一種信號檢測方法及裝置與流程
2023-10-23 01:44:22 1
本發明涉及通信技術領域，尤其涉及一種信號檢測方法及裝置。
背景技術：
為了滿足未來移動通信中小接入時延、海量連接、更高的頻譜效率等要求，稀疏碼分多址(sparsecodedivisionmultipleaccess，scdma)、圖樣分割多址(patterndivisionmultipleaccess，pdma)、多用戶共享接入(multi-usersharedaccess，musa)等非正交多址技術作為重要的技術點之一出現在imt-20205g無線技術框架白皮書中。
傳統的非正交多址檢測技術，利用迭代的方式等到極大後驗(map)的檢測性能，檢測算法的流程參見圖1。可以看出，該檢測技術需要採用迭代方式更新先驗概率，再計算後驗概率，需要較大運算量。此外，理論證明基於迭代方式的最大後驗概率估計不保證收斂到最優解。
綜上所述，現有的信號檢測方法，運算量大，增加了信號檢測設備的功耗，並且現有方法涉及收斂性問題，檢測結果不精確。
技術實現要素：
本發明實施例提供了一種信號檢測方法及裝置，用以降低信號檢測過程中的運算量，提高信號檢測效率，降低檢測設備的功耗，並且提高檢測結果精確性。
本發明實施例提供的一種信號檢測方法，包括：
根據信號接收方用於接收信號發送方發送的信號的多個資源位置上預設的信號值，在所述多個資源位置接收到的多個正交振幅調製(quadrature amplitudemodulation，qam)字符信號集合，以及預設的多個信道估計值，計算極大似然估計值；
根據所述極大似然估計值，針對每一所述接收到的qam字符信號集合，從該qam字符信號集合中選擇一個qam字符信號，作為該qam字符信號集合的檢測結果；
針對所述每一qam字符信號集合的檢測結果，確定該檢測結果對應的qam字符信號的比特軟信息。
本發明實施例提供的該方法，計算極大似然估計值後，根據極大似然估計值，針對每一所述接收到的qam字符信號集合，從該qam字符信號集合中選擇一個qam字符信號，作為該qam字符信號集合的檢測結果；針對每一qam字符信號集合的檢測結果，確定該檢測結果對應的qam字符信號的比特軟信息，從而，簡化了運算量，可提高信號檢測效率，節約時間，並降低檢測設備的功耗。並且，該方法由於不涉及收斂性問題，因而可以得到更加精確的計算結果。
較佳地，根據信號接收方用於接收信號發送方發送的信號的多個資源位置上預設的信號值，在所述多個資源位置接收到的多個qam字符信號集合，以及預設的多個信道估計值，計算極大似然估計值，具體包括：
基於預設的用於計算極大似然估計值的似然函數，將所述根據信號接收方用於接收信號發送方發送的信號的多個資源位置上預設的信號值，以及預設的多個信道估計值作為常量，將所述多個qam字符信號集合作為多個變量，遍歷檢測每一所述qam字符信號集合中的每一qam字符信號，確定極大似然估計值。
較佳地，根據所述極大似然估計值，針對每一所述接收到的qam字符信號集合，從該qam字符信號集合中選擇一個qam字符信號，作為該qam字符信號集合的檢測結果，具體包括：
確定使得所述預設的用於計算極大似然估計值的似然函數取得極大似然 估計值的每一qam字符信號集合中的qam字符信號；
針對所述每一qam字符信號集合：將該qam字符信號集合中使得所述預設的用於計算極大似然估計值的似然函數取得極大似然估計值的qam字符信號，作為該qam字符信號集合的檢測結果。
較佳地，針對所述每一qam字符信號集合的檢測結果，確定該檢測結果對應的qam字符信號的比特軟信息，具體包括：
針對該qam字符信號的每一比特：
根據該qam字符信號，確定用於計算該比特的軟信息的第一數值和第二數值；
將所述第一數值替代該qam字符信號，與其它qam字符信號集合的檢測結果對應的qam字符信號一同代入所述用於計算極大似然估計值的似然函數，得到第一運算項，以及將所述第二數值替代該qam字符信號，與其它qam字符信號集合的檢測結果對應的qam字符信號一同代入所述用於計算極大似然估計值的似然函數，得到第二運算項；
將所述第一運算項減去所述第二運算項，得到該比特的軟信息。
較佳地，針對該qam字符信號的每一比特：根據該qam字符信號，確定用於計算該比特的軟信息的第一數值和第二數值，具體包括：
針對該qam字符信號的每一比特：
將該qam字符信號確定為第一數值；將該qam字符信號對應的該比特的值取反，並且該qam字符信號對應的其他比特的值不變，得到第二數值。
本發明實施例提供的一種信號檢測裝置，包括：
第一單元，用於根據在接收信號發送方發送的信號的多個資源位置上預設的信號值，在所述多個資源位置接收到的多個正交振幅調製qam字符信號集合，以及預設的多個信道估計值，計算極大似然估計值；
第二單元，用於根據所述極大似然估計值，針對每一所述接收到的qam字符信號集合，從該qam字符信號集合中選擇一個qam字符信號，作為該 qam字符信號集合的檢測結果；
第三單元，用於針對所述每一qam字符信號集合的檢測結果，確定該檢測結果對應的qam字符信號的比特軟信息。
較佳地，所述第一單元具體用於：
基於預設的用於計算極大似然估計值的似然函數，將所述根據信號接收方用於接收信號發送方發送的信號的多個資源位置上預設的信號值，以及預設的多個信道估計值作為常量，將所述多個qam字符信號集合作為多個變量，遍歷檢測每一所述qam字符信號集合中的每一qam字符信號，確定極大似然估計值。
較佳地，所述第二單元具體用於：
確定使得所述預設的用於計算極大似然估計值的似然函數取得極大似然估計值的每一qam字符信號集合中的qam字符信號；
針對所述每一qam字符信號集合：將該qam字符信號集合中使得所述預設的用於計算極大似然估計值的似然函數取得極大似然估計值的qam字符信號，作為該qam字符信號集合的檢測結果。
較佳地，所述第三單元具體用於：
針對該qam字符信號的每一比特：
根據該qam字符信號，確定用於計算該比特的軟信息的第一數值和第二數值；
將所述第一數值替代該qam字符信號，與其它qam字符信號集合的檢測結果對應的qam字符信號一同代入所述用於計算極大似然估計值的似然函數，得到第一運算項，以及將所述第二數值替代該qam字符信號，與其它qam字符信號集合的檢測結果對應的qam字符信號一同代入所述用於計算極大似然估計值的似然函數，得到第二運算項；
將所述第一運算項減去所述第二運算項，得到該比特的軟信息。
較佳地，所述第三單元針對該qam字符信號的每一比特：根據該qam 字符信號，確定用於計算該比特的軟信息的第一數值和第二數值時，具體用於：
針對該qam字符信號的每一比特：
將該qam字符信號確定為第一數值；將該qam字符信號對應的該比特的值取反，並且該qam字符信號對應的其他比特的值不變，得到第二數值。
附圖說明
圖1為現有信號檢測方法的流程示意圖；
圖2為本發明實施例提供的一種基於非正交多址技術的tanner圖；
圖3為本發明實施例提供的一種信號檢測方法的流程示意圖；
圖4為本發明實施例提供的一種16qam星座圖；
圖5為本發明實施例提供的一種信號檢測裝置的結構示意圖。
具體實施方式
本發明實施例提供了一種信號檢測方法及裝置，用以降低信號檢測過程中的運算量，提高信號檢測效率，降低檢測設備的功耗，並且提高檢測結果精確性。
本發明實施例，基於非正交多址技術，提供了一種信號檢測方法。
非正交多址技術可以利用tanner圖描述，如圖2所示。圖2中xi(i＝1,2,…,6)表示6個變量節點的數據，即待檢測的數據，yk(k＝1,2,…,4)表示4個功能節點的數據，即觀測到的數據。考慮上行傳輸，則yk與xi之間的關係可表示為：
y1＝h21x2+h31x3+h51x5+n1
y2＝h12x1+h32x3+h62x6+n2(1)
y3＝h23x2+h43x4+h63x6+n3
y4＝h14x1+h44x4+h54x5+n4
其中，hik表示變量節點i到基站第k個資源位置的信道對應的信道估計值，nk表示第k個資源位置的零均值圓對稱的高斯白噪聲。
參見圖3，本發明實施例提供的一種信號檢測方法包括：
s101、根據信號接收方用於接收信號發送方發送的信號的多個資源位置上預設的信號值，在所述多個資源位置接收到的多個正交振幅調製qam字符信號集合，以及預設的多個信道估計值，計算極大似然估計值；
其中，信號接收方用於接收信號發送方發送的信號的多個資源位置上預設的信號值，例如可以由公式(1)中示出的4個功能節點的數據yk(k＝1,2,…,4)表示，從而y1、y2、y3、y4可表示為分別是4個資源位置上的信號值，本發明實施例中所述的多個資源位置的個數至少為兩個，例如可以為兩個、三個、四個等等，可結合實際情況具體確定；在所述多個資源位置接收到的多個qam字符信號集合，例如可以由公式(1)中示出的變量節點的數據xi(i＝1,2,…,6)表示，從而，x1、x2、x3、x4、x5、x6可表示為是6個qam字符信號集合，本發明實施例中所述的多個qam字符信號集合的個數至少為兩個，例如可以為三個、五個、七個等，並且較佳地，xi的個數大於yk的個數，當然，xi的個數小於yk的個數也是可以的，本發明實施例對此不作限定；預設的多個信道估計值，例如可以由公式(1)中示出的hik表示，並且信道估計值的個數由待檢測的數據xi的個數和已知數據yk的個數共同決定。
此外，本發明實施例所述的qam字符信號集合中，包括2n個字符信號，2n表示qam調製方式的階數，n表示qam字符信號集合中的每個字符信號的比特個數，並且，對於不同的qam字符信號集合，n可以相同，也可以不同，本發明實施例對此不作限定。
s102、根據所述極大似然估計值，針對每一所述接收到的qam字符信號集合，從該qam字符信號集合中選擇一個qam字符信號，作為該qam字符信號集合的檢測結果；
s103、針對所述每一qam字符信號集合的檢測結果，確定該檢測結果對應的qam字符信號的比特軟信息。
較佳地，步驟s101具體包括：
基於預設的用於計算極大似然估計值的似然函數，將所述根據信號接收方 用於接收信號發送方發送的信號的多個資源位置上預設的信號值，以及預設的多個信道估計值作為常量，將所述多個qam字符信號集合作為多個變量，遍歷檢測每一所述qam字符信號集合中的每一qam字符信號，確定極大似然估計值。
這裡，也就是說，根據該預設的用於計算極大似然估計值的似然函數，每次從每一qam字符信號集合中選取一個qam字符信號，一同代入該似然函數進行計算，即考慮了不同的qam字符信號集合中qam字符信號的所有組合方式，將這些組合結果代入該似然函數進行計算，最終確定多次計算後得到的計算結果中最大的參數值，該最大的參數值即為極大似然估計值。
較佳地，步驟s102具體包括：
確定使得所述預設的用於計算極大似然估計值的似然函數取得極大似然估計值的每一qam字符信號集合中的qam字符信號；
針對所述每一qam字符信號集合：將該qam字符信號集合中使得所述預設的用於計算極大似然估計值的似然函數取得極大似然估計值的qam字符信號，作為該qam字符信號集合的檢測結果。
較佳地，步驟s103具體包括：
針對該qam字符信號的每一比特：
根據該qam字符信號，確定用於計算該比特的軟信息的第一數值和第二數值；
將所述第一數值替代該qam字符信號，與其它qam字符信號集合的檢測結果對應的qam字符信號一同代入所述用於計算極大似然估計值的似然函數，得到第一運算項，以及將所述第二數值替代該qam字符信號，與其它qam字符信號集合的檢測結果對應的qam字符信號一同代入所述用於計算極大似然估計值的似然函數，得到第二運算項；
將所述第一運算項減去所述第二運算項，得到該比特的軟信息。
較佳地，針對該qam字符信號的每一比特：根據該qam字符信號，確 定用於計算該比特的軟信息的第一數值和第二數值，具體包括：
針對該qam字符信號的每一比特：
將該qam字符信號確定為第一數值；將該qam字符信號對應的該比特的值取反，並且該qam字符信號對應的其他比特的值不變，得到第二數值。
比如，該字符信號為0001，當計算該字符信號的第一個比特的軟信息時，則用於計算該字符信號的第一個比特的軟信息的第一數值為0001；將該字符信號的第一個比特的值取反，並且該qam字符信號對應的其他比特的值不變，得到用於計算該字符信號的第一個比特的軟信息的第二數值為1001。
再比如，該字符信號為0001，當計算該字符信號的第四個比特的軟信息時，則用於計算該字符信號的第四個比特的軟信息的第一數值為0001；將該字符信號的第四個比特的值取反，並且該qam字符信號對應的其他比特的值不變，得到用於計算該字符信號的第四個比特的軟信息的第二數值為0000。
下面給出一個具體的實施例對本發明實施例提供的信號檢測方法進行詳細地闡述。
本發明實施例基於上述圖2給出的實施例，即本實施例中，信號接收方用於接收信號發送方發送的信號的多個資源位置上預設的信號值用y1、y2、y3、y4表示，在所述多個資源位置接收到的多個qam字符信號集合用x1、x2、x3、x4、x5、x6表示，預設的多個信道估計值用公式(1)中的hik表示，hik的含義與上文所述相同，這樣，預設的信道估計值的個數為12個，即h21、h31、h51、h12、h32、h62、h23、h43、h63、h14、h44、h54，例如，h21表示信號發送方發送x2到第1個資源位置的信道對應的信道估計值。
信號檢測的具體過程如下：
(一)確定用於計算極大似然估計的似然函數。
首先根據已知條件，計算條件概率：
其中，a為常數，σ2表示噪聲方差，p(y1/x2,x3,x5)表示在x2、x3、x5發生的條件下，y1發生的概率，p(y2/x1,x3,x6)表示在x1、x3、x6發生的條件下，y2發生的概率，p(y3/x2,x4,x6)表示在x2、x4、x6發生的條件下，y3發生的概率，p(y4/x1,x4,x5)表示在x1、x4、x5發生的條件下，y4發生的概率。
將公式(2)中的四個式子分別取對數，得到log似然率：
其中，∝表示正比於。
n1、n2、n3、n4的聯合概率可表示為：
其中，表示遍歷xi取最大值操作，∩表示取交集操作。
由於n1、n2、n3、n4相互獨立，因此，公式(4)可表示為：
將公式(5)取對數，並將公式(3)代入公式(5)，並根據對數(log)運算的單調特性，可以得出用於計算極大似然估計值的似然函數為：
需要說明的是，為簡化運算，利用對數函數的單調性得出公式(6)，當然，也可以直接根據如下公式(7)計算極大似然估計值：
(二)根據公式(6)，計算極大似然估計值，並根據該極大似然估計值，針對每一qam字符信號集合，從該qam字符信號集合中選擇一個qam字符信號，作為該qam字符信號集合的檢測結果。
由於y1、y2、y3、y4以及h21、h31、h51、h12、h32、h62、h23、h43、h63、h14、h44、h54均為已知值，x1、x2、x3、x4、x5、x6分別表示一個qam字符信號集合，因此，遍歷每一qam字符信號集合中的每一qam字符信號，最終確定極大似然估計值。
以其中一個qam字符信號集合為例，該qam字符信號集合可由圖4所示的qam星座圖表示。
圖4中示出的為一個16qam星座圖，該星座圖中包含16個星座點坐標，每一星座點坐標代表一個字符信號。對於不同的qam字符信號集合，其qam調製階數可以相同，也可以不同。例如，x1對應16qam星座圖，x2對應16qam星座圖，x3對應64qam星座圖等等。
當極大似然估計值確定後，可以確定使得公式(6)取得極大似然估計值的每一qam字符信號集合中的qam字符信號；
針對每一qam字符信號集合：將該qam字符信號集合中使得公式(6)取得極大似然估計值的qam字符信號，作為該qam字符信號集合的檢測結果。
例如，對於x1，當代入x1對應的qam字符信號集合中的0100時，使得公式(6)取得極大似然估計值，因此，0100即為x1的檢測結果。對於x2、x3、x4、x5、x6均按照類似的方法確定自身對應的檢測結果。
(三)針對每一qam字符信號集合的檢測結果，確定該檢測結果對應的qam字符信號的比特軟信息。
這裡，以x1為例，介紹x1的檢測結果對應的qam字符信號的比特軟信息的確定方法。
假設根據公式(6)確定的x1的檢測結果為0100，以確定x1的檢測結果對應的第1個比特，即bit0的軟信息為例，將用於計算bit0的軟信息的第一數值記為則上角標1表示第一個比特；將用於計算bit0的軟信息的第二數值記為則上角標1表示第一個比特。
因此，第一運算項可表示為：
其中，公式(8)中，表示x1對應的檢測結果用替代，x2、x3、x4、x5、x6的取值分別為各自對應的檢測結果。
第二運算項可表示為：
其中，公式(9)中，表示x1對應的檢測結果用替代，x2、x3、x4、x5、x6的取值分別為各自對應的檢測結果。
從而，x1的檢測結果對應的qam字符信號的bit0的軟信息可表示為：
按照同樣的方式，分別計算x1的檢測結果對應的qam字符信號的第二個比特(bit1)、第三個比特(bit2)、第四個比特(bit4)的軟信息，在此不再一一舉例。
同理，按照與上述類似的方式計算x2、x3、x4、x5、x6分別對應的檢測結果的比特軟信息，在此不再贅述。
相對應地，參見圖5，本發明實施例提供的一種信號檢測裝置，包括：
第一單元11，用於根據在接收信號發送方發送的信號的多個資源位置上預設的信號值，在所述多個資源位置接收到的多個qam字符信號集合，以及預設的多個信道估計值，計算極大似然估計值；
第二單元12，用於根據所述極大似然估計值，針對每一所述接收到的qam字符信號集合，從該qam字符信號集合中選擇一個qam字符信號，作為該qam字符信號集合的檢測結果；
第三單元13，用於針對所述每一qam字符信號集合的檢測結果，確定該 檢測結果對應的qam字符信號的比特軟信息。
較佳地，所述第一單元11具體用於：
基於預設的用於計算極大似然估計值的似然函數，將所述根據信號接收方用於接收信號發送方發送的信號的多個資源位置上預設的信號值，以及預設的多個信道估計值作為常量，將所述多個qam字符信號集合作為多個變量，遍歷檢測每一所述qam字符信號集合中的每一qam字符信號，確定極大似然估計值。
較佳地，所述第二單元12具體用於：
確定使得所述預設的用於計算極大似然估計值的似然函數取得極大似然估計值的每一qam字符信號集合中的qam字符信號；
針對所述每一qam字符信號集合：將該qam字符信號集合中使得所述預設的用於計算極大似然估計值的似然函數取得極大似然估計值的qam字符信號，作為該qam字符信號集合的檢測結果。
較佳地，所述第三單元13具體用於：
針對該qam字符信號的每一比特：
根據該qam字符信號，確定用於計算該比特的軟信息的第一數值和第二數值；
將所述第一數值替代該qam字符信號，與其它qam字符信號集合的檢測結果對應的qam字符信號一同代入所述用於計算極大似然估計值的似然函數，得到第一運算項，以及將所述第二數值替代該qam字符信號，與其它qam字符信號集合的檢測結果對應的qam字符信號一同代入所述用於計算極大似然估計值的似然函數，得到第二運算項；
將所述第一運算項減去所述第二運算項，得到該比特的軟信息。
較佳地，所述第三單元13針對該qam字符信號的每一比特：根據該qam字符信號，確定用於計算該比特的軟信息的第一數值和第二數值時，具體用於：
針對該qam字符信號的每一比特：
將該qam字符信號確定為第一數值；將該qam字符信號對應的該比特的值取反，並且該qam字符信號對應的其他比特的值不變，得到第二數值。
本發明實施例中，可通過具體的硬體處理器等實體設備實現上述各功能單元。
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計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限於磁碟存儲器和光學存儲器等)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/或方框圖來描述的。應理解可由電腦程式指令實現流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合。可提供這些電腦程式指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數據處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數據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/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。
這些電腦程式指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數據處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器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/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。
這些電腦程式指令也可裝載到計算機或其他可編程數據處理設備上，使得在計算機或其他可編程設備上執行一系列操作步驟以產生計算機實現的處理，從而在計算機或其他可編程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/或方框圖一個方框或多個方框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權利要求及 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。