[發(fā)明專利]多天線空分多址和SCMA非正交多址結(jié)合的下行傳輸方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910635552.2
• 申請日: 2019-07-15
• 公開（公告）號: CN110365377B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 方舒;楊聿銘;黃潤;王慧
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B7/0456;H04B7/06
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多天線空分多址和SCMA非正交多址結(jié)合的下行傳輸方法。本發(fā)明的一個目標是在頻譜利用率不變的情況下提高每個用戶的有效數(shù)據(jù)速率和保密性。另外，通過與多天線空分多址以及發(fā)射端預(yù)編碼技術(shù)的結(jié)合，降低接收端解碼的復(fù)雜度，提高頻譜利用率。本發(fā)明中提出的新型傳輸結(jié)構(gòu)相較于傳統(tǒng)的ZF預(yù)編碼+MIMO結(jié)構(gòu)不僅有更高的頻譜利用率，誤碼性能也有提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多天線空分多址和SCMA非正交多址結(jié)合的下行傳輸方法。

背景技術(shù)

多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)技術(shù)通過在無線通信系統(tǒng)的收發(fā)兩端配置多根天線，能夠在單輸入單輸出(Single Input Single Output，SISO)無線通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，成倍的將系統(tǒng)容量提升，極大地提高了系統(tǒng)的頻譜效率(SpectrumEfficient，SE)。垂直貝爾實驗室分層空時結(jié)構(gòu)(Vertical-Bell Laboratories Layered-Space-Time,V-BLAST)通常與MIMO系統(tǒng)結(jié)合來提升系統(tǒng)頻譜效率。在V-BLAST結(jié)構(gòu)中，發(fā)射信號可以在空間上進行多路復(fù)用，所有天線在同一時刻同時發(fā)送信號，但是這也帶來了信道間干擾(inter-channel interference，ICI)的問題。如果在接收端采用最小均方誤差(Minimum Mean-Squared Error,MMSE)等檢測方法來消除ICI干擾，用戶端所需硬件的復(fù)雜度會隨著基站端發(fā)射天線的增加呈指數(shù)上升，用戶終端的功耗也會過高。

針對上述問題，利用信道互異性或者反饋將接收端的信號檢測技術(shù)相對應(yīng)地映射為發(fā)射端預(yù)編碼的技術(shù)被提出。預(yù)編碼技術(shù)與接收端的檢測技術(shù)作用基本相當(dāng)，它們的目的均是為了消除ICI干擾，區(qū)別在于發(fā)射端的預(yù)編碼技術(shù)解決了接收端使用檢測器導(dǎo)致復(fù)雜度以及功耗過高的問題。常見的線性預(yù)編碼算法有迫零(Zero-Forcing,ZF)預(yù)編碼、最小均方誤差預(yù)編碼和塊對角化(Block Diagonalization,BD)預(yù)編碼等。其中，ZF預(yù)編碼和BD預(yù)編碼已被用于長期演進系統(tǒng)(Long Term Evolution,LTE)的非碼本預(yù)編碼傳輸方式中。

在無線通信系統(tǒng)中，多址接入方式是多用戶共享有限資源(時、頻、碼)的一種有效手段。現(xiàn)有的多址接入方式主要有以下幾種：頻分多址(Frequency Division MultipleAccess,FDMA)、時分多址(Time Division Multiple Access,TDMA)、碼分多址(CodeDivision Multiple Access,CDMA)。面對低延遲通信，高傳輸速率，頻譜資源稀缺的挑戰(zhàn)，很多公司希望利用非正交多址技術(shù)改變空口接入方式來提高通信資源的利用率。華為公司提出的稀疏碼分多址接入技術(shù)(Sparse Code Multiple Access)是一種當(dāng)前研究比較熱門的5G多址接入技術(shù)。SCMA通過將用戶輸入的比特信息流直接映射為多維的稀疏碼字，用戶共享頻譜資源的方式，實現(xiàn)了過載接入，提高了頻譜利用率。同時利用碼字的稀疏特性，SCMA接收端采用消息傳遞算法(Message Passing Algorithms,MPA)實現(xiàn)近似最優(yōu)的多用戶檢測。

然而上文提及的SCMA技術(shù)在用于下行傳輸時用戶端復(fù)雜度仍然很高，在與MIMO結(jié)構(gòu)直接結(jié)合之后復(fù)雜度更是呈指數(shù)型上升，同時由于共享頻譜資源，即多個用戶的數(shù)據(jù)承載在同一子載波上，使得每個用戶都需要解碼出所有用戶的數(shù)據(jù)，而其中只有一小部分屬于用戶自己需要的數(shù)據(jù)，這就會造成有效數(shù)據(jù)速率仍然較低且保密性差的問題，這在實際系統(tǒng)中是難以被接受的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是采用一種基于多天線空分多址和SCMA非正交多址結(jié)合的新型下行傳輸方案，從而降低用戶端復(fù)雜度，提高用戶的有效數(shù)據(jù)速率和保密性，同時在ZF預(yù)編碼+MIMO基礎(chǔ)上提升傳輸性能。