[发明专利]一种下行场景中分层混合调制实现高阶SCMA系统的方法

权利要求书

1.一种下行场景中分层混合调制实现高阶SCMA系统的方法，其特征在于：该方法包括系统发射机和接收机的设计；其中系统发射机的设计包括独立的低阶SCMA子系统码本设计以及后续各模式矩阵的设计，包括以下步骤1～步骤3；在接收机部分，以消息传递算法MPA为基础，根据整个分层SCMA系统的编码结构将所有用户进行分组，并结合连续的干扰消除算法将用户分组解码，包括以下步骤4～步骤7；

步骤1：根据给定的高阶SCMA系统总过载系数选取合理的各低阶子系统过载系数，其中系统总过载系数等于各低阶子系统过载系数之积，各低阶子系统是所述独立的低阶SCMA子系统及各个模式矩阵的统称；

步骤2：设计独立的低阶SCMA子系统(K₁,N₁,M₁)的码本；该子系统包含K₁个子载波，每个用户占用其中N₁个子载波,每个数据符号包含log₂M₁比特；

步骤3：设计各个模式矩阵G_i，i＝2,3,...,P；G_i维度为K_i×J_i；

步骤4：根据低阶SCMA子系统(K₁,N₁,M₁)的因子图将用户进行分组，这本质上是一种因子图分解；

步骤5：通过部分MPA迭代解出第一优先级分组中的用户码字；

步骤6：将第一优先级分组用户的码字从接收信号中减除，进一步MPA迭代求解次优先级分组用户的码字；

步骤7：以此类推，逐渐分离求解出所有用户的码字。

2.根据权利要求1所述的一种下行场景中分层混合调制实现高阶SCMA系统的方法，其特征在于：步骤3所述的模式矩阵的具体设计规则如下：

(1)G_i根据其过载系数λ_i应保持其因子图的稀疏性和整个系统的可解性；

(2)G_i因子图确定后，选取合理的相位旋转和功率分配系数：若仅考虑相位旋转系数，G_i可设计为拉格朗日生成矩阵；若同时考虑相位旋转和能量分配，G_i的设计参照模式分配多址接入PDMA的模式矩阵设计方法，在这种情况下，G_i的因子图是非规则的；

(3)在整个分层SCMA系统中，每个用户实质上有一个对应的等价复星座，该星座与所有子系统相关联，模式矩阵参数设计应兼顾每个G_i与独立的低阶子系统SCMA(K₁,N₁,M₁)的匹配程度。

3.根据权利要求1所述的一种下行场景中分层混合调制实现高阶SCMA系统的方法，其特征在于：

所述的接收机表示如下：

其中，h₀表示下行场景中各个用户与各个资源节点RN之间的信道系数矩阵，x_j表示用户j在子系统SCMA(K₁,N₁,M₁)中所对应的码字。

4.根据权利要求1所述的一种下行场景中分层混合调制实现高阶SCMA系统的方法，其特征在于：所述步骤4中用户节点UN的分组规则具体如下：当P＝2时：

(1){UN₁}-因子图中所占用的中继连接节点CN仅限于前K个CN中的N₁个的所有UN集合，其中K＝K₂，V＝J₂＝K₁，其中，K表示整个系统实际可用子载波数，V表示中继连接节点数，K₂和J₂分别为G₂的行数和列数；

(2){UN₂}-因子图中所占用的CN同时涉及前K个CN以及后V-K个CN且共计N₁个CN的所有UN集合；

(3){UN₃}-因子图中所占用的CN仅限于后V-K个CN中的N₁个的所有UN集合。