[发明专利]基于上行链路分层空时结构SCMA码本的通信方法

权利要求书

1.基于上行链路分层空时结构SCMA码本的通信方法，其特征在于：每个用户配置发送天线数目N_t＝2，基站端配置接收天线数目N_r＝1，每个天线上分配的载波资源K＝4，所述方法包括发射端和接收端，所述发射端执行以下步骤：

步骤一：根据所有用户的列向量构成稀疏扩频矩阵F；

步骤二：稀疏扩频后对映射矩阵非零元素进行算子变换，得到SCMA码本的生成矩阵其中，G为大小为K×J的生成矩阵，每个元素表示复数，第j个用户占用了矩阵G的第j列，表示为K×1维的矢量g^(j)，得到G＝[g⁽¹⁾,g⁽²⁾,...,g^(J)]；

步骤三：根据星座图旋转码本，生成矩阵

其中，γ_i＝exp(iθ)，0≤i≤d_f-1，

其中，d_f表示同一资源承载的用户个数；

步骤四：每个用户根据各自的码本将输入信息比特映射到多维复数码字完成SCMA编码过程，生成码字；

步骤五：用户的发送符号依据不同时刻分成两组，将两组信号根据Alamouti结构进行编码，并联合生成矩阵

完成发送；

所述接收端执行以下步骤：

步骤1、初始化：

计算初始先验概率和初始条件概率；

步骤2、FNs节点更新：

对FNs节点进行迭代更新，然后FNs节点将后验概率信息传递给VNs节点；

步骤3、VNs节点更新：

对VNs节点进行迭代更新，然后VNs节点将后验概率信息传递给FNs节点；

步骤4、ON概率合并：

VNs节点将迭代更新后的概率信息传递给与之相连接的ON节点；

步骤5、迭代终止并译码输出。

2.根据权利要求1所述的基于上行链路分层空时结构SCMA码本的通信方法，其特征在于所述步骤1中初始条件概率利用接收端星座图计算，公式如下：

其中，N₀为噪声单边功率谱密度，y为矢量，k为资源，β(k,m)表示接收端资源k星座图上的第m个星座点，1≤k≤K,

3.根据权利要求1所述的基于上行链路分层空时结构SCMA码本的通信方法，其特征在于所述步骤2中FNs节点将后验概率信息传递给VNs节点的公式如下：

其中，为第k个资源上的用户集合，s^(j)为第j个用户的生成码字，表示变量节点传递到函数节点。

4.根据权利要求1所述的基于上行链路分层空时结构SCMA码本的通信方法，其特征在于所述步骤3中VNs节点将后验概率信息传递给FNs节点的公式如下：

其中norm为归一化函数，s^(j)为第j个用户的生成码字，表示函数节点传递到变量节点。

5.根据权利要求1所述的基于上行链路分层空时结构SCMA码本的通信方法，其特征在于所述步骤4的详细步骤为首先定义为VNs与ONs之间传递的概率信息，EGC合并表示为

式中，第p₁和第p₂个VNs与第j个ON相连接，其中即为迭代过程中FNs更新给VNs的信息，即为合并之后VNs传递给FNs的信息。

6.根据权利要求1所述的基于上行链路分层空时结构SCMA码本的通信方法，其特征在于所述步骤一中当矩阵中的元素取值为1时，用户与资源之前存在的映射关系为：

7.根据权利要求1所述的基于上行链路分层空时结构SCMA码本的通信方法，其特征在于所述步骤四中映射包含基带调制和稀疏扩频两个过程。