[发明专利]超奈奎斯特通信系统中的双向串行干扰消除方法

说明书

本发明公开了一种超奈奎斯特通信系统中的双向串行干扰消除方法，主要解决现有超奈奎斯特通信系统中接收端进行信号检测时，复杂度高，解调性能差的问题。其实现方案是：对到达接收端的信号进行匹配滤波、采样，得到采样数据；用截短的波形成型滤波器对采样数据进行前向加后向的双向串行干扰消除，即先利用当前码元前面的解调码元消除前向串行干扰，得到解调信号的临时判决值，再利用解调信号的临时判决值消除后向串行干扰，得到最终的解调信号。本发明通过对采样数据进行前向加后向的双向串行干扰消除，在提高超奈奎斯特通信系统接收端解调性能的同时，降低了接收端的复杂度，可用于超奈奎斯特通信系统中接收端信号的解调。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别涉及一种双向串行干扰消除方法，可用于超奈奎斯特通信系统中接收端信号的解调。

背景技术

无线移动通信领域通信技术的快速发展和用户要求的不断提升，使得无线传输速率的需求在急剧增长，但是人们所能利用的频谱资源越来越稀缺，所以第五代5G移动通信网络需要依靠新的技术来提高频谱效率。

奈奎斯特准则认为在带宽受限信道，高速的数据传输在不引起码间串扰的情况下所能达到的最大码元速率是信道带宽的两倍，若超过这个极限值，就会引起严重的码间串扰，造成系统的误码性能急剧恶化。所以在给定通信带宽的条件下，系统的带限特性很大程度上影响并制约了符号传输速率的提高。

早在1975年贝尔实验室学者Mazo就已经在理论上证明了在时域上只要选择合适的信号，在码元速率不超过奈奎斯特极限速率25％的情况下，其信号最小欧氏距离不会发生变化，即误码性能不受影响，这一结论，阐述了非正交传输的可能性，并由此诞生了超奈奎斯特FTN 的传输技术。作为5G通信的一种候选技术，超奈奎斯特技术允许信号以超过奈奎斯特速率的符号速率进行传输，与传统的正交传输技术相比，FTN有更高的系统容量和频谱利用率。

FTN的提出最初是想利用过剩性能来换取高速率的传输，即以可靠性的损失来换取有效性的提高。因为超奈奎斯特速率传输所引起的码间串扰ISI长度是无限长的，若要完全消除此码间串扰，使得系统在以FTN传输时误码性能不下降，需要采用最优的最大似然序列检测 MLSD算法，但由于复杂度太高，使其在实际中无法使用。

如果将FTN的码间串扰视为卷积编码，就可以采用经典的Viterbi算法或BCJR算法。如果码元速率超过奈奎斯特极限速率过多，则检测的状态数也会增加很多，就会导致Viterbi或者BCJR算法的复杂度大大提高。此时就需要采用低复杂度的改进算法，比如M-BCJR算法，这种算法是降低解调算法复杂度的新型BCJR算法，由于这些算法是基于M算法的思想提出的，其在每个时刻只保留了m个最大的状态作为可能的状态，相当于是减少搜索的BCJR算法，故其复杂度要低于原BCJR算法，且同时保持了较好的性能。

如果将FTN检测视为长ISI的消除，可以采用高级均衡算法来完成检测，或者采用适当的预编码方案，在减小符号间干扰的同时降低接收端的复杂度，或者采用连续干扰消除SIC 算法，通过逐次迭代消除估计出的ISI从而完成检测。中国人民解放军理工大学提出的专利申请“一种超奈奎斯特通信系统中基于矩阵分解的干扰消除方法”(申请日：2015年12月 24日，申请号：201510989687.0，公开号：CN105634545A)中公开了一种以矩阵分解为基础的信号检测方法，先将干扰矩阵、发送信号序列和接收信号按要求进行分块，再将分块后的干扰矩阵分为上下三角矩阵，即分开考虑前后码元的码间串扰，巧妙地采用两次串行干扰消除，将所有的干扰考虑在内进行消除。但该专利采用的方法有一定的局限性，将信号进行分块处理后，每块的首尾信号在处理前后码间串扰时，考虑的码间串扰长度小于实际串扰长度。另外，在处理消除当前码元受到后面码元的码间串扰时，因为信号检测是从前往后依次处理的，所以处理当前码元时，无法预知后面码元的检测状态，而该专利处理当前码元受到的码间串扰时，提前调用了后面码元的检测信息，这与实际情况不符。