稀疏碼字多址接入系統(tǒng)碼本設(shè)計(jì)及串行多用戶檢測(cè).pdf

1、稀疏碼字多址接入技術(shù)(Sparse Code Multiple Access，SCMA)是一種面向5G的新型非正交多址接入技術(shù)，可以在有限的資源上接入更多的用戶，從而可以提升資源的利用率。在低密度擴(kuò)頻多址接入(Low-Density-Signature Multiple Access，LD S-MA)的基礎(chǔ)上，SCMA將調(diào)制和稀疏擴(kuò)頻合并成SCMA編碼器，將用戶比特流信息直接映射為多維復(fù)數(shù)碼字。SCMA系統(tǒng)通過(guò)使用稀疏碼本，獲得比LDS

2、系統(tǒng)更好的編碼與映射增益，從而可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)較好的誤比特率性能。
　　在SCMA系統(tǒng)發(fā)射端設(shè)計(jì)性能良好的碼本是研究SCMA系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題之一。網(wǎng)格編碼調(diào)制(Trellis Coded Modulation，TCM)碼本是現(xiàn)有SCMA碼本設(shè)計(jì)方案中較優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。針對(duì)TCM碼本方案中子星座和資源塊之間映射規(guī)則隨機(jī)且系統(tǒng)性能不穩(wěn)定的問(wèn)題，本文提出一種改進(jìn)的TCM碼本，稱之為L(zhǎng)atin-TCM碼本。改進(jìn)的Latin-TCM碼本方案先通過(guò)“

3、TCM”子集分割得到子載波上的各個(gè)用戶的子星座。接著將個(gè)各用戶的子星座按照“Latin”矩形矩陣特性映射到各個(gè)子載波上得到星座矩陣，根據(jù)星座矩陣設(shè)計(jì)出各個(gè)用戶碼本。構(gòu)造出的Latin-TCM碼本確定了子星座和資源塊之間映射規(guī)則，克服了系統(tǒng)性能不穩(wěn)定的缺陷。Latin-TCM碼本結(jié)合優(yōu)化的多用戶檢測(cè)算法，可以在保證SCMA系統(tǒng)魯棒性的前提下降低接收端譯碼復(fù)雜度，從而使SCMA系統(tǒng)有更優(yōu)的綜合性能。仿真結(jié)果表明:Latin-TCM碼本較TC

4、M碼本可以提升SCMA系統(tǒng)的誤比特率性能。
　　SCMA系統(tǒng)接收端采用低復(fù)雜的消息傳遞算法(Message Passing Algorithm，MPA)進(jìn)行多用戶檢測(cè)，但隨著用戶數(shù)量急劇增加，MPA算法的復(fù)雜度也會(huì)增加。針對(duì)現(xiàn)有SCMA系統(tǒng)串行MPA多用戶檢測(cè)算法無(wú)法動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)迭代次數(shù)的問(wèn)題，提出了一種可動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)迭代次數(shù)的串行低復(fù)雜度MPA多用戶檢測(cè)算法，稱之為冗余門限輔助的消息傳遞算法（Residual Threshold-aid

5、ed MPA，R-THMPA）。R-THMPA算法把用戶節(jié)點(diǎn)到資源節(jié)點(diǎn)迭代前與迭代后邊緣函數(shù)值之差定義為冗余值。在新一輪迭代譯碼過(guò)程開(kāi)始前，把用戶節(jié)點(diǎn)到資源節(jié)點(diǎn)各邊的冗余值分別與門限值作比較。若不滿足門限條件，則新一輪迭代只迭代到冗余值大于門限值中序號(hào)最大的用戶節(jié)點(diǎn)，重復(fù)這一迭代過(guò)程直到滿足門限條件或達(dá)到最大迭代次數(shù)。仿真結(jié)果表明:采用所提出的R-THMPA算法可更好地平衡SCMA方案的誤比特率性能和檢測(cè)復(fù)雜度，并且和Latin-TCM