高阶SCMA系统关键技术研究
发布时间：2022-01-24 21:04
在未来的物联网时代,人和物均会接入网络。人与人、机器与机器以及人与机器之间都存在着通信。第五代（Fifth Generation,5G）通信系统面临如下挑战:日益增长的连接数与有限频谱资源的矛盾、毫秒级的端到端延迟以及高连接数下的用户链路级质量。故非正交多址接入（Non-orthogonal Multiple Access,NOMA）技术应运而生,且在众多NOMA技术中稀疏码分多址接入（Sparse Code Multiple Access,SCMA）技术拥有最好的链路级性能。但是,目前SCMA的研究局限于较低阶次的场景,所用架构在高负载下解码复杂度指数级增加且误符号率（Symbol Error Rate,SER）较高。本文以高阶SCMA系统为研究对象,探讨其在物理实现中所面临的主要难题并提出对应的关键技术来解决,主要工作包括以下三点:（1）基于分层编码的思想,提出了一种级联SCMA的系统方案,将一个高阶SCMA系统实现问题转化为多个低阶子系统的实现问题,并构建了特定的映射模块从各个低阶子系统中恢复出原始的用户信息。本文还讨论了每个低阶子系统的码本设计原则以及与级联SCMA相对应的接收...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图３．１传统ＳＣＭＡ系统模型??
每个ＲＮ被々个ＵＮ所占用。由文献［１８］，可得如下关系式：尺彡??ｄ，＝等。??一个６?ＵＮｓ和４?ＲＮｓ的因子图示例如图３．２。??本文用ＳＣＭＡ（Ｋ，?ｉＶ，?Ｍ）来描述一个独立的ＳＣＭＡ系统，其中冗、ｉＶ和Ａ／定??义如上所述。当夂、ｉＶ或Ｍ增大时，ＳＣＭＡ（Ｋ，?ｉＶ，Ｍ）便可称为一个高阶ＳＣＭＡ??系统。??本章节的核心思想系统降阶可简要描述如下：当ｉＶ确定的时候，一个ＳＣＭＡ??系统的过载因子主要取决于每个ＲＮ上交叠的信号数心。Ａ过高会带来高额的??检测复杂度以及更糟糕的链路级性能。通过对Ａ的控制可极大减少整体的计算??复杂度并可使得ＢＬＥＲ控制在合理的范围内。因此本章提出了一个级联的编码??结构将高阶ＳＣＭＡ系统的心分解实现。??３．３级联的ＳＣＭＡ系统模型??图３．３展示了所提级联的ＳＣＭＡ系统的基本架构。该系统由一个独立的??ＳＣＭＡ系统和Ｐ?－?１个模式矩阵Ｇｐ，ｐ?ｅ?｛２，３，．．．，尸｝所组成。每个模式矩阵??Ｇｐ的维度与一个独立的ＳＣＭＡ（ｉＣｐ，ｉＶｐ，Ｍｐ）系统相互关联，可设定为心ｘ?Ｊｐ，??其中Ｊｐ?＝?ｅ?｛２，?３，…，Ｐ｝。此外，每个模式矩阵Ｇｐ与ＳＣＭＡ（ｉ＾，ｉＶｐ，Ｍｐ）??系统因子图矩阵拥有相同的非零元素位置。在一个级联的ＳＣＭＡ系统中，每个??用户的二进制信息首先直接映射为ＳＣＭＡＯ＾＾Ａ＾ｉｌＡ）的复数码字
３．５级联的ＳＣＭＡ系统接收机设计??图３．４相邻子系统因子图??级联ＳＣＭＡ系统中，相邻子系统Ｆｐ和Ｆｐ如图３．４所示，其中ｐ?ｅ?｛２，３，．．．，尸｝。??Ｆｐ＿；ｉ和Ｆｐ构成了一个二阶段双向因子图，包括ＵＮｓ，连接节点（Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ?Ｎｏｄｅｓ，??ＣＮｓ）和ＲＮｓ。假设接收机可完美地知道信道状况。具有可接受复杂度的ＭＰＡ检??测器通过因子图迭代传输消息。在文献［６９］．作者提出信道和ＳＣＭＡ解码器交换??软信息来提升链路级性能。??定义后验对数似然比（Ｌｏｇ－ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ?ｒａｔｉｏ，?ＬＬＲ）做为ＳＣＭＡ和信道解码器??的软判决信息，其可由下式给出，??Ａ（ｂｊ，ｍ）＝ｌｏｇＰ＾ｍ?＝?＾｜＾－，?（３－１２）??ｐ｛ｂｊ，ｍ?＝?０｜ｙ）??其中是用户的第ｍ个比特，ｙ表示接收信号。??基于贝叶斯准则，（３．１２）可转化为??Ａ（６
【参考文献】：
期刊论文
[1]Pattern Matrix Design of PDMA for 5G UL Applications[J]. Bin Ren,Yingmin Wang,Xiaoming Dai,Kai Niu,Wanwei Tang. 中国通信. 2016(S2)
[2]Prototype for 5G New Air Interface Technology SCMA and Performance Evaluation[J]. LU Lei,CHEN Yan,GUO Wenting,YANG Huilian,WU Yiqun,XING Shuangshuang. 中国通信. 2015(S1)
本文编号：3607299
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图３．１传统ＳＣＭＡ系统模型??
每个ＲＮ被々个ＵＮ所占用。由文献［１８］，可得如下关系式：尺彡??ｄ，＝等。??一个６?ＵＮｓ和４?ＲＮｓ的因子图示例如图３．２。??本文用ＳＣＭＡ（Ｋ，?ｉＶ，?Ｍ）来描述一个独立的ＳＣＭＡ系统，其中冗、ｉＶ和Ａ／定??义如上所述。当夂、ｉＶ或Ｍ增大时，ＳＣＭＡ（Ｋ，?ｉＶ，Ｍ）便可称为一个高阶ＳＣＭＡ??系统。??本章节的核心思想系统降阶可简要描述如下：当ｉＶ确定的时候，一个ＳＣＭＡ??系统的过载因子主要取决于每个ＲＮ上交叠的信号数心。Ａ过高会带来高额的??检测复杂度以及更糟糕的链路级性能。通过对Ａ的控制可极大减少整体的计算??复杂度并可使得ＢＬＥＲ控制在合理的范围内。因此本章提出了一个级联的编码??结构将高阶ＳＣＭＡ系统的心分解实现。??３．３级联的ＳＣＭＡ系统模型??图３．３展示了所提级联的ＳＣＭＡ系统的基本架构。该系统由一个独立的??ＳＣＭＡ系统和Ｐ?－?１个模式矩阵Ｇｐ，ｐ?ｅ?｛２，３，．．．，尸｝所组成。每个模式矩阵??Ｇｐ的维度与一个独立的ＳＣＭＡ（ｉＣｐ，ｉＶｐ，Ｍｐ）系统相互关联，可设定为心ｘ?Ｊｐ，??其中Ｊｐ?＝?ｅ?｛２，?３，…，Ｐ｝。此外，每个模式矩阵Ｇｐ与ＳＣＭＡ（ｉ＾，ｉＶｐ，Ｍｐ）??系统因子图矩阵拥有相同的非零元素位置。在一个级联的ＳＣＭＡ系统中，每个??用户的二进制信息首先直接映射为ＳＣＭＡＯ＾＾Ａ＾ｉｌＡ）的复数码字
３．５级联的ＳＣＭＡ系统接收机设计??图３．４相邻子系统因子图??级联ＳＣＭＡ系统中，相邻子系统Ｆｐ和Ｆｐ如图３．４所示，其中ｐ?ｅ?｛２，３，．．．，尸｝。??Ｆｐ＿；ｉ和Ｆｐ构成了一个二阶段双向因子图，包括ＵＮｓ，连接节点（Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ?Ｎｏｄｅｓ，??ＣＮｓ）和ＲＮｓ。假设接收机可完美地知道信道状况。具有可接受复杂度的ＭＰＡ检??测器通过因子图迭代传输消息。在文献［６９］．作者提出信道和ＳＣＭＡ解码器交换??软信息来提升链路级性能。??定义后验对数似然比（Ｌｏｇ－ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ?ｒａｔｉｏ，?ＬＬＲ）做为ＳＣＭＡ和信道解码器??的软判决信息，其可由下式给出，??Ａ（ｂｊ，ｍ）＝ｌｏｇＰ＾ｍ?＝?＾｜＾－，?（３－１２）??ｐ｛ｂｊ，ｍ?＝?０｜ｙ）??其中是用户的第ｍ个比特，ｙ表示接收信号。??基于贝叶斯准则，（３．１２）可转化为??Ａ（６
【参考文献】：
期刊论文
[1]Pattern Matrix Design of PDMA for 5G UL Applications[J]. Bin Ren,Yingmin Wang,Xiaoming Dai,Kai Niu,Wanwei Tang. 中国通信. 2016(S2)
[2]Prototype for 5G New Air Interface Technology SCMA and Performance Evaluation[J]. LU Lei,CHEN Yan,GUO Wenting,YANG Huilian,WU Yiqun,XING Shuangshuang. 中国通信. 2015(S1)
本文编号：3607299
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