一种非正交多址系统下行功率及无速率码联合优化方法技术方案

本发明专利技术公开了一种非正交多址系统下行功率及无速率码联合优化方法，首先基站根据其收到各用户的统计信道状态信息，对各用户无速率码度数分布以及为各用户分配的下行发射功率分配进行优化，然后系统开始传输；在之后的传输过程中，基站将原始信息根据度数分布进行无速率编码，码字经调制后按优化的功率分配因子，将功率分配后叠加，再将其发送到两个用户，在两个用户处对接收的码字进行译码恢复信号，最后将恢复的信号在无速率译码图上利用置信传播算法BP进行译码恢复用户信息。本发明专利技术可以减小系统反馈开销，提升系统吞吐量，降低系统误码率。

【技术实现步骤摘要】
一种非正交多址系统下行功率及无速率码联合优化方法
本专利技术涉及无线通信
，尤其涉及一种非正交多址系统下行功率及无速率码联合优化方法。
技术介绍
现有的正交多址技术(OMA)和一般的信道编码无法满足未来移动通信海量连接对更高容量的需求，而非正交多址技术(NOMA)技术和无速率编码以高速率、高容量、低时延等良好性能在移动通信中发挥较好的效果。NOMA不仅以更高的速率超过OMA，而且达到了下行通信信道的容量极限。功率域NOMA的核心思想是通过发射机上使用不同的叠加编码，同时为多个用户服务，通过在接收机上使用串行干扰消除技术(SIC)，消除用户间的干扰。除了叠加编码和SIC之外，功率分配和用户配对也是NOMA的关键设计问题，因为它们保证了用户的公平性。针对一个典型的由基站和两个用户设备组成的NOMA系统，NOMA提供了比OMA更大的和速率，并且可以通过选择信道条件更独特的用户来扩大这个速率增益。无速率码的速率根据信道的变化而自适应变化，仅需要接收到译码端成功译码反馈的确认字符(ACK)信号停止发送码字，减少了信令开销，能够有效缓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非正交多址系统下行功率及无速率码联合优化方法，首先基站根据其收到各用户的统计信道状态信息，对各用户无速率码度数分布以及为各用户分配的下行发射功率分配进行优化，然后系统开始传输；在之后的传输过程中，基站将原始信息根据度数分布进行无速率编码，码字经调制后按优化的功率分配因子，将功率分配后叠加，再将其发送到两个用户，在两个用户处对接收的码字进行译码恢复信号，最后将恢复的信号在无速率译码图上利用置信传播算法BP进行译码恢复用户信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种非正交多址系统下行功率及无速率码联合优化方法，首先基站根据其收到各用户的统计信道状态信息，对各用户无速率码度数分布以及为各用户分配的下行发射功率分配进行优化，然后系统开始传输；在之后的传输过程中，基站将原始信息根据度数分布进行无速率编码，码字经调制后按优化的功率分配因子，将功率分配后叠加，再将其发送到两个用户，在两个用户处对接收的码字进行译码恢复信号，最后将恢复的信号在无速率译码图上利用置信传播算法BP进行译码恢复用户信息。


2.如权利要求1所述的一种非正交多址系统下行功率及无速率码联合优化方法，其特征在于基站到两个用户的信道为块衰落信道，该信道在两个用户的一轮接收码字中保持不变，系统中基站向两个用户下行传输；其中传输方法具体包括如下步骤：
2.1)基站把各用户原始信息先通过低密度奇偶校验码LDPC编码器进行无速率码的预编码，再经过卢比变换LT编码器再次编码得到无速率码，对于用户i来说：
LT码度数分布为Ωi(x)＝Ωi，1x+Ωi，2x2+...+Ωi，DxD，i∈{1，2}，Ωi，k是用户i的无速率码度数为k的概率，k＝1，...，D；其中D表示合理设定的常量；
为每一个编码比特c随机地选择一个度数k，从所有的预编码字比特中，等概率地选取k个比特进行模二和运算生成无速率码字比特ci，由此为每个用户源源不断地生成无速率码字；
2.2)基站将无速率码字比特0和1根据二进制相移键控BPSK调制分映射为发送符号1和-1，以此得到各用户i的发送符号xi；
2.3)基站发送信号为其中x1和x2分别表示用户1和用户2的发送符号，分配给用户1的功率为P1＝(1-α)P，分配给用户2的功率为P2＝αP，α为功率分配因子，P为基站发送的总功率；用户1和用户2收到的信号分别为和其中h1和h2分别表示用户1和用户2的信道增益，n1表示用户1的均值为0、方差的加性高斯白噪声，n2表示用户2的均值为0、方差的加性高斯白噪声；
2.4)当α＞0.5或α＝0.5时，则用户2直接使用BP译码算法对x2进行译码；用户1先恢复x2，将其从接收信号中去除，再译码x1；
2.4.1)对于用户2而言，用户2译码x2的信道输出对数似然比LLR表示为：



上述公式(1)中xi(s)表示xi的取值为s，其中i∈{1，2}，s∈{1，-1}；
根据上述LLR，采用BP译码算法恢复x2，整个译码过程中可分为两个阶段：在第一阶段，对整个译码图执行译码迭代，直到输入节点的平均LLR超过预定阈值；在第二阶段中，在LDPC译码子图上单独执行译码迭代以去除残留误差；
当译码迭代达到最大次数或译码未满足无速率码的所有校验约束时，译码终止：
2.4.2)对于用户1而言，用户1译码x2的信道LLR表示为：



用户1中x2的译码过程和用户2中x2的译码过程相同，均是采用BP译码算法；用户1译码恢复的x2用进行表示，然后根据串行干扰消除方法SIC，将从用户1收到的信号r1中删去，得到修整信号此时为：



因此，根据上式译码x1，其信道输出LLR表示为：



用户1中x1的译码和x2的译码过程相同，都是采用BP算法进行译码；
2.5)当α＜0.5，则用户1直接使用译码算法对x1进行译码；而用户2先恢复x1，将其从接收信号中去除，再译码x2；
2.5.1)对于用户1而言，用户1译码x1的信道输出LLR表示为：



根据上述LLR，采用BP译码算法恢复x1，整个译码过程中可分为两个阶段：在第一阶段，对整个译码图执行译码迭代，直到输入节点的平均LLR超过预定阈值；在第二阶段中，在LDPC译码子图上单独执行译码迭代以去除残留误差；
当译码迭代达到最大次数或译码未满足无速率码的所有校验约束时，译码终止；
2.5.2)对于用户2而言，用户2译码x1的信道LLR表示为：



用户2中x1的译码过程和用户1中x1的译码过程相同，均是采用BP译码算法，用户2译码恢复的x1用竞1进行表示，然后根据串行干扰消除方法SIC，将从用户2收到的信号r2中删去，得到修整信号此时为：



因此，根据上式译码x2，其信道输出LLR表示为：



对于用户2中x2的译码和x1的译码过程相同，都是采用BP算法进行译码。


3.如权利要求1所述的一种非正交多址系统下行功率及无速率码联合优化方法，其特征在于各用户处无速率码根据网络信道状态和功率分配在传输开始前进行优化，进行优化的过程具体包括以下步骤：
3.1)获得用...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昱，李昊，彭宏，卢为党，宋秀兰，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33