[发明专利]一种SCMA网络容量分析与分层多播资源分配方法

说明书

本发明公开了一种SCMA网络容量分析与分层多播资源分配方法，应用SCMA在无线多播通信中，利用SCMA的优势来扩展多播系统的容量，首先对系统的容量进行了公式，并且在这里采用分层多播技术应用于SCMA网络，采用分层编码技术应用在SCMA网络中，使得系统的容量不再受限于多播系统中最差用户的信道质量，提高了信息传输的效率和信道的利用率，提供了用户的体验，本发明采用资源分配算法来最大化系统的容量，为了减少计算复杂度，还提出了次优化算法，该次优化算法分为功率分配和码本分配两个阶段。仿真结果显示了提出的算法在基于分层多播的SCMA网络和正交频分复用(OFDMA)网络中的可行性。

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种SCMA网络容量分析与分层多播资源分配方法。

背景技术

相比于正交频分多址接入技术，非正交多址接入技术可以使系统获得更高吞吐量和接纳更多的用户，因此，成为了5G热门的候选技术之一。在现有的非正交多址接入技术中，稀疏码多址接入是一种码域的策略。不同于低密度标识序列技术，SCMA可获得多维星座的增益。在SCMA网络中，输入的比特被直接映射到稀疏码字上，该码字是从预先定义的码本中选取。每个码本对应一个数据流，码本集的数量要求多于物理资源(例如：子载波)的数量。由于SCMA负载的特性，每个码本可以被多个数据流所使用，因此，在接收端就需要多用户检测技术(MUD)。

当前，在SCMA网络的研究中多集中在网络分析和SCMA码本的设计中。讨论一种利用SCMA的分集增益和编码增益的迭代多用户接收机。在蜂窝小区内随着多播广播技术的发展，无线多播技术可以将相同的数据发送给同一多播组的所有成员。在传统的多播传输策略中，网络容量受限于多播组中最差用户的信道质量。为了解决这种问题，有提出了基于分层编码的机会多播策略，在采用分层编码时，原始的多播数据被编码为一个基本层和多个增强层，基本层数据需要被所有用户正确接收，而增强层数据是提供给用户信道条件越好的用户，信道条件越好则能接收越多的增强层数据。因此在采用分层编码的机会多播的传输策略中，可以获得比只采用传统多播策略更高的系统吞吐量。然而，以往对SCMA网络的研究中多集中于单播传输，无法满足现有的网络传输需求。

发明内容

针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种SCMA网络容量分析与分层多播资源分配方法。

为达到以上目的，本发明的技术方案为：

一种SCMA网络容量分析与分层多播资源分配方法，包括：

1)、将原始多播数据进行分层，分为基本层数据和增强层数据；所述基本层数据为多播组中的所有用户能够正确接收的数据；所述增强层数据为根据多播组中不同信道质量的用户采用差异化接收的数据；

2)、对基本层数据和增强层数据进行码本分配和功率分配；

3)、对码本分配和功率分配后的基本层数据和增强层数据进行SCMA编码后，通过频率选择信道进行数据传输，以使得接收端根据码本的分配信息来恢复原始的多播数据。

所述步骤2)对基本层数据和增强层数据进行码本分配和功率分配具体包括：

2.1、定义基本层数据的多播速率为：