一種基于樹修剪的scma譯碼方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及無線通訊領域，特別設及一種基于樹修剪的SCMA譯碼方法及系統。
【背景技術】
[0002] 數據流量的爆炸式增長、各類新型業務和場景的不斷涌現W及連接設備的海量接 入，促進了第五代移動通信巧G)的出現與發展。在實現"信息隨屯、至，萬物觸手及"總體愿景 的同時，未來5G技術面臨著新的挑戰。現有的通信系統采用正交多址接入技術，實現簡單， 但由于其所能接入的用戶與正交資源塊成正比，并不能滿足5G大容量、海量連接、超低時延 等需求。因此，稀疏碼多址接入技術(SCMA)成為實現5G愿景的最核屯、技術之一。
[0003] SCMA是一種非正交多址技術。"非正交、稀疏性、多維調制"是它的Ξ大特點。在發 送端，它將編碼比特直接映射為復數域多維碼字，不同用戶的碼字在相同的資源塊上W稀 疏的擴頻方式非正交疊加;接收端則利用稀疏性進行低復雜度的多用戶聯合檢測，并結合 信道譯碼完成多用戶的比特串恢復。相比0FDMA技術，SCMAW非正交疊加的方式，實現在同 等資源數量條件下，同時服務更多用戶，從而有效提升系統整體容量。SCMA采用的MPA (Message Decoding Algorithm)檢測算法設及到大量的非線性指數、乘法及除法運算，復 雜度較大;對數域MAX L0G-MPA算法可W避免非線性指數運算，并將大量的乘法轉換成加 法，降低了硬件開銷，但是，MAX L0G-MPA算法在計算接收信號與各種可能的碼字符號的組 合的信道歸一化殘差時，設及到大量的復數乘法，據統計該殘差計算的復雜度占整個SCMA 算法復雜度的60%，導致其計算效率較低。
【發明內容】
[0004] 本發明在于克服現有技術的上述不足，提供一種能夠降低算法復雜度、提高計算 效率的基于樹修剪的SCM譯碼方法。
[0005] 為了實現上述發明目的，本發明采用是技術方案是：
[0006] -種基于樹修剪的SCMA譯碼方法，包括W下步驟：
[0007] S1、基于樹修剪方法計算信道殘差；
[000引S2、根據所述信道殘差和變量節點的對數域信息，更新物理資源節點的對數域信 息；
[0009] S3、根據所述物理資源節點的對數域信息，更新變量節點的對數域信息，完成一次 迭代并記錄當前迭代次數；
[0010] S4、判斷當前迭代次數是否小于預設值，若是，則將S3中得到的變量節點的對數域 信息代入S2中再次進行迭代計算，若否，則停止迭代；
[0011] S5、將S3中當前變量節點的對數域信息進行輸出。
[0012] 所述信道殘差由下式計算：
[0013]
[0014] 其中
別表示與第η個資源塊相連 的變量節點i可能取到的星座符號，與第η個資源塊相連的變量節點j可能取到的星座符號， 與第η個資源塊相連的變量節點k可能取到的星座符號；及；；-，^分別表示第η個資源塊 與變量節點i的之間的信道參數，第η個資源塊與變量節點j的之間的信道參數，第η個資源 塊與變量節點k的之間的信道參數;yn表示第η個資源塊的接收信號。
[0015] 進一步地，所述S1步驟包括：
[0019] S104、用1 rnorm對'Xi'i W作近似，并用近似結果作大小比較，其中1 rnorm的定 '義來
[0020] S105、根據S104的比較結果，對S104中得到的L個
中較大者用
其中b-norm的定義為
，遍歷為-eX,;，n就可W計算得 到信道殘差；
[0021] S106、將步驟S105得到的結果進行輸出，
[0022] 其中：
分別表示與第η個資源塊相連的 變量節點i可能取到的星座符號，與第η個資源塊相連的變量節點j可能取到的星座符號，與 第η個資源塊相連的變量節點k可能取到的星座符號；/7^ ,/?，分別表示第η個資源塊與 變量節點i的之間的信道參數，第η個資源塊與變量節點j的之間的信道參數，第η個資源塊 與變量節點k的之間的信道參數;yn表示第η個資源塊的接收信號。
[0023] 進一步地，所述物理資源節點對數域信息由下式計算：
[0024]
[00巧]其中表示第1次迭代時，物理資源節點η傳遞給變量節點k的對數域信 息，
分別表示變量節點i傳遞給物理資源節點η的對數域信息、 變量節點j傳遞給物理資源節點η的對數域信息。
[00%] 進一步地，所述步驟S2包括：
[0027] 8201、初始化'=1;
[002引 S202、初始化s = l;
[0029] S203、初始化t = l;
[0030] S204、計算
[0031] S205、判斷?各jX,;j是否成立，若是則跳轉到步驟S206,若否則跳轉到步驟S207;
[0032] S206、令 t = t+l，并執行步驟 S204;
[0033] S207、判斷是否成立，若是則跳轉到步驟S208,若否則跳轉到步驟S209;
[0034] 8208、令3 = 3+1，并執行步驟5203;
[0035] S209、計算
[0036] S210、判斷r<|x,f|是否成立，若是則跳轉到步驟S211，若否則跳轉到步驟S212;
[0037] S211、令 r = r+l，并執行步驟202;
[0038] S212、將資源節點η第1次更新得到的對數域信啟
傳 遞給S3中變量節點進行迭代計算，
[0039] 其中，r，s，t均為正整數。
[0040] 進一步地，所述變量節點對數域信息由下式計算：
[0041]
[0042] 其中
良示第1次迭代時，變量節點k傳遞給物理資源節點m的消息，
表示與變量節點k相連的其他物理資源節點(例如資源節點η)傳遞回來的信息。
[0043] 進一步地，所述S3步驟包括：
[0047] S304、判斷《<|Χ^:|是否成立，若是則跳轉到步驟S305,若否則跳轉到步驟S306;
[004引 8305、令1 = 1+1，并執行步驟5303;
[0049] S306、將變量節點k第1次更新得到的對數域信息
傳 遞給步驟S2的物理資源節點進行迭代計算。
[0050] 本發明同時提供一種基于樹修剪的SCMA譯碼系統，用于實現本發明所述的方法， 包括：
[0051] 信道殘差計算單元，用于計算基于樹修剪的信道殘差并進行輸出；
[0052] 物理資源節點計算單元，連接所述信道殘差計算單元，用于接收所述信道殘差計 算單元輸出的信道殘差，根據所述信道殘差和變量節點的對數域信息，計算物理資源節點 的對數域信息并輸出；
[0053] 變量節點更新單元，連接所述物理資源節點計算單元，用于根據所述物理資源節 點的對數域信息更新所述變量節點的對數域信息，并將更新的變量節點的對數域信息進行 輸出，完成一次迭代并記錄當前迭代次數；
[0054] 判斷單元，所述判斷單元連接所述變量節點更新單元、所述資源節點更新單元、似 然比計算單元，用于判斷當前迭代次數是否小于預設值，若是，則將所述更新的變量節點的 對數域信息輸出到所述物理資源節點計算單元，再次進行迭代計算，若否，則將所述更新的 變量節點的對數域信息輸出到所述似然比計算單元。
[0055] 與現有技術相比，本發明的有益效果
[0056] 本發明的一種基于樹修剪的SCM譯碼方法，對現有技術MAXL0G-MPA算法的信道殘 差計算進行了改進，現有技術在計算接收信號與各種可能的碼字符號的組合的信道歸一化 殘差時，設及到大量的復數乘法，該殘差計算的復雜度占整個SCMA算法復雜度的60%，