[发明专利]一种基于门限的低复杂度MPA算法

说明书

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种基于门限的低复杂度MPA算法，具体步骤包括输入基带信号；初始化变量节点消息；更新函数节点和变量节点消息；计算各码字的置信度；判断码字置信度是否满足门限，确定对码字进行译码、舍弃还是继续迭代。本发明利用门限将迭代过程中的置信度足够高的码字挑选出来进行译码，从而减少同一频点上叠加的用户数；同时，对置信度足够低的码字进行舍弃，可以缩小后续迭代过程中消息更新所需的搜素范围，有效地降低算法复杂度。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种基于门限的低复杂度MPA算法。。

背景技术

随着4G LTE系统投入商用，面对不断增长的用户数量、无处不在的网络接入以及更高的通信质量需求，人们开始了对5G的研究。稀疏码分多址(SCMA)系统因为其优于LTE系统的链路传输质量和成倍的系统容量而成为新的研究热点。

SCMA技术作为一种新型的非正交多址技术，由于码字具有稀疏特性，即码字中非零元个数远小于码字长度，接收机可以利用消息传递算法(MPA)进行多用户联合译码。

MPA算法是一种基于因子图求边缘概率分布的迭代算法，该算法中外信息在变量节点(VN)和函数节点(FN)之间不断的传递，最后获得一个稳定的概率分布作为判决量，最终最优的判决量对应的码字即为判决输出结果。相对于联合最优最大后验概率(MAP)检测算法，MPA是一种次优的方法，但是MPA利用了码本的稀疏性，极大地降低了多用户检测的复杂度。

虽然MPA算法的复杂度相对于最优的MAP有所降低，但是在系统严重过载或码本尺寸过大的情况下，硬件实现仍然很困难。事实上，在迭代过程中用户码字的收敛速度存在差异，收敛快的码字不需要迭代到最大迭代步数就可以译码，同时对于一些置信度极低的码字可以在迭代过程中舍弃。然而，在原始MPA的迭代过程中所有的码字都被同等对待，每次迭代都需要更新所有的节点消息，直到迭代到最大迭代步数后才对所有的用户进行译码，这种不顾码字置信度的迭代译码方式导致很多冗余的计算复杂度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于门限的低复杂度MPA算法，该算法通过设置置信度门限来及时对可靠的码字进行译码，或对发送概率极低的码字进行舍弃，从而有效地降低了原始MPA算法的复杂度。

一种基于门限的低复杂度MPA算法，具体步骤如下：

S1、输入基带信号；

S2、初始化变量节点消息，具体为：其中，表示第t次迭代中用户j在频点k上传输码字χ的概率，表示用户j的码本中第m个码字，M表示码本尺寸，J表示所有的用户数，表示用户j占用的频点集合，j＝1,...,J,m＝1,...,M，t为不为零的自然数；

S3、根据公式更新函数节点和变量节点消息，其中，y_k表示第k个频点的观测值，表示合成码字第k维的取值，表示频点k上叠加的用户集合，表示从集合中除去用户j，表示在第t次迭代中在频点k上检测到用户j传输码字χ的概率，normalize(·)表示归一化，为传输条件下接受到y_k的条件概率；

S4、根据公式计算各码字的置信度，其中，表示第t次迭代完成后用户j传输第m个码字的概率；

S5、判断S4所述码字置信度是否满足门限，确定对码字进行译码、舍弃还是继续迭代，具体如下：

S51、判断置信度最高的码字是否满足第一门限，若是则直接将该码字作为译码结果输出，反之，则进入S52，其中，所述第一门限为经验设定；

S52、判断置信度最低的码字是否满足第二门限，若否则进入步骤S6，若是则舍弃该码字并进入S53，其中，所述第二门限为经验设定，第一门限与第二门限不相等；