5G稀疏多址接入的检测与分析

发布时间：2021-05-18 16:26

　　随着通信技术的快速发展,无线网络的演进正致力于实现以万物互联为目标的物联网通信。与现有通信网络相比,下一代物联网通信将要面对如下几个需求与挑战。首先是通信设备的海量接入:根据估计,到2020年无线网络中的接入设备数将达到500亿台左右。与之相比,现有的通信网络仅能容纳数十亿用户的数据通信。其次是设备间的低延迟通信:为了实现以远程医疗、工业机器控制以及基于车联网的自动驾驶为代表的5G应用,未来通信网络需要确保毫秒级的传输时延。最后,在无线频谱日益紧张的背景下,实现海量设备的数据通信也要求我们进一步考虑如何提高频谱资源的利用效率。为了应对上述问题,对无线网络新型空口技术的设计是一个具有现实意义的研究课题。本文将围绕无线网络新型空口的信号检测设计以及在多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）天线系统中,大维随机接入信道的基本性能限分析等两个方向展开研究。对于新型空口技术,本文将考虑基于稀疏编码多址接入（Sparse Code Multiple Access,SCMA）技术的非正交多址。我们首先研究SCMA的译码器设计,提出一种基于球形译码算法的低... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：147 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
缩略语表
符号对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 面向全连接的下一代通信网络
        1.1.2 无线通信中的多址接入技术
        1.1.3 多用户通信的信息论基础
    1.2 本领域的研究现状
        1.2.1 现有的几种非正交多址技术介绍
        1.2.2 稀疏编码多址接入的研究进展
        1.2.3 大维接入下的系统性能分析
    1.3 本文的主要工作及内容安排
        1.3.1 本文的主要创新点
        1.3.2 内容安排
第二章 稀疏编码多址接入的低复杂度信号检测
    2.1 引言
    2.2 系统模型
        2.2.1 上行链路SCMA的系统模型
        2.2.2 SCMA的因子图结构
        2.2.3 SCMA译码器的迭代译码算法
    2.3 基于球形译码的低复杂度SCMA信号检测
        2.3.1 SCMA码字的网格结构
        2.3.2 问题转化:基于树搜索的SCMA译码
        2.3.3 列表球形译码算法中搜索路径的优化
    2.4 算法复杂度分析
    2.5 仿真结果与讨论
    2.6 本章小结
第三章 免调度稀疏编码多址接入的联合检测
    3.1 引言
    3.2 系统模型
        3.2.1 免调度SCMA的系统模型
        3.2.2 信道与数据联合估计的SCMA因子图结构
    3.3 免调度接入的SCMA联合检测设计
        3.3.1 基于导频信号的SCMA信道估计与用户检测
        3.3.2 基于导频与数据信号的SCMA联合检测器设计
        3.3.3 联合检测器的算法复杂度分析
    3.4 仿真结果与讨论
    3.5 本章小结
第四章 MIMO大维随机接入的基本性能限分析
    4.1 引言
    4.2 系统模型与主要结论
        4.2.1 MIMO大维随机接入信道模型
        4.2.2 MIMO大维随机接入信道的消息长度容量域
        4.2.3 本章的主要结论
    4.3 MIMO大维随机接入信道的用户检测性能限
        4.3.1 信息密度的概念与集中不等式
        4.3.2 对定理4.1可达性的证明
        4.3.3 对定理4.1逆定理的证明
    4.4 MIMO大维接入信道的用户可达速率
        4.4.1 对定理4.2可达性的证明
        4.4.2 对定理4.2逆定理的证明
    4.5 对定理4.4的证明与本章主要结论的讨论
        4.5.1 定理4.4的证明
        4.5.2 对本章主要结论的讨论
        4.5.3 对连续干扰消除译码的讨论
    4.6 本章小结
第五章 全文总结与未来工作展望
    5.1 本文的工作总结
    5.2 未来工作展望
附录A 引理4.5的证明
附录B 命题4.6的证明
附录C 式(4–67)的推导
附录D 命题4.7的证明
参考文献
致谢
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本文编号：3194113