[发明专利]一种星座图优化方法及系统

说明书

本发明提供了一种星座图优化方法及系统，该方法包括：基于给定映射矩阵和给定母星座图，以发送信号间的欧式距离为基准优化各用户星座图旋转角度；根据优化的各用户星座图旋转角度和给定的母星座图构造各用户星座图。本发明可以提高设计的码本的性能，降低系统误码性能。

技术领域

本发明属于无线多址接入通信领域，具体地说，尤其涉及一种星座图优化方法及系统。

背景技术

随着无线通信技术的飞速发展，传统的正交多址接入技术已经不能满足日益增长的频谱效率要求以及有限资源支持更多用户的需求。所以，非正交多址接入技术成为目前5G通信领域的研究热点。其中，稀疏编码多址接入通过码域的非正交来实现更高的频谱效率以及更低的信令开销和延时等。

在稀疏编码多址接入的编码过程中，融合了比特信息到实际星座符号的映射和扩展过程，二进制符号被直接映射成为多维稀疏码本中的码字。其中码本设计包含用于调制的星座图设计和用于稀疏化的映射矩阵设计，由于没有一种通用的设计标准，因而很难提出最优的设计方法。一种次优的算法提出把映射矩阵和星座图的设计分离开来单独设计。在给定系统参数的情况下，先给出支持最多通信用户时的映射矩阵设计准则，然后再单独地设计星座图。其中，星座图的设计也是一种次优的方法，即先设计一个多维的母星座图，再通过旋转、置换等星座图操作来得到多个不同的星座图。

但是，现有的码本设计方案中，星座图的设计完全独立于映射矩阵，没有利用已有的映射矩阵信息来设计星座图。并且，对于星座图的设计，只是考虑母星座图的设计，而没有考虑对于星座图操作的优化。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种星座图优化方法及系统，用以提高设计的码本的性能，降低系统误码性能。

根据本发明的一个方面，提供了一种星座图优化方法，包括：

基于给定映射矩阵和给定母星座图，以发送信号间的欧式距离为基准优化各用户星座图旋转角度；

根据优化的各用户星座图旋转角度和给定的母星座图构造各用户星座图。

根据本发明的一个实施例，以各用户所有可能的发送信号间最小的欧式距离中的最大值为基准优化各用户星座图旋转角度。

根据本发明的一个实施例，优化各用户星座图旋转角度进一步包括以下步骤：

根据给定母星座图和给定各用户相位旋转角度调制各用户比特信息；

根据给定映射矩阵将各用户比特信息映射为各用户发送信号；

计算各用户所有可能的发送信号集合中任意两点之间的欧式距离；

遍历所有可行的相位旋转角度，最大化最小欧式距离对应的信号发送点之间的距离以得到优化的星座图旋转角度。

根据本发明的一个实施例，遍历所有可行的相位旋转角度包括采用穷搜算法。

根据本发明的一个实施例，所述给定映射矩阵通过以下步骤计算得到：

设定所有用户的因子图矩阵F＝(f₁,f₂,...,f_j,...f_J)，其中，J表示用户数量，矩阵每一行表示同一个资源结点的用户连接情况，每一列表示同一个用户对所有资源结点的连接情况，其元素值为1表示使用该资源结点，为0表示不使用该资源结点；

将用户j使用资源结点以二值示性向量表示：V_j表示用户j的给定映射矩阵，表示V_j的转置矩阵，V_j中的1值表示用户j占用该资源结点，0值表示用户j不占用该资源结点，V_j的行数表示使用资源节点的总数，V_j的列数表示占用资源节点的数目。