[发明专利]一种降低多用户检测复杂度的方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体的说是涉及一种降低多用户检测复杂度的方法，更具体的说是基于高斯门限的降低SCMA系统中消息传递(Message Passing Algorithm,MPA)复杂度的方法。

背景技术

在移动互联网业务高速发展的驱动下，未来大量的终端设备接入和极致的用户体验给移动通信提出了巨大的挑战。因此，为了满足未来通信的需求，5G通信系统应运而生，其中无线空口技术是当前5G研究的热点问题。面对5G中的这些挑战，传统的正交多址技术已经不能满足它的要求，所以一些非正交多址技术就被提了出来。稀疏码多址(Sparse Code Multiple Access,SCMA)技术是一种多用户共享频率资源的非正交的多址接入方案，它作为低密度信号码分多址技术的进一步发展，用来解决海量连接的系统过载问题。然而，SCMA系统要成为5G中极具竞争力的空口技术，仍然需要解决以下问题：码本优化设计、高效译码算法、误比特性能、信道估计与分配、免调度、活跃用户数检测等。在SCMA系统中，高效的多用户检测是SCMA系统成功的重要组成部分。最大后验概率算法作为SCMA系统最优的多用户检测方案，其复杂度太高不容易实现。而MPA作为次优的多用户检测，其利用码字稀疏特点可以有效的接近MAP性能并且译码复杂度得到极大降低。但随着用户数和码本大小的增加，MPA算法的译码复杂度是呈指数增长的，所以降低MPA算法的复杂度依然值得研究。

发明内容

本发明的目的是，针对上述问题，提供一种基于高斯门限的MPA算法来降低上行链路SCMA系统多用户检测的复杂度。根据高斯门限值动态地改变，本发明可以在译码复杂度和误比特率(Bit Error Rate,BER)性能之间进行折中。因此，本发明能够自适应地满足5G不同场景下的通信质量要求。

本发明的技术方案是：

一种降低多用户检测复杂度的方法，该方法用于上行链路SCMA系统中的消息传递，预设该上行SCMA通信系统模型为，有J个用户共享K个时频资源，每个用户采用的星座点数为M，用户的过载因子定义为：

其特征在于，包括以下步骤：

S1、设置SCMA系统参数，包括对用户数J、时频资源K进行赋值以及设置最大迭代次数为t_max；

S2、初始化消息传递概率值为：

其中，是指因子图中用户节点u_j到资源节点r_k的消息更新过程，其中t是迭代次数，x_j＝(x_1,j,x_2,j…,x_K,j)^T∈C^K表示第j个用户发送的码字；

S3、设置高斯门限值△；

S4、进入消息迭代更新，判断t是否超出步骤S1中设定的最大迭代次数，若t≤t_max，则进入步骤S5，若t>t_max，则终止消息迭代更新并进入步骤S7；

S5、进行资源节点与用户节点的消息更新，具体为：

S51、根据高斯门限大小对每个资源块的SCPs进行划分，选取高斯门限区域内的SCPs参与到资源节点的更新；

S52、资源节点的消息更新，对所有资源节点r_k计算：

其中，σ是高斯分布的标准差，y_k是基站在第k个时频资源所接收到的信号，是与|Φ^*(k)|相对应的叠加码字组合，表示在第k个资源块上备选星座点的集合，h为信道，是指因子图中用户节点u_p到资源节点r_k的消息更新过程；

S53、用户节点的消息更新，对所有用户节点u_j计算：

S6、迭代次数进行更新t＝t+1，回到步骤S4；

S7、利用更新后的概率分布，完成多用户检测，对用户进行软判决输出为：