[發明專利]基于分組的下行MIMO-SCMA低復雜度接收方法

在審

• 申請號: 202111505503.0
• 申請日: 2021-12-10
• 公開（公告）號: CN114143887A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 黃永明;程浩;林鴻鑫
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04;H04W72/12
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 唐少群

本發明公開了基于分組的下行MIMO?SCMA低復雜度接收方法，該方法采用基于串行策略的信息傳遞算法，迭代前先對所有變量節點進行分組，且每次迭代過程中均計算出碼字似然信息的增量，進而決策出參與下次迭代的變量節點集合；為減少信息傳遞量，在迭代一定次數后預先解碼出部分用戶信息；然后，剩余變量節點繼續交換似然信息；最后譯碼輸出。本發明通過將所有變量節點進行分組，并減少冗余的信息更新，實現了一種基于分組的下行MIMO?SCMA低復雜度接收方法，且該接收方法可獲得近似最優的比特誤碼率性能。

技術領域

本發明涉及MIMO-SCMA無線通信系統技術領域，特別是涉及基于分組的下行MIMO-SCMA低復雜度接收方法。

背景技術

當前通信架構中采用的網絡協議和信號處理方案并不能很好地滿足5G物聯網場景中高速率、低時延和超大規模可靠連接的需求。非正交多址接入作為能夠大大提高頻譜利用率的新一代技術，已受到學術界和工業界的廣泛關注。與當前移動通信網絡中采用的正交多址接入技術不同，非正交多址接入技術允許多個用戶共享相同的時頻資源，這有助于提高系統容量并滿足更多用戶接入的需求。非正交多址接入技術主要可分為功率域和碼域兩類。功率域非正交多址接入中，用戶以不同的功率將信號疊加并在相同的時頻資源上發送，接收端使用干擾消除的方案解碼出用戶的信號。碼域非正交多址接入常用的方案為SCMA，由華為首先提出，其原理概括為用戶根據發送的比特數據從各自的碼本中選擇相應的碼字疊加發送，經無線信道傳輸，接收端采用逼近最大似然譯碼性能的信息傳遞算法解碼出各用戶的信息。

此外，MIMO通過在收發端裝備多根天線，可以使通信系統獲得更大的分集增益和復用增益，進而實現更高的頻譜效率和吞吐量，從而滿足人們日益增長的數據通信需求。進一步地，將MIMO方案應用到SCMA系統將具有極強的現實意義和實用價值。通過將MIMO的全連接因子圖與SCMA的稀疏因子圖相融合，可實現逼近最大似然概率譯碼的信息傳遞算法接收機。然而，信息傳遞算法由于其變量節點更新中大量的信息交換導致了指數級增長的高復雜度，限制了它的實際使用價值，使其很難滿足物聯網通信中低時延高吞吐量的需求。

本發明專利通過融合MIMO與SCMA的因子圖，使用信息傳遞算法進行迭代解碼。同時，充分利用SCMA碼字的稀疏性特性，減少了參與迭代的變量節點個數，大大降低了接收機的復雜度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于分組的下行MIMO-SCMA低復雜度接收方法，用以解決傳統接收機在進行譯碼操作時，由于復雜度高而限制了MIMO-SCMA在實際通信系統中應用的問題。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

基于分組的下行MIMO-SCMA低復雜度接收方法，所述接收方法包括如下步驟：

步驟S1、針對收發端多天線的下行MIMO-SCMA系統，融合MIMO與SCMA的因子圖；

步驟S2、基于串行更新策略，構建信息傳遞算法，其中，所述串行更新策略為：信息傳遞過程使用當前迭代步驟中更新過的信息；

步驟S3、執行步驟S2中構建的基于串行更新策略的信息傳遞算法，進行迭代解碼，其中，在該算法每次迭代時，計算出各碼字的似然信息，并聯合上一次迭代中碼字似然信息的和決策出待更新的變量節點集合；同時，將變量節點以發送天線為單位進行分組，以保證每根天線都有對應的變量節點能夠參與到每次的迭代中；再經過若干次迭代后，根據碼字似然概率的和決策出預先解碼的變量節點集合。

進一步的，所述步驟S1具體包括：

步驟S101、針對具有J個用戶共享K個資源節點的下行MIMO-SCMA系統，該系統的基站端和用戶端的天線數分別為T和R；

步驟S102、將用戶j′第t根天線上的發送比特信息映射為SCMA的K維復碼字向量其中，t＝1,2…T，j′＝1,2…J，該碼字向量由發送比特從各用戶唯一的碼本中選取得到；