[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

说明书

本发明公开一种下行场景中分层混合调制实现高阶SCMA系统的方法，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；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，P为子系统数量)；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。本发明可以大幅降低高阶SCMA系统接收机计算复杂度，并使得整个系统的链路级性能控制在合理范围内。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种下行场景中分层混合调制实现高阶SCMA系统的方法。

背景技术

随着第五代(Fifth Generation，5G)通信技术的发展，人与人、物与物、人与物都存在网络连接。物联网时代的到来将极大地改变我们的生活。但是目前的网络仅仅连接了100亿到150亿左右的终端数，这还不到整个世界物体的1％。而5G通信技术中最大的技术突破之一便是在无线频谱资源受限的网络中接入大量的终端。下一代移动通信的目标是连接10-100倍的终端数，延迟控制在1毫秒以内以及10Gbits/s的峰值数据速率。为了支持有限频谱资源中更多设备的通信，非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access，NOMA)技术由于其可适应快速增长的业务需求和巨大访问权限的特点正吸引着学术界和工业界的注意。其中稀疏码分多址接入(Sparse Code Multiple Access，SCMA)技术作为一项码域的NOMA技术，在所有NOMA技术中拥有最好的链路级性能。但是，现有SCMA技术仅能实现较低阶的过载系数，其码本设计并没有统一的规则，已公开的可用码本过载系数较低。当连接数远大于有限频谱资源数时，现有的SCMA码本设计方法会带来指数级增长的解码复杂度，且链路级性能在高阶SCMA系统中也会急剧下降。

发明内容

本发明目的在于解决高阶SCMA系统中指数级增长的解码复杂度以及难以控制的链路级性能等技术难题，为克服现有方案的不足提供一种下行场景中分层混和调制实现高阶SCMA系统的方法，通过将高阶SCMA系统分解成多个低阶子系统分别实现，并设计对应解码算法还原用户原始信息，从而降低整个系统的解码复杂度，并合理控制系统链路级性能。

本发明提出了一种下行场景中的分层SCMA系统，分为发射机与接收机两部分。在发射机部分，整个编码结构包括一个原始的独立低阶SCMA子系统和P-1个低阶模式矩阵。如果把整个分层SCMA系统每个用户的码本看做一个矩阵，则其等于独立的低阶SCMA子系统(K₁,N₁,M₁)中对应该用户的码本依次左乘各模式矩阵G_i，i＝2,3,...,P。其中，(K₁,N₁,M₁)表示一个独立的低阶SCMA子系统中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，P为所有子系统数量。