[发明专利]一种基于SCMA系统的串行多用户动态迭代方法

说明书

本发明提供了一种基于SCMA系统的串行多用户动态迭代方法，该方法包括：将用户节点排序，将多个用户节点到多个资源节点进行一轮迭代译码，当迭代译码趋于收敛时，获取用户节点到资源节点的所有冗余值，并依次与设定门限比较，当各个冗余值皆满足门限条件时，终止迭代译码过程，否则，在不满足门限条件的所有冗余值中找到序号最大的用户节点，然后进行下一轮迭代译码，本轮只迭代小于或等于所述序号最大用户节点的用户节点。本发明通过合理设置门限值可使收敛速度慢的用户节点都经过一定数量的迭代，使外信息得到较为充分的利用，既可以保证检测的性能，也可以降低一部分计算复杂度。

技术领域

本发明涉及多用户迭代技术领域，尤其涉及一种基于SCMA系统的串行多用户动态迭代方法。

背景技术

面向2020及未来，数据流量的千倍增长，千亿设备连接和多样化的业务需求都将对5G系统设计提出严峻的挑战。正交多址接入由于其接入用户数和正交资源成正比，不能满足5G海量连接的需求，5G需要更高效的多址接入技术。SCMA(Sparse Code MultipleAccess，稀疏码多址接入)方案是一种新的频域非正交多址技术，能支持海量设备连接及提供高的频谱效率，是5G空口技术的候选方案之一。SCMA方案是由LDS(Low DensitySignature,低密度扩频)演变而来的，SCMA方案把LDS中的QAM(Quadrature AmplitudeModulation，正交振幅调制)映射和稀疏扩频两个模块联合优化，形成SCMA调制器。SCMA调制器将信道编码后的比特流直接映射为复数码字，而码字来自不同用户的码本。由于SCMA方案码本的稀疏性，可以采用MPA(Message Passing Algorithm，消息传递算法)多用户检测算法。但当SCMA方案严重过载，即用户数远大于资源节点数时，MPA算法的复杂度很高。因此，进一步提出高效的多用户检测技术，对SCMA方案的多用户检测具有重要价值。

现有技术中，为了更好地平衡SCMA方案的性能和复杂度，研究者已做了较多的努力，研发出基于部分PM(Partial Marginalization,边缘化)的方法，提出一种适合SCMA方案上行链路的MPA检测算法。该算法在第m次迭代过程中选择t个符号，并把这个t符号反馈给参考符号向量所在的位置上，在接下来的迭代过程中，这t个符号不需要参加计算，从而降低了复杂度，但复杂度降低不到一个数量级。随后又提出一种基于阈值的SCMA方案上行链路MPA检测算法。该算法在每一次迭代过程中计算每一个码字的可靠性，使用置信阈值来判断这个用户是否含有可靠码字。如果该用户含有可靠码字，则该用户被译出且停止信息的更新。当设置合适的阈值时，每一次迭代的复杂度都会降低，但由于译码没有足够的可靠性并且需要多次迭代达到收敛，会导致系统性能的降低。适合SCMA方案上行链路的MPA检测算法和基于阈值的SCMA方案上行链路MPA检测算法都是并行实施的，即在每次迭代过程中，先同时更新全部的资源节点，再同时更新全部的用户节点。在并行的MPA检测算法中，本次迭代更新的消息只能在下一次迭代中传递出去，收敛速度较慢，因此，并行MPA检测算法并不一定是最优的。

为了解决收敛速度较慢这一问题，本领域技术人员又提出了一种基于串行的SCMA方案上行链路MPA检测算法。该算法以资源节点为序，以串行方式更新信息，收敛速度快，在降低复杂度的同时也减少了存储空间，但每次迭代所需的时间会增加，带来了一定的时延。针对时延问题，本领域人员又提出一种SCMA方案串行更新信息的S-MPA(Shuffled MessagePassing Algorithm，洗牌消息传递算法)。该算法以用户节点为序来更新信息，部分本次迭代更新的用户节点信息可以用来更新资源节点，算法收敛速度快。

提出的SCMA多用户检测算法都是串行策略，在串行迭代译码过程中，一部分本次迭代更新的信息可以用于本次迭代，因此加快了节点的收敛速度。S-MPA算法迭代3次和原始并行MPA算法迭代6次时BER(Bit Error Rate，误比特率)性能基本一致，但译码迭代次数是固定的i_max，无法动态调节SCMA方案的性能与复杂度。

发明内容