基于Turbo-SCMA系统的联合检测译码算法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于Turbo‑SCMA系统的联合检测译码方法，所述方法基于的装置包括初始化模块、SCMA检测模块、信息交换模块和Turbo译码模块，而且本发明专利技术基于Turbo‑SCMA系统的联合检测译码方法通过采用联合迭代译码的方式，使得检测器和译码器之间的外信息交换更频繁，更快收敛。因此，本发明专利技术在不损失译码性能的条件下，大幅度降低系统的检测译码复杂度，而且与传统的迭代译码算法相比，本发明专利技术适当地增加迭代次数，能够显著地提升译码性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信领域，特别涉及一种基于Turbo-SCMA系统的联合检测译码算法。
技术介绍
SCMA(SparseCodeMultipleAccess)技术是一种面向5G大容量，海量连接，超低时延等需求而设计的一种非正交多址技术。其相比4G关键技术OFDMA，具有更高的频谱效率，可显著提升系统容量。目前，通常采用Turbo码作为信道码来改善SCMA检测性能，而对于传统的基于Turbo-SCMA系统所采用迭代译码算法，其在SCMA检测模块和Turbo译码模块均要进行多次迭代，但由于置信度过大会使检测器或译码器产生一定程度的误码，而且传统的基于Turbo-SCMA系统所采用迭代译码算法虽然能够一定程度地提升系统的译码性能，但该算法复杂极高，又由于未充分利用检测器和译码器的外信息，造成增益相对较小，无法适应未来5G更高的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：克服传统的基于Turbo-SCMA系统所采用迭代译码算法，算法复杂度高、增益较小，无法适应未来5G更高的要求的问题。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种基于Turbo-SCMA系统的联合检测译码方法，其基于的装置包括初始化模块、SCMA检测模块、信息交换模块和Turbo译码模块，该方法包括以下步骤，步骤一：初始化；由所述初始化模块将所述SCMA检测模块的先验信息及其变量节点传递至资源节点的信息设置为等概率、将所述Turbo译码模块的前向度量起始时刻的状态0的度量设为1，后向度量最后时刻的状态0的度量设为1，其余状态的度量为0，并将所述Turbo译码模块的两个分量译码器的先验信息设置为等概率；以及由所述初始化模块计算出信道联合条件概率，并初始化迭代标志Iter＝0；步骤二：联合迭代译码；其中，每一次迭代，由所述SCMA检测模块完成资源节点传递到变量节点消息的更新、变量节点符号概率的输出以及变量节点传递到资源节点信息的更新，由所述信息交互模块分别完成所述SCMA检测模块的符号概率到对比特概率的转换和所述Turbo译码模块的比特概率到符号概率的转换，以及由所述Turbo译码模块完成比特概率的更新和两个分量译码器的先验信息的更新；同时，每完成一次迭代，则更新迭代标志Iter＝Iter+1；步骤三：每完成一次迭代后，若当前迭代标志Iter达到设定的最大迭代次数，则输出当前译码判决结果，否则跳转至步骤二；或者采用CRC校验方法对当前判决结果进行校验，若校验成功，则输出当前译码判决结果，否则跳转至步骤二。根据一种具体的实施方式，所述SCMA检测模块根据信道联合条件概率和变量节点传递的信息，完成资源节点传递到变量节点信息的更新，并根据资源节点与变量节点的连接关系，完成变量节点符号概率的输出，以及根据经所述信息交互模块反馈的符号概率，完成变量节点传递到资源节点信息的更新。根据一种具体的实施方式，所述Turbo译码模块根据经所述信息交互模块反馈的比特概率，完成两个分量译码器的先验信息，并结合LTE标准里的交织和解交织规则，完成比特概率的更新。根据一种具体的实施方式，设定的最大迭代次数的取值范围为6至30。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术基于Turbo-SCMA系统的联合检测译码方法通过采用联合迭代译码的方式，使得检测器和译码器之间的外信息交换更频繁，更快收敛。因此，本专利技术在不损失译码性能的条件下，大幅度降低系统的检测译码复杂度，而且与传统的迭代译码算法相比，本专利技术适当地增加迭代次数，能够显著地提升译码性能。附图说明：图1是本专利技术方法所基于的装置的结构示意图；图2是本专利技术方法所基于的装置中信息交互模块的工作示意图；图3是本专利技术方法与独立译码方案在信噪比为2dB时迭代次数的概率分布图；图4是本专利技术方法与外迭代译码方案在总迭代次数相当情况下的误码曲线对比图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术的范围。如图1所示的本专利技术方法所基于的装置的结构示意图；本专利技术方法所基于的装置包括初始化模块101、SCMA检测模块102、信息交换模块103和Turbo译码模块104，SCMA检测模块102上检测到的信道接收值y为N*L维，其中N表示SCMA的资源块数，L为每层上的SCMA符号数。在初始化模块101、SCMA检测模块102、信息交换模块103和Turbo译码模块104构成的装置的基础上，本专利技术方法包括以下步骤，步骤一：初始化；由初始化模块101将SCMA检测模块102的先验信息及其变量节点传递至资源节点的信息设置为等概率、将Turbo译码模块104的前向度量起始时刻的状态0的度量设为1，后向度量最后时刻的状态0的度量设为1，其余状态的度量为0，并将Turbo译码模块104的两个分量译码器的先验信息设置为等概率；以及由初始化模块101计算出信道联合条件概率，并初始化迭代标志Iter＝0。步骤二：联合迭代译码；其中，每一次迭代，由SCMA检测模块102完成资源节点传递到变量节点消息的更新、变量节点符号概率的输出以及变量节点传递到资源节点信息的更新，由信息交互模块103分别完成SCMA检测模块102的符号概率到对比特概率的转换和Turbo译码模块104的比特概率到符号概率的转换，以及由Turbo译码模块104完成比特概率的更新和两个分量译码器的先验信息的更新；同时，每完成一次迭代，则更新迭代标志Iter＝Iter+1。步骤三：每完成一次迭代后，若当前迭代标志Iter达到设定的最大迭代次数，则输出当前译码判决结果，否则跳转至步骤二；或者采用CRC校验方法对当前判决结果进行校验，若校验成功，则输出当前译码判决结果，否则跳转至步骤二。具体的，SCMA检测模块102根据信道联合条件概率和变量节点传递的信息，完成资源节点传递到变量节点信息的更新，并根据资源节点与变量节点的连接关系，完成变量节点符号概率的输出，以及根据经信息交互模块103反馈的符号概率，完成变量节点传递到资源节点信息的更新。具体的，Turbo译码模块104根据经信息交互模块103反馈的比特概率，完成两个分量译码器的先验信息，并结合LTE标准里的交织和解交织规则，完成比特概率的更新。本专利技术基于Turbo-SCMA系统的联合检测译码方法中，设定的最大迭代次数的取值范围为6至30。本专利技术基于Turbo-SCMA系统的联合检测译码方法通过采用联合迭代译码的方式，使得检测器和译码器之间的外信息交换更频繁，更快收敛。因此，本专利技术在不损失译码性能的条件下，大幅度降低系统的检测译码复杂度，而且与传统的迭代译码算法相比，本专利技术适当地增加迭代次数，能够显著地提升译码性能。如图2所示的本专利技术方法所基于的装置中信息交互模块的工作示意图；其中，信息交互模块103包括比特概率计算模块和符号概率计算模块，比特概率计算模块用于完成SCMA检测模块102的符号概率到对比特概率的转换，符号概率计算模块用于完成Turbo译码模块104的比特概率到符号概率的转换。设码本维度为M＝2Q，以M＝4，Q＝2为例。比特概率转换到符号的概率计算式为：P1=Pb1·Pb2P2=Pb1·(1-Pb2)P3=(1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Turbo‑SCMA系统的联合检测译码方法，所述方法基于的装置包括初始化模块、SCMA检测模块、信息交换模块和Turbo译码模块，其特征在于，包括以下步骤，步骤一：初始化；由所述初始化模块将所述SCMA检测模块的先验信息及其变量节点传递至资源节点的信息设置为等概率、将所述Turbo译码模块的前向度量起始时刻的状态0的度量设为1，后向度量最后时刻的状态0的度量设为1，其余状态的度量为0，并将所述Turbo译码模块的两个分量译码器的先验信息设置为等概率；以及由所述初始化模块计算出信道联合条件概率，并初始化迭代标志Iter＝0；步骤二：联合迭代译码；其中，每一次迭代，由所述SCMA检测模块完成资源节点传递到变量节点消息的更新、变量节点符号概率的输出以及变量节点传递到资源节点信息的更新，由所述信息交互模块分别完成所述SCMA检测模块的符号概率到对比特概率的转换和所述Turbo译码模块的比特概率到符号概率的转换，以及由所述Turbo译码模块完成比特概率的更新和两个分量译码器的先验信息的更新；同时，每完成一次迭代，则更新迭代标志Iter＝Iter+1；步骤三：每完成一次迭代后，若当前迭代标志Iter达到设定的最大迭代次数，则输出当前译码判决结果，否则跳转至步骤二；或者采用CRC校验方法对当前判决结果进行校验，若校验成功，则输出当前译码判决结果，否则跳转至步骤二。...

【技术特征摘要】
1.一种基于Turbo-SCMA系统的联合检测译码方法，所述方法基于的装置包括初始化模块、SCMA检测模块、信息交换模块和Turbo译码模块，其特征在于，包括以下步骤，步骤一：初始化；由所述初始化模块将所述SCMA检测模块的先验信息及其变量节点传递至资源节点的信息设置为等概率、将所述Turbo译码模块的前向度量起始时刻的状态0的度量设为1，后向度量最后时刻的状态0的度量设为1，其余状态的度量为0，并将所述Turbo译码模块的两个分量译码器的先验信息设置为等概率；以及由所述初始化模块计算出信道联合条件概率，并初始化迭代标志Iter＝0；步骤二：联合迭代译码；其中，每一次迭代，由所述SCMA检测模块完成资源节点传递到变量节点消息的更新、变量节点符号概率的输出以及变量节点传递到资源节点信息的更新，由所述信息交互模块分别完成所述SCMA检测模块的符号概率到对比特概率的转换和所述Turbo译码模块的比特概率到符号概率的转换，以及由所述Turbo译码模块完成比特概率的更新和两个分量译码器的先验信息的更新；同时，每完成一次迭代，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张珍兵，胡剑浩，陈杰男，吴廷勇，马上，
申请(专利权)人：电子科技大学，南京阿尔法莱瑞通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51