本發(fā)明涉及無線通訊技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于消息傳遞算法的scma譯碼方法。

背景技術(shù)：

在移動通信系統(tǒng)中，稀疏碼多址接入(scma)是一種多址接入技術(shù)，也就是基站如何同時服務(wù)和區(qū)分多個用戶的一種方式。多址接入技術(shù)是滿足多個用戶同時進(jìn)行通信的必要手段。每一代移動通信系統(tǒng)的出現(xiàn)，都伴隨著多址接入技術(shù)的革新。稀疏碼多址接入系統(tǒng)的性能主要取決于scma碼本設(shè)計和譯碼器設(shè)計，因此好的譯碼器十分重要。最大聯(lián)合后驗概率(map)檢測是最優(yōu)的多用戶聯(lián)合檢測，但由于巨大的存儲量，較高的復(fù)雜度往往不能在實際中使用，由scma中低密度擴(kuò)頻的結(jié)構(gòu)，可以采用近似于最大似然比(ml)檢測性能的低復(fù)雜度的消息傳遞算法，消息傳遞算法的基本原理就是將一個計算困難的問題分解成許多容易計算的子問題，算法較為復(fù)雜，且收斂性能并非最佳，當(dāng)前的消息傳遞算法已無法滿足實際需求，提供一種既可以提高消息收斂速度，又可降低算法復(fù)雜度的算法，是很有必要的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的是解決至少上述問題，并提供至少后面將說明的優(yōu)點。

本發(fā)明還有一個目的是提供一種基于消息傳遞算法的scma譯碼方法，不僅提高了收斂速度、誤比特率性能，還降低了算法復(fù)雜度。

為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點，提供了一種基于消息傳遞算法的scma譯碼方法，主要包括以下步驟：

步驟1、輸入信號，結(jié)合碼本存儲單元，初始化條件概率。

步驟2、初始化后，在迭代檢測接收機(jī)里后驗概率迭代更新；其中，所述迭代檢測接收機(jī)包括用戶節(jié)點譯碼器和資源節(jié)點譯碼器，所述資源節(jié)點譯碼器連接所述用戶節(jié)點譯碼器，所述后驗概率在所述資源節(jié)點譯碼器和用戶節(jié)點譯碼器之間聯(lián)合迭代更新。

步驟3、多次迭代后，所述用戶節(jié)點譯碼器輸出信息作為低密度奇偶校驗碼譯碼輸入，譯碼完成。

優(yōu)選的是，步驟2中所述后驗概率多次迭代更新后，對每個符號進(jìn)行硬判決，用于判決碼字的符號估計，避免完整符號空間的對比。

優(yōu)選的是，步驟2所述資源節(jié)點譯碼器和用戶節(jié)點譯碼器之間聯(lián)合迭代更新的公式為：

其中，表示資源節(jié)點到用戶節(jié)點的消息概率；表示用戶節(jié)點到資源節(jié)點的消息概率；q^i-1(xj)表示對應(yīng)于每次資源節(jié)點消息更新的用戶碼字消息的更新。

優(yōu)選的是，消息從資源節(jié)點傳遞到用戶節(jié)點的公式為：

其中，x表示碼片上的符號估計；mk(x)表示先驗聯(lián)合概率；表示信道消息作為消息第i次從資源節(jié)點傳遞到用戶節(jié)點；為用戶節(jié)點傳遞到資源節(jié)點的消息；表示i次資源節(jié)點的信息總和；ξk表示稀疏矩陣f第k行的非零位置集；i≠j、i∈ξk、j∈ξk。

優(yōu)選的是，所述硬判決模塊進(jìn)行硬判決的公式為：對應(yīng)輸出值為最大的參數(shù)x。

優(yōu)選的是，所述scma譯碼方法的估算基于先驗概率、圖模型結(jié)構(gòu)對外概率和后驗概率。

優(yōu)選的是，所述多次迭代的次數(shù)設(shè)置為40-60次。

優(yōu)選的是，步驟1所述信號包括信號r、信道估計h和噪聲no。

本發(fā)明至少包括以下有益效果：

本發(fā)明所述迭代檢測接收機(jī)分為兩個分量譯碼器，即所述用戶節(jié)點譯碼器和資源節(jié)點譯碼器，迭代信息的后驗概率在所述資源節(jié)點譯碼器和用戶節(jié)點譯碼器之間迭代更新，所述后驗概率沿著相連的邊同時進(jìn)行信息迭代更新，與傳統(tǒng)的基于并行策略的消息傳遞算法譯碼器區(qū)別在于兩個譯碼器的節(jié)點是聯(lián)合更新的，即順序的進(jìn)行用戶節(jié)點的消息傳遞，已更新的消息可以及時傳遞到后面的節(jié)點，而不必等到下次迭代，大大加快了算法的收斂速度；一定的迭代次數(shù)后，所述硬判決模塊，對每個發(fā)送碼字的符號估計，進(jìn)行硬判決，有效避免了完整符號空間的對比，大大減少了運算量，尤其在多用戶檢測環(huán)節(jié)通過迭代減少錯誤概率，降低了算法復(fù)雜度。

本發(fā)明的其它優(yōu)點、目，標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述基于消息傳遞算法的scma譯碼方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明所述迭代檢測接收機(jī)結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。

應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語并不配出一個或多個其它元件或其組合的存在或添加。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種基于消息傳遞算法的scma譯碼方法，主要包括以下步驟：

步驟1、輸入信號，結(jié)合碼本存儲單元，初始化條件概率。

步驟2、初始化后，在迭代檢測接收機(jī)里后驗概率迭代更新；其中，所述迭代檢測接收機(jī)包括用戶節(jié)點譯碼器和資源節(jié)點譯碼器，所述資源節(jié)點譯碼器連接所述用戶節(jié)點譯碼器，所述后驗概率在所述資源節(jié)點譯碼器和用戶節(jié)點譯碼器之間聯(lián)合迭代更新。

步驟3、多次迭代后，所述用戶節(jié)點譯碼器輸出信息作為低密度奇偶校驗碼譯碼輸入，譯碼完成。

在上述方案中，如圖2所示，ia,znd為發(fā)送符號c(k,n)(xd)和所述用戶節(jié)點譯碼器的先驗信息之間的互信息，ie,znd為發(fā)送符號c(k,n)(xd)和所述用戶節(jié)點譯碼器的外信息之間的互信息，ia,ynd為發(fā)送符號c(k,n)(xd)和所述資源節(jié)點譯碼器的先驗信息之間的互信息，ie,ynd為發(fā)送符號c(k,n)(xd)和所述資源節(jié)點譯碼器的外信息之間的互信息，本發(fā)明所述迭代檢測接收機(jī)分為兩個分量譯碼器，即所述用戶節(jié)點譯碼器和資源節(jié)點譯碼器，所述迭代檢測機(jī)在譯碼過程中，一個譯碼器的先驗概率是來自于另一個譯碼器的外信息，譯碼器的外信息互相獨立，迭代信息的后驗概率在所述資源節(jié)點譯碼器和用戶節(jié)點譯碼器之間迭代更新，所述后驗概率沿著相連的邊同時進(jìn)行信息迭代更新，與傳統(tǒng)的基于并行策略的消息傳遞算法譯碼器區(qū)別在于兩個譯碼器的節(jié)點是聯(lián)合更新的，即順序的進(jìn)行用戶節(jié)點的消息傳遞，已更新的消息可以及時傳遞到后面的節(jié)點，而不必等到下次迭代，大大加快了算法的收斂速度。

一個優(yōu)選方案中，步驟2中所述后驗概率多次迭代更新后，對每個符號進(jìn)行硬判決，用于判決碼字的符號估計，避免完整符號空間的對比。

在上述方案中，一定的迭代次數(shù)后，所述硬判決模塊，對每個發(fā)送碼字的符號估計，進(jìn)行硬判決，有效避免了完整符號空間的對比，大大減少了運算量，尤其在多用戶檢測環(huán)節(jié)通過迭代減少錯誤概率，降低了算法復(fù)雜度。

一個優(yōu)選方案中，步驟2所述資源節(jié)點譯碼器和用戶節(jié)點譯碼器之間聯(lián)合迭代更新的公式為：

其中，表示資源節(jié)點到用戶節(jié)點的消息概率；表示用戶節(jié)點到資源節(jié)點的消息概率；q^i-1(xj)表示對應(yīng)于每次資源節(jié)點消息更新的用戶碼字消息的更新。

一個優(yōu)選方案中，消息從資源節(jié)點傳遞到用戶節(jié)點的公式為：

其中，x表示碼片上的符號估計；mk(x)表示先驗聯(lián)合概率；表示信道消息作為消息第i次從資源節(jié)點傳遞到用戶節(jié)點；為用戶節(jié)點傳遞到資源節(jié)點的消息；表示i次資源節(jié)點的信息總和；ξk表示稀疏矩陣f第k行的非零位置集；i≠j、i∈ξk、j∈ξk。

一個優(yōu)選方案中，所述硬判決模塊進(jìn)行硬判決的公式為：對應(yīng)輸出值為最大的參數(shù)x。

一個優(yōu)選方案中，所述scma譯碼方法的估算基于先驗概率、圖模型結(jié)構(gòu)對外概率和后驗概率。

一個優(yōu)選方案中，所述多次迭代的次數(shù)設(shè)置為40-60次。

在上述方案中，理論上是次數(shù)越多結(jié)果越精確，但也會影響運行效率，所以設(shè)定所述迭代次數(shù)為50次，一定程度保證了結(jié)果的精確性，同時提高了運行效率。

一個優(yōu)選方案中，步驟1所述信號包括信號r、信道估計h和噪聲no。

本發(fā)明基于消息傳遞算法的scma譯碼方法的工作過程如下：

步驟1、給出用戶c在資源k的信道增益f_n＝1，用戶節(jié)點在資源節(jié)點上發(fā)送碼字x_d的符號c(k,n)(xd)，噪聲功率n0,n，可以用hn(.)函數(shù)計算各種殘余變量。

令hn(.)＝hn(yn,x1,x2,x3,n0,n,fn)則

x1,x2,x3＝1,...,x；n＝1,...h

在高斯噪聲下，φn是條件概率：

φn(yn,x1,x2,x3,n0,n,fn)＝exp(h(.))

認(rèn)為先驗概率相同，即發(fā)送每個碼字的概率相同，則：

步驟2、迭代檢測接收機(jī)在譯碼過程中，一個譯碼器的先驗概率是來自于另一個譯碼器的外信息，譯碼器的外信息互相獨立，所述資源節(jié)點譯碼器和用戶節(jié)點譯碼器之間的消息更新公式為：

步驟3、一定的迭代次數(shù)后，利用下式對每個符號進(jìn)行硬判決。

步驟4、一定的迭代次數(shù)后用戶處對數(shù)似然比輸出

這樣可以得到每個比特的對數(shù)似然比，用于低密度奇偶校驗碼譯碼輸入。

盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。