SCMA上行链路低复杂度译码算法的优化与仿真

发布时间：2020-05-21 11:04

【摘要】：本文主要对上行链路系统中稀疏码多址接入(Sparse Code Multiple Access,SCMA)技术及多用户检测算法进行研究。SCMA将多维调制与稀疏扩频技术相结合进行码本设计,用户信息直接通过编码器映射为预定义码本中的相应码字,实现了非正交多址接入。SCMA多用户检测算法根据码本的稀疏性原理进行多用户联合检测,恢复出码字消息。消息传递算法(Message Passing Algorithm,MPA)是基于因子图进行的多用户检测算法,接近最优的最大后验概率的检测算法性能,本文针对SCMA系统多用户检测算法展开研究,具体包括以下四部分:首先,对SCMA的基本原理和关键技术进行了阐述。主要分析了SCMA系统收发端的模型;阐明SCMA中的关键技术即码本设计,其中包括因子图的设计与多维星座的生成;另外对SCMA的过载因子进行了分析,分析出过载因子不仅跟子载波数,非零维度有关,还影响系统的性能。其次,对多用户检测算法即MPA进行了改进研究。在对原始MPA检测算法的研究基础之上,提出了一种新的基于动态因子图的MPA检测算法,通过减少迭代过程中消息传播的分支数量,有效地减少了计算量;基于对串行消息更新模式的研究,提出串并结合的混合MPA算法,改善消息传递的收敛性和利用并行计算的优点,提高其BER性能。接着,SCMA多用户检测算法可以在接收端与多天线技术结合。在SCMA接收机处使用多个天线将会以增加复杂度为代价来提高MPA的检测性能,本文提出了一种基于QR分解的MPA检测算法,利用QR分解改变MPA的因子图设计的迭代流程,实现了优于原始MPA检测算法的检测性能。最后,主要对本文所做的研究算法进行总结分析,并提出了本文中研究的不足,并分析下一步的研究方向。
【图文】：

误比特率

图 2.9 不同过载因子的误比特率2.9 可以看出，在相同信噪比下，过载因子越大，误码率越大，其中当小于等于 1 的时候，系统误码率较低;当过载因子大于 1 的时候，系统比越大，，过载因子对系统的误比特率的影响也越大。过载因子越大，户之间干扰增大。但是在可接受的范围内用户过载时，系统仍表现出良言，稀疏码多址接入技术利用多维调制技术和稀疏扩频技术提高了用户性能，具有海量连接的优势。每个用户都使用特定唯一的码本，那么供用户使用。同时由于映射矩阵使码字具有稀疏性，在资源块上的用进而降低解调的复杂度以及提高解调的准确率。小结介绍了 SCMA 系统中的基本技术原理。其中阐述了 SCMA 系统与 LD上行链路中 SCMA 系统的通信模型并介绍了发送端和接收端模型。其

动态因子,检测方案,BER性能

图 3.4 基于动态因子图的 MPA，PM-MPA 检测方案的 BER 性能比较 3.4 所示，与原始 MPA 方案相比，所提出的 G = 1 的基于动态因子图的于 PM-MPA 方案。很明显，与其他 MPA 检测器相比，G = 3 的基于动性能最差。此外，G = 2 时的基于动态因子图的 MPA 检测器的仿真曲线致重叠，但是当 BER = 10-3时，与原始 MPA 检测器相比，它们都具有 0上面的讨论中，通过调整之前定义的参数 G 可以获得期望的 BER 性能。于动态因子图的 MPA 方案的性能逐渐好转。5 示出了在 Eb / N0 = 8dB 和 Eb / N0 = 12dB 的情况下两种 MPA 检测器的给出了不同的迭代的 BER 性能。根据我们提出的方法，G 越大，基于案的收敛速度越快。从图 3-3-4 的仿真结果可以看出，基于动态因子图 PM-MPA 方案需要大约 6 次迭代才能收敛，并且与原始的 MPA 方案相的收敛速度。
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.5

【参考文献】