一種基于最大化最小乘積距離準(zhǔn)則的scma碼本搜尋方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及SCMA碼本捜尋方法，特別設(shè)及一種基于最大化最小乘積距離準(zhǔn)則的 SCM碼本捜尋方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 稀疏碼多址接入(SCMA)是一種新型的非正交多址接入方式，是華為針對高頻譜利 用效率而提出的一種高速傳輸技術(shù)，該空口技術(shù)已被列為5G移動通信候選標(biāo)準(zhǔn)，相比于傳 統(tǒng)的多址接入技術(shù)，它具有容量高時延小傳輸速率快等優(yōu)點，抗多徑能力強(qiáng)，同時也克服了 CDMA遠(yuǎn)近效應(yīng)的不足。與低密度信號化DS)相比，SCMA加入了碼本設(shè)計，從而獲得了一定的 碼本增益，但與此同時，與傳統(tǒng)星座點設(shè)計所不同的是，SCMA對碼本的設(shè)計難度更大，要求 更高，目前尚未提出最優(yōu)化的碼本設(shè)計方法，因此如何設(shè)計出性能更好的碼本已成為SCMA 面臨的巨大挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是為了解決SCMA對碼本的設(shè)計難度更大，要求更高的問題，而提出 的一種基于最大化最小乘積距離準(zhǔn)則的SCMA碼本捜尋方法。
[0004] 上述的發(fā)明目的是通過W下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0005] 步驟一、畫出兩個完全相同的標(biāo)準(zhǔn)QPSK星座圖，分別為QPSKl和QPSK2其中，QPSK星 座圖中有4個星座點，4個星座點均在一個圓上，4個星座點中相鄰兩個星座點分別與原點連 線的夾角為90%星座點距離原點的距離表示調(diào)制后信號的幅值，星座點與原點間連線與橫 軸正半軸夾角表示調(diào)制后信號的相位；
[0006] 步驟二、分別兩個星座圖QPSKl和QPSK2旋轉(zhuǎn)相同角度目，得到兩個完全相同的旋轉(zhuǎn) 之后的QPSKl星座圖和QPSK2星座圖；
[0007] 步驟S、根據(jù)兩個旋轉(zhuǎn)之后QPSKl星座圖和QPSK2星座圖，計算得到兩個對應(yīng)的16 點的SCM星座圖中各星座點的位置坐標(biāo);其中，每個16點的SCMA星座圖中有16個點，每個點 的4個比特為Bl、B2、B3和B4;兩個對應(yīng)的16點的SCMA星座圖包括第一個16點的SCMA星座圖 和第二個16點的SCM星座圖；
[000引步驟四、根據(jù)步驟=得到的位置坐標(biāo)計算第一個16點的SCMA星座圖中任意兩個相 對應(yīng)的點的歐氏距離Rw和第二個16點的SCMA星座圖中任意兩個相對應(yīng)的點的歐氏距離 Rw的乘積距離Ru;在計算的乘積距離Ru中選取乘積距離Ru的最小值；
[0009]其中，Rij = Riji X Rij2
[0010] 1 y。6，1 y。6,且i辛j，巧Pj分別為16點星座圖中不同的星座點；
[001U 步驟五、將旋轉(zhuǎn)角度0從0°增加 A 0，將0+A 0重復(fù)步驟二~四，直至0+A 0增加至 90°為止，得到所有的最小乘積距離Rij的最小值;其中，目為0°~90% A 0為0.0001°~1% [001^ 步驟六、對旋轉(zhuǎn)角度0值進(jìn)行遍歷，確定步驟五中所有的最小乘積距離Ru所對應(yīng)的 旋轉(zhuǎn)角度0中使Ri原大的旋轉(zhuǎn)角度值0max;
[0013]所有的最小乘積距離Rij所對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角度0中使Rij最大的旋轉(zhuǎn)角度值0max;根據(jù) 最大旋轉(zhuǎn)角度值得到滿足最大化最小乘積距離準(zhǔn)則的一對16點SCMA碼本。
[0014] 其中，一對16點SCMA碼本包括碼本1的16點的SCMA星座圖和碼本2的16點的SCMA星 座圖；碼本1的16點的SCMA星座圖是由QPSK1星座圖和QPSK2星座圖旋轉(zhuǎn)后的橫軸坐標(biāo)得到 的;碼本2的16點的SCMA星座圖是由QPSKl和QPSK2星座圖旋轉(zhuǎn)后的縱軸坐標(biāo)得到的。
[001引發(fā)明效果
[0016] 本發(fā)明W低階星座點旋轉(zhuǎn)映射的16點SCMA碼本模型為基礎(chǔ)，提出能夠得到滿足最 大化最小乘積距離準(zhǔn)則的SCMA碼本捜尋方法。
[0017] 本發(fā)明采用了低階星座點旋轉(zhuǎn)映射模型，同時對多個資源上的碼本進(jìn)行了聯(lián)合設(shè) 計，提出能夠得到滿足最大化最小乘積距離準(zhǔn)則的16點SCMA碼本設(shè)計方案
[0018] 本發(fā)明提出的設(shè)計方案操作簡單，計算量小，直接通過低階星座點旋轉(zhuǎn)映射模型 即可W得到高階的星座圖，并且得出的結(jié)果既考慮了漢明距離，又通過旋轉(zhuǎn)角度的確定考 慮了乘積距離。因此，本發(fā)明提出的設(shè)計方案在實現(xiàn)足夠簡單的情況下又保證了誤碼率性 能。
[0019] 采用本發(fā)明提出的最優(yōu)角度捜尋方法，由于旋轉(zhuǎn)90度后會和0度時重合，所W角度 旋轉(zhuǎn)范圍為0°到90%仿真中設(shè)定橫軸為角度，縱軸為最小乘積距離，首先角度捜尋間隔為1 度，可W看出滿足最大化最小乘積距離的乘積距離的旋轉(zhuǎn)角度設(shè)定在30°到40° W及50°到 60°之間，且兩者關(guān)于45°對稱如圖4。
[0020] 接下來進(jìn)一步增加角度捜尋范圍，在50°至化0°之間進(jìn)行間隔為0.1°的捜尋，得到 如下仿真圖如圖5。經(jīng)過不斷減少角度捜尋間隔，計算精度為小數(shù)點后4位時，確定符合最大 化最小乘積距離的角度為58.2825°。
【附圖說明】
[0021] 圖1(a)為【具體實施方式】一提出的QPSKl星座圖；
[0022] 圖1(b)為【具體實施方式】一提出的QPSK2星座圖；
[0023] 圖2(a)為【具體實施方式】一提出的QPSKl經(jīng)旋轉(zhuǎn)后得到的星座圖；
[0024] 圖2(b)為【具體實施方式】一提出的QPSK2經(jīng)旋轉(zhuǎn)后得到的星座圖；
[0025] 圖3(a)為【具體實施方式】一提出的碼本1的SCMA16點星座圖；
[0026] 圖3(b)為【具體實施方式】一提出的碼本2的SCMA16點星座圖；
[0027] 圖4為【具體實施方式】一提出的不同旋轉(zhuǎn)角度0下最小乘積距離數(shù)值示意圖；其中， 橫軸為旋轉(zhuǎn)角度0(增加角度間隔為1° )，縱軸為該角度下最小乘積距離的數(shù)值。
[0028] 圖5為【具體實施方式】一提出的不同旋轉(zhuǎn)角度0下最小乘積距離數(shù)值示意圖；其中， 橫軸為旋轉(zhuǎn)角度e，（增加角度間隔為0.1°)縱軸為該角度下最小乘積距離的數(shù)值。
【具體實施方式】
【具體實施方式】 [0029] 一:本實施方式的一種基于最大化最小乘積距離準(zhǔn)則的SCMA碼本捜 尋方法，具體是按照W下步驟制備的：
[0030] 步驟一、畫出兩個完全相同的標(biāo)準(zhǔn)QPSK(四相相移鍵控)星座圖，分別為QPSKl(如 圖1(a))和QPSK2(如圖1(b))，功率均為曰，即每個星座點到原點的距離為a;(標(biāo)準(zhǔn)的QPSK(參 考書中可見)默認(rèn)功率a為I，運(yùn)里我也直接規(guī)定為I，運(yùn)里QPSK坐標(biāo)會直接關(guān)系到之后得到 的16點坐標(biāo)，因為16點坐標(biāo)就是根據(jù)QPSK坐標(biāo)而來的）其中，QPSK星座圖中有4個星座點，4 個星座點均在一個圓上，4個星座點中相鄰兩個星座點分別與原點連線的夾角為90%星座 點距離原點的距離表示調(diào)制后信號的幅值，星座點與原點間連線與橫軸正半軸夾角表示調(diào) 制后信號的相位；
[0031] 步驟二、分別兩個星座圖QPSKl和QPSK2旋轉(zhuǎn)相同角度目，得到兩個完全相同的旋轉(zhuǎn) 之后的QPSKl星座圖（如圖2(a))和QPSK2星座圖（如圖2(b));
[0032] 步驟S、根據(jù)兩個旋轉(zhuǎn)之后QPSKl星座圖和QPSK2星座圖，計算得到兩個對應(yīng)的16 點的SCM星座圖中各星座點的位置坐標(biāo);其中，每個16點的SCMA星座圖中有16個點，每個點 的4個比特為Bl、B2、B3和B4;兩個對應(yīng)的16點的SCMA星座圖包括第一個16點的SCMA星座圖 和第二個16點的SCM星座圖；
[0033] 舉例說明如下：第一個16點星座圖中的1011，其中前兩個數(shù)字10根據(jù)步驟二中第 一個QPSKl星座圖中的10對應(yīng)的Xl軸坐標(biāo)確定橫坐標(biāo)，后兩個數(shù)字11根據(jù)步驟二中第二個 星座圖QPSK2星座圖中的11對應(yīng)yl軸坐標(biāo)確定縱坐標(biāo)。同理，第二個16點QPSK2星座圖中的 0100,其中前兩個數(shù)字Ol根據(jù)步驟二中第一個QPSKl星座圖中的Ol對應(yīng)的x2軸坐標(biāo)確定橫 坐標(biāo)，后兩個數(shù)字00根據(jù)步驟二中第二個QPSK2星座圖中的00對應(yīng)y2軸坐標(biāo)確定縱坐標(biāo)。
[0034] 步驟四、根據(jù)步驟=得到的位置坐標(biāo)計算第一個16點的SCMA星座圖中任意兩個相 對應(yīng)的點的歐氏距離Rw和第二個16點的SCMA星座圖中任意兩個相對應(yīng)的點的歐氏距離 Rw的乘積距離Ri"在計算的乘積距離Ru中選取乘積距離Ru的最小值；
[0035] 其中，Ru = RijiXRw
[0036] 1 y。6，1 y。6,且i辛j，巧Pj分別化6點星座圖中不同的星座點；
[0037] 步驟五、將旋轉(zhuǎn)角度0從0°增加 A 0，將0+A 0重復(fù)步驟二~四，直至0+A 0增加至 90°為止，得到所有的最小乘積距離Rij的最小值;其中，目為0°~90% A 0為0.0001°~1%
[0038] 步驟六、通過計算機(jī)仿真的方式，對旋轉(zhuǎn)角度0值進(jìn)行遍歷，確定步驟五中所有的 最小乘積距離Rij所對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角度目中使Rij最大的旋轉(zhuǎn)角度值9max;
[0039] 若想進(jìn)一步提高所確定角度的精度，則使A 0減小，重復(fù)步驟五和步驟六，直到達(dá) 到所需要的精度停止迭代。
[0040] WO.0001°為間隔時可W得到最優(yōu)的旋轉(zhuǎn)角度近似的0max得到0max- 58.2825° (如 圖5)(若繼續(xù)減少遍歷的角度間隔，可W得到更為精確的角度值），所有的最小乘積距離RiJ 所對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角度0中使Rij最大的旋轉(zhuǎn)角度值0max;使得兩個16點的SCMA星座圖對應(yīng)點的最 小乘積距離最大化，根據(jù)最大旋轉(zhuǎn)角度值0max得到滿足最大化最小乘積距離準(zhǔn)則的一對16 點SCMA碼本。
[0041 ] 其中，一對16點SCMA碼本包括碼本1的16點的SCMA星座圖（如圖3 (a))和碼本2的16 點的SCMA星座圖（如圖3(b));碼本1的16點的SCMA星座圖是由QPSKl星座圖和QPSK2星座圖 旋轉(zhuǎn)后的橫軸坐標(biāo)得到的；碼本2的16點的SCMA星座圖是由QPSK1和QP