本发明涉及通信，特别是一种低复杂度nb-ldpc编码系统中的mimo检测方法。
背景技术：
1、在当今信息时代，高速且可靠的通信技术是支撑全球互联网络和各类通信系统不可或缺的基石。随着b5g/6g移动通信的推进，信号检测和信道编码技术面临着新的挑战。对于远程医疗、无人驾驶和工业控制等垂直行业，低延时高可靠显得尤为重要。这类场景被称为超可靠低时延通信(ultra-reliable low-latency communication，urllc)场景，它对时延和可靠性的要求极高。
2、在此背景下，引入编码系统不仅能提升传输的可靠性，还能够在检测过程中通过译码算法有效地利用编码引入的冗余信息，进一步减少误码率，提高系统容量。相较于迭代检测与解码(iterative detection and decoding,idd)技术，分离检测与解码(separatedetection and decoding,sdd)技术因其较低的处理复杂度、减少的传输延迟以及增强的硬件实施可能性而得到了业界的广泛青睐。sdd技术一般采用极化码(polar codes)和低密度奇偶校验(low-density parity-check codes,ldpc)码，这两种编码方式已经被纳入5g新无线(new radio,nr)标准的范畴。与极化码相比，ldpc码在编码的灵活性和译码效率方面具有显著优势。特别地，非二进制ldpc(non-binary ldpc,nb-ldpc)码与二进制ldpc(binary ldpc,b-ldpc)码相比，在处理短数据块、满足严格时延要求以及实现高可靠性urllc应用场景中显示出其独特的适用性，并能提供优异的误码性能，因而尽管这在另一方面也带来了译码复杂度的提升。现有的扩展最小和(extended min-sum,ems)译码算法为nb-ldpc码提供了一个低复杂度的译码策略，是现有的较为先进的nb-ldpc译码方案。
3、回顾sdd方案中的信号检测，现有的mimo检测算法中，最大后验概率(maximum aposteriori,map)检测算法能够达到最优的检测性能，但是其复杂度随着发射天线数量和符号调制阶数呈指数分布，因此在实际场景中不可实现。球形译码(sphere decoding,sd)检测能够在降低map复杂度的基础上，达到接近最优的性能。然而在大规模mimo系统中，sd检测仍然存在过高的复杂度。除了上述基于符号搜索的检测方案，线性求逆检测方案也有广泛研究。破零(zero forcing,zf)检测、线性最小均方误差(linear minimum meansquare error,lmmse)检测的复杂度相对较低，但是性能在大规模mimo系统中难以保证。此外，在大规模mimo系统中，zf检测和lmmse检测需要对大维度矩阵进行求逆操作，同样面临较高的复杂度挑战。因此，学术界和工业界一直致力于寻找一种能够平衡性能和复杂度的检测方法。
4、现有的sdd方案中很少考虑nb-ldpc编码系统，而现有nb-ldpc编码的sdd方案常常因性能不足和高复杂度而受限，只是考虑讲原始bp检测和ems译码算法进行级联，因此缺乏一种与nb-ldpc码特性相适应的兼容及高效方法。具体来说，存在以下两点问题：
5、首先，现有技术在提高译码效率与减少计算资源消耗方面有显著的改进空间。在nb-ldpc码编码系统中，尽管相较于b-ldpc码展现出更优越的性能，其在译码算法设计上却面临极高的复杂度。现有的扩展最小和ems译码算法虽然为nb-ldpc码提供了一个低复杂度的译码策略，但其在处理符号计算时仍然包含不必要的计算过程，导致计算效率不是理想最优，计算复杂度高。
6、其次，在非二进制低密度奇偶校验码nb-ldpc编码系统中，介于信道检测和ldpc译码之间的接口设计问题限制了系统的性能。现有技术缺少有效的软信息传递机制，使得译码过程无法充分利用所有可用信息，从而影响整体译码的效率与准确性。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种低复杂度nb-ldpc编码系统中的mimo检测方法，设计针对nb-ldpc编码系统的有效的软信息无损传输接口，优化符号选择机制，减少算法计算复杂度，进一步增强nb-ldpc编码系统下bp检测算法的性能和效率。
2、本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
3、根据本发明提出的一种低复杂度nb-ldpc编码系统中的mimo检测方法，在信号检测和信道编码之间设计无损的软消息传递接口，在nb-ldpc编码系统下，利用nb-ldpc码的gf域的多元符号与bp算法中的复数符号域的映射关系，实现了软信息在信号检测与信道编码之间的传递。
4、作为本发明所述的一种低复杂度nb-ldpc编码系统中的mimo检测方法进一步优化方案，具体步骤如下：
5、步骤1、针对nb-ldpc编码系统待发送的一个帧，生成一个码长为n×log2 q的随机填充0、1比特的信息序列uk，其中，q为伽罗华域的阶数，n为码长的符号长度；信息序列uk通过nb-ldpc编码器生成码字序列cn，码字序列cn通过qam调制器进行调制，输出符号序列
6、步骤2、通过加性白高斯噪声awgn信道传输，得到多天线接收序列
7、步骤3、将多天线接收序列和信道矩阵h输入选择置信传播bsp检测器，bsp检测器输出估计出的发送序列对应的软消息γj,j∈{1,2,...,nt}，其中，每个γj有q个复数域符号，即每个γj,j∈{1,2,...,nt}对应cj,1,...,cj,q，nt为mimo系统的发射天线数，γj为bsp检测器输出的第j个发射天线对应的符号软信息，cj,m为bsp检测器输出的第j个发射天线的γj对应的第m个星座点符号的软信息，1≤m≤q；
8、步骤4、γj进入符号对符号的软消息接口，根据γj计算译码器的输入第j个发射天线对应的第p个伽罗华域符号的先验软消息lj,p：
9、
10、其中，m-1(t)表示反向映射函数，是指将γj对应的cj,m的符号t映射在gf(q)映射表中对应的二进制索引，符号t是十进制形式，gf(q)指伽罗华域；
11、步骤5、译码器根据输入的lj,p进行扩展最小和ems译码，得到解码出的软信息；
12、步骤6、对解码出的软信息进行硬判决，得到估计的原始信息序列
13、步骤7、比较原始输入的信息序列uk和估计的原始信息序列如果有大于等于1个比特错误，则判断该帧为错帧，否则为正确传输的帧。
14、作为本发明所述的一种低复杂度nb-ldpc编码系统中的mimo检测方法进一步优化方案，重复步骤1～步骤7进行蒙特卡洛仿真，得到误帧率fer,fer作为评估系统性能的标准。
15、作为本发明所述的一种低复杂度nb-ldpc编码系统中的mimo检测方法进一步优化方案，步骤3和5中，采用遗传算法离线训练检测器和译码器中的计算符号数量参数，通过寻找接近最优的参数实现在不损失性能的前提下降低计算复杂度。
16、作为本发明所述的一种低复杂度nb-ldpc编码系统中的mimo检测方法进一步优化方案，
17、步骤6中，每个为一个符号，包括log2 q个符号，为第i个联合检测译码模块输出的估计的发送符号，1≤i≤n。
18、作为本发明所述的一种低复杂度nb-ldpc编码系统中的mimo检测方法进一步优化方案，
19、利用nb-ldpc码的gf域的多元符号与bp算法中的复数符号域的映射关系，实现了软信息在信号检测与信道编码之间的传递，具体如下：
20、假设正交振幅调制qam的调制阶数是q，非二进制低密度奇偶校验码的伽罗华域的维度是q，扩展最小和ems解码的初始输入包括gf(q)中的先验软消息lj,p；当q＝q时，每个γj对应的cj,m的符号通过gf域映射表唯一地映射到gf(q)，从而确保每个检测的输出符号γj与gf(q)的多维符号之间存在一一对应的关系，gf(q)为伽罗华域，实现在检测译码接口处完整地传递所有的软消息。
21、本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
22、(1)本技术方案设计了一个信号检测和信道编码之间无损的软消息传递接口：在nb-ldpc编码系统下，利用nb-ldpc码的gf域的多元符号与bp算法中的的复数符号域的映射关系，实现了软信息在信号检测与信道编码之间的直接、高效传递，提升算法的整体性能；利用遗传算法进行符号剪枝，减少计算量，降低算法复杂度：通过采用遗传算法(geneticalgorithm,genalg)优化检测和译码的计算参数，本技术方案精简了计算过程中的符号处理，优化符号选择机制，削减了不必要的计算量，进而在不牺牲算法性能的前提下，显著降低算法的复杂度；
23、(2)在与北斗卫星导航系统相同的n＝528，k＝264，基于gf(64)，码率为r＝0.5编码方案中，本方案与传统的二元ldpc编码mmse方法相比，在误帧率fer＝10-3时，实现了1.0db的snr性能提升。其次，与5g ldpc编码的bsp相比，得益于符号到符号的llr接口，nb-ldpc编码的bsp在fer＝10-3$时获得了0.8db的snr增益。最后，符号剪枝后的所提出的基于遗传算法驱动的nb-ldpc编码的bsp检测，在fer性能上与原始的nb-ldpc编码的bsp表现近乎一致。在图中，本方案的nb-ldpc编码的genbsp接收机相比于原始的nb-ldpc编码的bsp实现了37.05％的复杂度降低，且这一降低没有带来性能损失。
1.一种低复杂度nb-ldpc编码系统中的mimo检测方法，其特征在于，在信号检测和信道编码之间设计无损的软消息传递接口，在nb-ldpc编码系统下，利用nb-ldpc码的gf域的多元符号与bp算法中的复数符号域的映射关系，实现了软信息在信号检测与信道编码之间的传递。
2.根据权利要求1所述的一种低复杂度nb-ldpc编码系统中的mimo检测方法，其特征在于，具体步骤如下：
3.根据权利要求2所述的一种低复杂度nb-ldpc编码系统中的mimo检测方法，其特征在于，重复步骤1～步骤7进行蒙特卡洛仿真，得到误帧率fer,fer作为评估系统性能的标准。
4.根据权利要求2所述的一种低复杂度nb-ldpc编码系统中的mimo检测方法，其特征在于，步骤3和5中，采用遗传算法离线训练检测器和译码器中的计算符号数量参数，通过寻找接近最优的参数实现在不损失性能的前提下降低计算复杂度。
5.根据权利要求2所述的一种低复杂度nb-ldpc编码系统中的mimo检测方法，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的一种低复杂度nb-ldpc编码系统中的mimo检测方法，其特征在于，
