稀疏码多址接入技术的资源分配与系统设计

发布时间：2020-07-04 21:41

【摘要】：稀疏码多址接入(SCMA)技术是一种基于预先定义码本的非正交多址接入技术。在SCMA中,比特映射到符号和扩频融合为一个过程,信息比特会被直接映射到预先定义好的码本的多维码字上。与低密度签名(LDS)中简单的QAM符号的重复相比,多维星座点的成形增益是SCMA的性能提升的主要优势。与LDS类似,SCMA可以采用一种具有低复杂度的接近最优性能的基于消息传递算法(MPA)的接收机。本文主要分为两个部分,第一部分是基于高斯输入的SCMA码本与功率分配的研究。考虑在单小区上行系统中,通过设计特定的码本结构,推导出系统容量,提出码本分配算法,完成码本与功率的联合分配。本文提出了一种特别的码本,在保证性能的前提下,可以抵消码字各维分量相关性,方便进行系统的优化。最大化系统和速率的问题可以转化为两个子问题,分别是码本分配问题和功率分配问题。本文提出一种搜索算法来解决码本分配问题,然后在已知码本情况下,最大化系统吞吐量的功率分配问题可以证明为凸问题,可以使用凸优化求得最优解。然后将功率分配的结果与码本分配的结果进行迭代优化,最终可以得到一个联合码本与功率分配的次优解。第二部分是低复杂度SCMA系统在FPGA上的设计与实现。在开发板DE5-NET上,设计编码、信道、迭代译码等模块,实现信号在SCMA系统中发射、传输以及接收的过程,通过得到的误码率与运算时间来研究SCMA的译码性能和复杂度。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.5;TN791
【图文】：

示意图,频分多址,示意图,信道

在频分双工系统中，每个用户被分配一个信道，包含两个上行从用户到基站方向传输的信道，另一个作为下行从基站到用户信道。后面会讲到的第一代移动通信系统，就是以频分多址作为核是需要用到的频谱资源很多。用图 1-1 来直观地表示频分多址在频率-时间-码字组成的三维空间。

示意图,时分多址,示意图,码分多址

图 1- 2 时分多址示意图Fig.1- 2 Time Division MultipleAccess Diagram字也作为一类通信资源，码分多址则是通过将不同的具有正交性的个用户，来区分不同的用户。这个码字也被称为地址码，码分多址正交的基础上，用户很可能占据相同的频段和时间，所以这就要求有相同的地址码的信息，才能将需要的信号分离出来。这一技术的出解了频谱资源的短缺，而且可以与其他接入技术结合使用，在未来也将占据重要的地位。 1-3 来直观表示码分多址的概念。第一代到第四代通信世纪七八十年代，随着硬件的发展，移动通信技术也有了较大的发展国贝尔实验室，研究人员推出了先进移动电话系统( dvanced M

【参考文献】