[发明专利]基于上行链路分层空时结构SCMA码本的通信方法

说明书

基于上行链路分层空时结构SCMA码本的通信方法，涉及通信技术领域，针对现有技术中针对于SCMA和MIMO仅仅完成了系统架构上的融合，而没有从本质上对码本进行设计，不能实现系统误码率性能提升的问题，本发明创新性地将STBC与SCMA上行码本进行了结合，使传统的SCMA系统在衰落信道下能够获得更加优越的系统性能，SCMA‑STBC系统充分结合了SCMA系统和STBC系统各自的分集复用特性，实现系统性能在衰落信道下的有效提升，实现了系统误码率性能的提升。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体为一种基于上行链路分层空时结构SCMA码本的通信方法。

背景技术

目前针对SCMA的码本设计主要集中在AWGN(Additive GaussianWhite Noise，加性高斯白噪声)信道下，通过有效的码本设计准则，能够实现系统误码率性能的提升以及检测复杂度的降低。但在衰落信道下码本设计的相关研究相对来说仍然较为欠缺，还有很广泛的研究空间。

对于空时编码来说，由于其具有较高的灵活度，发展较为迅速，目前已经成为MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出)系统中一种成熟的编码方式。优秀的抗衰落性能以及较高的信息传输速率使得其与其他技术的结合产生良好的应用效果，例如CDMA(Code Division Multiple Access，码分多址)系统。但是国内外关于将SCMA和STBC相结合的研究目前还是一个较为新颖的领域，相关工作寥寥无几。已有的研究成果大都是将SCMA与多用户MIMO相结合，完成了系统架构上的融合，而没有从本质上对SCMA码本进行设计，实现系统误码率性能的提升。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术中针对于SCMA和MIMO仅仅完成了系统架构上的融合，而没有从本质上对码本进行设计，不能实现系统误码率性能提升的问题，提出一种上行链路分层空时结构SCMA码本设计。

本发明为了解决上述技术问题采取的技术方案是：基于上行链路分层空时结构SCMA码本的通信方法，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；

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；