【摘要】：自3GPP國際電信標(biāo)準(zhǔn)組織發(fā)布“獨立版本的Release 15(R-15)”標(biāo)準(zhǔn)以來,作為第一階段功能完整并具有獨立部署能力的全新架構(gòu),非正交多址接入技術(shù)已納入標(biāo)準(zhǔn)化制定范圍。稀疏碼分多址接入(Sparse Code Multiple Access,SCMA)是應(yīng)第五代移動通信技術(shù)(The Fifth Generation of Mobile Communication Systems,5G)需求而設(shè)計的非正交多址接入技術(shù)之一。針對R-15版本標(biāo)準(zhǔn)中三大測試環(huán)境之一的低時延、高可靠通信場景,以及在無線接口功能模塊中提到的應(yīng)至少在該場景中實現(xiàn)上行免信令用戶接入模式,本文研究上行免信令SCMA系統(tǒng)中導(dǎo)頻序列設(shè)計及碼本預(yù)分配算法,和接收端快速收斂的多用戶檢測算法,具體工作內(nèi)容如下:在導(dǎo)頻設(shè)計與活躍用戶檢測模塊,針對由導(dǎo)頻序列構(gòu)成的壓縮感知觀測矩陣,提出兩種基于觀測矩陣優(yōu)化導(dǎo)頻序列的方案:方案一利用了ZC序列良好的相關(guān)性,為注冊用戶動態(tài)的分配根序列資源并調(diào)整序列長度,保證不同稀疏度或用戶數(shù)情況下稀疏檢測算法均有較高的檢測性能。由于ZC根序列數(shù)量的限制,該方案可能會造成相鄰小區(qū)導(dǎo)頻的碰撞;方案二則通過優(yōu)化Gram矩陣,降低了觀測矩陣列向量間的互相關(guān)性,不存在導(dǎo)頻數(shù)量限制的問題,但檢測效果略低于方案一。隨后本文提出基于動態(tài)觀測矩陣的塊稀疏正交匹配追蹤(DSM-based BOMP)算法,驗證了動態(tài)導(dǎo)頻設(shè)計的活躍檢測性能均優(yōu)于高斯隨機導(dǎo)頻序列和固定長度的ZC序列,且稀疏信道估計后的譯碼BER性能接近完美信道估計。利用上一模塊得到的活躍用戶信道質(zhì)量信息,針對傳統(tǒng)碼本預(yù)分配算法沒有考慮稀疏過載造成的小區(qū)同頻干擾的問題,提出基于干擾圖的改進(jìn)碼本預(yù)分配算法。該算法利用窮舉搜索得到碼本分配的最優(yōu)解,使得系統(tǒng)容量最大化。由于簇內(nèi)用戶數(shù)較多時,該算法時間復(fù)雜度過高,本文又提出一種次優(yōu)的干擾圖算法,并仿真驗證了所提干擾圖算法的系統(tǒng)容量相比傳統(tǒng)預(yù)分配算法均有較大的提升。在上行SCMA譯碼部分,本文提出了正交分組混合MPA譯碼(MPA Decoding Based on Orthogonal Grouping,GMPA)和基于干擾圖的置信度排序算法(Group MPA Decoding Based on Interference Graph Sorting,IS-GMPA)兩種快速收斂譯碼算法。GMPA算法利用部分節(jié)點間的正交性,采用串并結(jié)合的方式進(jìn)行消息更新;IS-GMPA算法加入了置信度排序過程,通過干擾圖對組內(nèi)用戶SINR值進(jìn)行排序,優(yōu)先更新置信度高的用戶。仿真證明所提碼本預(yù)分配算法對譯碼BER性能有明顯改善,IS-GMPA算法相比GMPA和傳統(tǒng)MPA算法分別減少1和2次迭代次數(shù)。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN929.5
【圖文】：

圖 2-2 免信令上行 SCMA 整體鏈路模型基站終端上行調(diào)度請求上行調(diào)度許可緩存狀態(tài)報告上行調(diào)度許可上行數(shù)據(jù)確認(rèn)字符SR SG BSR SG data ACKa) 傳統(tǒng)的信令交互過程基站終端同步data ACK用戶數(shù)據(jù)盲檢測

( )F _ group1,N。圖2-5 采用CSI碼本預(yù)分配算法與隨機分配算法系統(tǒng)容量對比由于每個用戶在初始接入的時隙都需要盲檢測，接收機在判定該用戶為活躍用戶后對其進(jìn)行資源的預(yù)分配，在隨后的連續(xù)時隙內(nèi)，用戶均依照預(yù)分配的資源競爭接入系統(tǒng)。圖2-5為SCMA單蜂窩小區(qū)中，過載率為150%時六個用戶基于CSI碼本預(yù)分配算法與隨機碼本的系統(tǒng)容量對比，可以看出基于CSI的碼本預(yù)分配算法能夠使用戶和碼本資源合理匹配，從而提升總的系統(tǒng)容量。但這種算法并沒有考慮非正交多址接入帶來的用戶間同頻干擾問題，因而不能使系統(tǒng)容量最大化。在第四章我們將重點研究用戶間干擾存在時的碼本預(yù)分配問題，并提出基于干擾圖的碼本預(yù)分配算法

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本文編號：2739038