1.一种用于MUSA系统的误差补偿多用户检测方法,其特征在于,所述方法包括:S1、发射端的多个用户数据进行调制后,随机选择复数扩展序列对各自的调制符号进行扩展,并从相同的时频资源上发送;
S2、接收端对接收到的信号y通过MMSE检测器进行并行干扰消除检测,计算出权重矩阵ωMMSE,获得发射端的用户信号的调制符号估计值x;
S3、对权重矩阵中的特征矩阵进行特征值分解,分解出特征值λl、对应的特征向量vl,以及将特征向量的H矩阵和噪声构建出等价噪声al;l={1,2,...,M},M表示发射端的用户数目;
S4、选取前N个较大的特征值λk、对应的特征向量vk以及等价噪声ak计算出发射端的用户信号对应的每种调制符号分别与估计出的调制符号估计值之间的误差el(m);k={1,
2,...,N};
H
S5、采用拉格朗日乘数法让等价噪声矩阵a a最小化,利用计算出的误差以及特征值λk和特征向量vk,计算出每种调制符号对应的等价噪声矩阵的估计值S6、采用最大似然估计的方式根据等价噪声矩阵的估计值 重新调整误差el(m),并利用其对检测算法形成的误差进行补偿,从而计算出实际的用户信号估计值 并选择其中误差最小的实际的用户信号估计值 作为最终输出;
H矩阵表示厄米特Hermitian矩阵;m表示调制方式对应的符号数。
2.根据权利要求1所述的一种用于MUSA系统的误差补偿多用户检测方法,其特征在于,H所述步骤S3中对权重矩阵中的特征矩阵进行特征值分解包括权重矩阵为ωMMSE=(H H+σ
2I)-1HH,令特征矩阵R=(HHH+σ2I)-1,将特征矩阵R进行特征值特征向量分解,得到R=VDVH;H为发射端的用户的信道矩阵;HH为信道矩阵H的Hermitian矩阵;σ2表示噪声方差;I表示单位矩阵;V表示特征向量矩阵包括M个相互正交的M×1维列特征向量组成的M×M维酉矩阵;D表示特征值矩阵包括M个特征值组成的M×M对角阵;VH表示特征向量矩阵的Hermitian矩阵,令包括M维等价噪声的等价噪声矩阵为a=VHn',n'=(n'1,n'2,...,n'M)H,n'i表示假设的第l个发射端用户带有的噪声信号,上标H表示Hermitian矩阵。
3.根据权利要求1所述的一种用于MUSA系统的误差补偿多用户检测方法,其特征在于,发射端的用户信号对应的每种调制符号分别与估计出的调制符号估计值x之间的误差表示为 el(m)表示第l个发射端用户发送的第m个符号时,与对应估计出的调制符号估计值 之间的误差;bl(m)表示第l个发射端用户可能发送的第m个符号; 表示第l个发射端用户发送的调制符号估计值;(vk)l表示特征向量vk的第l个元素。
4.根据权利要求1所述的一种用于MUSA系统的误差补偿多用户检测方法,其特征在于,每种调制符号对应的等价噪声矩阵的估计值 的计算公式为:↑
其中,C=[c1,c2,...,cM], (·) 表示
* * * H
Moore-Penrose伪逆;E=[e1 (m),e2 (m),...,eM (m)] ;*表示共轭符号;
bl(m)表示第l个发射端用户可能发送的第m个符号,
表示第l个发射端用户发送的调制符号估计值;(vk)l
表示特征向量vk的第l个元素;上标H表示Hermitian矩阵。
5.根据权利要求4所述的一种用于MUSA系统的误差补偿多用户检测方法,其特征在于,每种调制符号对应的等价噪声矩阵的估计值 的计算公式还包括以发射端的用户信号对应的每种调制符号bl(m)分别与估计出的调制符号估计值x之间的误差作为约束条件,利用拉格朗日乘数法最小化代价函数f[a],选择两个发射端用户l1和l2对估计值 进行估计;其中,拉格朗日乘数法最小化代价函数的过程包括:s.t.
其中,f[a]表示估计值 的代价函数;γ1和γ2均表示拉格朗日系数;el1(m)表示实际的用户信号中第l1个发射端用户可能发送的第m个符号对应的误差,el2(m)表示实际的用户信号中第l2个发射端用户可能发送的第m个符号对应的误差,*表示共轭符号;
下标l1和下标l2表示属于{1,2,...,M}的两个不同发射端用户;(v1)l1表示特征向量v1的第l1个元素;(v1)l2表示特征向量v1的第l2个元素。
6.根据权利要求5所述的一种用于MUSA系统的误差补偿多用户检测方法,其特征在于,发射端用户l1和l2的选择过程包括通过计算每个发射端用户的信干噪比SINR,并对其进行排序,选择出其中SINR最小的两个用户作为发射端用户l1和发射端用户l2;其中SINR的计算公式表示为:其中,ωi,MMSE表示的是权重矩阵的第i行,hi表示的是等效信道矩阵H的第i列,σ2是噪声方差,||·||代表Frobenius范数。
7.根据权利要求1所述的一种用于MUSA系统的误差补偿多用户检测方法,其特征在于,步骤S6中的最终输出的实际用户信号估计值 表示为:其中, 表示估计计算值;argmin表示 取得最小值时对应的自变量 Q(·)表示硬判决;||·||代表Frobenius范数。
8.一种用于MUSA系统的误差补偿多用户检测装置,其特征在于,所述装置包括:发射天线:用于发射用户数据;
调制器:用于对用户数据进行调制;
序列扩展模块:用于对调制数据进行序列扩展;
接收机:用于接收调制扩展后的用户数据;
MMSE检测器:用于通过最小化发送向量和估计向量之间的最小均方误差求得权重矩阵;
特征分解模块:用于权重矩阵中的特征矩阵进行特征值分解;分解出特征值λi、对应的特征向量vi;
等价噪声构建模块:用于根据特征向量分解单元分解出的特征向量矩阵的H矩阵与噪声相乘;
误差估计模块:取前N个较大的特征值、对应的特征向量以及等价噪声计算出发射端的用户信号对应的每种调制符号分别与估计出的调制符号估计值之间的误差;
拉格朗日乘数法模块:用于根据拉格朗日乘数法计算出每种符号下对应的等价噪声矩阵的估计值;
误差计算模块:用于根据拉格朗日乘数法模块计算出的各个等价噪声矩阵的估计值计算出实际的用户信号;
硬判决模块:用于对计算出的实际的用户信号进行硬判决,选择出误差最小的作为输出。
9.根据权利要求8所述的一种用于MUSA系统的误差补偿多用户检测装置,其特征在于,所述特征分解模块包括特征值分解单元以及特征向量分解单元;所述特征值分解单元用于分解出M个特征值组成的M×M对角阵;所述特征向量分解单元用于分解出M个相互正交的M×1维列特征向量组成的M×M维酉矩阵;M表示发射端的用户数目。