【摘要】：第五代移動(dòng)通信技術(shù)(5G)要求有更好的通信性能,這其中包括更大的吞吐量,更低的傳輸時(shí)延和響應(yīng)時(shí)間,以及更低的傳輸能耗和信令開(kāi)銷。同時(shí),支持海量設(shè)備的海量接入需求也是下一代無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要要求。當(dāng)前,LTE系統(tǒng)已不能夠有效的滿足這些新特點(diǎn)、新要求,尤其是在通信系統(tǒng)上行鏈路中。為了滿足下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展需求,本論文研究了一種基于非正交多址接入的稀疏碼多址技術(shù)(SCMA)并提出一種全新的基于正六邊形的SCMA碼本設(shè)計(jì)。首先,本文對(duì)華為公司所提出的SCMA技術(shù)以及SCMA中的MPA譯碼算法進(jìn)行必要的研究。MPA算法是一種基于迭代的消息傳遞算法。分析發(fā)現(xiàn)MPA算法通過(guò)因子圖中變量節(jié)點(diǎn)(VN)和因子節(jié)點(diǎn)(FN)外在信息的迭代交換,獲得一個(gè)穩(wěn)定的概率分布作為判決量,進(jìn)行本地的譯碼操作。同時(shí)研究結(jié)果表明,通過(guò)后驗(yàn)對(duì)數(shù)似然比(LLR)的應(yīng)用,MPA譯碼算法在保持合理復(fù)雜度的情況下,可以充分利用SCMA碼字的稀疏特性,獲得接近于最大似然檢測(cè)器(ML)的性能。其次,基于通用濾波器多載波技術(shù)(UFMC)以及OFDM技術(shù),本文進(jìn)一步研究了SCMA技術(shù)的相關(guān)性能。在單天線和多天線下,通過(guò)對(duì)ITU-R信道中SCMA和OFDMA系統(tǒng)性能對(duì)比研究,發(fā)現(xiàn)SCMA技術(shù)在犧牲部分誤碼率性能的條件下,可以獲得吞吐量性能的大幅提高。在此基礎(chǔ)上,我們將SCMA技術(shù)調(diào)制到UFMC波形上,研究結(jié)果表明在ITU-R信道中,SCMA-UFMC的誤碼率性能和吞吐量性能和SCMA-OFDM的完全相當(dāng),誤碼率性能都比OFDMA相差6dB左右,吞吐量性能提高50%。最后,本文提出一種基于正六邊形星座圖的全新碼本設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)參考多維星座圖的格理論,適用于SCMA系統(tǒng)中4載波6用戶的情形。新碼本的設(shè)計(jì)大致可分為三個(gè)步驟。首先根據(jù)傳輸層個(gè)數(shù)、資源塊個(gè)數(shù),以及系統(tǒng)的過(guò)載率要求,借鑒LDPC校驗(yàn)矩陣的設(shè)計(jì),生成映射矩陣。隨后將12個(gè)星座點(diǎn)分布在兩個(gè)嵌套的正六邊形端點(diǎn)上形成母星座圖,再根據(jù)星座圖旋轉(zhuǎn)和子集分割等方法擴(kuò)大星座點(diǎn)之間歐式距離,生成每個(gè)用戶子星座圖。最后,對(duì)子星座圖上的碼本進(jìn)行功率歸一化,生成每個(gè)用戶的碼本。新設(shè)計(jì)的SCMA碼本相較于華為公司所公布的4載波6用戶16點(diǎn)碼本,復(fù)雜度降低了1/4。與此同時(shí),由于新設(shè)計(jì)碼本所有星座點(diǎn)的相位角皆為30~?的整數(shù)倍,從而進(jìn)一步降低了SCMA碼本硬件實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。經(jīng)仿真顯示,新設(shè)計(jì)的碼本在高信噪比下無(wú)論是在AWGN信道還是在多徑信道,無(wú)論是在UFMC調(diào)制還是OFDM調(diào)制上,系統(tǒng)都有著更好的誤碼率性能。綜上,本文所研究的SCMA-UFMC技術(shù)的性能表現(xiàn),以及新提出的SCMA碼本設(shè)計(jì)方案都為下一代無(wú)線通信候選技術(shù)的使用提供了有力的數(shù)據(jù)參考。
【圖文】：

第一章 緒論幅提升“以人為中心”的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)體驗(yàn)的同時(shí)，，全面支持“以物為聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)人與人、人與物和物與物（M2M，Machine-to-Machine）的智網(wǎng)絡(luò)平均吞吐速率、傳輸時(shí)延以及對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)、3D（3 維）體驗(yàn)、交互式游戲動(dòng)業(yè)務(wù)的支撐能力將成為衡量 5G 系統(tǒng)性能的關(guān)鍵指標(biāo)。2. 與傳統(tǒng)的移動(dòng)通信系統(tǒng)理念不同，5G 系統(tǒng)研究將不僅僅把點(diǎn)到點(diǎn)的物理層道編譯碼等經(jīng)典技術(shù)作為核心目標(biāo)，而是從更為廣泛的多點(diǎn)、多天線、多小區(qū)作為突破的重點(diǎn)，力求在體系架構(gòu)上尋求系統(tǒng)性能的大幅度提高。3. 室內(nèi)移動(dòng)通信業(yè)務(wù)已占據(jù)應(yīng)用的主導(dǎo)地位，5G 室內(nèi)無(wú)線覆蓋性能以及業(yè)務(wù)將作為系統(tǒng)優(yōu)先設(shè)計(jì)目標(biāo)，從而改變傳統(tǒng)移動(dòng)通信系統(tǒng)“以大范圍覆蓋為主、”的設(shè)計(jì)理念。4. 高頻段頻譜資源將更多的應(yīng)用于 5G 移動(dòng)通信系統(tǒng)，但由于受到高頻段無(wú)線能力的限制，無(wú)線與有線的融合、光載無(wú)線組網(wǎng)等技術(shù)將被更為普遍的應(yīng)用。5. 可“軟配置”的 5G 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將成為未來(lái)的重要研究方向，運(yùn)營(yíng)商可根據(jù)業(yè)動(dòng)態(tài)變化實(shí)時(shí)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)資源，有效的降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的成本和能耗問(wèn)題。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN929.5

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4 張U

本文編號(hào)：2590012