[發明專利]一種用于實現低復雜度高頻譜效率的多址序列構造方法

有效

• 申請號: 201911085102.7
• 申請日: 2019-11-08
• 公開（公告）號: CN110868238B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 齊婷;周亮;呂斌
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04B1/707
• 分類號: H04B1/707;H04B1/7103
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明公開了一種用于實現低雜度高頻譜效率的多址序列構造方法，求得的多址序列能夠在最大化系統頻譜效率的同時，最優化各用戶多址序列構成的多址矩陣的稀疏度，從而使得在低復雜度的MPA多用戶檢測時，達到高頻譜效率。

技術領域

本發明涉及無線通信領域，具體是一種用于實現低復雜度高頻譜效率的多址序列構造方法。

背景技術

無線通信正在朝著萬物互聯的美好愿景發展，不斷涌現的各類新業務和應用場景，要求未來無線通信能實現人與物、物與物的智能互聯。隨著大量物聯網設備部署和海量機器設備的接入網絡，海量用戶接入成為無線通信發展面臨的關鍵挑戰之一。

非正交多址(Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA)作為新一代無線通信技術受到廣泛關注。NOMA打破各用戶信號的正交性，用戶不再獨占資源，而是實現資源共享，從而提高用戶接入數。具體來說，NOMA讓不同用戶信號通過某種方式在相同資源上疊加傳輸，在接收端用先進的信號處理手段，包括多用戶檢測、譯碼等，處理干擾、解碼出各用戶信號。根據共享資源方式的不同，NOMA方案可以分為兩類：功率域NOMA，各用戶信號直接疊加在一個資源塊上傳輸，早期研究中稱為重疊編碼(Superposition Coding，SC)；碼域NOMA，用戶信息映射到一個碼字，各用戶的碼字相互疊加擴展到多個資源塊上傳輸。通常用戶數大于資源數，系統工作在過載狀態，碼字之間非正交。碼字產生方式可分為兩類，一類是設計碼本，由信息比特直接映射成碼字；一類是設計多址序列，信息比特先映射成星座符號，再將星座符號乘上多址序列得到碼字。

現有碼字設計通常無法很好兼顧性能和復雜度，NOMA系統的和容量以及和容量可達的方法已有較充分的研究，而在應對復雜度問題方面，現有研究考慮設計稀疏碼實現資源共享，通過稀疏特性減輕用戶間干擾，使得可以用低復雜度且高效的信息傳遞算法(Message Passing Algorithm，MPA)做多用戶檢測區分用戶。然而，如何用盡可能低的復雜度實現系統盡可能高的頻譜效率問題尚未解決。

發明內容

本發明提出了一種用于實現低復雜度高頻譜效率的多址序列構造方法，能夠在最大化系統頻譜效率的同時，最優化各用戶多址序列構成的多址矩陣的稀疏度，通過應用低復雜度的MPA多用戶檢測方法來降低系統的實現復雜度。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種用于實現低復雜度高頻譜效率的多址序列構造方法，包括以下步驟：

步驟S1、每個用戶將自身發送數據符號乘以C^N域的多址序列s_k后，將得到的N維符號向量中的每個符號依次分別對應到N個資源塊上進行傳輸，所述用戶共有K個，則接收端接收到K個用戶在N個資源上的疊加信號；

步驟S2、令S＝[s₁,L,s_k](k＝1,...,)K，所述S表示由K個多址序列構成的N×K的多址矩陣，所述多址矩陣的每個列向量對應一個多址序列，并且具有歸一化的能量M，所述能量M在數值上與N相等，即則所有所述用戶的和速率為

其中，P為所有用戶各自的發射功率p_k構成對角矩陣，且P＝diag{p₁,…,p_k}(k＝1,...,K)其中，S^H表示S的共軛轉置，det()表示取行列式，log()表示對數函數，N₀表示噪聲功率，I_N表示N×N的單位陣；

步驟S3、令spa(S)表示S的稀疏度，定義為多址矩陣S所有非零元素的個數，表達式如下：

其中，||s_k||₀表示向量s_k的l₀范數；