[發(fā)明專利]次優(yōu)的低復(fù)雜度SCMA碼本設(shè)計(jì)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910237722.1
• 申請日: 2019-03-27
• 公開（公告）號: CN110048985A
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪清;李彤
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: H04L27/34
• 分類號: H04L27/34;H04B7/0456
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 劉國威

1.一種次優(yōu)的低復(fù)雜度SCMA碼本設(shè)計(jì)方法，其特征是，步驟如下：

步驟1：將稀疏編碼多址SCMA碼本優(yōu)化問題分成k個(gè)子問題，在每個(gè)問題維度上，約束子碼字的平均功率，同時(shí)最大化子疊加碼字之間的最小歐式距離；

步驟2：將第k維子碼字向量化，將SCMA碼本優(yōu)化問題表示成二次約束二次規(guī)劃問題；

步驟3：利用半正定松弛方法求解該二次約束二次規(guī)劃問題，得到第k維子碼字；

步驟4：根據(jù)映射矩陣，將所有k個(gè)維度的子碼字分配給對應(yīng)的用戶，得到完整的SCMA碼本。

2.如權(quán)利要求1所述的次優(yōu)的低復(fù)雜度SCMA碼本設(shè)計(jì)方法，其特征是，進(jìn)一步具體地：采用模型的正交資源塊數(shù)K＝4，用戶數(shù)量J＝6，每個(gè)用戶的碼本包含M＝4個(gè)碼字，并且每個(gè)碼字實(shí)際占用的資源塊數(shù)N＝2，疊加碼字的所有可能結(jié)果為M^J個(gè)，映射矩陣F表征了每個(gè)用戶的碼本對資源的占用情況，也表示了在同一個(gè)資源塊上，有哪些用戶的信息相互沖突，在每個(gè)資源上沖突的用戶數(shù)為df＝3，映射矩陣表示為：

假設(shè)v_m和v_n是任意兩個(gè)疊加碼字，且均為K維向量，則二者之間的歐式距離d表示為：

d＝||v_m-v_n||₂,m≠n,m,n∈(1,…M^J)

其中，||·||₂表示2-范數(shù)，上述距離取平方，并進(jìn)一步展開為：

其中p(v_m,k)＝v_m(k)表示v_m的第k維的值，將任意兩個(gè)K維的疊加碼字的歐式距離分離成K維，然后分別在每個(gè)維度上最大化這一層的子疊加碼字最小歐式距離，在第k個(gè)維度上的問題描述為：

其中，d²表示該維子疊加碼字之間的最小歐式距離的平方，w_k表示所有占用第k個(gè)資源的用戶在第k維上的所有子碼字，w_j,k表示第j個(gè)用戶在第k個(gè)維度上的子碼字，P表示子碼字的平均功率；

為方便求解，將變量w_k向量化為并加入一維d，表示歐式距離，

其中vec(·)表示向量化函數(shù)，通過變量代換，上述問題重新描述為：

其中，R、D_i、E_j是Mdf+1維半正定埃爾米特矩陣，表示二項(xiàng)式系數(shù)；

上述問題是一個(gè)NP hard問題，通過半正定松弛(SDR)得到近似解。用同樣的方法將k個(gè)維度的子碼字都得到以后，根據(jù)映射矩陣將其分配給對應(yīng)的用戶即可得到最終的SCMA碼本。