稀疏碼多址接入系統(tǒng)碼本設(shè)計(jì)及并行多用戶檢測(cè).pdf

1、稀疏碼多址接入Sparse Code Multiple Access,SCMA)技術(shù)是第五代移動(dòng)通信Fifth Generation,5G)的候選多址技術(shù)之一,由低密度簽名序列Low Density Signature,LDS)技術(shù)演進(jìn)而來(lái)。相比于LDS技術(shù),SCMA技術(shù)將LDS技術(shù)中的正交幅度調(diào)制(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)器和稀疏擴(kuò)頻器合二為一進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化,把用戶的數(shù)據(jù)比特直接映射為SC

2、MA碼本中的多維碼字,從而使SCMA系統(tǒng)獲得了LDS所沒(méi)有的成型增益。此外,SCMA碼字的稀疏性使得SCMA系統(tǒng)可以采用低復(fù)雜度的消息傳遞算法(Message Passing Algorithm,MPA)進(jìn)行多用戶檢測(cè)(Multiple User Detection,MUD)來(lái)逼近最大后驗(yàn)概率(Maximum aPosterior,MAP)檢測(cè)的誤比特率(Bit Error Rate,BER)性能。本文以SCMA技術(shù)為研究對(duì)象,對(duì)SCM

3、A技術(shù)中低復(fù)雜度多用戶檢測(cè)算法和碼本設(shè)計(jì)這兩個(gè)方面進(jìn)行了深入的研究。具體研究成果如下:
　　針對(duì)門限MPA存在的低門限時(shí)誤比特率較高問(wèn)題,本文提出一種改進(jìn)的SCMA多用戶檢測(cè)算法。所提出的算法在門限MPA的基礎(chǔ)上,增加了對(duì)用戶節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定性必要條件的判決,即只有符合門限條件并通過(guò)用戶節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定性必要條件判決的用戶才能被提前解碼。這提高了提前判決碼字的可靠性并減少了因變相硬判的檢測(cè)機(jī)制造成的后驗(yàn)軟信息損失。與門限MPA相比,所提出的算法可

4、使消息在低門限時(shí)迭代得更加充分,從而在低門限時(shí)仍然能夠使SCMA用戶獲得較好的BER性能。仿真結(jié)果表明,在低門限時(shí)采用該文所提出的算法SCMA用戶BER性能明顯好于采用門限MPA的BER性能。
　　針對(duì)基于網(wǎng)格編碼調(diào)制(Trellis Coded Modulation,TCM)子集分割SCMA碼本設(shè)計(jì)方案中存在的總星座中星座點(diǎn)全部分布在圓環(huán)上從而不能充分利用整個(gè)星座空間的問(wèn)題,本文提出一種改進(jìn)的SCMA碼本設(shè)計(jì)方案。該改進(jìn)方案以L

5、attice星座為基礎(chǔ),將星座旋轉(zhuǎn)和星座放縮與TCM子集分割相結(jié)合。這不僅能夠充分利用星座空間,還可以引入碼字非零元素之間的相關(guān)性以及不同碼字間的能量差異。與TCM碼本設(shè)計(jì)方案相比,本文所提改進(jìn)碼本設(shè)計(jì)方案不僅能夠更加充分利用星座空間,還能夠使SCMA系統(tǒng)接收端MPA多用戶檢測(cè)器更有效地運(yùn)行,從而使SCMA用戶獲得更好的BER性能。仿真結(jié)果表明,采用本文所提改進(jìn)碼本設(shè)計(jì)方案的SCMA用戶BER性能明顯好于采用TCM碼本的BER性能。