一种基于树修剪的SCMA译码方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于树修剪的SCMA译码方法，包括以下步骤：S1、基于树修剪方法计算信道残差；S2、根据所述信道残差和变量节点的对数域信息，更新物理资源节点的对数域信息；S3、根据所述物理资源节点的对数域信息，更新变量节点的对数域信息，完成一次迭代并记录当前迭代次数；S4、判断当前迭代次数是否小于预设值，若是，则将S3中得到的变量节点的对数域信息代入S2中再次进行迭代计算，若否，则停止迭代；S5、将S3中当前变量节点的对数域信息进行输出。本发明专利技术采用树修剪的方法计算信道残差能够在几乎不损失性能的条件下将算法整体复杂度进一步降低20%，大大提高了SCMA算法的计算效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通讯领域，特别涉及一种基于树修剪的SCMA译码方法及系统。
技术介绍
数据流量的爆炸式增长、各类新型业务和场景的不断涌现以及连接设备的海量接入，促进了第五代移动通信(5G)的出现与发展。在实现“信息随心至，万物触手及”总体愿景的同时，未来5G技术面临着新的挑战。现有的通信系统采用正交多址接入技术，实现简单，但由于其所能接入的用户与正交资源块成正比，并不能满足5G大容量、海量连接、超低时延等需求。因此，稀疏码多址接入技术(SCMA)成为实现5G愿景的最核心技术之一。SCMA是一种非正交多址技术。“非正交、稀疏性、多维调制”是它的三大特点。在发送端，它将编码比特直接映射为复数域多维码字，不同用户的码字在相同的资源块上以稀疏的扩频方式非正交叠加；接收端则利用稀疏性进行低复杂度的多用户联合检测，并结合信道译码完成多用户的比特串恢复。相比OFDMA技术，SCMA以非正交叠加的方式，实现在同等资源数量条件下，同时服务更多用户，从而有效提升系统整体容量。SCMA采用的MPA(MessageDecodingAlgorithm)检测算法涉及到大量的非线性指数、乘法及除法运算，复杂度较大；对数域MAXLOG-MPA算法可以避免非线性指数运算，并将大量的乘法转换成加法，降低了硬件开销，但是，MAXLOG-MPA算法在计算接收信号与各种可能的码字符号的组合的信道归一化残差时，涉及到大量的复数乘法，据统计该残差计算的复杂度占整个SCMA算法复杂度的60％，导致其计算效率较低。
技术实现思路
本专利技术在于克服现有技术的上述不足，提供一种能够降低算法复杂度、提高计算效率的基于树修剪的SCMA译码方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用是技术方案是：一种基于树修剪的SCMA译码方法，包括以下步骤：S1、基于树修剪方法计算信道残差；S2、根据所述信道残差和变量节点的对数域信息，更新物理资源节点的对数域信息；S3、根据所述物理资源节点的对数域信息，更新变量节点的对数域信息，完成一次迭代并记录当前迭代次数；S4、判断当前迭代次数是否小于预设值，若是，则将S3中得到的变量节点的对数域信息代入S2中再次进行迭代计算，若否，则停止迭代；S5、将S3中当前变量节点的对数域信息进行输出。所述信道残差由下式计算：P(yn|x^n,H)log=-|yn-(hnkx^nk+hnix^ni+hnjx^nj)|2,]]>其中，x^nk∈Xnk,x^ni∈Xni,x^nj∈Xnj,x^nk,x^ni,x^nj]]>分别表示与第n个资源块相连的变量节点i可能取到的星座符号，与第n个资源块相连的变量节点j可能取到的星座符号，与第n个资源块相连的变量节点k可能取到的星座符号；分别表示第n个资源块与变量节点i的之间的信道参数，第n个资源块与变量节点j的之间的信道参数，第n个资源块与变量节点k的之间的信道参数；yn表示第n个资源块的接收信号。进一步地，所述S1步骤包括：S101、∀x^nk∈Xnk,]]>计算dnXnk=yn-hnkx^nk;]]>S102、∀dnXnk∈dnXnk,x^ni∈Xni,]]>计算dnXnk,Xni=dnXnk-hnix^ni;]]>S103、∀dnXnk,Xni∈dnXnk,Xni,x^nj∈Xnj,]]>计算dnXnk,Xni,Xnj=dnXnk,Xni-hnjx^nj;]]>S104、用l1-norm对作近似，并用近似结果作大小比较，其中l1-norm的定义为|Z|l1=|a+bi|l1=|a|+|b|;]]>S105、根据S104的比较结果，对S104中得到的L个中较大者用作修剪，对剩余的个中较小者进一步求l2-norm|dnXnk,Xni,Xnj|l2,]]>其中l2-norm的定义为|Z|l2=|a+bi|l2=a2+b2,]]>遍历n就可以计算得到信道残差；S106、将步骤S105得到的结果进行输出，其中，分别表示与第n个资源块相连的变量节点i可能取到的星座符号，与第n个资源块相连的变量节点j可能取到的星座符号，与第n个资源块相连的变量节点k可能取到的星座符号；分别表示第n个资源块与变量节点i的之间的信道参数，第n个资源块与变量节点j的之间的信道参数，第n个资源块与变量节点k的之间的信道参数；yn表示第n个资源块的接收信号。进一步地，所述物理资源节点对数域信息由下式计算：PFnVklog,(l)(x^nk)≈maxx^ni,x^nj{P(yn|x^n,H)log+PViFnlog,(l-1)(x^ni)+PVjFnlog,(l-1)(x^nj)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于树修剪的SCMA译码方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、基于树修剪方法计算信道残差；S2、根据所述信道残差和变量节点的对数域信息，更新物理资源节点的对数域信息；S3、根据所述物理资源节点的对数域信息，更新变量节点的对数域信息，完成一次迭代并记录当前迭代次数；S4、判断当前迭代次数是否小于预设值，若是，则将S3中得到的变量节点的对数域信息代入S2中再次进行迭代计算，若否，则停止迭代；S5、将S3中当前变量节点的对数域信息进行输出。

【技术特征摘要】
1.一种基于树修剪的SCMA译码方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、基于树修剪方法计算信道残差；
S2、根据所述信道残差和变量节点的对数域信息，更新物理资源节点的对数域信息；
S3、根据所述物理资源节点的对数域信息，更新变量节点的对数域信息，完成一次迭代
并记录当前迭代次数；
S4、判断当前迭代次数是否小于预设值，若是，则将S3中得到的变量节点的对数域信息
代入S2中再次进行迭代计算，若否，则停止迭代；
S5、将S3中当前变量节点的对数域信息进行输出。
2.根据权利要求1所述的一种基于树修剪的SCMA译码方法，其特征在于，所述S1步骤包
括：
S101、∀x^nk∈Xnk,]]>计算dnXnk=yn-hnkx^nk;]]>S102、∀dnXnk∈dnXnk,x^ni∈Xni,]]>计算dnXnk,Xni=dnXnk-hnix^ni;]]>S103、∀dnXnk,Xni∈dnXnk,Xni,x^nj∈Xnj,]]>计算dnXnk,Xni,Xnj=dnXnk,Xni-hnjx^nj;]]>S104、用l1-norm对作近似，并用近似结果作大小比较，其中l1-norm的定义为
|Z|l...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈杰男，张珍兵，何帅宁，胡剑浩，严余伟，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51