[发明专利]基于跨时隙消息传递算法的符号级NOMA非同步接收方法

说明书

本发明公开的基于跨时隙消息传递算法的符号级NOMA非同步接收方法，涉及一种基于因子图的符号级非正交多址接入非同步多用户检测方法，属于通信领域。本发明实现方法为：将时间维度引入到传统的二维因子图中，形成基于三维因子图模型的跨时隙消息传递方法，通过利用消息传递方法在每个用于传输的频率资源上跨越时隙对每个用户的码元进行估计，实现对非同步LDS系统的多用户检测，解决传统符号级NOMA系统只能同步传输的问题，实现符号级NOMA非同步接收，提高数据传输效率，拓展LDS系统的能力范围，增强LDS在海量物联通信中的可用性。

技术领域

本发明涉及一种基于因子图的符号级非正交多址接入(Non-OrthogonalMultiple Access，NOMA)非同步多用户检测方法，具体涉及非同步传输、上行低密度签名(Low-Density Signature，LDS)系统、消息传递算法的一种上行非同步LDS系统的多用户检测方法，属于通信领域。

技术背景

近年来，无线通信系统连接设备呈现爆炸式增长，频率资源稀缺的问题逐渐突出。为了缓解无线资源稀缺的问题，学界提出了非正交多址接入技术，提高了频谱的利用率，并逐渐成为一种很有前途的技术。

非正交多址接入技术是一种可在相同的无线资源上进行多用户传输的技术，是海量物联通信场景下实现吞吐量提升的具有重要潜力的使能技术。海量物联通信场景下，如何在非同步传输的情况下实现海量数据的准确接收是多址接入技术的研究重点之一。目前的非正交多址技术可以分为两种：1)比特级NOMA，利用比特扩展、比特交织等技术实现，并在接收端可采用串行干扰删除进行多用户检测；2)符号级NOMA，利用稀疏/稠密扩展、序列设计等技术实现，在接收端可采用消息传递、串行干扰删除等技术实现多用户检测。

以上两种NOMA的研究大多均在同步传输的假设下进行，这不仅要求精确的用户间同步，也大大影响数据的传输效率。而非同步传输可以规避用户间的严格同步，可以一定程度克服以上问题。目前，与比特级NOMA相比，非同步符号级NOMA的多用户检测的研究还无人涉及，需要深入研究。LDS作为一种符号级NOMA，利用预先设计的码本将每个用户的比特信息稀疏的映射到多个频率资源实现过载，以提高频谱效率，实现系统接入数量和吞吐量的提升。在非同步传输时，LDS系统中每个用户叠加在同样频率资源下的数据在时间上相互错落，同步假设下的多用户检测接收机无法实现正确接收。

发明内容

为了解决非同步传输场景下上行LDS系统这种符号级NOMA的多用户检测问题，本发明公开的基于跨时隙消息传递算法的符号级NOMA非同步接收方法要解决的技术问题是：通过利用消息传递方法在每个用于传输的频率资源上跨越时隙对每个用户的码元进行估计，以消除非同步带来的多用户间干扰，实现非同步下LDS系统的多用户检测，提高系统的传输效率。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

基于跨时隙消息传递算法的符号级NOMA非同步接收方法，包括如下步骤：

步骤一、发射端对K个用户对各自的信息比特依次进行信道编码，调制，LDS码本映射，成形滤波，得到将要发送的波形信号，并且所有用户均采用接收机已知并且同样的波形信号。

发送端有K个用户进行LDS上行传输。对任意用户k的信息比特依次进行编码、Mod阶调制，生成长度为p的调制信号b_k。

每Mod个调制符号被映射到大小为K的N维LDS复码本，生成复LDS码字c_k。该码本每个具有映射关系的码元的实部和虚部均有2^Mod种可能的取值，且正负成对出现。

通过成型滤波得到：

其中，表示用户k,k＝1…K在频率资源n,n＝1…N上的第i,i＝1…p个码元，s(t)表示一个周期为T的单位能量的波形信号。并且所有用户均采用接收机已知并且同样的波形信号。