稀疏碼多址接入技術(shù)研究.pdf

1、在移動通信系統(tǒng)中，多址技術(shù)是用來區(qū)分不同用戶的一種技術(shù)。面向2020年以及未來，更高的頻譜效率和海量的設(shè)備連接等要求為第五代移動通信系統(tǒng)(The Fifth GenerationMobile Communication Systems，5G)的多址接入技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。稀疏碼多址接入(Sparse Code Multiple Access，SCMA)技術(shù)是非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access，N

2、OMA)技術(shù)的代表，它具有諸多優(yōu)點。首先，SCMA技術(shù)支持過載，可以極大提升接入終端的數(shù)目。其次，碼字的稀疏性使得SCMA可以使用消息傳遞算法(Message Passing Algorithm，MPA)以較低的復(fù)雜度來逼近最大后驗概率檢測器性能。最后，多維碼字的使用可以帶來成型增益和頻譜效率的提升。因此，SCMA技術(shù)是5G中一種非常具有競爭力的多址技術(shù)。
　　本文在深入研究了SCMA技術(shù)中的MPA算法之后，從證據(jù)理論的角度出發(fā)，

3、證明了變量節(jié)點的更新規(guī)則是Dempster-Shafer證據(jù)合成規(guī)則的特例。同時，結(jié)合證據(jù)理論已有的研究成果，分析并仿真驗證了MPA檢測器會受到與常識相悖的消息的影響。為了避免這一情況，本文首先提出在SMP（Standard Message Passing，標準消息傳遞）算法中加入限界，也即在功能節(jié)點更新之后對其更新結(jié)果進行限下界處理。限界雖然可以有效對抗與常識相悖的消息所造成的MPA檢測器發(fā)散，但是也同樣會阻止正確消息的傳播從而造成檢

4、測性能的下降。進一步地，本文還將SMP算法中全并行的消息傳遞方案修改為串行的消息傳遞方案，提出了RMP（Row Message Passing，行消息傳遞）算法。通過在消息傳遞的過程中加入Turbo效應(yīng)，RMP算法可以提高傳遞消息可靠性，從而降低與常識相悖的消息的出現(xiàn)頻率。本文提出的RMP算法具有更快的收斂速度和更優(yōu)的檢測性能。
　　SCMA是一種多用戶檢測技術(shù)，可以將其與譯碼和多天線技術(shù)結(jié)合在一起進行聯(lián)合設(shè)計來進一步提升系統(tǒng)的性

5、能。本文首先研究了SCMA檢測器與LDPC碼譯碼器的聯(lián)合設(shè)計問題，包括直接級聯(lián)設(shè)計，Turbo結(jié)構(gòu)的檢測譯碼器和基于因子圖合并的聯(lián)合檢測譯碼器，并通過仿真對比分析了三種檢測器的性能差異。最后，在接收端多天線的場景下，本文推導(dǎo)了最大比合并時SCMA接收機的修改模型，提出了一種基于因子圖合并(FactorGraph Combining，F(xiàn)GC)的增益合并方式。FGC不僅可以獲得EGC(Equal Gain Combining，等增益合并)的