算次數。
3. 如請求項2所述的非正交多重進接中信號檢測方法，其中，該前L次反覆運算過程中的每次反覆運算過程包括：對於該第二集合中包含且該第一集合中不包含的該使用者節點，確定每個該通道節點傳送給該使用者節點的消息為初始值。
4. 如請求項3所述的非正交多重進接中信號檢測方法，其中，第L+1次至第N次反覆運算過程中的一次反覆運算過程包括：若確定當前反覆運算次數不小於L+1且不大於N，根據上一次反覆運算過程獲得的每個該通道節點傳送給該第二集合中的每個該使用者節點的消息，確定本次反覆運算過程獲得的該第二集合中的每個該使用者節點分別傳送給每個該通道節點的消息；分別針對該第二集合中的每個該使用者節點，將該使用者節點作為目標使用者節點，根據除該目標使用者節點之外的每個該使用者節點分別傳輸給每個該通道節點的消息，確定本次反覆運算過程獲得的每個該通道節點傳送給該目標使用者節點的消息；採用預設步長更新當前反覆運算次數。
5. 如請求項1至4中任一項所述的非正交多重進接中信號檢測方法，其中，該L為預設的整數，該N為預設的正整數，該L和該N分別根據系統性能和計算複雜度確定。
6. 一種非正交多重進接中信號檢測裝置，包括處理器和記憶體：其中，該處理器用於讀取該記憶體中的預存程式，執行下列過程：確定複用一個或多個通道節點的每個使用者節點的訊擾雜比；分別將每個該使用者節點的訊擾雜比與閾值進行比較，確定該訊擾雜比大於該閾值的使用者節點，將確定的使用者節點組成第一集合，將複用該一個或多個通道節點所有該使用者節點組成第二集合；根據每個該通道節點以及該第一集合中的每個該使用者節點，通過前L次反覆運算過程確定每個該通道節點傳送給該第一集合中的每 個該使用者節點的消息，其中L大於1且小於N，N為正整數；根據每個該通道節點和該第二集合中的每個該使用者節點，以及根據前L次反覆運算過程確定每個該通道節點傳送給該第一集合中的每個該使用者節點的消息，通過第L+1次至第N次反覆運算過程確定每個該通道節點傳送給該第二集合中的每個該使用者節點的消息；以及根據每個該通道節點傳送給該第二集合中的每個該使用者節點的消息，檢測每個該使用者節點各自對應的資料信號；該記憶體，用於保存處理器執行操作時所使用的資料。
7. 如請求項6所述的非正交多重進接中信號檢測裝置，其中，該處理器用於讀取該記憶體中的程式，執行下列過程：在該前L次反覆運算過程中的一次反覆運算過程中：若確定當前反覆運算次數不大於L，根據上一次反覆運算過程獲得的每個該通道節點傳送給該第一集合中的每個該使用者節點的消息，確定本次反覆運算過程獲得的該第一集合中的每個該使用者節點分別傳送給每個該通道節點的消息；分別針對該第一集合中的每個該使用者節點，將該使用者節點作為目標使用者節點，根據除該目標使用者節點之外的每個該使用者節點分別傳輸給每個該通道節點的消息，確定本次反覆運算過程獲得的每個該通道節點傳送給該目標使用者節點的消息；採用預設步長更新當前反覆運算次數。
8. 如請求項7所述的非正交多重進接中信號檢測裝置，其中，該處理器用於讀取該記憶體中的程式，執行下列過程：在該前L次反覆運算過程中的每次反覆運算過程中，對於該第二集合中包含且該第一集合中不包含的該使用者節點，確定每個該通道節點傳送給該使用者節點的消息為初始值。
9. 如請求項8所述的非正交多重進接中信號檢測裝置，其中，該處理器用於讀取該記憶體中的程式，執行下列過程：在第L+1次至第N次反覆運算過程中的一次反覆運算過程中：若確定當前反覆運算次數不小於L+1且不大於N，根據上一次反覆運算過程獲得的每個該通道節點傳送給該第二集合中的每個該使用者節點的消息，確定本次反覆運算過程獲得的該第二集合中的每個該使用者節點分別傳送給每個該通道節點的消息；分別針對該第二集合中的每個該使用者節點，將該使用者節點作為目標使用者節點，根據除該目標使用者節點之外的每個該使用者節點分別傳輸給每個該通道節點的消息，確定本次反覆運算過程獲得的每個該通道節點傳送給該目標使用者節點的消息；採用預設步長更新當前反覆運算次數。
10. 如請求項6至9中任一項所述的非正交多重進接中信號檢測裝置，其中，該L為預設的整數，該N為預設的正整數，該L和該N分別根據系統性能和計算複雜度確定。