CN112383385B

CN112383385B - 码本处理方法及装置

Info

Publication number: CN112383385B
Application number: CN202011066449.XA
Authority: CN
Inventors: 司中威; 牟善楠; 戴金晟; 徐文波
Original assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Current assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority date: 2020-09-30
Filing date: 2020-09-30
Publication date: 2021-09-21
Anticipated expiration: 2040-09-30
Also published as: CN112383385A

Abstract

本申请实施例提供一种码本处理方法及装置。该方法包括：获取原模图对应的第一矩阵，其中，原模图中包括K个用户节点和N个资源节点，K为大于等于1的整数，N为大于等于1的整数。确定第一参数M，根据M，对第一矩阵中的元素进行置换处理，得到置换处理后的第二矩阵，其中，M用于指示置换处理的倍数，置换处理用于对用户节点和资源节点进行扩展。根据置换处理后的第二矩阵，得到目标码本，其中，目标码本包括扩展后的用户节点在扩展后的资源节点上传输的码字。本实施例中的置换处理是直接根据零矩阵和处理后的单位矩阵对第一矩阵中的元素进行置换，能够有效对抗块衰落，从而能够简单高效的实现对较大的SCMA码本的构造。

Description

码本处理方法及装置

技术领域

本申请实施例涉及通信技术，尤其涉及一种码本处理方法及装置。

背景技术

稀疏码分多址接入(Sparse Code Multiple Access,SCMA)作为一种非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple-Access，NOMA)技术，具有高频谱效率，低密度延拓的性质。

目前，在利用空间耦合进行SCMA拓展的相关技术中，通常是将原模图进行复制，之后遍历原模图中的每一个用户节点，并且选择原模图中当前用户节点的一条，在所有复制的原模图中，对当前选择的一条边不进行置换，对其他的边按照预设规则进行置换，以得到SCMA码本。

然而，现有技术的实现方式需要经过复制、选择、置换等一系列操作，从而导致码本构造的复杂度较高。

发明内容

本申请实施例提供一种码本处理方法及装置，以实现能够对抗任意相干带宽的块衰落信道下的SCMA编码。

第一方面，本申请实施例提供一种码本处理方法，包括：

获取原模图对应的第一矩阵，其中，所述原模图中包括K个用户节点和N个资源节点，所述K为大于等于1的整数，所述N为大于等于1的整数；

确定第一参数M，根据所述M，对所述第一矩阵中的元素进行置换处理，得到置换处理后的第二矩阵，其中，所述M用于指示所述置换处理的倍数，所述置换处理用于对所述用户节点和所述资源节点进行扩展；

根据所述置换处理后的第二矩阵，得到目标码本，其中，所述目标码本包括扩展后的用户节点在扩展后的资源节点上传输的码字。

在一种可能的设计中，根据所述M，对所述第一矩阵中的元素进行置换处理，得到置换处理后的第二矩阵，包括：

根据所述M，确定M×M的零矩阵，将所述第一矩阵中的零元素置换为所述M×M的零矩阵；以及，

根据所述M，确定M×M的单位矩阵，根据所述M×M的单位矩阵对所述第一矩阵中的非零元素进行置换。

在一种可能的设计中，所述扩展后的用户节点的数量为K×M个，所述扩展后的资源节点的数量为N×M个。

在一种可能的设计中，根据所述M×M的单位矩阵对所述第一矩阵中的非零元素进行置换，包括：

遍历所述原模图中的K个用户节点，生成所述K个用户节点各自对应的第二参数；

分别遍历所述第一矩阵中每一列中的非零元素，判断所述非零元素是否为当前列中的第一个非零元素；

若是，则随机生成所述第一个非零元素的移位因子；

若否，则根据所述上一个非零元素的移位因子、最小相对位移和当前非零元素对应的第二参数，得到当前非零元素的移位因子；

根据各个所述非零元素各自对应的移位因子，分别对所述M×M的单位矩阵进行移位处理，得到多个移位处理后的单位矩阵；

将所述各个非零元素置换为各自对应的移位处理后的单位矩阵。

在一种可能的设计中，所述根据所述上一个非零元素的移位因子、最小相对位移和当前非零元素对应的第二参数，得到当前非零元素的移位因子，包括：

在0到所述第二参数的区间内随机选取第一随机数；

将所述上一个非零元素的移位因子、所述最小相对位移和所述第一随机数的和，确定为所述当前非零元素的移位因子；

所述得到当前非零元素的移位因子之后，所述方法还包括：

将所述第二参数减去所述第一随机数，得到更新后的第二参数。

在一种可能的设计中，在所述原模图中，各所述用户节点和至少两个资源节点连接；

所述确定第一参数M，包括：

根据所述原模图，获取各个所述用户节点所连接的资源节点之间的距离数据；

根据第一函数，对相干带宽、所述距离数据、所述资源节点的数量N进行处理，得到所述第一参数M对应的最小值；

根据所述第一参数M对应的最小值，确定所述第一参数M。

在一种可能的设计中，生成所述K个用户节点各自对应的第二参数，包括：

根据第二函数，对各个所述用户节点所连接的资源节点之间的距离数据和所述第一参数M进行处理，得到各个所述K个用户节点各自对应的第二参数。

在一种可能的设计中，所述置换处理后的第二矩阵中包括扩展后的用户节点和扩展后的资源节点；

所述方法还包括：

根据所述第二矩阵中扩展后的资源节点和所述第一参数M，对扩展后的资源节点进行分组，得到M个资源节点组；以及，

根据所述第二矩阵中扩展后的用户节点和所述原模图中用户节点的数量K，对所述扩展后的用户节点进行分组，得到K个用户节点组。

第二方面，本申请实施例提供一种码本处理装置，包括：

获取模块，用于获取原模图对应的第一矩阵，其中，所述原模图中包括K个用户节点和N个资源节点，所述K为大于等于1的整数，所述N为大于等于1的整数；

确定模块，用于确定第一参数M，根据所述M，对所述第一矩阵中的元素进行置换处理，得到置换处理后的第二矩阵，其中，所述M用于指示所述置换处理的倍数，所述置换处理用于对所述用户节点和所述资源节点进行扩展；

处理模块，用于根据所述置换处理后的第二矩阵，得到目标码本，其中，所述目标码本包括扩展后的用户节点在扩展后的资源节点上传输的码字。

在一种可能的设计中，所述确定模块具体用于：

若是，则随机生成所述第一个非零元素的移位因子；

在一种可能的设计中，所述确定模块具体用于：

在0到所述第二参数的区间内随机选取第一随机数；

所述得到当前非零元素的移位因子之后，所述确定模块还用于：

所述确定模块具体用于：

根据所述第一参数M对应的最小值，确定所述第一参数M。

在一种可能的设计中，所述确定模块具体用于：

所述确定模块还用于：

第三方面，本申请实施例提供一种码本处理设备，包括：

存储器，用于存储程序；

处理器，用于执行所述存储器存储的所述程序，当所述程序被执行时，所述处理器用于执行如上第一方面以及第一方面各种可能的设计中任一所述的方法。

第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如上第一方面以及第一方面各种可能的设计中任一所述的方法。

本申请实施例提供一种码本处理方法及装置。该方法包括：获取原模图对应的第一矩阵，其中，原模图中包括K个用户节点和N个资源节点，K为大于等于1的整数，N为大于等于1的整数。确定第一参数M，根据M，对第一矩阵中的元素进行置换处理，得到置换处理后的第二矩阵，其中，M用于指示置换处理的倍数，置换处理用于对用户节点和资源节点进行扩展。根据置换处理后的第二矩阵，得到目标码本，其中，目标码本包括扩展后的用户节点在扩展后的资源节点上传输的码字。

其中，通过根据第一参数M对原模图对应的第一矩阵进行置换处理，从而能够构造出比较大的SCMA码本，能够有效对抗块衰落，并且本实施例中的置换处理是直接根据零矩阵和处理后的单位矩阵对第一矩阵中的元素进行置换，从而能够简单高效的实现对较大的SCMA码本的构造。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的6-4SCMA结构的因子图；

图2为本申请实施例提供的码本处理方法的流程图；

图3为本申请另一实施例提供的码本处理方法的流程图；

图4为本申请实施例提供的扩展之后用户节点与资源节点的一种连接方式的示意图；

图5为本申请实施例提供的扩展之后用户节点与资源节点的另一种连接方式的示意图；

图6为本申请实施例提供的扩展之后用户节点与多个资源节点的一种连接方式的示意图；

图7为本申请实施例提供的码本处理装置的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的码本处理设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了便于理解本申请的技术方案，首先对本申请所涉及的相关概念进行解释：

块衰落信道：在无线通信中，发送端发送信号到接收端的过程中，若信道系数在T个连续符号所组成的块内保持恒定，块与块之间的信道系数相互独立，则可称此信道是块衰落的。

SCMA：作为一种典型的码域非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA)技术，稀疏码分多址接入(Sparse Code Multiple Access，SCMA)技术具有较高的频谱效率，并且由于其具有低密度延拓的性质，使得其能使用迭代译码这种具有较低复杂度的译码方式来获得接近理论极限的误码性能，因此其收到学术界的极大关注。SCMA技术的核心思想是将多个用户的数据信息进行码域扩频以及非正交叠加，然后将叠加之后的信息在相同时域、频域上发送，最后在接收端使用相应的译码算法恢复出每个用户的发送消息。然而，码本的设计目前还没有一个明确的标准，况且SCMA码本设计的好坏也直接影响到译码端译码的误码率和译码算法的复杂度，所以研究较优化的SCMA码本设计算法具有重要的意义。

因子矩阵：在SCMA系统中可以包括多个用户节点和多个资源节点，其中，SCMA码本设计中的因子矩阵主要是用于描述SCMA系统中各个用户节点和资源节点之间的映射关系的。例如可以使用d_f以及d_v分别表示因子矩阵的每一行的1的数目和每一列的1的数目，d_f,d_v也是因子矩阵的两个主要参数。规则的因子矩阵每一行1的数目都是相同的，每一列1的数目也是相同的。也就是说，在规则的因子矩阵中每个资源节点所对应连接的用户节点的总数是一致的。同时，每个用户节点所对应连接的资源节点的总数也都是一致的。但在一般的SCMA中，每个资源节点所对应连接的用户节点的总数是任意的，不做限制的。当K个用户节点复用N个正交时频资源节点时，此时SCMA系统的过载因子为：λ＝K/N。

对于K＝6,N＝4,d_v＝2,d_f＝3的上行SCMA系统,其因子图如图1所示，图1为6-4SCMA结构的因子图，上述因子图对应的因子矩阵可以使用公式一表示，其中，此因子矩阵的规格为N×K。

如图1所示，6-4SCMA结构的因子图由用户节点10、资源节点20组成。其中，用户节点集合为UE＝{UE₁,UE₂,UE₃,UE₄,UE₅,UE₆}，资源节点集合为RE＝{RE₁,RE₂,RE₃,RE₄}。同时，在用户节点10与资源节点20之间使用连接线30进行连接，连接线则表示用户节点10与对应连接的资源节点30的复用关系，即表示该用户节点10复用该资源节点30进行信息传输。如图1所示，用户节点UE₁复用了资源节点RE₂,RE₄进行信息传输。同时可以看出，资源节点RE₁被用户节点UE₂,UE₃,UE₄所复用。

如公式1所示,图1所示的因子图对应的一个规格为4×6的矩阵F，其中行表示某一个资源节点，列表示某一个用户节点。以矩阵F中的一个行序号为2列序号为1的非零元素，它所表示的含义为用户节点UE₁复用资源节点RE₂进行信息传输。

需要说明的是，图1只是以示例的形式示意本申请所适用的一个因子矩阵所对应的因子图，并非对因子图进行的限定。

针对目前码本构造的复杂度较高的问题，因此，本申请设计了一种码本处理方法。

在上述介绍的内容的基础上，下面结合图2对本申请所提供的码本处理方法进行详细介绍，图2为本申请实施例提供的码本处理方法的流程图。

S201、获取原模图对应的第一矩阵，其中，原模图中包括K个用户节点和N个资源节点，K为大于等于1的整数，N为大于等于1的整数。

在本实施例中，原模图例如可以为SCMA因子图，在一种可能的实现方式中，例如可以从上述介绍的SCMA系统中获取一个SCMA码本，之后把获取的SCMA码本对应的SCMA因子图作为本实施例中用于码本处理的原模图，其中，获取到的SCMA因子图包含K个用户节点和N个资源节点，K为大于等于1的整数，N为大于等于1的整数。

其中，SCMA码本例如可以为小结构的码本，则本实施例中的原模图可以为小结构的原模图。

可以理解的是，原模图中所包括的用户节点的数量、资源节点的数量、以及用户节点和资源节点的对应关系，可以根据实际需求进行选择，其具体取决于当前需要对哪一个原模图进行处理，因此本实施例对原模图的实现方式不做特别限制。

在本实施例中，原模图中包括用户节点和资源节点之间的连接关系，则可以根据原模图中用户节点与资源节点之间的连接关系来获取原模图对应的第一矩阵。

其中，第一矩阵的规格为N×K，第一矩阵中的元素用于指示用户节点和资源节点是否具有连接关系，若某一用户节点和某一资源节点有连接关系，则表示该用户节点使用该资源节点进行信息传输；对应的，若没有连接关系，则表示用户节点未使用该资源节点进行信息传输。

在一种可能的实现方式中，矩阵中的元素至少包括第一元素及第二元素中的一种，第二元素例如可以用于指示某一用户节点和某一资源节点有连接关系，第一元素可以用于指示某一用户节点和某一资源节点没有连接关系。

例如，第一矩阵中位于第i行第j列的元素为第二元素，则表示第j个用户节点使用第i个资源节点进行信息传输，其中，i∈[1,N],j∈[1,K]；对应的，假设第一矩阵中位于第i行第j列的元素为第一元素，则表示为第j个用户节点未使用第i个资源节点进行信息传输。

本实施例对第一元素及第二元素的具体取值不做限制，其可以根据实际需求进行选择。在本实施例中，以第一元素取值为零元素0和第二元素取值为非零元素1为例，来对本实施例所提出的码本处理办法进行详述，当矩阵中的第一元素和第二元素的取值为其余的实现方式，比如说第一元素是10，第二元素是20时，其实现方式类似。

S202、确定第一参数M，根据M，对第一矩阵中的元素进行置换处理，得到置换处理后的第二矩阵，其中，M用于指示置换处理的倍数，置换处理用于对用户节点和资源节点进行扩展。

可以理解的是，本实施例中的原模图是小结构的原模图，通过对小结构的原模图进行扩展，从而能够有效的构造出较大的能够对抗块衰落信道的SCMA结构。

本实施例中的置换处理在本质上就是用于实现对原模图的用户节点和资源节点的总数目的扩展的，其中，第一参数M用于表示对原模图所对应的第一矩阵进行扩展的倍数。

其中，在置换处理的一种可能的实现方式中，例如可以根据M，确定M×M的零矩阵，将第一矩阵中的各个零元素置换为M×M的零矩阵；以及可以根据M，确定M×M的单位矩阵，根据M×M的单位矩阵对第一矩阵中的各个非零元素进行置换。

考虑到，在块衰落信道上若是资源节点之间的距离小于相干带宽，则这些资源节点将会经历相同的信道衰落。为了使得每个数据信息在块衰落信道上传输时经历不同的信道衰落，在本实施例在对非零元素进行置换的过程中，还要对用于替换各个非零元素的单位矩阵进行循环移位处理。其中，循环移位因子作为循环移位处理中一个很重要的参数，其中，循环移位因子取正整数。

下面对根据循环移位因子对单位矩阵进行循环移位处理的具体操作进行详细介绍，具体可以参考公式二和公式三。

如公式二和公式三所示，E为一个规格为3×3的单位矩阵。当单位矩阵E以循环移位因子为2向右或以循环移位因子为1向左进行循环移位处理时，将会得到矩阵E'。在本实施例对循环移位的移位方向不做限制，其可以根据实际需求进行选择，只要保证在对单位矩阵进行循环移位的过程中，始终按照一个方向进行移动即可，例如预先设置循环移位操作都是向左移动，或者预先设置循环移位操作都是向右移动。

在本实施例中，以移位方向为向右移位为例，来对本申请所提出的循环移位处理进行详述。

为了实现对抗块衰落，将在对各个非零元素所对应的单位矩阵进行循环处理时，对各个循环移位因子的取值进行限制，即满足一定要求的循环移位因子才能保证数据信息在块衰落信道上进行传输时具有块衰落对抗性，其中，循环移位因子所满足的要求例如可以为某个预设公式的限制，或者可以为某个数值的限制。

对第一矩阵完成置换处理后，得到规格为(N×M)×(K×M)的第二矩阵。其中，扩展后的资源节点的数目为N×M，扩展后的用户节点的数目为K×M。若在第一矩阵中至少包括一个非零元素1，那么在第二矩阵中至少包括M个非零元素1。

S203、根据置换处理后的第二矩阵，得到目标码本，其中，目标码本包括扩展后的用户节点在扩展后的资源节点上传输的码字。

在第一矩阵完成置换处理操作后，得到的第二矩阵。其中，第二矩阵中的0和1将用于指示扩展后的用户节点与扩展后的资源节点之间的连接关系。因此根据第二矩阵，可以得到根据小结构SCMA码本进行扩展处理后的目标码本，其中，目标码本包括扩展后的用户节点在扩展后的资源节点上传输的码字。

可以理解的是，在本实施例中，扩展后的用户节点可以在各自对应的扩展后的资源节点上进行数据的传输，那么本实施例的目标码本中就可以包括扩展后的用户节点在各自对应的资源节点上进行传输的码字。

本申请实施例提供的码本处理方法，包括：获取原模图对应的第一矩阵，其中，原模图中包括K个用户节点和N个资源节点，K为大于等于1的整数，N为大于等于1的整数。确定第一参数M，根据M，对第一矩阵中的元素进行置换处理，得到置换处理后的第二矩阵，其中，M用于指示置换处理的倍数，置换处理用于对用户节点和资源节点进行扩展。根据置换处理后的第二矩阵，得到目标码本，其中，目标码本包括扩展后的用户节点在扩展后的资源节点上传输的码字。其中，通过根据第一参数M对原模图对应的第一矩阵进行置换处理，从而能够构造出比较大的SCMA码本，能够有效对抗块衰落，并且本实施例中的置换处理是直接根据零矩阵和处理后的单位矩阵对第一矩阵中的元素进行置换，从而能够简单高效的实现对较大的SCMA码本的构造。

在上述实施例的基础上，下面结合一个具体的实施例对本申请提供的码本处理方法进行进一步的详细介绍，图3为本申请另一实施例提供的码本处理方法的流程图，图4为扩展之后用户节点与资源节点的一种连接方式的示意图，图5为扩展之后用户节点与资源节点的另一种连接方式的示意图，图6为扩展之后用户节点与多个资源节点的一种连接方式的示意图。

如图3所示，该方法包括：

S301、获取原模图对应的第一矩阵，其中，原模图中包括K个用户节点和N个资源节点，K为大于等于1的整数，N为大于等于1的整数。

其中，S301的实现方式与上述S201的实现方式类似，此处不再赘述。

S302、根据原模图，获取各个用户节点所连接的资源节点之间的距离数据。

在本实施例中所使用的原模图中，包括K个用户节点、N个资源节点并且限定每个用户节点连接的资源节点的数量为L，其中，L≤N。那么对于单个用户节点来说，该用户所连接的L个资源节点有

种情况。

在本实施例中，在确定第一参数M的过程中，例如可以根据用户节点所连接的资源节点之间的距离进行确定。

在一种可能的实现方式中，若一个用户节点连接2个资源节点，则例如可以定义一个变量T_jp，它表示在原模图中某个用户节点所连接的两个资源节点之间的距离，其中，资源节点之间的距离可以理解为：在原模图所对应的第一矩阵中，两个资源节点的行序号的差值。例如可以参见上述公式一，在K＝6,N＝4,L＝2的原模图所对应的第一矩阵中，列序号为1的用户节点UE₁连接了两个资源节点，这两个资源节点分别为行序号为2的资源节点RE₂和行序号为4的资源节点RE₄。那么此时对于用户节点UE₁来说，资源节点RE₂,RE₄之间的距离T_jp＝4-2＝2。

由于在本实施例中限定每个用户节点连接的资源节点的数量为L，两个资源节点进行组合的数目为

那么对于原模图中的每个用户节点来说，资源节点的距离数据的数目也是

在另一种可能的实现方式中，若一个用户节点连接2个以上的资源节点，则例如可以定义一个变量T_j,(1,L)，其中，T_j,(1,L)分别表示用户节点UE_j所连接的资源节点中从左往右数的第一个和第L个资源节点之间的距离。

S303、根据第一函数，对相干带宽、距离数据、资源节点的数量N进行处理，得到第一参数M对应的最小值。

在本实施例中，在确定M的过程中，是根据第一函数，对相干带宽、距离数据、资源节点的数量N进行处理，从而得到第一参数M对应的最小值，最终根据M对应的最小值，确定了M，也就是第一函数是用于指示M所需要满足的条件的，其中第一函数例如可以为一个公式，下面M所需要满足的第一函数的推导过程进行介绍：

在连接用户节点和资源节点之前，为了能够更加清晰地表示用户节点与资源节点之间的连接关系，可以首先对第二矩阵中扩展后的用户节点和资源节点分别进行分组，具体的分组方法如公式四和公式五所示。

其中，U_k表示用户节点的分组，G_m表示资源节点的分组。

将用户节点根据公式四给出的办法分成k个用户节点组。将资源节点按照公式五给出的方法分成m个资源节点组，每个资源节点组内的资源节点是按顺序排列的，每个资源节点组也是按顺序排列的。

接下来对分组后的用户节点和资源节点之间的连接关系以及每个用户节点具体使用的码字，结合公式六进行进一步地详述。

公式六可以看作为一个经过循环移位后用来替换原模图中非零元素的矩阵。公式六中的矩阵E₃的列表示用户节点，行表示资源节点。由公式六可以看出，每一列只有一个非零元素，每一行也只有一个非零元素。假设其中的某一个非零元素的列序号为c，行序号为m，那么其表示的含义是列序号为c的用户节点所连接的资源节点在资源节点组G_m当中。如果矩阵E₃是用来替换原模图中第i行的非零元素的矩阵，那么最终连接的资源节点是资源节点组G_m当中的第i个资源节点。

另外，在发送端向接收端传输信息的过程中，用户节点在发送端得到二进制比特流，然后利用SCMA将此二进制比特流转换成SCMA码字，从而SCMA码字在信道中传输，最终被接收端接收。对于扩展后得到第二矩阵中的用户节点来说，每个用户节点所使用的码字与它所处的用户节点组有关。若是用户节点在第k个用户节点组内，那么它所使用的码字是原模图中第k个用户所使用的码字。

另外，本实施例中还可以定义一个变量相对位移B_p，表示在进行置换处理的过程中，两个矩阵之间的相对位移。其中，相对位移是指在原模图中，行序号较小的非零元素所对应的矩阵应该向右移多少位才能变得和行序号较大的非零元素所对应的矩阵一样，因此，B_p的取值应该满足B_p∈N且B_p≥0。例如可以参见上述公式二和公式三，由此可以看出公式二和公式三之间的相对位移B_p＝2。

在基于上述介绍的两种距离数据：两个资源节点之间的距离T_jp和矩阵之间的相对位移B_p。接下来，考虑在一般情况下，两个矩阵之间的差异性。假设某个用户节点所连接的其中两个资源节点所对应的矩阵之间的相对位移是B_p。将这两个矩阵同时向右进行循环移位相同的位数，则这两个矩阵之间的相对位移不会发生改变，还是B_p。那么同时移动两个矩阵，直到在原模图中行序号较小的非零元素所对应的矩阵变成单位矩阵。此时，两个矩阵如公式七和公式八所示。

由公式七和公式八可以看出，两个矩阵每一列的非零元素所对应的矩阵行序号之间距离只有两个值：M-B_p和-B_p。

基于上述介绍的内容，现在考虑对经过扩展M倍后的6-4结构的原模图中资源节点的情况进行分析。在一种可能的实现方式中，扩展后的用户节点UE_j与资源节点RE_i的连接方式如图4所示，图4为扩展之后用户节点与资源节点的一种连接方式的示意图。假设在原模图中，有一个用户节点UE_j所连接的两个资源节点是第三个资源节点和第四个的资源节点。同时假设在扩展后所得到的第二矩阵中，用户节点所连接的两个资源节点如图4所示，分别是资源节点组G_m1中的第三个资源节点和资源节点组G_m2中的第四个资源节点。

若扩展之后，在经过循环移位后的两个矩阵中该用户节点所对应列的行序号的差值为M-B_p时，其所表示的含义为资源节点组G_m2是资源节点组G_m1后面的第M-B_p个资源节点组。那么根据资源节点之间的距离的定义，可以得知用户节点UE_j所连接两个资源节点之间的距离为4M-4B_p+1。

在另一种可能的实现方式中，若扩展之后，在经过循环移位后的两个矩阵中该用户节点所对应列的行序号的差值为-B_p时，其所表示的含义为资源节点组G_m2是资源节点组G_m1前面的第B_p个资源节点组。在一种可能的实现方式中，扩展后的用户节点与资源节点的另一种连接方式如图5所示，图5为扩展之后用户节点与资源节点的另一种连接方式的示意图。那么同样的，根据资源节点之间的距离的定义，可以得知用户节点UE_j所连接两个资源节点之间的距离为4B_p-1。

将上述根据示例确定距离的过程推广到一般情况来进行分析。将一个包括K个用户节点，N个资源节点的原模图扩展M倍时：

若扩展之后，经过循环移位后的资源节点组与经过循环移位后的资源节点组的相对位移M-B_p时，其所对应的扩展之后用户节点所连接的两个资源节点之间的距离为NM-NB_p+T_jp；

若扩展之后，经过循环移位后的资源节点组与经过循环移位后的资源节点组的相对位移-B_p时，其所对应的扩展之后用户节点所连接的两个资源节点之间的距离为NB_p-T_jp。考虑到无线信号在复杂的块衰落信道中传播会产生块衰落，并且在不同空间位置上其衰落特性不同。传统上通过分集提供独立的衰落信道在接收机接收多个发射信号的副本。从中提取发射信号。当不同的信息比特经过独立的衰落，所有的副本同时深衰落的概率非常的小，这样，接收机可以从衰落较轻的接收信号提取发送的比特。由于到当两个资源节点之间的距离大于天线之间的相关距(通常相隔十个信号波长以上)时，两处的信号就被认为完全不相关，会经历不同的衰落，从而避免产生深衰落。因此，当两处的信号完全不相关时，可以实现信号空间分集接收。

在本实施例中，为了使所有的用户节点获得良好的分集增益，在块衰落信道上传输时必须让每个用户节点所连接的两个资源节点经历不同的块衰落，即要满足每个用户节点所连接的两个资源节点之间的间距大于等于N_c相干带宽。由此，结合根据两个资源节点的距离可以的得出一下不等式，如公式九所示。

其中，N_c为相干带宽。

考虑到相对位移是一个整数，由此可以通过上述公式九获得由原模图中同一用户节点所连接的资源节点扩展之后生成的矩阵之间相对位移关系为公式十所示。

进一步地，由公式十可以得到不等式，如公式十一所示。

由公式十一，可以得知当在原模图中每个用户节点最多连接两个资源节点的情况下，扩展倍数即第一参数M需要满足的条件，如公式十二所示。

由公式十二知，在用户节点连接两个资源节点的情况下，可以根据上述介绍的公式十二，对相干带宽、距离数据、资源节点的数量N进行处理，得到第一参数M对应的最小值。

当在原模图中，两个用户节点连接的资源节点大于两个的时候，公式十二就不是充分条件了。当原模图中用户节点所连接的资源节点如图6所示，图6为扩展之后用户节点与多个资源节点的一种连接方式的示意图。在图6中，用户节点UE_j连接了三个资源节点，所连接的资源节点的编号为F₁,F₃,F₄。T_j,(1,2)表示在用户节点UE_j所连接的资源节点中从左往右数的第一个和第二个资源节点之间的距离。同理可知，T_j,(2,3)表示在用户节点UE_j所连接的资源节点中从左往右数的第二个和第三个资源节点之间的距离。

因此，图6所示的原模图扩展M倍之后矩阵的相对位移应该满足下列不等式，如公式十三所示。

其中，B_1,2为用户节点UE_j所连接的资源节点中从左往右数的第一个和第二个资源节点所在的单位矩阵之间的相对位移。同理可知，B_2,3为用户节点UE_j所连接的资源节点中从左往右数的第二个和第三个资源节点所在的单位矩阵之间的相对位移。B_1,3为用户节点UE_j所连接的资源节点中从左往右数的第一个和第三个资源节点所在的单位矩阵之间的相对位移。由相对位移的定义可知，用户节点所连接的三个资源节点中两两资源节点之间的距离关系，如公式十四所示。

B_1,3＝B_1,2+B_2,3 公式十四

由T_j,(1,2)和T_j,(2,3)的含义可知，T_j,(1,3)表示在用户节点UE_j所连接的资源节点中从左往右数的第一个和第三个资源节点之间的距离。由资源节点之间的距离的定义可知，用户节点与所连3个资源节点中两两资源节点之间的距离关系，如公式十五所示。

T_j,(1,3)＝T_j,(1,2)+T_j,(2,3) 公式十五

根据用户节点与所连三个资源节点中两两资源节点之间的距离关系，由此式可以得到公式十六。

由于存在B_1,3＝B_1,2+B_2,3，因此当B_1,2和B_2,3满足公式十三的时候，那么B_1,3一定满足公式十三。

将以上这种一个用户节点连接三个资源节点的情况扩展到到一般情况，即一个用户节点连接L，L≥3个资源节点，其中，定义资源节点对为(1,2),(2,3),...,(L-1,L)和(1,L)。

如果我们将原模图中其中的单个用户节点所连接的资源节点列出来，对每一对相邻的资源节点所对应矩阵之间的相对位移进行相加，那么最终得到的结果将是：这个用户节点所连接的第一个资源节点和最后一个资源节点所对应的矩阵的相对位移B_1,L，并且此相对位移可由公式十得出，同时相对位移必须满足公式十七。

由此，可以进一步得到，单个用户节点所连接的资源节点中各资源节点对所对应的矩阵的相对位移，如公式十八所示。

根据公式十八，可以得出，扩展倍数M和相干带宽N_c之间的关系应该满足下列不等式，如公式十九所示。此不等式即为用于确定扩展倍数M的第一函数。

S304、根据第一参数M对应的最小值，确定第一参数M。

根据公式十九中的第一函数，可以得到扩展倍数M的最小值M_min，如公式二十所示。

那么当对原模图进行扩展时，扩展倍数M的取值范围为：M∈[M_min,+∞]且M∈N⁺。根据扩展倍数M的取值范围，确定第一参数M。

在一种可能的实现方式中，例如可以根据信道的实际情况，来确定第一参数M，其中，第一参数M要在M的取值范围内。

S305、根据M，确定M×M的零矩阵，将第一矩阵中的零元素置换为M×M的零矩阵。

S306、根据M，确定M×M的单位矩阵。

下面对S305和S306一起进行介绍，在确定好第一参数M后，接下来对第一矩阵中的零元素和非零元素分别进行置换处理。

根据第一参数，确定M×M的零矩阵，将第一矩阵中的各个零元素置换为M×M的零矩阵。再根据M，确定M×M的单位矩阵。

S307、遍历原模图中的K个用户节点，生成K个用户节点各自对应的第二参数。

在对第一矩阵中的非零元素进行置换处理之前，考虑到，在块衰落信道上处于相干带宽下的资源节点会经历相同的块信道衰落。为了使得每个数据信息在块衰落信道上传输时经历不同的信道衰落，避免遭受深衰落的影响。在本实施例在对非零元素进行置换的过程中，还要对用于替换各个非零元素的单位矩阵进行循环移位处理。

在对每个用户节点中所对应的非零元素进行置换处理之前，需要遍历原模图中的K个用户节点，为这个K个用户节点生成各自对应的第二参数，在一种可能的实现方式中，第二参数例如可以满足如下公式二十一：

可以理解的是，第二参数实际上就是M的取值和上述介绍的确定M的公式十九中，用户节点所对应的计算部分的差值，因此，可以根据上述介绍的公式二十一，为每个用户节点确定各自对应的第二参数。

S308、分别遍历第一矩阵中每一列中的非零元素，判断非零元素是否为当前列中的第一个非零元素，若是，则执行S309，若否，则执行S310。

接下来，为了对各个非零元素对应的单位矩阵进行循环移位处理，则需要为第一矩阵中非零元素求得各自对应的移位因子，则需要遍历第一矩阵中每一列中的非零元素。

在本实施例中，针对第一个非零元素和第一个非零元素之外的非零元素，在确定移位因子时，实现方式存在一定的差距，因此可以首先判断遍历到第一矩阵中每一列中的非零元素是否为当前列的第一个非零元素。

S309、随机生成第一个非零元素的移位因子。

在一种可能的实现方式中，若当前遍历到的非零元素是当前列的第一个非零元素时，则可以为当前的非零元素随机生成各自对应的移位因子，也就是说每一列的第一个非零元素的移位因子都是随机生成的。

S310、根据上一个非零元素的移位因子、最小相对位移和当前非零元素对应的第二参数，得到当前非零元素的移位因子。

在另一种可能的实现方式中，若当前遍历到的非零元素不是当前列的第一个非零元素，则此时该非零元素所对应的移位因子需要通过三个参数得到，其中这三个参数分别为：

上一个非零元素所使用的移位因子、根据公式十计算得到两个矩阵之间要满足的最小相对位移以及从[0,R_j]中随机选取一个数V_random。其中，所述上一个非零元素为当前非零元素的上一个非零元素。

在一种可能的实现方式中，可以将此三个参数进行相加操作，即可得到此非零元素所对应的移位因子。

同时，在求得此非零元素所对应的移位因子之后，需要将R_j减去上一个非零元素所获得的随机数V_random，即令R_j＝R_j-V_random。然后，再根据新的[0,R_j]为下一个非零元素生成随机数V_random。

对每一列的元素进行遍历，直至遍历到最后一位元素。此时，已经为每一列的非零元素求得各自对应的移位因子。

S311、根据各个非零元素各自对应的移位因子，分别对M×M的单位矩阵进行移位处理，得到多个移位处理后的单位矩阵。

根据上述为第一矩阵中的各个非零元素得到各自对应的移位因子，分别对M×M的单位矩阵进行对应的移位处理，从而得到用于置换第一矩阵中的各个非零元素所对应的经过移位处理后的单位矩阵。

S312、将各个非零元素置换为各自对应的移位处理后的单位矩阵。

在各个非零元素得到所对应的经过移位处理后的单位矩阵后，将各个非零元素置换为各自对应的移位处理后的单位矩阵。

S313、根据置换处理后的第二矩阵，得到目标码本，其中，目标码本包括扩展后的用户节点在扩展后的资源节点上传输的码字。

其中，S313的实现方式与上述S203的实现方式类似，此处不再赘述。

本申请实施例提供的码本处理方法，包括：获取原模图对应的第一矩阵，其中，原模图中包括K个用户节点和N个资源节点，K为大于等于1的整数，N为大于等于1的整数。根据原模图，获取各个用户节点所连接的资源节点之间的距离数据。根据第一函数，对相干带宽、距离数据、资源节点的数量N进行处理，得到第一参数M对应的最小值。根据第一参数M对应的最小值，确定第一参数M。根据M，确定M×M的零矩阵，将第一矩阵中的零元素置换为M×M的零矩阵。根据M，确定M×M的单位矩阵。遍历原模图中的K个用户节点，生成K个用户节点各自对应的第二参数。分别遍历第一矩阵中每一列中的非零元素，判断非零元素是否为当前列中的第一个非零元素。若是，则随机生成第一个非零元素的移位因子。若否，则根据上一个非零元素的移位因子、最小相对位移和当前非零元素对应的第二参数，得到当前非零元素的移位因子。根据各个非零元素各自对应的移位因子，分别对M×M的单位矩阵进行移位处理，得到多个移位处理后的单位矩阵。将各个非零元素置换为各自对应的移位处理后的单位矩阵。根据置换处理后的第二矩阵，得到目标码本，其中，目标码本包括扩展后的用户节点在扩展后的资源节点上传输的码字。相对于现有的SCMA码本构造方式，根据本申请中的循环扩展方法能够非常简单的构造出比较大的SCMA码本，而且能够对抗块衰落信道，获得良好的误码性能，有利于SCMA的实用化。

图7为本申请实施例提供的码本处理装置的结构示意图。如图7所示，该装置70包括：获取模块701，确定模块702，处理模块703。

获取模块701，用于获取原模图对应的第一矩阵，其中，所述原模图中包括K个用户节点和N个资源节点，所述K为大于等于1的整数，所述N为大于等于1的整数；

确定模块702，用于确定第一参数M，根据所述M，对所述第一矩阵中的元素进行置换处理，得到置换处理后的第二矩阵，其中，所述M用于指示所述置换处理的倍数，所述置换处理用于对所述用户节点和所述资源节点进行扩展；

处理模块703，用于根据所述置换处理后的第二矩阵，得到目标码本，其中，目标码本包括扩展后的用户节点在扩展后的资源节点上传输的码字。

在一种可能的设计中，所述确定模块702具体用于：

若是，则随机生成所述第一个非零元素的移位因子；

在一种可能的设计中，所述确定模块702具体用于：

在0到所述第二参数的区间内随机选取第一随机数；

所述得到当前非零元素的移位因子之后，所述确定模块702还用于：

所述确定第一参数M，所述确定模块702具体用于：

根据所述第一参数M对应的最小值，确定所述第一参数M。

在一种可能的设计中，所述确定模块702具体用于：

所述确定模块702还用于：

本实施例提供的装置，可用于执行上述方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，本实施例此处不再赘述。

图8为本申请实施例提供的码本处理设备的硬件结构示意图，如图8所示，本实施例的码本处理设备80包括：处理器801以及存储器802；其中

存储器802，用于存储计算机执行指令；

处理器801，用于执行存储器存储的计算机执行指令，以实现上述实施例中码本处理方法所执行的各个步骤。具体可以参见前述方法实施例中的相关描述。

可选地，存储器802既可以是独立的，也可以跟处理器801集成在一起。

当存储器802独立设置时，该码本处理设备还包括总线803，用于连接所述存储器802和处理器801。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行所述计算机执行指令时，实现如上码本处理设备所执行的码本处理方法。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

上述以软件功能模块的形式实现的集成的模块，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能模块存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(英文：processor)执行本申请各个实施例所述方法的部分步骤。

应理解，上述处理器可以是中央处理单元(英文：Central Processing Unit，简称：CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(英文：Digital Signal Processor，简称：DSP)、专用集成电路(英文：Application Specific Integrated Circuit，简称：ASIC)等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合发明所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。

存储器可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储NVM，例如至少一个磁盘存储器，还可以为U盘、移动硬盘、只读存储器、磁盘或光盘等。

总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，ISA)总线、外部设备互连(Peripheral Component，PCI)总线或扩展工业标准体系结构(ExtendedIndustry Standard Architecture，EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，本申请附图中的总线并不限定仅有一根总线或一种类型的总线。

上述存储介质可以是由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种码本处理方法，其特征在于，包括：

根据所述置换处理后的第二矩阵，得到目标码本，其中，所述目标码本包括所述扩展后的用户节点在所述扩展后的资源节点上传输的码字。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述M，对所述第一矩阵中的元素进行置换处理，得到置换处理后的第二矩阵，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述扩展后的用户节点的数量为K×M个，所述扩展后的资源节点的数量为N×M个。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，根据所述M×M的单位矩阵对所述第一矩阵中的非零元素进行置换，包括：

若是，则随机生成所述第一个非零元素的移位因子；

若否，则根据上一个非零元素的移位因子、最小相对位移和当前非零元素对应的第二参数，得到当前非零元素的移位因子；

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述上一个非零元素的移位因子、最小相对位移和当前非零元素对应的第二参数，得到当前非零元素的移位因子，包括：

在0到所述第二参数的区间内随机选取第一随机数；

所述得到当前非零元素的移位因子之后，所述方法还包括：

6.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在所述原模图中，各所述用户节点和至少两个资源节点连接；

所述确定第一参数M，包括：

根据所述第一参数M对应的最小值，确定所述第一参数M。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，生成所述K个用户节点各自对应的第二参数，包括：

8.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述置换处理后的第二矩阵中包括扩展后的用户节点和扩展后的资源节点；

所述方法还包括：

9.一种码本处理装置，其特征在于，包括：

处理模块，用于根据所述置换处理后的第二矩阵，得到目标码本，其中，所述目标码本用于指示扩展后的用户节点和扩展后的资源节点的连接关系。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述确定模块具体用于：

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述扩展后的用户节点的数量为K×M个，所述扩展后的资源节点的数量为N×M个。

12.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，所述确定模块具体用于：

若是，则随机生成所述第一个非零元素的移位因子；

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述确定模块具体用于：

在0到所述第二参数的区间内随机选取第一随机数；

14.根据权利要求9-11任一项所述的装置，其特征在于，在所述原模图中，各所述用户节点和至少两个资源节点连接；

所述确定模块具体用于：

根据所述第一参数M对应的最小值，确定所述第一参数M。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述确定模块具体用于：

16.根据权利要求9-11任一项所述的装置，其特征在于，所述置换处理后的第二矩阵中包括扩展后的用户节点和扩展后的资源节点；

所述确定模块还用于：

17.一种码本处理设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储程序；

处理器，用于执行所述存储器存储的所述程序，当所述程序被执行时，所述处理器用于执行如权利要求1-8中任一所述的方法。

18.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-8中任一所述的方法。