[发明专利]一种新的SCMA系统码本优化及码字分配方法

权利要求书

1.一种新的SCMA系统码本优化及码字分配方法，其特征在于，所述方法设计码本包括如下过程：

步骤一：在四维格调制下用双重阈值法选取有用点构造SCMA的母星座，双重阈值法定义为：母星座每一列星座点的功率和最小欧式距离，在双重阈值法的条件下，获得母星座如下：

；

步骤二：根据所述步骤一获得SCMA的，在中存在星座点重叠，即，，星座点重叠会很大程度影响SCMA系统的BER性能，因此本技术提出一种局部维度变换法优化，局部维度变换法具体描述为：由星座点重叠的公式可知是中的第p列星座点第q列星座点重叠，因此交换第p列星座点获得一个无星座点重叠的最佳母星座；

步骤三：根据所述步骤二所获得，将的码字分配给时频资源块k，从而获得码字矩阵，

步骤三一：给定一个6个用户共用4个时频资源块的拉丁结构的因子图矩阵如下：

，

在因子图矩阵中，每行表示资源块，每列表示用户，根据计算得到每个资源块上链接的用户数如下所示：

，

步骤三二：为了要获得码字矩阵，首先将资源块上的码字表示为：

；

定义基于资源块k码字分配方法如下：

，

其中定义为矩阵中第k个资源块上的第j个非零元素，然后结合因子图矩阵和码字分配方法，获得了码字分配矩阵如下：

，

其中，在中，是构想的一个向量，根据每个用户的码字不相同，最后根据每一列只有一个和，因此进一步将置为或，获得最终的码字矩阵表示如下：

；

步骤四：设计基于资源块k的映射矩阵和操作因子，具体操作步骤如下：

步骤四一：将因子图矩阵按行表示为：，基于资源块k的映射矩阵与因子图矩阵的关系可以表示为：;

步骤四二：要获得基于资源块k的操作因子，本技术将旋转角度定义为：

，

其中k和i分别表示因子图矩阵的第k行的第i个非零元素；结合因子图矩阵和旋转角度的定义，进一步获得拉丁结构的旋转矩阵为：

，

为了降低复杂度，将旋转矩阵中的置为0后,将第k行非零元素对角化获得；

步骤五：将所述步骤三获得的中的第k行非零向量构成矩阵和所述步骤四中的操作因子、映射矩阵相乘得到基于资源块k的码本;

步骤六：根据所述步骤五进一步得到所有资源块的码本矩阵，从而分离出用户j的码本。

2.根据权利要求1所述的一种新的SCMA系统码本优化及码字分配方法，其特征在于，所述步骤二中所述通过局部维度变换法获取最佳母星座，交换第p列星座点后获得无星座点重叠的最佳母星如下所示：

。

3.根据权利要求1所述的一种新的SCMA系统码本优化及码字分配方法，其特征在于，步骤四包括如下步骤：

步骤四一：结合拉丁结构的因子图矩阵，本技术将基于资源块k的映射矩阵定义为，获得映射矩阵和因子图矩阵之间的关系，并由此推导出基于资源块14的映射矩阵表示如下：

；

步骤四二：要获得基于资源块k的操作因子，首先将旋转角度定义为：

，

其中k和i分别表示因子图矩阵的第k行的第i个非零元素；结合因子图矩阵和旋转角度的定义，进一步获得拉丁结构的旋转矩阵为：

，

其中k和i分别表示旋转矩阵中第k行的第i个非零元素；为了降低复杂度，当时，将旋转角度置为0，最后根据中的每一行旋转角度，获得基于资源块1设计操作因子，表示如下：

，

资源块24的操作因子同样取旋转矩阵中非零元素对角化即可获取。

4.根据权利要求1所述的一种新的SCMA系统码本优化及码字分配方法，其特征在于，步骤五中基于资源块k的码本被表示为：

=。

5.根据权利要求1所述的一种新的SCMA系统码本优化及码字分配方法，其特征在于，步骤六包括如下步骤：

步骤六一：基于资源块的码本矩阵被表示为：

；

步骤六二：在中，取出第j列元素为第j个用户的码本，故用户1的码本表示为：

。