[发明专利]一种SCMA码本盲估计方法

说明书

本发明公开了一种SCMA码本盲估计方法。本方法为：1)使用因子图表示SCMA的资源映射情况，其中，将每一码本作为一变量节点，每一资源块作为一函数节点，码本和资源块之间包含连线表示该码本将占用与其连接的资源块发送数据；为每一码本设置一初始置信度向量；2)用户设备UE在LTE协议规定的固定时频资源块发送自己的数据之前，先发送一前导码信息；3)接收端根据指定时频资源块内收到的前导码信息和该因子图对码本使用情况进行估计，估计出每一码本是否有用户使用以及使用该码本的用户数。本发明在存在码本冲突的情况下，可以将未冲突部分的用户数据成功解码。

技术领域

本发明属于数字通信领域，涉及一种SCMA(Sparse Code Multiple Access，稀疏编码多址接入)码本盲估计方法，特别涉及在SCMA接入的过程中对码本使用情况的估计方法。

背景技术

SCMA是一种基于扩频编码的新型多址接入技术，它结合了低密度编码(LDS，LowDensity Signature)和多维星座图调制，通过选择不同的码本，使不同的用户可以在非正交情况下进行接入。在同样的资源条件下，SCMA技术可以支持更多的用户连接，甚至超过传统CDMA技术的扩频比，因此在需要海量连接的物联网应用中有很好的前景。

目前在文献中对SCMA技术的研究大多假设接收端对UE(User Equipment，用户设备)码本的分布情况已知，然后利用次优的MPA(Message Passing Algorithm，消息传递算法)对用户的发送数据进行解调。如果对UE的码本分布未知，则必须使用结合了码本探测的JMPA(联合MPA)算法，这不仅增加了MPA算法的复杂度，而且无法对多个UE选择了同样码本的情况进行处理。

在实际的系统中，UE的个数和发送数据的时间都是未知的，因此在SCMA解调的过程中，有哪些码本被使用，是否有多个UE选择了同一个码本，这些信息都要在解调的过程中进行估计。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供了一种SCMA方案中在上行信道对UE的码本使用情况进行探测的盲估计方法。本方法需要UE在发送自己的数据之前，先发送一小段确定信息作为前导码。前导码的设计并没有特殊的要求，可以使用任意的比特流作为前导码。如果发送端选择的调制方式不是恒包络，可以在设计前导码时尽量选择能量大的星座点。

接收端利用前导码信息使用MPA算法对UE的码本使用情况进行估计，即估计出每一个码本是否有用户使用，使用这个码本的用户数是多少。码本的估计信息可以对后续的解码过程进行简化，在不降低解码性能的情况下减少解码算法的计算量，但后续的解码方案不是本发明的核心内容。本方法对码本进行估计的结果，可以对不同的用户采用同样码本的情况进行检测，尽早的发现码本冲突，并对后续的解码提供依据，但如何使用本发明的估计结果不是本发明的核心内容。

SCMA技术作为5G通信的一个备选方案，主要的应用场景是移动通信，本发明后续的示例和说明在不特别指出的前提下都是在LTE协议的框架下进行。在移动通信的随机接入过程中，由于基站对UE的情况都是未知的，可以使用本发明提出的码本盲估计方法对UE的码本使用情况进行估计。为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

1.在发送端，每个UE都需要首先根据下行信道的参考信号获得上行的同步，当有数据要发送时，在协议规定的固定时频资源块首先发送前述的前导码，然后再发送自己的数据。发送的前导码内容可以是任意已知序列，序列长度最短为一个符号的长度，前导码序列的长度根据对估计准确率的需求决定。

2.在接收端，由于随机接入的特性，接收机在指定的时频资源块可能会收到多个UE发送前导码的叠加，对于每个接收到的符号都可以利用MPA算法对UE码本的分布情况进行估计，具体的算法细节将在后面详细说明。