SCMA关键技术研究

发布时间：2020-04-01 13:16

【摘要】：稀疏码多址接入(Sparse Code Multiple Access,SCMA)作为一种新型的非正交多址接入技术,是第五代移动通信(5th Generation Mobile Communication Network,5G)的候选新型多址技术之一。SCMA系统具备一定的过载能力,能够满足5G无线通信网络海量连接等需求。相对于正交多址接入技术,非正交多址技术能够在占用相同物理资源数目时容纳更多用户。但是,SCMA系统接收端进行多用户检测(Multiple User Detection,MUD)所采用的消息传递算法(Message Passing Algorithm,MPA)具有高复杂度。此外,由于SCMA系统中通常将用户码字映射到OFDM子载波上,所以它具有与OFDM信号相似的高峰均比(Peak to Average Power Ratio,PAPR)特性。针对这些问题,本文深入研究了接收端的MPA算法,提出了低复杂度的译码算法,也对如何提升SCMA系统的PAPR性能进行了研究。论文主要工作如下:1、详细分析了 SCMA系统结构,对发送端和接收端原理进行了介绍,重点介绍了发送端SCMA编码器的原理和接收端多用户检测的MPA算法。2、深入研究了几种现有的MPA算法,针对MPA译码算法复杂度高、收敛慢的问题,提出了一种低复杂度的检测方法,通过减少串行更新过程中所需更新的用户节点数来降低译码复杂度。并将该算法与现有算法进行了仿真和性能比较。3、针对SCMA系统峰均比较高的问题,深入研究了多种峰均比抑制技术,并针对迭代限幅滤波(Repeat Clipping and Filtering,RCF)算法复杂度较高的特点,在此基础上提出了一种改进算法。由于复用OFDM子载波的SCMA系统具有较高的PAPR,所以提出了一种低峰均比的SCMA多址方案,该方案采用SC-FDMA技术,并进一步利用峰均比抑制技术对PAPR进行降低。
【图文】：

与资源的对应关系可由式（２．１）中的矩阵Ｆ邋＝邋（／ｙ，／ｙ）表示，也可用因子图进逡逑行直观的表示：当／＾ｙ＝ｌ时，资源节点（Ｆｕｎｃｔｉｏｎ邋Ｎｏｄｅ，邋ＦＮ）逦与用户节点逡逑（￥丑『地４灿0＾，＼＾）＇相连，即用户＿７＇占用资源免传输信息。图２．３为包含４逡逑个函数节点和６个用户节点的因子图［４］。矩阵Ｆ的列表示用户，行表示资源，，第逡逑ｊ列非零元素的索引值集合为＆，第Ａ：行非零元素索引值集合为厶。＜表示作逡逑用于资源节点的用户数，＜表示作用于用户节点的资源节点数。ＳＣＭＡ系统通逡逑常／〈炙，定义过载因子；ｌ邋＝邋Ｊ／尤［３］。当用户数为６、资源数为４时的ＳＣＭＡ系逡逑统具备１５０％的过载能力。为方便后文查阅所需变量

逦＾邋Ｊ逡逑—邋１０邋０邋１１０逡逑图２．３邋Ｋ＝４、Ｊ＝６时的因子图逡逑逦逦表２．１邋ＳＣＭＡ系统参数设置逦逡逑参数逦Ｍ逦参数描述逦逡逑Ｋ逦４逦表示物理资源数逦逡逑Ｊ逦６逦表示用户数目逦逡逑ｄｓ逦３逦表示单个资源节点上连接的用户节点数逡逑ｄｖ逦２逦表示单个用户节点上连接的资源节点数逡逑Ｍ逦４逦表示码本大小逦逡逑４逦表示与资源节点ｔ相连的用户节点索引值集合逡逑表示与用户节点）相连的资源节点索引值集合逡逑假设各用户时间同步，ＳＣＭＡ系统接收端收到的信号ｊ邋＝逦…可表逡逑示为逡逑Ｊ逡逑ｙ＾Ｙｊ＾Ｓ＾Ｘｊ＋ｎ逦（２．２）逡逑其中＼＝（＼，？，－．．々．）７是用户）的８＠灏寺胱郑嗑埽剑ǎ嶝蓿嗑嶝浚玻唬醶嗑醶醶醶嗑嶝蓿

本文编号：2610503