[发明专利]稀疏码多址接入中基于因子图演化的低复杂度消息传递译码算法

说明书

一种基于因子图演化的低复杂度消息传递译码算法，通过对因子图本身进行简化从而实现低复杂度的解码，首先对各个资源结点的度进行分类，最开始将所有资源结点都移除，然后逐步将低度结点添加到因子图中进行解码，从而实现因子图的演化，保存得到的符号先验信息，随后将度比较高的结点添加入因子图时，通过利用这些先验信息进行部分符号的硬判可以大大降低传统消息传递算法在码本碰撞下的高复杂度，从而降低译码延时，进一步提升SCMA的性能表现，此外，通过对因子图更新步长与更新终值的不同设置，可以得到译码准确性与译码复杂度之间不同的折中情况，从而使得算法能够更加灵活地适应实际应用需求。

技术领域

本发明属于非正交多址接入技术领域，特别涉及一种稀疏码多址接入中基于因子图演化的低复杂度消息传递译码算法。

背景技术

稀疏码多址接入SCMA(Sparse Code Multiple Access)为用户分配码本实现非正交的多址接入。通过对码本的稀疏性设计，能够保证来自多个不同码本的码字叠加在一起接收机仍能解码从而实现接入用户数多于可用的正交通信资源数的过载，增加了可连接数，这是传统的正交多址接入无法实现的。也正是利用这种特性，SCMA在接入时不需要用户与基站预先建立连接再进行传输，而是可以让用户直接随机接入，免除了请求/准许接入等一系列调度过程，降低了接入时间，是实现5G移动网络低延时接入的一个可行方案。

为了高效地解出来自不同用户叠加的码字从而使得SCMA得以实现上述的优点，不能采用传统的完全遍历最大似然方法，而需要利用码字本身的稀疏性，通过码本结点与资源结点之间消息传递的迭代来完成解码。然而，尽管SCMA能提供一定数量的不同码本，但是当潜在用户数大量增加时，无法做到每个用户预先分配到不同的码本。因此，势必会有不同的用户在映射中得到相同的码本，发生码本冲突。由于传统的消息传递算法需要对可能符号集进行遍历并且多次迭代，当发生之前所述的码本冲突时，多个用户的符号会冲突在同一个资源结点处，相当于将所需遍历的可能符号集成指数倍扩充，增大了解码复杂度，使得整体的接入延时增加，最终可能会破坏实时性需求。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种稀疏码多址接入中基于因子图演化的低复杂度消息传递译码算法，通过对完全迭代准确性的 折中降低解码的复杂度。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

稀疏码多址接入中基于因子图演化的低复杂度消息传递译码算法，包括如下步骤：

步骤1：输入码本结点与资源结点映射关系的因子图S，其中有K个码本结点与L个资源结点，对应的联合星座图Ξ，收端接收信号y，信息更新的最小量ε，最大迭代次数T，每步因子图的更新步长δ(s)与因子图的更新终值θ；

步骤2：利用码本结点对应的联合星座图Ξ的阶数计算各个资源结点处的计算复杂度；

步骤3：将所得复杂度从小到大排序并且删去其中重复的值，作为因子图演化的每一步的复杂度阈值队列令Ω为队列长度，ω为队列的索引；

步骤4：初始化各个参数以及消息；

步骤5：利用更新步长δ(s)更新队列索引ω，令S_ω为当前的因子图，它相当于将原来因子图S中运算复杂度大于的资源结点、与这些结点相连的边以及不与任何图中所剩的资源结点相连的码本结点移除；

步骤6：开始迭代，首先更新码本结点对应各个资源结点的外信息，如果当前码本结点只连接一个资源结点，则不进行更新；否则利用其连接的其他资源结点的信息更新信息；

步骤7：更新资源结点对应各个码本结点的外信息，对每个资源结点，除当前更新相关的码本结点以外的其他码本结点的联合星座图中的符号组合进行遍历，从而得到当前更新相关的码本结点的各个符号的似然情况，如果遍历过程中某个码本结点的符号在之前被判出，则直接利用之前的判决结果替代而不再遍历该码本结点所有可能的符号；