低轨星地链路下高谱效稀疏码多址接入多用户迭代检测译码方法技术

低轨星地链路下高谱效稀疏码多址接入多用户迭代检测译码方法，涉及信息与通信技术领域，是为了解决低轨星地链路下的高谱效稀疏码多址接入受到多种干扰造成系统可靠性低的问题，本发明专利技术提出针对这种体制下的多用户迭代检测译码(IMUDD)方法，该方法以Turbo编译码方式执行软信息迭代，IMUDD可以通过一个外部迭代和三个内部迭代过程有效地实现多址干扰，符号间干扰和载波间干扰消除，在每次迭代中，从检测和解码阶段提取外部信息，然后将其用作下一个迭代中的先验信息，此外，为了降低IMUDD方案的计算复杂度，采用并分析了对数域IMUDD，仿真结果表明，与传统的Turbo结构接收机相比，IMUDD在多径衰落信道或加性高斯白噪声信道上具有明显的性能提升。

Multiuser iterative detection and decoding method for high spectral efficiency sparse code multiple access in LEO satellite ground link

【技术实现步骤摘要】
低轨星地链路下高谱效稀疏码多址接入多用户迭代检测译码方法
本专利技术涉及信息与通信
，具体涉及一种高谱效稀疏码多址接入多用户迭代检测译码方法。
技术介绍
在未来卫星物联网战略背景下，对星地链路通信有着更高的要求，伴随着物联网的兴起，提供物联网接入能力的设备类型以及数目正发生着剧烈的变化，但由于地面物联网主要覆盖业务相对密集的城市、郊区等地区，覆盖范围十分有限，在一些诸如沙漠、森林、山区、海洋等特殊环境，地面物联网无法完全覆盖，这限制了物联网的应用和发展，因此，仅靠地面通信网不能满足社会发展的需求，需要将卫星通信网与地面通信网相互结合，才能真正实现全球覆盖。人们普遍认为未来基于低轨卫星的物联网(IoT)在无线网络中具有重要的应用前景，它可以在有限的带宽内提供无处不在的连接性，预期的频谱效率和更高的数据速率，为了克服这些重大挑战，已经探索了新的非正交多载波传输和非正交多址方案。正交多载波传输和正交多址(OMA)方案几乎无法满足即将到来的要求，例如高系统吞吐量，频谱效率和IoT的大规模访问，通过非正交资源分配，与传统OM本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.低轨星地链路下高谱效稀疏码多址接入多用户迭代检测译码方法，其特征是：在面向低轨卫星物联网场景下，/n假设J个用户共享N个资源块，并且J＞N；高谱效稀疏码多址接入系统的过载因子被定义为λ＝J/N；J、N均为正整数；则一次低轨星地链路下高谱效稀疏码多址接入多用户迭代检测译码方法具体为：/n对于用户j,L

【技术特征摘要】
1.低轨星地链路下高谱效稀疏码多址接入多用户迭代检测译码方法，其特征是：在面向低轨卫星物联网场景下，
假设J个用户共享N个资源块，并且J＞N；高谱效稀疏码多址接入系统的过载因子被定义为λ＝J/N；J、N均为正整数；则一次低轨星地链路下高谱效稀疏码多址接入多用户迭代检测译码方法具体为：
对于用户j,Lb个信息比特通过Turbo编码器被编码为Lc个编码比特其编码率为R＝Lb/Lc；在信道编码器和SCMA编码器之间使用交织器以减少编码比特和突发错误之间的相关性，交织器Πj对编码比特cj进行交织并映射为相应的符号通过SCMA编码器将交织的编码比特aj映射为相应的SCMA信号xj＝[x0,j,x1,j,...,xN-1,j]，并且符号长度变为Lx＝Lc/log2|M|；然后SEFDM调制器将用户的SCMA信号转换为SEFDM时域信号；
由于是适用于低轨卫星星地链路的多径衰落信道模型下的系统模型；复杂信道引入了码间串扰，多径衰落等各方面的干扰，针对信道引入的码间串扰，采用最基本的加循环前缀的方式进行解决；
加CP的操作需要在完成SEFDM符号生成操作之后进行，设未加CP的数据为S，那么：
s＝F-1·x(1)
其中s为原始信源符号，x是SCMA信号，F-1代表傅立叶逆变换(IDFT)；
设加上CP后的数据为scp，多径衰落信道的单位脉冲响应为h，信道噪声为n，那么刚经过信道后的接收端数据形式为：
r＝h*scp+n(2)
其中*表示线性卷积；
在接收端，接收到数据之后首先要进行去除CP以及由卷积引起的数据拖尾，该操作在时域无法用公式明确写出，但是由于CP的加入，不仅使得ISI得以消除，还将线性卷积变成了圆周卷积，假设在接收端除去CP和拖尾后的数据为y，则有：
y＝hNΘs+nN(3)
其中Θ表示圆周卷积，卷积周期为N，N表示单个SEFDM符号的长度，hN表示由h补零到N点后的数据，nN为截断后的噪声；
采用信道均衡方式，利用CP将线性卷积变成圆周卷积的特性，直接将信道的作用消除，以保证系统能够重用原先的失真矩阵，由于该操作利用了圆周卷积时域卷积在频域是乘积的特性，因此叫做频域处理法，该方法的具体操作如下：首先将式(3)变换到频域有：
Y＝HNgS+NN(4)
其中HN为多径衰落信道的单位脉冲响应h的频域形式，由于是圆周卷积，其变换到频域所做的DFT点数为N；S是SEFDM信号s的频域形式；g表示矩阵之间做的是点乘；NN是与数据同时进行首尾截断过的剩余噪声的频域形式；
经过频域处理后，接收端信号为R，设经过去除CP和拖尾数据后的截断噪声为nH，则得到：
R＝G·x+F·nH(5)<...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾敏，李东博，郭庆，顾学迈，刘晓锋，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23