CN109831281A - 一种低复杂度稀疏码多址接入系统多用户检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线通信技术领域，具体的来说是一种低复杂度稀疏码多址接入系统多用户检测方法及装置。所述多用户检测方法包括以下步骤：获取经过SCMA编码后的信息；由每个用户节点占用资源节点的状况获取因子图，所述因子图包括用户节点、资源节点以及连接两种节点的边；按预设规则将所述因子图中的若干条双向边设置为单向边，并根据设置结果对所述接收到的消息进行迭代运算；重复上一步骤直至迭代次数达到预设值，得到每个用户节点对应的译码软输出，并由所述译码软输出确定用户节点发送的消息。本发明利用因子图，在每一次迭代运算前，设置因子图中边的单双向属性，保证了每一次迭代运算时单向边都具有较高的置信度，同时使得用户检测的复杂度更低。

Description

一种低复杂度稀疏码多址接入系统多用户检测方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体的来说是一种低复杂度稀疏码多址接入系统多用户检测方法及装置。

背景技术

稀疏码多址接入(Sparse Code Multiple Access，SCMA)是一种面向5G的新型非正交多址接入技术，具有广阔的应用前景。目前非正交多址主要包括功率域的非正交多址以及码域的非正交多址，SCMA技术就是码域非正交多址接入技术的代表。

SCMA技术是将低密度签名序列(Low Density Signature，LDS)技术中的QAM映射和稀疏扩频两个模块联合优化，形成SCMA调制器，使输入的比特符号直接被映射成已预设定好的码本中的多维码字，其中每个用户都用一个独一无二的码本进行区分。基于消息传递算法(Message Passing Algorithm，MPA)进行多用户检测是目前SCMA系统中所常见的方法，MPA是一种接近最大后验概率检测算法性能的次优的多用户检测算法。然而，传统的MPA计算复杂度仍然是非常高的。目前降低MPA多用户检测复杂度的方案大致可以从以下几个方面进行：参与迭代的消息更新数量、消息迭代收敛速度、码本母星座图投影数量。基于部分边缘化(Partial Marginalization，PM)的低复杂度MPA算法通过降低迭代消息的更新数量来降低计算复杂度。基于串行策略的多用户检测方案通过改变消息更新与传递的次序，将本轮更新的消息立即参与到当前的迭代过程，加快了MPA算法的收敛速度，在算法性能没有损失的情况下降低迭代次数，进而降低多用户检测的计算复杂度。现有技术还提出了通过设计低投影数量的码本来降低接收端译码复杂度的方法。

采用上述几种方案实现MPA算法的优化是目前的通常选择，但是优化后算法的复杂度仍然相对较高，在实际应用中比较困难。

发明内容

基于此，有必要针对上述的问题，提供一种低复杂度稀疏码多址接入系统多用户检测方法。

在本发明一个实施例中，提供了一种低复杂度稀疏码多址接入系统多用户检测方法，所述方法包括以下步骤：

获取经过SCMA编码后的信息；

由每个用户节点占用资源节点的状况获取因子图，所述因子图包括用户节点、资源节点以及连接两种节点的边；

按预设规则将所述因子图中的若干条双向边设置为单向边，并根据设置结果对所述编码后的消息进行迭代运算；

重复上一步骤直至迭代次数达到预设值，得到每个用户节点对应的译码软输出，并由所述译码软输出确定用户节点发送的消息。

在本发明一个实施例中，还提供了一种低复杂度稀疏码多址接入系统多用户检测装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取用户节点向资源节点发送的编码后的消息；

因子图模块，用于由所述编码后的信息确定因子图，所述因子图包括用户节点、资源节点以及连接两种节点的边；

迭代运算模块，用于按预设规则将所述因子图中的若干条边设置为单向边，并根据设置结果对所述编码后的消息进行迭代运算；

输出模块，用于根据所述迭代运算模块重复迭代直至迭代次数达到预设值后得到的译码软输出，确定用户节点发送的消息。

本发明涉及无线通信技术领域，提供了一种低复杂度稀疏码多址接入系统多用户检测方法。所述多用户检测方法包括以下步骤：获取经过SCMA编码后的信息；由每个用户节点占用资源节点的状况获取因子图，所述因子图包括用户节点、资源节点以及连接两种节点的边；按预设规则将所述因子图中的若干条双向边设置为单向边，并根据设置结果对所述编码后的消息进行迭代运算；重复上一步骤直至迭代次数达到预设值，得到每个用户节点对应的译码软输出，并由所述译码软输出确定用户节点发送的消息。本发明利用因子图，在每一次迭代运算前，设置因子图中边的单双向属性，保证了每一次迭代运算时单向边都具有较高的置信度，同时使得用户检测更为简单可靠。

附图说明

图1为一个实施例中提供的低复杂度稀疏码多址接入系统多用户检测方法的应用环境图；

图2为一个实施例中提供的低复杂度稀疏码多址接入系统多用户检测方法的流程图；

图3为一个实施例中提供的低复杂度稀疏码多址接入系统多用户检测方法中因子图及其矩阵对应关系图；

图4为一个实施例中提供的低复杂度稀疏码多址接入系统多用户检测方法中设置单向边的流程图；

图5为一个实施例中提供的低复杂度稀疏码多址接入系统多用户检测方法中迭代运算的流程图；

图6为一个实施例中提供的低复杂度稀疏码多址接入系统多用户检测装置的结构框图；

图7为图6中迭代运算模块结构框图的一种形式；

图8为图6中迭代运算模块结构框图的另一种形式；

图9为本发明提供的低复杂度稀疏码多址接入系统多用户检测方法与基于动态因子图的MPA检测(DFG-MPA)方案对比示意图；

图10为原始MPA算法、DFG-MPA以及本发明提供的低复杂度稀疏码多址接入系统多用户检测方法(IDFG-MPA)检测性能对比图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为一个实施例中提供的低复杂度稀疏码多址接入系统多用户检测方法的应用环境图，如图1所示，在该应用环境中，包括用户节点110以及基站120。

在本发明中，用户节点110可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、智能音箱、智能手表等一切与基站120具备通信功能的终端，但并不局限于此。用户节点110以及基站120可以通过网络进行连接，本发明在此不做限制。

在本发明中，基站120与用户节点110进行通信。需要理解的是，在本发明，同一基站120对应多个用户节点110，但在不同通信过程中，同一用户节点可以对应多个不同基站，本发明中基站120可以是固定基站也可以移动式基站，本发明对此不作限制。

本发明实施例提供的低复杂度稀疏码多址接入系统多用户检测方法应用于现有通信基站的上行通信过程，无需增设额外的硬件设备即可实现，与现有硬件系统完全兼容，易于实现，成本低。

如图2所示，在一个实施例中，提出了一种低复杂度稀疏码多址接入系统多用户检测方法，本实施例主要以该方法应用于上述图1中的基站120来举例说明。具体可以包括以下步骤：

步骤S101，获取经过SCMA编码后的信息。

在本发明实施例中，对应一个上行SCMA系统，以系统支持J个用户节点在K个共享的资源节点(J＞K)进行过载传输为例，系统的过载因子可以定义为λ＝J/K。在SCMA系统中，每个用户节点都有一个专用的稀疏码本，其大小为K×M；如上所述K为共享的资源节点数目，而M为稀疏码本中码字的数目。稀疏码本中的码字是K维复数域上的稀疏向量；同一个稀疏码本中的码字在相同的N个位置上有非零元素，而在其余K-N个位置上元素为零。非零元素代表用户节点在此资源节点上传输信号，零元素则表示用户节点在该资源节点不传输信号。对于用户j每发送log₂(M)比特的数据，经过SCMA编码器编码映射为稀疏码本中的K维码字x_j＝(x_1,j,…,x_K,j)^T，其中x_j＝(x_1,j,…,x_K,j)^T属于码本X_j。因此SCMA编码器可以定义为x＝f(b)，其中|X|＝M。

假定所有用户节点时间同步，基站接收到信号y＝(y₁,…,y_K)^T为全部用户的信号的叠加，可以用式(1)表示获取的编码后的信息：

式中x_j＝(x_1,j,…,x_K,j)^T为第j个用户节点发送的码字；h_j＝(h_1,j,…,h_K,j)^T为第j个用户节点的信道系数向量；是复AWGN(Additive White Gaussian Noise，加性高斯白噪声)，其中I是单位向量。

步骤S102，由每个用户节点占用资源节点的状况获取因子图，所述因子图包括用户节点、资源节点以及连接两种节点的边。

在本发明实施例中，消息传递算法是利用因子图模型解决概率推理问题的有效办法，尤其适合应用在低密度的因子图中。由于SCMA码本稀疏的特点，系统可以使用消息传递算法来检测消息。SCMA系统稀疏的性质可以通过稀疏因子矩阵F＝(f₁,f₂,…,f_J)来体现，其中f_j＝(f_j,1,f_j,2,…,f_j,_K)，因子矩阵又可以用因子图来表示。MPA译码部分就是使用的因子图表示，每个用户对应因子图中的一个UN(u_j,j＝1,2,…,J)，每个资源块对应一个RN(r_k,k＝1,2,…,K)。UN的数目代表因子矩阵的列数，RN的数目代表因子矩阵的行数。RN与UN的连线称为边，此时因子矩阵对应的位置为1，其余都是0。如图3所示，为本发明一个SCMA因子图及其矩阵对应关系的例子，其中K＝4,J＝6，N＝2。

步骤S103，按预设规则将所述因子图中的若干条边设置为单向边，并根据设置结果对所述编码后的消息进行迭代运算。

在本发明实施例中，需要将因子图中的边划分为两种类型：双向边和单向边。双向边定义为：既能进行资源节点到用户节点的消息更新，也能实现用户节点到资源节点的消息更新。单向边定义为：只能进行用户节点到资源节点的消息更新，不能实现资源节点到用户节点的消息更新。在原始的MPA算法中，因子图中所有的边都是双向边，本发明在消息迭代更新过程中选择部分双向边设置为单向边。在本发明中，选择置信度较高的双向边设置为单向边，单向边在本次迭代过程中只能进行从用户节点到资源结点的消息更新。在动态因子图模型中，单向边和双向边可以表示为：

其中和分别表示第t次迭代因子图中的双向边与单向边，B_s(t)和B_d(t)分别表示第t次迭代因子图中的双向边集合与单向边集合。根据上述对算法的讨论，动态因子图中的双向边集合和单向边集合存在以下关系：

|B_s(t)|+|B_d(t)|＝Kd_r (3)

其中|B_s(1)|＝Kd_r且|B_d(1)|＝0。本发明将置信度较高的双向边设置成单向边来降低算法的计算复杂度，关键在于如何高效地区分动态因子图中的双向边和单向边。由传统MPA算法原理可知，每条双向边从资源节点到用户节点的消息更新过程中所传递的M个码字概率各不相同，存在一定分布特征，本发明据此可以计算得到每条双向边的置信度，从而由置信度的高度选择若干条边设置为单向边，并根据单、双向边的设置结果进行迭代运算。

步骤S104，重复上一步骤直至迭代次数达到预设值，得到每个用户节点对应的译码软输出，并由所述译码软输出确定用户节点发送的消息。

在本发明实施例中，在每次迭代运算之前，都需要将因子图中的所有边设置为单向边后，接着根据所有边的置信度将一些数量的双向边设置为单向边，并根据设置结果进行迭代运算，直至迭代次数等于设置值，输出相应的译码软输出，由输出的译码软输出可以最终确定用户节点发送的数据，完成译码。当t达到最大迭代次数t_max时，译码软输出可以被定义为：

式中t表示迭代次数，ζ_j表示u_j的邻居集合。

在本发明提供了一种低复杂度稀疏码多址接入系统多用户检测方法，通过获取经过SCMA编码后的信息，并根据每个用户占用的资源节点来确定因子图，在每一次迭代运算之前，都需要将因子图中的所有边设置为单向边后，接着根据所有边的置信度将一些数量的双向边设置为单向边，并根据设置有结果进行迭代运算，当迭代运算次数达到设定数值后，接着计算相应的译码软输出，从而确定用户节点发送的信息，完成译码。本发明利用因子图，在每一次迭代运算前，设置因子图中边的单双向属性，即保证了每一次迭代运算时单向边都具有较高的置信度，同时使得用户检测方案复杂度更为低。

在一个实施例中，如图4所示，步骤S103中按预设规则选取因子图中的若干边设置为单向边，具体可以包括以下步骤：

步骤S201，将所述因子图中所有边设置为双向边。

在本发明实施例中，由于前一次迭代运算完成后，边既存在单向边也存在双向边，做需要先将所有边先重置为双向边。

步骤S202，计算因子图中所有边的置信度。

在本发明实施例中，根据码字概率分布特征定义双向边的置信度如下：

其中和都属于用户节点j码本X_j中的码字，c1,c2∈{1,2,…M}，表示第t次迭代过程中连接资源节点k和用户节点j所对应的边的置信度。

为了更加清晰的描述因子图中双向边的置信度，用Ψ_K,J(t)表示第t次迭代过程中双向边的置信度集合，而置信度集合Ψ_K,J(t)中的元素可由公式(5)得到，那么Ψ_K,J(t)与之间的关系为：

本发明在进行迭代运算过程中，通过公式(5)得到每条双向边对应的置信度，其次对置信度集合Ψ_K,J(t)中的元素进行排序，随后选取最大的前E个元素，再将这E个元素所对应的双向边设置为单向边，直到满足预先设定的算法终止条件。换而言之，参数E表示在第t次迭代过程中停止更新的双向边的数量。当E＝0时，动态因子图中不存在将双向边设置为单向边。

步骤S203，根据所述置信度的高低选择若干条边设置为单向边。

在本发明实施例中，根据公式(5)确定每条边的置信度，并从中选择置信度最高的前E个元素对应的边设置为单向边。

本发明实施例中提供了一种低复杂度稀疏码多址接入系统多用户检测方法，通过在每一次迭代运算之前都选择相应的边设置为单向边，即保证了在每一次迭代运算时单向边均具有最高的置信度，同时可以降低检测的复杂度。

在一个实施例中，如图5所示，步骤S103中根据设置结果对所述编码后的消息进行迭代运算，具体可以包括以下步骤：

在本发明实施例中，每一次迭代过程包括两个步骤，即步骤1：同时更新因子图中全部资源节点r_k到用户节点u_j的消息步骤2：同时更新因子图中所有用户节点u_j到资源节点r_k的消息

步骤S301，根据所述因子图进行资源节点到用户节点的更新；用公式表示为：

式中t表示迭代次数，ξ_k和ζ_j分别表示r_k和u_j邻居的集合。RNs和UNs的度分别是d_r＝|ξ_k|和d_u＝|ζ_j|。

根据所述因子图进行用户节点到资源节点的更新；用公式表示为：

式中t表示迭代次数，ζ_j表示u_j的邻居集合。

本发明实施例提供了一种低复杂度稀疏码多址接入系统多用户检测方法，在每次迭代后需要将因子图中所有的边设置为双向边，接着根据所有双向边的置信度选择一定数量的双向边设置为单向边，即保证每轮迭代用到的双向边的置信度均比所有的单向边的置信度低，同时降低了多用户检测的复杂度。

如图6所示，在一个实施例中，提出了一种低复杂度稀疏码多址接入系统多用户检测装置，本实施例主要以该装置应用于上述图1中的基站120来举例说明。具体可以包括以下步骤：

获取模块601，获取经过SCMA编码后的信息。

在本发明实施例中，对应一个上行SCMA系统，以系统支持J个用户节点在K个共享的资源节点(J＞K)进行过载传输为例，系统的过载因子可以定义为λ＝J/K。在SCMA系统中，每个用户节点都有一个专用的稀疏码本，其大小为K×M；如上所述K为共享的资源节点数目，而M为稀疏码本中码字的数目。稀疏码本中的码字是K维复数域上的稀疏向量；同一个稀疏码本中的码字在相同的N个位置上有非零元素，而在其余K-N个位置上元素为零。非零元素代表用户节点在此资源节点上传输信号，零元素则表示用户节点在该资源节点不传输信号。对于用户j每发送log₂(M)比特的数据，经过SCMA编码器编码映射为稀疏码本中的K维码字x_j＝(x_1,j,…,x_K,j)^T，其中x_j＝(x_1,j,…,x_K,j)^T属于码本X_j。因此SCMA编码器可以定义为x＝f(b)，其中|X|＝M。

假定所有用户节点时间同步，基站接收到信号y＝(y₁,…,y_K)^T为全部用户的信号的叠加，可以用式(1)表示获取的编码后的信息：

式中x_j＝(x_1,j,…,x_K,j)^T为第j个用户节点发送的码字；h_j＝(h_1,j,…,h_K,j)^T为第j个用户节点的信道系数向量；是复AWGN(Additive White Gaussian Noise，加性高斯白噪声)，其中I是单位向量。

因子图模块602，用来获取因子图，所述因子图包括用户节点、资源节点以及连接两种节点的边。

在本发明实施例中，消息传递算法是利用因子图模型解决概率推理问题的有效办法，尤其适合应用在低密度的因子图中。由于SCMA码本稀疏的特点，系统可以使用消息传递算法来检测消息。SCMA系统稀疏的性质可以通过稀疏因子矩阵F＝(f₁,f₂,…,f_J)来体现，其中f_j＝(f_j,1,f_j,2,…,f_j,_K)，因子矩阵又可以用因子图来表示。MPA译码部分就是使用的因子图表示，每个用户对应因子图中的一个UN(u_j,j＝1,2,…,J)，每个资源块对应一个RN(r_k,k＝1,2,…,K)。UN的数目代表因子矩阵的列数，RN的数目代表因子矩阵的行数。RN与UN的连线称为边，此时因子矩阵对应的位置为1，其余都是0。如图3所示，为本发明一个SCMA因子图及其矩阵对应关系的例子，其中K＝4,J＝6，N＝2。

迭代运算模块603，用于按预设规则将所述因子图中的若干条边设置为单向边，并根据设置结果对所述编码后的消息进行迭代运算。

在本发明实施例中，需要将动态因子图中的边划分为两种类型：双向边和单向边。双向边定义为：既能进行资源节点到用户节点的消息更新，也能实现用户节点到资源节点的消息更新。单向边定义为：只能进行用户节点到资源节点的消息更新，不能实现资源节点到用户节点的消息更新。在原始的MPA算法中，因子图中所有的边都是双向边，本发明在每一次迭代运算之前，都需要将因子图中的所有边设置为单向边后，接着根据所有边的置信度将一些数量的双向边设置为单向边，单向边在本次迭代过程中只能进行从用户节点到资源结点的消息更新。在动态因子图模型中，单向边和双向边可以表示为：

其中和分别表示第t次迭代因子图中的双向边与单向边，B_s(t)和B_d(t)分别表示第t次迭代因子图中的双向边集合与单向边集合。根据上述对本发明的讨论，动态因子图中的双向边集合和单向边集合存在以下关系：

|B_s(t)|+|B_d(t)|＝Kd_r (3)

其中|B_s(1)|＝Kd_r且|B_d(1)|＝0。本发明将置信度较高的双向边设置成单向边来降低算法的计算复杂度，关键在于如何高效地区分动态因子图中的双向边和单向边。由传统MPA算法原理可知，每条双向边从资源节点到用户节点的消息更新过程中所传递的M个码字概率各不相同，存在一定分布特征，本发明据此可以计算得到每条双向边的置信度，从而由置信度的高度选择若干条边设置为单向边，并根据单、双向边的设置结果进行迭代运算。

输出模块604，用于根据所述迭代运算模块重复迭代直至迭代次数达到预设值后得到的译码软输出，确定用户节点发送的消息。

在本发明实施例中，区别于DFG-MPA检测方案，在每一次迭代运算之前，都需要将因子图中的所有边设置为单向边后，接着根据所有边的置信度将一些数量的双向边设置为单向边，并根据新的因子图进行迭代运算，直至迭代次数等于设置值，输出相应的译码软输出，由输出的译码软输出可以最终确定用户节点发送的数据，完成译码。当t达到最大迭代次数t_max时，译码软输出可以被定义为：

式中t表示迭代次数，ξ_k和ζ_j分别表示r_k和u_j邻居的集合；RNs和UNs的度分别是d_r＝|ξ_k|和d_u＝|ζ_j|。由译码软输出可以确定用户结点发送的消息。

获取经过SCMA编码后的信息；由每个用户节点占用资源节点的状况获取因子图，所述因子图包括用户节点、资源节点以及连接两种节点的边；按预设规则将所述因子图中的若干条边设置为单向边，并根据设置结果对所述编码后的消息进行迭代运算；重复上一步骤直至迭代次数达到预设值，得到每个用户节点对应的译码软输出，并由所述译码软输出确定用户节点发送的消息。本发明利用因子图，在每一次迭代运算前，设置因子图中边的单双向属性，保证了每一次迭代运算时单向边都具有较高的置信度，同时使得用户检测更为简单可靠。

在一个实施例中，如图7所示，迭代运算模块603包括单向边设置子模块6031以及迭代运算子模块6032，其中，所述单向边设置子模块6031包括可以包括：

双向边设置单元701，用于将所述因子图中所有边设置为双向边。

在本发明实施例中，由于前一次迭代运算完成后，边既存在单向边也存在双向边，做需要先将所有边先重置为双向边。

置信度计算单元702，用于计算因子图中所有边的置信度。

在本发明实施例中，根据码字概率分布特征定义双向边的置信度如下：

其中和都属于用户节点j码本X_j中的码字，c1,c2∈{1,2,…M}，表示第t次迭代过程中连接资源节点k和用户节点j所对应的边的置信度。

为了更加清晰的描述因子图中双向边的置信度，用Ψ_K,J(t)表示第t次迭代过程中双向边的置信度集合，而置信度集合Ψ_K,J(t)中的元素可由公式(5)得到，那么Ψ_K,J(t)与之间的关系为：

本发明在进行迭代运算过程中，通过公式(5)得到每条双向边对应的置信度，其次对置信度集合Ψ_K,J(t)中的元素进行排序，随后选取最大的前E个元素，再将这E个元素所对应的双向边设置为单向边，直到满足预先设定的算法终止条件。换而言之，参数E表示在第t次迭代过程中停止更新的双向边的数量。当E＝0时，动态因子图中不存在将双向边设置为单向边。

单向边设置单元703，用于所述置信度的高低选择若干条边设置为单向边。

在本发明实施例中，根据公式(5)确定每条边的置信度，并从中选择置信度最高的前E个元素对应的边设置为单向边。

本发明实施例中提供了一种低复杂度的多用户检测方法，通过在每一次迭代运算之前都选择相应的边设置为单向边，保证了在每一次迭代运算时单身边均具有最高的置信度，方法简单，可以降低检测的复杂度。

在一个实施例中，如图8所示，迭代运算模块603包括单向边设置子模块6031以及迭代运算子模块6032，其中，所述迭代运算子模块6032包括可以包括：

在本发明实施例中，每一次迭代过程包括两个步骤，即步骤1：同时更新因子图中全部资源节点r_k到用户节点u_j的消息步骤2：同时更新因子图中所有用户节点u_j到资源节点r_k的消息

第一迭代单元801，根据所述因子图进行资源节点到用户节点的更新；用公式表示为：

式中t表示迭代次数，ξ_k和ζ_j分别表示r_k和u_j邻居的集合。RNs和UNs的度分别是d_r＝|ξ_k|和d_u＝|ζ_j|。

第二迭代单元802，根据所述因子图进行用户节点到资源节点的更新；用公式表示为：。

式中t表示迭代次数，ζ_j表示u_j的邻居集合。

本发明实施例提供了一种低复杂度稀疏码多址接入系统多用户检测装置，在每次迭代后需要将因子图中所有的边设置为双向边，接着根据所有双向边的置信度选择一定数量的双向边设置为单向边，保证每轮迭代用到的双向边的置信度均比所有的单向边的置信度低，通过简单的方式降低了多用户检测的复杂度。

图9给出了本发明与基于动态因子的MPA算法(DFG-MPA)对比示意图，其中DFG-MPA方案的参数G＝2。从图9可知在t＝1和t＝2时，选择的单向边是相同的。在t＝3的时，DFG-MPA方案是在双向边的基础上选择2条边变成单向边，而本发明在t＝2迭代完成后把所有边变成双向边，在此基础上选择E＝G*(t-1)条边变成单向边。这就可以看出，在后续的迭代过程中DFG-MPA检测方案无法保证已选择的单向边的置信度比所有双向边的置信度高。而本发明则可以保证每轮迭代用到的双向边的置信度均比所有的单向边的置信度低。

图10给出了原始MPA算法、DFG-MPA与本发明提出的方法(IDFG-MPA)的检测性能对比。可以看出，当BER在10^-3时，本发明提出的检测方法在E＝(t-1)时比原始的MPA检测方案的性能仅损失0.2dB。同时还可以看出，在计算复杂度相同的情况下，本发明检测方案的BER性能比DFG-MPA方案的BER性能要好。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种低复杂度稀疏码多址接入系统多用户检测方法，所述方法包括：

获取经过SCMA编码后的信息；

由每个用户节点占用资源节点的状况获取因子图，所述因子图包括用户节点、资源节点以及连接两种节点的边；

按预设规则将所述因子图中的若干条双向边设置为单向边，并根据设置结果对所述编码后的消息进行迭代运算；

重复上一步骤直至迭代次数达到预设值，得到每个用户节点对应的译码软输出，并由所述译码软输出确定用户节点发送的消息。

2.根据权利要求1所述的低复杂度稀疏码多址接入系统多用户检测方法，其特征在于，所述按预设规则选取因子图中的若干边设置为单向边，包括以下步骤：

将所述因子图中所有边设置为双向边；

计算因子图中所有边的置信度；

根据所述置信度的高低选择若干条边设置为单向边。

3.根据权利要求1或2所述的低复杂度稀疏码多址接入系统多用户检测方法，其特征在于，所述根据设置结果对所述编码后的消息进行迭代运算，包括以下步骤：

根据所述因子图进行资源节点到用户节点的更新；

根据所述因子图进行用户节点到资源节点的更新。

4.一种低复杂度稀疏码多址接入系统多用户检测装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取经过SCMA编码后的信息；

因子图模块，用于获取因子图，所述因子图包括用户节点、资源节点以及连接两种节点的边；

迭代运算模块，用于按预设规则将所述因子图中的若干条边设置为单向边，并根据设置结果对所述编码后的消息进行迭代运算；

输出模块，用于根据所述迭代运算模块重复迭代直至迭代次数达到预设值后得到的译码软输出，确定用户节点发送的消息。

5.根据权利要求4所述的低复杂度稀疏码多址接入系统多用户检测装置，其特征在于，所述迭代运算模块包括单向边设置子模块以及迭代运算子模块，其中，所述单向边设置子模块包括：

双向边设置单元，用于将所述因子图中所有边设置为双向边；

置信度计算单元，用于计算因子图中所有边的置信度；

单向边设置单元，用于根据所述置信度的高低选择若干条边设置为单向边。

6.根据权利要求4或5所述的低复杂度稀疏码多址接入系统多用户检测装置，其特征在于，所述迭代运算模块包括单向边设置子模块以及迭代运算子模块，其中，所述迭代运算子模块包括：

第一迭代单元，用于根据所述因子图进行资源节点到用户节点的更新；

第二迭代单元，用于根据所述因子图进行用户节点到资源节点的更新。