一种基于剪枝迭代的PC-SCMA系统联合译码方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于剪枝迭代的PC

【技术实现步骤摘要】
一种基于剪枝迭代的PC
‑
SCMA系统联合译码方法


[0001]本专利技术涉及无线通信
，具体地，涉及一种基于剪枝迭代的PC
‑ꢀ
SCMA系统联合译码方法。

技术介绍

[0002]极化码(Polar Code,PC)是一类经过严格证明在二元离散无记忆信道下 (binary
‑
discrete memory less channel,B
‑
DMC)可达到香农容限的信道编码理论。作为支持增强型移动宽带的控制信道标准编码方案，极化码具有优秀的纠错性能，并且相比Turbo码和LDPC(low density parity check)码，其编译码复杂度更低。
[0003]稀疏码分多址接入SCMA(Sparse Code Multiple Access)技术通过将高维调制与稀疏扩频融合在一起，直接把比特数据流映射为预先设定码本里的复数域多维码字，用以解决海量连接的系统过载情况。在检测端，由于SCMA码本的稀疏性，传统最大后验概率(maximum a posterior probability,MAP)检测可以由消息传递算法(message passing algorithm,MPA)代替，以更低的复杂度获得近似的误码性能。
[0004]在实际应用中，SCMA需要结合信道编码技术来获得更好的服务质量 (quality of service,QOS),这些信道编码技术包括Turbo码，LDPC码和极化码等。对于接收端二者分开检测译码方案，由于不能充分利用中间消息而无法达到理想的误码性能，计算复杂度也相对较高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决现有SCMA网络系统总功耗较高，并且按照信道增益导致了系统资源浪费的问题，本专利技术提供一种基于剪枝迭代的PC
‑
SCMA 系统联合译码方法。
[0006]为了实现根据本专利技术的目的和优点，提供了一种基于剪枝迭代的PC
‑ꢀ
SCMA系统联合译码方法，数据流经过极化编码后的码字进行交织，再经过 SCMA编码，所述方法包括如下步骤：步骤一：在极化编码和SCMA编码之前进行CRC编码；步骤二：经过极化编码和SCMA编码的码字，经过信道传输后，计算资源节点各分枝的置信度稳定性值；步骤三：将获取的置信度稳定性值，优先传播在相邻迭代中稳定性偏差较大的分枝，并动态的缩减参与下次迭代的因子图；步骤四：根据动态的因子图进行SCMA和SCAN联合迭代检测译码；步骤五：将译码后的码字进行CRC校验，若校验通过，终止迭代，若未通过返回步骤二。
[0007]优选的是，所述步骤一中，所述CRC编码后的码字置于极化编码码字的尾端。
[0008]优选的是，所述步骤二中计算资源节点各分枝的置信度稳定性值的方法包括：步骤二一：顺序资源节点消息更新，对于对于第t次迭代，资源节点k的消息更新表
示为：式中，r
K
表示资源块k,u
j
表示用户j,x
j
为SCMA编码后用户j的码字，y
k
表示资源块k上的接受信号，h
kv
表示资源k与用户v之间的信道增益，ε
k
为t
‑
1次迭代后更新的因子矩阵第k行的非零位置集，ε
k
/{i,j}表示从集合ε
k
中排除元素i和j，且i≠j，i∈ε
k
,j∈ε
k
。σ2为噪声方差,[]old
和[]new
表示资源节点更新码字消息前后的消息；
[0009]步骤二二：根据更新的资源节点消息来计算各分枝的置信度稳定性值，用于下一次迭代，第t次迭代中资源节点k到用户节点j的消息置信度稳定性为第t次迭代中资源节点k到用户节点j的消息置信度稳定性为其中，χ
j
表示SCMA编码后的码字集合。
[0010]优选的是，所述步骤三动态缩减参与下次迭代的因子图的方法为：在下次迭代中，将从因子图中剔除最大的分枝，使其不再参与下一次资源节点的消息更新。
[0011]优选的是，所述资源节点的消息更新为首次更新时，采用原始因子图进行更新。
[0012]优选的是，所述步骤四的联合迭代检测译码的步骤包括：步骤四一：根据资源节点更新后的消息得到符号消息，然后将符号消息映射为比特消息，并转化为对数似然比的形式；根据资源节点更新后的消息得到的符号消息表示为：式中，为用户j的第l个发送信号，ζ
j
表示因子矩阵第j列的非零位置集，t
max
表示最大迭代次数，将符号消息映射为比特消息由以下公式计算：为比特消息由以下公式计算：式中，Q＝log2M，其中M为SCMA码字维度，b
j,(l
‑
1)Q+m
表示用户j的第 [(l
‑
1)Q+m]个比特消息，表示满足映射关系：的码字集合，同理可得到；将比特消息转化为对数似然比消息形式可由以下公式计算：然后，对数似然比消息解交织后可表示为：
其中，П
‑1表示解交织操作；步骤四二：将对数似然比消息解交织后输入极化译码器并采用SCAN算法进行译码，对SCAN算法因子图的左消息和右消息进行初始化；左消息初始化为极化译码的先验消息右消息初始化为：其中，n＝log2(N),N为极化码码长，I表示消息比特集合，I
C
表示冻结比特集合；步骤四三：初始化后的左消息和右消息在SCAN因子图内进行传递并更新，可通过下式计算:下式计算:下式计算:下式计算:其中L
s,t
，R
s,t
分别表示用户j的左消息和右消息，其中，s，t分别表示行和列索引,且f(a,b)≈sign(a)
×
sign(b)
×
min(|a|,|b|)；步骤四四：所述左消息和右消息分别到达SCAN因子图的最左端和最右端后，进行交织，然后作为先验消息输入到SCMA译码器表示为：其中c
j,(l
‑
1)Q+m
表示用户j的第(l
‑
1)Q+m个码字，П表示交织操作，a为权重因子和分别表示和的均值；当 SCMA译码器接收到的先验消息后，首先转化为概率消息由下式计算：其中，q
j,m
∈{0，1}；然后将概率消息映射为SCMA译码器的符号消息，表示为：
[0013]优选的是，所述步骤四四中权重因子a取值取决于码率，当码长N＝256，码率R＝0.47时，权重因子a的取值为0.6；当码长N＝1024，码率R＝0.32时，权重因子a的取值为0.4。
[0014]优选的是，所述步骤五的校验方法为将联合检测译码输出的消息进行判决，并对判决结果进行CRC校验。
[0015]优选的是，所述校验的方法为每次迭代过程都进行校验，若未通过校验，则进行下一次迭代，达到最大迭代次数后终止。
[001本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于剪枝迭代的PC
‑
SCMA系统联合译码方法，数据流经过极化编码后的码字进行交织，再经过SCMA编码，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤一：在极化编码和SCMA编码之前进行CRC编码；步骤二：经过极化编码和SCMA编码的码字，经过信道传输后，计算资源节点各分枝的置信度稳定性值；步骤三：将获取的置信度稳定性值，优先传播在相邻迭代中稳定性偏差较大的分枝，并动态的缩减参与下次迭代的因子图；步骤四：根据动态的因子图进行SCMA和SCAN联合迭代检测译码；步骤五：将译码后的码字进行CRC校验，若校验通过，终止迭代，若未通过返回步骤二。2.根据权利要求1所述的一种基于剪枝迭代的PC
‑
SCMA系统联合译码方法，其特征在于，所述步骤一中，所述CRC编码后的码字置于极化编码码字的尾端。3.根据权利要求1所述的一种基于剪枝迭代的PC
‑
SCMA系统联合译码方法，其特征在于，所述步骤二中计算资源节点各分枝的置信度稳定性值的方法包括：步骤二一：顺序资源节点消息更新，对于第t次迭代，资源节点k的消息更新表示为：式中，r
K
表示资源块k，u
j
表示用户j，x
j
为SCMA编码后用户j的码字，y
k
表示资源块k上的接受信号，h
kv
表示资源k与用户v之间的信道增益，ε
k
为t
‑
1次迭代后更新的因子矩阵第k行的非零位置集，ε
k
/{i，j}表示从集合ε
k
中排除元素i和j，且i≠j，i∈ε
k
，j∈ε
k
，σ2为噪声方差，[]
old
和[]
new
表示资源节点更新码字消息前后的消息；步骤二二：根据更新的资源节点消息来计算各分枝的置信度稳定性值，用于下一次迭代，第t次迭代中资源节点k到用户节点j的消息置信度稳定性为k到用户节点j的消息置信度稳定性为其中，χ
j
表示SCMA编码后的码字集合。4.根据权利要求1所述的一种基于剪枝迭代的PC
‑
SCMA系统联合译码方法，其特征在于，所述步骤三动态缩减参与下次迭代的因子图的方法为：在下次迭代中，将从因子图中剔除最大的分枝，使其不再参与下一次资源节点的消息更新。5.根据权利要求4所述的一种基于剪枝迭代的PC
‑
SCMA系统联合译码方法，其特征在于，所述资源节点的消息更新为首次更新时，采用原始因子图进行更新。6.根据权利要求1所述的一种基于剪枝迭代的PC
‑
SCMA系统联合译码方法，其特征在于，所述步骤四的联合迭代检测译码的步骤包括：步骤四一：根据资源节点更新后的消息得到符号消息，然后将符号消息映射为比...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永星，张鹏举，葛文萍，高梦瑶，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：发明
国别省市：