[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(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910237722.1
• 申請(qǐng)日: 2019-03-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110048985A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪清;李彤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04L27/34
• 分類(lèi)號(hào): 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(guó)威

本發(fā)明屬通信領(lǐng)域，為提出良好誤比特性能的SCMA碼本設(shè)計(jì)方法，既能保證誤碼率性能不差，又能極大的降低碼本設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，本發(fā)明，次優(yōu)的低復(fù)雜度SCMA碼本設(shè)計(jì)方法，步驟如下：步驟1：將稀疏編碼多址SCMA碼本優(yōu)化問(wèn)題分成k個(gè)子問(wèn)題，在每個(gè)問(wèn)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(wèn)題表示成二次約束二次規(guī)劃問(wèn)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(wèn)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(duì)應(yīng)的用戶，得到完整的SCMA碼本。本發(fā)明主要應(yīng)用于SCMA碼本設(shè)計(jì)場(chǎng)合。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬通信領(lǐng)域，稀疏碼分多址接入(SCMA)技術(shù)，具體涉及次優(yōu)的低復(fù)雜度SCMA碼本設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)和物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)快速增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)下，第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)不僅要大幅度提高系統(tǒng)頻譜利用率，還要能夠支持海量設(shè)備連接，這些需求推動(dòng)了非正交技術(shù)發(fā)展。SCMA作為一種新型的非正交多址接入技術(shù)(NOMA)，將系統(tǒng)用戶的信息疊加到相互正交物理層資源上傳輸，用戶之間的信息存在非正交干擾，在接收端需要通過(guò)先進(jìn)的接收算法分離出每個(gè)用戶的信息，這樣不僅提高了頻譜效率，還使得系統(tǒng)的接入容量成倍增長(zhǎng)。主流的幾大非正交多址接入技術(shù)有稀疏編碼多址(SCMA)技術(shù)、多用戶共享接入(MUSA)、圖樣分割多址接入(PDMA)以及功率域的非正交多址接入技術(shù)(PD-NOMA)。其中SCMA技術(shù)是碼域的非正交多址技術(shù)，和其他非正交多址接入技術(shù)相比，頻譜效率接近最優(yōu)化，還可以利用盲檢測(cè)技術(shù)以及SCMA對(duì)碼字碰撞不敏感的特性，實(shí)現(xiàn)免調(diào)度隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)接入。

SCMA技術(shù)是由華為公司所提出的第二個(gè)第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)全新空口核心技術(shù)，引入稀疏編碼對(duì)照簿，通過(guò)實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶在碼域的多址接入來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線頻譜資源利用效率的提升。SCMA系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題是碼本設(shè)計(jì)。碼本設(shè)計(jì)將低密度擴(kuò)頻和高維QAM調(diào)制結(jié)合起來(lái)，通過(guò)共軛、置換、相位旋轉(zhuǎn)等操作選出具有最佳性能的碼本集合，不同用戶采用不同的碼本進(jìn)行信息傳輸。碼本具有稀疏性是由于采用了低密度擴(kuò)頻方式，從而實(shí)現(xiàn)更有效的用戶資源分配及更高的頻譜利用；碼本所采用的高維調(diào)制通過(guò)幅度和相位調(diào)制將星座點(diǎn)的歐式距離拉得更遠(yuǎn)，保證多用戶占有資源的情況下利于接收端解調(diào)并且保證非正交復(fù)用用戶之間的抗干擾能力。

文獻(xiàn)[1]首次給出了SCMA碼本的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，并提出了基于格點(diǎn)星座圖設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的碼本設(shè)計(jì)方案，文獻(xiàn)[2]提出了一種基于星座圖旋轉(zhuǎn)算子的碼本設(shè)計(jì)方法。文獻(xiàn)[3]提出了一種基于Star-QAM的星座圖設(shè)計(jì)方法。但是這些方法不能夠明確的求解出碼本，關(guān)于如何設(shè)置旋轉(zhuǎn)角度并未指明。文獻(xiàn)[4]提出了一種基于星座圖和映射矩陣聯(lián)合優(yōu)化的碼本設(shè)計(jì)方案，但該方案復(fù)雜度很高，當(dāng)用戶數(shù)量或者調(diào)制階數(shù)較大時(shí)不能實(shí)現(xiàn)。

[1]H.Nikopour and H.Baligh,Sparse code multiple access,2013 IEEE24th Annual International Symposium on Personal,Indoor,and Mobile RadioCommunications(PIMRC),London,2013,pp.332-336.

[2]Y.Zhou,Q.Yu,W.Meng and C.Li,SCMA codebook design based onconstellation rotation,2017 IEEE International Conference on Communications(ICC),Paris,2017,pp.1-6.GAO C,WANG H,ZHU F,et al.A particle swarmoptimization algorithm for controller placement problemin software definednetwork[C]//International Conference on Algorithms and Architectures forParallel Processing.Springer International Publishing,2015:44-54