[发明专利]一种SCMA编码本设计方法、SCMA编码器以及SCMA系统

说明书

本发明涉及一种SCMA编码本设计方法、SCMA编码器以及SCMA系统，该SCMA编码本设计方法，包括步骤：(1)固定最小欧氏距离，同时最小化母星座图的基本容积，生成母星座图；(2)对母星座图以最小乘积距离为目标函数进行最优化，得到最优旋转角度；(3)将母星座图分解为三个子向量，以得到的最优旋转角度对三个子向量进行旋转，得到母星座图的旋转子向量；(4)对旋转子向量进行坐标重排，得到适用于6个用户的SCMA编码本。该方法能够有助于系统获得良好的误码率性能，本系统基于SCMA编码器在信道发射端产生的分量交织器和信道接收端产生的分量解交织器，使5G通信系统下行链路物理层在Rayleigh衰落信道下误码率降低，较好的起到了抵抗通信信道衰落的作用。

技术领域

本发明涉及SCMA码本设计方法，尤其涉及一种SCMA编码本设计方法、SCMA编码器以及SCMA系统。

背景技术

稀疏码多址SCMA(sparse code multiple access)是5G通信系统中的一个多址技术，同时兼具基带调制的作用，SCMA技术的核心就是设计SCMA编码本。SCMA在低密度扩频多址接入(Low Density Signature Multiple Access,LDS-MA)的基础上利用码本，也就是多维星座调制和稀疏扩频技术实现过载，使多用户数大于资源数，极大的提高了频谱利用率。良好的多维星座的设计，可降低远近效应，并且降低检测复杂度，而稀疏扩频技术使多用户在同一资源快上的碰撞减小，致使SCMA技术性能优越。

SCMA加入了码本设计，从而获得了一定的编码增益，但与此同时，与传统的单一星座点设计所不同的是，SCMA系统需要通过多个资源上的码本进行联合解码得到信息，因此若想取得较好的性能，相应地在发射端SCMA系统也需要对多个资源上的码本进行联合设计，因此设计复杂度高，难度大，目前尚未提出最优化的码本设计方法，因此如何设计出性能更好的码本已成为SCMA面临的巨大挑战。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种SCMA编码本设计方法、SCMA编码器以及SCMA系统，解决SCMA对编码本的设计复杂度高，难度大的问题，同时，基于SCMA编码器在信道发射端产生的分量交织器和信道接收端产生的分量解交织器，使5G通信系统下行链路物理层在Rayleigh衰落信道下误码率降低，较好的起到了抵抗通信信道衰落的作用。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种SCMA编码本设计方法，包括以下步骤：

(1)固定最小欧氏距离，同时最小化母星座图的基本容积，生成母星座图；

(2)对母星座图以最小乘积距离为目标函数进行最优化，得到最优旋转角度；

(3)将母星座图分解为三个子向量，以得到的最优旋转角度对三个子向量进行旋转，得到母星座图的旋转子向量；

(4)对旋转子向量进行坐标重排，得到适用于6个用户的SCMA编码本。

本发明的有益效果是：旋转的星座图能够在衰落信道中获得良好的误码率性能，因此该方法能够有助于系统获得良好的误码率性能,同时按照层级划分的SCMA编码本设计方法能够使得整个SCMA编码本的生成过程简化。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述步骤(2)的目标函数为:

其中，d_p^(l)(x,y)²为两个星座图之间的l阶乘积距离，θ_max为最优旋转角度,x,y为旋转后星座图中的任意不相同的两点，x_i和y_i为星座图中两个不同的星座图点，E为星座图的平均能量，n为星座图的维度；