[发明专利]基于用户活跃度的上行免授权SCMA的CTU分配方法

说明书

基于用户活跃度的上行免授权SCMA的CTU分配方法，本发明涉及CTU分配方法。本发明的目的是为了解决现有CTU分配中用户间CTU碰撞概率大，计算复杂度高的问题。过程为：一：在免授权上行SCMA系统中，计算得到在T′个时隙内，N_length个用户L个CTU对应的平均CTU碰撞概率，对平均CTU碰撞概率进行简化，得到NP‑hard优化式；二：将用户n按照活跃度W_n从大到小排序，并给予不同的优先级；N'表示用户集N按照活跃度从大到小排列后生成的新集合，三：得到最优解集合；四：根据N、N'和最优解集合得到用户和CTU分配关系矩阵。本发明用于SCMA的CTU分配领域。

技术领域

本发明涉及上行免授权SCMA中的CTU分配方法。

背景技术

无线通信对海量接入、低时延、高吞吐量的巨大需求使得第五代移动通信(thefifth generation,5G)成为了当今研究的热点话题。5G能够满足更高的服务质量需求(higher quality of service,QoS),满足物联网(Internet of things,IoT)的场景。

然而，作为长期演进(Long Term Evolution,LTE)系统的关键技术，正交多址接入技术(orthogonal frequency division multiple access,OFDMA)将频带分成多个相互正交的子载波，并将这些子载波分别分给不同的用户来达到多址接入。受限于这种正交的划分方式，OFDMA的用户增益不会超过1，没法满足海量接入的需求。同时，上行LTE的传输遵循请求、调度的模式，这也会带来无法避免的时延。因此，SCMA作为一种新型的基于码本形式的非正交多址接入技术被提出。基于竞争的上行SCMA传输方式通过分配给不同的用户不同的码本来实现多址接入。由于稀疏性的码本带来了一个新的维度，SCMA的接收机可以译码出相互重叠的信号信息，这也带来了传统正交多址接入技术所不具备的用户增益。

在上行免授权SCMA传输系统中，一个用户传递数据的过程是这样的:在传送一个信息之前，每个用户都被分配给了一个CTU，CTU是一个时间、频率、码本和导频的组合。接收机通过检测每个CTU中的导频序列来检测用户并完成信道估计。只要在基站中没有发生导频碰撞，接收机就可以借助消息传递算法(Message Passing Algorithm,MPA)对信息序列完成译码。传统的CTU分配策略采用模除形式，它根据用户的序号完成对CTU的分配，没有考虑到用户自身诸如活跃度、位置等的信息特性，导致现有CTU分配中用户间CTU碰撞概率大，计算复杂度高。

SCMA(Sparse Code Multiple Access)为稀疏码分多址接入；CTU(ContentionTransmission Unit)为竞争传输单元。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有CTU分配中用户间CTU碰撞概率大，计算复杂度高的问题，而提出基于用户活跃度的上行免授权SCMA的CTU分配方法。

基于用户活跃度的上行免授权SCMA的CTU分配方法具体过程为：

步骤一：在免授权上行SCMA系统中，计算得到在T′个时隙内，N_length个用户L个CTU对应的平均CTU碰撞概率，对平均CTU碰撞概率进行简化，得到NP-hard优化式；

步骤二：在免授权上行SCMA系统中，将用户n按照活跃度W_n从大到小排序，并给予不同的优先级；n＝1,2,...,N_length；

活跃度高，优先级高；

N'表示用户集N中用户按照活跃度W_n从大到小排列后生成的新集合，N'＝N×TR，

其中TR表示从N到N'的映射矩阵；用户集N包括N_length个用户；集合N'包括N_length′个用户；