[发明专利]SCMA上行多址接入系统过载特性的优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及SCMA上行多址接入系统过载特性的优化方法，具体涉及高斯信道下SCMA上行多址接入系统过载特性的优化方法，属于码域非正交多址接入技术领域。

背景技术

现代移动通信技术的发展始于上世纪20年代，从80年代初开始商用，从第一代到第四代移动通信系统的演进可谓发展迅速。为了满足时代的需求和移动互联网的高速发展而研发的新一代移动通信技术——5G(第五代通信系统)。如今，5G中的候选接入技术更是层出不穷，如空口波形技术F-OFDM(Filtered-OFDM)和稀疏码多址接入技术SCMA(Sparse Code Multiple Access)。

在SCMA编码中，调制和编码是同时进行的，数据信息经过信道编码后直接通过编码器映射为预定义码本中的相应码字。可以成倍增加用户数量，从而更好地提升系统整体容量。因此，SCMA码本设计直接关系到最后接收机的复杂度，系统的误码率，以及系统的过载率。

SCMA码本设计方案最早是由华为公司提出的，主要通过多维星座并结合星座旋转和低密度扩频序列设计得到。其中使用的母星座在一条直线上，可以通过旋转得到其他用户的码本，但采用高阶调制时，将用户对应的星座点限制在一条直线上，必然极大降低星座点间的欧氏距离，误码率也相对较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供SCMA上行多址接入系统过载特性的优化方法，采用网格编码调制中子集分割方式设计码本，从而对SCMA上行多址接入系统过载特性进行优化。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

SCMA上行多址接入系统过载特性的优化方法，包括如下步骤：

对SCMA上行多址接入系统发送端信息比特进行编码，得到用户码本，具体步骤如下：

步骤1，对发送端各资源块，利用低密度奇偶校验码的校验矩阵生成因子矩阵，根据因子矩阵构造映射矩阵；

步骤2，利用子集分割法设计资源块上的各用户星座图；

步骤3，通过各资源块上的各用户星座图结合映射矩阵设计星座矩阵，星座矩阵的元素表示如下：

且

其中，CM_n,j表示星座矩阵CM第n行j列的元素，F_n,j表示因子矩阵F第n行j列的元素，S_n,rand(p)表示集合随机重排后的第p个值，d_f表示资源块上产生的子集总数；

步骤4，根据星座矩阵设计生成用户码本，用户码本表示如下：

其中，C_n,j(x_j)表示第j层用户采用码字x_j时，该码字第n个值；S_n,rand(p)(x_j)表示采用码字x_j时集合随机重排后的第p个值，M表示星座点数；

在SCMA上行多址接入系统接收端，获得各个资源块的接收信号，通过消息传递算法对接收信号进行译码，判决出用户码字。

作为本发明的一种优选方案，步骤1所述因子矩阵的形式如下：

其中，F为因子矩阵，V₁,V₂,…,V_j分别表示第1,2,…,j层映射矩阵，上标T表示转置。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤2的具体过程如下：

设传输的比特数为W，则用户需要占用的星座点数为M＝2^W，采用QAM调制技术表示总星座图，采用子集分割法对总星座图进行分割，产生资源块上的各用户星座图。

作为本发明的一种优选方案，所述接收信号的形式如下：

其中，y表示接收信号，J表示用户数，h_j表示第j层用户的信道向量，x_j＝V_jg_j表示第j层用户发送的码字，V_j表示第j层映射矩阵，g_j表示第j层多维码本调制映射，b_j表示第j层用户信息，n₀为高斯白噪声。

作为本发明的一种优选方案，所述用户数J的形式如下：

其中，K表示资源数，N表示非零元素数。

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：