本發明涉及無線通信技術領域，特別涉及一種SCMA系統的Max-Log型MPA檢測算法的性能補償方法。

背景技術：

SCMA(Sparse Code Multiple Access)多址接入算法是為滿足未來5G系統的大容量、海量連接、低延時的需求而設計的新型多址接入算法。相對于已有的對時頻接入資源采用正交利用方式的CDMA及OFDM多址接入技術，SCMA采用的是將不同用戶的信息以非正交的方式疊加到時頻接入資源上的多址接入方式。在相同的時頻接入資源條件下，SCMA多址接入技術可以提供更大的接入容量和更低的接入時延。SCMA多址接入系統主要由SCMA編碼和MPA檢測，Turbo編碼和譯碼共四部分構成。其中，SCMA編碼、MPA(消息傳遞算法)檢測模塊分別實現了用戶信息向時頻接入物理資源的非正交映射和從時頻接入資源上分離出用戶的信息的功能，它們是SCMA多址接入系統的核心模塊。Turbo編碼、譯碼模塊是為了提升SCMA系統核心模塊分離性能的輔助模塊，其對整體系統的性能的實現具有重要作用。

基本MPA檢測算法雖然可完成SCMA的用戶信號檢測和分離的功能，但其中使用的大量指數運算會帶來較大的數據動態變化范圍，運行程序時很容易導致溢出。另外在采用查表法獲取指數運算值時會需要大量存儲空間。這些問題使SCMA接入方式在實際使用中面臨著計算復雜度高，硬件資源開銷大等瓶頸。和turbo碼的Max-Log-map簡化算法類似，在實際使用中常采用Max-Log簡化運算來取代指數運算，即用一定的性能損失來換取運算速度的提升和存儲資源的節省。

相對于基本的MPA檢測算法，Max-Log簡化型MPA檢測方法可以顯著降低計算復雜度和減少硬件開銷。但相應地，Max-Log簡化也會帶來較大程度的用戶信號檢測和分離性能損失。

技術實現要素：

本發明實施例提供了一種SCMA系統的Max-Log型MPA檢測算法的性能補償方法，用以解決現有技術中存在的問題。

一種SCMA系統的Max-Log型MPA檢測算法的性能補償方法，包括：

Max-Log型MPA譯碼器對多用戶信號y進行檢測和分離，輸出的信號LLRs_in經過Turbo譯碼器譯碼，輸出信號LLRs_out經概率計算器再次反饋輸出至所述Max-Log型MPA譯碼器的輸入端，經過一定次數的迭代檢測后，所述Turbo譯碼器的輸出信號LLRs_out最終輸出至判決器進行判決；

所述概率計算器的處理方法具體包括：所述Turbo譯碼器輸出的信號LLRs_out包括第一比特的軟信息Ex_LLR₁和第二比特的軟信息Ex_LLR₂，所述第一比特的軟信息表達式為：

所述第二比特的軟信息表達式為：

其中，b₁和b₂表示兩個連續的輸出比特，P(b₁＝1)表示輸出比特b₁為1的檢測概率值，P(b₁＝0)表示輸出比特b₁為0的檢測概率值，P(b₂＝1)表示輸出比特b₂為1的檢測概率值，P(b₂＝0)表示輸出比特b₂為0的檢測概率值；

根據式(1)可得：

由式(2)可得：

由式(3)、(4)、(5)和(6)可得反饋給MPA譯碼器的每個SCMA輸入符號的對數先驗信息為：

其中，i和j的取值為0或1，對式(7)采用Max-Log方法簡化得到：

將由式(8)計算得到的簡化后的對數先驗信息輸入至所述Max-Log型MPA譯碼器。

優選地，所述概率計算器的迭代檢測次數為2次。

本發明的有益效果在于：本發明中提出了一種對經Max-Log簡化的MPA檢測模塊進行外迭代的優化方法，以對Max-Log簡化帶來的檢測和分離性能損失進行彌補。仿真結果表明本發明的補償方法能夠帶來0.5～1dB的信噪比增益，即其能在一定程度上彌補由于Max-Log簡化帶來的性能損失，這個性能彌補方法將對提升SCMA多址接入方案在未來無線通信系統中的可行性具有重要意義。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為常用的Max-Log型MPA-Turbo檢測系統結構圖；

圖2為本發明實施例中使用的Max-Log型MPA-Turbo檢測系統結構圖；

圖3為不同信噪比下的Max-Log型MPA檢測系統的仿真圖；

圖4為不同迭代次數下的Max-Log型MPA檢測仿真圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

在介紹本發明的技術方案前，首先對一些技術術語進行解釋：

Max-Log型MPA-Turbo檢測系統：如圖1所示，常用的Max-Log型MPA-Turbo檢測系統如圖1所示，多用戶信號y經過Max-Log型MPA譯碼器譯碼后得到采用對數似然比形式的外信息LLRs_in，該外信息LLRs_in經過Turbo譯碼器譯碼后得到外信息LLRs_out，最后經過判決器處理后輸出。

本發明和現有技術的區別在于：在Max-Log型MPA-Turbo檢測系統中增加一個概率計算器，如圖2所示，經過Turbo譯碼器處理的信號不是直接輸出至判決器進行判決輸出，而是經概率計算器處理后反饋輸出至Max-Log型MPA譯碼器輸入端，再次進行檢測處理。在反復迭代檢測一定次數后，Turbo譯碼器譯輸出信號LLRs_out將最終輸出至判決器進行最終判決。在本實施例中，所述概率計算器的迭代檢測次數為2次。

下面對本發明的技術方案進行詳細說明。

本發明實施例提供了一種SCMA系統的Max-Log型MPA檢測算法的性能補償方法，包括：

Max-Log型MPA譯碼器對多用戶信號y進行檢測和分離，輸出的信號LLRs_in經過Turbo譯碼器譯碼，輸出信號LLRs_out經概率計算器再次反饋輸出至所述Max-Log型MPA譯碼器的輸入端，經過一定次數的迭代檢測后，所述Turbo譯碼器的輸出信號LLRs_out最終輸出至判決器進行判決；

所述概率計算器的處理方法具體包括：所述Turbo譯碼器輸出的信號LLRs_out包括第一比特的軟信息Ex_LLR₁和第二比特的軟信息Ex_LLR₂，所述第一比特的軟信息表達式為：

所述第二比特的軟信息表達式為：

其中，b₁和b₂表示兩個連續的輸出比特，P(b₁＝1)表示輸出比特b₁為1的檢測概率值，P(b₁＝0)表示輸出比特b₁為0的檢測概率值，P(b₂＝1)表示輸出比特b₂為1的檢測概率值，P(b₂＝0)表示輸出比特b₂為0的檢測概率值；

根據式(1)可得：

由式(2)可得：

由式(3)、(4)、(5)和(6)可得反饋給MPA譯碼器的每個SCMA輸入符號的對數先驗信息為：

其中，i和j的取值為0或1，由式(7)可知，經過上述計算得到的反饋給MPA譯碼器的對數先驗信息也具有計算復雜度大的缺點，因此對式(7)采用Max-Log方法簡化得到：

將由式(8)計算得到的簡化后的對數先驗信息輸入至Max-Log型MPA譯碼器。

圖3中的兩條曲線分別為采用外迭代機制和不采用外迭代機制的Max-Log型MPA簡化檢測算法的仿真曲線。從兩條曲線的差異上可以明顯看出，本文中提出的外迭代性能彌補方案相對已有的Max-Log簡化方案能帶來0.5～1dB的信噪比增益，即其能在一定程度上彌補由于Max-Log簡化帶來的性能損失。另外，在圖4仿真圖中給出了補充的在不同外迭代次數下的系統性能仿真結果。通過進一步分析可知在不同的信噪比情況下，系統的整體性能都在迭代2次時發生突變，而后增加迭代次數對系統性能變化的影響較小。因此，在實際采用外迭代的設計中選取較大的迭代次數是無太大的意義的，實際應用中可將迭代次數選取為2。

本領域內的技術人員應明白，本發明的實施例可提供為方法、系統、或計算機程序產品。因此，本發明可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本發明可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學存儲器等)上實施的計算機程序產品的形式。

本發明是參照根據本發明實施例的方法、設備(系統)、和計算機程序產品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由計算機程序指令實現流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合。可提供這些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數據處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數據處理設備的處理器執行的指令產生用于實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

這些計算機程序指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數據處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。

這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數據處理設備上，使得在計算機或其他可編程設備上執行一系列操作步驟以產生計算機實現的處理，從而在計算機或其他可編程設備上執行的指令提供用于實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。

盡管已描述了本發明的優選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優選實施例以及落入本發明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。