基于稀疏码多址接入系统的自适应编码调制方案与资源调度方法_2

文档序号:9869865阅读:来源:国知局
区内的 用户调度;75个子载波组共占据5MHz带宽;
[0042] 步骤二、基于最大化最小乘机距离准则构造出一对4点的SCMA码本、一对8点的 SCM码本和一对16点的SCM码本;为后续的自适应调制编码做准备;
[0043] 步骤=、自适应调制编码,在步骤一中选择的小区中,由于多路径传播产生的频率 选择性衰落和用户运动导致的时间选择性衰落,所W每个用户的瞬时下行SINR(Signal to Inte;rference plus Noise Ratio,信干噪比)值随物理资源块和TTKlYansmission Time Interval,调度周期)的不同而不同;根据瞬时下行SINR值,用户在每个TTKhansmission Time Interval,调度周期)都将相应的CQI (Qiannel如alitWndicator,信道质量指示)值 报告给基站,基站根据上报的CQI信息及时调整和更新用户的信道条件信息,然后系统采用 自适应调制编码(AdaptiveModulation and Coding,AMC)技术,根据信道条件的变化来动 态地选择适当的编码调制方案;从而实现在多用户情况下进行系统资源的最优分配;
[0044] 步骤四、根据多用户情况下进行系统资源的最优分配的结果,对自适应调制编码 后的用户进行资源调度;
[0045] 其中,对自适应调制编码后的用户进行资源调度具体过程如下:
[0046] (1)、赋值num_TTI = 1,num_TTI为当前调度时隙;
[0047] (2)、赋值num_SCC=l,num_SCC为子载波组的编号,依次为每个子载波组分配用 户;
[0048] (3)、根据优先级公式计算每个用户在当前调度时隙的优先级数值:Mi(num_TTI), M2(num_TTI)…Mn(num_;〇2);其中,优先级公式算法为最大吞吐量算法MT或比例公平算法 PF;
[0049] (4)、根据步骤(3)得出的n个用户优先级数值中挑选出优先级最高的6个用户Ki、 K2、K3、K4、Ks、K6 接受调度;
[0050] (5)、在选出的子载波组上传输用户Ki至Ks的数据,并将此子载波组标记为已分配;
[0051] (6)、分别判断步骤(5)中用户Ki至Ks获得数据速率是否小于GBR,若Ki至Ks中某个 用户获得数据小于GBR,则将此用户保留在服务列表Mi(num_TTI),M2(num_TTI),-'Mn(num_ TTI)中,若Ki至Ks中某个用户获得数据大于GBR,则将此用户从服务列表Mi(num_TTI),M2 (num_TTI)..-Mn(num_TTI)中清除;
[0052] (7)、判断子载波组是否分配完毕,若没有,则重复步骤(2)~(6),直至75个子载波 组分配完毕;
[0053] (8)、num_TTI=num_TTI+l;
[0054] (9)、判断num_TTI是否等于Ntti,若不相等,则重复步骤(2)~(8)直至num_TTI等于 系统调度时隙总数目Ntti为止。
[0055] 本实施方式效果:
[0056] 针对于多用户稀疏码多址接入系统,设计出与之相匹配的自适应调制编码方案, 能够根据信道条件的变化来动态地进行选择,并且提出了针对于SCMA系统的资源分配算 法。
[0057] 本实施方式将从SCMA系统的吞吐量和公平性两个方面对MT和PF算法进行性能仿 真,并与采用相同调度算法的正交频分多址接入(OFDMA)进行了对比。公平性的衡量采用经 典化in公平性指数作为评价指标:
<它是一个归一化的指标,取值范围为0 ~1。当所有分量相等时为1(最佳公平性),当1个分量攫取了全部资源时为l/n(n是参与竞 争的分量数KSCMA系统完全采用的是部分3中的调制编码方案,其它主要的仿真参数设置 如表3所示。
[0058] 表2系统仿真参数设置
[0060]图4对系统的吞吐量进行了仿真。从图4可W看出,无论是MT算法还是PF算法,SCMA 系统的吞吐量都要优于OFDMA系统,运是由于在相同的资源下SCMA系统可W容纳更多的用 户进行信息传输,虽然在调制编码方式上SCMA相比于LTE中0抑MA在调制阶数和编码速率上 有所降低,运是为了保证接收端有足够低的误码率,但整体看来,在系统吞吐量上SCMA有着 巨大的优势。
[0061 ]图5对用户间的公平性进行了仿真。从图5可知,在公平性方面SCMA系统与OFDMA系 统相差不大,但SCMA系统略优于OFDM系统,运主要是因为在一定的资源下SCMA系统能够容 纳更多的用户,即更多的用户能够接入到系统当中,从而对系统的公平性有所提升。而决定 系统公平性最大的因素则是所采用的调度算法。
[0062] 从调度算法的角度来看,MT算法是将信道条件作为决定用户在资源分配中优先级 的唯一因素,因此信道条件好的用户优先接受调度,在载波资源有限的情况下,系统可W充 分利用高质量的信道,尽可能发出更多的包,因此可W获得更高的系统吞吐量。但不足的 是,一些处于小区边缘的用户由于信道条件不好,一直被分配较少的资源,甚至不被分配资 源,造成无法接入到系统当中,从公平性的角度来说,运是所不希望看到的,因此PF算法在 MT算法基础上除W 了该用户单位时间窗内的平均吞吐量,也就是说考虑了用户已传输的数 据速率,兼顾了用户间的公平性。
【具体实施方式】 [0063] 二:本实施方式与一不同的是:步骤二中根据星座图 计算得到一对16点SCMA码本的具体过程为:
[0064] 运里W最复杂的16点SCMA码本的构码方式为例进行介绍;
[0065] 步骤二一、画出两个完全相同的标准QPSK星座图,分别为QPSKl如图1(a)和QPSK2 如图1(b);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;功率均为1,即每个星座点到 原点的距离为1;
[0066] 步骤二二、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);
[0067] 步骤二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SCMA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;
[0068] 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根据步骤二二中第二个QPSK2星座图中的00对应y2轴坐标确定 纵坐标。
[0069] 步骤二四、根据步骤二=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Rui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;
[0070] 其中,Ru = RijiXRij2
[0071] 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;
[0072] 步骤二五、将旋转角度目从0°增加 A目,将目+A目重复步骤二二~二四,直至目+A目增 加至90°为止,得到所有的最小乘积距离Rij的最小值;其中,0为0°~90% A 0为0.0001°~ 1。;
[0073] 步骤二六、通过计算机仿真的方式,对旋转角度0值进行遍历,确定步骤二五中所 有的最小乘积距离Rij所对应的旋转角度e中使Rij最大的旋转角度值9max;
[0074] 若想进一步提高所确定角度的精度,则使A 0减小,重复步骤二五和步骤二六,直 到达到所需要的精度停止迭代。
[0075] 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SCM码本;
[0076] 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QPSK2星座图旋转后的 纵轴坐标得到的;
[0077] 同理,将两个BPSK星座图代替步骤二一中的QPSK星座
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