[發明專利]針對SCMA系統的低復雜度碼本設計方法及其硬件架構

有效

• 申請號: 201811220129.8
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN109361439B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 張川;楊超;景樹森;梁霄;張在琛;尤肖虎
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04B7/0456
• 分類號: H04B7/0456;H04L27/34
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 向文

1.一種針對大規模SCMA系統的低復雜度碼本設計方法，其特征在于：包括以分層式星座旋轉為子操作符的碼本簡化和以已知碼本進行非沖突擴充的碼本簡化兩部分設計方案；

所述以分層式星座旋轉為子操作符的碼本簡化：以正交幅度調制信號作為母星座，并以不同半徑生成若干同心圓，在圓上等間距安排星座點，不同半徑同心圓上的星座點彼此之間存在一定的旋轉角度，用以避免在不同星座維度上的沖突，對于每個圓上安排的星座點以順時針方向按照格雷編碼規則一次分配編碼比特信息；

所述以已知碼本進行非沖突擴充的碼本簡化：通過對小規模SCMA系統和大規模SCMA系統因子矩陣的對比，以在同一資源點上碼字不重合為準則，制定擴展矩陣，應用該擴展矩陣將已知碼本的碼字重新分配到大規模SCMA系統的非零資源節點上。

2.根據權利要求1所述的一種針對大規模SCMA系統的低復雜度碼本設計方法，其特征在于：所述以分層式星座旋轉為子操作符的碼本簡化具體包括如下步驟：

設一大規模SCMA系統有K個資源節點、J個用戶層、每個用戶有M個碼字，每個碼字有N個非零元素，將母星座設置為正交幅度調制(QAM)信號，那么以單一旋轉操作設計大規模SCMA系統碼本的步驟描述如下：

1)確定每個用戶在每個旋轉層上需要分配的p個星座點數，并由此得到總共的旋轉層數L＝M/p(其中L必須為一整數)，那么在每個旋轉層上總共的星座點個數為T＝M·d_f/L，其中d_f為共享同一旋轉層的用戶個數，并且第l層的半徑為r_l(l＝1,2,...,L)；

2)將第一層(半徑r₁)上的T個點進行均勻分配，每個點之間的角度間隔為2π/T，且在各層上所有星座點按照格雷映射的規則進行編碼比特的分配；

3)以相同方式將星座點以T個一組分配在剩下的旋轉層上(2,...,L)，但這些層的半徑被相應的擴大為3r₁,...,(2L-1)r₁，將相應層上的T個星座點以第一層為基準整體順時針旋轉角度θ₂,...,θ_L(0＜θ₂＜...＜θ_L＜π/2)，且這些星座點仍按照格雷映射的規則進行編碼比特的分配。

3.根據權利要求1或2所述的一種針對大規模SCMA系統的低復雜度碼本設計方法，其特征在于：所述以已知碼本進行非沖突擴充的碼本簡化具體包括如下步驟：

假設已知碼本的小規模SCMA系統的星座向量表示為c_l(N_l×1)，設計的大規模SCMA系統的星座向量表示為c_m(N_m×1)，通過對小規模SCMA系統和大規模SCMA系統相對應因子矩陣的對比，設置非沖突的因子圖擴充矩陣E_m,l(N_m×N_l)，從而可以獲得大規模SCMA系統的碼本碼字，計算為：x_m＝V_mc_m＝V_mE_m,lc_l，其中V_m為可通過大規模SCMA系統因子矩陣獲得的映射矩陣，x_m則是新獲得的碼本碼字。