【摘 要】
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稀疏码分多址接入(Sparse Code Multiple Access,SCMA)技术是由低密度符号(Low Density Signature,LDS)演进而来的一种基于码域复用的非正交多址接入技术,具有高频谱效率和海量连接等特点。SCMA系统发送端将调制技术和扩频技术相结合,在编码时直接将用户发送的比特数据流映射为码本中的复数域多维码字;接收端通常采用消息传递算法(Message Passi
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稀疏码分多址接入(Sparse Code Multiple Access,SCMA)技术是由低密度符号(Low Density Signature,LDS)演进而来的一种基于码域复用的非正交多址接入技术,具有高频谱效率和海量连接等特点。SCMA系统发送端将调制技术和扩频技术相结合,在编码时直接将用户发送的比特数据流映射为码本中的复数域多维码字;接收端通常采用消息传递算法(Message Passing Algorithm,MPA)进行多用户检测,但该算法的计算复杂度极高,因此如何在保持性能优越性的前提下有效降低计算复杂度显得尤为重要。本文主要围绕低复杂度的SCMA系统设计展开,具体研究内容如下:1.SCMA系统收发端低复杂度改进方案。现有MPA改进算法虽能降低系统的计算复杂度,但在低复杂度时译码精度降低,导致误码率(Bit Error Ratio,BER)性能下降。本文为保证BER性能的同时降低计算复杂度,在接收端,提出动态节点选择的MPA(Dynamic Node Selection MPA,DNS-MPA)算法,该算法基于信道质量因素对串行策略中的资源节点更新顺序进行合理排序,以减少迭代次数,降低复杂度;同时为弥补付出的BER性能代价,在发送端基于信道质量设计动态自适应更新因子图方案,为用户节点匹配高信道增益的资源节点组合,以补偿因降低复杂度而牺牲的BER性能,并且考虑到用户的公平性,令上轮更新因子图时信道增益最低的用户节点优先匹配。通过仿真结果表明,所提改进方案在保证BER性能和各用户公平性的前提下有效降低了系统计算复杂度。2.智能反射面(Intelligent Reflecting Surfaces,IRS)辅助的SCMA系统低复杂度改进方案。随着智能反射面技术在无线通信系统中的广泛研究,SCMA系统可利用其智能重构信号来改善传播环境以提高性能,但整体计算复杂度仍较高。为更好的满足实际应用中低时延和低复杂度的要求,提出基于码字置信度判决的MPA(Codeword Confidence Decision MPA,CCD-MPA)改进算法,该算法在某个资源节点串行更新前,挑选出其中置信度符合判决条件的码字,这部分码字将不再参与后续该资源节点的迭代更新,从而减少资源节点更新时的码字状态,以达到避免冗余计算降低复杂度的目的。通过仿真结果表明,所提改进方案能有效降低IRS-SCMA系统计算复杂度,并给出在不同信噪比和反射单元数条件下的复杂度下降率。
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