[發明專利]基于可見光通信下的SCMA碼本設計方法及裝置

有效

• 申請號: 202210200800.2
• 申請日: 2022-03-03
• 公開（公告）號: CN114338330B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 王玉皞;陳俊源;余禮蘇;劉超良;菅杰;王正海
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: H04L27/34
• 分類號: H04L27/34;H04B10/116;H04B10/516;H04B10/564
• 代理公司: 南昌旭瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 36150
• 代理人: 劉紅偉

本發明提出一種基于可見光通信下的SCMA碼本設計方法及裝置，該方法包括：根據實際應用場景的需求獲取過載率目標值，以獲取碼本參數；根據所述碼本參數確定母星座維度，以選擇與QAM調制信號相同結構的母星座；根據所述碼本參數獲取每個碼字分配的功率，以根據每個碼字分配的功率設定所述因子矩陣的非零元素；根據所述母星座和設定非零元素后的因子矩陣計算得到用戶初始碼本，并采用改進的SIC算法對所述用戶初始碼本進行檢測，以根據檢測結果對所述用戶初始碼本進行優化，得到用戶最終碼本。根據本發明提出的基于可見光通信下的SCMA碼本設計方法，能夠得到一種復雜度低且保證誤碼率性能好的碼本，滿足大規模接入的通信場景需求。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，特別涉及一種基于可見光通信下的SCMA碼本設計方法及裝置。

背景技術

車聯網、智能家居和移動醫療等數千億臺設備連接到互聯網。面向2021及未來，隨著各種智能設備和移動數據流量的持續爆炸式增長，以及各種應用場景和新業務的不斷涌現，對數據傳輸速率，端到端的延時以及可連接數量上有了更高的要求，這放大了傳統射頻通信頻譜資源受限的問題，因此如何提高射頻通信的頻譜利用率成為了國內外研究學者和專家們面臨的困難。同時從另外一個角度想，尋找新的頻譜資源也可以解決問題，因此，可見光通信技術在這個背景下應運而生。

可見光通信，簡稱 VLC（Visible Light Communication），其原理是將 LED（LightEmitting Diode）作為發射端的信源，發射出閃爍頻率高以至于肉眼感覺不出來的信號，以此來實現通信。使用 VLC 通信時，將所要發送的信息經過編碼和調制后，驅動 LED發光，發出的光信號經過信道傳輸后到達接收端。接收端的光電探測器利用光電效應將收到的光信號轉換為電信號，再經過與發射端對應的解調和解碼后，就可以恢復出原始信號。

非正交多址（NOMA）技術是被認為能夠滿足第五代（5G）需求的大規模機器通信類型（mMTC）的定義和大規模連接要求的關鍵技術。其中具有較好魯棒性的碼域非正交多址（CD-NOMA）更適合大規模連接性。稀疏碼多址（SCMA）是2013年提出的一種新的碼域NOMA，其目標是通過有限的頻譜資源連接更多的用戶來滿足5G大規模連接的需求。它是由低密度簽名（LDS）多址技術發展而來。與LDS相比，SCMA可以獲得額外的信噪比增益。在系統的發射端，傳統通信方式下的調制和擴頻是通過SCMA中的碼字映射完成的。正是因為如此，一個好的SCMA碼本不僅可以提高SCMA系統的性能，而且由于碼本的稀疏特性，還可以降低譯碼復雜度。SCMA碼本設計作為SCMA的關鍵技術之一，受到了業界的廣泛關注。

現有技術中，SCMA碼本設計被分解為設計映射矩陣、設計母碼本和操作星座，包括相位旋轉、置換、復共軛等步驟，其對SCMA碼書的優化主要集中在母碼本（母星座）的設計上，一般是通過最大化最小歐幾里得距離（MED）或者信道容量，但是這些方法對于設計更高過載率的碼本復雜度較高，當用戶數量或者調制階數較大時難以實現。由于通過MED準則優化碼本，是通過計算疊加碼字之間的相互距離來獲得的，當用戶數和資源塊數較大時，MED的計算可能具有挑戰性，同時對于檢測端MPA算法，檢測更大過載率的系統，其復雜度程指數增長，導致傳統的碼本設計方式難以應用在大規模接入的通信場景。

發明內容

基于此，本發明的目的是提出一種基于可見光通信下的SCMA碼本設計方法及裝置，通過提供一種復雜度低且保證誤碼率性能好的方法設計碼本，以適用于大規模接入的通信場景。

根據本發明提出的一種基于可見光通信下的SCMA碼本設計方法，應用于SCMA系統，所述方法包括：

根據實際應用場景的需求獲取過載率目標值，并根據所述過載率目標值設定對應的碼本參數，所述碼本參數包括資源塊個數、碼字中非零元素的個數、碼本大小、SCMA系統所能承載的最大用戶數量以及用戶與資源塊映射關系的因子矩陣；

根據所述碼本參數確定母星座維度，并根據所述母星座維度選擇與QAM調制信號相同結構的母星座；