上行多用户非正交多址接入方法技术

本发明专利技术公开了一种上行多用户非正交多址接入方法，所述上行多用户非正交多址接入方法包括发送端信号产生过程和接收端信号解码过程，所述发送端信号产生过程包括：对待传输信息进行信道编码和比特交织得到总交织比特；对所述总交织比特进行星座映射得到星座映射符号；根据签名图样将所述星座映射符号映射到资源粒子，其中，所述签名图样为密度可调整并且签名对应的码元符号之间不具有重复特征，区别不同发送端的方式或者比特交织不同，或者签名图样不同，或者比特交织和签名图样均不同。本发明专利技术一方面，结合不同的比特交织，通过采用密度可调整的签名图样区分用户；另一方面，取消签名的扩频特征，即签名对应的码元符号之间不具有重复特征。

Uplink multi-user non orthogonal multiple access method

The invention discloses an uplink multi-user non orthogonal multiple access method, the uplink multiuser non orthogonal multiple access method including sending signal generation process and receiver decoding process, the transmitter signal generating process includes channel encoding and bit interleaved bit interleaved with total transmission of information; the total bit interleaved constellation mapping constellation mapping symbols; according to the signature pattern of constellation mapping symbols are mapped to the resources of particles, the signature pattern density can be adjusted and has not repeated characteristics between the symbol signature corresponding to the different transmit way or bit interleaving, or different signature pattern or, bit interleaving and signature pattern are different. One aspect of the invention, combined with different bit interleaving, signature pattern can be adjusted by using the density of the distinction between users; on the other hand, cancel the signature that has spread, not to repeat the characteristics between the symbol corresponding to the signature.

【技术实现步骤摘要】
上行多用户非正交多址接入方法
本专利技术涉及数字信息传输
，特别涉及一种上行多用户非正交多址接入方法。
技术介绍
在典型的移动通信系统中，基站需要与覆盖范围内的多个用户进行通信，上行多用户传输的信道模型为上行多址接入信道，简称多址信道。传统的上行多用户传输采用正交多址技术，将信道带宽资源正交分割后分配给多个用户，从而，各用户之间的发送信号是相互正交的。对信道条件和用户接入随机的多址信道，采用非正交多址技术有助于挖掘多用户信号叠加带来的功率增益和分集增益。非正交多址技术中，不同用户发送的信号在基站接收端直接叠加，相应地，基站接收端通过SIC(SuccessiveInterferenceCancellation，串行干扰消除)或Turbo-JD(TurboJointDecoding，迭代联合解码)技术依次或联合解调解码这些叠加的信号。第三代移动通信(3G)采用直接序列扩频码分多址(DS-CDMA)作为上行多用户传输的多址技术，不同用户的待传输信号通过直接序列扩频得到发送信号，即：yi＝xi*[ai,1,ai,2,…,ai,k]，其中，xi为用户i的待传输符号，假设长度为1个码元(Chip)，[ai,1,ai,2,…,ai,k]是用户i的长度为k的扩频序列(SpreadingSequence)、扩频图样(SpreadingPattern)或签名(Signature)，yi为长度为k的直接序列扩频信号，长度为k个码元，占用一个资源粒子(ResourceElement)。结合图1所示，一个资源粒子包括4个码元，扩频序列长度为4，4个扩频序列[ai,1,ai,2,…,ai,k]，i＝1,2,3,4，支持4个用户的准正交多址，用户负载率为4(用户数)/4(码元数)＝100％。对DS-CDMA多址技术，上行用户发送端通过不同扩频序列区分用户，通常不同扩频序列之间的互相关性较低，满足准正交条件。基站接收端对用户采用参考扩频序列进行解调，因此，传统DS-CDMA可以认为是一种准正交多址技术。有学者指出，在DS-CDMA系统中，不同用户采用准正交的扩频序列，导致扩频序列解调后不同用户信号之间仍然存在多用户干扰(Multi-UserInterference)或多址干扰(Multiple-AccessInterference)，而这种多址干扰恰恰是非正交多址的具体表现。因此，采用适当扩频序列的DS-CDMA技术更接近非正交多址技术。具体来说，采用互相关性更高的扩频序列，结合接收端SIC或Turbo-JD技术的DS-CDMA系统可以进一步提升多用户上行接入的总谱效率，并且可以挖掘多用户信号叠加的功率增益和分集增益。同时，选择更高的互相关性的扩频序列以支持更多的上行接入用户，可以显著提升用户负载率。例如，扩频序列长度为k，选择2*k个扩频序列，可支持2*k个上行用户的同时接入。作为非正交多址技术的DS-CDMA技术在实际使用中存在如下问题：1、扩频序列解扩和串行干扰消除的复杂度与扩频序列长度直接成正比，长扩频序列直接导致高接收复杂度；2、通常扩频序列为+1/-1组成的实数序列，限制了扩频序列集合的设计，也限制了用户负载率；3、受到每个码元的高叠加用户数限制，传统DS-CDMA系统无法采用迭代联合解码技术，在信道条件和用户接入随机的条件下，多用户上行接入的性能急剧恶化。一方面，有学者提出多用户共享接入技术(Multi-UserSharedAccess)技术，采用短复数序列作为上行用户的扩频序列，不同用户通过短复数序列进行区分，克服了传统DS-CDMA技术扩频序列长和扩频序列简单的缺点。但是，MUSA技术和DS-CDMA技术一样，都属于高密度(HighDensity)扩频技术，单个码元叠加的用户数与上行接入用户数相等，限制了迭代联合解码技术的应用。另一方面，有学者提出了低密度扩频/签名多址技术(LowDensitySpreading/SignatureMultipleAccess)技术，采用低密度签名作为上行用户的扩频序列，不同用户通过低密度签名进行区分，克服了传统DS-CDMA技术扩频序列长和单个码元叠加用户数多的显著缺点。结合图2所示，一个资源粒子包括4个码元，LDS-MA分别为6个用户选择6个不同的低密度签名，即[1,1,0,0]、[1,0,1,0]、[1,0,0,1]、[0,1,1,0]、[0,1,0,1]、和[0,0,1,1]，单个用户占用码元的密度均为2/4＝50％。其中，6个低密度签名有3对两两正交。与图1采用DS-CDMA技术相比，用户负载率从100％提升到150％，而每个码元的叠加用户数从4减小到3。LDS-MA技术在实际使用中仍然存在如下问题：1、低密度签名(即扩频序列)对应的取值通常为0或1，低密度签名的数量受到低密度特征的限制，导致签名短且低密度时用户负载率受限。2、由于两个多用户低密度签名之间可能正交，即互相关联系数可能为0，因此，在用户负载率较低时，LDS-MA技术可能等价为正交多址技术。3、低密度签名的扩频特征等价为符号重复码，导致一个资源粒子内的多用户检测性能受到限制，同时导致迭代联合解码系统的容量损失，不利于多用户编码调制方案的优化。4、一个资源粒子内的多用户检测无法保证传输可靠性，因此，LDS-MA技术需要信道编码辅助，考虑到低密度签名的扩频重复特征，因此，传统LDS-MA等价为码率很低的多用户编码调制系统，导致高谱效率下单个码元多用户检测的复杂度急剧升高。5、实际的LDS-MA技术采用MPA(MessagePassingAlgorithm，消息传递算法)算法进行一个资源粒子内的多用户检测，采用面向单用户传输设计的信道编码与多用户检测进行迭代解码，其迭代解码性能受限，无法面向多种信道条件和用户接入条件优化多用户编码调制方案。有学者提出稀疏码分多址(SparseCodeMultipleAccess,SCMA)技术，将信息比特直接映射为一个资源粒子的低密度签名对应的高维符号，改变了LDS-MA的扩频特征，提升了一个资源粒子内的多用户检测性能。但是，其它问题仍有待解决。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种上行多用户非正交多址接入方法。该上行多用户非正交多址接入方法克服传统LDS-MA技术的多个缺陷。为了实现上述目的，本专利技术公开了一种上行多用户非正交多址接入方法，所述上行多用户非正交多址接入方法包括发送端信号产生过程和接收端信号解码过程，所述发送端信号产生过程包括：对待传输信息进行信道编码和比特交织得到总交织比特；对所述总交织比特进行星座映射得到星座映射符号；根据签名图样将所述星座映射符号映射到资源粒子，其中，所述签名图样为密度可调整并且签名对应的码元符号之间不具有重复特征，区别不同发送端的方式或者比特交织不同，或者签名图样不同，或者比特交织和签名图样均不同。根据本专利技术的上行多用户非正交多址接入方法，克服传统LDS-MA技术的多个缺陷。一方面，结合不同的比特交织，通过采用密度可调整的签名图样区分用户，提高低用户负载率条件下不同用户签名图样之间的互相关性，保证多用户上行接入的非正交叠加特征，在高中低不同用户负载率条件下均可维本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种上行多用户非正交多址接入方法，其特征在于，所述上行多用户非正交多址接入方法包括发送端信号产生过程和接收端信号解码过程，所述发送端信号产生过程包括：对待传输信息进行信道编码和比特交织得到总交织比特；对所述总交织比特进行星座映射得到星座映射符号；根据签名图样将所述星座映射符号映射到资源粒子，其中，所述签名图样为密度可调整并且签名对应的码元符号之间不具有重复特征，区别不同发送端的方式或者比特交织不同，或者签名图样不同，或者比特交织和签名图样均不同。

【技术特征摘要】
1.一种上行多用户非正交多址接入方法，其特征在于，所述上行多用户非正交多址接入方法包括发送端信号产生过程和接收端信号解码过程，所述发送端信号产生过程包括：对待传输信息进行信道编码和比特交织得到总交织比特；对所述总交织比特进行星座映射得到星座映射符号；根据签名图样将所述星座映射符号映射到资源粒子，其中，所述签名图样为密度可调整并且签名对应的码元符号之间不具有重复特征，区别不同发送端的方式或者比特交织不同，或者签名图样不同，或者比特交织和签名图样均不同。2.根据权利要求1所述的上行多用户非正交多址接入方法，其特征在于，包括：对待传输信息进行级联信道编码和级联比特交织得到所述总交织比特。3.根据权利要求1或2所述的上行多用户非正交多址接入方法，其特征在于，具体为：对所述待传输信息进行外信道编码和外比特交织得到外交织比特，对所述外交织比特进行内信道编码、比特分组、和组内比特交织得到所述总交织比特。4.根据权利要求3所述的上行多用户非正交多址接入方法，其特征在于，所述内信道编码为非规则重复编码，其中，所述非规则重复编码为不同信息比特的重复次数不同。5.根据权利要求3所述的上行多用户非正交多址接入方法，其特征在于，所述组内比特交织长度小于外比特交织长度。6.根据权利要求3所述的上行多用户非正交多址接入方法，其特征在于，不同的所述组内比特交织对应不同的发送端。7.根据权利要求1-6任一项所述的上行多用户非正交多址接入方法，其特征在于，所述接收端信...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭克武，张妤姝，宋健，
申请(专利权)人：深圳清华大学研究院，清华大学，
类型：发明
国别省市：广东,44