基于概率計(jì)算的高效迭代譯碼算法研究.pdf

1、未來移動(dòng)通信系統(tǒng)將是以滿足社會(huì)對(duì)海量連接、海量數(shù)據(jù)以及綠色通信的需求為目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，非正交多址接入技術(shù)將代替第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)采用的正交頻分復(fù)用多址接入技術(shù)提高系統(tǒng)的頻譜效率，提升系統(tǒng)的連接能力。稀疏碼分多址接入（SCMA）技術(shù)是一種非正交的多址接入技術(shù)，國內(nèi)外學(xué)者均認(rèn)為其會(huì)成為下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的多址方式來滿足海量連接需求。在未來的移動(dòng)通信中，高階調(diào)制成為一種實(shí)現(xiàn)超高速率通信手段，然而，目前存在的性能最優(yōu)的SCMA檢測(cè)算法的

2、計(jì)算復(fù)雜度具有隨著調(diào)制階數(shù)呈指數(shù)增長的缺陷，這將成為SCMA技術(shù)最終成為標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)亟待解決的問題。特別是為了實(shí)現(xiàn)綠色通信，在未來大鏈接和低功耗場景下的通信系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)將是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
　　本文以應(yīng)付未來大鏈接和低功耗場景的移動(dòng)通信系統(tǒng)為研究目標(biāo)，針對(duì)Turbo碼編碼的SCMA系統(tǒng)提出了低復(fù)雜度和低功耗的多種檢測(cè)譯碼算法。本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)包括：
　　1.提出了一種收斂快速和硬件開銷低的概率Turbo譯碼算法。針對(duì)目前傳統(tǒng)

3、概率 Turbo譯碼器由于縮放概率加法器的引入而導(dǎo)致的收斂速度緩慢的問題，提出了一種無符號(hào)的全飽和進(jìn)位的概率加法器加速了譯碼器的收斂速度；針對(duì)指數(shù)域概率Turbo譯碼算法中概率歸一化單元復(fù)雜度高和精度低的缺陷提出了一種高精度、快速收斂和低復(fù)雜度的新型概率歸一化單元。所提出的新型概率Turbo譯碼算法較目前最優(yōu)的概率Turbo譯碼器的收斂速度提高了約7倍，并且硬件開銷僅為指數(shù)域概率Turbo譯碼器的55％。
　　2.針對(duì)傳統(tǒng)SCMA

4、檢測(cè)算法復(fù)雜度高的問題，提出了3種低復(fù)雜度的檢測(cè)算法。首先，提出了基于Gibbs采樣方法的JUP-MCMC檢測(cè)算法克服了傳統(tǒng) SCMA檢測(cè)算法的計(jì)算復(fù)雜度隨著調(diào)制階數(shù)呈指數(shù)增長的弊端，所提出的JUP-MCMC算法在調(diào)制階數(shù)為64時(shí)，其計(jì)算復(fù)雜度僅為傳統(tǒng)算法的4%，并且利用多段分解的概率乘法器實(shí)現(xiàn)的 JUP-MCMC算法能夠進(jìn)一步降低35%左右的硬件開銷。然后，提出了基于概率計(jì)算的SCMA檢測(cè)算法，包括二元概率SCMA檢測(cè)算法和多元概率S

5、CMA檢測(cè)算法，所提出的概率 SCMA檢測(cè)算法能夠在不損失檢測(cè)性能的條件下，硬件開銷僅分別占傳統(tǒng)算法的9.88%和10.85%。
　　3.提出了聯(lián)合檢測(cè)譯碼算法及其基于概率計(jì)算的實(shí)現(xiàn)方案。針對(duì)傳統(tǒng)的迭代檢測(cè)譯碼算法收斂速度緩慢、計(jì)算復(fù)雜度高以及與正交多址接入方案仍有不小差距的問題，提出了基于聯(lián)合因子圖的聯(lián)合檢測(cè)譯碼算法，所提出的算法在適當(dāng)增加計(jì)算復(fù)雜度時(shí)能夠逼近正交多址接入方案的系統(tǒng)性能；同時(shí)，聯(lián)合檢測(cè)譯碼算法具有更快的收斂速度，