一种基于最大化最小乘积距离准则的scma码本搜寻方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及SCMA码本捜寻方法，特别设及一种基于最大化最小乘积距离准则的 SCM码本捜寻方法。
【背景技术】
[0002] 稀疏码多址接入(SCMA)是一种新型的非正交多址接入方式，是华为针对高频谱利 用效率而提出的一种高速传输技术，该空口技术已被列为5G移动通信候选标准，相比于传 统的多址接入技术，它具有容量高时延小传输速率快等优点，抗多径能力强，同时也克服了 CDMA远近效应的不足。与低密度信号化DS)相比，SCMA加入了码本设计，从而获得了一定的 码本增益，但与此同时，与传统星座点设计所不同的是，SCMA对码本的设计难度更大，要求 更高，目前尚未提出最优化的码本设计方法，因此如何设计出性能更好的码本已成为SCMA 面临的巨大挑战。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为了解决SCMA对码本的设计难度更大，要求更高的问题，而提出 的一种基于最大化最小乘积距离准则的SCMA码本捜寻方法。
[0004] 上述的发明目的是通过W下技术方案实现的：
[0005] 步骤一、画出两个完全相同的标准QPSK星座图，分别为QPSKl和QPSK2其中，QPSK星 座图中有4个星座点，4个星座点均在一个圆上，4个星座点中相邻两个星座点分别与原点连 线的夹角为90%星座点距离原点的距离表示调制后信号的幅值，星座点与原点间连线与横 轴正半轴夹角表示调制后信号的相位；
[0006] 步骤二、分别两个星座图QPSKl和QPSK2旋转相同角度目，得到两个完全相同的旋转 之后的QPSKl星座图和QPSK2星座图；
[0007] 步骤S、根据两个旋转之后QPSKl星座图和QPSK2星座图，计算得到两个对应的16 点的SCM星座图中各星座点的位置坐标;其中，每个16点的SCMA星座图中有16个点，每个点 的4个比特为Bl、B2、B3和B4;两个对应的16点的SCMA星座图包括第一个16点的SCMA星座图 和第二个16点的SCM星座图；
[000引步骤四、根据步骤=得到的位置坐标计算第一个16点的SCMA星座图中任意两个相 对应的点的欧氏距离Rw和第二个16点的SCMA星座图中任意两个相对应的点的欧氏距离 Rw的乘积距离Ru;在计算的乘积距离Ru中选取乘积距离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分别为16点星座图中不同的星座点；
[001U 步骤五、将旋转角度0从0°增加 A 0，将0+A 0重复步骤二~四，直至0+A 0增加至 90°为止，得到所有的最小乘积距离Rij的最小值;其中，目为0°~90% A 0为0.0001°~1% [001^ 步骤六、对旋转角度0值进行遍历，确定步骤五中所有的最小乘积距离Ru所对应的 旋转角度0中使Ri原大的旋转角度值0max;
[0013]所有的最小乘积距离Rij所对应的旋转角度0中使Rij最大的旋转角度值0max;根据 最大旋转角度值得到满足最大化最小乘积距离准则的一对16点SCMA码本。
[0014] 其中，一对16点SCMA码本包括码本1的16点的SCMA星座图和码本2的16点的SCMA星 座图；码本1的16点的SCMA星座图是由QPSK1星座图和QPSK2星座图旋转后的横轴坐标得到 的;码本2的16点的SCMA星座图是由QPSKl和QPSK2星座图旋转后的纵轴坐标得到的。
[001引发明效果
[0016] 本发明W低阶星座点旋转映射的16点SCMA码本模型为基础，提出能够得到满足最 大化最小乘积距离准则的SCMA码本捜寻方法。
[0017] 本发明采用了低阶星座点旋转映射模型，同时对多个资源上的码本进行了联合设 计，提出能够得到满足最大化最小乘积距离准则的16点SCMA码本设计方案
[0018] 本发明提出的设计方案操作简单，计算量小，直接通过低阶星座点旋转映射模型 即可W得到高阶的星座图，并且得出的结果既考虑了汉明距离，又通过旋转角度的确定考 虑了乘积距离。因此，本发明提出的设计方案在实现足够简单的情况下又保证了误码率性 能。
[0019] 采用本发明提出的最优角度捜寻方法，由于旋转90度后会和0度时重合，所W角度 旋转范围为0°到90%仿真中设定横轴为角度，纵轴为最小乘积距离，首先角度捜寻间隔为1 度，可W看出满足最大化最小乘积距离的乘积距离的旋转角度设定在30°到40° W及50°到 60°之间，且两者关于45°对称如图4。
[0020] 接下来进一步增加角度捜寻范围，在50°至化0°之间进行间隔为0.1°的捜寻，得到 如下仿真图如图5。经过不断减少角度捜寻间隔，计算精度为小数点后4位时，确定符合最大 化最小乘积距离的角度为58.2825°。
【附图说明】
[0021] 图1(a)为【具体实施方式】一提出的QPSKl星座图；
[0022] 图1(b)为【具体实施方式】一提出的QPSK2星座图；
[0023] 图2(a)为【具体实施方式】一提出的QPSKl经旋转后得到的星座图；
[0024] 图2(b)为【具体实施方式】一提出的QPSK2经旋转后得到的星座图；
[0025] 图3(a)为【具体实施方式】一提出的码本1的SCMA16点星座图；
[0026] 图3(b)为【具体实施方式】一提出的码本2的SCMA16点星座图；
[0027] 图4为【具体实施方式】一提出的不同旋转角度0下最小乘积距离数值示意图；其中， 横轴为旋转角度0(增加角度间隔为1° )，纵轴为该角度下最小乘积距离的数值。
[0028] 图5为【具体实施方式】一提出的不同旋转角度0下最小乘积距离数值示意图；其中， 横轴为旋转角度e，（增加角度间隔为0.1°)纵轴为该角度下最小乘积距离的数值。
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0029] 一:本实施方式的一种基于最大化最小乘积距离准则的SCMA码本捜 寻方法，具体是按照W下步骤制备的：
[0030] 步骤一、画出两个完全相同的标准QPSK(四相相移键控)星座图，分别为QPSKl(如 图1(a))和QPSK2(如图1(b))，功率均为曰，即每个星座点到原点的距离为a;(标准的QPSK(参 考书中可见)默认功率a为I，运里我也直接规定为I，运里QPSK坐标会直接关系到之后得到 的16点坐标，因为16点坐标就是根据QPSK坐标而来的）其中，QPSK星座图中有4个星座点，4 个星座点均在一个圆上，4个星座点中相邻两个星座点分别与原点连线的夹角为90%星座 点距离原点的距离表示调制后信号的幅值，星座点与原点间连线与横轴正半轴夹角表示调 制后信号的相位；
[0031] 步骤二、分别两个星座图QPSKl和QPSK2旋转相同角度目，得到两个完全相同的旋转 之后的QPSKl星座图（如图2(a))和QPSK2星座图（如图2(b));
[0032] 步骤S、根据两个旋转之后QPSKl星座图和QPSK2星座图，计算得到两个对应的16 点的SCM星座图中各星座点的位置坐标;其中，每个16点的SCMA星座图中有16个点，每个点 的4个比特为Bl、B2、B3和B4;两个对应的16点的SCMA星座图包括第一个16点的SCMA星座图 和第二个16点的SCM星座图；
[0033] 举例说明如下：第一个16点星座图中的1011，其中前两个数字10根据步骤二中第 一个QPSKl星座图中的10对应的Xl轴坐标确定横坐标，后两个数字11根据步骤二中第二个 星座图QPSK2星座图中的11对应yl轴坐标确定纵坐标。同理，第二个16点QPSK2星座图中的 0100,其中前两个数字Ol根据步骤二中第一个QPSKl星座图中的Ol对应的x2轴坐标确定横 坐标，后两个数字00根据步骤二中第二个QPSK2星座图中的00对应y2轴坐标确定纵坐标。
[0034] 步骤四、根据步骤=得到的位置坐标计算第一个16点的SCMA星座图中任意两个相 对应的点的欧氏距离Rw和第二个16点的SCMA星座图中任意两个相对应的点的欧氏距离 Rw的乘积距离Ri"在计算的乘积距离Ru中选取乘积距离Ru的最小值；
[0035] 其中，Ru = RijiXRw
[0036] 1 y。6，1 y。6,且i辛j，巧Pj分别化6点星座图中不同的星座点；
[0037] 步骤五、将旋转角度0从0°增加 A 0，将0+A 0重复步骤二~四，直至0+A 0增加至 90°为止，得到所有的最小乘积距离Rij的最小值;其中，目为0°~90% A 0为0.0001°~1%
[0038] 步骤六、通过计算机仿真的方式，对旋转角度0值进行遍历，确定步骤五中所有的 最小乘积距离Rij所对应的旋转角度目中使Rij最大的旋转角度值9max;
[0039] 若想进一步提高所确定角度的精度，则使A 0减小，重复步骤五和步骤六，直到达 到所需要的精度停止迭代。
[0040] WO.0001°为间隔时可W得到最优的旋转角度近似的0max得到0max- 58.2825° (如 图5)(若继续减少遍历的角度间隔，可W得到更为精确的角度值），所有的最小乘积距离RiJ 所对应的旋转角度0中使Rij最大的旋转角度值0max;使得两个16点的SCMA星座图对应点的最 小乘积距离最大化，根据最大旋转角度值0max得到满足最大化最小乘积距离准则的一对16 点SCMA码本。
[0041 ] 其中，一对16点SCMA码本包括码本1的16点的SCMA星座图（如图3 (a))和码本2的16 点的SCMA星座图（如图3(b));码本1的16点的SCMA星座图是由QPSKl星座图和QPSK2星座图 旋转后的横轴坐标得到的；码本2的16点的SCMA星座图是由QPSK1和QP