[发明专利]一种基于深度神经网络的MIMO-SCMA下行链路通信方法

权利要求书

1.一种基于深度神经网络的MIMO-SCMA下行链路通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

11)MIMO-SCMA下行链路系统的设计：基于深度神经网络对MIMO-SCMA下行链路系统进行设计和训练；所述的MIMO-SCMA下行链路系统的设计包括以下步骤：

111)建立多天线SCMA编码器：设定在MIMO-SCMA下行链路系统基站端设置若干个全连接的深度神经网络DNN单元，通过DNN单元建立基站端SCMA编码器；

112)建立联合解码器：设定在MIMO-SCMA下行链路系统接收端采用全连接的DNN建立联合解码器；

113)对MIMO-SCMA下行链路系统进行训练；

12)MIMO-SCMA基站端进行数据发送：基站端根据配置的发射天线数目将用户的发送数据进行分组和调制，每个分组送入对应天线的SCMA编码器，得到编码输出x，并发送至下行链路的接收端；

13)下行链路接收端进行数据接收并进行解码：经通信信道传输后，下行链路的接收端接收信号y；由每个用户对接收到的信号y_j通过联合解码器进行联合解码，得到每个用户符号对所有用户符号进行解调，恢复出原始的用户发送数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于深度神经网络的MIMO-SCMA下行链路通信方法，其特征在于，所述建立多天线SCMA编码器包括以下步骤：

21)将基站的单根发射天线m与映射矩阵F_m相对应，计算映射矩阵F_m第j列向量中非零元素的个数则第m根天线上给第j个用户分组配置个码字映射器；

每一个码字映射器结构为一个全连接的深度神经网络DNN单元，记为表示在第m根天线上，用户j对应于第k个子载波的码字映射器，

其中，是用户j的第m个分组的符号，是该DNN单元的输入；是该DNN单元的权值和偏置，k∈[1,2,…,K]，k的取值由映射矩阵F_m的第j列向量中非零元素值所在的位置决定；下标kj是该DNN单元的标号；

设定深度神经网络DNN单元的输入为计算维数为DNN单元输入层的节点数目；

设定深度神经网络DNN单元的输出为：

用户j在对应子载波k的SCMA码字符号是用户j的第m个分组符号经权重和偏置为的神经网络计算后的输出，的下标取值和的下标kj对应一致；DNN单元输出层的节点数目与的维数一致；

设定每个DNN的隐藏层节点数、隐藏层数、权值与偏置参数的初值；

22)将第m根发射天线上所有的码字映射器的输出进行连接，具体连接方法如下：第m根天线的码字映射器中，所有下标为k的码字映射器的输出连接到同一个加法器上，记为是第m根发射天线在第k个子载波上输出的SCMA码字；

当映射矩阵F_m中与的下标(k,j)所对应的第k行第j列的元素取值为零时，表示在第m根天线上，第j个用户将不会占用第k个子载波资源进行信号传输，此时令该对应下标的则每个码字映射器的输出都按照映射矩阵F_m进行连接，构成了针对每根发射天线的SCMA编码器；

23)对基站的其余发射天线均构造自身的SCMA编码器，组成多天线SCMA编码器；

所有用户的分组符号s送入对应天线的SCMA编码器进行编码，记为f(s；θ₁),编码输出x^m是其中第m根发射天线的SCMA编码输出,θ₁是基站端所有DNN单元的权值和偏置的集合,