稀疏碼多址接入系統(tǒng)碼本設計及并行多用戶檢測.pdf

1、稀疏碼多址接入Sparse Code Multiple Access,SCMA)技術是第五代移動通信Fifth Generation,5G)的候選多址技術之一,由低密度簽名序列Low Density Signature,LDS)技術演進而來。相比于LDS技術,SCMA技術將LDS技術中的正交幅度調制(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)器和稀疏擴頻器合二為一進行聯合優(yōu)化,把用戶的數據比特直接映射為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)可以采用低復雜度的消息傳遞算法(Message Passing Algorithm,MPA)進行多用戶檢測(Multiple User Detection,MUD)來逼近最大后驗概率(Maximum aPosterior,MAP)檢測的誤比特率(Bit Error Rate,BER)性能。本文以SCMA技術為研究對象,對SCM

3、A技術中低復雜度多用戶檢測算法和碼本設計這兩個方面進行了深入的研究。具體研究成果如下:
　　針對門限MPA存在的低門限時誤比特率較高問題,本文提出一種改進的SCMA多用戶檢測算法。所提出的算法在門限MPA的基礎上,增加了對用戶節(jié)點穩(wěn)定性必要條件的判決,即只有符合門限條件并通過用戶節(jié)點穩(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機制造成的后驗軟信息損失。與門限MPA相比,所提出的算法可

4、使消息在低門限時迭代得更加充分,從而在低門限時仍然能夠使SCMA用戶獲得較好的BER性能。仿真結果表明,在低門限時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。
　　針對基于網格編碼調制(Trellis Coded Modulation,TCM)子集分割SCMA碼本設計方案中存在的總星座中星座點全部分布在圓環(huán)上從而不能充分利用整個星座空間的問題,本文提出一種改進的SCMA碼本設計方案。該改進方案以L

5、attice星座為基礎,將星座旋轉和星座放縮與TCM子集分割相結合。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性以及不同碼字間的能量差異。與TCM碼本設計方案相比,本文所提改進碼本設計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多用戶檢測器更有效地運行,從而使SCMA用戶獲得更好的BER性能。仿真結果表明,采用本文所提改進碼本設計方案的SCMA用戶BER性能明顯好于采用TCM碼本的BER性能。