SCMA上行链路低复杂度译码算法的优化与仿真

摘要

本文主要对上行链路系统中稀疏码多址接入(Sparse Code Multiple Access,SCMA)技术及多用户检测算法进行研究。SCMA将多维调制与稀疏扩频技术相结合进行码本设计，用户信息直接通过编码器映射为预定义码本中的相应码字，实现了非正交多址接入。SCMA多用户检测算法根据码本的稀疏性原理进行多用户联合检测，恢复出码字消息。消息传递算法(Message Passing Algorithm,MPA)是基于因子图进行的多用户检测算法，接近最优的最大后验概率的检测算法性能，本文针对SCMA系统多用户检测算法展开研究，具体包括以下四部分: 首先，对SCMA的基本原理和关键技术进行了阐述。主要分析了SCMA系统收发端的模型;阐明SCMA中的关键技术即码本设计，其中包括因子图的设计与多维星座的生成;另外对SCMA的过载因子进行了分析，分析出过载因子不仅跟子载波数，非零维度有关，还影响系统的性能。 其次，对多用户检测算法即MPA进行了改进研究。在对原始MPA检测算法的研究基础之上,提出了一种新的基于动态因子图的MPA检测算法，通过减少迭代过程中消息传播的分支数量，有效地减少了计算量；基于对串行消息更新模式的研究，提出串并结合的混合MPA算法，改善消息传递的收敛性和利用并行计算的优点，提高其BER性能。 接着，SCMA多用户检测算法可以在接收端与多天线技术结合。在SCMA接收机处使用多个天线将会以增加复杂度为代价来提高MPA的检测性能，本文提出了一种基于QR分解的MPA检测算法，利用QR分解改变MPA的因子图设计的迭代流程，实现了优于原始MPA检测算法的检测性能。 最后，主要对本文所做的研究算法进行总结分析，并提出了本文中研究的不足，并分析下一步的研究方向。

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