极化编码免授权非正交多址的发送、接收方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种极化编码免授权非正交多址的发送、接收方法和装置。在极化编码免授权非正交多址系统的发送端，首先根据待发送数据，确定激活用户索引集合和相应的二进制发送数据；接着，根据用户索引集合和极化码信息序列，确定发送端的发送符号。在极化编码免授权非正交多址系统的接收端，首先对激活用户进行检测；接着，对检测数据进行极化码盲译码，判断是否是用户数据；最后，进行串行干扰抵消。本发明专利技术将极化码应用于上行免授权非正交多址的通信系统中，能够有效提高用户检测准确度并降低系统误码率，满足5G系统中超高可靠低时延通信的性能要求。的性能要求。的性能要求。

【技术实现步骤摘要】
极化编码免授权非正交多址的发送、接收方法和装置


[0001]本专利技术涉及通信
，特别是一种极化编码免授权非正交多址的发送、接收方法和装置。

技术介绍

[0002]免授权非正交多址接入(Grant
‑
Free Non
‑
Orthogonal Multiple Access,GF
‑
NOMA)技术是为了满足5G系统中超高可靠低时延通信在上行链路对时延和可靠性需求而提出的新技术。GF
‑
NOMA在带来容量提升和频谱效率增加的同时，也增加了接收端检测难度，需要对叠加的用户信息进行检测。
[0003]极化码(Polar Code)是目前唯一可理论证明达到香农极限，并且具有可实用的线性复杂度编译码能力的信道编码技术。于2016年11月18日，在美国内华达州里诺结束的3GPP的RAN1#87会议上，3GPP确定了由华为等中国公司主推的极化码方案作为5G增强移动带宽场景的控制信道编码方案。
[0004]目前，GF
‑
NOMA的用户检测准确度较低，难以达到实用化的标准。因此，本专利技术提出了一种极化编码免授权非正交多址的发送、接收方法和装置，利用极化码的高可靠性提高用户检测准确度并降低系统误码率，以满足5G系统中超高可靠低时延通信的性能要求。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种极化编码免授权非正交多址的发送、接收方法和装置，以将极化码应用于上行GF
‑
NOMA的通信系统方案中，实现极化编码免授权非正交多址通信系统。
[0006]极化编码免授权非正交多址的发送方法，应用于非正交多址系统的信号发送端，包括以下步骤：
[0007]确定K个用户各自分别对应的发送比特；
[0008]根据每个用户的发送比特，对其进行极化编码操作，确定极化码信息序列；
[0009]对每个用户的极化码信息序列进行调制操作，确定发送符号矩阵；
[0010]将各个用户在不同时隙的符号，向信号接收端进行传输。
[0011]所述根据每个用户的发送比特，对其进行极化编码操作，确定极化码信息序列；对每个用户的极化码信息序列进行调制操作，确定发送符号矩阵，包括以下步骤：
[0012]对信息序列u
k
进行极化编码得到编码序列c
k
；
[0013]根据编码序列c
k
确定第k个用户的发送符号x
k
，即
[0014]x
k
＝(x
k,1
,x
k,2
,
…
,x
k,J
)
T
ꢀꢀ
(9)
[0015]其中，
[0016]x
k,j
＝χ(c
k,m(j
‑
1)+1
,c
k,m(j
‑
1)+2
,
…
,c
k,mj
)
ꢀꢀ
(10)
[0017]并且χ(
·
)表示QAM调制符号映射，c
k,i
表示向量c
k
中的第i个元素，x
k,j
表示向量x
k
中的第j个元素，J表示传输时隙数量；
[0018]极化编码免授权非正交多址信号系统的发送符号矩阵为
[0019]X＝[x1,x2,
…
,x
K
]T
ꢀꢀ
(11)
[0020]信道相应矩阵为大小为N
R
×
K的矩阵H，接收矩阵为Y＝HX+Z，其中Z中的每个元素服从复高斯分布服从复高斯分布表示均值为0方差为N0的复高斯分布，N
R
为接收天线数。
[0021]一种极化编码免授权非正交多址的接收方法，应用于非正交多址系统的信号接收端，包括以下步骤：
[0022]计算每个用户与接收矩阵的相关系数，对相关系数最大的用户进行用户检测，得到检测符号序列；
[0023]对检测符号序列进行解调得到对数似然概率序列；根据对数似然概率序列进行译码，得到译码序列；对译码序列进行CRC校验和欧氏距离判断，判断是否为用户数据；
[0024]对用户数据重新进行编码调制，并在接收矩阵Y中进行用户数据干扰抵消操作；对非用户数据进行硬解调，并在接收矩阵Y中进行检测数据干扰抵消。
[0025]一种极化编码免授权非正交多址的接收方法，应用于非正交多址系统的信号接收端，包括以下步骤：
[0026]S301：初始化接收方法中的变量，具体方式如下：
[0027]对于接收矩阵Y，将其变换为向量p，即
[0028]p＝vec(Y
T
)
ꢀꢀ
(12)
[0029]其中，vec(
·
)表示按矩阵的列展开成一个列向量；
[0030]将信道响应矩阵H变换为稀疏矩阵D，即
[0031][0032]其中，I为大小为J
×
J的单位向量；对D进行分块D＝[D[1],D[2],
…
,D[K]]，其中D[k]＝[D
(k
‑
1)J+1
,D
(k
‑
1)J+2
,
…
,D
kJ
]；
[0033]初始化表示已检测用户索引集合，初始化表示通过盲译码判断为用户数据的用户索引集合；
[0034]初始化I为检测总迭代次数，当前迭代次数i
←
0，初始化r
←
p，r表示需要进行用户检测的序列，初始化K个用户检测符号总序列为w
←
0，对w进行分块w＝[w[1]T
,w[2]T
,
…
,w[K]T
]T
，其中w[k]＝[w
(k
‑
1)J+1
,w
(k
‑
1)J+2
,
…
,w
kJ
]T
，J表示传输时隙数量；
[0035]S302：对激活用户数据进行检测，具体方式如下：
[0036]计算r与第k个用户之间的相关系数η
k
，即
[0037][0038]H
k
表示第k个用户的信道相应；
[0039]对于相关系数向量η＝(η1,η2,
…
,η
K
)；找到索引更新Q
←
Q∪{λ}，
[0040]对w进行最小二乘法估计，即计算
[0041]w[Λ]＝(D[Λ]H
D[Λ])
‑1D[Λ]H
r
ꢀꢀ
(15)...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.极化编码免授权非正交多址的发送方法，其特征在于，应用于非正交多址系统的信号发送端，包括以下步骤：确定K个用户各自分别对应的发送比特；根据每个用户的发送比特，对其进行极化编码操作，确定极化码信息序列；对每个用户的极化码信息序列进行调制操作，确定发送符号矩阵；将各个用户在不同时隙的符号，向信号接收端进行传输。2.根据权利要求1所述的极化编码免授权非正交多址的发送方法，其特征在于，所述根据每个用户的发送比特，对其进行极化编码操作，确定极化码信息序列；对每个用户的极化码信息序列进行调制操作，确定发送符号矩阵，包括以下步骤：对信息序列u
k
进行极化编码得到编码序列c
k
；根据编码序列c
k
确定第k个用户的发送符号x
k
，即x
k
＝(x
k,1
,x
k,2
,
…
,x
k,J
)
T
ꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，x
k,j
＝χ(c
k,m(j
‑
1)+1
,c
k,m(j
‑
1)+2
,
…
,c
k,mj
)
ꢀꢀꢀꢀ
(2)并且χ(
·
)表示QAM调制符号映射，c
k,i
表示向量c
k
中的第i个元素，x
k,j
表示向量x
k
中的第j个元素，J表示传输时隙数量；极化编码免授权非正交多址信号系统的发送符号矩阵为X＝[x1,x2,
…
,x
K
]
T
ꢀꢀꢀꢀ
(3)信道相应矩阵为大小为N
R
×
K的矩阵H，接收矩阵为Y＝HX+Z，其中Z中的每个元素服从复高斯分布高斯分布表示均值为0方差为N0的复高斯分布，N
R
为接收天线数。3.一种极化编码免授权非正交多址的接收方法，其特征在于，应用于非正交多址系统的信号接收端，包括以下步骤：计算每个用户与接收矩阵的相关系数，对相关系数最大的用户进行用户检测，得到检测符号序列；对检测符号序列进行解调得到对数似然概率序列；根据对数似然概率序列进行译码，得到译码序列；对译码序列进行CRC校验和欧氏距离判断，判断是否为用户数据；对用户数据重新进行编码调制，并在接收矩阵Y中进行用户数据干扰抵消操作；对非用户数据进行硬解调，并在接收矩阵Y中进行检测数据干扰抵消。4.根据权利要求3所述的一种极化编码免授权非正交多址的接收方法，其特征在于，应用于非正交多址系统的信号接收端，包括以下步骤：S301：初始化接收方法中的变量，具体方式如下：对于接收矩阵Y，将其变换为向量p，即p＝vec(Y
T
)
ꢀꢀꢀꢀ
(4)其中，vec(
·
)表示按矩阵的列展开成一个列向量；将信道响应矩阵H变换为稀疏矩阵D，即其中，I为大小为J
×
J的单位向量；对D进行分块D＝[D[1],D[2],
…
,D[K]]，其中D[k]＝[D
(k
‑
1)J+1
,D
(k
‑
1)J+2
,
…
,D
kJ
]；
初始化表示已检测用户索引集合，初始化表示通过盲译码判断为用户数据的用户索引集合；初始化I为检测总迭代次数，当前迭代次数i
←
0，初始化r
←
p，r表示需要进行用户检测的序列，初始化K个用户检测符号总序列为w
←
0，对w进行分块w＝[w[1]<...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴瑨楠，李栋，俞雪婷，李志博，杨明，刘金娣，曾鹏，于海斌，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：