一种迭代邻小区间干扰抑制的方法与装置的制造方法
一种迭代邻小区间干扰抑制的方法与装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信技术领域，具体设及一种基于最优贝叶斯的迭代邻小区干扰 抑制的方法与装置。
【背景技术】
[0002] (FDM即正交频分复用技术，多载波调制的一种，在Ralei曲衰落信道下的一种强 大的传输技术。（FDM的基本原理是将一个宽频信道分成若干正交子信道，将高速数据信号 转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。将传输带宽划分成一系列正 交的子载波资源，将不同的子载波资源分配给不同的用户实现多址。正因为子载波相互正 交，使单个小区内的用户之间没有干扰，然而相同频率的信号在小区之间复用，因此针对用 户的下行传输，不可避免造成蜂窝系统中邻小区干扰（inter-cell interference,ICI)， 尤其是对小区边缘的用户，而该也正式需要解决的问题。
[0003] 现在主要用于邻小区干扰抑制的技术有干扰删除、干扰协作和干扰随机化S种主 要技术。在使用干扰删除时，邻小区间需要保持同步，目标小区必须知道干扰小区的导频结 构，才能对干扰信号进行信道估计，局限性较大。干扰协作技术如部分频率复用、小区间功 率控制W及资源分配方案等在系统处于较轻和中等负载的情况下能够获得不错的性能，但 是在满负载的系统中，性能会有很强的衰落。干扰随机化技术如扰码W及跳频能够有效抑 制单个用户所受干扰，而在宏观上并没有降低整个系统中的噪声和干扰。交织分多址技术 能够分开并且消除其他用户的干扰，在较重负载的系统中有较好的使用前景。
[0004] 交织分多址（Interleave-divisionmultipleaccess,IDMA)技术通过给不同的 用户分配不同的交织器消除干扰，相比于其他的正交多址技术具有更高的性能。IDMA依靠 交织来区分不同用户的信号，在检测方面可W采用逐码迭代的多用户检测，从而提高了频 谱的利用率并可W降低接收机的复杂度。通过将IDMA技术应用于OFDM中，能够充分利用 两种技术的优点，在多径信道环境下提高传输吞吐率W及误码率性能。
[0005] 本发明主要针对(FDM-IDMA下行链路，提出一种基于最优贝叶斯的迭代邻小区干 扰抑制的接收机，应用了本发明中所述的最优贝叶斯检测算法。从仿真结果中可W看出，本 算法对邻小区的干扰有良好的抑制效果，其小区边缘用户的信号干扰问题能得到良好的解 决。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提出一种对邻小区的干扰有良好的抑制效果，基于最优贝叶斯 的迭代小区间干扰抑制的方法与装置。
[0007] 本发明提出的基于最优贝叶斯的迭代小区间干扰抑制的装置，包括：基于 0FDM-IDMA的邻小区干扰抑制发送机与基于0FDM-IDMA的邻小区干扰抑制接收机两部分； 其中： 所述基于(FDM-IDMA的邻小区干扰抑制发射机，其结构如图2所示，包括；turbo编码 器、扩频器、交织器n、调制器、傅立叶反变换器（IFFT)、循环前缀（CP)、信道CHk;原始比特 流经过化rbo编码器进行化rbo编码，再通过扩频器进行扩频，随后通过交织器31进行信 号的随机交织，接着通过调制器将该信号调制到BPSK信号，再进行(FDM封装处理；包括通 过傅立叶反变换器（IFFT)、循环前缀（CP)，对信号做IFFT、添加CP，封装成帖，最后通过信 道CH,之后形成发射信号； 具体而高采用BPSK调制，第外用户的传输比特流货晚Z 开始W及=馬的 速率进行编码，产生皆i= 1，2，...，)的编码流；经过扩频码{每巧= 1，2，...，巧}后得 {而勒，|=1义...，巧，再经过交织器JI得到频域信号的，|=1，2，...，扣^}，之后进行傅立叶 反变换（IFFT)得到时域符号{令(皆：=1义...，A.K然后添加循环前缀（CP)封装成帖，最后经 过信道CHk发送出去。
[0008] 发射机支持k个用户的多通道码流合成传输，每个用户的信号基于传统的CDMA系 统进行OFDM调制。
[000引所述基于(FDM-IDMA的邻小区干扰抑制接收机，其结构如图3所示泡括；傅立叶 变换器（IFFT)、循环前缀（CP)、MUD、解交织器、解码器DEC;接收的信号经过傅立叶变换器 (IFFT)进行IFFT;进行循环前缀（CP)和帖间隔（GI)的去除，然后经过MUD得到第一次的 估计信号马《^灿1(切，然后经解交织器进行解交织得到解码器先验软信息巧>^巧1的），之后 进入解码器DEC中进行解码得到信号的估计值斯巧），解码后的外信息巧 1(0)再通 过交织变成多用户检测器先验软信息进03灿1的），返回到MUD中，作为下一次更新所需要的 先验信息并更新接收信号，对信号实现软解调； 具体说来，接收机接收信号后做傅立叶变换，得到：y=Hd+n (1) n是方差为a2的高斯白噪声。接收的信号进行循环前缀（CP)和帖间隔（GI)的去除，再 经过MUD得到第一次估计信号马獅(如)），然后解交织得到王(巧，之后进入DEC 中进行解码得到信号的估计值五，解码后的外信息巧》；：(&(巧）再通过交织 变成五心^1 返回到mud中，作为下一次更新所需要的先验信息并更新接收信号，对 信号实现软解调。
[0010] 本发明中，接收机的MUD中采用最优贝叶斯检测算法，具体介绍如下： 使用一个完美的迭代接收机来模拟频域信道传递函数（抑CTF)，其长片码用MUD和DEC两部分来转换分离的。接下来，关注检测算法，考虑1个符号周期的OFDM副载波，然后消除 畐峨波指数m和(FDM的符号指数j。设咕…站，Z=h，...，冷r。其上标妒代表转 置。 用来表示观察到的多用户检测器mud的先验软信息， 是多用户检测器的外信息，其由多用户检测器MUD产生，并传递给外通道解码 器。基于每个用户的信息都是独立的，所W第A个用户的外信息的对数似然比是 五"机山（而）=五?ud心峡：>-王，即是对?接收信号所做的判决检测，其对数似然 比即是判决口限。其中，王*^^ 似 是第A个用户的对数似然比软信息。
[0011] 首先讨论多用户最优贝叶斯检测的外信息，它可W用（2)来估算。
[001引
（2) 其中，义^表示排除X中的第k个元素。条件概率密度函数歹(7枯=±1，义4)可W通过 计算从联合概率密度函数;?0，，而=±i，i'_A)中除^先验概率中的巧丸=±1)来得到。
[0013]
当每个用户的信息都是独立时上式成立。先验概率巧对可W从DEC通过交织后反馈 给MUD的14。的对数似然比中获得，可W表示成（4 )式：
此外，条件似然函数別ypO可W表示为（5)式：
[0014] 其中# =IX.姑巧兩），巧苗由（4巧给出。然后外信息瑞w(而）通过解交织后送 至IJDEC中。同时，// =[却，...，方^是K个用户的信道参数，方=[而，...，％]了表示 K个用户的发射调制符号，〇。表示高斯白噪声的标准方差，n是噪声（noise)的缩写标注。
[0015] 根据上述内容，本发明提供的基于最优贝叶斯的迭代小区间干扰抑制的方法，其 步骤归纳如下：采用基于IDMA的OFDM信号发送与接收系统模型，信号在发射机经过交织器 交织并调制后发射，在接收机中通过MUD和DEC解码器，利用最优贝叶斯检测算法，更新接 收信号的先验信息，降低干扰，对信号实现软解调。本发明方法能够在较重负载的系统中提 升小区边缘用户的抗干扰能力。
[0016] 上述方法中，所述的(FDM-IDMA发射系统模型，针对下行数据传输，各基站使用独 立的交织器，用户根据自己所处小区的交织器解调获得当前的基站信号。
[0017] 上述方法中，所述的0FDM-IDMA接收系统模型，用户接收机先进行OFDM的解调，然 后进行IDMA信号软解调，通过MUD与DEC解码器的迭代更新，获得接收信号。
[0018] 上述方法中，接收符号的先验概率巧巧）可W从DEC通过交织后反馈给MUD的 写(巧）的对数似然比中获得（由式（4))。上述方法中，外信息马胃耐）通过解交织后送到DEC中（由 式（6))。
[0019] 本发明主要针对(FDM-IDMA下行链路，提出一种基于最优贝叶斯的迭代邻小区干 扰抑制的接收机，应用了本发明中所述的最优贝叶斯检测算法，更新接收信号的先验信息， 降低干扰，对信号实现软解调。仿真结果表明，该接收机在不同信道条件下能够提供较好的 检测性能。
[0020] 本发明优点： (1) 基于最优贝叶斯的迭代接收机能够分开消除不同的邻小区的干扰，在较重负载的 系统中具有较好的性能； (2) 基于最优贝叶斯的迭代接收机使用了迭代软解调的接收方法，其接收复杂度随着 小区数量的增加，呈线性的增加； (3) 所述的最优贝叶斯检测算法，能够很好地适应0FDM-IDMA系统高速传输、频谱利用 率高、智能化的特点，使得OFDM-IDMA能够适用于高数据速率的系统； (4)所述的接收机有效降低小区边缘用户的抗干扰能力。
【附图说明】
[0021] 图1为7小区蜂窝系统中小区边缘用户。
[0022] 图2为基于最优贝叶斯的迭代发射机结构。
[0023] 图3为基于最优贝叶斯的迭代接收机结构。
[0024] 图4为AWGN信道下0FDM-IDMA分别在4 8 16扩频系数条件下的误码率性能。
[0025] 图5为AWGN信道下0FDM-IDMA4用户4扩频系数条件下的误码率性能。
[0026] 图6为AWGN信道下0FDM-IDMA6用户4扩频系数条件下的误码率性能。
[0027] 图7为AWGN信道下0FDM-IDMA6用户16扩频系数条件下的误码率性能。
【具体实施方式】
[002引对本发明提出的一种基于0FDM-IDMA的干扰抑制接收方法，具体步骤如下； 如图1所示，为7小区蜂窝系统中小区边缘用户，假设当前用户处于小区A之中，其受 到的干扰来自于其他6个小区的基站，假设所有基站发射功率相同，路径损耗与距离平方 成反比。
[0029] 采用BPSK编码的(FDM-IDMA接收机进行蒙特卡洛仿真，比较在高斯白噪声信道条 件下系统的性能。首先考虑每个基站的发射功率相同，信道衰落与距离的平方成反比，当用 户在小区边缘时，考虑其接受不同信噪比的信号时所产生的误码情况来经行仿真。其中信 噪比指编码后的信息能量与所有接收机接收到的除了编码信息W外的所有噪声能量的比 值，用其来作为系统性能的比较参数。
[0030] 图4仿真了AWGN信道和4、8、16扩频系数条件下，不同迭代次数的邻小区干扰抑 制的邸R性能。从仿真可知，在不同的扩频码下1次迭代和2次迭代都有明显的变化，随着 扩频码的增大而收敛的更明显；但是当迭代次数增加到5次及W上时，基本都收敛于一条 线上，扩频码不再使性能有更大的提升。主要原因是扩频码中包含冗余信息，当扩频码增 加，外信息在反馈时便会包含更多的冗余信息，正是该些冗余信息，系统在迭代时才能获得 更快的性能提升。
[0031] 图5和图6分别仿真了AWGN信道和4扩频系数条件下，4用户和6用户的的邻小 区干扰抑制的邸R性能。对比两图，可W发现4次迭代已经不能满足6用户条件下的最优 的解码结果，只有增加迭代到5次时才能达到最优性能。该是因为随着用户数量的增加，接 收机的复杂度也在增加，需要增加迭代次数来提升系统的性能。而从刚刚的结论中知道，较 大的扩频系数可W使迭代带来更快的性能提升。于是增大扩频系数为16,见图7,很明显系 统只需要迭代3次就可W达到理想条件了。
[0032] 由W上的仿真可知，使用最优贝叶斯检测算法使(FDM-IDMA系统能够对邻小区的 干扰起到有效的抑制效果，系统迭代带来的性能提升随着扩频系数的增加而更快，迭代带 来的收敛速度较快，提高了小区边缘用户的抗干扰能力。
【主权项】
1. 一种基于最优贝叶斯的迭代邻小区间干扰抑制的装置，其特征在于包括：基于 OFDM-IDM的邻小区干扰抑制发送机与基于OFDM-IDM的邻小区干扰抑制接收机两部分； 其中： 所述基于OFDM-IDM的邻小区干扰抑制发射机，包括：turb〇编码器、扩频器、交织器 π、调制器、傅立叶反变换器（IFFT)、循环前缀（CP)、信道CHk;原始比特流经过turbo编码 器进行turbo编码，再通过扩频器进行扩频，随后通过交织器π进行信号的随机交织，接着 通过调制器将该信号调制到BPSK信号，再进行OFDM封装处理：包括通过傅立叶反变换器 (IFFT)、循环前缀（CP)，对信号做IFFT、添加 CP，封装成帧，最后通过信道CHk之后形成发射 信号； 发射机支持k个用户的多通道码流合成传输，每个用户的信号基于传统的CDM系统进 行OFDM调制； 所述基于0FDM-IDMA的邻小区干扰抑制接收机，包括：傅立叶变换器（IFFT)、循 环前缀（CP)、MUD、解交织器、解码器DEC ;接收的信号经过傅立叶变换器（IFFT)进行 IFFT;进行循环前缀（CP)和帧间隔（GI)的去除，然后经过MUD得到第一次的估计信号 (4 00)，然后经解交织器进行解交织得到解码器先验软信息(? Wl·之后进 入解码器DEC中进行解码得到信号的估计值Iwe私(φ，解码后的外信息(i)) 再通过交织变成多用户检测器先验软信息，返回到MUD中，作为下一次更新 所需要的先验信息并更新接收信号，对信号实现软解调； 接收机的MUD中采用最优贝叶斯检测算法。2. 如权利要求1所述的装置，其特征在于所述MUD中采用最优贝叶斯检测算法，是根 据接收符号的先验概率，推导每个码片的最优贝叶斯检测的外信息估计值算式（5)，具体 流程如下： (一）多用户最优贝叶斯检测的外信息的对数似然比Oit)，用（1)式来估算：(1) 其中表示排除I中的第k个元素； (二)计算先验概率P(；g，从DEC通过交织后反馈给MUD的(七）的对数似然比中 获得：(三） 计算条件概率密度函数= ，通过计算从联合概率密度函数 =±ij^)中除以先验概率中的ρ(χ,=±ι)来得到：(四） 此外，条件似然函数表示为：(4) ~代表成正比；因此，外信息的对数似然比表达成：其中多=Π?Ρ(Χ:.)，P(XJ由（2)式给出。3. -种基于权利要求1所述的装置的基于最优贝叶斯的迭代小区间干扰抑制的方 法，其特征在于具体步骤如下： 采用基于IDM的OFDM信号发送与接收系统模型，信号在发射机经过交织器交织并调 制后发射，在接收机中通过MUD和DEC解码器，利用最优贝叶斯检测算法，更新接收信号的 先验信息，降低干扰，对信号实现软解调； 其中，所述的OFDM-IDM发射系统模型，针对下行数据传输，各基站使用独立的交织 器，用户根据自己所处小区的交织器解调获得当前的基站信号； 所述的OFDM-IDM接收系统模型，用户接收机先进行OFDM的解调，然后进行IDM信号 软解调，通过MUD与DEC解码器的迭代更新，获得接收信号； 接收符号的先验概率巧^从DEC通过交织后反馈给MUD的的对数似然比中 获得，其算式为：外信息通过解交织后送到DEC中，外信息的算式为：其中，# = ，Ar = [A15. 是κ个用户的信道参数， Jf = [JCp...，JCjc f表示K个用户的发射调制符号，σ;表示高斯白噪声的标准方差。
【专利摘要】本发明属于无线通信技术领域，具体为一种基于最优贝叶斯的迭代邻小区干扰抑制的方法与装置。本发明采用基于IDMA的OFDM信号发射与接收系统模型，信号在发射机经过交织器交织并调制后发射，在接收机中通过MUD和DEC解码器，利用最优贝叶斯检测算法，更新接收信号的先验信息，降低干扰，对信号实现软解调。本发明装置包括基于最优贝叶斯的迭代邻小区干扰抑制发送机与接收机两部分。本发明能够在较重负载的系统中提升小区边缘用户的抗干扰能力。
【IPC分类】H04L27/26, H04L25/03, H04L25/08
【公开号】CN104901911
【申请号】CN201510203703
【发明人】许翰, 周小林
【申请人】复旦大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月27日
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信技术领域，具体设及一种基于最优贝叶斯的迭代邻小区干扰 抑制的方法与装置。
【背景技术】
[0002] (FDM即正交频分复用技术，多载波调制的一种，在Ralei曲衰落信道下的一种强 大的传输技术。（FDM的基本原理是将一个宽频信道分成若干正交子信道，将高速数据信号 转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。将传输带宽划分成一系列正 交的子载波资源，将不同的子载波资源分配给不同的用户实现多址。正因为子载波相互正 交，使单个小区内的用户之间没有干扰，然而相同频率的信号在小区之间复用，因此针对用 户的下行传输，不可避免造成蜂窝系统中邻小区干扰（inter-cell interference,ICI)， 尤其是对小区边缘的用户，而该也正式需要解决的问题。
[0003] 现在主要用于邻小区干扰抑制的技术有干扰删除、干扰协作和干扰随机化S种主 要技术。在使用干扰删除时，邻小区间需要保持同步，目标小区必须知道干扰小区的导频结 构，才能对干扰信号进行信道估计，局限性较大。干扰协作技术如部分频率复用、小区间功 率控制W及资源分配方案等在系统处于较轻和中等负载的情况下能够获得不错的性能，但 是在满负载的系统中，性能会有很强的衰落。干扰随机化技术如扰码W及跳频能够有效抑 制单个用户所受干扰，而在宏观上并没有降低整个系统中的噪声和干扰。交织分多址技术 能够分开并且消除其他用户的干扰，在较重负载的系统中有较好的使用前景。
[0004] 交织分多址（Interleave-divisionmultipleaccess,IDMA)技术通过给不同的 用户分配不同的交织器消除干扰，相比于其他的正交多址技术具有更高的性能。IDMA依靠 交织来区分不同用户的信号，在检测方面可W采用逐码迭代的多用户检测，从而提高了频 谱的利用率并可W降低接收机的复杂度。通过将IDMA技术应用于OFDM中，能够充分利用 两种技术的优点，在多径信道环境下提高传输吞吐率W及误码率性能。
[0005] 本发明主要针对(FDM-IDMA下行链路，提出一种基于最优贝叶斯的迭代邻小区干 扰抑制的接收机，应用了本发明中所述的最优贝叶斯检测算法。从仿真结果中可W看出，本 算法对邻小区的干扰有良好的抑制效果，其小区边缘用户的信号干扰问题能得到良好的解 决。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提出一种对邻小区的干扰有良好的抑制效果，基于最优贝叶斯 的迭代小区间干扰抑制的方法与装置。
[0007] 本发明提出的基于最优贝叶斯的迭代小区间干扰抑制的装置，包括：基于 0FDM-IDMA的邻小区干扰抑制发送机与基于0FDM-IDMA的邻小区干扰抑制接收机两部分； 其中： 所述基于(FDM-IDMA的邻小区干扰抑制发射机，其结构如图2所示，包括；turbo编码 器、扩频器、交织器n、调制器、傅立叶反变换器（IFFT)、循环前缀（CP)、信道CHk;原始比特 流经过化rbo编码器进行化rbo编码，再通过扩频器进行扩频，随后通过交织器31进行信 号的随机交织，接着通过调制器将该信号调制到BPSK信号，再进行(FDM封装处理；包括通 过傅立叶反变换器（IFFT)、循环前缀（CP)，对信号做IFFT、添加CP，封装成帖，最后通过信 道CH,之后形成发射信号； 具体而高采用BPSK调制，第外用户的传输比特流货晚Z 开始W及=馬的 速率进行编码，产生皆i= 1，2，...，)的编码流；经过扩频码{每巧= 1，2，...，巧}后得 {而勒，|=1义...，巧，再经过交织器JI得到频域信号的，|=1，2，...，扣^}，之后进行傅立叶 反变换（IFFT)得到时域符号{令(皆：=1义...，A.K然后添加循环前缀（CP)封装成帖，最后经 过信道CHk发送出去。
[0008] 发射机支持k个用户的多通道码流合成传输，每个用户的信号基于传统的CDMA系 统进行OFDM调制。
[000引所述基于(FDM-IDMA的邻小区干扰抑制接收机，其结构如图3所示泡括；傅立叶 变换器（IFFT)、循环前缀（CP)、MUD、解交织器、解码器DEC;接收的信号经过傅立叶变换器 (IFFT)进行IFFT;进行循环前缀（CP)和帖间隔（GI)的去除，然后经过MUD得到第一次的 估计信号马《^灿1(切，然后经解交织器进行解交织得到解码器先验软信息巧>^巧1的），之后 进入解码器DEC中进行解码得到信号的估计值斯巧），解码后的外信息巧 1(0)再通 过交织变成多用户检测器先验软信息进03灿1的），返回到MUD中，作为下一次更新所需要的 先验信息并更新接收信号，对信号实现软解调； 具体说来，接收机接收信号后做傅立叶变换，得到：y=Hd+n (1) n是方差为a2的高斯白噪声。接收的信号进行循环前缀（CP)和帖间隔（GI)的去除，再 经过MUD得到第一次估计信号马獅(如)），然后解交织得到王(巧，之后进入DEC 中进行解码得到信号的估计值五，解码后的外信息巧》；：(&(巧）再通过交织 变成五心^1 返回到mud中，作为下一次更新所需要的先验信息并更新接收信号，对 信号实现软解调。
[0010] 本发明中，接收机的MUD中采用最优贝叶斯检测算法，具体介绍如下： 使用一个完美的迭代接收机来模拟频域信道传递函数（抑CTF)，其长片码用MUD和DEC两部分来转换分离的。接下来，关注检测算法，考虑1个符号周期的OFDM副载波，然后消除 畐峨波指数m和(FDM的符号指数j。设咕…站，Z=h，...，冷r。其上标妒代表转 置。 用来表示观察到的多用户检测器mud的先验软信息， 是多用户检测器的外信息，其由多用户检测器MUD产生，并传递给外通道解码 器。基于每个用户的信息都是独立的，所W第A个用户的外信息的对数似然比是 五"机山（而）=五?ud心峡：>-王，即是对?接收信号所做的判决检测，其对数似然 比即是判决口限。其中，王*^^ 似 是第A个用户的对数似然比软信息。
[0011] 首先讨论多用户最优贝叶斯检测的外信息，它可W用（2)来估算。
[001引
（2) 其中，义^表示排除X中的第k个元素。条件概率密度函数歹(7枯=±1，义4)可W通过 计算从联合概率密度函数;?0，，而=±i，i'_A)中除^先验概率中的巧丸=±1)来得到。
[0013]
当每个用户的信息都是独立时上式成立。先验概率巧对可W从DEC通过交织后反馈 给MUD的14。的对数似然比中获得，可W表示成（4 )式：
此外，条件似然函数別ypO可W表示为（5)式：
[0014] 其中# =IX.姑巧兩），巧苗由（4巧给出。然后外信息瑞w(而）通过解交织后送 至IJDEC中。同时，// =[却，...，方^是K个用户的信道参数，方=[而，...，％]了表示 K个用户的发射调制符号，〇。表示高斯白噪声的标准方差，n是噪声（noise)的缩写标注。
[0015] 根据上述内容，本发明提供的基于最优贝叶斯的迭代小区间干扰抑制的方法，其 步骤归纳如下：采用基于IDMA的OFDM信号发送与接收系统模型，信号在发射机经过交织器 交织并调制后发射，在接收机中通过MUD和DEC解码器，利用最优贝叶斯检测算法，更新接 收信号的先验信息，降低干扰，对信号实现软解调。本发明方法能够在较重负载的系统中提 升小区边缘用户的抗干扰能力。
[0016] 上述方法中，所述的(FDM-IDMA发射系统模型，针对下行数据传输，各基站使用独 立的交织器，用户根据自己所处小区的交织器解调获得当前的基站信号。
[0017] 上述方法中，所述的0FDM-IDMA接收系统模型，用户接收机先进行OFDM的解调，然 后进行IDMA信号软解调，通过MUD与DEC解码器的迭代更新，获得接收信号。
[0018] 上述方法中，接收符号的先验概率巧巧）可W从DEC通过交织后反馈给MUD的 写(巧）的对数似然比中获得（由式（4))。上述方法中，外信息马胃耐）通过解交织后送到DEC中（由 式（6))。
[0019] 本发明主要针对(FDM-IDMA下行链路，提出一种基于最优贝叶斯的迭代邻小区干 扰抑制的接收机，应用了本发明中所述的最优贝叶斯检测算法，更新接收信号的先验信息， 降低干扰，对信号实现软解调。仿真结果表明，该接收机在不同信道条件下能够提供较好的 检测性能。
[0020] 本发明优点： (1) 基于最优贝叶斯的迭代接收机能够分开消除不同的邻小区的干扰，在较重负载的 系统中具有较好的性能； (2) 基于最优贝叶斯的迭代接收机使用了迭代软解调的接收方法，其接收复杂度随着 小区数量的增加，呈线性的增加； (3) 所述的最优贝叶斯检测算法，能够很好地适应0FDM-IDMA系统高速传输、频谱利用 率高、智能化的特点，使得OFDM-IDMA能够适用于高数据速率的系统； (4)所述的接收机有效降低小区边缘用户的抗干扰能力。
【附图说明】
[0021] 图1为7小区蜂窝系统中小区边缘用户。
[0022] 图2为基于最优贝叶斯的迭代发射机结构。
[0023] 图3为基于最优贝叶斯的迭代接收机结构。
[0024] 图4为AWGN信道下0FDM-IDMA分别在4 8 16扩频系数条件下的误码率性能。
[0025] 图5为AWGN信道下0FDM-IDMA4用户4扩频系数条件下的误码率性能。
[0026] 图6为AWGN信道下0FDM-IDMA6用户4扩频系数条件下的误码率性能。
[0027] 图7为AWGN信道下0FDM-IDMA6用户16扩频系数条件下的误码率性能。
【具体实施方式】
[002引对本发明提出的一种基于0FDM-IDMA的干扰抑制接收方法，具体步骤如下； 如图1所示，为7小区蜂窝系统中小区边缘用户，假设当前用户处于小区A之中，其受 到的干扰来自于其他6个小区的基站，假设所有基站发射功率相同，路径损耗与距离平方 成反比。
[0029] 采用BPSK编码的(FDM-IDMA接收机进行蒙特卡洛仿真，比较在高斯白噪声信道条 件下系统的性能。首先考虑每个基站的发射功率相同，信道衰落与距离的平方成反比，当用 户在小区边缘时，考虑其接受不同信噪比的信号时所产生的误码情况来经行仿真。其中信 噪比指编码后的信息能量与所有接收机接收到的除了编码信息W外的所有噪声能量的比 值，用其来作为系统性能的比较参数。
[0030] 图4仿真了AWGN信道和4、8、16扩频系数条件下，不同迭代次数的邻小区干扰抑 制的邸R性能。从仿真可知，在不同的扩频码下1次迭代和2次迭代都有明显的变化，随着 扩频码的增大而收敛的更明显；但是当迭代次数增加到5次及W上时，基本都收敛于一条 线上，扩频码不再使性能有更大的提升。主要原因是扩频码中包含冗余信息，当扩频码增 加，外信息在反馈时便会包含更多的冗余信息，正是该些冗余信息，系统在迭代时才能获得 更快的性能提升。
[0031] 图5和图6分别仿真了AWGN信道和4扩频系数条件下，4用户和6用户的的邻小 区干扰抑制的邸R性能。对比两图，可W发现4次迭代已经不能满足6用户条件下的最优 的解码结果，只有增加迭代到5次时才能达到最优性能。该是因为随着用户数量的增加，接 收机的复杂度也在增加，需要增加迭代次数来提升系统的性能。而从刚刚的结论中知道，较 大的扩频系数可W使迭代带来更快的性能提升。于是增大扩频系数为16,见图7,很明显系 统只需要迭代3次就可W达到理想条件了。
[0032] 由W上的仿真可知，使用最优贝叶斯检测算法使(FDM-IDMA系统能够对邻小区的 干扰起到有效的抑制效果，系统迭代带来的性能提升随着扩频系数的增加而更快，迭代带 来的收敛速度较快，提高了小区边缘用户的抗干扰能力。
【主权项】
1. 一种基于最优贝叶斯的迭代邻小区间干扰抑制的装置，其特征在于包括：基于 OFDM-IDM的邻小区干扰抑制发送机与基于OFDM-IDM的邻小区干扰抑制接收机两部分； 其中： 所述基于OFDM-IDM的邻小区干扰抑制发射机，包括：turb〇编码器、扩频器、交织器 π、调制器、傅立叶反变换器（IFFT)、循环前缀（CP)、信道CHk;原始比特流经过turbo编码 器进行turbo编码，再通过扩频器进行扩频，随后通过交织器π进行信号的随机交织，接着 通过调制器将该信号调制到BPSK信号，再进行OFDM封装处理：包括通过傅立叶反变换器 (IFFT)、循环前缀（CP)，对信号做IFFT、添加 CP，封装成帧，最后通过信道CHk之后形成发射 信号； 发射机支持k个用户的多通道码流合成传输，每个用户的信号基于传统的CDM系统进 行OFDM调制； 所述基于0FDM-IDMA的邻小区干扰抑制接收机，包括：傅立叶变换器（IFFT)、循 环前缀（CP)、MUD、解交织器、解码器DEC ;接收的信号经过傅立叶变换器（IFFT)进行 IFFT;进行循环前缀（CP)和帧间隔（GI)的去除，然后经过MUD得到第一次的估计信号 (4 00)，然后经解交织器进行解交织得到解码器先验软信息(? Wl·之后进 入解码器DEC中进行解码得到信号的估计值Iwe私(φ，解码后的外信息(i)) 再通过交织变成多用户检测器先验软信息，返回到MUD中，作为下一次更新 所需要的先验信息并更新接收信号，对信号实现软解调； 接收机的MUD中采用最优贝叶斯检测算法。2. 如权利要求1所述的装置，其特征在于所述MUD中采用最优贝叶斯检测算法，是根 据接收符号的先验概率，推导每个码片的最优贝叶斯检测的外信息估计值算式（5)，具体 流程如下： (一）多用户最优贝叶斯检测的外信息的对数似然比Oit)，用（1)式来估算：(1) 其中表示排除I中的第k个元素； (二)计算先验概率P(；g，从DEC通过交织后反馈给MUD的(七）的对数似然比中 获得：(三） 计算条件概率密度函数= ，通过计算从联合概率密度函数 =±ij^)中除以先验概率中的ρ(χ,=±ι)来得到：(四） 此外，条件似然函数表示为：(4) ~代表成正比；因此，外信息的对数似然比表达成：其中多=Π?Ρ(Χ:.)，P(XJ由（2)式给出。3. -种基于权利要求1所述的装置的基于最优贝叶斯的迭代小区间干扰抑制的方 法，其特征在于具体步骤如下： 采用基于IDM的OFDM信号发送与接收系统模型，信号在发射机经过交织器交织并调 制后发射，在接收机中通过MUD和DEC解码器，利用最优贝叶斯检测算法，更新接收信号的 先验信息，降低干扰，对信号实现软解调； 其中，所述的OFDM-IDM发射系统模型，针对下行数据传输，各基站使用独立的交织 器，用户根据自己所处小区的交织器解调获得当前的基站信号； 所述的OFDM-IDM接收系统模型，用户接收机先进行OFDM的解调，然后进行IDM信号 软解调，通过MUD与DEC解码器的迭代更新，获得接收信号； 接收符号的先验概率巧^从DEC通过交织后反馈给MUD的的对数似然比中 获得，其算式为：外信息通过解交织后送到DEC中，外信息的算式为：其中，# = ，Ar = [A15. 是κ个用户的信道参数， Jf = [JCp...，JCjc f表示K个用户的发射调制符号，σ;表示高斯白噪声的标准方差。
【专利摘要】本发明属于无线通信技术领域，具体为一种基于最优贝叶斯的迭代邻小区干扰抑制的方法与装置。本发明采用基于IDMA的OFDM信号发射与接收系统模型，信号在发射机经过交织器交织并调制后发射，在接收机中通过MUD和DEC解码器，利用最优贝叶斯检测算法，更新接收信号的先验信息，降低干扰，对信号实现软解调。本发明装置包括基于最优贝叶斯的迭代邻小区干扰抑制发送机与接收机两部分。本发明能够在较重负载的系统中提升小区边缘用户的抗干扰能力。
【IPC分类】H04L27/26, H04L25/03, H04L25/08
【公开号】CN104901911
【申请号】CN201510203703
【发明人】许翰, 周小林
【申请人】复旦大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月27日
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