[发明专利]用于MIMO-SCMA系统的低复杂度高译码性能的方法在审

专利信息
申请号: 201911011140.8 申请日: 2019-10-24
公开(公告)号: CN111082894A 公开(公告)日: 2020-04-28
发明(设计)人: 马利丽;葛文萍;张鹏举;孟康康 申请(专利权)人: 新疆大学
主分类号: H04L1/00 分类号: H04L1/00;H04L1/06;H04B7/0452;H04B7/08
代理公司: 北京中恒高博知识产权代理有限公司 11249 代理人: 刘洪京
地址: 830046 新疆维吾尔自治区*** 国省代码: 新疆;65
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摘要:
搜索关键词: 用于 mimo scma 系统 复杂度 译码 性能 方法
【说明书】:

发明提供了一种用于MIMO‑SCMA系统的低复杂度高译码性能的方法,包括:联合球形译码消息传递算法,用于降低系统译码的复杂度;基于STBC编码的MIMO‑SCMA系统结构,用于保证译码的性能;基站端处具有STBC编码器、接收端处具有STBC解码器和SCMA解码器。由于结合了联合球形译码检测算法和基于STBC编码的MIMO‑SCMA系统结构,因此本发明在显著降低检测算法复杂度的同时,保证了系统优异的译码性能。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域,特别是涉及一种用于MIMO-SCMA系统的低复杂度高译码性能的方法。

背景技术

多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)MIMO技术在通信系统的收发端均采用多根天线,在提升系统容量、提高频谱效率、增强抗衰落能力等方面具有明显优势,因而在第四代移动通信系统(4G)、无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)等领域有着广泛的应用。稀疏码多址(Sparse Code Multiple Access,SCMA)SCMA技术是一种面向5G的新型多址技术,将信源信息经过高维调制、稀疏扩频处理后,可以实现不同用户的码字在相同的资源块上非正交叠加,特别适用于5G通信中的热点高容量、海量连接、低延时接入等应用场景。

MIMO技术与SCMA技术的结合,是作为一种新的传输方案(MIMO-SCMA)。MIMO-SCMA系统不仅能够实现更高的频谱效率,在高吞吐量和海量连接应用场景中也具有明显的优势,但是由于引入了多天线技术,导致MIMO-SCMA系统的多用户检测算法的复杂度极高,会随用户码本大小M,接入用户数J以及多天线数目N呈指数形式的增加,硬件实现困难。

现阶段正对MIMO-SCMA系统的检测方案有两类,一类是传统的独立检测方案,例如ZF-MPA、MMSE-MPA等,首先通过均衡解决多天线干扰问题,再对各天线上的各用户数据进行检测译码。但是,此类检测算法以牺牲系统误码率性能为代价来降低接收端检测复杂度,虽然检测复杂度低,但译码性能较差。第二类译码方案,将MIMO检测与SCMA检测结合,通过联合因子图进行联合检测译码。这类检测算法误码率性能好,但检测复杂度较高。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种用于MIMO-SCMA系统的低复杂度高译码性能的方法,在显著降低检测算法复杂度的同时,保证了系统优异的译码性能。

特别地,本发明提供了一种用于MIMO-SCMA系统的低复杂度高译码性能的方法,定义用户码本大小为M,接入用户数为J、发射天线数目为NT、接收天线数目为NR,包括:

联合球形译码消息传递算法,用于降低系统译码的复杂度;

基于STBC编码的MIMO-SCMA系统结构,用于保证译码的性能;

所述方法的信号传输过程为:

步骤1:用户j将符号流直接映射到K维复数域的稀疏码字上,其中,j=1,2…J,n=1,2,…;

步骤2:在基站端,第Nt个发射天线上,将所有J个用户选择的码字叠加起来,得到该天线需要发送的码字:

其中,t=1,2…T;

步骤3:在第一个采样时间,通过STBC编码技术将相邻的调制符号x1,x2映射到发射天线端口上;在随后的采样时间中,交换符号并取共轭-[x2]*,[x1]*映射到发射天线端口上,以进行传输;

步骤4:在接收端,用户j在接收天线Nr上的接收信号可以表示为:

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