【摘要】：面向2020年及未來,為滿足移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的多樣化性能需求,實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)的愿景,第五代移動(dòng)通信(The 5th Generation Mobile Communication,5G)要求具備海量連接、低時(shí)延接入的特性。稀疏碼多址接入(Sparse Code Multiple Access,SCMA)技術(shù)可以使得系統(tǒng)在高過載率下保持良好的性能,目前已成為一種極具競(jìng)爭(zhēng)力的5G候選多址接入方案。不同于傳統(tǒng)方案中的調(diào)制和擴(kuò)頻過程,SCMA系統(tǒng)發(fā)送端將編碼比特直接映射為復(fù)數(shù)域多維稀疏碼字,不同用戶的碼字在相同的物理資源塊上以稀疏擴(kuò)頻的方式非正交疊加。接收端則基于碼字的稀疏特性,利用消息傳遞算法(Message Passing Algorithm,MPA)進(jìn)行多用戶聯(lián)合檢測(cè)。本文從碼本設(shè)計(jì)和多用戶檢測(cè)等方面對(duì)SCMA進(jìn)行了深入研究分析,并提出了改進(jìn)方案,具體內(nèi)容總結(jié)如下:1.本文首先對(duì)SCMA系統(tǒng)演進(jìn)路線進(jìn)行分析,指出該方案實(shí)現(xiàn)海量連接的可行性。接著詳細(xì)分析了上行SCMA系統(tǒng)基本原理,主要包括發(fā)送端和接收端兩個(gè)部分。最后對(duì)影響SCMA系統(tǒng)性能的因素進(jìn)行分析,包括迭代次數(shù)、系統(tǒng)過載率。研究結(jié)果表明,和長(zhǎng)期演進(jìn)(Long Term Evolution,LTE)相比,SCMA系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)300%的過載率,能提供更優(yōu)的連接能力。2.針對(duì)SCMA系統(tǒng)中碼本設(shè)計(jì)較復(fù)雜的問題,首先分析了碼本設(shè)計(jì)的步驟。接著本文引入一種基于Star-QAM星座的碼本設(shè)計(jì)方法,該方法能夠分別確保碼本中各碼字的功率以及各層功率均不同。此外,該設(shè)計(jì)方法還能使得平均歐式距離最大化,從而提升了SCMA系統(tǒng)誤比特率(Bit Error Rate,BER)性能。研究結(jié)果表明,基于Star-QAM星座的碼本性能整體要優(yōu)于華為5G大賽提供的碼本。3.針對(duì)SCMA高過載條件下原始MPA譯碼復(fù)雜度高、檢測(cè)性能不理想的問題,本文提出兩種改進(jìn)算法:部分外信息串行傳遞的消息傳遞算法(Partial Information Based on Serial of MPA,PIS-MPA)和類球型譯碼權(quán)重因子分配的消息傳遞算法(Weighted Factor Based on Sphere Decoder of MPA,WFSD-MPA)。對(duì)于PIS-MPA算法,消息更新時(shí)采用串行方式,并通過設(shè)定門限值只進(jìn)行部分外信息的傳遞更新。對(duì)于WFSD-MPA算法,則通過縮小譯碼時(shí)合成星座點(diǎn)的搜索范圍,并且引入權(quán)重因子來改變搜索范圍內(nèi)星座點(diǎn)的初始概率來獲得更好的譯碼性能。仿真結(jié)果表明,兩種改進(jìn)算法不僅降低了譯碼復(fù)雜度,還加快了迭代收斂速度。此外,通過選擇合適的門限值參數(shù),還可以動(dòng)態(tài)地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度和系統(tǒng)性能之間的折中,能更加靈活地適應(yīng)未來5G移動(dòng)通信中不同應(yīng)用場(chǎng)景下的性能需求。
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN929.5
【圖文】：

圖 1.1 FDMA 系統(tǒng)頻率資源分配圖2. 時(shí)分多址--TDMA不同于 FDMA，TDMA 是在一個(gè)載波上對(duì)時(shí)間資源進(jìn)行分割，每一個(gè)周期被劃分為若干個(gè)小的時(shí)隙向基站發(fā)送信號(hào)。由于基站是利用時(shí)隙來對(duì)各移信號(hào)進(jìn)行區(qū)分，時(shí)隙錯(cuò)位或混亂會(huì)導(dǎo)致接收設(shè)備無法正確接收相關(guān)信息，用戶信號(hào)之間產(chǎn)生混擾，TDMA 系統(tǒng)對(duì)同步和定時(shí)要求比較高。圖 1.2 給簡(jiǎn)化的 TDMA 系統(tǒng)時(shí)間資源分配圖，N 個(gè)相鄰的時(shí)隙構(gòu)成了一個(gè)幀。T由于抗干擾能力比較強(qiáng)、系統(tǒng)容量和頻率利用率比較高，廣泛應(yīng)用于 GS。

圖 1.1 FDMA 系統(tǒng)頻率資源分配圖-TDMA，TDMA 是在一個(gè)載波上對(duì)時(shí)間資源進(jìn)行分個(gè)小的時(shí)隙向基站發(fā)送信號(hào)。由于基站是利用，時(shí)隙錯(cuò)位或混亂會(huì)導(dǎo)致接收設(shè)備無法正確接產(chǎn)生混擾，TDMA 系統(tǒng)對(duì)同步和定時(shí)要求比A 系統(tǒng)時(shí)間資源分配圖，N 個(gè)相鄰的時(shí)隙構(gòu)成力比較強(qiáng)、系統(tǒng)容量和頻率利用率比較高，

圖 1.3 CDMA 系統(tǒng)碼域資源分配圖--OFDMA基于正交頻分復(fù)用(Orthogonal FrequencOFDMA 系統(tǒng)將整個(gè)傳輸帶寬劃分為相互用戶使用不同的子載波集進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，用整個(gè)頻帶，OFDMA 中用戶可以選擇條率上獲得分集增益。此外，OFDMA 系統(tǒng)據(jù)，其抗多徑效應(yīng)能力得到有效提升。如載波集，理想同步下的系統(tǒng)中多用戶之間靠性傳輸方面具有優(yōu)異性能，已成為鏈路中的主流方案。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

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本文編號(hào)：2756778