【摘要】：隨著智能終端、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)有的無線通信系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足業(yè)務(wù)對于海量連接、低延遲、高速率的要求。新一代的5G移動通信系統(tǒng)(The 5th Generation,5G)在系統(tǒng)容量、頻譜利用率和用戶接入數(shù)目等指標上具有了更高的標準,因此非正交多址接入技術(shù)被提出。在眾多的非正交多址接入技術(shù)中,稀疏碼分多址接入(Sparse Code Multiple Access,SCMA)通過采用稀疏碼本的方式,可以在有限的頻譜資源上承載更多的用戶,因此SCMA是5G中具有巨大應(yīng)用前景的多址接入方式。下行MIMO-SCMA系統(tǒng),將MIMO技術(shù)和SCMA多址接入結(jié)合起來,可以進一步提升頻譜利用率,提高系統(tǒng)容量。本文首先對下行MIMO-SCMA系統(tǒng)中的一種聯(lián)合消息傳遞算法(Joint Message Passing Algorithm,JMPA)進行研究。該算法通過重構(gòu)該系統(tǒng)的因子圖,將系統(tǒng)中MIMO信號的檢測和SCMA多用戶信號檢測結(jié)合起來,實現(xiàn)了對接收信號的充分利用,從而可以有效地降低該系統(tǒng)檢測的誤碼率。接著,本文對應(yīng)用了JMPA檢測算法的下行MIMO-SCMA系統(tǒng)的碼本性能進行研究。在該系統(tǒng)中,發(fā)送端在不同發(fā)送天線上應(yīng)用了相同的多用戶碼本,即發(fā)送端在不同天線上發(fā)送用戶數(shù)據(jù)時,對于相同用戶的數(shù)據(jù)使用了相同的碼本。通過計算分析可以證明,當在發(fā)送端的不同發(fā)送天線上應(yīng)用不同的多用戶碼本時,接收端在使用JMPA進行多用戶信號檢測的過程中,所構(gòu)造的虛碼本中碼字疊加信號的最小歐式距離可以得到增加,從而降低各用戶碼字間的干擾,提高算法的檢測性能。因此,本文對該系統(tǒng)進行改進,在該系統(tǒng)發(fā)送端不同天線上應(yīng)用不同的多用戶碼本。最后,本文對應(yīng)用于不同發(fā)送天線上的多用戶碼本進行設(shè)計。首先本文建立碼本設(shè)計模型。本文將傳統(tǒng)的碼本設(shè)計中多維母星座的設(shè)計和對多維母星座的星座操作的設(shè)計結(jié)合起來,為所設(shè)計的多用戶碼本中的非零維度設(shè)定了統(tǒng)一的碼本結(jié)構(gòu),并將各個碼本中星座點的幅度和旋轉(zhuǎn)角度作為碼本設(shè)計模型中待優(yōu)化的變量。對于優(yōu)化準則的選擇,為了降低碼本設(shè)計的運算復(fù)雜度,用蒙特卡洛仿真估計碼本的性能,以該方式得到的平均誤碼率為碼本設(shè)計模型中的目標函數(shù)。然后,對于所建立的碼本設(shè)計模型,通過遺傳算法進行求解,得到最優(yōu)的碼本。仿真結(jié)果表明,在誤碼率為10~(-3)時,相較于現(xiàn)有的碼本方案,利用本文提出的碼本設(shè)計方案所得到的碼本可以節(jié)省約2dB的信噪比,顯著地提升了檢測性能。
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那么就有必要在碼字的非零維度間加入相關(guān)性，這樣就可以借助碼字維度相關(guān)性來恢復(fù)各維度的碼字。同時，碼字在各非零維度上所具有的功率的不均勻以增加各資源塊復(fù)用層上的遠近效應(yīng)，因而可以使 MPA 在檢測時具有更好的性（2）基礎(chǔ)母星座通常，基礎(chǔ)母星座的基本要求是滿足最大化最小歐式距離的多維星座。格形星以被用于構(gòu)造基礎(chǔ)母星座。這里，考慮一組相互正交的 QAM 星座所構(gòu)成的基礎(chǔ)座，作為格形星座設(shè)計的一個特例。（3）基礎(chǔ)母星座的酉旋轉(zhuǎn)對上述的基礎(chǔ)母星座進行酉旋轉(zhuǎn)，這可以在星座的各個維度間引入相關(guān)性和功異，同時保證其歐式距離不變。在信噪比較高的情況下，影響系統(tǒng)性能的主要因星座非零維度間的乘積距離。文獻[42]證明在瑞利信道下，對多維 QAM 星座進行轉(zhuǎn)可以保證星座非零維度間的最小乘積距離最大化。圖 2.11 表示一個二維星座旋轉(zhuǎn)，在該旋轉(zhuǎn)中，旋轉(zhuǎn)角度為1tan ((1 5) / 2) 可以使該星座的最小乘積距大化。

第二章 SCMA 系統(tǒng)和遺傳算法（4）多維母星座的實虛軸重組可以通過將各星座的實軸和虛軸重組，得到一組新的星座。因為，這組星座中每個星座中點的實部和虛部是不相關(guān)的，可以將 MPA 檢測的復(fù)雜度從fdM 降到/2fdM ；同時，不同星座之間的維度是相關(guān)的，使得在同一資源塊上相互碰撞的維度間的信息可以得到恢復(fù)。對一組正交多維星座的實虛部進行分離再重組的過程如圖 2.12 所示。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.5

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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本文編號：2649699