[发明专利]一种基于SCMA多址接入机制的基站频谱带宽分配方法

摘要

本发明公开了一种基于SCMA多址接入机制的基站频谱带宽分配方法，本发明针对基于SCMA上行链路系统如何保证蜂窝小区内用户业务传输速率要求进行了研究，设计出了一种联合资源分配方案，不仅保证了系统的吞吐量最优，在此基础之上还充分考虑了用户业务传输速率的要求，对蜂窝小区内的基站频谱带宽进行调节。最后通过MATLAB仿真对比，从吞吐量说明了本发明的优越性。

主权项

一种基于SCMA多址接入机制的基站频谱带宽分配方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1，根据SCMA上行链路系统模型，为用户码本建立关于系统吞吐量的最优化模型。步骤2，根据用户信道条件状态为用户分配合适的码本，具体步骤如下：步骤2.1，初始化：将行数为J，列数为K的矩阵σ＝{σ_j,k}的各个元素置0，即σ_j,k＝0。以σ_j,k＝1表示第j个用户占用了第k个子载波，σ_j,k＝0表示第j个用户未占用第k个子载波；为每个子载波所能够容纳的用户数设置初始值，即d_k＝d_r。其中d_r的值为具体如下：$d_r=\frac{{\mathrm{LC}}_K^L}{K}=\frac{(K-1)!}{(L-1)!\·(K-L)!}=C_{K-1}^{L-1}$其中，d_r代表每个子载波上复用的用户的个数，L为SCMA上行链路系统每个用户码字的非零值，K为SCMA上行链路系统的子载波个数；为每个用户设置所占子载波数的初始值，即μ_j＝L；设置初始的用户码本数为c，且c＝J，其中，J为SCMA上行链路系统所容纳的最大用户数，其值为步骤2.2，从信道矩阵H中选择未遍历过的信道状态最好的信道系数，根据该信道系数的坐标k、j来判断d_k与μ_j的值；步骤2.3，若选取到的该信道系数所关联的0＜μ_j≤L且0＜d_k≤d_r，执行μ_j＝μ_j‑1，d_k＝d_k‑1，并且设置σ_j,k＝1，若μ_j＝0或d_k＝0，则跳到步骤2.5；步骤2.4，判断该信道系数所关联的μ_j是否为0。若μ_j＝0，则说明该用户已完成码本的选择，将用户码本数减1，即c＝c‑1，若μ_j≠0说明该用户未完成码本的选择，跳到步骤2.2；步骤2.5，判断用户码本数c的值，若用户码本数c＝0，则说明已确定用户SCMA码本，程序终止；否反之，则返回步骤2.2；步骤3，计算基站应为SCMA上行链路系统子载波分配的频谱带宽：具体计算公式如下：${\mathrm{\δ}}_k=\frac{K{\left(C_{K-1}^{L-1}p\right)}^2}{C_{K-1}^{L-1}pK-ln2N_0{\Σ}_{j=1}^J{B}_j}$其中，δ_k为SCMA上行链路系统子载波的等效频谱带宽，K为SCMA上行链路系统的子载波个数，p为基站接收到的各个用户的功率，为每个子载波所能够容纳的用户数，N₀为加性高斯白噪声，B_j为SCMA上行链路系统中第j个用户所要达到的速率要求。