[發(fā)明專利]基于旋轉(zhuǎn)映射的SCMA多用戶碼本設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011366562.X
• 申請(qǐng)日: 2020-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112565153B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L27/34
• 分類號(hào): H04L27/34;H04B7/0456
• 代理公司: 沈陽(yáng)利泰專利商標(biāo)代理有限公司 21209
• 代理人: 史進(jìn)斗

基于旋轉(zhuǎn)映射的SCMA多用戶碼本設(shè)計(jì)方法，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)對(duì)未來(lái)5G移動(dòng)通信海量連接、高可靠和超低時(shí)延等需求，特別是頻譜資源極其有限的情況，如何提高頻譜效率和系統(tǒng)容量，實(shí)現(xiàn)未來(lái)通信良性發(fā)展是亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。SCMA技術(shù)能滿足5G通信需求。優(yōu)化的用戶SCMA碼本設(shè)計(jì)對(duì)于提升系統(tǒng)性能有至關(guān)重要的作用，因此多用戶碼本設(shè)計(jì)準(zhǔn)則就成為了SCMA接入的主要研究方向。本發(fā)明通過(guò)建立算式來(lái)計(jì)算每個(gè)資源上的星座點(diǎn)旋轉(zhuǎn)因子，構(gòu)造每一個(gè)資源上的多個(gè)操作符，形成資源碼本集合、資源映射矩陣和資源矩陣，建立每個(gè)用戶的碼本，合理分配每個(gè)資源，也可滿足資源及用戶間的最優(yōu)匹配，適用于所有母星座維度為2的SCMA系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其是稀疏碼分多址接入(sparse?code?multipleaccess，SCMA)技術(shù)中的多用戶碼本設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

應(yīng)對(duì)未來(lái)5G移動(dòng)通信海量連接、高可靠和超低時(shí)延等應(yīng)用需求，特別是在頻譜資源極其有限的形勢(shì)下，如何提高頻譜效率以及系統(tǒng)容量，實(shí)現(xiàn)未來(lái)通信良性發(fā)展是亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。稀疏碼分多址接入(SCMA)技術(shù)是極具潛力的新一代多址接入技術(shù)，因此能夠滿足5G通信需求。SCMA技術(shù)是通過(guò)將用戶信息比特直接映射到SCMA碼本中的多維碼字來(lái)實(shí)現(xiàn)資源復(fù)用，進(jìn)而提升整體系統(tǒng)性能。因此優(yōu)化的用戶SCMA碼本設(shè)計(jì)對(duì)于提升系統(tǒng)性能起到至關(guān)重要的作用，在母碼本的基礎(chǔ)上，主要取決于優(yōu)良的用戶碼本映射準(zhǔn)則的設(shè)計(jì)。由此，多用戶碼本設(shè)計(jì)準(zhǔn)則就成為了稀疏碼分多址接入的主要研究方向。

發(fā)明內(nèi)容

基于旋轉(zhuǎn)映射的SCMA多用戶碼本設(shè)計(jì)方法是一種多用戶碼本設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，其適用于母星座維度為2的SCMA系統(tǒng)。首先建立算式來(lái)求得每個(gè)資源上的星座點(diǎn)旋轉(zhuǎn)因子，進(jìn)而構(gòu)造每一個(gè)資源上的多個(gè)操作符，進(jìn)一步，可利用選定的母碼本，并結(jié)合多個(gè)操作符構(gòu)成資源碼本集合，系統(tǒng)可依據(jù)自定義的映射矩陣來(lái)構(gòu)造每個(gè)資源上的資源映射矩陣，最后每個(gè)資源映射矩陣與資源碼本集合相乘得到每個(gè)資源上的資源矩陣，并分別取出每個(gè)資源矩陣中的第i行構(gòu)成第i個(gè)用戶的碼本。

采用的技術(shù)方案是：

設(shè)定SCMA通信系統(tǒng)中所能承載的最大用戶數(shù)量為I，可用總資源數(shù)為K。碼本大小為M。每個(gè)用戶在K個(gè)資源中占用的資源數(shù)為N。利用用戶數(shù)I、資源數(shù)K和資源數(shù)N，可以得到每個(gè)資源塊上同時(shí)承載的用戶數(shù)Y為進(jìn)而為了使得系統(tǒng)能夠適應(yīng)更強(qiáng)，誤碼率更低，Y越小越好，因此，當(dāng)用戶數(shù)I確定后，可以通過(guò)增大資源以及降低維度N來(lái)降低同一資源上用戶數(shù)。同時(shí)，由于維度N過(guò)大會(huì)增大系統(tǒng)的復(fù)雜度，考慮存在奇數(shù)和偶數(shù)維度情況，建議N為2。因此，本發(fā)明是在N為2的二維母碼本C基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)的。

步驟1：依據(jù)每個(gè)資源上可承載的用戶數(shù)分別計(jì)算旋轉(zhuǎn)因子。

步驟2：利用Y個(gè)旋轉(zhuǎn)因子建立每個(gè)資源上的操作符。

步驟3：利用計(jì)算的Y個(gè)操作符，結(jié)合母碼本構(gòu)成資源碼本集合。

步驟4：系統(tǒng)可根據(jù)通信需求，設(shè)定映射矩陣，從而確定各個(gè)資源與各個(gè)用戶的分配關(guān)系，通常采用LDPC(低密度奇偶校驗(yàn)碼)的校驗(yàn)矩陣設(shè)計(jì)映射矩陣。

步驟5：提取映射矩陣中的每個(gè)資源(每行)并形成新的矩陣，轉(zhuǎn)置后計(jì)算其中的非零元素所在的行數(shù)。

步驟6：構(gòu)造對(duì)角方陣，并利用步驟5結(jié)果提取對(duì)角方陣中的對(duì)應(yīng)列，進(jìn)而構(gòu)造每個(gè)資源上的資源映射矩陣。

步驟7：分別利用K個(gè)資源上的映射矩陣與資源碼本集合相乘得到K個(gè)資源上的資源矩陣。

步驟8：利用K個(gè)資源矩陣，分別取出每個(gè)中的第i行構(gòu)成第i個(gè)用戶的用戶碼本。

其優(yōu)點(diǎn)在于：