[发明专利]一种用于MIMO-SCMA系统的检测方法

说明书

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种用于MIMO‑SCMA系统的检测方法。本发明主要包括：(1)通过对接收信号进行ZF或者MMSE检测，再对各天线上的多用户的数据进行MPA检测初始解；(2)对MIMO‑SCMA系统的数学模型进行线性等效变换，转换为MIMO系统的数学模型；(3)在等效的MIMO系统模型中执行邻域搜索算法。将初始解置为当前解，找到当前解的邻域空间集合中ML代价最小的解，若该解的ML代价值小于当前解，则将该解更新为当前解，继续循环搜索过程，否则循环终止，输出最终解。若循环次数超过上限值，算法也终止，当前解即为最终输出解。本发明的有益效果是：相较于ML算法具有低复杂度的优势。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)、稀疏码多址(Sparse Code Multiple Access,SCMA)技术以及相关的信号检测技术，具体的说是涉及一种用于MIMO-SCMA系统的检测方法。

背景技术

MIMO技术在通信系统的收发端均采用多根天线，在提升系统容量、提高频谱效率、增强抗衰落能力等方面具有明显优势，因而在第四代移动通信系统(4G)、无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)等领域有着广泛的应用。SCMA技术是一种面向5G的新型多址技术，将信源信息经过高维调制、稀疏扩频处理后，可以实现不同用户的码字在相同的资源块上非正交叠加，特别适用于5G通信中的热点高容量、海量连接、低延时接入等应用场景。MIMO技术与SCMA技术的结合，作为一种新的传输方案(下文简称MIMO-SCMA)，可以进一步提升频谱利用率、提升覆盖范围、增强抗衰落能力，是未来5G无线移动通信技术研究热点之一。MIMO-SCMA系统下行链路如图1所示。

在通信系统中，接收机的设计往往直接关系到系统的性能与成本。针对MIMO-SCMA系统，目前典型的算法可以分为两类：一类是最大似然(Maximum Likelihood,ML)检测算法，需要搜索多个用户所有可能发送的码字，其优点是检测性能最优，但是其复杂度随着用户个数、发射天线数和码字数呈指数增长，因此极高的复杂度限制了ML算法在实际通信系统中的应用；另一类是将ZF/MMSE检测与消息传递(Message Passing Algorithm,MPA)检测结合的方式，即ZF-MPA/MMSE-MPA算法，其优点是复杂度低，但是检测性能较差。为此，针对上述检测算法的局限性，本发明提出了一种低复杂度的可行方案。

发明内容

本发明针对MIMO-SCMA系统提出了一种低复杂度的检测方法，其主要思路是：(1)通过对接收信号进行ZF或者MMSE检测，再对各天线上的多用户的数据进行MPA检测初始解；(2)对MIMO-SCMA系统的数学模型进行线性等效变换，转换为MIMO系统的数学模型；(3)在等效的MIMO系统模型中执行邻域搜索算法。将初始解置为当前解，找到当前解的邻域空间集合中ML代价最小的解，若该解的ML代价值小于当前解，则将该解更新为当前解，继续循环搜索过程，否则循环终止，输出最终解。若循环次数超过上限值，算法也终止，当前解即为最终输出解。

本发明的技术方案是：

MIMO-SCMA系统下行链路如图1所示，具体步骤如下：

步骤1：产生信息比特。假设系统用户数为J，资源数为K，基站端发射天线数为T，每个用户的接收天线数为R，码本码字数为M，则在基站端生成总的信息比特数为JTlog₂(M)。

步骤2：SCMA编码。首先，将各个用户的比特流b_j映射至N维的星座，即高维调制；然后将N维的非零星座点映射至K维码字(N<K)，即稀疏扩频。

步骤3：在基站端，各个用户的信息经过SCMA编码后得到的码字叠加在一起，经过天线发送出去，经过无线信道后到达不同的用户。