【摘要】：面向2020年及未來,為滿足移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的多樣化性能需求,實現(xiàn)萬物互聯(lián)的愿景,第五代移動通信(The 5th Generation Mobile Communication,5G)要求具備海量連接、低時延接入的特性。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爭力的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)進行多用戶聯(lián)合檢測。本文從碼本設(shè)計和多用戶檢測等方面對SCMA進行了深入研究分析,并提出了改進方案,具體內(nèi)容總結(jié)如下:1.本文首先對SCMA系統(tǒng)演進路線進行分析,指出該方案實現(xiàn)海量連接的可行性。接著詳細分析了上行SCMA系統(tǒng)基本原理,主要包括發(fā)送端和接收端兩個部分。最后對影響SCMA系統(tǒng)性能的因素進行分析,包括迭代次數(shù)、系統(tǒng)過載率。研究結(jié)果表明,和長期演進(Long Term Evolution,LTE)相比,SCMA系統(tǒng)可以實現(xiàn)300%的過載率,能提供更優(yōu)的連接能力。2.針對SCMA系統(tǒng)中碼本設(shè)計較復(fù)雜的問題,首先分析了碼本設(shè)計的步驟。接著本文引入一種基于Star-QAM星座的碼本設(shè)計方法,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SCMA高過載條件下原始MPA譯碼復(fù)雜度高、檢測性能不理想的問題,本文提出兩種改進算法: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)。對于PIS-MPA算法,消息更新時采用串行方式,并通過設(shè)定門限值只進行部分外信息的傳遞更新。對于WFSD-MPA算法,則通過縮小譯碼時合成星座點的搜索范圍,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),還可以動態(tài)地實現(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移動通信中不同應(yīng)用場景下的性能需求。
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.5
【圖文】：

圖 1.1 FDMA 系統(tǒng)頻率資源分配圖2. 時分多址--TDMA不同于 FDMA，TDMA 是在一個載波上對時間資源進行分割，每一個周期被劃分為若干個小的時隙向基站發(fā)送信號。由于基站是利用時隙來對各移信號進行區(qū)分，時隙錯位或混亂會導(dǎo)致接收設(shè)備無法正確接收相關(guān)信息，用戶信號之間產(chǎn)生混擾，TDMA 系統(tǒng)對同步和定時要求比較高。圖 1.2 給簡化的 TDMA 系統(tǒng)時間資源分配圖，N 個相鄰的時隙構(gòu)成了一個幀。T由于抗干擾能力比較強、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 是在一個載波上對時間資源進行分個小的時隙向基站發(fā)送信號。由于基站是利用，時隙錯位或混亂會導(dǎo)致接收設(shè)備無法正確接產(chǎn)生混擾，TDMA 系統(tǒng)對同步和定時要求比A 系統(tǒng)時間資源分配圖，N 個相鄰的時隙構(gòu)成力比較強、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)將整個傳輸帶寬劃分為相互用戶使用不同的子載波集進行數(shù)據(jù)傳輸，用整個頻帶，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】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 張長青;;面向5G的非正交多址接入技術(shù)的比較[J];電信網(wǎng)技術(shù);2015年11期

2 畢奇;梁林;楊姍;陳鵬;;面向5G的非正交多址接入技術(shù)[J];電信科學(xué);2015年05期

3 袁志鋒;郁光輝;李衛(wèi)敏;;面向5G的MUSA多用戶共享接入[J];電信網(wǎng)技術(shù);2015年05期

4 康紹莉;戴曉明;任斌;;面向5G的PDMA圖樣分割多址接入技術(shù)[J];電信網(wǎng)技術(shù);2015年05期

5 吳吉義;李文娟;黃劍平;章劍林;陳德人;;移動互聯(lián)網(wǎng)研究綜述[J];中國科學(xué):信息科學(xué);2015年01期

6 余莉;張治中;程方;胡昊南;;第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)[J];重慶郵電大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2014年04期

7 錢志鴻;王義君;;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用研究[J];電子學(xué)報;2012年05期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 余貝;稀疏碼分多址及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D];重慶郵電大學(xué);2017年

2 唐夢雪;SCMA系統(tǒng)低復(fù)雜度多用戶檢測算法研究[D];西南交通大學(xué);2016年

3 劉亞輝;稀疏碼多址接入技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2016年

本文編號：2756778