[发明专利]一种应用准循环矩阵扩展的稀疏标签多址接入方法

说明书

本发明涉及一种应用准循环矩阵扩展的稀疏标签多址接入方法，采用QC结构的单位阵循环移位矩阵代替LDS CDMA系统扩频矩阵的非零元素，并适当选取每个循环移位矩阵的移位参数。该方法可以在过载率（用户数/资源数）一定的情况下，通过增大扩频矩阵的规模，获得更好的误比特率（BER）性能。

技术领域

本发明涉及一种应用准循环矩阵扩展的稀疏标签多址接入方法，属于无线通信系统中的非正交码分多址接入技术领域。

背景技术

目前，主流的无线通信技术是以WCDMA、TD-SCDMA、CDMA-2000为代表的第三代移动通信技术，以LTE-TDD和LTE-FDD为代表的第四代移动通信技术。随着社会发展，通信系统需要更高的吞吐率、更多的接入用户以及更小的通信时延。这些需求也促使了人们对高能效、低时延、高可靠性的第五代移动通信系统(5G)的研究。

5G定义了三种应用场景：增强移动宽带、海量机型通信以及高可靠低时延通信。增强移动宽带场景需要更高的传输速率和更大的吞吐率，海量机型通信需要更多的接入以及更低的接收复杂度。传统的正交多址接入无法满足以上需求，因此，非正交多址接入凭借其高谱效率得到了人们的关注。非正交多址接入允许在同样的通信资源(如1个时隙、1个子载波或1个码道)上传输多个用户数据。目前非正交多址接入有功率域和码域两种实现方式。对于功率域的非正交多址接入，在接收端人为引入其他用户干扰，可以获得更高谱效率。每个用户以不同功率在接收端进行叠加，同时在接收端采用串行干扰抵消(SIC)方式对每个用户的数据进行检测。SIC检测器首先对高功率用户进行检测，然后根据信道信息计算出该用户的等效接收信号，从而能够将该用户对其他用户的干扰去除，并以此方法依次检测其他用户信号。码字域的非正交多址接入系统目前有很多实现方法。比如，稀疏码多址接入(SCMA)通过优化扩频序列来得到整形增益以及编码增益。此外，由于其扩频序列的稀疏特性，在接收端可以用较低复杂度的检测器。LDS CDMA可以看作SCMA的一种特殊情况，也是一种高谱效率的多址接入方式，同时在接收端可以采用信息传播算法(MPA)来对不同用户的数据进行检测。相比于最大似然(ML)检测算法，MPA是一种次优的检测算法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种应用准循环矩阵扩展的稀疏标签多址接入方法，扩展后的扩频矩阵在相同的过载率下，有着更好的误比特率性能。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种应用准循环矩阵扩展的稀疏标签多址接入方法，基于非正交多址接入系统，实现系统最大用户数情形下，基站接收来自各用户发送信号的控制方法，包括如下步骤：

步骤A.获得系统最少用户数情形下所对应的系统正交资源数M_b，以及系统码字信道数N_b，并基于各用户分别在各系统正交资源上发送信号的情况，生成维度为M_b×N_b的基础标签矩阵F_b，其中，F_b中各元素的值表示各用户在各系统正交资源上是否发送信号，1表示已发送，0表示未发送；然后进入步骤B；

步骤B.基于一用户分配一个系统码字信道原则，获得系统最大用户数情形下所对应的系统正交资源数M，以及系统码字信道数N，并基于获得准循环扩展倍数Z，表示向上取整，然后进入步骤C；

步骤C.针对基础标签矩阵F_b中的各个元素分别进行扩展；其中，针对非零元素扩展为Z×Z维度单位阵的循环移位矩阵，并获得对应循环移位次数，作为该循环移位矩阵的循环移位参数；以及针对零元素扩展为Z×Z维度的全零矩阵，并定义该全零矩阵的循环移位参数为-1，然后进入步骤D；

步骤D.基于基础标签矩阵F_b中各个元素分别扩展所获矩阵的循环移位参数，组合构建循环移位参数矩阵P，即P的维度为M_b×N_b；然后进入步骤E；